原创《双层链条丝杠式音乐花瓣自动启闭装置设计》：关于免费双层链条丝杠论文范文在这里免费下载与阅读,为您的双层链条丝杠相关论文写作提供资料。
摘 要：叙述了一种音乐花瓣自动启闭装置,它模拟莲花外形设计出机械花瓣,用机械化手段控制花瓣随音乐节奏轻快、自动启闭.确定了“链条+丝杠”双层花瓣混合传动方案；进行了整个装置的总体方案设计计算及机械花瓣结构形状设计；介绍了装置随音乐频率变化自动启闭控制系统的设计思路.和原有手动控制单层花瓣启闭相比,实现了双层花瓣随音乐节奏自动启闭的效果.
关键词：机械花瓣；自动启闭；传动方案
中图分类号：TH132文献标志码：A
收稿日期：20131015；修回日期：20140108；责任编辑：李穆
基金项目：国家科技支撑计划项目（2013BAH22F02）
作者简介：杨松林（1961）,男,河南南召人,教授,硕士,主要从事机械设计和制造、工程CAD及三维数字化等方面的研究.
Email：375086472@qq.com
杨松林,李小龙,张莉莎,等.双层链条丝杠式音乐花瓣自动启闭装置的设计研究[J].河北科技大学学报,2014,35（3）：266271.
YANG Songlin,LI Xiaolong,ZHANG Lisha,et al.Design of an automatic double chain screw lifting device for music petals[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2014,35（3）：266271.目前,虽然国内外开启装置种类较多,但中国有关随音乐节奏花瓣自动启闭装置大多数自动化程度不高,效果也不够好[1]；而国外有关花瓣自动启闭的装置技术复杂,成本又太高.在舞台机械领域非常需要开发研究成本较低、又能随音乐自动启闭的花瓣装置.在这种背景下笔者研制了一种音乐花瓣自动启闭装置,该装置可以在舞台上自由移动和旋转,达到很好的舞台效果,即可满足节目的观赏性,又可以为舞台机械增色[2].
随着音乐节奏自动启闭装置需要满足如下设计要求： 1）装置的总体设计；2）控制花瓣启闭的传动机构；3）确定花瓣的形状、数量、层数；4）整个装置转向行走方式；5）音乐自动控制系统设计.
1功能原理分析
音乐花瓣自动启闭装置是机电一体化和舞台美术相结合的一种舞台机械,根据机械设计的一般规律方法及其“功能结构”关系,先从功能分析着手,找出满足各功能的结构模块,再对各结构模块进行协调组合,这样就可实现该装置的功能及特性要求.
分析系统的总功能常采用“黑箱法”[3].然而,由于该系统比较复杂,难以直接求得满足总功能的系统解.因此,先按系统分解的方法进行功能分解,再针对各分功能用黑箱方法选择合适的功能元求得局部解答.最后通过各功能元求解分功能和总功能之间的关系,建立功能结构系统,给出系统原理解.音乐花瓣自动启闭装置主要是实现花瓣启闭和整机转向行走功能,其总功能和分功能间的关系如图1所示.
音乐花瓣启闭装置——花瓣启闭——集控启闭
单控启闭
转向行走——转向
行走
图1功能结构系统图
Fig.1Function structure chart
通过功能结构系统示意图可知,该装置的总体设计中主要解决以下2个方面的问题：
1）设计一种内层花瓣集控启闭、外层花瓣单控启闭的双层花瓣启闭传动控制系统,要求其能够满足花瓣在启闭过程中的位移、速度、加速度及受力要求；
2）设计该装置的转向行走机构,要求装置在舞台上可以随意地行走、转向.
本装置为6片双层花瓣,根据舞台实际情况,现将外层花瓣的整体高度取为1 500 mm,质量为3 kg；内侧花瓣高度取为1 000 mm,质量为2 kg.内外层花瓣通过转轴固定于高度为800 mm的正六边形角钢架子上,初步确定其在闭合状态下的占地面积约为1 500 mm×1 500 mm,在工作过程中外层花瓣的最大开启角度为60°,内层花瓣最大开启角度为45°,1个启闭周期的时间范围为3～8 s,这些工作参数完全符合《舞台机械台上设备安全》的设计要求.
2内层集控启闭方案设计
现实生活及工业生产中存在许多控制结构打开或者关闭的机械装置[45],为了能够满足舞台表演过程中该装置内层花瓣可以随音乐节奏同步开启和闭合,并且保证启闭过程中每片花图2内层集控启闭方案
Fig.2Inner control openclose scheme
瓣的位移、速度、加速度和受力要求,提出以下集控方案,并做了相关的分析计算.
图2所示为内层花瓣拉线集中控制方案原理简图[6].内层花瓣固定于正六边形支撑架上底板的转轴上,伺服电机带动支架上底板中间的丝杠旋转,丝杠即带动升降螺母上升和下降,升降螺母通过6根拉线和花瓣骨架相连接,每片花瓣和支架间连接有回综弹簧,这样便实现了6片花瓣同时开启和闭合.
滑动螺旋工作时,主要承受转矩及轴向拉力或压力的作用,同时,在螺杆和螺母的旋合螺纹间有较大的相对滑动.其失效形式主要是螺纹磨损.因此,滑动螺旋的基本尺寸,即螺杆直径和螺母高度,通常是根据耐磨性条件确定的.
根据螺纹类型和相关传动的特点,根据耐磨性条件,初步估算螺杆中径d2为
d2≥0.8FΦ[p] .（1）
式中：[p]为材料的许用压力,单位为MPa,查表取值为5 MPa；Φ值一般取1.2～3.5.对于整体螺母,由于磨损后不能调整间隙,为使受力分布比较均匀,螺纹工作圈数不宜过多,故取Φ等于2.
根据公式（1）算得螺纹中径d2≥2.7 mm,应按国家标准选取相应的公称直径d2等于12及螺距p等于2.5.螺纹工作圈数不宜超过10圈.
双层链条丝杠论文参考资料：
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