舞臺防火幕提升及下降裝置的開發(fā)與設(shè)計,舞臺防火幕提升及下降裝置的開發(fā)與設(shè)計,舞臺,防火,提升,晉升,下降,降落,降低,下落,裝置,開發(fā),設(shè)計 舞臺防火幕提升及下降裝置的開發(fā)與設(shè)計 總計：畢業(yè)論文： 38 頁 表 格： 0 表 插 圖： 4 幅 摘 要 舞臺機(jī)械是為了使表演的效果更加柔美，從而引領(lǐng)觀眾進(jìn)入更深的藝術(shù)境界而使用的各類機(jī)械結(jié)構(gòu)的總稱。而舞臺防火幕是當(dāng)舞臺發(fā)生火災(zāi)時，在無電的情況下自己下落，即在發(fā)生火災(zāi)的情況下能及時快速的放下防火幕，又不能因為下降的沖擊力過大而對舞臺造成沖擊，甚至是對舞臺造成破壞。本次設(shè)計在參考近年來舞臺防火幕提升及下降阻尼裝置的開發(fā)與設(shè)計基礎(chǔ)上，通過查閱大量文獻(xiàn)，并結(jié)合各個機(jī)構(gòu)自身的的特點，對各個機(jī)構(gòu)進(jìn)行具體分析，提出了整體結(jié)構(gòu)以及各個執(zhí)行部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。 提升及阻尼系統(tǒng)是防火幕的重中之重。其作用是常規(guī)下電動將幕體提升至臺口以上，使用時在無電狀態(tài)下快速自動下降到舞臺面。由于幕體自由下降慣性極大，降落過程中要分級減速，既能保證在最短時間內(nèi)隔離到位又不至于撞擊臺面。根據(jù)給定的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計計算，算出準(zhǔn)確的下降時間，加速度，速度等，并且根據(jù)壓力等液壓參數(shù)選擇材料、零件型號。 本文的特點是將機(jī)械的上升下降速度和液壓阻尼系統(tǒng)有效的結(jié)合起來，通過活塞在液壓缸內(nèi)的運(yùn)動速度調(diào)節(jié)幕體的速度，而活塞的運(yùn)動速度又靠連在接液壓缸上的節(jié)流閥所控制，很好的把機(jī)械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)相連接。在機(jī)械方面，主要通過設(shè)計任務(wù)給定的幕體的宏觀速度進(jìn)行設(shè)計計算，從而選定各部分的參數(shù)及部件的型號。在液壓方面主要通過控制活塞桿的運(yùn)動來控制幕體的下降速度，而活塞的運(yùn)動速度是靠油液經(jīng)過阻尼小孔的流量來進(jìn)行控制的。 關(guān)鍵詞：防火幕 鏈條傳動 節(jié)流閥 活塞 I ABSTRACT Stage machinery in order to affect a more perfect performance in order to lead the audience into a deeper realm of art used by the general term for all types of mechanical devices. Fire screen and stage is the stage when the case of fire, in the case of radio the whereabouts of their own, that is, in the case of fire in time to lay down their rapid fire screen, and they do not impact because of the decline is too large an impact on the stage, even damage of the stage. The reference design in recent years to upgrade the stage curtain and drop fire damping devices based on the development and design, through access to a large number of literature and its integration of the various agencies of the characteristics of a concrete analysis of the various agencies, raise the overall structure as well as the implementation of structural components of the design. Upgrading and damping system is a key component of the fire curtain and the core technology. Its function is to power the screen under conventional body over to the Taiwan population, use of state power in the absence of rapid automatic face the fate of the stage. Free-fall as a result of inertia screen great body, the whereabouts of the course grade to decelerate in the shortest possible time can ensure they will not impact the isolation table in place. According to the given parameters related to the design calculation, calculate the exact decline time, acceleration, speed, etc., and according to the pressure and other hydraulic parameters to select the material, part model. The characteristics of this paper is to increase the rate of decline of the mechanical and hydraulic damping system combined with an effective, through the piston movement in the hydraulic cylinder speed adjustment screen the speed of the body, and the piston velocity and on even in the next hydraulic cylinder controlled by the throttle, very good structure and the machinery connected to the hydraulic system. In machinery, primarily through the design of the screen to set the macro-body design and calculation speed in order to select the parameters of the various parts and components model.In the hydraulic side mainly by controlling the movement of the piston rod to control the descending speed of the body, and the piston speed is by the oil through the damp hole flow to control. Key Words：Fire screen; Chain drive; Throttle valve; piston II 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 機(jī)械舞臺的定義 1 1.2 我國機(jī)械舞臺的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 1 1.3 目前防火幕的研究概況和發(fā)展趨勢 2 1.4 國內(nèi)、外舞臺機(jī)械狀況對比 2 1.5 國內(nèi)舞臺機(jī)械亟待解決的幾個問題 3 1.6 本文的設(shè)計內(nèi)容 4 2 防火幕工作過程的整體設(shè)計 5 3 提升裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 3.1 主要部件的參數(shù)計算 8 3.2 電動機(jī)的選擇 9 3.3 聯(lián)軸器的選擇 10 3.4 減速器的選擇 10 3.5 卷筒的設(shè)計 10 3.6 鏈條傳動系統(tǒng)的設(shè)計 10 3.7 本章小結(jié) 11 4 分級減速的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 12 4.1 下降阻尼裝置工作原理分析 12 4.2 零部件參數(shù)的計算 12 4.3 液壓缸的設(shè)計 17 4.4 螺桿的設(shè)計 19 4.5 底座的設(shè)計 21 4.6 本章小結(jié) 21 5 結(jié) 論 22 參 考 文 獻(xiàn) 23 附錄1：外文翻譯 24 附錄2：外文原文 27 致 謝 35 I 舞臺防火幕提升及下降裝置的開發(fā)與設(shè)計 1 緒論 1.1 機(jī)械舞臺的定義 所謂機(jī)械化舞臺是舞臺上部和下部都有機(jī)械化設(shè)備的舞臺。舞臺上部機(jī)械設(shè)備主要包括布景吊桿、燈光吊桿、燈光渡籠、假臺口。舞臺下部機(jī)械設(shè)備主要包括轉(zhuǎn)臺、車臺、升降臺三大類。舞臺機(jī)械包括：臺上機(jī)械、臺下機(jī)械、升降舞臺、伸縮舞臺、旋轉(zhuǎn)舞臺、活動假臺口、燈光吊籠、燈光吊片、對開系統(tǒng)、電影銀幕架、升降系統(tǒng)、電動吊桿機(jī)、雙出軸電動吊桿機(jī)、單出軸電動吊桿機(jī)、一次排繩滾筒式電動吊桿機(jī)、手電兩用無級調(diào)速拉幕機(jī)、變頻調(diào)速拉幕機(jī)、電動對開拉幕機(jī)；阻燃舞臺幕布有：大幕、二幕、會幕、紗幕、天幕、橫側(cè)條幕。 劇場最能反映一個國家或地區(qū)當(dāng)代文明發(fā)展的進(jìn)程，一個現(xiàn)代劇場是一個集美學(xué)、建筑學(xué)、建筑聲學(xué)、電聲學(xué)、電子及電子技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電視技術(shù)、舞臺機(jī)械、舞臺燈光、監(jiān)控、現(xiàn)代裝飾、舞臺藝術(shù)等多學(xué)科、多界面緊密結(jié)合的宏大科技藝術(shù)體系工程?，F(xiàn)代舞臺技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)密不可分，它隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生日新月異的變化，它為舞臺藝術(shù)在有限的舞臺里創(chuàng)造了更多的發(fā)展空間，給導(dǎo)演、舞美人員提供更多選擇的可能。就舞臺機(jī)械這一行業(yè)而言，機(jī)械本體的設(shè)計、制造、加工、安裝與其它機(jī)械行業(yè)相比較并沒有太多的差異，它也遵循機(jī)械行業(yè)發(fā)展的一般規(guī)律，但在劇場這一特殊領(lǐng)域，由于大量應(yīng)用現(xiàn)代機(jī)—電—液技術(shù)，使得舞臺機(jī)械設(shè)備不僅具有運(yùn)行平穩(wěn)、定位準(zhǔn)確、同步運(yùn)行精度高、噪音低等特點，而且在運(yùn)行速度、空間位置變化上豐富多彩，操作上方便、靈活，使推、拉、升、降、轉(zhuǎn)的各種功能組合變化更加靈活、快捷，形成機(jī)械與藝術(shù)的完美統(tǒng)一。 1.2 我國機(jī)械舞臺的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 在國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)大力發(fā)展的基礎(chǔ)上，國外新技術(shù)、新產(chǎn)品、新材料的不斷涌入，使國內(nèi)舞臺機(jī)械設(shè)備的成套能力大大增強(qiáng)，并涌現(xiàn)出一批舞臺機(jī)械設(shè)計、制造廠家，從舞臺機(jī)械設(shè)計手段、采用標(biāo)準(zhǔn)、專用零部件的選用等方面逐步與國際接軌，單項指標(biāo)接進(jìn)或正在接近國際先進(jìn)水平。如：北京首都劇院新設(shè)置的樂池升降臺分為3 塊，采用10 臺螺旋升降器，這是國內(nèi)舞臺機(jī)械總包方首次采用這一加拿大專利技術(shù)；電動吊桿分別采用伺服控制技術(shù)和矢量變頻技術(shù)，定位、重復(fù)定位精度可達(dá)±3mm，電動機(jī)、減速器采用德國獨資、天津SEW傳動設(shè)備廠生產(chǎn)的產(chǎn)品 在國內(nèi)舞臺機(jī)械發(fā)展的同時，國外的舞臺機(jī)械制造廠商也在國內(nèi)積極開拓市場，承包舞臺機(jī)械工程。1985年在深圳大劇院，國內(nèi)首次引進(jìn)國外舞臺機(jī)械設(shè)備，其中臺上設(shè)備國內(nèi)設(shè)計、加工，臺下設(shè)備由英國劇場技術(shù)公司(T.T)提供。90年代初，北京保利國際劇院、二十一世紀(jì)劇院的全部臺上、臺下設(shè)備分別由英國T.T公司和日本三精公司提供。1997年開始使用的河北藝術(shù)中心的部分臺下設(shè)備由英國T.T公司提供。1998建成投入使用的上海大劇院的舞臺機(jī)械設(shè)備由日本三菱公司總包，臺上設(shè)備為韓國中央綜合舞臺設(shè)備公司的產(chǎn)品，臺下為三菱公司產(chǎn)品，其中設(shè)備的安裝、部分鋼結(jié)構(gòu)的加工為國內(nèi)配合。 隨著新世紀(jì)的來臨，國內(nèi)文化設(shè)施建設(shè)的興起，國內(nèi)外的舞臺機(jī)械生產(chǎn)廠家一致看好國內(nèi)舞臺機(jī)械的潛在市場。 1.3 目前防火幕的研究概況和發(fā)展趨勢 1.3.1 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)適當(dāng) 設(shè)備的單項指標(biāo)與劇場的裝備水平，投資規(guī)模關(guān)系緊密，應(yīng)根據(jù)不同的劇場，不同的演出效果而分別考慮，而不是一味向國際趨勢靠攏。劇場舞臺的高度不是一致的，而且與觀眾席的距離也非固定，在建立劇場時，所有舞臺機(jī)械，特別像防火幕這種事關(guān)安全的設(shè)備必須也要完全考慮清楚，所以單項指標(biāo)要根據(jù)實際情況來實際考量。 1.3.2 提高舞臺防火幕提升及下降裝置設(shè)備的可靠性、安全性 由于舞臺防火幕提升及下降裝置本身的特點，它必須是絕對安全可靠的，因此，在提高國產(chǎn)基礎(chǔ)元器件產(chǎn)品質(zhì)量的同時，應(yīng)優(yōu)先選用國外優(yōu)質(zhì)關(guān)鍵元器件。在安全方面，除考慮設(shè)備本身的安全外，還應(yīng)考慮舞臺區(qū)域整體的安全性，要把火災(zāi)發(fā)生時所會產(chǎn)生的所有因素完全考慮在內(nèi)，如舞臺坍塌的方向，現(xiàn)場人員的流通情況等等。 1.3.3 舞臺防火幕提升及下降裝置設(shè)備的聯(lián)合使用 在對劇場演出運(yùn)營的研究中發(fā)現(xiàn)，一個劇場單靠自己的力量上演一臺戲，其投入很大；如果接待國內(nèi)外演出團(tuán)體，演出服裝，道具，布景的制作，運(yùn)輸也是一筆不小的開支，劇院單靠演出很難收回成本。如果幾個相鄰地區(qū)或國家，規(guī)模設(shè)施相當(dāng)?shù)亩鄠€劇院聯(lián)合開發(fā)，共同投入，一定能夠增加演出場次，降低演出費(fèi)用，形成劇院規(guī)?；莩龅男?yīng)。 1.3.4 由設(shè)備引進(jìn)向技術(shù)引進(jìn)過渡 在有條件的地方，可借鑒國內(nèi)工業(yè)項目的經(jīng)驗，適當(dāng)引進(jìn)部分舞臺機(jī)械設(shè)備，由設(shè)備引進(jìn)向技術(shù)引進(jìn)過渡，逐步提高國內(nèi)舞臺機(jī)械行業(yè)整體水平，促進(jìn)民族工業(yè)發(fā)展。俗話說，授人以魚不如授人以漁，要從依靠國外設(shè)備，逐漸學(xué)習(xí)國外生產(chǎn)與技術(shù)水平，再到最后的完全由國內(nèi)生產(chǎn)和國內(nèi)技術(shù)支持。 1.4 國、內(nèi)外舞臺機(jī)械狀況對比 1.4.1 整體工藝配置 隨著國際文化交流的擴(kuò)大，東西方文化間的相互汲取與交融也與日俱增，戲劇的交流必然促進(jìn)劇場的同化。在大力提倡社會主義精神文明的今天，國內(nèi)劇場的建設(shè)方興未艾，劇場的設(shè)計和舞臺技術(shù)也處在不斷探索和積累經(jīng)驗的階段，但長期的差異造成了在舞臺工藝設(shè)置的研究、設(shè)備選型、設(shè)備技術(shù)參數(shù)的正確、合理確定方面經(jīng)驗不足，在決定使用功能這個最根本問題上與國外有一定差距。 1.4.2 機(jī)械設(shè)計水平 國內(nèi)劇場機(jī)械化工作和真正的機(jī)械化舞臺正處在起步階段，由于對不同劇場、不同演出形式了解不夠，對不同類型機(jī)械設(shè)備在演出中的作用了解不夠，使得在機(jī)械設(shè)計中對設(shè)備的適應(yīng)性、靈活性特別是安全性的要求考慮不周，與國外設(shè)計相比有一定差距，由于設(shè)計中對關(guān)鍵性的要求、對設(shè)備控制的要求不明確等原因，使得設(shè)備在整體性能上不夠理想。 1.4.3 控制系統(tǒng) 由于對演出及演出中機(jī)械設(shè)備的作用理解不夠，造成控制系統(tǒng)的設(shè)計在滿足舞臺表演的特殊要求方面有一定欠缺。如：可靠性、安全性考慮比較好，靈活性差些，多變性 (重復(fù)、插入、修改等 )差距就更大，電器元器件的質(zhì)量壽命也有一定差距。歐洲舞臺機(jī)械控制系統(tǒng)的共同特點是滿足DINV19250第5級安全標(biāo)準(zhǔn)，軸控制器和計算機(jī)控制系統(tǒng)為冗余配置；采用10Mbit/s總線傳輸數(shù)據(jù)；電氣硬件基于工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)；軟件是各公司為舞臺專門開發(fā)；兼有電磁兼容 (EMC)設(shè)計；具有場景運(yùn)行、記憶運(yùn)行、手動運(yùn)行、輔助運(yùn)行、手動介入和應(yīng)急控制等功能。 1.4.4投資角度 我國劇場建設(shè)中舞臺機(jī)械投資比例偏低，使得一些新技術(shù)、新材料難以在劇場中使用，影響了機(jī)械設(shè)備總體性能。國內(nèi)外一些改造劇場的情況表明，機(jī)械本體的投資往往是一次性的，能用上幾十年甚至上百年，而多年以后重新改造的往往是電氣控制系統(tǒng)。國外一般劇場專用設(shè)備 (舞臺燈光、音響、機(jī)械、監(jiān)控等 )的投資是建安費(fèi)的20-30%，高的甚至是55%(法國巴士底歌劇院)。 1.5 國內(nèi)舞臺機(jī)械亟待解決的幾個問題 （1）應(yīng)盡快建立國內(nèi)舞臺工程行業(yè)資質(zhì)體系，規(guī)范市場競爭行為，加強(qiáng)工程質(zhì)量管理，制定舞臺機(jī)械行業(yè)的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范及相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，使國內(nèi)舞臺機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)逐步向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏。設(shè)置舞臺機(jī)械行業(yè)的質(zhì)量檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu)，對舞臺機(jī)械行業(yè)起到規(guī)范和指導(dǎo)作用，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 （2）加強(qiáng)劇場建設(shè)前期的可行性研究和咨詢工作，細(xì)化工藝方案、投資概算，合理分配資金以保證舞臺機(jī)械等專用設(shè)備在基建總投資中的恰當(dāng)比例。 （3）國內(nèi)舞臺機(jī)械設(shè)計、制造行業(yè)應(yīng)增多與國外同行的技術(shù)交流，了解和掌握各國舞臺機(jī)械發(fā)展趨勢，設(shè)計、制造標(biāo)準(zhǔn)，使國內(nèi)舞臺機(jī)械行業(yè)的整體水平與國際接軌。 1.6 本文的設(shè)計內(nèi)容 1.6.1 提升裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 防火幕的提升主要是靠電動機(jī)通電轉(zhuǎn)動，由減速器帶動卷筒轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。為了在停電狀態(tài)下還能正常提升，在減速器的另一端設(shè)置了手柄來提升。其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于傳統(tǒng)的卷揚(yáng)機(jī)械，它是有電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒、卷筒軸、卷筒支架等組成。所以在第一階段的設(shè)計計算中，需完成以下任務(wù)： （1）在給定的參數(shù)m,v,h.g,a的情況下，求出電動機(jī)的具體功率 （2）根據(jù)v算出卷筒的轉(zhuǎn)速 （3）根據(jù)上面的計算算出T型螺母的扭矩 （4）根據(jù)計算出來的各個參數(shù)選擇合適的電動機(jī)，聯(lián)軸器，減速器，鋼繩，卷筒及支架，鏈條傳動系統(tǒng)等等。 1.6.2 分級減速的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 電動提升阻尼下降系統(tǒng)的核心部件是液壓阻尼裝置 , 其缸體中充滿液壓油。缸體右腔的背壓阻止幕體下沖 ,在幕體下降時油液流經(jīng)阻尼孔及節(jié)流閥 ,通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度可控制預(yù)定速度。剛性防火幕幕體自重的約95%由平衡重平衡，余留約5%的平衡差由卷筒卷揚(yáng)鋼絲繩提升幕體，并在幕體下降時便于依靠平衡差自動下降。在自動下降過程中，依靠節(jié)流閥控制的液壓缸背壓分級阻尼下降，達(dá)到控制速度緩沖到位的效果。在本階段的設(shè)計計算中，需完成以下任務(wù)： （1）算出液壓缸的壓力 （2）分析液壓靜態(tài)系統(tǒng)特性 （3）分析液壓系統(tǒng)動態(tài)特性 （4）計算出活塞的速度 l （5）計算出缸中的壓力 （6）計算出阻尼孔的面積 2 防火幕工作原理的整體闡述 剛性防火幕通常設(shè)置于劇院舞臺臺口,是為了當(dāng)舞臺突發(fā)火災(zāi)時,可在緊急狀況下將幕體急速平穩(wěn)地下降到臺面從而封閉臺口,使舞臺與觀眾廳隔離,阻止煙氣與空氣對流,有效地控制火災(zāi)范圍,防止火勢迅速蔓延,使場內(nèi)觀眾在安全的情況下撤離戲院現(xiàn)場。剛性防火幕成為戲院安全的必要結(jié)構(gòu)。剛性幕體質(zhì)量很大，在自動降落封閉臺口時慣性極大，為了能夠保證快速降落，又不會因為幕體本身的大重量將舞臺損壞，所以就必須要考慮到分級減速這個問題。通常分級減速我們會想到減速器，但是在火災(zāi)發(fā)生時通常劇場是沒有電源的，電機(jī)就無法給減速器提供動力，而且考察了很多劇場之后，防火幕自身也很重，所以我就想到利用液壓阻尼來進(jìn)行分級減速，這樣以上所有問題都可以很好的解決。 1.電機(jī)2.聯(lián)軸器3.制動器4.減速器5.搖桿6.卷筒7.節(jié)流閥8.液壓缸9.活塞10.單向閥11.螺桿12.油杯13.傳動系統(tǒng) 圖2.1 阻尼裝置原理圖 (1) 電動提升:初始狀態(tài)的幕體在最低位置（舞臺面），活塞位于阻尼缸最右端，油液充滿在液壓缸的左腔內(nèi)。電磁制動器帶電打開，電機(jī)減速器按規(guī)定方向工作，開始轉(zhuǎn)動，防火幕在卷筒卷揚(yáng)鋼繩的帶動下，逐步提升。同時，鏈條傳動系統(tǒng)中大鏈輪開始工作,從而螺紋活塞桿轉(zhuǎn)動，帶動活塞左移，左腔內(nèi)油液經(jīng)回油管路進(jìn)入右腔。 (2) 第1級快速降落　當(dāng)斷電情況下并拉開緊急拉閘時，制動器解除，卷筒在幕體重力作用下倒轉(zhuǎn)，從而鏈條及小鏈輪逆轉(zhuǎn)，從而活塞右移。因為回油管路有單向閥存在，右腔內(nèi)油液只有經(jīng)缸體上的3個阻尼小孔經(jīng)調(diào)節(jié)器回到液壓缸左側(cè)。通過調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器(圖2-1)上的3個節(jié)流閥，可設(shè)定降落所用時間。 (3) 第2級阻尼降落　如圖2-1所示 ,當(dāng)上文提到的活塞向右運(yùn)動至封堵缸體上阻尼孔的第1個孔時,阻尼加大,進(jìn)一步減慢幕體降落速度,按預(yù)定可實現(xiàn)第2級減速。 (4) 第3級阻尼降落　同第2級阻尼下落，當(dāng)活塞繼續(xù)右行至封堵液壓缸體上阻尼孔的第2個孔時，阻尼進(jìn)一步加大，無法降低幕體下降速度，按預(yù)定可實現(xiàn)第3級減速。 上述3級阻尼著落都是通過調(diào)整圖2-1中液壓閥C、B、A的面積來實現(xiàn)。調(diào)整的次序依次是第3級速度 、第2級速度、第1級速度。 (5) 電動下降：只用電磁制動器，由電路控制，不需要手動拉閘 ,可使幕體分級減速著落。 最終的防火幕提升裝置、下降阻尼裝置一體機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖2.2 防火幕提升及下降裝置主視圖 圖2.3 防火幕提升季下降裝置俯視圖 圖2.4 防火幕提升及下降裝置左視圖 3.提升裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 主要部件的參數(shù)計算 設(shè)定防火幕有平衡重結(jié)構(gòu) ,驅(qū)動機(jī)構(gòu)為復(fù)式提升。 3.1.1 已知基本參數(shù) 平衡差，所以選擇直徑為11mm的剛絲繩足夠滿足強(qiáng)度要求，幕體最大提升高度,幕體以0.2 提升,幕體下落時 （總時間小于45s）如下: 距臺面 2.5ｍ以上　 ； 距臺面 2.5～ 0.2ｍ ； 距臺面 0.2ｍ以內(nèi)　　 。 3.1.2 設(shè)計計算 設(shè)定：提升為復(fù)式卷揚(yáng)，需要直徑的卷筒，直徑鋼絲繩，活塞螺桿為Tr50×8。 (1) 提升電機(jī)的功率為： （3-1） 取 式中　 ——啟動加速度 0.3 ——幕體提升速度 0.2 ——幕體質(zhì)量 10000 ——平衡差質(zhì)量 500 ——啟動加速行程 0.0667m； ——幕體提升總行程 10m ——重力加速度值 ——傳動總效率0.25 ——卷筒效率， ——聯(lián)軸器效率， ——電機(jī)效率， ——減速器效率， ——阻尼器反向效率， 查實用機(jī)械設(shè)計手冊下冊 選定電機(jī)為Y系列（IP44）底座帶腳、端蓋上無凸出的三相異步電動機(jī)（JB3074-82），機(jī)體底座號為112M，同步轉(zhuǎn)速為1500。 (2) 當(dāng)幕體時，鋼繩以提升。則卷筒轉(zhuǎn)速為： （3-2） 式中為卷筒計算直徑275mm；查手冊得知，選定減速器為:ZSZ系列規(guī)格為180,傳動比為56。當(dāng)幕體以的速度下降時 ,鋼繩以提升 。則卷筒轉(zhuǎn)速為： （3-3） (3) T形螺母轉(zhuǎn)速為 : （3-4） 式中兩個鏈輪齒數(shù)分別為，。 (4) 活塞運(yùn)動速度為： （3-5） (5) T形螺母扭矩為 : (3-6) (6) 活塞桿(梯形螺桿)軸向力為: (3-7) 3.2電動機(jī)的選擇 電動機(jī)是有標(biāo)準(zhǔn)的，根據(jù)前面的提升電機(jī)功率的計算，我們查實用機(jī)械設(shè)計手冊下冊，選定電機(jī)為Y系列（IP44）底座帶腳、端蓋上無凸出的三相異步電動機(jī)（JB3074-82），機(jī)體底座號為112M，同步轉(zhuǎn)速為1500，功率為4kw。 3.3聯(lián)軸器的選擇 從電機(jī)出去要跟減速器聯(lián)在一起，因此他們之間一定要有聯(lián)軸器來聯(lián)結(jié)。為了在能快速的停止電機(jī)的轉(zhuǎn)動，又需要有一個制動器。根據(jù)電機(jī)軸與減速器軸的大小，查實用機(jī)械設(shè)計手冊下冊，我們選擇了帶制動輪柱銷聯(lián)軸器（Q/ZB124.1.00），型號為NL1。再在它外面套一個TJ2交流電磁鐵制動器，制動器型號為TJ2-200/100。 3.4減速器的選擇 防火幕經(jīng)過平衡塊平衡后，平衡差重為500kg，我們初步選定為JSC-600系列減速器。又根據(jù)電機(jī)以1500轉(zhuǎn)動，以及幕體以 的速度提升時卷筒以27.8轉(zhuǎn)動，我們選定傳動比為第Ⅱ系列。按照雙輸入，單輸出的結(jié)構(gòu)，選擇以第4種型式裝配。最后選定減速器的型號為：JSC-600-Ⅱ-4。 3.5卷筒的設(shè)計 卷筒一般用灰鑄鐵制造；大直徑的或單件生產(chǎn)的可用A3、16Mn等鋼材焊接。卷筒外部有螺旋槽，除單層外用光滑表面卷筒。繩槽有標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種。一般用標(biāo)準(zhǔn)槽，但抓斗起重機(jī)及其他有脫槽危險的情況時宜用深槽。槽底的弧半徑與滑輪槽底相同。螺距，槽深。 根據(jù)剛絲繩的直徑我們初步選定卷筒外徑為275mm，為了確定卷筒的長度，可根據(jù)單層卷繞卷筒的長度計算公式得。為卷筒的工作所需長度，由結(jié)構(gòu)需要確定，，為穩(wěn)固鋼絲繩的必要所長。由幕體的提升高度（10m）得，取，，所以。取。筒的一端是跟減速器相連的，另一端需要通過一根軸和一個支架來固定。軸與支架之間又裝有代號為6017的深溝球軸承。 3.6 鏈條傳動系統(tǒng)的設(shè)計 在這里我們選擇了鏈傳動來帶動螺桿的水平移動，為了保證傳動的強(qiáng)度，我們選擇了雙列鏈輪，節(jié)距為12.7mm。根據(jù)前面的設(shè)計計算，選擇的齒數(shù)分別為56和30。 大鏈輪與卷筒軸相配合，從卷筒支架的另一端引出，與卷筒一同轉(zhuǎn)動。小鏈輪的布置設(shè)計在這里是個難點。首先我們要考慮的問題是：小鏈輪的轉(zhuǎn)動，螺母也要轉(zhuǎn)動，而螺母的轉(zhuǎn)動是為了帶動螺桿水平運(yùn)動，也就是說螺母只能轉(zhuǎn)動，不能平動。用另外的一句話說就是小鏈輪只能轉(zhuǎn)動，不能平動，小鏈輪與螺母要固定在一起。螺母與小鏈輪固定在一起很容易實現(xiàn)，現(xiàn)在要考慮的是怎樣把它們固定呢？能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動但不能實現(xiàn)平動。首先想到的是把它們固定在阻尼缸上，要做到這一點其實也不難，但是考慮到后面的阻尼缸密封問題，覺得這個方案也不行。 進(jìn)入阻尼缸的一段螺桿需要是光桿（這是考慮到阻尼缸的密封問題），用于傳遞水平方向力的那一段必須是梯形螺紋，與螺母相配合，而螺母又與小鏈輪連在一起，它們必須固定的，只能實現(xiàn)轉(zhuǎn)動但不能實現(xiàn)平動。經(jīng)過以上的思路，勢必要有一個支架來把它們固定起來。 根據(jù)帶鏈輪螺母的設(shè)計，可知螺母兩端伸出的軸是通過軸承來固定在支架上的。軸承一方面承受軸向力，一方面又承受徑向力，但主要是承受軸向力，而這個軸向力也是很大的，根據(jù)前面的設(shè)計計算式（3-7）可知 3.7 本章小結(jié) 在本章設(shè)計了提升傳動系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的計算與查閱數(shù)據(jù)，算出主要部件的相應(yīng)參數(shù)，如電動機(jī)具體功率、卷筒轉(zhuǎn)速、螺母的扭矩，對一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行選擇，如電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、鋼繩、卷筒和鏈條。綜上所述，在正常有電源通入的情況下，電機(jī)帶動減速器傳動，卷筒開始卷揚(yáng)鋼絲繩，從而拉動幕布上升，在此過程中，聯(lián)軸器要很好地將電機(jī)輸出軸與減速器輸入軸相連，制動器要通電工作，而鏈條要承受足夠的強(qiáng)度。 4 分級減速的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 4.1 下降阻尼裝置工作原理分析 液壓缸右腔的背壓禁止幕體急速下落,在幕體降落時油液通過小孔及液壓閥，通過控制節(jié)流閥開度可控制設(shè)定速度。 在幕體上升下降過程中有如下變速過程： （1）電動提升 （2）幕體由臺口上升到頂部，活塞由右至左 （3）第一級快速下落 （4）斷電時，幕體依靠重力快速降落 （5）回油路單向閥封閉，右腔油液流過阻尼三個小孔回到左腔 （6）當(dāng)活塞行至第一個阻尼小孔時，小孔被檔上，阻尼增大，實現(xiàn)第二級阻尼下落 （7）當(dāng)活塞行至第二個阻尼小孔時，第二個小孔被檔上，阻尼繼續(xù)增大，速度繼續(xù)減慢，實現(xiàn)第三級阻尼下落，實現(xiàn)平穩(wěn)達(dá)到舞臺表面 （8）當(dāng)活塞行至第二個阻尼小孔時，第二個小孔被檔上，阻尼繼續(xù)增大，速度繼續(xù)減慢，實現(xiàn)第三級阻尼下落，實現(xiàn)平穩(wěn)達(dá)到舞臺表面 4.2 零部件參數(shù)的計算 4.2.1 液壓缸的靜態(tài)特性 液壓缸左腔內(nèi)產(chǎn)生的機(jī)械能為： （4-1） 缸體右腔內(nèi)的勢能為： （4-2） 假定運(yùn)行中，則： （4-3） 式中： 、——左、右腔的液壓力 、——瞬間左、右腔的長度 ——活塞面積 ——運(yùn)動件總質(zhì)量 ——活塞運(yùn)動速度 ——摩擦力 由于及可視為基本處于穩(wěn)定 ,從式（4-3）中得 : (1) 幕體降落時，隨著螺桿右移，左、右腔空間發(fā)生變化，在同等狀況下將發(fā)生左、右腔壓力改變。在高壓力的右腔內(nèi) ,幕體能夠緩慢減速。 (2) 與此同時,幕體提升時左腔加大壓力 ,油液能夠順利進(jìn)入右腔。但空間變化引起的力變不足以應(yīng)對回油管路單向閥的啟動壓力時 ,右腔將引起負(fù)壓。第二次降落時 ,幕體立刻將引起向下降落狀況。所以,須準(zhǔn)確計算和試驗調(diào)解該閥啟動壓力。 4.2.2 節(jié)流閥的動態(tài)特性 液壓閥在結(jié)構(gòu)中實質(zhì)上是可以調(diào)節(jié)的液阻，如果調(diào)定將成為穩(wěn)態(tài)液阻。不需考慮壓縮性 ,油液通過節(jié)流閥的總壓降為： （4-4） 式中： 、——節(jié)流閥進(jìn)、出口的壓力 ——通過節(jié)流閥的流量 ——節(jié)流口系數(shù) ——節(jié)流口通流截面積 ——節(jié)流閥指數(shù) ——液感 式（4-4）可簡化為 （4-5） 式中： 、——節(jié)流閥進(jìn)、出時的壓力平穩(wěn)數(shù)值 ——通過節(jié)流閥流量的穩(wěn)態(tài)值 進(jìn)行拉氏變換后，式 (4-5)可寫為： （4-6） 式中： ——節(jié)流閥的時間常數(shù) （4-7） 閥的傳遞函數(shù)（進(jìn)口壓力恒定時）為： （4-8） （4-9） 綜上可得，閥的傳遞函數(shù)分別由 1個放大和慣性環(huán)節(jié)結(jié)合而成。 (1) 慣性環(huán)節(jié)對高頻滋擾進(jìn)行過濾，如果出現(xiàn)頻率高的壓力，節(jié)流閥對其不作響應(yīng)。因此，節(jié)流閥有制止高頻脈動的作用。 (2) 通常慣性環(huán)節(jié)有時間常數(shù)，必須要使輸出符合一定的幅值歷經(jīng)一段時間，對階躍輸入有延遲停滯作用，于是閥能夠協(xié)調(diào)波動。 4.2.3 相應(yīng)數(shù)值計算 缸體上的小孔起固定節(jié)流作用 ,需對相應(yīng)數(shù)值所產(chǎn)生的波動進(jìn)行分析。 流經(jīng)小孔的流量為： （4-10） 式中： ——小孔的通流截面積 ——流經(jīng)小孔的油液流速 ——流量系數(shù) ——油液密度 ——小孔進(jìn)、出口的壓力差 從式（4-10）所得，小孔進(jìn)、出口的壓差及流量在單一阻尼情況下幾乎不產(chǎn)生,小孔通流截面積是有流量參數(shù)控制。現(xiàn)實中的小孔不是薄壁的 (為便捷加工，應(yīng)為短孔 ) ,故其參數(shù)可以對手冊中提到的要大 (即半徑更小 )。但仍按薄壁類型的系數(shù)處理 ,絕不產(chǎn)生孔徑偏小的等困難。 對所有妨礙系統(tǒng)工作狀態(tài)的所有主要特性進(jìn)行處理 ,可作為結(jié)構(gòu)設(shè)計調(diào)整的根據(jù)。 (1)缸中的壓力為: （4-11） 式中： ——減速器及傳動鏈反向效率0.92 ——阻尼缸直徑150mm ——阻尼缸效率 0.95 ——螺桿中徑 46mm ——螺紋摩擦系數(shù)0.09 (2)阻尼孔面積（幕體以0.05m/s的速度下降）為 : (4-12) 式中： ——流量 ——油液密度900 ——流量系數(shù)0.7 換算為通徑時: 　 而C節(jié)流閥閥芯調(diào)節(jié)直徑為: 是節(jié)流閥通口直徑,設(shè)定為8mm。 (3) 同理算出 當(dāng)時 ,鋼繩速度為 。則卷筒轉(zhuǎn)速為： T形螺母轉(zhuǎn)速為 : 活塞運(yùn)動速度為： T形螺母扭矩為 : 活塞桿(梯形螺桿)軸向力為: 缸中的壓力為: 阻尼孔口面積為 : 2級阻尼孔口面積為： 換算為通徑時: 而B節(jié)流閥閥芯調(diào)節(jié)直徑為: 當(dāng)時 ,鋼繩速度為 。則卷筒轉(zhuǎn)速為： T形螺母轉(zhuǎn)速為 : 活塞運(yùn)動速度為： T形螺母扭矩為 : 活塞桿(梯形螺桿)軸向力為: (4-13) 缸中的壓力為: 阻尼孔口面積為 : 1級阻尼孔口面積為： 換算為通徑時: 而A節(jié)流閥閥芯調(diào)節(jié)直徑為: (4) 選擇回油結(jié)構(gòu)中單向閥啟動壓力為 4.3 液壓缸的設(shè)計 液壓缸是用來將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的執(zhí)行元件，操縱整體按所需要求的推力和速度工作。 由上述計算所得，此阻尼缸內(nèi)徑定為150，缸中受到的壓力為: 為了保證強(qiáng)度，查實用機(jī)械設(shè)計手冊上冊，我們采用化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)GB699-65的20號無縫鋼管，為了確定液壓缸的壁厚，我們需要進(jìn)行一定的計算。從廠方出來的無縫鋼管，凡用作承受流體壓力的，需經(jīng)過水壓試驗，試驗壓力P（Pa）按下列計算： 式中： ——鋼管允許的最小壁厚（mm） ——鋼管的公稱內(nèi)徑（mm） ——允許應(yīng)力（Pa），取該鋼號鋼管所規(guī)定的抗拉強(qiáng)度的40%，對化學(xué)成分和機(jī)械性能不予規(guī)定的鋼管R=98Mpa制造廠如保證鋼管能承受所規(guī)定的壓力，則可以不做水壓試驗。 查實用機(jī)械設(shè)計手冊上冊，可得20號鋼的抗拉強(qiáng)度為392MPa。又，。所以 取液壓缸的壁厚為15mm。根據(jù)設(shè)計要求，我們在液壓缸上相隔一定距離需要焊接幾個管接頭（個數(shù)按設(shè)計需要再定）用來連接管道，在這里我們需要注意的是打孔問題，正常的話是先焊接后打孔的。如果是先打孔后焊接的話，很容易把孔打歪，不利于管道的連接。 解決完上面這個問題后，現(xiàn)在要考慮的是孔與孔之間的距離怎么定?根據(jù)前面的設(shè)計計算條件，即： 距臺面 2.5m以上 ； 距臺面 2.5～0.2m ； 距臺面 0.2m以內(nèi) 。 也就是說幕體下降到距臺面2.5m（幕體下降7.5m）時，活塞經(jīng)過第1個阻尼孔，這一段是快速下降階段；當(dāng)幕體下降到距臺面 0.2m（幕體又下降2.3m）時，活塞經(jīng)過第2個阻尼孔，這一段是一級阻尼階段；當(dāng)幕體下降到臺面（幕體又下降0.2m）時，活塞經(jīng)過第3個阻尼孔，這一段是二級阻尼階段。根據(jù)這些條件我們可以得到第3個阻尼孔到第2個阻尼孔的距離為： 式中： ——幕體下降第3個階段的下降距離 ——卷筒外徑275mm ——大鏈輪齒數(shù)57 ——小鏈輪齒數(shù)30 ——螺桿螺距8mm 同理可得 4.4 螺桿的設(shè)計 由前面的設(shè)計計算可知，活塞螺桿為Tr50×8，由大鏈輪的轉(zhuǎn)動來帶動的水平運(yùn)動。 螺旋轉(zhuǎn)動的失效一般是螺紋損壞，所以通常先由耐磨性條件，算出螺桿的直徑和鏈輪高度位置，在這里我們已經(jīng)知道了這兩個數(shù)據(jù)，所以要先進(jìn)行耐磨性的校核，而后對可能發(fā)生的其他失效一一進(jìn)行校核。 （1）耐磨性校核 對于梯形螺紋： mm 由已知，，，，則上式為： 滿足要求。 （2）螺桿強(qiáng)度的校核 螺桿的軸向力，因此產(chǎn)生壓（或拉）應(yīng)力；同時由于扭矩T使螺桿截面內(nèi)產(chǎn)生扭切應(yīng)力，T按螺桿實際的受力情況確定。根據(jù)壓（或拉）和扭切應(yīng)力，危險截面的當(dāng)量應(yīng)力可由第四強(qiáng)度理論得出，強(qiáng)度條件為： 式中： ——螺紋小徑為46mm ——螺桿材料的許用應(yīng)力，對于碳素鋼可取為50～80MPa。 又可知：，。則 滿足要求。 （3）螺桿穩(wěn)定性的校核 因為螺桿較為頎長，軸向壓力較大時，也許會失去穩(wěn)定性，材料、螺桿長細(xì)比對其臨界載荷有影響。 當(dāng)時，臨界載荷由歐拉公式?jīng)Q定： N 式中： E——螺桿材料的彈性模量，對于鋼E=； I——危險截面的慣性矩，； ——螺桿的最大工作長度，mm； ——長度系數(shù)； ——螺桿危險截面半徑，，mm 當(dāng)時，對于的碳素鋼取 對于的優(yōu)質(zhì)碳素鋼取 當(dāng)時，不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 穩(wěn)定性校核應(yīng)滿足的條件為： ，一般取～4 由已知 ，所以 滿足要求。 （4）螺紋牙強(qiáng)度的校核 為了不讓沿螺桿根部斷裂，所用公式為： 式中： ——螺紋牙根部的寬度，對梯形螺紋取，對鋸齒形螺紋取。 ——螺桿小徑 ——對于鑄鐵取，對于青銅取 由已知計算得： 滿足要求。 4.5 底座的設(shè)計 底座是用來固定防火幕提升裝置、下降阻尼裝置的結(jié)構(gòu)，也是這些裝置的一個共同基準(zhǔn)平面。查實用機(jī)械設(shè)計手冊下冊，我們選用10號等邊彎曲槽鋼。 4.6 本章小結(jié) 在本章設(shè)計了液壓阻尼分級減速系統(tǒng)，首先要對液壓缸內(nèi)的靜態(tài)與動態(tài)特性進(jìn)行分析，因為本系統(tǒng)所涉及到的部件除了螺桿之外都是非標(biāo)準(zhǔn)件，需要進(jìn)行計算尺寸，如液壓缸的內(nèi)徑、壁厚，液壓缸左蓋右蓋的尺寸，活塞的厚度與橫截面積。此外，缸中所承受的壓力與阻尼孔口面積是本章的核心計算問題，而小孔間距決定著分級減速的距離。綜上所述，在發(fā)生火災(zāi)劇場斷電時，幕布會在自身重力作用下下降，而為了既保證快速平穩(wěn)下落，又不至于損壞舞臺臺面，必須用到液壓阻尼進(jìn)行分級減速，而通過活塞堵塞小孔面積來控制減速時間與達(dá)到的速度。 5 結(jié)論 本文的設(shè)計內(nèi)容就是舞臺防火幕提升與下降過程，所需要的主要部件相關(guān)參數(shù)計算以及整個工作流程的設(shè)計。在文化生活越來越繁榮的時代，走進(jìn)劇場成為了百姓茶余發(fā)后的選擇，但是我們不能忽視火災(zāi)發(fā)生的可能性，所以舞臺防火幕必不可少，當(dāng)然我們希望它永遠(yuǎn)派不上用場。 那么當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，防火幕在無電狀態(tài)下靠自身重力下降，通常幕體重量較大，為了不讓幕體下落時撞擊舞臺臺面，所以考慮到了分級減速。通過一系列的設(shè)計計算，達(dá)到了這兩個目的，就是依靠液壓阻尼分級減速，設(shè)計了幾個液壓阻尼小孔，依靠活塞在小孔間固定間距運(yùn)動，以及堵塞小孔面積來進(jìn)行下落距離間的分級減速。而在另一方面，在通電狀態(tài)下，制動器開始工作，依靠電機(jī)輸出、減速器變速、卷筒卷揚(yáng)、鏈條提升這四個過程，實現(xiàn)了將幕布提升以及將液壓系統(tǒng)恢復(fù)到原先狀態(tài)。通過詳細(xì)的計算和查閱相應(yīng)手冊，確定了部件的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)件的選擇，有序地保證整個系統(tǒng)能夠按設(shè)計初衷平穩(wěn)實現(xiàn)。 參考文獻(xiàn) [1]孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2013.5 [2]濮良貴，陳國定，吳立言.機(jī)械設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，2013.5 [3]劉延俊，關(guān)浩，周德繁.液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社，2007.5 [4]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊（第2 卷）減速器[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [5]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊（第3 卷）起重運(yùn)輸機(jī)械零部件與操作件[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [6]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計手冊（第4 卷）液壓傳動[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.1 [7]魏發(fā)孔,耿向忠;宋耀軍，舞臺防火幕提升阻尼系統(tǒng)性能試驗研究及改進(jìn)[J],起重運(yùn)輸機(jī)械,2002.12 [8]李永平.舞臺防火隔離幕熱工性能及安全機(jī)理分析[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1997,23(2):64-68. 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[19] Robert O.Parmley,P.E.Illustrated Soucebook of Mechanical Components[J].New York： McGraw-Hill，2000. 附錄1：外文翻譯 在周期性鏈輪振蕩下，鏈驅(qū)動系統(tǒng)的穩(wěn)定性 實驗結(jié)果表明，由動力列車載荷引起的發(fā)動機(jī)凸輪軸的周期性扭轉(zhuǎn)振動能在時間鏈上引起較大的張力變化，并放大鏈條橫向振動和噪聲水平。結(jié)果表明，鏈輪動力特性和鏈振動特性是緊密耦合的。到目前為止，鏈傳動模型無法解決這些現(xiàn)象。摘要提出了一種以軸向運(yùn)動鏈的橫向和縱向振動為基礎(chǔ)的綜合鏈傳動系統(tǒng)的非線性模型。利用該模型，研究了鏈輪周期載荷對整個系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，鏈輪振蕩會引起連鎖縱向振動。這可能會破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定，并導(dǎo)致鏈條承受較大的橫向振動。發(fā)現(xiàn)了參數(shù)諧振子的次諧波和求和類型，并推導(dǎo)出了不穩(wěn)定區(qū)域。研究了各種系統(tǒng)參數(shù)的影響，如鏈輪慣性、鏈速度和在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的速度相關(guān)的激勵頻率。結(jié)果表明，穩(wěn)定邊界的陀螺條件具有重要的意義。 1 背景 鏈傳動是機(jī)械系統(tǒng)中最有效的傳動方式之一。鏈傳動的主要優(yōu)點是靈活地選擇軸中心,能夠驅(qū)動多個軸,易于裝配和調(diào)整,效率高、密實度、高耐用性和可靠性,廣泛的力量和速度的能力。然而，由鏈條驅(qū)動產(chǎn)生的噪音和振動一直是一個問題，特別是在今天的產(chǎn)品中需要更高的速度、更輕的重量和更高的質(zhì)量。 各種研究人員對鏈傳動的振動進(jìn)行了建模和研究。為了對這一主題進(jìn)行全面的回顧，讀者可以參考王和劉。本文僅對目前研究中最相關(guān)的一些研究進(jìn)行了簡要回顧。 各種噪聲源已確定實驗在一個滾子鏈Uehara和及其驅(qū)動系統(tǒng)。最重要的是嚙合噪聲引起的鏈輪齒和鏈?zhǔn)綕L筒之間的交互活動,從軸承傳動噪音,敲打振動引起的噪聲鏈跨度影響導(dǎo)游。 莫里森首先用四連桿的類比分析了鏈傳動中的多邊形動作。這種運(yùn)動分析從那時起就被廣泛使用。特恩布爾和福西特討論了動態(tài)行為鏈的一系列獨立的剛性鏈接。結(jié)果表明，隨著速度的增加，鏈慣性效應(yīng)是重要的，而單純的運(yùn)動學(xué)分析則變得不那么準(zhǔn)確。Mahalingam模擬動力傳動鏈軸向移動沉重的字符串,并調(diào)查他們的橫向振動特性。Parametricall興奮不穩(wěn)定造成的多邊形行動是由Ariartnam和Asokanthan報道。一個基本分析影響慣性固定鏈/鏈輪嚙合過程中被王了。擴(kuò)展王的工作，將橫向振動與分析結(jié)合起來。結(jié)果表明，橫向振動速度和嚙合脈沖相互影響較大。 在先前的分析中，鏈縱向運(yùn)動、鏈橫向振動和鏈輪動力學(xué)通常被認(rèn)為是相互解耦的。例如，在多邊形動作研究中，鏈的橫向振動不包括在模型中。另一方面，當(dāng)對鏈橫向振動進(jìn)行研究時，通過在鏈輪上的通過，將振動鏈段與系統(tǒng)的其余部分分離。在恒速或恒轉(zhuǎn)矩條件下，鏈傳動系統(tǒng)也得到了研究。 2 問題陳述 最近的一項實驗觀察表明，發(fā)動機(jī)凸輪軸的周期性扭轉(zhuǎn)載荷能在時間鏈上引起較大的張力變化，并放大鏈條橫向振動。該結(jié)果表明，鏈輪動力特性和鏈振動行為是緊密耦合的。由于鏈橫向振動可以顯著影響系統(tǒng)噪聲影響鏈?zhǔn)?鏈輪嚙合過程和鏈/指導(dǎo)交互,這個問題需要仔細(xì)研究。由于上一節(jié)所述的原因，鏈驅(qū)動模型無法解決這些現(xiàn)象。 這篇論文的目的是開發(fā)一個綜合動態(tài)模型的鏈傳動夫婦鏈條與鏈輪跨越,并研究系統(tǒng)動態(tài)行為在鏈輪外部引起的振蕩周期加載在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出模型。盡管該方法是通用的，但使用引擎計時鏈系統(tǒng)作為例子來說明該研究。 3 制定 3.1 模型推導(dǎo) 圖1顯示了鏈傳動的原理圖，并在命名法中定義了符號。鏈的跨度被建模為兩個軸向移動的弦，它們的末端固定在兩個剛性的鏈輪上，由線性彈簧支撐。定義這個問題的假設(shè)如下: (1)的位移測量鏈跨越和鏈輪的運(yùn)動從最初的恒張力恒定速度,持續(xù)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,驅(qū)動的零負(fù)荷,軸向移動鏈配置和相應(yīng)的恒速鏈輪的狀況。 (2)恒轉(zhuǎn)矩輸入應(yīng)用于驅(qū)動軸。驅(qū)動鏈輪是在周期性的扭轉(zhuǎn)激勵下。這是在一個時間鏈系統(tǒng)中模擬凸輪軸的外部負(fù)載。為了討論，鏈多邊形作用對系統(tǒng)的影響被認(rèn)為與鏈輪扭轉(zhuǎn)激勵效應(yīng)相比可以忽略不計。 (3)等效線性扭轉(zhuǎn)阻尼器是假定兩個鏈輪模擬摩擦在鏈輪軸接口。 (4)之間的間隙和滑鏈和鏈輪不考慮。 (5)初始張力緊和松邊鏈的驅(qū)動鏈輪的扭轉(zhuǎn)阻尼力平衡和常數(shù)在最初的恒速條件下驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。 (6)出平面運(yùn)動鏈的不考慮。 (7)鏈的縱向位移跨度相比非常小的橫向位移。 (8)只在軸向因變量的變化很重要,方向。 上面的模型表明,鏈跨越的縱向振動是耦合運(yùn)動通過鏈輪,鏈條橫向與縱向振動非線性耦合振蕩。扭轉(zhuǎn)加載驅(qū)動鏈輪會誘發(fā)縱向運(yùn)動鏈橫向跨度和激發(fā)。 3.2 離散化 為一個精確解的方程式(1)-(10)無法在一般情況下,獲取金混合弱形式的離散化追求。 4 分析和討論 出于討論的目的,讓鏈輪支持是剛性的,司機(jī)轉(zhuǎn)矩保持不變,從動鏈輪與無量綱勵磁頻率諧波負(fù)載下Q(T \ = Ti0 cos QT)。這模擬了一個典型的發(fā)動機(jī)凸輪驅(qū)動的定時鏈系統(tǒng)，在表1中列出的參數(shù)在表1中列出，除非有不同的表述。 5 結(jié)論 (1)角振蕩的鏈輪鏈條傳動系統(tǒng)將產(chǎn)生縱向振動的鏈跨越。這也將導(dǎo)致鏈振動橫向通過非線性耦合效應(yīng)。隨著激勵頻率和鏈輪慣性的增加，激勵引起的鏈張力變化幅度減小。 (2)分諧波類型和求和類型參數(shù)共振對瑣碎的橫向解決方案。摘要研究了軸向運(yùn)動連續(xù)參數(shù)的參數(shù)穩(wěn)定性問題，并對幾個重要系統(tǒng)參數(shù)對穩(wěn)定性邊界的影響進(jìn)行了深入的研究。其中包括鏈輪慣性效應(yīng)、鏈陀螺儀和速度效應(yīng)，以及與速度相關(guān)的激勵頻率的影響。本文提出了一種解決這些問題的方法，并對鏈傳動動力學(xué)的研究提供了新的見解。 (3)摘要旅行鏈的陀螺效應(yīng)和速度的提高，將減少次諧波共振的不穩(wěn)定性區(qū)域，但會引起組合共振的不穩(wěn)定區(qū)域的增加。忽略陀螺儀的術(shù)語會導(dǎo)致預(yù)測穩(wěn)定邊界的重大錯誤。參數(shù)諧振區(qū)隨鏈輪慣性的增大而減小。 (4)參數(shù)不穩(wěn)定發(fā)生的關(guān)鍵驅(qū)動速度隨激勵頻率和遞增的順序減少鏈條張力。 致謝 這項研究得到了通用汽車公司的支持。作者也想感謝他的同事教授S.I.哈耶克和m . w .崔德威陳和弗蘭克博士(通用研究實驗室)的建議,和辛迪·米勒太太準(zhǔn)備這個手稿。 附錄2：外文原文 致 謝 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我掌握了機(jī)械設(shè)計的方法和各方面的要求，同時，熟練掌握了CAD制圖軟件，對以前所學(xué)習(xí)的機(jī)械專業(yè)課程得到了很好的鞏固。 本課題設(shè)計的所有工作，從課題的選擇、構(gòu)思、整體結(jié)構(gòu)的分析和研究，到論文的寫作等階段都是在李玉光教授和時祖光老師的悉心指導(dǎo)下完成的。兩位老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從課題選擇到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我很好的建議和指導(dǎo)。我的設(shè)計較為復(fù)雜煩瑣，但是老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯誤。他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)術(shù)知識、誨人不倦的敬業(yè)精神以及寬容的待人風(fēng)范使我獲益頗多。感謝我的導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)，這一直是我工