— 0 —畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 外 文 資 料 翻 譯學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械制造設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： Design and investigation of gear drives with non-circular gears applied for speed variation and generation of functions附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：翻譯較為通順、邏輯基本合理、無(wú)明顯翻譯錯(cuò)誤、翻譯質(zhì)量較高。簽名： 2015年 4月 22日— 1 —附件 1：外文資料翻譯譯文研究和設(shè)計(jì)應(yīng)用于變速和函數(shù)生成的非圓齒輪傳動(dòng)Faydor L. Litvin a， Ignacio Gonzalez-Perez b， Alfonso Fuentes b， Kenichi Hayasaka ca 機(jī)械工程系，伊利諾伊大學(xué)在芝加哥，美國(guó)b機(jī)械工程系，卡塔赫納理工大學(xué)，西班牙c 齒輪的研發(fā)部門(mén)，研發(fā)業(yè)務(wù)，雅馬哈電機(jī)有限公司，日本摘要：論文介紹了非圓齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和函數(shù)生成的非圓齒輪：(a) 通過(guò)一個(gè)偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的齒輪傳動(dòng)形成非圓齒輪;(b)通過(guò)函數(shù)生成非圓齒輪。并且用數(shù)值例子描述了開(kāi)發(fā)理論。關(guān)鍵詞：齒輪的設(shè)計(jì) 非圓齒輪 用函數(shù)生成偏心齒輪1 介紹隨著非圓齒輪函數(shù)的發(fā)展(12，23-28)使生產(chǎn)非圓形齒輪和圓齒輪一樣簡(jiǎn)單。因此非圓齒輪的傳動(dòng)和非圓齒輪的設(shè)計(jì)成為許多學(xué)科專(zhuān)家研究的主題也就不足為奇了[1-37]。以下是論文的主要內(nèi)容的：(1) 偏心齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和生成是通過(guò)一個(gè)偏心平面和螺旋漸開(kāi)線(xiàn)齒輪或共軛圓齒輪形成的。偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的主要特征是其旋轉(zhuǎn)中心與幾何中心不重合的。螺旋齒輪和直齒齒輪可以用于設(shè)計(jì)的主動(dòng)輪傳動(dòng) (見(jiàn)圖 1)，接觸軸承需要固定，以及通過(guò)小偏心設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)器可以應(yīng)用在減速器(作為齒輪傳動(dòng)敏感性降低失調(diào))。(2) 函數(shù)生成非圓齒輪的應(yīng)用 (第四節(jié))以下是函數(shù)應(yīng)用的步驟：(1)在其中獲得不同信號(hào)下函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，(2)瞬心跡是一條不閉合的曲線(xiàn)，(3)生成兩對(duì)齒輪。在(3)中，這個(gè)設(shè)計(jì)需應(yīng)用一個(gè)函數(shù)。是給定的已知函數(shù)， 一關(guān)于對(duì)非圓齒輪傳動(dòng)的函數(shù)— 2 —(3) 橢圓齒輪可以被應(yīng)用如下的修改設(shè)計(jì) (A.1.6 節(jié))：(1)與非對(duì)稱(chēng)函數(shù)的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)；(2)葉(被修改瞬心跡的橢圓形)。(4) 非圓齒輪的齒面可以通過(guò)插齒機(jī)床或滾刀生成。有一個(gè)簡(jiǎn)單的方法可以避免非圓齒輪發(fā)生齒根圓相切現(xiàn)象。應(yīng)用一個(gè)可以觀(guān)察并可以檢測(cè)配合的瞬心跡函數(shù)。下面圖和圖紙數(shù)值例子描述了開(kāi)發(fā)理論。圖1 偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪和共軛非圓齒輪:(a)螺旋驅(qū)動(dòng) (b)平面驅(qū)動(dòng)；O 1，O 2旋轉(zhuǎn)中心,O 幾何中心。2 非圓齒輪和偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪形成的齒輪傳動(dòng)2.1 偏心齒輪傳動(dòng)瞬心跡2.1.1 前言下面討論的齒輪傳動(dòng)(是偏心齒輪傳動(dòng)的縮寫(xiě))是由一個(gè)偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪 1和共軛非圓齒輪 2組成。通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)偏心齒輪的傳動(dòng)由直齒螺旋齒輪嚙合生成非圓齒輪(圖1)。偏心輪傳動(dòng)相比橢圓齒輪傳動(dòng)更具有競(jìng)爭(zhēng)性，本文提出了滾刀（對(duì)于凸瞬心跡）和插齒機(jī)（如果瞬心跡是凹凸行）生成非圓齒輪的方法?！?3 —進(jìn)行的研究主要涵蓋了幾何，設(shè)計(jì)和偏心輪傳動(dòng)。2.1.2 中心配合軌跡方程在圖 2中，a 和 b顯示的是瞬心跡 r1和 r2在初始和當(dāng)前的位置，瞬心跡 r1的偏心圓半徑在極坐標(biāo)中表示的形式，如下(圖 2b)其中參數(shù) 可以確定極軸 相對(duì) 的位置(圖 2b)。因此我們將使用導(dǎo)數(shù) 表示瞬心跡(見(jiàn)附錄部分 A.1.2)在 處，瞬心跡的旋轉(zhuǎn)角；參數(shù) 可以確定極軸 相對(duì) 的位置 (見(jiàn)部分 A.1.2)。我們已知瞬心跡 r2 、r1 是由以下兩個(gè)方程表示圖 2 派生的瞬心跡：(a)初始位置；(b)當(dāng)前位置。在這里，導(dǎo)函數(shù)為— 4 —其中要確定傳遞函數(shù) 需要進(jìn)行其的數(shù)值積分。瞬心跡 r1是一個(gè)已知的封閉的曲線(xiàn)半徑?希爾(一圈)。瞬心跡 r2可能被觀(guān)察是一個(gè)封閉的曲線(xiàn)形式方程：其中 n是齒的數(shù)量，運(yùn)行的偏心齒輪 1是生成的非圓齒輪之一。瞬心跡 r1和 r2的推導(dǎo)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)中心距不變的凸輪機(jī)構(gòu)需要一個(gè)偏心圓和一個(gè)由函數(shù)生成的凸輪。偏心非圓齒輪傳動(dòng)的瞬心線(xiàn)是由凸輪確定的。2.1.3 中心軌跡 r2的曲率和應(yīng)用2.1.3.1 基本的推導(dǎo)。中心軌跡 r2的曲率的必要條件：(1)通過(guò)滾刀和插齒機(jī)選擇生成齒輪的方法；(2)為避免根切齒?？紤]到由極坐標(biāo)曲線(xiàn) 的瞬心跡，我確定其曲率半徑(20、27)：極曲線(xiàn)的凸性條件可以表示為或另一種不等式這里，角度 由位置矢量 和切線(xiàn)極曲線(xiàn) t見(jiàn)[27])確定的； 是極軸的曲率曲線(xiàn)。在本文中，考慮到瞬心線(xiàn)的曲率 r1是已知的，測(cè)定 2利用歐拉–薩瓦公式里的方程（18） ，偏心齒輪傳動(dòng)的中心軌跡的 r1和 r2的曲率與曲率 1和 2的關(guān)系（圖3）如下：— 5 —這里當(dāng) （圖 3）方程式（11）變形保證瞬心跡 r2的是凸性的條件：圖 3 推導(dǎo)的曲率半徑 瞬心跡 r2。圖 4說(shuō)明了齒輪傳動(dòng)的函數(shù) ：(a)凸瞬心跡 r2；(b)凸凹形 r2。曲率半徑的 的位置是可視化的—人通過(guò)應(yīng)用一個(gè)四連桿的機(jī)構(gòu)（圖 3）的鏈接：（a）鏈接 1為 O1A1， （b）鏈接 2為 A1A2， （C）鏈接 3為 O2A2，和（D）鏈接 4為 O1O2，當(dāng) ?！?6 —從已知的四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)（F 點(diǎn)擴(kuò)展鏈接 1和 3路口）就是瞬時(shí)中心對(duì)鏈接 2相對(duì)于 4旋轉(zhuǎn)連接。向量 如果是垂直于它的大小被確定為 O1O2，它的大小被確定：2.1.3.2 避免根切。圖紙的圖 5表示漸開(kāi)線(xiàn)齒輪齒形角的齒條刀的變化瞬心跡是齒條刀的中線(xiàn)，齒輪的瞬心跡節(jié)圓半徑 rp。為了避免漸開(kāi)線(xiàn)齒輪發(fā)生根切需要在其中安裝齒條刀[27]防止偏心非圓的齒輪發(fā)生根切是基于以下考慮：（1）主動(dòng)齒輪 2有各種不同的齒面，但它們可能被抽象的表示為曲率半徑（大約）自的環(huán)形齒面（圖 6） 。（2）曲率中心 r2的半徑 是點(diǎn) A在齒面處的集合 。同樣，齒面 表示為直齒圓柱齒輪的半徑 ，等等（圖 6） 。（3）當(dāng)一個(gè)最小半徑為 的圓柱直齒輪發(fā)生根切時(shí)，就用一個(gè)半徑為 的齒輪替代（4）圖 6a表示齒輪 2的剖視圖其中心軌跡 r2是根據(jù)一個(gè) n=3的齒輪設(shè)計(jì)的，這里的 n是偏心齒輪 1嚙合的齒數(shù)，偏心齒輪 1是根據(jù)主動(dòng)齒輪 2的中心軌跡發(fā)生改變的。（5）這個(gè)用圓齒輪代替的方法，可能會(huì)應(yīng)用在所有中心軌跡為 r1和 r2的偏心齒輪上，為的是防止根切。因?yàn)檫@個(gè)原因，必須獲得函數(shù) ，這個(gè)函數(shù) 表示最小的曲率半徑；A 是中心軌跡 r2上的點(diǎn)（圖 6a） ，當(dāng) （見(jiàn)等式（6） ） 。（6）為了避免所有主動(dòng)齒輪發(fā)生根切，要選擇性的建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，該模型是函數(shù) 開(kāi)平方與頂點(diǎn) 的成積。 （圖 6b ）— 7 —圖 4 函數(shù) 的插圖和偏心齒輪驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)— 8 —圖 5 對(duì)一個(gè)圓柱漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的根切的條件回避插圖— 9 —圖 6 插圖：（a）非圓齒輪 2剖視圖的表示（M 是瞬心線(xiàn) R2和 N代圓弧齒輪瞬心線(xiàn)） ；（b）當(dāng) 的根切線(xiàn)2.2 通過(guò)插齒和滾刀生成非圓齒輪2.2.1 介紹本節(jié)的目的是證明主動(dòng)輪所產(chǎn)生的非圓齒輪和成型刀具（插齒，滾刀）的運(yùn)動(dòng)算法關(guān)系。這種關(guān)系是非線(xiàn)性方程組的代表，計(jì)算機(jī)是對(duì)非圓齒輪的生成的基礎(chǔ)。該主動(dòng)偏心齒輪通過(guò)觀(guān)察制作的過(guò)程和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心的幾何中心位置的裝配，可以產(chǎn)生一個(gè)傳統(tǒng)的漸開(kāi)線(xiàn)齒輪。此外，為接觸軸承定位的目的，有必要采用偏心齒輪式。這有通過(guò)一個(gè)插齒機(jī)床產(chǎn)生非圓齒輪的可能，和用偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪產(chǎn)生是一樣的。通過(guò)觀(guān)察用插齒機(jī)床生產(chǎn)非圓齒輪，只要在插齒機(jī)和被生產(chǎn)的非圓齒輪之間設(shè)定一個(gè)不變的的中心距。然而，這對(duì)于插齒機(jī)和偏心漸開(kāi)線(xiàn)齒輪本身是不利的限制所以還沒(méi)有被作者采用。2.2.2 由非偏心插齒機(jī)生產(chǎn)的非圓齒輪2.2.2.1 插齒機(jī)所生產(chǎn)的非圓齒輪表面 的推導(dǎo)。我們要提醒的是，插齒機(jī)不是與主動(dòng)偏心輪漸開(kāi)線(xiàn)相同的，基于以下步驟進(jìn)行推導(dǎo)：（1）被連接到插齒機(jī)和齒輪被確定的表面的兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的 SS和 S2被認(rèn)為是剛性的?！?10 —（2）一個(gè)漸開(kāi)線(xiàn)齒面 是通過(guò)一個(gè)節(jié)圓半徑 的插齒機(jī)進(jìn)成的，這可能與有所不同。（3）坐標(biāo)系統(tǒng)的 SS坐標(biāo)系是旋轉(zhuǎn)的而坐標(biāo)系 S2是旋轉(zhuǎn)和平移。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的坐標(biāo)系 SS和 S2是由運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系和中心軌跡決定的(見(jiàn)圖 7b)。圖 7。對(duì)用漸開(kāi)線(xiàn)插齒機(jī)生成非圓齒輪的齒面 R2的推導(dǎo)。而坐標(biāo)系 SS是圍繞 旋轉(zhuǎn)的， 是與極角 的相關(guān)的函數(shù)：— 11 —在式子中， 是一個(gè)關(guān)于偏心齒輪的極角 的函數(shù)（4）坐標(biāo)系 SN可以被分解為大小為 ， 的坐標(biāo)系 S2，而而坐標(biāo)系 S2是圍繞矢量 旋轉(zhuǎn)的，這矢量表示是關(guān)于極角 的函數(shù)。函數(shù) 和 用極角 表達(dá)的函數(shù)表達(dá)式（5）通過(guò)考慮矩陣變化獲得非圓齒輪面嚙合方程然而，該方法是基于矩陣的推導(dǎo)（見(jiàn)下文） ，需要用計(jì)算機(jī)推導(dǎo)。2.2.2.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，將坐標(biāo)系 SS轉(zhuǎn)換成 S2. 公式（28）推導(dǎo)的過(guò)程如下：在這里— 12 —2.2.2.3 嚙合矩陣方程 0的推導(dǎo)。矩陣變化式（30）用笛卡爾坐標(biāo)系表達(dá)是下面給出的 3 X 3矩陣 R，是從 4 X 4的 M矩陣中獲得的其中相關(guān)的速度 被給出如下以下是列出的是推導(dǎo)出導(dǎo)數(shù) 和 。看公式（28）的推導(dǎo)過(guò)程，很容易得到導(dǎo)數(shù) 和導(dǎo)數(shù) 。然后，對(duì)嚙合方程可確定為或者為附件 2：外文原文（復(fù)印件）— 13 —畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表一、學(xué)生自查情況學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其 自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題名稱(chēng)旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)舞臺(tái)設(shè)計(jì)個(gè)人精力實(shí)際投入日平均工作時(shí)間6 周平均工 作時(shí)間 30迄今缺席天數(shù)3 出勤率% 95指導(dǎo)教師每周指導(dǎo)次數(shù) 2每周指導(dǎo)時(shí)間（小時(shí)） 3-4 備注已完成主要內(nèi)容 % 待完成主要內(nèi)容 %畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度（完成）內(nèi)容及比重課題選擇開(kāi)題報(bào)告外文翻譯舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)升降方案設(shè)計(jì)45詳細(xì)設(shè)計(jì)編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等答辯55存在問(wèn)題二、指導(dǎo)教師檢查情況1、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中的表現(xiàn)：工作認(rèn)真，態(tài)度積極，表現(xiàn)良好。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度、質(zhì)量情況，工作量是否完成 50%，學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中所遇到的困難能否克服：進(jìn)度基本按計(jì)劃進(jìn)行，工作質(zhì)量基本符合要求，但工作量還未完成 50%。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，能夠主動(dòng)克服遇到的困難。3、存在的主要問(wèn)題及改進(jìn)措施：進(jìn)度比計(jì)劃慢，需要抓緊完成。指導(dǎo)教師：015 年 4 月 22 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào): 設(shè)計(jì)(論文)題目： 旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)舞臺(tái)設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn): 指 導(dǎo) 教 師: 任務(wù)書(shū)下達(dá)日期: 任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人審查簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致；4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“學(xué)院” 、 “專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)（如：031201106） ；5．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004 年 3 月 21 日”或“2004-03-21”。畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書(shū)1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：本課題是國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題子課題，設(shè)計(jì)用于雜技表演的具有旋轉(zhuǎn)和升降復(fù)合運(yùn)動(dòng)功能的舞臺(tái)，包括總體方案設(shè)計(jì)，利用三維造型軟件完成舞臺(tái)的三維實(shí)體造型，生成相應(yīng)的二維裝配圖及零件圖，完成有關(guān)分析計(jì)算等。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，使學(xué)生熟悉有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、技術(shù)手冊(cè)和工具書(shū)的使用，提高學(xué)生的工程制圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用和文獻(xiàn)閱讀、外文翻譯、說(shuō)明書(shū)編寫(xiě)等能力，較好地綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題。2． 本 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 課 題 任 務(wù) 的 內(nèi) 容 和 要 求?主要內(nèi)容：(1) 查閱文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告；(2) 翻譯英文資料（不少于 3000 漢字）；(3) 確定總體方案，并進(jìn)行舞臺(tái)相關(guān)部件的選型與計(jì)算；(4) 對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維造型；(5) 生成裝配圖及主要零件圖；(6) 撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。主要原始數(shù)據(jù)：(1) 舞臺(tái)直徑：￠3.0m(2) 行程（相對(duì)于舞臺(tái)面）：2.0m(3) 升降速度：0.04m/s(4) 靜載荷：4kN/㎡(5) 動(dòng)載荷：2kN/㎡3．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容2015 年3 月 8 日~3 月 24 日3 月 25 日~4 月 17 日4 月 18 日~5 月 15 日5 月 16 日~5 月 31 日6 月 1 日~6 月 14 日6 月 15 日~6 月 18 日收集、查閱有關(guān)設(shè)計(jì)資料，熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，熟悉 UG 軟件。完成設(shè)計(jì)任務(wù)的方案設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告、開(kāi)題翻譯外文資料，開(kāi)題。詳細(xì)設(shè)計(jì)，用 UG 進(jìn)行設(shè)備的三維造型。生成二維裝配圖及主要零件的零件圖。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備答辯。答辯及資料整理。所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：同意負(fù)責(zé)人： 2015 年 3 月 8 日畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書(shū)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告題 目： 旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)舞臺(tái)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： （教授） 2015 年 4 月 17 日開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于 10 篇（不包括辭典、手冊(cè)） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004 年 2 月 26 日”或“2004-02-26”。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1 文獻(xiàn)綜述1.1 升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的發(fā)展隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，文化生活的日益豐富提高，舞臺(tái)效果的要求越來(lái)越高 ，靜態(tài)舞臺(tái)已不能滿(mǎn)足演出使用的各種功能要求。實(shí)現(xiàn)舞臺(tái)的升降、旋轉(zhuǎn)、升降旋轉(zhuǎn)伸縮、伸縮升降等運(yùn)動(dòng)是現(xiàn)代舞臺(tái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。多種舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)的組合變化形式，才能滿(mǎn)足各種演出節(jié)目的要求，增加演出的藝術(shù)效果和魅力 ［1］ 。升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)也隨之發(fā)展起來(lái)。1.1.1 升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的主要形式升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)主要是以升降舞臺(tái)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新改進(jìn)而成的產(chǎn)品，設(shè)備滿(mǎn)足了臺(tái)面固定無(wú)法移動(dòng)的問(wèn)題，使得舞臺(tái)不再死板單調(diào)，加以臺(tái)面裝飾和噴霧效果使得旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的現(xiàn)場(chǎng)效果發(fā)揮到極致。設(shè)備的主要結(jié)構(gòu):分為升降部分、旋轉(zhuǎn)部分、控制裝置幾部分；升降部分，主要以剪叉結(jié)構(gòu)為主通過(guò)泵站帶動(dòng)油缸伸縮，使設(shè)備升降；旋轉(zhuǎn)部分，安裝回轉(zhuǎn)支承通過(guò)減速機(jī)、變頻器調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的速度；控制裝置，獨(dú)立設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)控制設(shè)備的行程 ［2］ 。1.1.2 其他形式的升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)也可以實(shí)現(xiàn)升降旋轉(zhuǎn)，而且功能跟多，不行可以實(shí)現(xiàn)自身的旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)，還可以實(shí)現(xiàn)傾斜臺(tái)面和傾斜旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ［3］ 。鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)方案靈活多變，與其內(nèi)部升降臺(tái)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、傾斜臺(tái)組合變化能產(chǎn)生豐富的藝術(shù)造型和效果，能夠滿(mǎn)足戲劇、話(huà)劇、大中型綜藝節(jié)目等多劇的需要，是導(dǎo)演和藝術(shù)家最鐘愛(ài)的演出設(shè)備之一。中央戲劇學(xué)院實(shí)驗(yàn)小劇場(chǎng)的直徑 14m 鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)，是國(guó)內(nèi)最早建設(shè)的鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)之一。截至目前，國(guó)內(nèi)已建和在建的代表性鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)已有 7 套，分別安裝在中央戲劇學(xué)院實(shí)驗(yàn)小劇場(chǎng)、北京 21 世紀(jì)劇場(chǎng)、遼寧大劇院、國(guó)家大劇院戲劇場(chǎng)、浙江金華婺劇院、河北唐山少年宮劇場(chǎng)和中國(guó)國(guó)家話(huà)劇院劇場(chǎng) ［4］ 。1.2 升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)常用結(jié)構(gòu)1.2.1 升降機(jī)構(gòu)基本形式升降機(jī)構(gòu)可分為液壓升降機(jī)構(gòu)、垂直絲桿升降機(jī)構(gòu)、鏈條式升降機(jī)構(gòu)、齒輪齒條式升降機(jī)構(gòu)和螺旋升降臺(tái)等 ［5~6］ 。根據(jù)液壓升降的工作原理可分為，剪叉式液壓升降畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告機(jī)構(gòu)以及直桶式液壓升降機(jī)構(gòu)。 剪叉式液壓升降機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、 頻響快、傳遞功率大、起始高度低，易于操作等優(yōu)點(diǎn) ［7~8］ 。液壓傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中發(fā)展最快的技術(shù)之一，液壓元件屬機(jī)械工業(yè)基礎(chǔ)件，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度較高，有利于縮短機(jī)器的設(shè)計(jì)、制造周期和降低制造成本。在控制方面，普通液壓升降機(jī)構(gòu)采用的常規(guī)電氣控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)升降臺(tái)的升降，這種控制經(jīng)濟(jì)合理。電路簡(jiǎn)單維修保養(yǎng)容易，可靠性高。1.2.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)基本形式旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方式可分為，摩擦傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、齒銷(xiāo)傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)?？繖C(jī)件間的摩擦力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的摩擦傳 動(dòng)，包括帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。 端面摩擦輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，大都能適應(yīng)軸間距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合，過(guò)載打滑還能起到緩沖和保護(hù)傳動(dòng)裝置的作用，具有可逆旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。該機(jī)構(gòu)是一種成本低、工藝性好 、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。1.3 升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)應(yīng)用實(shí)例1.3.1 液壓升降、摩擦旋轉(zhuǎn)舞臺(tái) （1）舞臺(tái)結(jié)構(gòu)形式，旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)是疊加在固定液壓升降臺(tái)上，升降和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各自獨(dú)立，并能夠單獨(dú)控制舞臺(tái)的升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ，實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)和升降加旋轉(zhuǎn) 3 種運(yùn)動(dòng)。（2）液壓升降舞臺(tái)，液壓升降舞臺(tái)采用固定剪叉式升降機(jī)構(gòu)，是由主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)組成。主機(jī)采用剪叉式結(jié)構(gòu)，用鋼結(jié)構(gòu)件制作。液壓系統(tǒng)，控制閥采用集成塊式安裝，油箱為封閉式。電器控制舞臺(tái)升降采用點(diǎn)動(dòng)方式。（3）旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)，旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)是由摩擦輪(主動(dòng)輪牽引)傳動(dòng)、轉(zhuǎn)盤(pán)、電氣系統(tǒng)組成。旋轉(zhuǎn)方式為電機(jī)減速器驅(qū)動(dòng)摩擦輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，摩擦輪工作帶動(dòng)舞臺(tái)面的旋轉(zhuǎn)，電機(jī)由變頻器控制。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)安裝在升降機(jī)構(gòu)臺(tái)面上。旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)是控制奎統(tǒng)的主要控制對(duì)象。它主要由轉(zhuǎn)盤(pán)臺(tái)面、托盤(pán)及支架、傳動(dòng)軸、減速箱、導(dǎo)輪等構(gòu)成。旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)臺(tái)面要完成 360°旋轉(zhuǎn)，并能停在任意角度位置或絕對(duì)位置上。圖 1 是旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖 ［9］ 。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告圖 1 旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2 鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)設(shè)置 2 塊雙層臺(tái)板升降臺(tái)和 13 塊雙層臺(tái)板升降塊。在升降臺(tái)的上層臺(tái)板和升降塊上層臺(tái)板上開(kāi)有演員進(jìn)出活門(mén)，以便與演員升降小車(chē)配合使用。升降臺(tái)與升降塊的不同高度位置可組成不同形式的舞臺(tái)表演臺(tái)面。升降臺(tái)和升降塊在鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)靜止時(shí)或旋轉(zhuǎn)時(shí)均可單獨(dú)或成組運(yùn)動(dòng)，參與表演或遷換布景。鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)如圖 2所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告圖 2 鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)1.3.3 絲桿旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)本舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)采用低速大扭矩電液驅(qū)動(dòng)裝置，采用絲杠、鏈條、齒條等多種傳動(dòng)方式，由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、分時(shí)控制的多功能舞臺(tái)設(shè)備。到位后自動(dòng)停止。各塊、各層均可單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或同步聯(lián)動(dòng)，構(gòu)成各種不同高度的臺(tái)階，組成大型立體道具。升降舞臺(tái)中部可設(shè)有薄型小轉(zhuǎn)臺(tái)，以增加演出的藝術(shù)效果。舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，控制系統(tǒng)町顯示、記錄升降舞臺(tái)的運(yùn)行狀況，并可先儲(chǔ)存預(yù)動(dòng)作，以便演出時(shí) 快速切換?？蓪?shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)中有升降臺(tái)、旋轉(zhuǎn)中有臺(tái)階、旋轉(zhuǎn)臺(tái)中有轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)效果。設(shè)備采用摩擦傳動(dòng)或銷(xiāo)齒傳動(dòng)。利用計(jì)算機(jī)控制交流變頻調(diào)速裝置，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)的正反可逆旋轉(zhuǎn)及無(wú)級(jí)調(diào)速。操作方便、定位準(zhǔn)確、運(yùn)行平穩(wěn)、安全可靠 ［10］ 。如圖 3 所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告圖 3 絲杠旋轉(zhuǎn)舞臺(tái) 參考文獻(xiàn)1 陳萬(wàn)航.升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)設(shè)計(jì)方案.福建輕紡，2009(2)：51~532 Valenti.Michae.Hydraulics take center stage,Publisher：Mechanical Engineering,19973 彭云濤.大型筒式轉(zhuǎn)臺(tái)的三維仿真設(shè)計(jì)研究，[學(xué)位論文]，張家口：北方工業(yè)大學(xué)，20114 彭云濤.國(guó)內(nèi)鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)的應(yīng)用與三維仿真設(shè)計(jì)探討.藝術(shù)科技，2010(4)：21~285 馬衛(wèi)南.升降舞臺(tái)同步控制方法研究與實(shí)現(xiàn)，[學(xué)位論文]，蘭州：蘭州理工大學(xué)，20126 王棟.多驅(qū)動(dòng)同步控制舞臺(tái)升降的研制， ［學(xué)位論文］ ，蘭州：蘭州理工大學(xué)，20037 孫濤.液壓驅(qū)動(dòng)絲杠升降臺(tái)的研制， ［學(xué)位論文］ ，甘肅：甘肅工業(yè)大學(xué)，20038 葛永飛，鄭晨升，白路.舞臺(tái)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) .陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2004(22) ：108~1119 常學(xué)軍.旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用.演藝科技，2012(10)：28~32畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告10 屈鐵軍，趙禹洲，劉廣東.智能舞臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).機(jī)械工程師，2009(4)：1482 本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段及途徑2.1 本課題要解決的問(wèn)題設(shè)計(jì)用于雜技表演的具有旋轉(zhuǎn)和升降復(fù)合運(yùn)動(dòng)功能的舞臺(tái)，包括總體方案設(shè)計(jì)，利用三維造型軟件完成舞臺(tái)的三維實(shí)體造型，生成相應(yīng)的二維裝配圖及零件圖，完成有關(guān)分析計(jì)算等。主要原始數(shù)據(jù)：舞臺(tái)直徑：￠3.0m行程（相對(duì)于舞臺(tái)面）：2.0m升降速度：0.04m/s靜載荷：4kN/㎡動(dòng)載荷：2kN/㎡2.2 擬采用的研究手段及途徑本次設(shè)計(jì)的升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)主要包括兩部分的設(shè)計(jì)，舞臺(tái)升降部分和舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)部分。舞臺(tái)結(jié)構(gòu)采用的形式，旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)是疊加在固定升降舞臺(tái)上，升降和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)各自獨(dú)立，并能夠單獨(dú)控制舞臺(tái)的升降和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) ，實(shí)現(xiàn)升降、旋轉(zhuǎn)和升降加旋轉(zhuǎn) 3 種運(yùn)動(dòng)。 （1）舞臺(tái)升降的實(shí)現(xiàn)方案根據(jù)實(shí)際情況分析，升降采用卷?yè)P(yáng)機(jī)升降，為了保障運(yùn)動(dòng)的同步性和安全性，采用一臺(tái)雙制動(dòng)的電機(jī)并且在舞臺(tái)臺(tái)架的底部放置雙向?qū)к?。升降部分主要由電機(jī)、減速器、卷?yè)P(yáng)機(jī)、滑輪和舞臺(tái)臺(tái)架組成，如圖 4 所示，電機(jī) 5 驅(qū)動(dòng)—減速器 4 減速—聯(lián)軸器 3 連接軸—卷?yè)P(yáng)機(jī) 2 旋轉(zhuǎn)—鋼絲繩 1 伸縮—通過(guò)滑輪 7—舞臺(tái) 6 運(yùn)動(dòng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1—鋼絲繩 2—卷?yè)P(yáng)機(jī) 3—聯(lián)軸器 4—錐齒減速器 5—電機(jī) 6—舞臺(tái) 7—滑輪 8—配重圖 4 舞臺(tái)升降方案（2）舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)功能的實(shí)現(xiàn)方案因?yàn)樾D(zhuǎn)舞臺(tái)是疊加在升降舞臺(tái)上，所以為了能使舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)在升降舞臺(tái)上安裝有導(dǎo)向輪，為了使旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)也需要把旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的中心軸固定在升降舞臺(tái)上。旋轉(zhuǎn)部分主要由電機(jī)、減速器、小齒輪、大齒輪、裝盤(pán)組成，如圖 5 所示，電機(jī) 1 驅(qū)動(dòng)—減速器 3 減速—小齒輪 5 轉(zhuǎn)動(dòng)—大齒輪 6 轉(zhuǎn)動(dòng)—軸 7 轉(zhuǎn)動(dòng)—轉(zhuǎn)盤(pán) 8 轉(zhuǎn)動(dòng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告1—電機(jī) 2 —軸 3—減速器 4—軸 5—小齒輪 6—大齒輪7—中心軸 8—轉(zhuǎn)盤(pán) 9—升降舞臺(tái) 10—導(dǎo)向輪 11—軸承圖 5 舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)方案（3）注意事項(xiàng)為了減輕重量，整體臺(tái)架采用桁架結(jié)構(gòu)，由矩型方管拼焊、鉚接而成，整體架體剛度好，重量輕、美觀(guān)大方。為了降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)載需要給升降舞臺(tái)加上配重如圖 4 中件 8 所示。設(shè)備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)安全系數(shù)均高于《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求；電機(jī)制動(dòng)器采用高一級(jí)匹配設(shè)計(jì)，增大電機(jī)制動(dòng)力矩，以保證安全性。在各預(yù)停點(diǎn)行程位置均設(shè)置有控制回路行程保護(hù)和主回路極限保護(hù)，過(guò)載保護(hù)等保證精度、安全裝置。畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：該生本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是旋轉(zhuǎn)、升降運(yùn)動(dòng)舞臺(tái)設(shè)計(jì)。在文獻(xiàn)綜述部分，該生查閱了相關(guān)中外文參考文獻(xiàn)，對(duì)升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的主要形式、常用結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了介紹，并在此基礎(chǔ)上撰寫(xiě)了開(kāi)題報(bào)告。開(kāi)題報(bào)告明確了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)，確定了設(shè)計(jì)方案，包括總體方案設(shè)計(jì)及需要注意的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題等。技術(shù)研究方案可行，內(nèi)容較為全面，同意開(kāi)題。指導(dǎo)教師： 2015 年 4 月 17 日中 文 摘 要隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在快速的發(fā)展，人們對(duì)對(duì)物質(zhì)和對(duì)藝術(shù)的要求也在逐漸的提高。舞臺(tái)作為藝術(shù)表達(dá)的一個(gè)載體，在現(xiàn)在社會(huì)中起了重要的作用，現(xiàn)代的舞臺(tái)主要包括，升降樂(lè)池，雙層升降舞臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)和旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)。旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)是當(dāng)代舞臺(tái)中重要的組成部分。在本次設(shè)計(jì)中，針對(duì)現(xiàn)在舞臺(tái)的發(fā)展形勢(shì)，設(shè)計(jì)了一個(gè)可以獨(dú)立控制升降和旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)個(gè)功能的的舞臺(tái)。根據(jù)現(xiàn)在舞臺(tái)的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)主要分為兩個(gè)部分，一個(gè)是升降部分的設(shè)計(jì)，還有一部分是旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的設(shè)計(jì)。在方案的的選擇上，升降部分通過(guò)對(duì)比和分析，確定是選擇鋼絲繩傳動(dòng)，而旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的，通過(guò)進(jìn)行分析，確定旋轉(zhuǎn)為齒輪傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)是一個(gè)完全的設(shè)計(jì)，從電機(jī)的選擇選擇開(kāi)始，到減速的選擇，以及軸的設(shè)計(jì)都是經(jīng)過(guò)計(jì)算的。最后完成了旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 舞臺(tái)機(jī)械 旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái) 舞臺(tái) 外 文 摘 要Title Rotating lifting stageAbstractWith the development of economy, science and technology is in rapid development, people for material and requirement for art has also been gradually improve.The stage as a carrier of art expression, plays an important role in modern society, mainly includes the modern stage, lift orchestra pit, double lifting stage, turntable and rotating, lifting stage.Rotating, lifting stage is an important part of the contemporary stage.In this design, in view of the stage of the development of the situation now, designed a can independently control the lifting and rotating two functions of the stage.According to the current stage of the actual parameters The line design, this design mainly is divided into two parts, one is lifting the design of the part, and part is the design of the revolving stage.On the choice of scheme, lifting part through the comparison and analysis, sure is to choose the cable transmission, the revolving stage, through the analysis, to determine rotation for gear transmission.This design is a complete design, choose start from the choice of motor, the deceleration of choice, and the design of the shaft is calculated.Finally completed the design of rotating, lifting stage.Key Words The stage machinery Rotating, lifting stage stage 目 錄1 緒論 .2 旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)技術(shù)要求及總體概述 2.1 舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)要求 2.2 舞臺(tái)設(shè)備安全性要求 2.3 舞臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 2.4 驅(qū)動(dòng)裝置 3 課題設(shè)計(jì)要求 4 總體方案的設(shè)計(jì) 4.1 升降運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì) 4.2 旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 4.3 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .5 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及選型 5.1 升降部分的部件設(shè)計(jì)及選型 5.2 旋轉(zhuǎn)部分的部件設(shè)計(jì)及選型 6 其他重要部位的詳細(xì)設(shè)計(jì) 6.1 舞臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì) 6.2 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 6.3 齒輪的詳細(xì)設(shè)計(jì) 6.4 傳動(dòng)軸的校核 6 三維建模及裝配 .6.1 實(shí)體建模 6.2 裝配 .結(jié) 論 致 謝 參 考 文 獻(xiàn) 1 緒論在整個(gè)文化中，最早的舞臺(tái)有古希臘的露天劇場(chǎng),古羅馬劇場(chǎng)以及中國(guó)古代戰(zhàn)國(guó)明清以前的傳統(tǒng)戲臺(tái)、民間寺廟中的戲臺(tái)茶園、會(huì)館中的戲臺(tái)均為三面或四面環(huán)繞觀(guān)眾的開(kāi)敞式舞臺(tái),這種舞臺(tái)有利于演員和觀(guān)眾的情感交流,但不適應(yīng)布景道具較多的戲劇表演。十七世紀(jì)九十年代，在意大利的巴爾瑪城建造的法爾尼斯劇場(chǎng)中第一次出現(xiàn)了帶箱體的舞臺(tái),有了鏡框式臺(tái)口,為了適應(yīng)這種舞臺(tái)演出的需要，各種舞臺(tái)的機(jī)械設(shè)備也隨之被產(chǎn)生 ［1］ 。從 1896 年德國(guó)的舞臺(tái)機(jī)械工程師勞頓斯拉格首創(chuàng)第一個(gè)直徑 16m 的木制轉(zhuǎn)臺(tái)至今經(jīng)歷了 100 年時(shí)間,如今,在世界各地的演出舞臺(tái)上,大大小小,單層轉(zhuǎn)盤(pán)式的轉(zhuǎn)臺(tái)以及帶升降臺(tái)的鼓筒式轉(zhuǎn)臺(tái)已得到廣泛的應(yīng)用及發(fā)展,舞臺(tái)機(jī)械制造業(yè)作為一個(gè)行業(yè)把聲、光、電等領(lǐng)域中的最新科技成果與機(jī)械學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)完美的結(jié)合在一起,使舞臺(tái)的機(jī)械化、現(xiàn)代化水平有了很大的發(fā)展,因此,一個(gè)舞臺(tái)機(jī)械化,現(xiàn)代化的程度從一個(gè)側(cè)面展示了這個(gè)國(guó)家科技水平及制造業(yè)水平的發(fā)展?fàn)顩r。旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)一般是在劇場(chǎng)的中間，主要是實(shí)現(xiàn)升降和旋轉(zhuǎn)的功能，目的是為了滿(mǎn)足觀(guān)眾在視覺(jué)上的需要。旋轉(zhuǎn)，升降舞臺(tái)的直徑一般都在 3-5m，升降的高度也在 3 米之內(nèi)，升降的功能和旋轉(zhuǎn)的功能互相不影響，是現(xiàn)在舞臺(tái)中不可缺少的一個(gè)重要的部分。旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和升降采用的是不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，控制升降部分一般是鋼絲繩傳動(dòng)、絲杠螺母副或者是鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用一套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)了，而控制旋轉(zhuǎn)部分的機(jī)構(gòu)一般都是用摩擦傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、齒銷(xiāo)傳動(dòng)，然后采用一套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，實(shí)選現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能。因?yàn)槲枧_(tái)的要求，需要傳動(dòng)精度高，定位準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)。用特殊材料做支撐旋轉(zhuǎn)臺(tái)面的機(jī)構(gòu)，減小摩擦力和噪音 ［2］ 。給舞臺(tái)配重，使舞臺(tái)升降時(shí)臺(tái)體平穩(wěn)，噪音低，減小電機(jī)的負(fù)載。2 旋轉(zhuǎn)、升降舞臺(tái)技術(shù)要求及總體概述舞臺(tái)機(jī)械產(chǎn)品的技術(shù)構(gòu)成和傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品一樣，都是使用機(jī)械，液壓，電氣以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等為基礎(chǔ)，通過(guò)組合創(chuàng)新得到的產(chǎn)品。因?yàn)槊鎸?duì)的對(duì)象是舞臺(tái)，除了滿(mǎn)足一般我機(jī)械設(shè)計(jì)的原則，我們還需要考慮以下技術(shù)要求。?安全性和可靠性在舞臺(tái)整個(gè)空間里不管是舞臺(tái)上面還是舞臺(tái)下面其實(shí)都安置著許多機(jī)械裝備，演出的時(shí)侯，不管是在演員的頭上還是在演員的腳下都有機(jī)械裝置，因此對(duì)舞臺(tái)的安全有著特別的要求。所以機(jī)械設(shè)備的各種啟停，動(dòng)作順序必須可靠無(wú)誤。?低噪聲舞臺(tái)演出的時(shí)候，有時(shí)候會(huì)有特殊環(huán)境，要求各類(lèi)機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)是無(wú)噪聲或者低噪聲，否則會(huì)干擾表演，影響演出質(zhì)量。因?yàn)檫@個(gè)原因，在選擇舞臺(tái)設(shè)備的動(dòng)力，運(yùn)動(dòng)特性，零件材料和結(jié)構(gòu)形狀等各個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)盡可能降低噪聲。?定位準(zhǔn)確舞臺(tái)機(jī)械作為一種技術(shù)手段，是為演出中的各種動(dòng)作提供服務(wù)的。因此，對(duì)各種機(jī)械裝置的升降，旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)的?？课恢靡髧?yán)格。完善的控制系統(tǒng)舞臺(tái)機(jī)械的控制系統(tǒng)是非常復(fù)雜的?？刂葡到y(tǒng)一般要求能單控，又能集控。既有手控，又有自動(dòng)控制；遺跡可以多地控制等要求。因此，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)必須穩(wěn)定，可靠和完善。2.1 舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)要求舞臺(tái)的機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)技術(shù)要求包括針對(duì)具體設(shè)備所要求的功能技術(shù)參數(shù)及功能需要的特定結(jié)構(gòu)形式。功能技術(shù)參數(shù)是設(shè)備發(fā)揮其限定作用及效能所具備的參數(shù)，特定結(jié)構(gòu)形式為滿(mǎn)足功能所預(yù)先要求的結(jié)構(gòu)限定，這些都是設(shè)備設(shè)計(jì)制造完成后要滿(mǎn)足的技術(shù)要求，一般作為設(shè)計(jì)輸入條件給設(shè)計(jì)者作為設(shè)計(jì)依據(jù)并形成設(shè)計(jì)輸出的一部分。2.2 舞臺(tái)設(shè)備安全性要求所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的零部件應(yīng)能承受 2 倍名義載荷。承載件傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （如絲杠螺母，齒輪齒條，液壓缸等）應(yīng)能承受 2 倍名義載荷。當(dāng)有多個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)支撐一個(gè)承載件時(shí)，每個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承擔(dān)的載荷應(yīng)按比例合理分所有驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的零部件應(yīng)按 1600 小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行壽命計(jì)算。所有臺(tái)下設(shè)備除正常設(shè)置行程開(kāi)關(guān)外,均應(yīng)設(shè)置超程保護(hù)裝置。2.3 舞臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)通常說(shuō)的舞臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，指的是承載件運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即承載件傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)。是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中除電機(jī)，減速器，制動(dòng)器，傳動(dòng)軸等部件外，與承載件之間傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的部件組合，是自己接驅(qū)動(dòng)承載件運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，如鏈條傳動(dòng)，鋼絲繩傳動(dòng)，絲杠傳動(dòng)，齒輪齒條傳動(dòng)，液壓缸傳動(dòng)，剛性鏈傳動(dòng)，剪刀臂傳動(dòng)等。每種傳動(dòng)方式都有各自的特點(diǎn)及試用條件，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體條件選用。2.4 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置是舞臺(tái)機(jī)械設(shè)備中的重要部分。他的選擇出了滿(mǎn)足能量轉(zhuǎn)換外，還要和設(shè)備的速度調(diào)節(jié)，控制方式聯(lián)系起來(lái)。舞臺(tái)機(jī)械常用的驅(qū)動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng) ［3］ 。本機(jī)構(gòu)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)就是電機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，又稱(chēng)電機(jī)傳動(dòng)。電機(jī)傳動(dòng)是當(dāng)前各種傳動(dòng)方式中應(yīng)用最多的方式。一方面，因?yàn)殡娔艿纳a(chǎn)，輸送和分配比較方便，電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和規(guī)格很多，性能各異，可以充分滿(mǎn)足各類(lèi)生產(chǎn)機(jī)械的需要；另一方面，電動(dòng)機(jī)易于控制，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，尤其近幾十年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，電力電子技術(shù)等自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，各種復(fù)雜的先進(jìn)的電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)也得到了迅速發(fā)展。大大提高了生產(chǎn)機(jī)械的生產(chǎn)性能和自動(dòng)化水平。電機(jī)傳動(dòng)不僅包括拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)，而且還包含控制電動(dòng)機(jī)的一整套控制系統(tǒng)。在機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)可以直接由電網(wǎng)供電。此機(jī)構(gòu)的機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)圖由（圖 2-1）所示的幾部分組成。圖 2-1 機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)組成3 課題設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)可實(shí)現(xiàn)自由旋轉(zhuǎn)、升降的舞臺(tái)，主要技術(shù)參數(shù)：(1) 舞臺(tái)直徑：￠3.0m(2) 行程（相對(duì)于舞臺(tái)面）：2.0m(3) 升降速度：0.04m/s(4) 靜載荷：4kN/㎡(5) 動(dòng)載荷：2kN/㎡。其中包括：確定總體方案，并進(jìn)行分層實(shí)體制造設(shè)備相關(guān)部件的選型與計(jì)算；UG 對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維造型；生成裝配圖，部裝圖以及主要零件圖；撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。4 總體方案的設(shè)計(jì)4.1 升降運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案應(yīng)該首先滿(mǎn)足工作機(jī)的工作要求，如所傳遞的工作要求，例如所傳遞的功率和轉(zhuǎn)速，此外，還應(yīng)該滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，成本低，傳動(dòng)效率高，工作可靠，環(huán)境適應(yīng)和操作維護(hù)方便等要求往往比較困難。因此應(yīng)該根據(jù)具體的設(shè)計(jì)任務(wù)統(tǒng)籌兼顧，有側(cè)重地保證主要的設(shè)計(jì)要求。在多級(jí)傳動(dòng)中，各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置順序不僅會(huì)影響傳動(dòng)的平穩(wěn)性和傳動(dòng)效率而且對(duì)整個(gè)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸也有很大的影響，因此，應(yīng)該根據(jù)各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)合理布置，使各類(lèi)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn) ［4］ 。本套升降系統(tǒng)由于行走裝置采用鋼絲繩傳動(dòng)，因?yàn)殇摻z繩傳動(dòng)承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖吸震能力強(qiáng)，一般不止在低速級(jí)。采用鋼絲繩傳動(dòng)雖然行走裝置不能夠精準(zhǔn)的定位，但是已經(jīng)可以滿(mǎn)足對(duì)定位的要求。 （如圖 4-1 所示） 。根據(jù)實(shí)際情況分析，升降采用卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼絲繩升降，為了保障運(yùn)動(dòng)的同步性和安全性，采用一臺(tái)雙制動(dòng)的電機(jī)并且在舞臺(tái)臺(tái)架的底部放置雙向?qū)к?。升降部分主要由電機(jī)、減速器、卷筒、滑輪和舞臺(tái)臺(tái)架組成，如圖 4 所示，電機(jī) 5驅(qū)動(dòng)—減速器 4 減速—聯(lián)軸器 3 連接軸—卷?yè)P(yáng)機(jī) 2 旋轉(zhuǎn)—鋼絲繩 1 伸縮—通過(guò)滑輪 7—舞臺(tái) 6 運(yùn)動(dòng)。1—鋼絲繩 2—卷筒 3—聯(lián)軸器 4—減速器 5—電機(jī) 6—舞臺(tái) 7—滑輪 8—配重圖 4-1 舞臺(tái)升降方案4.2 旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方式可分為，摩擦傳動(dòng)方式、齒輪傳動(dòng)方式、等等一些機(jī)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)是一種成本比較低、但是工藝結(jié)構(gòu)性能又比較好 、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。所以選用齒輪傳動(dòng)。因?yàn)樾D(zhuǎn)舞臺(tái)是疊加在升降舞臺(tái)上，所以為了能使舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)在升降舞臺(tái)上安裝有導(dǎo)向輪，為了使旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)也需要把旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的中心軸固定在升降舞臺(tái)上。旋轉(zhuǎn)部分主要由電機(jī)、減速器、小齒輪、大齒輪、裝盤(pán)組成，如圖4-2，電機(jī) 1 驅(qū)動(dòng) —減速器 3 減速—小齒輪 5 轉(zhuǎn)動(dòng)—大齒輪 6 轉(zhuǎn)動(dòng)—軸 7 轉(zhuǎn)動(dòng)—轉(zhuǎn)盤(pán) 8 轉(zhuǎn)動(dòng)。1—電機(jī) 2 —軸 3—減速器 4—軸 5—小齒輪 6—大齒輪7—中心軸 8—轉(zhuǎn)盤(pán) 9—升降舞臺(tái) 10—導(dǎo)向輪 11—軸承圖 4-2 舞臺(tái)旋轉(zhuǎn)方案4.3 其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了減輕舞臺(tái)的重量，整體臺(tái)架采用的結(jié)構(gòu)是桁架結(jié)構(gòu)，是由矩型的方管采用拼焊、鉚接的方法而成，整體架體不僅美觀(guān)大方，而且剛度好，重量輕。為了降低電動(dòng)機(jī)的負(fù)載需要給升降舞臺(tái)加上配重如圖 4 中配件 8 所示。設(shè)備機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)安全系數(shù)均高于《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》及國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)要求；電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器都應(yīng)該采用比設(shè)計(jì)本身所得的高一級(jí)匹配設(shè)計(jì)，因?yàn)橐ＷC舞臺(tái)的安全性，所以需要增大電機(jī)的制動(dòng)力矩。在各預(yù)停點(diǎn)行程位置均設(shè)置有控制回路行程保護(hù)和主回路極限保護(hù)，過(guò)載保護(hù)等保證精度、安全裝置。5 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)及選型5.1 升降部分的部件設(shè)計(jì)及選型上面已經(jīng)給出了升降運(yùn)動(dòng)的方案，電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器后，再經(jīng)過(guò)減速器的輸出軸帶動(dòng)卷筒，卷筒帶動(dòng)鋼絲繩，鋼絲繩帶動(dòng)舞臺(tái)臺(tái)架子上下升降 ［5］ 。下面是對(duì)電機(jī)、減速器、鋼絲繩、卷筒和滑輪的計(jì)算及選擇。5.1.1 升降部分電機(jī)的選型計(jì)算舞臺(tái)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)形式可能有很多種，但是絕大部分都是電力驅(qū)動(dòng)而且常規(guī)的都是旋轉(zhuǎn)電機(jī)拖動(dòng)。為了使樂(lè)池平臺(tái)勻速上升下降，應(yīng)該初選變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。本課題選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 QABP90L4A 變頻調(diào)速電機(jī)。QABP 系列變頻調(diào)速電機(jī)有很多的有點(diǎn)，因?yàn)樵撾姍C(jī)不僅是吸收了德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品上的有點(diǎn)，還使用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢愿鷩?guó)內(nèi)和國(guó)外同一類(lèi)型的變頻裝置進(jìn)行配套，互換性、通用性特別的強(qiáng)。電機(jī)的結(jié)構(gòu)采用的是穩(wěn)定的鼠籠型結(jié)構(gòu)，這樣能夠繼承運(yùn)行可靠，維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。該系列的電機(jī)裝有單獨(dú)軸流風(fēng)機(jī)，用來(lái)保證該系列的電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下都可以獲得比較好的冷卻效果。所選型號(hào)電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)如下：具體參數(shù)下如表 5-1.表 5-1 電機(jī)的型號(hào)電機(jī)型號(hào) 標(biāo)稱(chēng)功率/Kw額定電流A功率因素 額定轉(zhuǎn)矩N.M額定轉(zhuǎn)速r/minQABP 90L4A1.5 4.06 0.73 9.6 1425選擇該系列的電機(jī)的原因是因?yàn)樵撾姍C(jī)是雙制動(dòng)電機(jī)，這個(gè)型號(hào)的電機(jī)有兩個(gè)輸出軸，因?yàn)槲枧_(tái)實(shí)現(xiàn)升降的過(guò)程中對(duì)位置的要求比較高，所以需要迅速的停下來(lái)，因此需要一個(gè)制動(dòng)器與電機(jī)相連，在舞臺(tái)達(dá)到理想位置時(shí)，迅速制動(dòng)。電機(jī)的功率計(jì)算，根據(jù)上面舞臺(tái)所提供的要求，舞臺(tái)升降的速度為0.04m/s，動(dòng)載荷為 2KN/m2。因?yàn)樗o出的電動(dòng)機(jī)為穩(wěn)定載荷連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的的機(jī)械，而且傳遞功率比較小，所以只需要使電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pcd 等于或者稍大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率Pd，即 pca pd 就可以了 ［ 6］ ?？刂粕档墓ぷ鳈C(jī)所需要的功率 pw 是由升降工作舞臺(tái)的工作阻力 F 和升降運(yùn)動(dòng)速度 v 確定，計(jì)算公式為Pw=Fv/(1000?w)其中；F—是升降機(jī)的工作阻力（N ）;V---是舞臺(tái)的升降速度；ηw—是工作機(jī)的效率，根據(jù)工作機(jī)的類(lèi)型確定；F=2000x .r2=14.137KNV=0.04m/s根據(jù)鋼絲繩的傳動(dòng)，查機(jī)械手冊(cè)可以知道卷繩輪的下效率 η w=0.95［7］ 。因?yàn)殡姍C(jī)出來(lái)減速器減速器的傳動(dòng)效率是 η 1=0.81，然后是聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的選用的是彈性聯(lián)軸器查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道效率 η 2=0.99，因?yàn)檩S比較長(zhǎng)所所以需要軸承，因?yàn)檩S既承受軸向的力，又承受徑向的里，所以選用滾子軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道一對(duì)滾子軸承 η 3=0.99；，所以總效率η a=η 1Xη 22Xη 32η a=0.912把以上結(jié)果代入公式中得Pw=0.595 KW電動(dòng)機(jī)的輸出功率 pd 為P d =Pw/ηa=0.652KW為了保障安全，選用的安全系數(shù)為 2，所以所需要的電機(jī)功率為 2 P d=1.30KW，電機(jī)的額定功率大于 Pcd 略大于 2Pd 所以選擇的電機(jī)功率適合。5.1.2 制動(dòng)器的選型因?yàn)樯滴枧_(tái)具有周期性和間歇性的工作特點(diǎn)，所以使的舞臺(tái)機(jī)械的的升降的機(jī)構(gòu)經(jīng)常處在很頻繁的啟動(dòng)和很頻繁的制動(dòng)狀態(tài)下，因?yàn)檫@個(gè)原因，制動(dòng)器成為了升降舞臺(tái)設(shè)備里面，不能夠被缺少的一個(gè)很重要的部分。制動(dòng)器，它既是一個(gè)控制裝置，又是保證升降舞臺(tái)的一個(gè)安全裝置，制動(dòng)器的好壞，是安全檢查的重點(diǎn)。制動(dòng)器的工作原理是通過(guò)讓摩擦副產(chǎn)生摩擦產(chǎn)生最后產(chǎn)生制動(dòng)作用。根據(jù)工作的需要，有時(shí)是將運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能消耗掉，使機(jī)構(gòu)休止運(yùn)動(dòng)；有時(shí)是通過(guò)靜摩擦力進(jìn)行平衡，使機(jī)構(gòu)仍然保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：制動(dòng)器摩擦副中的一組與固定機(jī)架相連；另外的一組與機(jī)構(gòu)的滾動(dòng)軸相連。一旦摩擦副開(kāi)始接觸就會(huì)壓緊力，就會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)的作用；當(dāng)摩擦副分離的時(shí)候，制動(dòng)作用就會(huì)自己解除，機(jī)構(gòu)便可以再次的運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)器具有以下作用：（1）支持作用：使原來(lái)靜止物體或著是機(jī)構(gòu)保持靜止?fàn)顟B(tài)。（2）休止作用：消耗運(yùn)動(dòng)部門(mén)的動(dòng)能，通過(guò)摩擦副的作用將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，使機(jī)構(gòu)迅速在一定時(shí)間或一定行程內(nèi)休止運(yùn)動(dòng)。例如，各個(gè)機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的制動(dòng)。（3）落重作用：制動(dòng)力與重力平衡，使運(yùn)動(dòng)體以不亂的速度下降。例如，汽車(chē)起重機(jī)的下坡速行駛。制動(dòng)器有很多的種類(lèi)，它按照不同的結(jié)構(gòu)、操作方式可分為以下幾種不同的種類(lèi)：（1）根據(jù)構(gòu)造不同制動(dòng)器可分為以下三類(lèi)：①帶式制動(dòng)器。制動(dòng)鋼帶在徑向環(huán)抱制動(dòng)輪而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。②塊式制動(dòng)器。兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的制動(dòng)瓦塊，在徑向抱緊制動(dòng)輪而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。③盤(pán)式與錐式制動(dòng)器。帶有摩擦襯料的盤(pán)式和錐式金屬盤(pán)，在軸向互相貼緊而產(chǎn)生制動(dòng)力矩。（2）按操縱的情況，可以把制動(dòng)器劃分為下面三種：①常閉式制動(dòng)器。只要機(jī)構(gòu)不工作，制動(dòng)器就一直處在閉合的狀態(tài)；當(dāng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)能源一接通時(shí)，機(jī)構(gòu)就會(huì)首先將制動(dòng)器打開(kāi)，機(jī)構(gòu)就可以正常工作。②常開(kāi)式制動(dòng)器。制動(dòng)器常常處于松開(kāi)狀態(tài)，隨時(shí)可以根據(jù)需要施加上閘力，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，使制動(dòng)器制動(dòng)。③綜合式制動(dòng)器。它具有常開(kāi)式，在制動(dòng)器松開(kāi)時(shí)可利用操作杠桿隨意進(jìn)行制動(dòng)，也具有常閉式，在機(jī)構(gòu)不工作時(shí)制動(dòng)器可靠制動(dòng)的功能。由于電力液壓塊式制動(dòng)器廣泛用于起重、冶金、礦山、港口、碼頭、建筑機(jī)械等機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的減速或停車(chē)制動(dòng)。其具有以下特點(diǎn)：(1)聯(lián)鎖式等退距裝置，在使用過(guò)程中始終保持兩側(cè)瓦塊退距均等，避免因退距不均使一側(cè)制動(dòng)襯墊浮貼制動(dòng)輪現(xiàn)象。（2）性能安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作頻率高。(3)主要擺動(dòng)鉸點(diǎn)設(shè)有自潤(rùn)滑軸承，傳動(dòng)效率高、壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中無(wú)需潤(rùn)滑。(4)無(wú)石棉制動(dòng)襯墊與制動(dòng)瓦塊采用卡裝插入式。安全可靠，更換方便、快揵。鑒于電力液壓塊式制動(dòng)器的以上特點(diǎn)，本次課題運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)法選用 YWZ13-240/E80 型焦作制動(dòng)器應(yīng)為該型號(hào)的制動(dòng)力矩完全完全滿(mǎn)足要求，而且退矩為1.2mm 完全滿(mǎn)足可以滿(mǎn)足制動(dòng)距離上的要求。如圖 4-1 所示。其主要技術(shù)參數(shù)如表 4-2 所示：表 4-2 制動(dòng)器技術(shù)參數(shù)制動(dòng)器 匹配推動(dòng)器 制動(dòng)力矩（N*m）退矩（mm）重量（kg）制動(dòng)輪徑（mm）YWZ13-2400/E80 Ed80/6 63～1250 1.2 130 240圖 5-1 制動(dòng)器5.1.3 鋼絲繩、滑輪和卷筒鋼絲繩、滑輪和卷筒都是起重機(jī)械里面重要的零件，在 GB/T 3811—2008對(duì)其有很明確的規(guī)定。鋼絲繩的優(yōu)點(diǎn)是；撓性好、強(qiáng)度高，自重輕、卷繞平穩(wěn)無(wú)聲，由于鋼絲繩的斷裂是逐漸產(chǎn)生的，一般的情況下是不會(huì)發(fā)生整根斷裂，因?yàn)檫@個(gè)原因所以工作的時(shí)侯，安全性和可靠性都是比較高 ［8］ 。（1）鋼絲繩選用的原則當(dāng)起重機(jī)進(jìn)行危險(xiǎn)的物品裝卸時(shí)，或者吊運(yùn)大件物品、重要設(shè)備，并且對(duì)人生安全及其可靠性有較高要求時(shí)，應(yīng)采用 GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》中規(guī)定的鋼絲繩。鋼絲繩的選擇應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)定的最低要求。鋼絲繩使用的前提是:所選用的鋼絲繩出廠(chǎng)已得到正確的潤(rùn)論，滑輪和卷筒的卷繞直徑都應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。當(dāng)起重機(jī)進(jìn)行危險(xiǎn)裝卸時(shí)，應(yīng)該按照比該類(lèi)起重機(jī)升降常用機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別高一級(jí)的機(jī)構(gòu)來(lái)選擇鋼絲繩、滑輪和卷筒的卷繞直徑。（2）鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇選用先接觸鋼絲繩時(shí)，對(duì)起升高度很大。吊鉤組倍率很小的起重機(jī)，宜采用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩；當(dāng)鋼絲繩在腐蝕較大的環(huán)境工作時(shí)，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩 ［9］ 。舞臺(tái)起重機(jī)械吊掛用鋼絲繩常選用線(xiàn)性接觸。其中，點(diǎn)吊機(jī)必須選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，且在同等工作強(qiáng)度下應(yīng)該選用高一級(jí)的工作級(jí)別；由于舞臺(tái)機(jī)械起重吊掛設(shè)備的鋼絲繩都是多吊點(diǎn)，且最大的形成不超過(guò) 50 米，故除點(diǎn)吊機(jī)外，其他設(shè)備一般都不適合采用不旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩。在一般的演出環(huán)境下都應(yīng)該選用鍍鋅鋼絲繩。（3）鋼絲繩的選擇計(jì)算鋼絲繩承受載荷時(shí)，繩中的應(yīng)力狀態(tài)是很復(fù)雜的，有拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、擠壓和摩擦等同時(shí)作用，要精確的計(jì)算其實(shí)是非常困難的。但是試驗(yàn)證明，鋼絲繩的主要破壞是由鋼絲繩內(nèi)摩擦和疲勞造成的，所以鋼絲繩的壽命主要取決于鋼絲繩中的應(yīng)力值和它所繞過(guò)的直徑以及它在卷筒和滑輪上彎折的次數(shù)。鋼絲繩在工作過(guò)程中除了承受靜載荷外還有動(dòng)載荷的作用，但是影響鋼絲繩的壽命的主要因素是靜載荷，因此以靜載荷為經(jīng)行計(jì)算的依據(jù) ［10］ 。鋼絲繩的直徑 d（mm ）由下式確定式子中 S---鋼絲繩承受的最大工作靜拉力，單位是 kN；c---選擇安全系數(shù)，取值與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別有關(guān)系，參考相關(guān)資料選??；通過(guò)已知的靜載荷 4KN/m2 和舞臺(tái)直徑 3m，以及配重和自重可以計(jì)算出 SS=4000 +8-22S=14.274KN鋼絲繩的最小安全系數(shù)，如下表 5-2表 5-2 鋼絲繩最小安全系數(shù)鋼芯鋼絲繩機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 …… M5 M6 M7 M8靜態(tài)繩 4.5 5.6 7.10 9.00安全系數(shù) 動(dòng)態(tài)繩 4.0 4.5 5.00 5.00選工作級(jí)別為第五級(jí)，搜易安全系數(shù)的值 c＝4.5把 S 和 c 代入上公式中得d=c =4.5 =24mm所以采用直徑為 25mm 的線(xiàn)性接觸鋼絲繩。(４)滑輪和卷筒的的卷繞直接的設(shè)計(jì)在卷?yè)P(yáng)機(jī)中，卷筒是重要的部件，它的作用是收放鋼絲繩，驅(qū)動(dòng)工作裝置運(yùn)動(dòng)。卷筒的主要尺寸有：直徑Ｄ(mm)、長(zhǎng)度 L（ mm） 、繩槽尺寸（mm ） 、和壁厚 （ mm） 。卷筒直徑，由卷繞在卷筒上的鋼絲繩中心算起的卷筒直徑 D0(mm)，稱(chēng)為卷筒的計(jì)算直徑。為保證鋼絲繩有足夠的使用壽命，卷筒的計(jì)算直徑不適合太?。?1］ 。但是從傳動(dòng)裝置受力考慮，卷筒的直徑小些對(duì)傳動(dòng)裝置有利。因?yàn)樵谄鹬刎?fù)載和起升速度不變的情況下，卷筒直徑小一些，可以使傳動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)力矩減小，基于上述的考慮，規(guī)定了卷筒的直徑下線(xiàn)為D0min式子里，h--- 根據(jù)機(jī)構(gòu)的的舞臺(tái)機(jī)械的工作級(jí)別選取的，建議 h 20；d---鋼絲繩的直徑，單位是 mm；根據(jù)表 5-3 查 h 在不同級(jí)別得到不同的參數(shù)表 5-3 h 的選擇機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 …… M5 M6 M7 M8卷筒 h1 18 20 22.40 25.00滑輪 h2 20 22.4 25.00 28.00選取工作等級(jí)為第五等級(jí)，但是因?yàn)?h 的值建議是大于 20，所以取 h=20，D0min=20*25=500所以卷動(dòng)的直徑 D 可以近似的取為 D=500 mm卷筒槽底直徑 D 底（mm ）按下式計(jì)算確定D 底 =(h-1)dD 底 =475 mm繩槽尺寸卷筒的表面的的繩槽尺寸如下表 5-3，可以根據(jù)鋼絲繩的直徑 d（mm）參考經(jīng)驗(yàn)公式確定：表 5-4 繩槽的尺寸R 0.55d；C1=0.3d；標(biāo)準(zhǔn)槽C2=0.6d，深槽T1=d+(2~4)mm，標(biāo)準(zhǔn)槽T2=d+(6~8)mm，深槽R=14mmC1=7.5mm，標(biāo)準(zhǔn)槽；C2=15mm，深槽；lT1=27mm，標(biāo)準(zhǔn)槽；T2=31mm，深槽。卷筒的長(zhǎng)度因?yàn)樯滴枧_(tái)的升降行程是 2m，所以在卷筒上的活動(dòng)鋼絲繩必須大于 4 米，因?yàn)榫硗采嫌袃晒射摻z繩，因?yàn)殇摻z繩的尾端需要固定在卷筒上，所繞在卷筒上的鋼絲繩總長(zhǎng)度應(yīng)該不小于 28m 在舞臺(tái)整體安裝的時(shí)候，可以在底部慢慢的升上去，所以卷筒的長(zhǎng)度應(yīng)該去長(zhǎng)度為 L=550mm。鋼絲繩固定在卷筒上有兩種方法，一種是壓板固定法，壓板固定結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，鋼絲繩更換方便，且安全可靠，應(yīng)用廣泛，它的確定是在卷筒上占用你較大的空間。還有一種是揳塊固定，這是一種較好的固定方法，牢固可靠，拆卸方便，且卷筒尺寸緊湊可用于多層卷繞卷筒。本次的課題設(shè)計(jì)采用的是壓板固定。最后卷筒材料的選擇根據(jù)卷筒的材料是根據(jù)承受載荷和卷筒毛坯的制造方法而定的。對(duì)于生產(chǎn)批量的較大的的產(chǎn)品，可以采用鑄造的方法制造，其材質(zhì)為不低于 HT200；對(duì)于承受較大載荷的卷筒，可以采用 ZG230-450、ZG270-500 鑄造而成或采用20、25、30 無(wú)縫鋼管焊接而成。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的載荷偏大，所以卷筒的選材為ZG230。根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果，可以根據(jù) JB/T 9005 中規(guī)定的模式鑄造。Jingguo（5）滑輪的設(shè)計(jì)滑輪直徑為了減小鋼絲繩的彎曲應(yīng)力，提高鋼絲繩的使用壽命，滑輪直徑的與鋼絲繩直徑之間的關(guān)系必須滿(mǎn)足如下的條件式子里，D 0min---按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪最小卷繞直徑，單位為 mm；d---鋼絲繩的直徑，單位為 mm；h---與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。根據(jù)舞臺(tái)機(jī)械的級(jí)別建議選取 h ；查表 4-3 可以知道，選取工作等級(jí)為第五等級(jí)，h=20，滿(mǎn)足 h 的要求。為此D0min hd=20*24=480mm混論的槽底直徑 D（mm ）的計(jì)算如下D=（h-1 ）d得到D=456mm繩槽的尺寸滑輪的繩槽尺寸直接影響著鋼絲繩能否正常的工作和鋼絲繩的使用壽命。為此，對(duì)滑輪的繩槽的基本要求如下。保證鋼絲繩能順利的繞過(guò)并且有足夠大的接觸面積。允許鋼絲繩在槽內(nèi)有一定的傾斜，以免鋼絲繩與槽產(chǎn)生摩擦甚至跳槽。鋼絲繩繞過(guò)滑輪的時(shí)候要產(chǎn)生橫截面積變扁，故滑輪的半徑應(yīng)稍微大于鋼絲繩的半徑。滑輪的緣槽要有足夠的強(qiáng)度，以免鋼絲繩的偏斜側(cè)向力作用使槽緣破碎。鋼絲繩與兩側(cè)要有適當(dāng)?shù)膴A角，通常約為 35 ~55 .所以滑輪的槽半徑由下式確定所以r=16所以根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，可以根據(jù) JB/T 9005《起重機(jī)用鑄造滑輪》的中的規(guī)定型號(hào)鑄造。5.1.4 減速器的選擇本次設(shè)計(jì)的減速器放在最后的選擇的原因是，我們需要相對(duì)鋼絲繩進(jìn)行選擇，通過(guò)負(fù)載進(jìn)行計(jì)算而鋼絲繩又關(guān)系到卷筒直徑的大小，卷筒的直徑跟鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)成正比的關(guān)系，所以會(huì)對(duì)傳動(dòng)比有很大的影響。因?yàn)榫硗驳闹睆皆酱?，在同樣轉(zhuǎn)速的前提下，卷筒上鋼絲繩的輸出速度也越大。卷筒的工作轉(zhuǎn)速，根據(jù)上述已知的前提升降舞臺(tái)的升降速度是 0.04m/s，和已經(jīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算獲得卷筒的直徑 D = 500mm。計(jì)算卷筒工作轉(zhuǎn)速的公式如下將以上的參數(shù)代入式子中得n =60*1000*0.04/（500 ）= 1.527r/min減速器的減速比 i 的計(jì)算其中 n0---是電機(jī)的輸出速度；n---是卷筒的工作轉(zhuǎn)速；將 n0=1425 r/min 和 n=1.527 r/min 代入式子中得i=593.75因?yàn)閭鲃?dòng)已經(jīng)知道了，所以電機(jī)的選擇的其中一個(gè)標(biāo)注就會(huì)是 i=593.75，選擇減速器還有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是，因?yàn)槲覀冊(cè)诜桨咐镆呀?jīng)確定是雙軸輸出的電機(jī)，所以不僅減速器要達(dá)到算出來(lái)的傳動(dòng)比，也應(yīng)該是雙軸輸出的，只要可以滿(mǎn)足這兩個(gè)要求就可以了。減速器使用歐邁特公司生產(chǎn)的 MTJ 系列產(chǎn)品。MTJ 系列減速機(jī)，采用兩對(duì)斜齒輪和一對(duì)螺旋錐齒輪傳動(dòng)，使輸入和輸出呈直角。螺旋錐齒輪傳動(dòng)，重合系數(shù)大、承載力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)可靠。齒輪均采用合金鋼滲碳淬火，齒輪硬度高，耐磨性好。結(jié)構(gòu)形式多樣可與 MTD 系列、MTB 系列組合輸出轉(zhuǎn)速低、扭矩大。具體機(jī)型號(hào)為 MTJ97。減速器的各項(xiàng)參數(shù)如下：輸出轉(zhuǎn)數(shù) 2.4r/min輸出轉(zhuǎn)矩：5165N.m減速器傳動(dòng)比：593.755.1.5 聯(lián)軸器的選型雖然減速器安裝按理可以與輸出軸完全的對(duì)其，但是因?yàn)閷?duì)傳動(dòng)軸沒(méi)有特別的的要求，所以?xún)奢S不需要能?chē)?yán)格對(duì)齊，故采用彈性聯(lián)軸器，彈性柱銷(xiāo)式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞力矩能力強(qiáng)，便于制造維修，耐久性好等優(yōu)點(diǎn)適用于鏈接啟動(dòng)及換向頻繁的傳遞力矩比較大的中、低速軸系中。彈性柱銷(xiāo)式聯(lián)軸器的柱銷(xiāo)材料為尼龍，由于柱銷(xiāo)與柱銷(xiāo)孔為間隙配合，而且柱銷(xiāo)富有彈性，因而具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移和緩沖的性能 ［12］ 。為了能改善圓柱銷(xiāo)與柱銷(xiāo)孔的接觸條件和補(bǔ)償性能，柱銷(xiāo)的一端制作成鼓形，而且柱銷(xiāo)兩端裝有擋板，可以防止柱銷(xiāo)脫落，另外由于尼龍柱銷(xiāo)對(duì)溫度比較敏感，所以這種聯(lián)軸器的工作溫度必須在-20~70 攝氏度范圍內(nèi)。減速器-傳動(dòng)軸聯(lián)軸器聯(lián)軸器需要傳遞的轉(zhuǎn)矩應(yīng)該是考慮慣性力矩和過(guò)載時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩，一般很難精確確定常用計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Te 來(lái)代替。計(jì)算轉(zhuǎn)矩按以下公式計(jì)算：Te=KT；T：聯(lián)軸器的傳遞工作轉(zhuǎn)矩；K：工作情況系數(shù)；K 取 1.3nP950?P：電動(dòng)機(jī)輸出功率；n：電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速；帶入公式得：T=7319.2N·m；Te=9583.5N·m；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的 LX7 彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為 11200N·m，許用最大轉(zhuǎn)速為 2360r/min，軸頸在 80mm~130mm 之間，一般減速器用聯(lián)軸器可不必進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，故可選。型號(hào)為： ０ ２Ｇ Ｂ ４ ３ ２ ３ － ２ ０１ １ ２ Ｃ ４ ２聯(lián) 軸 器 ?Z82C30 3LX5.1.6 平衡重采用平衡重的原因是舞臺(tái)升降時(shí)外載荷較大，為了降低降低鋼絲繩的載荷，同時(shí)也為了盡可能降低驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率，提高機(jī)械機(jī)械系統(tǒng)的操作性能。所以本課題需要在舞臺(tái)左右兩側(cè)各設(shè)置一套平衡重系統(tǒng)。平衡重系統(tǒng)包括鋼絲繩、定滑輪和平衡重塊三部分。鋼絲繩一端固定在側(cè)板上的鋼絲繩連接座上，一端固定在配重塊上，中間通過(guò)定滑輪連接 ［13］ 。定滑輪起到改變里的方向的作用，當(dāng)舞臺(tái)上升時(shí)，配重塊給舞臺(tái)提供向上的拉力；當(dāng)舞臺(tái)下降時(shí)，配重塊提供向上的拉力，防止舞臺(tái)下降時(shí)速度過(guò)快。這樣可以減少驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的功率，減小鋼絲繩的載荷，提高升降舞臺(tái)的控制性及安全性。為了降低制造成本，平衡重塊通常采用鑄鐵材料，考慮到搬運(yùn)，安裝方便，單塊平衡重塊的重量不宜超過(guò) 30kg。一般情況下，平衡重箱體與升降舞臺(tái)之間采用鋼絲繩連接，按照功率最小的設(shè)計(jì)原則，平衡重總重量為升降舞臺(tái)自重和動(dòng)載荷總和的一半。已知升降舞臺(tái)的動(dòng)載荷的載荷系數(shù)是 2kN/m2，所以根據(jù)已知升降舞臺(tái)的直徑為舞臺(tái)直徑：￠3.0m，所以動(dòng)載荷 F1=14.137KN舞臺(tái)的總重量包括升降舞臺(tái)自身的重量和電機(jī)減速器的重量，按照一般的估算為 F2=8KN所以本次課題平衡重塊重量 F3=F1+F2=14.137+8=22.137KN。鋼絲繩的選擇（1）鋼絲繩的選用原則當(dāng)起重機(jī)進(jìn)行危險(xiǎn)的物品裝卸時(shí)，或者吊運(yùn)大件物品、重要設(shè)備，并且對(duì)人生安全及其可靠性有較高要求時(shí)，應(yīng)采用 GB 8918-2006《重要用途鋼絲繩》中規(guī)定的鋼絲繩。鋼絲繩的選擇應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)定的最低要求。鋼絲繩使用的前提是:所選用的鋼絲繩出廠(chǎng)已得到正確的潤(rùn)論，滑輪和卷筒的卷繞直徑都應(yīng)當(dāng)適當(dāng)。當(dāng)起重機(jī)進(jìn)行危險(xiǎn)裝卸時(shí)，應(yīng)該按照比該類(lèi)起重機(jī)升降常用機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別高一級(jí)的機(jī)構(gòu)來(lái)選擇鋼絲繩、滑輪和卷筒的卷繞直徑。（2）鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇選用先接觸鋼絲繩時(shí)，對(duì)起升高度很大。吊鉤組倍率很小的起重機(jī)，宜采用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩；當(dāng)鋼絲繩在腐蝕較大的環(huán)境工作時(shí)，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲繩舞臺(tái)起重機(jī)械吊掛用鋼絲繩常選用線(xiàn)性接觸。其中，點(diǎn)吊機(jī)必須選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，且在同等工作強(qiáng)度下應(yīng)該選用高一級(jí)的工作級(jí)別；由于舞臺(tái)機(jī)械起重吊掛設(shè)備的鋼絲繩都是多吊點(diǎn)，且最大的形成不超過(guò) 50 米，故除點(diǎn)吊機(jī)外，其他設(shè)備一般都不適合采用不旋轉(zhuǎn)的鋼絲繩。在一般的演出環(huán)境下都應(yīng)該選用鍍鋅鋼絲繩。（3）鋼絲繩的選擇計(jì)算鋼絲繩承受載荷時(shí)，繩中的應(yīng)力狀態(tài)是很復(fù)雜的，有拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)、擠壓和摩擦等同時(shí)作用，要精確的計(jì)算其實(shí)是非常困難的。但是試驗(yàn)證明，鋼絲繩的主要破壞是由鋼絲繩內(nèi)摩擦和疲勞造成的，所以鋼絲繩的壽命主要取決于鋼絲繩中的應(yīng)力值和它所繞過(guò)的直徑以及它在卷筒和滑輪上彎折的次數(shù)。鋼絲繩在工作過(guò)程中除了承受靜載荷外還有動(dòng)載荷的作用，但是影響鋼絲繩的壽命的主要因素是靜載荷，因此以靜載荷為經(jīng)行計(jì)算的依據(jù)。鋼絲繩的直徑 d（mm ）由下式確定式子中 S---鋼絲繩承受的最大工作靜拉力，單位是 kN；c---選擇安全系數(shù)，取值與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別有關(guān)系，參考相關(guān)資料選取；通過(guò)已知的配重載荷就可以知道 S=F3S=26.137KN鋼絲繩的最小安全系數(shù)，如下表 4-2鋼芯鋼絲繩機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 …… M5 M6 M7 M8靜態(tài)繩 4.5 5.6 7.10 9.00安全系數(shù) 動(dòng)態(tài)繩 4.0 4.5 5.00 5.00表 4-2 鋼絲繩最小安全系數(shù)選工作級(jí)別為第五級(jí)，搜易安全系數(shù)的值 c＝4把 S 和 c 代入上公式中得d=c =4.5 =18.8mm所以采用直徑為 19mm 的線(xiàn)性接觸鋼絲繩?；喌倪x擇（4）滑輪的設(shè)計(jì)滑輪直徑為了減小鋼絲繩的彎曲應(yīng)力，提高鋼絲繩的使用壽命，混論直徑的與鋼絲繩直徑之間的關(guān)系必須滿(mǎn)足如下的條件式子里，D 0min---按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪最小卷繞直徑，單位為 mm；d---鋼絲繩的直徑，單位為 mm；h---與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)。根據(jù)舞臺(tái)機(jī)械的級(jí)別建議選取 h ；查表 4-3 可以知道，選取工作等級(jí)為第五等級(jí)，h=20，滿(mǎn)足 h 的要求。為此D0min hd=20*18=360mm混論的槽底直徑 D（mm ）的計(jì)算如下D=（h-1 ）d得到D=342mm繩槽的尺寸滑輪的繩槽尺寸直接影響著鋼絲繩能否正常的工作和鋼絲繩的使用壽命。為此，對(duì)滑輪的繩槽的基本要求如下。保證鋼絲繩能順利的繞過(guò)并且有足夠大的接觸面積。允許鋼絲繩在槽內(nèi)有一定的傾斜，以免鋼絲繩與槽產(chǎn)生摩擦甚至跳槽。鋼絲繩繞過(guò)滑輪的時(shí)候要產(chǎn)生橫截面積變扁，故滑輪的半徑應(yīng)稍微大于鋼絲繩的半徑?；喌木壊垡凶銐虻膹?qiáng)度，以免鋼絲繩的偏斜側(cè)向力作用使槽緣破碎。鋼絲繩與兩側(cè)要有適當(dāng)?shù)膴A角，通常約為 35 ~55 .所以滑輪的槽半徑由下式確定所以r=10 mm所以根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，可以根據(jù) JB/T 9005《起重機(jī)用鑄造滑輪》的中的規(guī)定型號(hào)鑄造。5.2 旋轉(zhuǎn)部分的部件設(shè)計(jì)及選型旋轉(zhuǎn)部分的的傳動(dòng)在第三章傳動(dòng)方案里已經(jīng)闡述了，電機(jī)經(jīng)過(guò)減速器經(jīng)過(guò)小齒輪再經(jīng)過(guò)大齒輪，然后帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。5.2.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的選擇在本次的課題當(dāng)中，沒(méi)有給出旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的速度，因?yàn)樾D(zhuǎn)舞臺(tái)的速度是可變的，為了滿(mǎn)足舞臺(tái)下面的觀(guān)眾對(duì)表演的需要，可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的環(huán)境和氣氛隨時(shí)控制旋轉(zhuǎn)速度的大小，因此普通的 Y 型電機(jī)就不考慮了，因此本次課題設(shè)計(jì)選用的電機(jī)是伺服電機(jī)（sm 電機(jī)） 。因?yàn)槿蝿?wù)書(shū)里給的工作機(jī)構(gòu)是平穩(wěn)的載荷連續(xù)運(yùn)載的機(jī)械，并且傳遞的功率比較小，故主要電動(dòng)機(jī)的的額定功率故只需要使電動(dòng)機(jī)的額定功率 Pcd 等于或者稍大于電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率 Pd，即 pca pd 就可以了，不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱平衡計(jì)算和啟動(dòng)力矩校核。升降工作機(jī)所需要的功率 pw 是由升降工作舞臺(tái)的工作阻力 F 和升降運(yùn)動(dòng)速度 v 確定，計(jì)算公式為Pw=Fv/(1000?w)其中；F—是升降機(jī)的工作阻力（N ）;V---是舞臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度；ηw—是工作機(jī)的效率，根據(jù)工作機(jī)的類(lèi)型確定；根據(jù)舞臺(tái)的載荷可以計(jì)算 F=4000x .r2=28.274KN，在課題里對(duì)舞臺(tái)的旋轉(zhuǎn)沒(méi)有提出具體的要求，但是處于安全和演員的舒適度考慮，旋轉(zhuǎn)的舞臺(tái)的速度，不適合特別大，經(jīng)過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)一般的旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的邊緣旋轉(zhuǎn)速度都在 0~0.4m/s 之內(nèi)，所以為了滿(mǎn)足舞臺(tái)最大的要求，選最大的速度算V 平 0. 4/2=0.2m/sη W 的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)出來(lái)是減速器，減速器的傳動(dòng)效率是 η 1=0.91，然后是齒輪嚙合，齒輪嚙合選用圓柱齒輪七級(jí)傳動(dòng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道效率η w=0.98，因?yàn)橛休S所以需要軸承，因?yàn)檩S既承受軸向的力，又承受徑向的里，所以選用滾子軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以知道一對(duì)滾子軸承 η 2=0.99；，所以總效率 η w=η 1 Xη 23η a=0.833把以上結(jié)果代入公式中得Pw=0.572 KW電動(dòng)機(jī)的輸出功率 pd 為P d =Pw/ηa=0.688W為了保障安全，選用的安全系數(shù)為 1.5，所需要的電機(jī)功率為 1.5 P d=1.032KW，所以選擇的電機(jī)功率適合。因?yàn)榭紤]到旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)的需要展現(xiàn)的特效，所以電機(jī)是伺服電機(jī)，電機(jī)的型號(hào)如下電機(jī)型號(hào) 標(biāo)稱(chēng)功率/Kw額定電流A功率因素 額定轉(zhuǎn)矩N.M額定轉(zhuǎn)速r/minSM90 1.1 4.06 0.73 6.9 14005.2.2 減速器的選擇減速器使用歐邁特公司生產(chǎn)的 MTJ 系列產(chǎn)品。MTJ 系列減速機(jī)，采用兩對(duì)斜齒輪和一對(duì)螺旋錐齒輪傳動(dòng)，使輸入和輸出呈直角。螺旋錐齒輪傳動(dòng)，重合系數(shù)大、承載力強(qiáng)、傳動(dòng)平穩(wěn)可靠。齒輪均采用合金鋼滲碳淬火，齒輪硬度高，耐磨性好。結(jié)構(gòu)形式多樣可與 MTD 系列、MTB 系列組合輸出轉(zhuǎn)速低、扭矩大。具體機(jī)型號(hào)為 MTJ47a。減速器的各項(xiàng)參數(shù)如下：輸出轉(zhuǎn)數(shù)：25 r/min輸出轉(zhuǎn)矩：408N.m減速器傳動(dòng)比：57.106 其他重要部位的詳細(xì)設(shè)計(jì)6.1 舞臺(tái)臺(tái)架的設(shè)計(jì)舞臺(tái)臺(tái)架，應(yīng)該是本次設(shè)計(jì)的最大的一個(gè)舞臺(tái)構(gòu)建，因?yàn)槲枧_(tái)的臺(tái)架直接是整個(gè)舞臺(tái)的的核心，在本次的設(shè)計(jì)中，舞臺(tái)臺(tái)架是連接舞臺(tái)升降功能和旋轉(zhuǎn)功能的關(guān)鍵，控制舞臺(tái)升降的的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在整個(gè)大舞臺(tái)的最底部，要實(shí)現(xiàn)鋼絲的升降，所以需要在舞臺(tái)上預(yù)留可以放滑輪的位置，因?yàn)橐刮枧_(tái)平穩(wěn)的升降，所以在舞臺(tái)的臺(tái)架上需要流出可以安裝四個(gè)滑輪的位置，在在實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能上，需要解決的的問(wèn)題是是如何把電機(jī)和減速器安裝在臺(tái)架上。為了減輕重量，整體臺(tái)架采用桁架結(jié)構(gòu)，由矩型方管拼焊、鉚接而成，整體架體剛度好，重量輕、美觀(guān)大方。臺(tái)架的設(shè)計(jì)參數(shù)總體太高 H=2400 mm舞臺(tái)的直徑為 D=2770矩形方管的材料為；WJ105F1-0100WZJ在本次的設(shè)計(jì)中舞臺(tái)架體如圖 5-1 所示。圖 5-1 舞臺(tái)架體因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用矩形方管，而且外在的負(fù)載力也比較小，所以不需要進(jìn)行計(jì)算。所以舞臺(tái)臺(tái)架上需要解決電機(jī)和減速器的安裝問(wèn)題，而且還需要考慮中心軸的固定問(wèn)題，以及在舞臺(tái)臺(tái)架上需要安裝導(dǎo)向輪，因?yàn)樵谛D(zhuǎn)的時(shí)候，為了分擔(dān)軸的受力和更好的導(dǎo)向，所以需要安裝導(dǎo)向輪。經(jīng)過(guò)分析在舞臺(tái)臺(tái)架上安裝十個(gè)導(dǎo)向輪。所以在舞臺(tái)臺(tái)加上應(yīng)該有可以這樣的位置安裝。除了上面給出的兩個(gè)參數(shù)是必須的其他的可以自己隨意設(shè)計(jì)，只要符合設(shè)計(jì)時(shí)的安全需求就可以。6.2 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)因舞臺(tái)在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程當(dāng)中，不可能只是靠一根軸承，如果只是依靠一根軸支撐的話(huà)，當(dāng)舞臺(tái)上的載荷不均勻時(shí)，很容易使運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，如果考慮到升降的情況，舞臺(tái)上的人和刀具很容易發(fā)生意外，所以需要加上導(dǎo)向的裝置，導(dǎo)向裝置的作用有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是為了導(dǎo)向，使舞臺(tái)在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，提供一個(gè)導(dǎo)向的作用；第二點(diǎn)很重的是，起到支撐的作用，減小舞臺(tái)上的力，對(duì)軸的作用，添加導(dǎo)向裝置，能夠更好的使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)完成的裝配圖如圖 5-2圖 5-2 導(dǎo)向輪導(dǎo)向示意圖導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)有導(dǎo)向輪，軸，軸承，支撐結(jié)構(gòu)，和螺母以及墊圈。因?yàn)閷?dǎo)向裝置只是起支撐和導(dǎo)向的作用，對(duì)于導(dǎo)向裝置沒(méi)有太高的技術(shù)要求，所以并不需要自己獨(dú)自計(jì)算，詳細(xì)的結(jié)構(gòu)可以查考二維裝配圖和零件圖。6.3 齒輪的詳細(xì)設(shè)計(jì)因?yàn)樵谛D(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)里面，電機(jī)選用的是伺服電機(jī)，伺服電機(jī)可以通過(guò)控制系統(tǒng)控制舞臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度，所以在這里就沒(méi)有必要再去考慮傳動(dòng)比的選擇。根據(jù)外在受力情況分析計(jì)算，只要滿(mǎn)足要求就可以了。1) 選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)齒輪選擇直齒圓柱齒輪。旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)為一般工作機(jī)械，速度要求不是很高，故選用 8 級(jí)精度。材料選擇：因?yàn)闇p速器對(duì)傳動(dòng)尺寸沒(méi)有特別的要求，所以采用軟齒面?zhèn)鲃?dòng)方式，大齒輪與小齒輪的材料均為 45 鋼（調(diào)質(zhì)） ，小齒輪的硬度為 240 HBS，大齒輪的齒面硬度為 210HBS。選擇小齒輪數(shù)選擇為 22，選擇大齒輪為齒數(shù)位 195。齒數(shù)比為 u=z2/z1=195/22=8.8632) 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 ??32112. ??????????HEdlt ZuKTd??(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a.試選載荷系數(shù) .1?tb.轉(zhuǎn)速 n=1400/57.1=24.52r/minc.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩mNnPT ??????? 4551 102.824.10910.9d.選取齒寬系數(shù) 由于該齒輪傳動(dòng)傳遞的功率不大，故可取 3.d?e.查取材料的彈性彈性影響系數(shù) 8.19?EZ 21MPaf.按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 60lim?H? ag.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)設(shè)定工作壽命為 15 年，每天工作 4 個(gè)小時(shí)，則：10.815304????hL74102.6826??hnjNh.取得接觸疲勞壽命系數(shù)為 9.1HNKi.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1％，安全系數(shù) S=1，得：??912605.2lim2 ???SKHN?MPa(2) 計(jì)算a.試算齒輪分度圓直徑 ?? mZuKTdHEdlt 8.64561893.25.01428731.2132. 21 ????????????????????????b.計(jì)算圓周速度 vsmsmndvt /0.832/10624.58106 ?????m/sc.計(jì)算齒寬 bdt 94.4831???d.計(jì)算齒寬與齒高之比模數(shù) 2/61?zmtmm齒高 6.35945.2??h mm0631?be.計(jì)算載荷系數(shù)查得動(dòng)載系數(shù)： 5.1vK；直齒輪： ??FH使用系數(shù)： A183.??HK， 09.?F24.183.51????HVAf.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑mKdt 6903.16431g.計(jì)算模數(shù) m29041??zmm3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)??321???????FSadYzKTm??(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值a.查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE9602?