兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計【含CAD圖紙+PDF圖】

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摘 要 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是一種專為擴大人員流動而設計的新型旋轉(zhuǎn)門，是集自動旋 轉(zhuǎn)門、平滑門和展臺功能三者優(yōu)點于一身的完美組合。 本論文主要論述了兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的設計過程，其主要對兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的 門體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測安全系統(tǒng)做了詳細的分析和設 計。提出了采用鋁型材和玻璃等組成門體框架，旋轉(zhuǎn)翼及平滑門用扁鋼固定在一 起形成旋轉(zhuǎn)門體，通過吊架將旋轉(zhuǎn)門體同六個被動滾輪連接，使旋轉(zhuǎn)翼和平滑門 系統(tǒng)懸掛在門冠圓形軌道上；采用三相異步電動機提供動力，通過一個減速器和 一對齒輪齒圈傳動來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)門體在門冠圓形軌道上旋轉(zhuǎn)；用可編程控制器 （PLC）來負責完成控制任務，由變頻器來實現(xiàn)門體多段轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能。使用 紅外線傳感器檢測進出旋轉(zhuǎn)門的人員流動，多部接觸式和非接觸式傳感器及光電 接近開關(guān)來確保通行者的安全進出。最終,設計出了一種功能實用、安全可靠的 旋轉(zhuǎn)門。 關(guān)鍵詞 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門，門體，可編程控制器,傳感器 ABSTRACT Two wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of the peoples movement,it is a perfect combination that combines automatic revolving door、smoothing door and exhibition space on the merits of the three functions . This paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate body structure、drive system、transmission system、control system and testing security system of the two wings automatic revolving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework,the revolving door body is made of rotary-wing and smoothing door by flat steel fixed together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The three-phase asynchronous motor drive the revolving door body to ralate on the door crown circular orbit through a reducer and gears transmission;PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. The flow of personnel passing in and out of the revolution door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by a number of contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches.On the end, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door. Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor 目 錄 摘 要 . ABSTRACT.II 1 緒論 .1 1.1 旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展概況. .1 1.2 旋轉(zhuǎn)門作為出入口設計的優(yōu)點. .1 1.3 旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢. .2 1.4 旋轉(zhuǎn)門研究的必要性. .2 2 方案設計 .3 2.1 方案擬定 .3 2.1.1 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案一 .3 2.1.2 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案二 .4 2.2 方案選擇 .5 2.2.1 方案比較 .5 2.2.2 確定方案 .5 3 門體結(jié)構(gòu)設計 .6 3.1 門體的總體設計 .6 3.1.1 門體構(gòu)成 .6 3.1.2 門體規(guī)格 .6 3.2 旋轉(zhuǎn)門體部分設計 .7 3.2.1 確定旋轉(zhuǎn)門體材料 .7 3.2.2 確定旋轉(zhuǎn)門體相關(guān)尺寸 .8 3.3 曲壁設計 .13 3.3.1 曲壁的總體設計 .13 3.3.2 確定曲壁材料 .13 3.3.3 確定材料尺寸 .14 3.4 旋轉(zhuǎn)門體加強連接設計 .15 3.4.1 加強型鋼的總體設計 .15 3.4.2 加強型鋼材料選擇及尺寸計算 .15 3.5 華蓋結(jié)構(gòu)設計 .16 3.5.1 華蓋的總體設計 .16 3.5.2 華蓋材料選擇 .17 3.5.3 華蓋材料尺寸確定 .17 4 驅(qū)動系統(tǒng)設計 .19 4.1 驅(qū)動系統(tǒng)總體設計 .19 4.2 減速機的選擇 .19 4.2.1 旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩計算 .19 4.2.2 旋轉(zhuǎn)門體的摩擦力矩計算 .22 4.2.3 選擇減速機 .22 5 傳動系統(tǒng)設計 .24 5.1 傳動齒輪齒圈設計 .24 5.1.1 齒輪齒圈設計前述 .24 5.1.2 齒輪齒圈參數(shù)設計 .24 5.2 承重滾輪及其軌道設計 .28 5.2.1 選擇滾輪 .28 5.2.2 軌道設計 .29 5.3 齒圈連接轉(zhuǎn)盤支架的螺栓設計 .32 5.3.1 螺栓直徑設計 .32 5.3.2 齒圈結(jié)構(gòu)尺寸設計 .33 5.4 轉(zhuǎn)盤支架設計 .34 5.5 門體吊架設計 .35 5.5.1 吊架處連接螺栓的直徑設計 .35 5.5.2 吊架的尺寸設計 .36 6 控制系統(tǒng)設計 .37 6.1 控制系統(tǒng)的控制過程及其控制功能 .37 6.1.1 控制系統(tǒng)的控制過程分析 .37 6.1.2 控制系統(tǒng)的控制功能分析 .37 6.2 控制系統(tǒng)的選擇 .37 6.3 變頻器的選擇 .38 6.3.1 變頻器的容量計算 .38 6.3.2 指定變頻器減速時間 .38 6.3.3 變頻器的頻率設定 .40 6.4 控制系統(tǒng)硬件設計 .41 6.4.1 PLC 的機型選擇 .41 6.4.2 PLC 外接電氣元件的選擇 .42 6.4.3 輸入輸出口的保護及分配 .43 6.4.4 PLC 的外部接線圖 .45 6.5 控制系統(tǒng)的軟件設計 .45 6.5.1 控制系統(tǒng)軟件設計的要求分析 .45 6.5.2 PLC 程序設計 .47 7 檢測安全系統(tǒng)設計 .60 7.1 檢測安全系統(tǒng)的總體設計 .60 7.2 檢測系統(tǒng)設計 .60 7.2.1 檢測系統(tǒng)的要求 .60 7.2.2 檢測傳感器的選擇 .60 7.2.3 檢測傳感器的安裝 .60 7.3 安全系統(tǒng)設計 .61 7.3.1 安全系統(tǒng)的要求 .61 7.3.2 安全傳感器的選擇 .61 7.3.3 安全接近開關(guān)的安裝 .63 結(jié)論 .65 參考文獻 .66 附錄 A：西門子 PLC S7-200CPU226 的性能參數(shù) .68 附錄 B：PLC 硬件接線圖 .71 附錄 C：電氣接線圖 .72 致 謝 .73 攀枝花學院 Panzhihua University 本科畢業(yè)設計（論文） 文獻綜述 院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 二零零三級二班 學生姓名： 王文兵 學 號: 200320623082 2007 年 4 月 26 日 本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述評價表 畢業(yè)設計（論文）題目 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計 綜述名稱 評閱教師姓名 喬水明 職稱 講師 評 價 項 目 優(yōu) 良 合格 不合格 綜述結(jié)構(gòu) 01 文獻綜述結(jié)構(gòu)完整、符合格式規(guī)范 綜述內(nèi)容 02 能準確如實地闡述參考文獻作者的論點和實驗結(jié)果 03 文字通順、精練、可讀性和實用性強 04 反映題目所在知識領(lǐng)域內(nèi)的新動態(tài)、新趨勢、新水平、新原理、新技術(shù)等 參考文獻 05 中、英文參考文獻的類型和數(shù)量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范 06 圍繞所選畢業(yè)設計（論文）題目搜集文獻 成績 綜合評語： 評閱教師（簽字）： 2007 年 4 月 26 日 文獻綜述 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的文獻綜述 1 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計的意義 1.1我選兩翼自動門設計的意義 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是機電一體化產(chǎn)品的代表,其既包括了機械傳動系統(tǒng)的設計,又包括了控制系統(tǒng)的設計。作為機械自動化專業(yè)的大學畢業(yè)生，把兩翼自動門作為畢業(yè)設計能很好的運用我們所學的專業(yè)知識，鍛煉我們綜合運用知識的能力和開發(fā)設計產(chǎn)品的能力,能為我們以后參加工作打下堅實的基礎(chǔ)。 1.2兩翼自動門設計的實際意義 從本世紀開始，我國進入了全面建設小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是裝飾業(yè)發(fā)展的巨大推動力；隨著人們對建筑物的要求越來越高，對門的選擇由單一的功用型向個性化、品位化發(fā)展，追求高格調(diào)的設計，營造奢華的氣氛；而現(xiàn)代城市建筑物裝飾裝修中，將高科技應用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現(xiàn)出智能化。此時，兩翼自動旋轉(zhuǎn)門以其全新的概念，寬敞開放的門面和高格調(diào)的設計而作為自動門中的頂級產(chǎn)品，做此項設計又有了許多實際的意義。 2 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展狀況 2.1兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展歷史 自1903年寶盾公司在荷蘭生產(chǎn)出第一座旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門至今已有一百年的歷史。在這段時間內(nèi)，從以前意義的轉(zhuǎn)門到今天的全自動旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展歷史，而兩翼自動旋轉(zhuǎn)門又是在傳統(tǒng)的自動旋轉(zhuǎn)門基礎(chǔ)發(fā)展起來的。發(fā)展到今天，旋轉(zhuǎn)門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進的驅(qū)動技術(shù)，其智能化高格調(diào)的設計為現(xiàn)代化樓宇建筑的入口提供了完美的選擇。 2.2兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的國內(nèi)外發(fā)展狀況 國外自動旋轉(zhuǎn)門發(fā)展較早，無論是驅(qū)動技術(shù)還是控制技術(shù)都較為成熟。而我國旋轉(zhuǎn)門技術(shù)的發(fā)展起步較晚，其全自動旋轉(zhuǎn)門技術(shù)來源于荷蘭、瑞典、?日本等國。到目前為止，我國的技術(shù)水平離國外還有一定差距。國外著名專業(yè)生產(chǎn)廠家有：荷蘭的B00N EDAM? 瑞典的BESAM? 德國的多瑪、蓋澤? 日本的納博克、寺岡等。而我國在90年代后期旋轉(zhuǎn)門開始在我國建筑領(lǐng)域中得到迅速推廣和廣泛的使用。??發(fā)展到現(xiàn)在，我國也涌現(xiàn)出了一些旋轉(zhuǎn)門生產(chǎn)專業(yè)廠家。如：凱必盛、寶盾、青木寶盾、信步、歐立寶盾、京躍、上海康育、廣州盛維、青島福田等。 2.3兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢主要有：新穎獨特的總體設計，高度的安全可靠性設計，多種運轉(zhuǎn)使用方式設計，故障即時顯示功能設計，樓宇消防智能化控制設計，停電使用功能設計，大通行能力設計，精巧靈敏的遙控控制系統(tǒng)設計，先進的驅(qū)動控制系統(tǒng)設計。同時，當前最頂尖的兩翼自動旋轉(zhuǎn)門產(chǎn)品能利用先進的通信和網(wǎng)絡技術(shù)，使自動門的維護不再受時間、地域和專業(yè)維護技術(shù)的限制，制造商可通過 internet 與設備進行實時交流，校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現(xiàn)異常時，可準確傳回故障信息，實現(xiàn)遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面顯示門體轉(zhuǎn)速、狀態(tài)和故障等信息。 3兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的優(yōu)缺點 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是樓宇設備中的光機電一體化技術(shù)產(chǎn)品，立足于建筑時代大潮的最前端。自動旋轉(zhuǎn)門的最大優(yōu)點在于它"永遠開門，又永遠關(guān)門"，即對于人員來說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關(guān)著。而要想進一步擴大旋轉(zhuǎn)門人員流量，擴大旋轉(zhuǎn)門門扇之間的距離，就自然想到將旋轉(zhuǎn)門的門扇數(shù)量減為兩個，這就是兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的獨特之處---大的通行能力設計。同時，兩翼自動旋轉(zhuǎn)門能減少公共場合人們對門體的接觸，能有效的防止了細菌的傳播。 面隊較為復雜的人流環(huán)境, 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的自動化程度越高,其越容易出現(xiàn)故障,同時也容易發(fā)生傷人事故。但隨著科技的不斷進步，穩(wěn)定可靠的驅(qū)動、檢測、安全和控制系統(tǒng)的采用，這些缺點都會逐一克服。 4我設計兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的特點 我設計兩翼旋轉(zhuǎn)門是采用圓周導軌懸掛整個旋轉(zhuǎn)門體的設計，是集自動旋轉(zhuǎn)門、平滑門和展臺功能三者優(yōu)點于一身的完美組合。根據(jù)不同的季節(jié)、場合而選擇旋轉(zhuǎn)門或平滑門的工作方式，特別適用于客流量很大的場所，如酒店、機場、醫(yī)院、商廈、娛樂中心等。特點：結(jié)構(gòu)設計新穎：這種設計增強了抗風能力，消除了風口效應，減少了能源損耗，有效的阻擋了灰塵，噪音和廢氣的進入，充分發(fā)揮門的隔離和疏通作用。其展箱具有裝飾和展示功能。多重安全保護措施：安裝了多部非接觸式傳感器及獨特的安全開關(guān)，確保通行者的安全。在斷電和意外情況下，自動將門旋轉(zhuǎn)停至安全疏散位置，同時平滑門打開，形成一個寬敞的疏散(緊急)通道價格較低又有很好的裝飾效果。特點：框架結(jié)構(gòu)-鋁合金骨架：門體采用鋁合金框架組裝、可拆式結(jié)構(gòu)，分成幾個獨立的部分，易于安裝，運輸方便。驅(qū)動部分由電機和齒輪減速機構(gòu)組成，安裝在門中心頂部的華蓋內(nèi)，維護工作經(jīng)濟方便。門的進出口和旋轉(zhuǎn)部分都裝有傳感器，高靈敏度的系統(tǒng)保證了大門能即時開啟以及對速度的調(diào)整，保證了通過者最大程度的行走安全。 5設計兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的資料收集 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計包括門體部分、機械傳動部分、檢測安全系統(tǒng)和控制系統(tǒng)部分。其涉及較多領(lǐng)域，需要較強的資料收集能力。 5.1門體部分資料收集 門體部分主要涉及相關(guān)建筑行業(yè)標準和裝飾行業(yè)標準。建筑行業(yè)主要是門體尺寸要符合建筑行業(yè)進出口要求，其主要參照《建筑門窗手冊》和《門窗工程》前者主要內(nèi)容各種門窗規(guī)格、材料和門的結(jié)構(gòu)等，包括有旋轉(zhuǎn)門的標準規(guī)格，介紹了旋轉(zhuǎn)門的大體結(jié)構(gòu)，以及門體鋁型材的型號、截面形狀和型材選用；后者主要介紹有門體材料型號和材料的選擇，以及少許旋轉(zhuǎn)門的安裝和裝飾要點。這些資料都沒有詳細介紹過兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計要點。同時還參照了《新編常用建筑材料手冊》上的一些門體結(jié)構(gòu)材料。 5.2機械部分資料收集 機械部分主要涉及電機選擇和傳動件的設計。由于兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是依靠門體轉(zhuǎn)盤帶動懸掛門體來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動的。其主要參照的資料有：《機械設計手冊》、《機械設計手冊單行本—常用工程材料》、《機械設計》、《機電產(chǎn)品目錄》。這些書上介紹了機械傳動件的設計和軌道尺寸系列過程，長用機械材料系列包括扁鋼和角鋼等系列，齒輪的設計細節(jié)，各種電機及電機減速器系列等。這些資料基本包括了機械部分所需的全部分資料，使我能在此基礎(chǔ)上較好的完成機械部分的設計。 5.3檢測安全系統(tǒng)資料收集 檢測安全系統(tǒng)設計主要包括各種傳感器的選擇。則需要一些傳感器的產(chǎn)品供應目錄結(jié)合其相關(guān)特點進行選擇。主要參照《現(xiàn)代新潮傳感器應用手冊》，本書主要內(nèi)容有各種類型的傳感器型號、參數(shù)和性能介紹。 5.4控制系統(tǒng)資料收集 由于我設計的兩翼自動旋轉(zhuǎn)門控制系統(tǒng)采用可編程控制器來實現(xiàn)其控制要求，具體采用西門子的PLC控制系統(tǒng)。收集的資料有：《PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術(shù)》、《西門子可編程控制器》、《現(xiàn)代機械工程綜合實踐》等。前兩本書主要介紹了西門子系統(tǒng)的軟件和硬件設計及其系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)。最后一本書中有旋轉(zhuǎn)門的PLC控制要求和PLC的編程要點。這些資料能較好的滿足我控制系統(tǒng)的設計要求。 5.5資料收集評論 由于兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是當前正在流行和發(fā)展的一種市場產(chǎn)品，關(guān)于其設計的紙制圖書資料很少，又很不完善。有涉及的資料都是講解其控制的，且設計也很為不全，很多實際的問題沒有考慮，如光電一體化產(chǎn)品示例一書中也只是提及自動旋轉(zhuǎn)門的梗概，上述資料沒有門體滾輪等的相關(guān)內(nèi)容。很多的細節(jié)設計問題還需要我門利用因特網(wǎng)上的豐富資源，使用各種搜索引擎來找到我們所需的相關(guān)設計資料，滿足我的設計要求。同時參照個旋轉(zhuǎn)門生產(chǎn)廠家的相關(guān)產(chǎn)品，綜合上述資料完成兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的設計。 參 考 文 獻 [1] 王壽華.建筑門窗手冊. 中國建筑工業(yè)出版社 [2] 圖集編繪組. 門窗工程. 中國建材工業(yè)出版社 [3] 洪向道. 新編常用建筑材料手冊. 中國建筑工業(yè)出版社 [4] 機械設計手冊. 機械工業(yè)出版社 [5] 成大先. 機械設計手冊單行本—常用工程材料. 化學工業(yè)出版社 [6] 濮良貴，紀名剛. 機械設計. 高等教育出版社 [7] 國家機械工業(yè)局. 機電產(chǎn)品目錄. 機械工業(yè)出版社 [8] 揚幫文. 現(xiàn)代新潮傳感器應用手冊. 機械工業(yè)出版社 [9] 魯遠棟. PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術(shù). 電子工業(yè)出版社 [10] 房海蓉，李建勇. 現(xiàn)代機械工程綜合實踐. 機械工業(yè)出版社 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘 要 I 摘 要 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門是一種專為擴大人員流動而設計的新型旋轉(zhuǎn)門，是集自動旋 轉(zhuǎn)門、平滑門和展臺功能三者優(yōu)點于一身的完美組合。 本論文主要論述了兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的設計過程，其主要對兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的 門體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測安全系統(tǒng)做了詳細的分析和設 計。提出了采用鋁型材和玻璃等組成門體框架，旋轉(zhuǎn)翼及平滑門用扁鋼固定在一 起形成旋轉(zhuǎn)門體，通過吊架將旋轉(zhuǎn)門體同六個被動滾輪連接，使旋轉(zhuǎn)翼和平滑門 系統(tǒng)懸掛在門冠圓形軌道上；采用三相異步電動機提供動力，通過一個減速器和 一對齒輪齒圈傳動來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)門體在門冠圓形軌道上旋轉(zhuǎn)；用可編程控制器 （PLC）來負責完成控制任務，由變頻器來實現(xiàn)門體多段轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)功能。使用 紅外線傳感器檢測進出旋轉(zhuǎn)門的人員流動，多部接觸式和非接觸式傳感器及光電 接近開關(guān)來確保通行者的安全進出。最終,設計出了一種功能實用、安全可靠的 旋轉(zhuǎn)門。 關(guān)鍵詞 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門，門體，可編程控制器,傳感器 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT II ABSTRACT Two wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of the peoples movement,it is a perfect combination that combines automatic revolving door、smoothing door and exhibition space on the merits of the three functions . This paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate body structure、drive system、transmission system、control system and testing security system of the two wings automatic revolving door.It proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework,the revolving door body is made of rotary-wing and smoothing door by flat steel fixed together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The three-phase asynchronous motor drive the revolving door body to ralate on the door crown circular orbit through a reducer and gears transmission;PLC is responsible for the task of controller and the function of rotational speed is rely on the VVF. The flow of personnel passing in and out of the revolution door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by a number of contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches.On the end, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door. Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 1 目 錄 摘 要 . ABSTRACT.II 1 緒論 .1 1.1 旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展概況.1 1.2 旋轉(zhuǎn)門作為出入口設計的優(yōu)點.1 1.3 旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢.2 1.4 旋轉(zhuǎn)門研究的必要性.2 2 方案設計 .3 2.1 方案擬定 .3 2.1.1 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案一 .3 2.1.2 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案二 .4 2.2 方案選擇 .5 2.2.1 方案比較 .5 2.2.2 確定方 案 .5 3 門體結(jié)構(gòu)設計 .6 3.1 門體的總體設計 .6 3.1.1 門體構(gòu)成 .6 3.1.2 門體規(guī)格 .6 3.2 旋轉(zhuǎn)門體部分設計 .7 3.2.1 確定旋轉(zhuǎn)門體材料 .7 3.2.2 確定旋轉(zhuǎn)門體相關(guān)尺寸 .8 3.3 曲壁設計 .13 3.3.1 曲壁的總體設計 .13 3.3.2 確定曲壁材料 .13 3.3.3 確定材料尺寸 .14 3.4 旋轉(zhuǎn)門體 加強連 接設計 .15 3.4.1 加強型鋼的總體設計 .15 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 2 3.4.2 加強型鋼材料選擇及尺寸計算 .15 3.5 華蓋結(jié)構(gòu)設計 .16 3.5.1 華蓋的總體設計 .16 3.5.2 華蓋材料選擇 .17 3.5.3 華蓋材料尺寸確定 .17 4 驅(qū)動系統(tǒng)設計 .19 4.1 驅(qū)動系 統(tǒng)總體設計 .19 4.2 減速機的選擇 .19 4.2.1 旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩計算 .19 4.2.2 旋轉(zhuǎn)門體的摩擦力矩計 算 .22 4.2.3 選擇減速機 .22 5 傳動系統(tǒng)設計 .24 5.1 傳動齒輪齒圈設計 .24 5.1.1 齒輪齒圈設計前述 .24 5.1.2 齒輪齒圈參數(shù)設計 .24 5.2 承重滾輪及其軌道設計 .28 5.2.1 選擇滾輪 .28 5.2.2 軌道設計 .29 5.3 齒圈連接轉(zhuǎn)盤支架的螺栓設計 .32 5.3.1 螺栓直徑設計 .32 5.3.2 齒圈結(jié)構(gòu)尺寸設計 .33 5.4 轉(zhuǎn)盤支架設計 .34 5.5 門體吊架設計 .35 5.5.1 吊架處連接螺栓的直徑設計 .35 5.5.2 吊架的尺寸設計 .36 6 控制系統(tǒng)設計 .37 6.1 控制系統(tǒng)的控制過程及其控制功能 .37 6.1.1 控制系統(tǒng)的控制過 程分析 .37 6.1.2 控制系統(tǒng)的控制功能分析 .37 6.2 控制系統(tǒng)的選擇 .37 6.3 變頻器的選擇 .38 6.3.1 變頻器的容量計算 .38 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 3 6.3.2 指定變頻器減速時間 .38 6.3.3 變頻器的頻率設定 .40 6.4 控制系統(tǒng)硬件設計 .41 6.4.1 PLC 的機型選擇 .41 6.4.2 PLC 外接電氣元件的選擇 .42 6.4.3 輸入輸出口的保護及分配 .43 6.4.4 PLC 的外部接線圖 .45 6.5 控制系統(tǒng)的軟件設計 .45 6.5.1 控制系統(tǒng)軟件設計的要求分析 .45 6.5.2 PLC 程序設計 .47 7 檢測安全系統(tǒng)設計 .60 7.1 檢測安全系統(tǒng)的 總體設計 .60 7.2 檢測系統(tǒng)設計 .60 7.2.1 檢測系統(tǒng)的要求 .60 7.2.2 檢測傳感器的選擇 .60 7.2.3 檢測傳感器的安裝 .60 7.3 安全系統(tǒng)設計 .61 7.3.1 安全系統(tǒng)的要求 .61 7.3.2 安全傳感器的選擇 .61 7.3.3 安全接近開關(guān) 的安裝 .63 結(jié)論 .65 參考文獻 .66 附錄 A：西門子 PLC S7-200CPU226 的性能參數(shù) .68 附錄 B：PLC 硬件接線圖 .71 附錄 C：電氣接線圖 .72 致 謝 .73 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 4 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 1 1 緒論 1.1旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展概況 旋轉(zhuǎn)門起源于荷蘭，至今已有一百年的歷史，在這段時間內(nèi)，從以前意義的 轉(zhuǎn)門到今天的全自動旋轉(zhuǎn)門，旋轉(zhuǎn)門經(jīng)歷了一個漫長的發(fā)展歷史。其種類較多， 按控制方式可分為全自動旋轉(zhuǎn)門、半自動旋轉(zhuǎn)門和手動旋轉(zhuǎn)門；按旋轉(zhuǎn)翼結(jié)構(gòu)方 式可分為兩翼旋轉(zhuǎn)門、三翼旋轉(zhuǎn)門和四翼旋轉(zhuǎn)門；按結(jié)構(gòu)材料可分為金屬框架旋 轉(zhuǎn)門、水晶旋轉(zhuǎn)門（全玻璃旋轉(zhuǎn)門）和木旋轉(zhuǎn)門。 國外自動旋轉(zhuǎn)門發(fā)展較早，其技術(shù)也較為成熟。自動旋轉(zhuǎn)門的傳動系統(tǒng)技術(shù) 具有節(jié)能、低噪聲、傳動平穩(wěn)、壽命長、性能可靠等優(yōu)點；控制系統(tǒng)采用數(shù)字化 設計的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強大，操作更簡便等優(yōu)點；檢測安全系統(tǒng)采 用先進的紅外與微波感應技術(shù)，用于感知物體的移動，操縱門體的動行，使用各 種安全檢測傳感器，實現(xiàn)防擠、防夾和防撞功能。與此同時某些廠家生產(chǎn)的自動 旋轉(zhuǎn)門還具有遠程控制和液晶顯示功能。 新中國成立以來，特別是改革開放以后，旋轉(zhuǎn)門也大量的出現(xiàn)在我國的各種 公共和高檔場合。但由于我國特殊的國情，使得旋轉(zhuǎn)門技術(shù)起步較晚，且其發(fā)展 受到一定的限制。因此，我國在自動旋轉(zhuǎn)門的傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測安全系 統(tǒng)上離國外還有一定的差距。 1.2旋轉(zhuǎn)門作為出入口設計的優(yōu)點 而自動旋轉(zhuǎn)門作為出入口設計，其最大的優(yōu)點在于它對于人員來說，門總 可以打開，可對于建筑物來說門又總是關(guān)著。同時，自動旋轉(zhuǎn)門能減少公共場合 人們對門體的接觸，能有效的防止了細菌的傳播；增強門口的抗風能力，消除了 風口效應，減少了能源損耗，有效的阻擋了灰塵，噪音和廢氣的進入。它還有多 重安全保護措施，通過安裝多部接觸式和非接觸式傳感器及獨特的安全開關(guān)，確 保通行者的安全。門體采用鋁合金框架組裝、可拆式結(jié)構(gòu)，分成幾個獨立的部分， 易于安裝，運輸方便。門的進出口和旋轉(zhuǎn)部分都裝有傳感器，高靈敏度的系統(tǒng)保 證了大門能即時開啟和對速度的隨時調(diào)整，保證了通過者最大程度的行走安全。 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門又是在傳統(tǒng)的自動旋轉(zhuǎn)門基礎(chǔ)發(fā)展起來的。如想擴大旋轉(zhuǎn)門 門扇之間的距離，增加旋轉(zhuǎn)門人員流量，就想到把旋轉(zhuǎn)門的門扇數(shù)量減為兩個， 這就是兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的獨特之處-大的通行能力設計。同時，設計展箱和中 間平滑門，其展箱具有裝飾和展示功能；中間平滑門能在斷電和意外情況下，能 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 2 將其轉(zhuǎn)停至安全疏散位置，這時平滑門打開，形成一個寬敞的疏散(緊急)通道。 1.3旋轉(zhuǎn)門的發(fā)展趨勢 自動旋轉(zhuǎn)門雖然已出現(xiàn)多年，但的技術(shù)發(fā)展仍在不斷完善和提高。其發(fā)展趨 勢主要有以下幾個：獨特新穎的總體設計，高度的安全可靠性設計，多種運轉(zhuǎn)使 用方式設計，故障即時顯示功能設計，樓宇消防智能化控制設計，停電使用功能 設計，大通行能力設計，精巧靈敏的遙控控制系統(tǒng)設計，先進的驅(qū)動控制系統(tǒng)設 計。同時，自動旋轉(zhuǎn)門還能利用先進的通信和網(wǎng)絡技術(shù)，使自動門的維護不再受 時間、地域和專業(yè)維護技術(shù)的限制，制造商可通過 internet 與設備進行實時交流， 校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現(xiàn)異常時，可準確傳回故障信息， 實現(xiàn)遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面 顯示門體轉(zhuǎn)速、狀態(tài)和故障等信息。 1.4旋轉(zhuǎn)門研究的必要性 由于國外自動旋轉(zhuǎn)門發(fā)展較早，無論是驅(qū)動技術(shù)還是控制技術(shù)都較為成熟。 而我國旋轉(zhuǎn)門技術(shù)的發(fā)展起步較晚，其全自動旋轉(zhuǎn)門技術(shù)來源于荷蘭、瑞典、 日 本等國。到目前為止，我國的自動旋轉(zhuǎn)門的技術(shù)水平離國外還有一定差距，特別 是在結(jié)構(gòu)設計和驅(qū)動控制系統(tǒng)上。我國設計的自動旋轉(zhuǎn)門的安全性能低，運行噪 音大，壽命短，所以，仍需設計人員的不斷努力，才有希望趕超國外自動旋轉(zhuǎn)門 的技術(shù)水平。因此，對自動旋轉(zhuǎn)門的研究是十分有必要的。 隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，人民生活水平的不斷提高，人們對生活 環(huán)境的要求也越來越高。而創(chuàng)造美好生活環(huán)境又必定成為裝飾業(yè)發(fā)展的巨大動力。 在現(xiàn)代城市建筑物裝飾裝修中，人們對門的選擇已由單一的功用型向個性化、品 位化發(fā)展，而將高科技應用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現(xiàn)出智 能化也是必然的趨勢。此時，兩翼自動旋轉(zhuǎn)門以其全新的概念，寬敞開放的門面、 高格調(diào)和智能化的設計，自然成為現(xiàn)代化樓宇建筑的入口裝飾的主流，無可質(zhì)疑 的必選設施。這也堪稱建筑物的點睛之筆。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 3 2 方案設計 2.1方案擬定 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的主體結(jié)構(gòu)由門體結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系 統(tǒng)和檢測安全系統(tǒng)五大部分構(gòu)成，根據(jù)對這五大部分作出分析后擬定以下兩 個兩翼旋轉(zhuǎn)門的設計方案。 2.1.1 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案一 方案一：主要是根據(jù)傳統(tǒng)意義的自動旋轉(zhuǎn)門來進行設計，其主要是采用中軸 來支撐和安裝整個旋轉(zhuǎn)門體，并用中軸上固定齒輪的方式來進行傳動，最終使旋 轉(zhuǎn)門體繞著中軸旋轉(zhuǎn)。其具體方案如下： 門體結(jié)構(gòu)設計 門體結(jié)構(gòu)分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的設計，均由鋁型材框架和玻璃等組成。 旋轉(zhuǎn)門體采用中軸上安裝兩個旋轉(zhuǎn)扇翼，旋轉(zhuǎn)扇翼由一扇普通門體和一扇圓弧門 體構(gòu)成，這樣來實現(xiàn)建筑屋內(nèi)和屋外的任何位置的隔離。門扉一般采用高強度鋁 合金型材，結(jié)構(gòu)簡潔，精密牢固。同時每扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲 壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài)；門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻 璃或 6mm 厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃或 12mm 厚的鋼化玻璃。 驅(qū)動系統(tǒng)設計 由于兩扇門翼距離較大且?guī)в袃缮葓A弧門，使得需要的驅(qū)動力矩就較大，那 么采用兩臺三相異步電機對稱布置來完成驅(qū)動。 傳動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)主要是完成降速和力的傳動，根據(jù)要求可采用兩臺異步電機輸出軸 分別接一臺減速器，然后又通過一對齒輪嚙合來把動力傳遞給門體的中軸，使得 中軸帶動固定在上面的旋轉(zhuǎn)門體轉(zhuǎn)動。從而實現(xiàn)從動力裝置到執(zhí)行裝置動力的傳 遞過程。 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)采用目前小型控制中較為常用的單片機控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，同時由變 頻器完成調(diào)速控制功能，再加上一些功能開關(guān)來完成兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的整個控制 要求。 檢測安全系統(tǒng)設計 檢測安全系統(tǒng)是關(guān)系到整個兩翼旋轉(zhuǎn)門能否健康安全運行的關(guān)鍵一步，主要 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 4 采用紅外線傳感器來實現(xiàn)人流的檢測，采用各種接觸式和非接觸式傳感器以及多 個接近開關(guān)來實現(xiàn)兩翼旋轉(zhuǎn)門運行過程中各個危險位置和危險情況的檢測，最終 實現(xiàn)兩翼自動門的安全運行。 2.1.2 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門設計方案二 方案二：主要是在傳統(tǒng)意義的自動旋轉(zhuǎn)門基礎(chǔ)上來進行改造設計的，其主要 是采用圓周導軌懸掛整個旋轉(zhuǎn)門體，并用懸掛門體上部轉(zhuǎn)盤的方式來進行傳動， 最終使旋轉(zhuǎn)門體繞著門冠的圓形軌道旋轉(zhuǎn)。其具體方案如下： 門體結(jié)構(gòu)設計 門體結(jié)構(gòu)分為固定部分和旋轉(zhuǎn)部分的設計，均由鋁型材框架和玻璃等組成。 旋轉(zhuǎn)門體采用中間平滑門加兩扇圓弧門構(gòu)成，同時，平滑門、圓弧門和一扇普通 門在旋轉(zhuǎn)門體的兩邊構(gòu)成一個旋轉(zhuǎn)展臺，這個展臺即成了旋轉(zhuǎn)扇翼，又能放置展 物。這樣不僅能形成一種美好的氛圍，還能較為完美的實現(xiàn)建筑屋內(nèi)和屋外的任 何位置的隔離。門扉一般采用高強度鋁合金型材，結(jié)構(gòu)簡潔，精密牢固。同時每 扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密 閉狀態(tài)；門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或 6mm 厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用 （4+4）夾膠玻璃或 12mm 厚的鋼化玻璃。 驅(qū)動系統(tǒng)設計 由于門體懸掛在圓形軌道上，那么受到的摩擦力矩較??；同時又使用了較大 的轉(zhuǎn)盤來傳動，使得較小的驅(qū)動力就能產(chǎn)生較大的力矩。那么采用一臺三相異步 電機來完成驅(qū)動即可。 傳動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)主要是完成降速和力的傳動的，根據(jù)要求可采用在異步電機輸出軸 接一臺減速器，將轉(zhuǎn)速降到一定的轉(zhuǎn)速，然后又通過一對齒輪齒圈嚙合來把動力 傳遞給由齒圈形成的門體轉(zhuǎn)盤上，使得轉(zhuǎn)盤帶動懸掛門體在圓形軌道上轉(zhuǎn)動。從 而實現(xiàn)從動力裝置到執(zhí)行裝置動力的傳遞過程。 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制中十分常用的可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)，同時由 變頻器完成調(diào)速控制功能，再加上一些功能開關(guān)來完成兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的整個控 制要求。 檢測安全系統(tǒng)設計 檢測安全系統(tǒng)是關(guān)系到整個兩翼旋轉(zhuǎn)門能否健康安全運行的關(guān)鍵一步，主要 采用紅外線傳感器來實現(xiàn)人流的檢測，采用各種接觸式和非接觸式傳感器以及多 個接近開關(guān)來實現(xiàn)兩翼旋轉(zhuǎn)門運行過程中各個危險位置和危險情況的檢測，最終 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 5 實現(xiàn)兩翼自動門的安全運行。 2.2方案選擇 2.2.1 方案比較 從設計新穎和功能上比較 方案一的設計思路是傳統(tǒng)意義的再次設計，沒有太多新穎的結(jié)構(gòu)和創(chuàng)新理念， 同時門體的結(jié)構(gòu)較其它三翼四翼自動旋轉(zhuǎn)門復雜，且外形不是太美觀。因此， 沒有多少實際意義和市場價值。而方案二是對傳動意義自動旋轉(zhuǎn)門的創(chuàng)新設計， 它能獨特的展臺設計使其能增加兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的實用功能。同時，其獨特的傳 動方式和高格調(diào)的外觀設計使其能在多種自動旋轉(zhuǎn)門中占有一席之地。 從節(jié)能的角度比較 方案一的設計由于采用中軸轉(zhuǎn)動，需要兩臺電機才能很好的進行驅(qū)動。而方 案二的設計采用門體懸掛在圓形軌道上，只需要一臺同功率的電機就能很好的完 成驅(qū)動。那么方案一的設計就耗能較多，則不宜采用。 從采用的控制系統(tǒng)上比較 方案一采用單片機控制系統(tǒng)雖然能很好的完成控制任務，但對設計者來說增 加了很多的負擔。它不僅要求進行控制系統(tǒng)的軟件設計，還要進行較為復雜的硬 件設計，其硬件包括一些芯片連接，隔離放大電路的設計。這些在方案二中就很 是簡單，根本不需要太多的設計，因為方案二采用的是已有的控制系統(tǒng)。同時， 方案一的控制系統(tǒng)由于對用戶來說體積小，結(jié)構(gòu)簡單，所以較為適于大批量生產(chǎn)。 但是對我們單件或小批量生產(chǎn)來說設計方案一的控制系統(tǒng)是不值得的。 2.2.2 確定方案 通過對方案一二的綜合比較，考慮各自方案的利與弊。綜合考慮后，我決定 選擇方案二進行設計。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 6 3 門體結(jié)構(gòu)設計 3.1門體的總體設計 3.1.1 門體構(gòu)成 兩翼自動旋轉(zhuǎn)門的門體部分設計主要包括旋轉(zhuǎn)門體部分設計和固定部分曲壁 設計，旋轉(zhuǎn)門體又包括中間旋轉(zhuǎn)平滑門和旋轉(zhuǎn)展箱設計。其中旋轉(zhuǎn)平滑門又由四 扇普通推拉門組成，在緊急或是停電的情況下打開進行人員流通，而旋轉(zhuǎn)展箱又 是轉(zhuǎn)門的一部分，由圓弧門、平滑門和扇門構(gòu)成一個展示空間，其都由鋁型材框 架和玻璃構(gòu)成。曲壁是旋轉(zhuǎn)門體部分的旋轉(zhuǎn)空間，由進出門口和四塊弧形框架玻 璃構(gòu)成。 3.1.2 門體規(guī)格 門體規(guī)格根據(jù)文獻 1兩翼旋轉(zhuǎn)門門體尺寸進行設計。門體總體規(guī)格尺寸如表 3.1，門體總體外形圖如圖 3.1： 表 3.1 門體尺寸 內(nèi)直徑 門中線全闊 入口寬度 中間門全開闊度 華蓋高度 門扉高度 （D）mm （E）mm （C）mm （F）mm （A）mm （B）mm 3600 3804 1676 1640 500 2200 圖 3.1 門體外形圖 F A B D CE 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 7 3.2旋轉(zhuǎn)門體部分設計 3.2.1 確定旋轉(zhuǎn)門體材料 旋轉(zhuǎn)門體材料主要包括門體骨架的材料和門體玻璃材料，由于旋轉(zhuǎn)門體由四 扇推拉門組成和兩扇旋轉(zhuǎn)展箱構(gòu)成，因此其構(gòu)成相當于有一棟四扇的推拉門和兩 扇旋轉(zhuǎn)的圓弧門與兩扇扇門。 旋轉(zhuǎn)門體的框架材料 門體框架材料可選用鋁型材來構(gòu)成骨架和安裝玻璃的框架，根據(jù)相關(guān)門體標 準，旋轉(zhuǎn)平開門可按 90 系列的推拉門進行設計。門體骨架采用 90 系列推拉門專 用鋁型材，據(jù)文獻 1選擇如下。 平滑門的材料選擇如表 3.2： 表 3.2 平滑門材料 名稱 材料代號 線密度（kg/m） 光企 L090704（圖 3.2） 0.966 勾企 L090705（圖 3.3） 1.033 上橫 L090706（圖 3.4） 0.836 下橫 L090707（圖 3.5） 1.152 （左右）邊框 L090703（圖 3.6） 0.854 上滑 L090701（圖 3.7） 1.375 下滑 L090702（圖 3.8） 1.198 相關(guān)鋁型材的截面形狀如下圖： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 8 圖 3.2 光企截面圖 圖 3.3 勾企截面圖 圖 3.4 上橫截面圖 圖 3.5 下橫截面圖 圖 3.6 邊框截面圖 圖 3.7 上滑截面圖 圖 3.8 下滑截面圖 旋轉(zhuǎn)扇門的材料可按中間平滑門的相關(guān)材料來做，則上橫選擇 L090706，下 橫選擇 L090707，左右光企框選擇 L090704。 旋轉(zhuǎn)圓弧門的材料可選擇圓弧專用鋁型材 6063，其相關(guān)截面形狀及尺寸同平 開門的鋁型材相同。 旋轉(zhuǎn)門體玻璃材料 門扉玻璃一般有幾種選擇，一是防彈玻璃，二是夾膠玻璃，三是鋼化玻璃。 由于門一般用于高級的賓館，寫字樓等高檔場所，一般無特殊要求。由于防彈玻 璃價格較為昂貴，并且無多大實際用處，而夾膠玻璃它安裝的透光性不是較好， 因此選擇鋼化玻璃是最合適的。根據(jù)參考其他相關(guān)產(chǎn)品的選擇情況，據(jù)文獻 2旋 轉(zhuǎn)門體的平滑門玻璃可選用 6mm 的鋼化透明玻璃。旋轉(zhuǎn)圓弧門可選用專用的 6mm 圓弧鋼化玻璃。 3.2.2 確定旋轉(zhuǎn)門體相關(guān)尺寸 確定中間平滑四扇門的尺寸 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 9 根據(jù)前面的總體設計可知，旋轉(zhuǎn)門的門扉高度為 2200mm，內(nèi)徑為 3600mm， 則中間平滑門尺寸可按文獻 1 90 系列的尺寸高度為 2100mm，四扇門寬度為 3500mm 進行設計。90 系列推拉鋁合金的門體圖如圖 3.9。 圖 3.9 平滑門體圖 90 系列推拉鋁合金的門體節(jié)點圖如下： 節(jié) 點 圖 3.10 節(jié)點 1 截面圖節(jié) 點 圖 3.11 節(jié)點 2 截面圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 10 節(jié) 點節(jié) 點節(jié) 點 圖 3.12 節(jié)點 3、4、5 截面圖 由于平滑門的整體尺寸寬為 3500，高為 2100，則根據(jù)以上節(jié)點，可以計算 門的相關(guān)尺寸為。平滑門外部框架采用插接的方式，則門上下滑長度就為整個平 滑門的寬度 3500mm，左右邊框的長度就為平滑門的高度 2100mm。 單扇門寬度為： 式（3.1） (23)43507.41691BlBm重平 鋁 邊單 扇=（ ） 式中： 為平滑門的寬度， 為門邊框?qū)挾?；l平 邊 為門扇與邊框的重合值， 為鋁合金框的寬度；B重 B鋁 由于門體鋁合金的橫豎的寬度都一樣，則單扇門的框架連接采用直接對接的 方式 ，那么鋁型材的上下橫長度為： 915m上 下 橫 單 扇 光企和勾企的長度為： 式（3.2）2105.832.86lHBllm下 滑光 勾 上 滑 節(jié) 上 重 節(jié) 下 重 式中： 為平滑門的高度， 為鋁合金框上滑的寬度；上 滑 為門框安裝的上寬度， 為門框安裝的下寬度；l節(jié) 上 重 l節(jié) 下 重 而單扇門玻璃的長度為： 式（3.3） 22056.871193lBlm玻 長 光 勾 上 橫 下 橫 玻 安 式中： 為光勾企的型材長， 為鋁合金門框上橫寬度；l光 勾 上 橫 為鋁合金門框下橫寬度， 為玻璃安裝在門框的長度；B下 橫 l玻 安 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 11 單扇門玻璃的寬度為： 式（3.4） 291564.3182BBlm光玻 寬 上 下 橫 勾 玻 重 式中： 為光企型材的寬度， 為勾企型材的寬度；光 勾 為玻璃與光勾企的安裝長度；l玻 重 確定旋轉(zhuǎn)展臺材料尺寸 旋轉(zhuǎn)圓弧門的弧長要能堵塞進出門口，以免旋轉(zhuǎn)門轉(zhuǎn)到某個位置把門內(nèi)和門 外連通而失去兩翼旋轉(zhuǎn)門的意義。那么弧形門可按下面計算： 門進出口的圓心夾角，根據(jù)余弦公式有： 式（3.5） 2222cos167801805BRR進 出 寬 門 內(nèi) 門 內(nèi) 門 內(nèi)則 式中： 為轉(zhuǎn)門進出口的門口寬度， 為轉(zhuǎn)門的內(nèi)半徑；進 出 寬 門 內(nèi) 由于平滑門和圓弧門直接連接，則圓弧門的半徑為： 式（3.6） 23508.17RlBm圓 平 鋁 則圓弧門型材弧長為： 式（3.7） 2563.147807lRm圓圓 弧 式中： 為圓弧門半徑；R圓 那么圓弧門的最小弧長要為那么多，可以取其圓弧長為 1750mm。 圓弧門左右型材長度，圓弧門框架采用直接對接的方式，那么左右型材可依 下面計算。 式（3.8）2105.876293lHBm弧 左 右 上 橫 下 橫 圓弧玻璃的弧長為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 12 式（3.9） 21750641Bllm圓 弧弧 玻 寬 左 右 橫 玻 重 式中： 為左右橫型材的長度；B左 右 橫 圓弧玻璃的長度為： 式（3.10） 21973llm弧 左 右玻 長 玻 重 確定旋轉(zhuǎn)扇門材料尺寸 由于旋轉(zhuǎn)扇門要與旋轉(zhuǎn)圓弧門和平開門構(gòu)成一個三角形柱的空間展臺，展臺 的空間大小由平開門與扇門的夾角決定,扇門可大可小，但要保證構(gòu)成空間的穩(wěn) 定性。 扇門尺寸確定：由于扇門要保證與弧形門和平開門形成展臺的穩(wěn)定性,則可 以選取平開門與扇門與圓弧門的連接點在距圓弧門兩端面的 1/5 處。 則連接點在距圓弧型材兩邊距離為： 式（3.11）17503l m圓 弧接 以下計算參照圖 3.13，則連接處圓弧對應圓心角為： 式（3.12） 2617503034.4Rl， 平 接 平 式中： 為平滑門的半徑， 為接點處離端面的圓弧長；R平 l接 則對應的兩直角邊長度為 ： 式（3.13）cos1750cos3415aRm平 式（3.14）inin97b平 扇門對應門的寬度為： 式（3.15） 291576Bbm扇 單 扇（ ）（ 4） 由于門框架采用直接對接的方式連接，則扇門對應框架型材寬度為就門的寬 度 1116mm，扇門的型材長度就為門的高度 2100mm。 扇門玻璃的寬度為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 13 式（3.16） 216410Blm光玻 寬 扇 玻 重 扇門玻璃的長度為： 式（3.17） 22105.87619lHBl扇 玻 長 上 橫 下 橫 玻 安 圖 3.13 門體連接圖 3.3曲壁設計 3.3.1 曲壁的總體設計 曲壁由六根工字鋼來做為立柱，形成門體的支撐體，每三根構(gòu)成一邊曲壁圓 弧。而六根工字鋼豎在水泥地板里，進出口各布置 2 根，曲壁圓弧中間安裝框架 玻璃，然后頂部又用一圓形軌道將六根立柱固定在一起，形成一個曲壁的整體框 架。曲壁由四塊相同的圓弧玻璃組成，其總體設計圖如圖 3.14。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 14 弧 形 玻 璃立 柱 圖 3.14 曲壁總體設計圖 3.3.2 確定曲壁材料 曲壁立柱可選用 GB/T70-1988 的熱軋工字鋼型號 10 作成為立柱，其相關(guān)尺 寸如下圖： 圖 3.15 工字鋼 工字鋼參數(shù)如表 3.3： 表 3.3 工字鋼參數(shù) 尺寸（mm）型號 h b d t 10 100 68 4.5 7.6 安裝曲壁玻璃框的型材選用：曲壁上下圓弧型材選用文獻 23-91GB/T3280- 1992 的 2mm 的不銹鋼板彎曲成型，曲壁玻璃的選用 12mm 弧形鋼化玻璃。 3.3.3確定材料尺寸 由于圓的內(nèi)圓半徑為 1800mm,門口對應的圓心角為 ，則兩邊曲壁各對應的56 圓心角應為: 式（3.18）3602360214曲 所以兩邊曲壁對應的弧長為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 15 式（3.19） 21243.80694lRm曲曲 門 內(nèi) 式中： 為旋轉(zhuǎn)門的內(nèi)半徑；R門 內(nèi) 則每扇曲壁上橫的弧長為: 式（3.20）438945=1372lbm間曲上 橫 式中： 為曲壁與立柱的安裝預留間歇；b間 下橫的弧長為： =1937l下 橫 上 橫 玻璃尺寸的確定： 玻璃的弧長： 式（3.21）-2b1937-2=6l m波 上 橫 玻 安 玻璃的高度為： 式（3.22）hB下 上 玻 安 那么： 20176.0h 式中： 為上橫曲壁型框的長度， 為下橫曲壁型框的長度；b上 b下 (注以上的型材的直徑為 3600mm,玻璃的直徑為 3604mm) 3.4旋轉(zhuǎn)門體加強連接設計 3.4.1加強型鋼的總體設計 由于旋轉(zhuǎn)門體啟動較為頻繁，可能鋁合金形成的框架在門體的頻繁旋轉(zhuǎn)過程 中就顯得強度不夠，同時由于門體由兩部分組成，一部分是平開門，一部分是形 成展臺的旋轉(zhuǎn)部分。這兩部分是靠扁鋼將其固定成一個整體，這樣使得中間平滑 門與圓弧門和旋轉(zhuǎn)扇門的連接既方便可靠。又加強了門體的整體結(jié)構(gòu)強度。因此 特在中間平滑門、圓弧門和旋轉(zhuǎn)扇門的上部框架型材中加加強型鋼。分別在圓弧 門加強型鋼兩端的弧長處和扁鋼的弧長中間分別打三個的螺栓孔，以連接門體吊 架。還有就是在各門體連接的交界處鉆螺栓孔，好使用螺栓固定各門體成為一個 整體的旋轉(zhuǎn)門體，即在轉(zhuǎn)動扇門與平開門連接處，轉(zhuǎn)動扇門與圓弧門連接處，轉(zhuǎn) 動圓弧門與平開門連接處打螺栓孔。將門體加強型鋼和門體鋁合金用 2mm 厚的不 銹鋼包飾，用鉚釘將型鋼與鋁合金連接成一個整體，鋼板既起到了連接的作用， 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 16 同時又起到了裝飾的效果，一舉兩得。 3.4.2加強型鋼材料選擇及尺寸計算 轉(zhuǎn)動圓弧門加強型鋼選用： 根據(jù)鋁合金型材寬度為 28.2mm，可選用文獻 2熱扎扁鋼（GB/T704-1988） ， 寬度為 28mm，厚度為 8mm 的系列扁鋼，其弧長為轉(zhuǎn)動圓弧門的弧長。因此扁鋼彎 曲為半徑為 1778mm 的弧形。線密度為 1.76kg/m。其弧長為：L= =1750mml圓 弧 平開門加強型鋼選用： 根據(jù)平開門的上滑鋁合金寬度為 90mm，因此可選用熱扁鋼（GB/T704-1988） 寬度為 90mm，選厚度為 8mm 的系列，線密度為 5.65Kg/m。扁鋼長度為平開門整 體的長度加上兩邊接頭長度。 扁鋼長度： 式（3.23）2=350+ 8356mLl平 接 式中： 為型鋼與兩扇圓弧門的連接長度；l接 轉(zhuǎn)動扇門加強型鋼選用： 根據(jù)扇門門框鋁合金寬度為 28.2mm。選用熱扎扁鋼（GB/T704-1988）寬度為 28mm，厚度為 6mm 的系列扁鋼，線密度為（1.32kg/m）.其長度為轉(zhuǎn)動扇門鋁合 金寬度加上兩邊接頭長度，則扁鋼長度： 式（3.24）12=6+89034mLBl扇 接 接 式中： 為型鋼與圓弧門的連接長度， 為型鋼與平滑門的連接長度；l接 1 l接 2 圓弧門的加強型鋼連接門體吊架的螺栓孔位于型鋼圓弧端的 20mm 處，中間 連接吊架的螺栓孔為型鋼弧中間，門體加強型鋼連接用 M8 的螺栓，其孔位于門 體連接的交接處。 其連接結(jié)構(gòu)尺寸圖如圖 3.16： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 17 圖 3.16 門體加強連接尺寸圖 3.5華蓋結(jié)構(gòu)設計 3.5.1 華蓋的總體設計 華蓋是用來安裝驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的空間部分,其外形由鋼板和包裝金屬 材料構(gòu)成一個圓柱形體。其主要用來安裝轉(zhuǎn)盤齒圈，圓周導軌，電機，控制裝置 等。華蓋內(nèi)采用多層布局，最下面是導軌，導軌上面安裝門體轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤和齒輪 減速器連接，齒輪減速器和電機用法蘭盤連接安裝在轉(zhuǎn)盤上方，其固定在與立柱 連接在一起的支撐架子上，控制裝置也固定在這個架子上。這樣設計布局較為合 理，且節(jié)約空間，使得華蓋的整體布局緊湊起來。同時，由于固定電機的架子與 門體立柱連接使得固定可靠，能有效的減小了驅(qū)動裝置對門體的振動。華蓋吊頂 不銹鋼板形成頂部，用鋼板構(gòu)成環(huán)形把吊頂鋼板和滑蓋頂部鋼板連接起來，環(huán)形 鋼板位于齒圈內(nèi)徑以內(nèi)，用鉚釘將吊頂鋼板和滑蓋頂部鋼板連接起來。 華蓋的布局圖如圖 3.1 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 18 鋼 板放 電 機 齒輪方 鋼 3方 鋼 2方 鋼 1放 控 制 裝置 圖 3.17 滑蓋布局圖 3.5.2 華蓋材料選擇 如上圖方鋼 1 是主要支撐件，它的選擇關(guān)系到整個電機的固定及其連接強度， 可選文獻 23-101 頁 GB/T705-1989 的熱軋方鋼 ，方鋼 2 可選 GB/T705-198920 的熱軋方鋼 ，方鋼 3 和方鋼 1 方鋼 2 選擇一樣的鋼板是用來固定減速機的，20 可選用熱軋鋼板 GB/T70-1988 的 5mm 厚鋼板。減速機的法蘭盤同鋼板用螺栓連接 起來。同時鋼板上還要放控制裝置有可編控制器和變頻器。方鋼和立柱采用焊接 方式連接，而鋼板和方鋼間也用焊接的方式連接。華蓋頂部用的蓋鋼板選用文獻 2的 GB/T4237-1992 的 2mm 不銹鋼板，而吊頂用 2mm 的不銹鋼板實現(xiàn)。 3.5.3 華蓋材料尺寸確定 方剛 1 的長度為： 式（3.25）12sin642180sin623179lRm 內(nèi) 方鋼 2 的長度為： 式（3.26）2i3i854l 內(nèi) 由于方鋼 3 連接在方鋼 1 和 2 的中間，那么方鋼 3 的長度為： 式（3.27）37950l 鋼板的長度大于方鋼 3 的長度即可，可取鋼板一邊長出方鋼 3 的 為 20mm,l間 那么鋼板長度為： 式（3.28）432159021630ll m間 鋼板的寬度大于方鋼 1 方鋼 3 間的距離即可，取一邊大于距離為 20mm,那么 鋼板的寬度為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結(jié)構(gòu)設 計 19 式（3.29） 221()40859527bllm 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 驅(qū)動系統(tǒng)設 計 19 4 驅(qū)動系統(tǒng)設計 4.1驅(qū)動系統(tǒng)總體設計 整個門體的驅(qū)動由電機提供動力，電機通過一個一級齒輪減速器把速度降低 后，再通過齒輪和齒圈嚙合把動力傳給齒圈,齒圈上固定有轉(zhuǎn)盤支架,轉(zhuǎn)盤支架又 和吊掛輪連接,而吊掛輪上懸掛著整個門體。齒圈使得吊掛輪在曲壁圓形導軌上 轉(zhuǎn)動,從而帶動整個懸掛門體旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)從動力裝置到執(zhí)行裝置的動力驅(qū)動過程。 4.2減速機的選擇 電機選擇根據(jù)啟動時克服門體的慣性力矩和阻力矩來進行選擇。設計時要假 設門體能在要求時間內(nèi)加速到門體的快速轉(zhuǎn)速，這樣才能很好的滿足驅(qū)動要求。 由于旋轉(zhuǎn)門體的最大轉(zhuǎn)速為 6r/min,即其角速度為：26/05wrads 式（4.1） 由于傳感器一般在 2m 范圍內(nèi)檢測人的來臨,當人邁進門口邊時,門體要以正 常速度轉(zhuǎn)動，則在這個時間內(nèi)門體要加速到正常速度。按照人的正常速度人能在 1s 內(nèi)走到門口，但由于某些其它的原因，同時為了能充分滿足動力需要，可以將 加速時間設為 0.5s。則角加速度為： 式（4.2）2/0.5/radst 由于電機要帶動門體轉(zhuǎn)動,有一個加速過程，在這個加速過程中需要克服旋 轉(zhuǎn)門體的慣性力矩和門體的摩擦力矩才能使其轉(zhuǎn)動，根據(jù)力矩轉(zhuǎn)動慣量和角速度 的關(guān)系： ，則可能算出旋轉(zhuǎn)門體的啟動慣性力矩。MJ 4.2.1 旋轉(zhuǎn)門體的慣性力矩計算 中間平滑門的轉(zhuǎn)動慣量 以下 是各加強型材的線密度。 中間平滑門的加強型鋼轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.3） 231 25.61.JrdmLkgm 平滑門的上邊框轉(zhuǎn)動慣量為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 驅(qū)動系統(tǒng)設 計 20 式（4.4） 2321.75.49.JrdmLkg 平滑門的下邊框轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.5） 233 21.98.54.JrdmLkg 平滑門的左右邊框轉(zhuǎn)動慣量： 式（4.6） 2433 210.8542.1(.75.6).7Jrdkgm 玻璃的總質(zhì)量為： 式（4.7）14.96.mv玻 式中： 為玻璃密度； 框架型材的總質(zhì)量為： 24 24kg（ 0.95.836+0.951.2.06.+2.051.3） 式（4.8） 把中間四扇推拉門當成一均勻質(zhì)量體來近似估算其轉(zhuǎn)動慣量，則中間四扇門 的線密度為： 式（4.9）1296.43/5mkgml平 那么中間四扇門的轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.10） 235 214.5JrdLkgm 轉(zhuǎn)動扇門的轉(zhuǎn)動慣量 轉(zhuǎn)動扇門的加強型鋼的轉(zhuǎn)動慣量為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 驅(qū)動系統(tǒng)設 計 21 式（4.11） 236 21.09.5JrdmLkg 轉(zhuǎn)動扇門玻璃的質(zhì)量為： 式（4.12）31.2.7.603. 轉(zhuǎn)動扇門框架的質(zhì)量為： 式（4.13）41.60.8.6.5.92.16.m kg 同樣把轉(zhuǎn)動扇門當成一均勻質(zhì)量體來近似估算其轉(zhuǎn)動慣量，則門體在 R 向的 線密度： 式（4.14）3406.3.8/1.59mkmb 那么門的轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.15） 27332(1.450.9)6.84.Jrdkg 旋轉(zhuǎn)圓弧門的轉(zhuǎn)動慣量 旋轉(zhuǎn)圓弧門的框架質(zhì)量為： 式（4.16）51.708361.752.109627.5mkg 旋轉(zhuǎn)圓弧門的玻璃質(zhì)量為： 式（4.17）6.4.9. 旋轉(zhuǎn)圓弧門的加強型鋼轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.18） 821.7565630.Jkgm22（ r+）（ .71.8） 旋轉(zhuǎn)圓弧門的轉(zhuǎn)動慣量為： 式（4.19） 827.5056303.Jkgm122（ r+）（ .78） 那么整個門體的轉(zhuǎn)動慣量為： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 驅(qū)動系統(tǒng)設 計 22 式（4.20） 12345678922.9.0.1.0.5468.321.5305JJJJkgm總 那么可以計算出旋轉(zhuǎn)門體慣性阻力矩 式（4.21）230583.MJNM總慣 4.2.2 旋轉(zhuǎn)門體的摩擦力矩計算 由于門體通過吊架上的滾輪與曲壁上的軌道旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)門體運動的，因此， 還應存在一個摩擦力矩來阻礙門體的運動，則摩擦系數(shù)應是滾動摩擦系數(shù)。由相 關(guān)的資料可知滾輪與圓形軌道的摩擦系數(shù)為 f=0.005。 旋轉(zhuǎn)門體的總的質(zhì)量為： 式（4.22）5.631.753.198.5042.196.24m總 （ 209+6） 2（ 7+7） =35kg 由于滾輪與軌道的結(jié)合面由兩個，那么，門體的摩擦阻力為： 式（4.23）sin4520.3102FfNGN阻 摩擦阻力矩為： 式（4.24）25.784.MRm阻 阻 式中：R 為圓弧門的半徑 4.2.3 選擇減速機 門體轉(zhuǎn)動需要的總力矩即為： 式（4.25）45382.N阻總 慣 根據(jù)機械設計中電機所需功率按下式計算: 式（4.26）()10aaMWPK 其中式中 是整個傳動中的傳動效率,由于從電機到門體經(jīng)過了兩對齒輪傳a 動,且齒輪傳動效率 0.97，由于有齒輪減速機則經(jīng)歷兩對軸承，其傳動效率為 0.98。由此可以計算出所需電機的功率： 式（4.27）2 4850.310.97.aPKW 由于門體還應能承受一定的風阻，以及旋轉(zhuǎn)門體周圍毛條與曲壁門體間的摩 擦阻力和門體轉(zhuǎn)盤吊架的質(zhì)量都沒計算在內(nèi)。盡管其產(chǎn)生的阻力較小，但由于門 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 驅(qū)動系統(tǒng)設 計 23 體直徑過大,則會產(chǎn)生較大的阻力矩。同時可能還有一些其它沒有考慮的因素， 因此特將計算出的功率放大一些。根據(jù)相關(guān)的計算結(jié)果可以選以下幾種減速機。 可選用文獻 4中的 G 系列全封閉出齒輪減速機配備電機功率為 0.55KW，此減速機 是專為機電一體化產(chǎn)品而設計，是全封閉的硬齒面斜齒輪傳動，有低噪音、高效 率的優(yōu)點，同時整體結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、適應性強。選擇時減速機傳動比不宜過 大，因為帶動門體的轉(zhuǎn)盤齒圈不能太小而使得產(chǎn)生的力矩過小，同時要符合立式 安裝要求。因此，根據(jù)這些可列出以下幾個型號方案： 表 4.1 減速機方案表 減速機型 號 功率 （KW） 機型號 減速比 輸出轉(zhuǎn)矩 （N.M） 輸出轉(zhuǎn)速 （r/min） 適配電機 GLF28- 550-3 0.55 28 3 14 466.7 Y801-4 GHF28- 550-3 0.55 28 3 14 466.7 Y801-4 GLF28- 550-5 0.55 28 5 23.4 280.0 Y801-4 GHF28- 550-5 0.55 28 5 23.4 280.0 Y801-4 由于兩翼轉(zhuǎn)門的兩個扇翼相距較遠，使得安裝在吊架上的齒圈應有較大的直 徑，才利于傳遞力矩，即要求從減速器輸出軸到齒圈的傳動比應取較大一些才好， 因此減速器輸出軸到齒圈的轉(zhuǎn)速應適中才好。由于 GLF28-550-5 的減速比適當， 輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速也相對其型號較為符合要求，同時它又是立式鑄鋁盒箱體，質(zhì)量 較輕。所以 GLF28-550-5 型是最符合要求的。 所配電機相關(guān)參數(shù)如表 4.2： 表 4.2 電機參數(shù)表 滿載時型號 額定功 率 （KW） 轉(zhuǎn)速 （r/min） 電流 （A） 效率 （%） 功率 因素 堵轉(zhuǎn) 電 流 （A） 額定轉(zhuǎn)矩 （N.M） 轉(zhuǎn)動慣 量 凈重 （kg） Y801-4 0.55 1440 1.6 70.5 0.76 6.5 2.2 0.0018 17 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 傳動系統(tǒng)設 計 24 5 傳動系統(tǒng)設計 電機通過一個一級齒輪減速器把速度降低后，依靠齒圈與支架構(gòu)成的轉(zhuǎn)盤來 實現(xiàn)動力的傳遞。其中齒圈和轉(zhuǎn)盤支架用螺栓固定在一起,轉(zhuǎn)盤支架又和吊掛輪 連接,整個門體靠吊架連接在滾輪上。轉(zhuǎn)盤使得吊掛輪(6 個吊掛輪,一邊 3 個)在 曲壁圓形導軌上轉(zhuǎn)動,從而帶動整個懸掛門體旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)從動力裝置到執(zhí)行裝置的 動力傳遞過程。 5.1傳動齒輪齒圈設計 5.1.1齒輪齒圈設計前述 減速機是通過輸出軸齒輪帶動門體轉(zhuǎn)盤的大齒圈使得門體轉(zhuǎn)動的，通過這一 對齒輪齒圈的嚙合將電機的動力傳給門體,齒圈安裝在滾輪連接的支架架上。門 體最高轉(zhuǎn)速為 6r/min，而減速機輸出的轉(zhuǎn)速為 280r/min，那么這對齒輪齒圈傳 動比為： 式（5.1）28046.7ni減門 設計兩翼旋轉(zhuǎn)門的使用壽命為十年，那么齒輪齒圈可按使用壽命為十二年來 設計，設門每天能工作的時間為十小時，根據(jù)前面設計可知輸入功率為 0.55KW， 齒輪的轉(zhuǎn)速為 280r/min。 5.1.2齒輪齒圈參數(shù)設計 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。兩翼旋轉(zhuǎn)門是一般日常機器，速度不 高，故可選用 8 級精度（GB10095-88） 。查文獻 3中 189 頁表 10-1。小齒輪材料 為 45 鋼，硬度為 20HBS,大齒圈的材料選用文獻 23-254 頁的 MC 尼龍硬度為 30HBS。先設取小齒輪齒數(shù) =20，大齒輪齒數(shù) 。1z2046.793z 按齒面接觸強度設計 由設計公式進行計算，即： 式（5.2） 2312.t EtdHKTZu 1）確定公式內(nèi)的各計算參數(shù) a. 試選用載荷系數(shù) =1.3。t b. 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 傳動系統(tǒng)設 計 25 式（5.3）55411 0.9.09.1.870.2PT Nmn c. 由文獻 3中 201 頁表 10-7 選取齒寬系數(shù) =0.6。d d. 由文獻 3中 198 頁表 10-6 查得材料的彈性系數(shù) 。 1256.4EZMPa e. 由文獻 3中 207 頁圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 ，大齒輪的接觸疲勞強度極限 。lim150HMPa lim20H f. 計算應力循環(huán)次數(shù) 式（5.4） 9160281(03651).47hNnjL 式（5.5） 982.47.26 g. 由文獻 3中 203 頁圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)： ， 。10.85HNK21.0HN h. 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為 1，安全系數(shù) S=1，得： 式（5.6）lim1.45HNMPaS 式（5.7）2li0210K 2）計算 a. 試計算小齒輪的分度圓 ，代入 中較小的值1tdH 式（5.8） 23 24312.870.756.4. 1041t EtdTZum 可以取整值為 為 45mmtd b. 計算圓周速度 v 式（5.9）145280.7/60tnms c. 計算齒寬 式（5.10）.6dtb d. 計算齒寬和齒高之比 b/h 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 傳動系統(tǒng)設 計 26 模數(shù)： 式（5.11）1/45/271.6ttmdzm 齒高： 式（5.12）2.3h 式（5.13）/38b e. 計算載荷系數(shù) 根據(jù) v=0.7m/s，8 級精度，由文獻 3中 192 頁圖 10-8 查得動載系數(shù) Kv=1.10； 直齒輪，假設 。由文獻 3圖 103 查得 。/10/AtKFbNm 1.2HaFK 由文獻 3190 頁表 10-2 查得兩段的齒輪的使用系數(shù) ；A 由文獻 3194 頁表 10-4 查的 8 級精度、小齒輪相對支承懸掛布置時， 式（5.14）23.56.70.1Hdb（ ） 將數(shù)據(jù)代入后得： 式（5.15）231.00.27.K（ +） 由 b/h=7.18, =1.27，查文獻 3195 頁圖 10-13 得 =1.3，則H FK 故載荷系數(shù) 式（5.16）1.1.68AVHK f. 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得： 式（5.17）331.68450tdm g. 計算模數(shù) 式（5.18）02.5mz1 按齒根彎曲強度設計 設計計算公式： 式（5.19）32FaSdYKTz 1）確定計算公式內(nèi)的各計算參數(shù) a. 由文獻 3204 頁圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大130FEMPa 齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；2160FEMPa b. 由文獻 3202 頁圖 10-18 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， ；1.8NK2.5FN c. 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，由下式得 式（5.20）10.174FNEPaS 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 傳動系統(tǒng)設 計 27 式（5.21）2.5160284FNEKMPaS d. 計算載荷系數(shù) K 式（5.22）.3716AVHF e. 查取齒形系數(shù),由文獻 3197 頁表 10-5 查得 ， ；12.8aY2.06a f. 查取應力校正系數(shù) 由文獻 3197 頁表 10-5 可查得 ， ；1.5Sa21.97Sa g. 計算大、小齒輪的 并加以比較FY 式（5.23）12.8150.247FaS 對 式（5.24）2.69.18FaSY 由上式可得小齒輪的數(shù)值較大。 2）設計計算 式（5.25） 132432.76.50.5.1FaSdYKTmz 此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的 模數(shù)，由于齒輪的模數(shù) m 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面 接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)。那么，可按彎曲強度計算 得的模數(shù) 2.112 并就近圓整為標準值 m=2.5；按接觸強度算得的分度圓直徑 作為設計。算出小齒輪齒數(shù)： 式145d1502.dz （5.27） 大齒輪齒數(shù)： 式（5.28）2146.72934zi 就取 93 這樣的齒輪傳動，既滿足齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，而 且做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 傳動系統(tǒng)設 計 28 幾何尺寸計算 1）計算分度圓直徑 式（5.29）20.5dzm1 式（5.30）93470m2 2）計算中心距 式（5.31）521a12 3）計算齒輪寬度 式（5.32）10.63dbm 由于兩個齒輪為不同類型材料，所以可取 。210,35Bm 4）驗算 式（5.33） 412.871950tTFNd 式（5.34）9.2/0/AtKmb 故合適。 5.2承重滾輪及其軌道設計 滾輪和軌道是承擔門體重量的零件，整個門體的轉(zhuǎn)動是靠滾輪在圓形軌道上 旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的，同時，又使的整個門體懸掛起在圓形軌道上。由六個滾輪組成來 承擔整個門體重量，六個滾輪又形成轉(zhuǎn)盤的一部分。軌道是由六截弧形軌道構(gòu)成 一個圓形軌道用螺栓固定在門體曲壁立柱上。 5.2.1選擇滾輪 選擇滾輪主要是根據(jù)其承載能力來選擇滾輪的類型。 承載能力的計算 整個門體的重力為： G= g=35110=35