




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
1、航 海 类 专 业 专 题 论 文题 目: 壁式控制箱的铰链四杆机构式启闭装置设计16 / 21中 文 摘 要摘 要本文以AutoCAD为设计软件,以壁式控制箱为研究对象,从壁式控制箱的技术规要求和使用性能出发,针对现有壁式控制箱所存在的缺点和不足,设计出了新型的铰链四杆机构式启闭装置,并简单介绍了该装置的工作原理、组成部件等方面的容。最后并从结构可行性、技术与经济可行性、操作可行性等方面论证了设计出来的壁式控制箱的铰链四杆机构式启闭装置。结果表明,该装置是可行的。关键词:壁式控制箱;铰链四杆机构;四杆机构;可行性 英 文 摘 要ABSTRACTIn this paper, based on
2、AutoCAD design software to wall control box as the research object, from the wall to control the technical specification requirements and use performance of box, to the disadvantages of current wall control box and the insufficiency, design a new type of hinge four-bar linkage type opening and closi
3、ng device, and introduces the working principle of the device, components, etc. The practicability and from the structure, technical and economic feasibility, operation feasibility, demonstrates the designed wall control box hinge four-bar linkage type opening and closing device. The result shows th
4、at the device is feasible.Key Words: wall control box;Hinge four-bar linkage; Four-bar linkage; The feasibility 目 录摘 要1ABSTRACT1第1章 绪论11.1 选题目的与意义11.1.1 选题目的11.1.2 选题意义11.2 国外研究现状21.3 主要研究容3第2章 对现有壁式控制箱机构的研究32.1 壁式控制箱结构特点32.2 分析现有壁式控制箱启闭机构的优缺点4第3章 铰链四杆机构与其演化机构简介53.1 铰链四杆机构基本类型53.2 铰链四杆机构装置的优缺点6第4章 壁
5、式控制箱的四杆机构启闭机构设计74.1壁式控制箱的四杆机构启闭机构的设计74.2确定其结构组成与工作原理11第5章 可行性分析.115.1 结构可行性分析115.2 技术与经济可行性分析.125.3 操作可行性分析.12结论与展望13参 考 文 献14致 16第1章 绪论1.1选题目的与意义1.1.1选题目的控制箱的应用,在我们的生活中随处可见,控制箱适用于船舶、开厂矿、企业、商场、宾馆、学校、机场、港口、医院、高层建筑、生活小区等场合,作为动力、照明配电与电动机控制之用,适合室挂墙、户外落地安装的配电设备,是用来容纳仪器仪表的箱体1-2。其启闭装置也多种多样,传统的卧式热定型锅的炉门启闭机构
6、采用绞链式,它的结构虽然简单,但由于绞链支点是固定的,刚性较大,当存在制造误差或发生变形时,炉门与机体端面很难真正密合3。一些启闭装置有的太过繁琐、易损坏或者使用不方便,而事实上,工作时要求其启闭机构应该开关灵活、密封良好、不易损坏4。相对而言,平面连杆机构在工程实际中的应用非常广泛,不仅因其结构简单、制造容易、工作可靠,还因为平面连杆机构能承受很大的载荷、能实现多种运动规律和运动轨迹5-6。为了实现启闭装置开关灵活、简单以与使用更加方便的目的,在此文中我主要针对铰链四杆机构的启闭装置进行了设计,以期能在多方面得到应用。1.1.2 选题意义目前,现有的壁式控制箱的启闭装置有按钮式、旋转式、门锁
7、式和电子式等。现阶段的启闭装置,每种启闭装置都有其自身的结构特点和一定的适用围。其水平参差不齐,制造要求也无法满足所需,寿命普遍偏低。而对于许多船舶设备,包括船用泵、空压机、舵机、起货机、绞缆机、锚机、船舶辅锅炉、造水机等,每一种船舶设备都有其对应的控制箱或控制操作台。通过操作控制箱里的不同按钮或旋钮,可以实现船舶设备的起动、停车、手动自动操作方式切换、电动液压驱动方式切换、辅助管路(油、水、气、汽、电)的动力设备起动或停车、安全报警装置显示等功能。由于海上船舶的摇晃等与人员不小心触碰控制箱中的按钮等原因,造成船舶设备意外操作(起动或停车等),导致意外情况或安全事故发生7。因此,为了防止此类事
8、故发生,船舶设备控制箱都需要设置启闭装置用以保护控制箱里的各种按钮或旋钮,避免误操作。而平面连杆机构,因其成本低,操作简单,工作可靠,耐久性好,维护保养简单,且能承受很大的载荷,又不受控制箱门框形状与所处位置限制,完全可以用作对新式壁式控制箱启闭装置的设计依据。因此在此文中我主要针对四杆机构的启闭装置进行了设计,以期能够获得组成简单、操作方便、锁紧可靠的四连杆式启闭装置。1.2国外研究现状作为机构学中的重要一员,连杆机构一直是学者研宄的重点课题。直到19世纪80年代,才陆续出现了连杆机构综合方面的较成熟的文献8。Euler、Bolbillier等学者是平面连杆机构研究的最早先驱者,主要研究其运
9、动学特性,并提出了运动几何学经典理论,为后来者平面连杆机构运动学研究提供了强大的理论支持9,10。以S.S.Bloch等人为代表的学者建立起了机构综合的平方逼近、插值逼近以与最佳逼近等方法,实现了某些轨迹综合11,12。美国的Freudenstein和Sandor利用计算机对平面连杆机构进行辅助设计,实现了四杆机构再现函数的最优综合13。J.C.Wolford把Burmester曲率理论应用于铰链四杆机构连杆曲线的曲率分析,为曲率理论的连杆机构提供了理论基础14。我国对平面四杆机构的研究较多,但较多的是刚性机构的动力学特性分析,对柔性铰链四杆机构的研宄较少。2003年,远伟、常勇15通过提出并
10、证明含移动副平面四杆闭链中移动副之整转性的若干命题、定理,得到了系统、完备的含单、双移动副平面四杆机构的类型判定定理组,它对含移动副平面四杆机构的设计与研究具有一定的指导意义。丁昊昊、龚伟、超猛等人于2011年,在基于matlab强大的数值计算功能的基础上,借助fsolve函数,建立了一个平面四杆机构模型,并对此进行运动仿真,为平面四杆机构的尺寸优化设计和运动分析提供了一条简单实用的捷径18。2011年兰理工大学机电工程学院的吴卓等人在柔性铰链四杆机构变形分析与仿真一文中,采用伪刚体模型法,对具有集中柔度的全柔性铰链四杆机构进行了分析,得出了外载荷和转角的一般计算公式,给出了计算实例,并与有限
11、元软件ANSYS仿真结果进行了对比。 近年来,随着计算机技术的应用,平面连杆机构的研究方法得到了很大进展,解决了很多以前复杂平面连杆机构不易解决的设计问题。连杆机构结构简单、压力较小、承载能力大、润滑好、磨损小,且加工制造容易并同时能获得较高精度,能满足工程或产品生产过程中转动、摆动、移动等平面或空间运动要求,因此作为机构学中的重要一员,连杆机构一直是学者研宄的重点课题。1.3主要研究容(1)分析壁式控制箱结构特点,查找壁式控制箱启闭装置设计相关资料,确定壁式控制箱启闭机构的设计要求。 (2)从铰链四杆机构基本类型、优缺点、特性等容进行分析,为壁式控制箱的四杆机构启闭机构设计提供理论支持。 (
12、3)分析现有壁式控制箱启闭机构的优缺点,以某一种壁式控制箱(空压机控制箱)为研究实例,利用Auto CAD软件设计壁式控制箱的四杆机构启闭机构,确定其结构组成与工作原理。 (4)从结构、技术、操作性以与经济性等方面分析该装置的可行性。第2章 常用壁式控制箱启闭装置2.1 按钮式壁式控制箱启闭装置 控制箱的应用十分广泛,其启闭机构的好坏也将直接或间接的影响其使用性能、寿命和普与情况。现简单介绍几种常见启闭装置如图2.1所示的紧急消防设备的启闭装置,其启闭装置主要是按压式的,虽然方便,但是其按压触头是塑料制品,严重影响其使用寿命,在长期使用后,按压触头容易破裂,导致启闭装置失灵。图2.1紧急消防设
13、备存放箱与其启闭装置Figure 2.1 emergency fire fighting equipment storage tank and its opening and closing device2.2 旋钮式壁式控制箱启闭装置控制箱的应用十分广泛,其启闭机构的好坏也将直接或间接的影响其使用性能、寿命和普与情况。现简单介绍几种常见启闭装置,如图2.1所示的紧急消防设备的启闭装置,其启闭装置主要是按压式的,虽然方便,但是其按压触头是塑料制品,严重影响其使用寿命,在长期使用后,按压触头容易破裂。还有船舶电站的控制箱,其启闭容易损坏中间的固定杆。如图2.2所示,中间固定杆容易受到损坏,时间长
14、了有可能折断,从而影响其打开速度,在紧急情况下易造成不便。如图2.3所示为网络数据控制箱,其启闭装置是门锁式结构,简单、操作方便,长时间钥匙会损坏或不小心遗失,这种置锁也经常会遇到锁卡簧坏掉,无法开启的情况,以致对开启带来不便。图2.1紧急消防设备存放箱与其启闭装置Figure 2.1 emergency fire fighting equipment storage tank and its opening and closing device图2.2船舶电站的控制箱启闭装置图2.3网络数据控制箱启闭装置Figure 2.2 the ship power station control Fi
15、gure 2.3 network data control box opening boxopening and closing device and closing device2.3插销式壁式控制箱启闭装置第3章 铰链四杆机构与其演化机构简介3.1 铰链四杆机构基本类型铰链四杆机构:由转动副联接四个构件而形成的机构,称为铰链四杆机构。铰链四杆机构的组成:机架、连架杆、连杆、曲柄、摇杆。铰链四杆机构的基本形式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。 (1)曲柄摇杆机构具有一个曲柄和一个摇杆的铰链四杆机构称为曲柄摇杆机构。运动特性:假设曲柄为原动件,作匀速转动;那么摇杆为从动件,作变速往复摆动
16、。例如汽车前窗刮雨器与搅拌机均为曲柄摇杆机构的应用。(2)双曲柄机构具有2个曲柄的铰链四杆机构称为双曲柄机构。运动特性:两个连架杆都是曲柄,都可以作整圈运动。平行四边形机构主动曲柄每回转一周,两曲柄与连杆出现两次共线,此时会产生从动曲柄运动的不确定现象。机车车轮联动机构,就是平行双曲柄机构的具体应用,它能保证被联动的各轮与主动轮作一样的运动。 (3)双摇杆机构具有两个摇杆的铰链四杆机构称为双摇杆机构。运动特性:两个连架杆都是摇杆,都只能作一定角度的摆动。例如起重机、飞机起落架即为双摇杆机构的应用。3.2 铰链四杆机构装置的优缺点铰链四杆机构是应用很广的一种连杆机构,连杆机构的最基本形式是平面四
17、杆机构,它是其它连杆机构的基础,四连杆机构的设计是支架架体设计的核心。 连杆机构之所以能被广泛地应用于各种机械与仪表中,这是由于它具有显著的优点:在不同的机构中,选择不同的连杆曲线,几乎可以完成任何平面动作10。由于运动副元素为圆柱面和平面而易于加工、安装并能保证精度要求,且因各构件之间为面接触而压强小,便于润滑,故其磨损小且承载能力大,两构件之间的接触是靠其本身的几何封闭来维系的,它不象凸轮机构有时需利用弹簧等力来保持接触。 然而,连杆机构也有其不足之处:连杆机构的运动综合较为繁难,一般情况下只能近似地实现给定的运动规律与运动轨迹的要求;由于连杆机构通常具有较长的运动链,加上运动副元素表面的
18、磨损,因而将产生较大的运动累积误差;由于连杆机构的惯性力不能得到完全平衡,因而不宜用于高速传动中;连杆机构的性能受机构上繁多的几何参数的影响,呈复杂的非线性关系,无论从性能分析上还是性能综合上都是一个比较困难的工作11-13。尽管如此,连杆机构仍不失为一种基本的、主要的机构,且其应用越来越广泛。 第4章 壁式控制箱的四杆机构启闭机构设计4.1铰链四杆机构启闭装置的工作原理为了克服现有的控制箱启闭装置存在的通用性差、易损坏、耐久性差等技术问题,本次设计提供了一种船舶设备控制箱的铰链四杆机构式启闭装置,以下为四连杆机构设计的几个要点:1)四连杆下铰点不宜太低,太低会使安装困难。2)前后连杆的长度要
19、适当,减少支架轮廓尺寸,并对连杆受力有改善。3)前后连杆夹角越大,则连杆受力越小,所以前后连杆上铰点越接近越好,以不影响连杆运动为原则。具体设计现附图说明 图4.1为船舶设备控制箱关闭状态下的平图面。图4.1 船舶设备控制箱关闭状态Figure 4.1 Marine equipment control box closed在图4.1中,1-控制箱;2-控制箱门栓;3-控制箱门框;4-控制箱箱门;5-箱门转轴。图4.2为船舶设备控制箱开启状态下的平面图。图4.2 船舶设备控制箱开启状态Figure 4.2 Marine equipment control box open在图4.2中,1-控制箱
20、;2-控制箱门栓;3-控制箱门框;4-控制箱箱门;5-箱门转轴。图4.3为船舶设备控制箱的铰链四杆机构式启闭装置关闭状态图。图4.3 船舶设备控制箱的铰链四杆机构式启闭装置关闭状态图Figure 4.3 Marine equipment control box hinge four-bar linkage type opening and closing device is closed在图4.3中,A-连架杆上的连接销;B-手柄上的连接销;C-机架上的连接销;D-机架上的连接销;2-控制箱门栓;6-机架;7-手柄;8-连杆;9-连架杆;10-螺母;11-螺栓;12-螺母。图4.4为船舶设备控
21、制箱的铰链四杆机构式启闭装置开启状态图。图4.4 船舶设备控制箱的铰链四杆机构式启闭装置开启状态图Figure 4.4 Marine equipment control box hinge four-bar linkage type opening and closing device open graph 在图4.4中,A-连架杆上的连接销;B-手柄上的连接销;C-机架上的连接销;D-机架上的连接销;2-控制箱门栓;6-机架;7-手柄;8-连杆;9-连架杆;10-螺母;11-螺栓;12-螺母。图4.5为机架结构图;图4.5 机架结构图Figure 4.5 frame structure 在图
22、4.5中,6-机架;C、D-机架上的连接销。图4.6为连杆结构图。图4.6 连杆结构图Figure 4.6 connecting rod structure在图4.6中,8-连杆;13、14、15、16-连杆上的销孔。图4.7为手柄的结构图。图4.7 手柄的结构图Figure 4.7 handle structure在图4.7中,7-手柄;17、18、19、20-手柄上的销孔。图4.8为连架杆的结构图。图4.8连架杆的结构图Figure 4.8 even frame pole structure在图4.8中,9-连架杆;21、22-连架杆上的销孔;23-螺栓孔。4.2主要组成部件本次设计的启闭
23、装置由机架、手柄、连杆、连架杆、螺母、螺栓、连接销等组成,其中机架、手柄、连杆和连架杆组成铰链四杆机构。工作原理:通过手动上抬手柄,带动铰链四杆机构运动,使得连架杆上的螺栓离开门栓,船舶设备控制箱可以被打开。手动下压手柄,带动铰链四杆机构运动,使得连架杆上的螺栓压紧门栓,船舶设备控制箱被关闭。使用一段时间后,如果螺栓端部或控制箱门栓被磨损变薄后,可以旋动螺栓上的螺母,使得螺栓端部刚好压紧在控制箱门栓上,此时可以保证控制箱关闭严密,防止控制箱产生晃荡,影响其使用寿命14。第5章 可行性分析5.1 结构可行性分析本启闭装置比现有的启闭装置有很大的优越性,在结构方面具有如下优点: 1)装置的结构设计
24、具有很强的实用性和经济性,所用的组件如连杆、螺栓、把手都是常见而且易于制造的; 2)结构的强度可以通过强度硬度校核,并且对于使用环境的不同可以适当调整杆件材料的厚度,以满足不同条件下正常使用要求; 3)结构的安全性通过人性化设计来保障,把手安装了绝缘绝热材料,保障操作人员和设备的安全; 4)设计的铰链四杆机构式启闭装置安全可靠、结构简单、操作方便。易于工作人员操作或者检查和检修控制箱的设备。其大小可以根据控制箱的大小来调整,可以适应各种型号的控制箱。5.2 技术与经济可行性分析在解决技术问题时,此次设计的壁式控制箱启闭装置采用的是铰链四杆机构,技术方案为:通过铰链四杆机构的转动机构与工作特性,
25、制造一种安全可靠、劳动强度低,主要是能使工作人员操作方便,以便达到更快捷的启闭效果的壁式控制箱铰链四杆机构式启闭装置。机架、手柄、连杆和连架杆组成铰链四杆机构,通过手动上抬手柄,带动铰链四杆机构运动,使得连架杆上的螺栓离开门栓,船舶设备控制箱可以被打开。手动下压手柄,带动铰链四杆机构运动,使得连架杆上的螺栓压紧门栓,船舶设备控制箱被关闭。在经济性方面:使用一段时间后,如果螺栓端部或控制箱门栓被磨损变薄后,可以旋动螺栓上的螺母,使得螺栓端部刚好压紧在控制箱门栓上,此时可以保证控制箱关闭严密,防止控制箱产生晃荡,影响其使用寿命。该装置结构简单、制造方便,提高了安全保障,延长了使用年限,提高了工作人
26、员的作业效率,采用四杆机构节省了材料,而且一些关键部件的可替换性降低了换新成本,符合了经济性要求。5.3 操作可行性分析本装置操作简单,由于铰链四杆机构的工作特性,操作人员只需要搬动把手使之到达匹配位置,就可以轻松方便的开启或是关闭控制箱。在设计时,将中间铰接点,略偏于其它两铰接点连线的侧,确保了在最大夹紧力的情况下,始终保持夹具机构锁定在稳定状态而不松脱,大大增强了装置的可靠性。可以避免在使用中,因外力负载变化和机械振动的影响。对于一些需要快速启闭装置的地方,该启闭装置完全可以胜任,既简单方便,又具有很强的可靠性,所以无需担心在关键时刻无法打开或是关闭的情况。 结论与展望本文介绍的铰链四杆机
27、构式启闭装置,相对于常见的启闭装置而言,结构简单,安装简便,被夹紧工件装卸快捷,操作方便。这种铰链四杆式启闭装置适用于多种设备控制箱,且不受控制箱门框形状与所处位置限制,成本低,操作简单,耐久性好,维护起来也很方便,一些组成部分也具有可替换性,可以换用新部件,使用寿命大大增加,降低了成本。所有零件经电镀防锈处理,表面光洁美观。对重负荷的夹具,其关键零件经热处理工艺,使之具有较高的强度和耐磨性。在启闭也更加方便灵活的同时,兼顾了密封良好的特性,可将之推广到诸多设备上。参 考 文 献1常绿,明德,欧阳祖行.综合运用解析法和实验法设计平面四杆机构J.工学院学报.2002(01):11-14.2王文博
28、.利用运动几何学原理设计具有急回运动的四杆机构的简便综合法J.化纤工学院学报.1986(02):117-118.3晓斌,肖人彬,周济. 变参数四杆机构的设计与应用J.华中科技大学学报.2000(12):22-24.4闫思江,凡国. 变杆长参数化四杆机构的运动学仿真J. 机械传动. 2011,12:33-36.5秀娟. 铰链四杆机构“学做合一”实践教学探析J. 中国校外教育. 2013(32):11-14.6和勤. 绘制平面四杆机构连杆图谱的新方法J. 大学学报(自然科学与工程版). 2000(04) :5-7.7王介心
29、,林良明. 四杆机构用于假肢设计的研究J. 机械设计与研究. 1986(03):11-13.8方秀平,文学洙.基于ADAMS的平面四杆机构仿真实验平台研究J.机械传动.2012(10):3-6.9SMITH S T. Flexures: Elements of elastic mechanisms.New York: Gordon and Breach Science Publishers,2000:355-357.10SAGGEREL,KOTA S.Synthesis of planar, compliant four-bar mechanisms for compli
30、ant-segment motion generation. Journal of Mechanical Design,2001:117-120.11BD Jensen,LL Howell.Indentification of compliant pseudo-rigid-body four-link mechanism configurations resulting in Bistable behavior Journal of Mechanical Design,2003:33-37.12M Moallem,R V Patel,K Khorasani. Nonlinear Tip-Position Tracking Control of a Flexible-Link Manipulator: Theory and Experiments .Automatica, 2001,37 :1825-1834.13UnruhV,Kishnaswami P. A. Computer-Aided Design Technique for Semi-Automated Infinite Point Coupler Curve Synthesis of Four-Bar Linkages.Journal of Mechanical Design
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 笔的墨水自流技术研究考核试卷
- 老年人失智症早期识别与干预考核试卷
- 畜牧机械装备智能化考核试卷
- 自动扶梯梯级清洁机器人的智能化技术发展趋势与应用展望考核试卷
- 2025简易仓库抵押借款合同
- 2025销售白酒合同范文
- 2025古董交易合同模板
- 苏教版小学数学六年级下册全教案
- 期权合约合同书范例
- 个人借款质押担保合同书二零二五年
- GA/T 1567-2019城市道路交通隔离栏设置指南
- 与幼儿园相关的法律知识及案例(课堂PPT)
- 《昆明机床企业财务造假的案例分析(论文)3200字》
- 玻璃水汽车风窗玻璃清洗剂检验报告单
- 机动车驾驶人考试场地及其设施设置规范-
- DB37-T 2673-2019 医疗机构能源消耗定额标准-(高清版)
- 2023届毕业论文格式要求(福建农林大学)
- 玻璃工艺学:第8章 玻璃的熔制
- 黄元御“下气汤十二方”治诸多内科杂病疑难重症
- 肝硬化-本科授课课件
- 《蒋勋眼中的宋词》阅读练习及答案
评论
0/150
提交评论