在现代化大生产的条件下,塔式起重机作为物料垂直和水平搬运的机械设备,在大型的工程项目如:建设高层建筑、铺设铁路和交通枢纽、矿山冶金等领域中,发挥着不可或缺的作用。然而,由于国内技术原因导致国内起重机总重量及其能耗巨大,导致生产成本和运行成本显著提高。为了响应国家对起重机轻量化设计的要求,需要加快产品更新换代的步伐。本文以中小型塔式起重机的主要组成机构之一的起升机构为研究对象,对其主要组成部分进行了布局方案设计,并针对中小型塔机用的起升机构方案进行了优化设计,达到减小起升机构外形尺寸、自重和减少该产品材料用量的目的。论文首先围绕起升机构的组成部分的空间布局问题展开研究,提出了中小型式起重塔机起升机构布局方案设计模型,完成了排除同构及相互干涉方案的多种布局方案的求解,并采用层次分析法对布局方案进行定性和定量相结合的评价分析,获得了满足工程实际要求的最佳空间布局方案排序,为起升机构优化求解奠定了基础。其次,根据前述中小型塔式起重机起升机构布局方案的布置特点和圆柱齿轮传动系统、卷筒、电机以及制动器的主要设计参数的设计特点,建立了同时考虑减速器、卷筒、电机和制动器等零部件设计的优化设计数学模型,导出其通用表达式,并采用MATLAB的优化模块进行求解,得出起升机构的主要设计参数的最优值。再次,以起升机构优化后的主要设计参数最优解为基础,在满足起升机构工作性能的基础上,对初始的优化结果进行适当的参数协调,并对协调后的参数进行干涉性检验,得出合乎工程实际的设计参数的混合离散值。最后,基于MATLAB软件平台研发了实用性较好的人机交互式自动设计系统,实现了起升机构的空间布局方案设计、主要参数优化设计和初始优化结果的参数协调及干涉检验的集成可视化设计,为中小型塔机起升机构的高效设计奠定了基础。通过实例验证,所研制的中小型塔式起重机起升机构自动设计软件系统能够快速完成起升机构的空间布局方案设计、主要设计参数优化设计和参数协调及干涉检验的工作,说明所提出的理论与方法是可行和有效的,在缩短起升机构产品研发的周期、降低其设计及制造费用、提高其设计效率和产品在市场上的竞争力等方面可起到有效地指导作用。