【正文】 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 16 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 17 三． 最大角速度ω max和最小角速度ω min 程序和結(jié)果： a=。曲柄角位移 P139。 title (39。 m=。搖桿角加速度 E339。)。 ezplot(E3,[m,n])。 figure(5)。曲柄角位移 P139。 title (39。 m=。連桿角速度 W239。)。 ezplot(W2,[m,n])。 figure(3)。曲柄角位移 P139。 title (39。 m=。連桿角位移 P239。)。 ezplot(P2,[m,n])。 figure(1)。 W2=a*sin(p1p3)*W1/(b*sin(p2p3))。 p3=2*atan((A+sqrt(A*A+B*BC*C))/(BC))。 A=sin(p1)。 p3=atan(sqrt(1r*r)/r)。 pi=。 程序和結(jié)果： a=。 W3=a*sin(p1p2)*W1/(c*sin(p3p2))。 P1=p1*k。 t2=2*atan((Asqrt(A*A+B*BC*C))/(BC))。 A=sin(p1)。 r=(b*bc*c(da)*(da))/(2*c*(da))。 d=3。取等步長 30 度，計算閘門在開啟過程中 12 個位置（包括起、終點(diǎn)）上的角位移、角速度和角加速度，以及閘門的平均角速度ω m、最大角速度ω max 和最小角速度ω min ，繪出 閘門開啟過程的角位移、角速度、角加速度線圖。c o sadB。 三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計和運(yùn)動分析 計算平面四桿機(jī)構(gòu)的極位夾角 ? 由設(shè)計題目工作要求，在開啟的初始階段和關(guān)閉的結(jié)束階段，閘門的速度應(yīng)接近于零，因此可知極位夾角 ??0? 計算搖桿最大擺角 ? 執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，閘門作為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中的搖桿，已知門葉與橫軸線夾角 ??? 22? ，則搖桿最大擺角 ??? 682290 ???? 計算并設(shè)計各桿長度 設(shè) ADCDBCAB LdLcLbLa ???? , 已知：閘門長度的一半為搖桿的長度， mLc ?? 許用壓力角 ? ? ??40? 由下圖可知當(dāng)極位夾角 ??0? 時，有以下幾何條件： 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 7 mca )34s i n( i n ????? ?? 2222 cbda ??? a、 c 已知，設(shè)計機(jī)架長度 d 就能計算出連桿長度 b，取 d=3 經(jīng)過計算，參數(shù)均滿足構(gòu)成曲柄的存在條件： a 為最小值；cbda ??? 。 方案（ 3） 錐齒輪傳動與一級圓柱齒輪傳動組合，錐齒輪加工較困難，特別是大直徑、大模數(shù)的圓錐齒輪，所以只有在需改變軸的布置方向時采用，并盡量放在高速級和限制傳動比。 擬執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案設(shè)計、比較和分析 方案比較和分析如下 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 5 方案號 主 要 性 能 特 性 1 2 3 4 運(yùn)動變換 滿足 滿足 滿足 滿足 急回特性 無 無 無 無 一級傳動角 較大 較小 較大 小 二級傳動角 大 工作平穩(wěn)性 平穩(wěn) 一般 一般 沖擊 磨損與變形 一般 強(qiáng) 一般 劇烈 效率 高 高 低 較高 復(fù)雜性 簡單 一般 復(fù)雜 最 簡單 加工裝配難度 易 易 較難 較難 成本 低 一般 高 一般 運(yùn)動尺寸 小 小 大 大 由上表分析，并進(jìn)行綜合考慮 最終選取執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案 1 擬傳動方案的設(shè)計、比較和分析 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 6 方案（ 1） 二級圓柱齒輪傳動，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。－θ （ 2） 電動機(jī)功率 P = Mω / (1000η ) (kw) M — 閘門開啟總阻力矩 () ω — 閘門開啟時的角速度（ 1/s） η — 啟閉機(jī)的總效率（其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率取為 ） 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 4 計算過程與說明 結(jié)果 二、系統(tǒng)總體方案確定 船閘人字閘門在靜水中啟閉。 4. 提交的設(shè)計結(jié)果 ⑴ 啟閉機(jī)總體設(shè)計方案，包括完整的傳動路線圖，按比例繪制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖，要表達(dá)清楚各傳動件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)和原動機(jī)的空間位置關(guān)系；（ 2 號圖紙） ⑵ 閘 門開啟過程的角位移、角速度、角加速度線圖；（ 3 號圖紙） ⑶ 減速器裝配圖一張；（ 1： 1， 0 號圖紙） ⑷ 減速器零件工作圖若干張；（ 1： 1） ⑸ 設(shè)計計算說明書，內(nèi)容包括： * 設(shè)計題目、要求和原始數(shù)據(jù)； * 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動設(shè)計，包括數(shù)學(xué)模型、程序框圖及文本、計算過程和結(jié)果； * 原動機(jī)選擇、傳動比分配過程，各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)計算過程和結(jié)果； * 各級傳動工作能力計算過程； * 減速器中軸、軸承、鍵聯(lián)結(jié)、聯(lián)軸器的選擇及計算。 179。 179。 5%的誤差，載荷基本平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的 2 倍。 人字閘門 2. 設(shè)計要求 和原始數(shù)據(jù) 設(shè)計原動機(jī)為電動機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)的人字閘門啟閉機(jī)。門葉的開啟與關(guān)閉由啟閉機(jī)控制。機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 1 目 錄 一、設(shè)計題目 2 二、系統(tǒng)總體方案確定 4 4 設(shè)計 5 三、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計和運(yùn)動分析 6 8 四、傳動機(jī)構(gòu)的分析和傳動件的工作能力計算 19 ，并分配各級傳動比 20 20 22 齒輪的設(shè)計和計算 25 30 五 、減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 33 算 35 37 40 41 43 43 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 —— 閘門啟閉機(jī) 2 一、設(shè)計題目 設(shè)計題目 —— 閘門啟閉機(jī) 1. 機(jī)器的用途及功能要求 閘門是水工建筑的重要組成部分，其作用是封閉水工建筑物的孔口，并能夠按需要全部或部分開放孔口，以便調(diào)節(jié)水位，泄放流量，放運(yùn)船只，排除沉沙、冰塊等漂浮物。當(dāng)閘門全開時，兩扇門葉分別隱靠在閘墻邊的門龕中（與船閘的橫軸線垂直）；閘門關(guān)閉時，兩扇門葉在水壓力作用下于接縫柱處互相擠緊，且分別與閘門的橫軸線成夾角θ。一般情況下，啟閉機(jī)布置在閘墻頂部靠近門龕處，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)與門葉的頂部相聯(lián)結(jié)，啟閉力作用在門葉頂部。機(jī)器工作時不逆轉(zhuǎn)，允許曲柄轉(zhuǎn)速有177。寬 ) (m) 179。 179。取等步長，計算閘門在開啟過程中 10 個位置（包括起、終點(diǎn)）上的角位移、角速度和角加速度，以及閘門的平均角速度ω m、最大角速度ω max和最小角速度ω min； ⑷ 計算閘門的開啟力矩（即載荷），選擇電動機(jī)； ⑸ 對傳動系統(tǒng)中各級傳動進(jìn)行工作能力計算； ⑹ 進(jìn)行減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 410 () β — 閘門關(guān)閉時與閘墻的夾角（度）， β =90176。啟閉機(jī)要求結(jié)構(gòu)簡單可靠，便于維護(hù)和修理；在開啟的初始階段和關(guān)閉的結(jié)束階段，閘門的速 度應(yīng)接近于零；啟閉機(jī)要受力狀態(tài)良好；傳動裝置設(shè)計要合理，體積大小應(yīng)適中。 方案（ 2） 帶傳動與一級圓柱齒輪傳動，帶傳動承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖減震；一級圓柱齒輪傳動，傳動比小，效率較高，工藝簡單，精度易于保證。一級蝸桿減速器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊 與開式齒輪組合可以得到需要的傳動比， 適合閘門啟閉機(jī)的工作情況。 在曲柄的上極限位置，根據(jù)余弦定理可以求得曲柄的初位角 10? ?)(2 )(a rc c os 22210 ?? ???? bad cbad? 對平面四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析 位移分析： 0, 321 iiii deADceDCbeBCaeAB ???? ??? 由封閉矢量多邊形 ABCD 可得 AB+BC=AD+DC 321 0 ??? iiii cedebeae ??? （ 1） 將式（ 1）的實部和虛部分別相等可得： 321 c o sc o sc o s ??? cdba ??? （ 2） 321 s ins ins in ??? cba ?? （ 3） 令： c/c o sdac2/)adca(C。 速度分析： 將式（ 1）對時間求導(dǎo)可得： )2(3)2(2)2(1 321 ?????? ??? ??? ?? iii ecebea （ 6） 將式（ 6）的實部和虛部分別相等可解得： 132 312 )sin(b )sin(a ??? ??? ????? （ 7） 123 213 )sin(c )sin(a ??? ??? ???? （ 8） 加速度分析： 將式（ 6）對時間再求導(dǎo)可得： )2(3)(23)2(2)(22)(2133221????????????????????????iiiiiececebebea （ 9） 將式（ 9）的實部和虛部分別相等可解得： )s i n( )c os ()c os ( 2323232231212 ?? ???????? ? ????? b cba （ 10） )s i n( )c os ()c os ( 23 23232221213 ?? ???????? ? ????? c cba （ 11） 電算法分析執(zhí)行機(jī)構(gòu) 要求 用電算法作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析。 c=2。 k=180/pi。 end for p1=:pi/6:2*pi+t=d*d+c*c+a*a