1、內(nèi)容一、設(shè)計(jì)主題-2二?？傮w系統(tǒng)計(jì)劃的確定1.人字門(mén)啟閉機(jī)-4的功能分析2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)-43.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-5三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析1.致動(dòng)器-6的尺寸設(shè)計(jì)2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析-8四、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析和傳動(dòng)部件工作能力的計(jì)算1.電機(jī)選擇-192.計(jì)算傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比，并將各級(jí)傳動(dòng)比分配到-203.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和功率參數(shù)-204.蝸桿和蝸桿-22的設(shè)計(jì)計(jì)算5.開(kāi)式斜齒輪-25的設(shè)計(jì)與計(jì)算6.開(kāi)式錐齒輪-30的設(shè)計(jì)計(jì)算五、減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.蝸桿軸-33的設(shè)計(jì)2.蝸輪軸-35的設(shè)計(jì)計(jì)算3.軸檢查和計(jì)算-374.軸承的設(shè)計(jì)和計(jì)算-405.關(guān)鍵連接的設(shè)計(jì)和計(jì)算-416.聯(lián)軸器的選擇

2、-437.減速器-43某些結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算一.設(shè)計(jì)主題設(shè)計(jì)主題閘門(mén)啟閉機(jī)1.機(jī)器的用途和功能要求閘門(mén)是水工建筑物的重要組成部分。它的功能是關(guān)閉水工建筑物的孔口，并根據(jù)需要全部或部分打開(kāi)孔口，以便調(diào)節(jié)水位、排放水流、排放船只和清除諸如沉積物和冰等漂浮物體。人字門(mén)是一種廣泛應(yīng)用于船閘的旋轉(zhuǎn)平面門(mén)(如圖所示)，由左右門(mén)扇組成。門(mén)扇支撐在門(mén)軸柱底部的底部樞軸上，門(mén)軸柱頂部設(shè)有防止門(mén)扇傾倒的頂部樞軸，底部樞軸中心和頂部樞軸中心之間的連線為門(mén)扇的轉(zhuǎn)軸。當(dāng)門(mén)完全打開(kāi)時(shí)，兩個(gè)門(mén)扇分別隱藏在門(mén)墻旁邊的門(mén)龕中(垂直于鎖的橫軸)；當(dāng)閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，兩門(mén)扇在水壓的作用下在連接柱處相互壓緊，并分別與閘門(mén)的橫軸形成夾角。門(mén)扇的

3、打開(kāi)和關(guān)閉由起重機(jī)控制。船閘的人字門(mén)在靜水中開(kāi)關(guān)。提升機(jī)一般由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行器、制動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)組成。一般來(lái)說(shuō)，啟閉機(jī)布置在門(mén)壁龕附近的門(mén)壁頂部，其致動(dòng)器與門(mén)葉片的頂部連接，打開(kāi)和關(guān)閉力作用在門(mén)葉片的頂部。人字閘門(mén)2.設(shè)計(jì)要求和原始數(shù)據(jù)原動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為電機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為四桿人字門(mén)啟閉機(jī)。(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于維護(hù)和維修；(2)在開(kāi)啟初期和關(guān)閉末期，閘門(mén)的速度應(yīng)接近零；(3)提升機(jī)至受力狀態(tài)良好，執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足最小傳動(dòng)角min40；(4)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)應(yīng)合理，尺寸應(yīng)適中；(5)機(jī)器的使用壽命為10年(按每年300天計(jì)算)，機(jī)器每天分三班工作，每小時(shí)開(kāi)啟不超過(guò)2次。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它不會(huì)反轉(zhuǎn)。曲

4、柄速度允許有5%的誤差。負(fù)載基本穩(wěn)定。啟動(dòng)負(fù)載是額定負(fù)載的2倍。(6)原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：派對(duì)計(jì)劃編號(hào)4-14-24-34-44-54-6門(mén)扇尺寸HL(高和寬)(米)6.74.04.93.05.93.65.73.54.52.84.72.9水位差H(m)0.050.150.050.10.20.15閘門(mén)葉片和橫軸之間的角度22.52221222122.5總閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)間t0(秒)3025211917153.設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)選擇致動(dòng)器的類型，計(jì)算致動(dòng)器的自由度，并確定部件尺寸；確定總體設(shè)計(jì)方案，包括傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)的類型、傳動(dòng)路線、總傳動(dòng)比和傳動(dòng)比分配；(3)電動(dòng)算法用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。采取等步長(zhǎng)，計(jì)

5、算閘門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中10個(gè)位置(包括起點(diǎn)和終點(diǎn))的角位移、角速度和角加速度，以及閘門(mén)的平均角速度m、最大角速度max和最小角速度 min。(4)計(jì)算閘門(mén)的開(kāi)啟力矩(即負(fù)載)并選擇電機(jī)；(5)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)的工作能力；進(jìn)行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。4.提交的設(shè)計(jì)結(jié)果(1)提升機(jī)總體設(shè)計(jì)方案，包括完整的傳動(dòng)路線圖，按比例繪制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖，以清晰地表達(dá)傳動(dòng)部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)與原動(dòng)機(jī)的空間位置關(guān)系；(2號(hào)圖紙)(2)閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)的角位移、角速度和角加速度線圖；(3號(hào)圖紙)(3)減速器裝配圖；(1號(hào)圖紙：1，0)(4)幾幅減速器零件的工作圖；(1:1)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明，包括：*設(shè)計(jì)主題、要求和原始數(shù)據(jù)；*執(zhí)行機(jī)

6、構(gòu)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，包括數(shù)學(xué)模型、程序框圖和文本、計(jì)算過(guò)程和結(jié)果；*原動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配過(guò)程、各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算過(guò)程及結(jié)果；*各級(jí)傳動(dòng)工作能力的計(jì)算過(guò)程；*減速器軸、軸承、鍵連接、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算。5.相關(guān)計(jì)算公式(1)閘門(mén)開(kāi)啟的總阻力矩m男=M1M2(男)在公式中，M1是靜水壓力的阻力矩，M1=0.25 hl2H(n . m)M2為風(fēng)壓阻力矩，M2=0.01HL2sin (N.m)-當(dāng)閘門(mén)關(guān)閉時(shí)，閘門(mén)和閘門(mén)壁之間的角度(度)，=90-(2)電機(jī)功率P=M/(1000)(千瓦)m閘門(mén)開(kāi)啟的總阻力矩閘門(mén)打開(kāi)時(shí)的角速度(1/s)起重機(jī)的總效率(其中致動(dòng)器的效率取0.95)計(jì)算過(guò)程和描述結(jié)果二?？?/p>

7、體系統(tǒng)計(jì)劃的確定1.人字門(mén)啟閉機(jī)的功能分析船閘的人字門(mén)在靜水中開(kāi)關(guān)。提升機(jī)一般由動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置、執(zhí)行器、制動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)組成。一般來(lái)說(shuō)，啟閉機(jī)布置在門(mén)壁龕附近的門(mén)壁頂部，其致動(dòng)器與門(mén)葉片的頂部連接，打開(kāi)和關(guān)閉力作用在門(mén)葉片的頂部。提升機(jī)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)維修方便；在開(kāi)啟的初始階段和關(guān)閉的結(jié)束階段，閘門(mén)的速度應(yīng)接近零。起重機(jī)應(yīng)處于良好的受力狀態(tài)。傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)合理，體積應(yīng)適中。2.執(zhí)行機(jī)制的設(shè)計(jì)2.1擬議實(shí)施機(jī)構(gòu)的計(jì)劃設(shè)計(jì)、比較和分析方案比較分析如下方案編號(hào)主想要性能特別的性1234運(yùn)動(dòng)變換滿足滿足滿足滿足快速返回特性不不不不主驅(qū)動(dòng)角更大的較少的更大的小輔助驅(qū)動(dòng)角-大的-工作穩(wěn)定性光

8、滑的一般一般影響磨損和變形一般強(qiáng)烈的一般嚴(yán)峻的效率高的高的低的更高的復(fù)雜性簡(jiǎn)單的一般復(fù)雜的最簡(jiǎn)單加工和裝配難度容易的容易的困難的困難的費(fèi)用低的一般高的一般運(yùn)動(dòng)尺寸小小大的大的基于以上分析和綜合考慮，最終選擇了執(zhí)行機(jī)制方案1。3.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1擬議傳輸方案的設(shè)計(jì)、比較和分析方案(1)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛。承載能力和速度范圍大，傳動(dòng)比恒定，外形尺寸小，運(yùn)行可靠，效率高，使用壽命長(zhǎng)。制造和安裝精度要求高，噪音高，齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱布置，因此載荷沿齒向分布不均勻，要求軸具有較高的剛度，成本較高。方案(2)與其他傳動(dòng)形式相比，皮帶傳動(dòng)和一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)在傳遞相同扭矩時(shí)承載能力較小，

9、結(jié)構(gòu)尺寸較大，但傳動(dòng)穩(wěn)定，能緩沖和吸收沖擊。一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比小，效率高，工藝簡(jiǎn)單，精度容易保證。方案(3)錐齒輪傳動(dòng)與一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)相結(jié)合，錐齒輪加工方案(4)一級(jí)蝸桿傳動(dòng)與開(kāi)式圓柱錐齒輪相結(jié)合。一級(jí)蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，但效率低，適用于負(fù)載小、間歇工作的場(chǎng)合。起動(dòng)齒輪的制造和安裝成本低于封閉齒輪的制造和安裝成本，并且通過(guò)組合和使用所有級(jí)可以獲得大的傳動(dòng)比。3.2執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)劃的最終選擇根據(jù)致動(dòng)器的實(shí)際工作條件，選擇方案(4)作為最終傳動(dòng)方案。第一蝸桿減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積緊湊，與開(kāi)式齒輪相結(jié)合，可獲得所需的傳動(dòng)比，適合閘門(mén)啟閉機(jī)的工況。三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析1.致動(dòng)器的尺寸

10、設(shè)計(jì)1.1計(jì)算平面四桿機(jī)構(gòu)的極角根據(jù)設(shè)計(jì)課題的工作要求，閘門(mén)開(kāi)啟初期和關(guān)閉末期的速度應(yīng)接近于零，這樣才能知道極角。1.2計(jì)算搖桿的最大擺角在致動(dòng)器中，閘門(mén)用作曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿。如果門(mén)葉和橫軸之間的夾角已知，則確定搖桿的最大擺角。1.3計(jì)算和設(shè)計(jì)每個(gè)桿的長(zhǎng)度建立眾所周知，閘門(mén)長(zhǎng)度的一半是搖桿的長(zhǎng)度。容許壓力角從下圖可以看出，當(dāng)包含極角時(shí)，存在以下幾何條件：a和c是已知的，連桿長(zhǎng)度b可以通過(guò)設(shè)計(jì)框架長(zhǎng)度d來(lái)計(jì)算，取d=3經(jīng)過(guò)計(jì)算，這些參數(shù)都滿足形成曲柄的存在條件：A為最小值；它也滿足壓力角的要求。a(m)b(m)c(m)d(m)最小透射角1.11842.50022352考慮到最小透射角的大小，

11、最終采用了第三種方案。2.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析2.1計(jì)算曲柄的角速度根據(jù)設(shè)計(jì)題目的已知條件，閘門(mén)開(kāi)啟時(shí)間曲柄角速度2.2計(jì)算曲柄的初始位置角如上圖所示，建立了以a為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系，x軸的正方向與AD線一致。在曲柄的上限位置，根據(jù)余弦定理可以得到曲柄的初始位置角。2.3平面四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析位移分析：可從閉合矢量多邊形ABCD獲得公元前=公元DC(1)公式(1)的實(shí)部和虛部分別相等，得到：(2)(3)訂單：解決方案如下：(4)(5)在等式(4)中，它意味著給定一個(gè)給定的時(shí)間，可能有兩個(gè)值用于編程在當(dāng)前周期中，每次從和計(jì)算兩個(gè)值T1和T2。將它們與前一步進(jìn)行比較，哪一步更近，哪一步更合適，即如果，

12、則排序；否則。速度分析：等式(1)相對(duì)于時(shí)間的推導(dǎo)可以獲得：(6)公式(6)的實(shí)部和虛部分別相等，得到：(7)(8)加速度分析：等式(6)相對(duì)于時(shí)間的推導(dǎo)可以獲得：(9)公式(9)的實(shí)部和虛部分別相等，得到：(10)(11)2.4電子算法分析執(zhí)行機(jī)制要求電動(dòng)算法用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析。以30度等步長(zhǎng)，計(jì)算閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中12個(gè)位置(包括起點(diǎn)和終點(diǎn))的角位移、角速度和角加速度，以及閘門(mén)的平均角速度m、最大角速度max和最小角速度min，繪制閘門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中的角位移、角速度和角加速度線圖。流程圖1.取30度等步長(zhǎng)，計(jì)算閘門(mén)在開(kāi)啟過(guò)程中12個(gè)位置(包括起點(diǎn)和終點(diǎn))的角位移、角速度和角加速度程序和計(jì)算結(jié)果a=1.1184b=2.5c=2；d=3；pi=3。W1=0.165k=180/pi；r=(b * b-c * c-(d-a)*(d-a)/(2 * c *(d-a)；P3=atan(sqrt(1-r * r)/r)；如果p30 p3=p3 pi目標(biāo)對(duì)于P1=28.9/k : pi/6