塔式起重机(塔机)作为大型工程机械领域中的一枚旗帜已在工程中得到广泛应用,与占有空间要求较大、且起重能力较差的传统尖头式塔式起重机相比,工作幅度大、变幅速度快、起重能力较好的平头式塔式起重机成为了必不可少的主流,也是发展的必然趋势。本文结合吉林大学和徐工集团的合作项目,对某平头式塔式起重机进行整机的强度、刚度、单肢稳定性、屈曲稳定性及模态分析,并通过试验研究及解析法计算验证计算结果,同时在不超过许用应力与许用刚度的前提下,利用计算软件优化模块对起重臂各部分的截面进行优化。本文首先对厂家提供的各部件数据及设计模型了解之后进行简化处理,使其简化成为力学模型,之后选择计算软件中APDL语言进行软件的二次开发并完成各部件的参数化建模。通过六种典型工况施加载荷进行仿真分析,验证该平头塔机的强度、刚度符合设计要求。接着使用Block Lanczos法对该平头塔机进行模态分析,提取出前八阶固有频率及振型图,并对结果进行分析,得到振动趋势的同时为该机型提供了防共振的设计依据。对该机型从单肢稳定性和整机稳定性方面分别进行了计算及分析,避免了因压杆失稳而造成的结构破坏,同时求得该机型在六种典型工况下的屈曲载荷特征值,验证了不会出现整机失稳现象。然后通过结合试验数据、解析法计算数据和软件计算数据的对比,验证模型的正确性与计算的准确性,同时证明了该机型的安全性与可靠性,并进一步说明了有限元分析的必要性。最后运用计算软件中的优化模块对起重臂各臂节截面进行拓扑优化,以实现在满足强度刚度的基础上,提升材料利用率、降低自重、提升起重性能的目的。