毕业设计（论文）两翼自动旋转门设计

1、兰州工业高等专科学校兰州工业高等专科学校毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书机械工程系机械工程系 2011 届届 机电一体化机电一体化 专业专业毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目两翼自动旋转门设计校内（外）指导教师职 称工作单位及部门联系方式李宝栋讲师机械工程系一、题目说明（目的和意义）：自动旋转门是楼宇设备中的光机电一体化技术产品，它给人以亲切大方的感觉，同时营造出奢华的气氛，其全新的概念，宽敞的开放门面和高格调的设计，堪称建筑物的点睛之笔，立足于建筑时代大潮的最前端。通过毕业设计，学生达到以下基本要求：1）培养学生综合运用多学科的理论，知识与技能，解决

2、有一定难度的工程实际问题的能力；2）培养学生树立正确的设计思想，具有查阅科技文献资料，使用各种标准，手册，以及自学和独立工作的能力；掌握理论联系实际的设计方法。二、设计（论文）要求（工作量、内容）：一）设计要求主要对门体、驱动系统、控制系统、安全系统做详细的分析和设计，设计出一种安全可靠实用的两翼旋转门。1 采用铝合金和玻璃等组成门体框架。2 驱动部分由减速电机和齿轮箱减速机构组成，且安装在门中心顶部的华盖内。3 控制系统用 plc 负责完成控制任务，由变频器来实现门体多种转速的调节功能。4 安全系统采用红外线传感器检测进出旋转门的人员流动，使用多个接触式和非接触式传感器及光电接近开关来确保通

3、行安全。二）要求提供以下设计资料：1. 设计说明书；2. 三翼旋转门结构图，相关零件图；3. plc 外部接线图，以及其它相关设备的电气图；4.完整的程序资料，应包括 plc 工序图、梯形图、指令表等 3 种格式的程序及注解；论文（设计说明书）撰写格式及要求见毕业设计说明书范例。三、进度表日 期内 容第 1 周（11 月 29 日12 月 5 日）第 2 周（12 月 6 日12 月 12 日）第 34 周（12 月 13 日12 月 26 日）第 5 周（12 月 27 日1 月 2 日）第 6 周（1 月 3 日1 月 10 日）第 78 周（2 月 21 日3 月 6 日）查阅相关资料，

4、确定设计总方案设计驱动系统。绘制结构图设计控制系统。绘制硬件接线图，软件流程图。编制程序，调试撰写设计说明书答辩完成日期2010 年 11 月 29 日2011 年 1 月 10 日答辩日期2011 年 2 月 21 日2011 年 3 月 6 日 四、主要参考文献、资料、设备和实习地点及翻译工作量：1 机械设计手册编委会编.机械设计手册（3）m.机械工业出版社.20042 王寿华主编.建筑门窗手册m.中国建筑工业出版社.20023 徐创文 主编.机床电气控制及可编程序控制器 兰州：兰州大学出版社，20014 王延才，王伟主编.变频器原理及应用m.机械工业出版社.20055 袁任光编著.交流变

5、频调速器选用手册m.广东科技出版社.20046 扬帮文主编.现代新潮传感器应用手册m.机械工业出版社.2004翻译:设计说明书摘要指导教师签字教研室主任签字主管系领导签字年 月 日年 月 日年 月 日注：本任务书要求一式两份，一份系部留存，一份报教务处实践教学科。摘 要本论文主要阐述的是合成阿莫西林原料药所需的中间体 d-对羟基苯甘氨酸（简称 d酸）的操作规程及回收过程简介。通过本文可深入了解 d-对羟基苯甘氨酸的概况及生产全过程。同时，通过本文可了解未来有关 d-对羟基苯甘氨酸在制药行业发展的前景，又可据此来投资开发新型制药技术市场。本文在总结 d-对羟基苯甘氨酸回收概况的基础上，系统的阐述

6、了 d-对羟基苯甘氨酸生产过程，即部分工作原理、生产工艺、操作规程全部内容。通过对其介绍和分析来深入了解此行业。本文在介绍生产三大部分的同时一并提到了生产过程中所用生产原料、机器机械、生产方法、人员配置和作业时间。同时，对其中的注意事项问题等提出了意见和建议。本文通过老师同学朋友们的帮助下最终完成。关键词关键词：d-对羟基苯甘氨酸 工作原理 生产工艺 操作规程 abstracttwo wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of t

7、he peoples movement, it is a perfect combination that combines automatic revolving door、smoothing door and exhibition space on the merits of the three functions . this paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate

8、 body structure、drive system、transmission system、control system and testing security system of the two wings automatic revolving door. it proposed that the door frame is composed of glass and aluminum framework, the revolving door body is made of rotary-wing and smoothing door by flat steel fixed to

9、gether, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit. he three-phase asynchronous motor drive the revolving door body to ralate on the door crown circular orbit through a reducer and gears transmission; plc is responsible for the task of cont

10、roller and the function of rotational speed is rely on the vvf. the flow of personnel passing in and out of the revolution door is checked by the infrared ray sensor, the safety of people are ensured by a number of contact and non-contact sensors and photoelectric proximity switches. on the end, hav

11、e designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door.keywords: two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor目录.错误！未定义书签。错误！未定义书签。摘 要.iabstract.ii目录.iii1 绪论.11.1 自动旋转门简介.11.31.3 旋转门的发展趋势旋转门的发展趋势.11.41.4 旋转门研究的必要性旋转门研究的必要性.22 方案设计.12.1 方案拟定方

12、案拟定.12.1.1 两翼自动旋转门设计方案一.12.1.2 两翼自动旋转门设计方案二.12.22.2 方案选择方案选择.22.2.1 方案比较.22.2.2 确定方案.23 门体结构设计.33.1 门体的总体设计.33.1.1 门体构成.33.1.2 门体规格.33.23.2 旋转门体部分设计旋转门体部分设计.33.2.1 确定旋转门体材料.33.2.2 确定旋转门体相关尺寸.53.33.3 曲壁设计曲壁设计.93.3.1 曲壁的总体设计.93.3.2 确定曲壁材料.103.3.3 确定材料尺寸.103.4.1 加强型钢的总体设计.113.4.2 加强型钢材料选择及尺寸计算.113.53.5

13、 华盖结构设计华盖结构设计.123.5.1 华盖的总体设计.123.5.2 华盖材料选择.133.5.3 华盖材料尺寸确定.134驱动系统设计.154.14.1 驱动系统总体设计驱动系统总体设计.154.24.2 减速机的选择减速机的选择.154.2.1 旋转门体的惯性力矩计算.154.2.2 旋转门体的摩擦力矩计算.174.2.3 选择减速机.185 传动系统设计.205.15.1 传动齿轮齿圈设计传动齿轮齿圈设计.205.1.1 齿轮齿圈设计前述.205.1.2 齿轮齿圈参数设计.205.25.2 承重滚轮及其轨道设计承重滚轮及其轨道设计.245.2.1 选择滚轮.245.2.2 轨道设计

14、.255.35.3 齿圈连接转盘支架的螺栓设计齿圈连接转盘支架的螺栓设计.275.3.1 螺栓直径设计.275.3.2 齿圈结构尺寸设计.285.45.4 转盘支架设计转盘支架设计.295.55.5 门体吊架设计门体吊架设计.305.5.1 吊架处连接螺栓的直径设计.305.5.2 吊架的尺寸设计.316 控制系统设计.326.16.1 控制系统的控制过程及其控制功能控制系统的控制过程及其控制功能.326.1.1 控制系统的控制过程分析.326.1.2 控制系统的控制功能分析.326.26.2 控制系统的选择控制系统的选择.326.36.3 变频器的选择变频器的选择.336.3.1 变频器的容

15、量计算.336.3.2 指定变频器减速时间.336.3.3 变频器的频率设定.356.46.4 控制系统硬件设计控制系统硬件设计.356.4.1 plc 的机型选择.356.4.2 plc 外接电气元件的选择.366.4.3 输入输出口的保护及分配.376.56.5 控制系统的软件设计控制系统的软件设计.386.5.1 控制系统软件设计的要求分析.386.5.2 plc 程序设计.407 检测安全系统设计.447.17.1 检测安全系统的总体设计检测安全系统的总体设计.447.27.2 检测系统设计检测系统设计.447.2.1 检测系统的要求.447.2.2 检测传感器的选择.447.37.3

16、 安全系统设计安全系统设计.457.3.1 安全系统的要求.457.3.2 安全传感器的选择.457.3.3 安全接近开关的安装.47结论.48参考文献.50附录 *.521 绪论1.1 d-对羟基苯甘氨酸简介d-对羟基苯甘氨酸，又称为 dphpg，化学名为 da-氨基对羟基苯乙酸，分子式为 c8h9no3,分子量为 167.16，纯品外观为白色针状结晶，熔点 240（分解） 。作为一种医药中间体，d-对羟基苯甘氨酸主要用于 -内酰胺类半合成抗生素的生产，如在羟氨苄青霉素（阿莫西林） 、头孢羟基苄（欧意） 、头孢氯苯（先锋 iv） 、头孢哌酮、头孢罗奇、头孢羟胺唑、头孢克罗、头孢拉定（先锋 v

17、i） 、头孢曲嗪、 头孢立新等广谱抗生素的合成生产中，d- 对羟基苯甘氨酸是必不可少的侧链酸。这些由 d-对羟基苄甘氨酸作为中间体合成得到的抗菌药物抗菌谱广，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、弓形体、螺旋体等均具有较好的杀灭作用，同时作为新型的抗生素，这些抗菌药物具有极佳的口服效果，并克服了过去广泛使用的青霉素 g 等存在的抗菌谱窄、副作用大、耐酸性差、不能口服或口服效果差以及耐药性后应越来越普遍等严重缺陷，在临床上的应用越来越广泛。这些抗生素世界范围内的大量生产，进一步带动了中间体 d-对羟基苯甘氨酸的发展。1.2 d-d-对羟基苯甘氨酸对羟基苯甘氨酸生产现状生产现状1.2.1国外国外 d-d-

18、对羟基苯甘氨酸对羟基苯甘氨酸生产现状生产现状国外从 19601970 年代就开始了 d-对羟基苯甘氨酸的合成研究，并在 1970 年代开始批量生产，1980-1990 年代得到发展。d-对羟基苯甘氨酸需求量近年来增加得很快，据报道，在 1999 年国际 上单纯为生产阿莫西林对 d-对羟基苯甘氨酸的需求量就达 8kt，美、欧、日等地对其需求量更是超过万吨。国际上生产 d-对羟基苯甘氨酸的厂商有日本的合成化学、high chem 株式会社、荷兰 andn 公司以及西班牙、韩国、瑞 典、印度、德国等国家的一些公司。1.2.2国内国内 d-d-对羟基苯甘氨酸生产对羟基苯甘氨酸生产现状现状国内从 198

19、0 年代开始研制 d-对羟基苯甘氨酸，1990 年代中期开始小规模生产。近年来，国内对羟氨苄青霉素（阿莫西林）的需求量迅速增加，一些抗生素生产企业的半合成抗生素和头孢类产品陆续通过中试，阿莫西林生产装置相继转入生产。华北制药、河北制药、鲁抗医药、山西迈特、上海 四药、丽珠集团等企业阿莫西林的产量小则100t/a，大的将发展到 700t/a，年增长率将达到 2030。据资料介绍，在 2000 年一季度国内生产阿莫西林成品 433t，全年产量约 2kt，需 d-对羟基苯甘氨酸 1.5kt。预计 2002 年国内阿莫西林产量将达 3kt 左右，需 d-对羟基苯甘氨酸将达 2.2kt，而国内 d-对羟

20、基苯甘氨酸的产量在 1.5kt 左右，市场需求与供给存在较大缺口。目前国内 90的药厂所需的 d-对羟基 苯甘氨酸需要进口，这也使得国内 dphpg 的价格居高不下。1.31.3d-对羟基苯甘氨酸对羟基苯甘氨酸的发展趋势的发展趋势自动旋转门虽然已出现多年，但的技术发展仍在不断完善和提高。其发展趋势主要有以下几个：独特新颖的总体设计，高度的安全可靠性设计，多种运转使用方式设计，故障即时显示功能设计，楼宇消防智能化控制设计，停电使用功能设计，大通行能力设计，精巧灵敏的遥控控制系统设计，先进的驱动控制系统设计。同时，自动旋转门还能利用先进的通信和网络技术，使自动门的维护不再受时间、地域和专业维护技术

21、的限制，制造商可通过 internet 与设备进行实时交流，校正偏差，让自动门达到最佳运行状态。当出现异常时，可准确传回故障信息，实现远程维护，缩短维护、保养时间；采用液晶显示屏，进行可视化设计，全面显示门体转速、状态和故障等信息。1.41.4 旋转门研究的必要性旋转门研究的必要性由于国外自动旋转门发展较早，无论是驱动技术还是控制技术都较为成熟。而我国旋转门技术的发展起步较晚，其全自动旋转门技术来源于荷兰、瑞典、 日本等国。到目前为止，我国的自动旋转门的技术水平离国外还有一定差距，特别是在结构设计和驱动控制系统上。我国设计的自动旋转门的安全性能低，运行噪音大，寿命短，所以，仍需设计人员的不断努

22、力，才有希望赶超国外自动旋转门的技术水平。因此，对自动旋转门的研究是十分有必要的。2 方案设计2.1 方案拟定方案拟定两翼自动旋转门的主体结构由门体结构、驱动系统、传动系统、控制系统和检测安全系统五大部分构成，根据对这五大部分作出分析后拟定以下两个两翼旋转门的设计方案。2.1.1 两翼自动旋转门设计方案一方案一：主要是根据传统意义的自动旋转门来进行设计，其主要是采用中轴来支撑和安装整个旋转门体，并用中轴上固定齿轮的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着中轴旋转。其具体方案如下:门体结构设计门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中轴上安装两个旋转扇翼，旋转扇翼

23、由一扇普通门体和一扇圆弧门体构成，这样来实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时每扉门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触，使门扉在任何位置均处于密闭状态；门扉玻璃采用（3+3）夹胶玻璃或 6mm 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夹胶玻璃或 12mm 厚的钢化玻璃。驱动系统设计由于两扇门翼距离较大且带有两扇圆弧门，使得需要的驱动力矩就较大，那么采用两台三相异步电机对称布置来完成驱动。传动系统设计传动系统主要是完成降速和力的传动，根据要求可采用两台异步电机输出轴分别接一台减速器，然后又通过一对齿轮啮合来把动力传递给门体的中轴，使得中轴带

24、动固定在上面的旋转门体转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。控制系统设计控制系统采用目前小型控制中较为常用的单片机控制系统来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。检测安全系统设计检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终实现两翼自动门的安全运行。2.1.2 两翼自动旋转门设计方案二方案二：主要是在传统意义的自动旋转门基础上来进行改造设计的，其主要是采用圆周导轨悬挂整个旋

25、转门体，并用悬挂门体上部转盘的方式来进行传动，最终使旋转门体绕着门冠的圆形轨道旋转。其具体方案如下：门体结构设计门体结构分为固定部分和旋转部分的设计，均由铝型材框架和玻璃等组成。旋转门体采用中间平滑门加两扇圆弧门构成，同时，平滑门、圆弧门和一扇普通门在旋转门体的两边构成一个旋转展台，这个展台即成了旋转扇翼，又能放置展物。这样不仅能形成一种美好的氛围，还能较为完美的实现建筑屋内和屋外的任何位置的隔离。门扉一般采用高强度铝合金型材，结构简洁，精密牢固。同时每扉门三面安装密封毛条与地面天花及曲壁紧密接触，使门扉在任何位置均处于密闭状态；门扉玻璃采用（3+3）夹胶玻璃或6mm 厚钢化玻璃，曲壁玻璃一般

26、采用（4+4）夹胶玻璃或 12mm 厚的钢化玻璃。驱动系统设计由于门体悬挂在圆形轨道上，那么受到的摩擦力矩较小；同时又使用了较大的转盘来传动，使得较小的驱动力就能产生较大的力矩。那么采用一台三相异步电机来完成驱动即可。传动系统设计传动系统主要是完成降速和力的传动的，根据要求可采用在异步电机输出轴接一台减速器，将转速降到一定的转速，然后又通过一对齿轮齿圈啮合来把动力传递给由齿圈形成的门体转盘上，使得转盘带动悬挂门体在圆形轨道上转动。从而实现从动力装置到执行装置动力的传递过程。控制系统设计控制系统采用工业控制中十分常用的可编程控制器（plc）来实现，同时由变频器完成调速控制功能，再加上一些功能开关

27、来完成两翼自动旋转门的整个控制要求。检测安全系统设计检测安全系统是关系到整个两翼旋转门能否健康安全运行的关键一步，主要采用红外线传感器来实现人流的检测，采用各种接触式和非接触式传感器以及多个接近开关来实现两翼旋转门运行过程中各个危险位置和危险情况的检测，最终实现两翼自动门的安全运行。2.22.2 方案选择方案选择 2.2.1 方案比较从设计新颖和功能上比较方案一的设计思路是传统意义的再次设计，没有太多新颖的结构和创新理念，同时门体的结构较其它三翼四翼自动旋转门复杂，且外形不是太美观。因此，没有多少实际意义和市场价值。而方案二是对传动意义自动旋转门的创新设计，它能独特的展台设计使其能增加两翼自动

28、旋转门的实用功能。同时，其独特的传动方式和高格调的外观设计使其能在多种自动旋转门中占有一席之地。从节能的角度比较方案一的设计由于采用中轴转动，需要两台电机才能很好的进行驱动。而方案二的设计采用门体悬挂在圆形轨道上，只需要一台同功率的电机就能很好的完成驱动。那么方案一的设计就耗能较多，则不宜采用。从采用的控制系统上比较方案一采用单片机控制系统虽然能很好的完成控制任务，但对设计者来说增加了很多的负担。它不仅要求进行控制系统的软件设计，还要进行较为复杂的硬件设计，其硬件包括一些芯片连接，隔离放大电路的设计。这些在方案二中就很是简单，根本不需要太多的设计，因为方案二采用的是已有的控制系统。同时，方案一

29、的控制系统由于对用户来说体积小，结构简单，所以较为适于大批量生产。但是对我们单件或小批量生产来说设计方案一的控制系统是不值得的。2.2.2 确定方案通过对方案一二的综合比较，考虑各自方案的利与弊。综合考虑后，我决定选择方案二进行设计。3 门体结构设计3.1 门体的总体设计3.1.1 门体构成两翼自动旋转门的门体部分设计主要包括旋转门体部分设计和固定部分曲壁设计，旋转门体又包括中间旋转平滑门和旋转展箱设计。其中旋转平滑门又由四扇普通推拉门组成，在紧急或是停电的情况下打开进行人员流通，而旋转展箱又是转门的一部分，由圆弧门、平滑门和扇门构成一个展示空间，其都由铝型材框架和玻璃构成。曲壁是旋转门体部分

30、的旋转空间，由进出门口和四块弧形框架玻璃构成。3.1.2 门体规格门体规格根据文献 1两翼旋转门门体尺寸进行设计。门体总体规格尺寸如表 3.1，门体总体外形图如图 3.1：表 3.1 门体尺寸内直径门中线全阔入口宽度中间门全开阔度华盖高度门扉高度（d）mm（e）mm（c）mm（f）mm（a）mm（b）mm36003804167616405002200图 3.1 门体外形图3.23.2 旋转门体部分设计旋转门体部分设计3.2.1 确定旋转门体材料旋转门体材料主要包括门体骨架的材料和门体玻璃材料，由于旋转门体由四扇推拉门组成和两扇旋转展箱构成，因此其构成相当于有一栋四扇的推拉门和两扇旋转的圆弧门与

31、两扇扇门。旋转门体的框架材料fabdce门体框架材料可选用铝型材来构成骨架和安装玻璃的框架，根据相关门体标准，旋转平开门可按 90 系列的推拉门进行设计。门体骨架采用 90 系列推拉门专用铝型材，据文献 1选择，平滑门的材料选择如表 3.2：表 3.2 平滑门材料名称材料代号线密度（kg/m）光企l090704（图 3.2）0.966勾企l090705（图 3.3）1.033上横l090706（图 3.4）0.836下横l090707（图 3.5）1.152（左右）边框l090703（图 3.6）0.854上滑l090701（图 3.7）1.375下滑l090702（图 3.8）1.198相关

32、铝型材的截面形状如图 3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8： 图 3.2 光企截面图 图 3.3 勾企截面图 图 3.4 上横截面图图 3.5 下横截面图 图 3.6 边框截面图图 3.7 上滑截面图 图 3.8 下滑截面图cad/cam 系统的支持，旋转扇门的材料可按中间平滑门的相关材料来做，则上横选择 l090706，下横选择l090707，左右光企框选择 l090704。旋转圆弧门的材料可选择圆弧专用铝型材 6063，其相关截面形状及尺寸同平开门的铝型材相同。旋转门体玻璃材料 门扉玻璃一般有几种选择，一是防弹玻璃，二是夹胶玻璃，三是钢化玻璃。由于门一般用于高级的宾馆，写

33、字楼等高档场所，一般无特殊要求。由于防弹玻璃价格较为昂贵，并且无多大实际用处，而夹胶玻璃它安装的透光性不是较好，因此选择钢化玻璃是最合适的。根据参考其他相关产品的选择情况，据文献2旋转门体的平滑门玻璃可选用6mm 的钢化透明玻璃。旋转圆弧门可选用专用的 6mm 圆弧钢化玻璃。3.2.2 确定旋转门体相关尺寸确定中间平滑四扇门的尺寸根据前面的总体设计可知，旋转门的门扉高度为 2200mm，内径为 3600mm，则中间平滑门尺寸可按文献1 90 系列的尺寸高度为 2100mm，四扇门宽度为 3500mm 进行设计。90系列推拉铝合金的门体图如图 3.9。图 3.9 平滑门体图90 系列推拉铝合金的

34、门体节点图如图 3.10、3.11、3.12 所示：节点图 3.10 节点 1 截面图节点图 3.11 节点 2 截面图节点节点节点图 3.12 节点 3、4、5 截面图由于平滑门的整体尺寸宽为 3500，高为 2100，则根据以上节点，可以计算门的相关尺寸为。平滑门外部框架采用插接的方式，则门上下滑长度就为整个平滑门的宽度3500mm，左右边框的长度就为平滑门的高度 2100mm。单扇门宽度为： 式（3.1）(223)4350027.4 2 11 264 34915blbbbmm 重平铝边单扇=（）式中：为平滑门的宽度，为门边框宽度；l平b边 为门扇与边框的重合值，为铝合金框的宽度；b重b铝

35、由于门体铝合金的横竖的宽度都一样，则单扇门的框架连接采用直接对接的方式 ，那么铝型材的上下横长度为：915mm上下横单扇光企和勾企的长度为： 式（3.2）210050.831.8299.82056lhbbllmm下滑光勾上滑节上重节下重式中：为平滑门的高度，为铝合金框上滑的宽度；hb上滑 为门框安装的上宽度，为门框安装的下宽度；l节上重l节下重而单扇门玻璃的长度为： 式（3.3）2205650.876.22 121953llbblmm 玻长光勾上横下横玻安式中：为光勾企的型材长，为铝合金门框上横宽度；l光勾b上横 为铝合金门框下横宽度，为玻璃安装在门框的长度；b下横l玻安单扇门玻璃的宽度为：

36、式（3.4）29156451.3 12 2824bbbblmm光玻宽上下横勾玻重式中：为光企型材的宽度，为勾企型材的宽度；b光b勾 为玻璃与光勾企的安装长度；l玻重确定旋转展台材料尺寸旋转圆弧门的弧长要能堵塞进出门口，以免旋转门转到某个位置把门内和门外连通而失去两翼旋转门的意义。那么弧形门可按下面计算：门进出口的圆心夹角，根据余弦公式有： 式（3.5）222222222cos1676180018002 1800cos56brrr 进出宽门内门内门内则 式中：为转门进出口的门口宽度，为转门的内半径；b进出宽r门内由于平滑门和圆弧门直接连接，则圆弧门的半径为： 式（3.6）23500228.217

37、78rlbmm圆平铝则圆弧门型材弧长为： 式（3.7）22562 3.14rmm 圆圆弧式中：为圆弧门半径；r圆那么圆弧门的最小弧长要为那么多，可以取其圆弧长为 1750mm。圆弧门左右型材长度，圆弧门框架采用直接对接的方式，那么左右型材可依下面计算。 式（3.8）210050.876.21973lhbbmm弧左右上横下横圆弧玻璃的弧长为： 式（3.9）22175064 2 12 21646blblmm 圆弧弧玻宽左右横玻重式中：为左右横型材的长度；b左右横圆弧玻璃的长度为： 式（3.10）21973 12 21997lllmm弧左右玻长玻重确定旋转扇门材料尺寸由于旋

38、转扇门要与旋转圆弧门和平开门构成一个三角形柱的空间展台，展台的空间大小由平开门与扇门的夹角决定,扇门可大可小，但要保证构成空间的稳定性。扇门尺寸确定：由于扇门要保证与弧形门和平开门形成展台的稳定性,则可以选取平开门与扇门与圆弧门的连接点在距圆弧门两端面的 1/5 处。则连接点在距圆弧型材两边距离为： 式（3.11）11175035055llmm圆弧接以下计算参照图 3.13，则连接处圆弧对应圆心角为： 式（3.12）236021750350 2360342 3.14 1750rlr，平接平式中：为平滑门的半径，为接点处离端面的圆弧长；r平l接则对应的两直角边长度为 ： 式（3.13）cos17

39、50 cos341451armm平 式（3.14）sin1750 sin34979brmm平扇门对应门的宽度为： 式（3.15）22229159791116babbmm扇单扇（）（1451）由于门框架采用直接对接的方式连接，则扇门对应框架型材宽度为就门的宽度1116mm，扇门的型材长度就为门的高度 2100mm。扇门玻璃的宽度为： 式（3.16）22111664 2 12 21012bbblmm 光玻宽扇玻重扇门玻璃的长度为： 式（3.17）2210050.876.22 121997lhbblmm 扇玻长上横下横玻安 门体连接图如图 3.13 所示：图 3.13 门体连接图3.33.3 曲壁设

40、计曲壁设计3.3.1 曲壁的总体设计曲壁由六根工字钢来做为立柱，形成门体的支撑体，每三根构成一边曲壁圆弧。而六根工字钢竖在水泥地板里，进出口各布置 2 根，曲壁圆弧中间安装框架玻璃，然后顶部又用一圆形轨道将六根立柱固定在一起，形成一个曲壁的整体框架。曲壁由四块相同的圆弧玻璃组成，其总体设计图如图 3.14。弧形玻璃立柱图 3.14 曲壁总体设计图3.3.2 确定曲壁材料曲壁立柱可选用 gb/t70-1988 的热轧工字钢型号 10 作成为立柱，其相关尺寸如图3.15：图 3.15 工字钢工字钢参数如表 3.3：表 3.3 工字钢参数尺寸（mm）型号hbdt10100684.57.6安装曲壁玻璃

41、框的型材选用：曲壁上下圆弧型材选用文献 23-91gb/t3280-1992 的2mm 的不锈钢板弯曲成型，曲壁玻璃的选用 12mm 弧形钢化玻璃。3.3.3 确定材料尺寸由于圆的内圆半径为 1800mm,门口对应的圆心角为，则两边曲壁各对应的圆心角56应为: 式（3.18）360236056 212422曲所以两边曲壁对应的弧长为： 式（3.19）221242 3.14rmm曲曲门内式中：为旋转门的内半径；r门内则每扇曲壁上横的弧长为: 式（3.20）438944 5=193722lblmm 间曲上横式中：为曲壁与立柱的安装预留间歇；b间下横的弧长为：=1937ll

42、mm下横上横玻璃尺寸的确定： 玻璃的弧长： 式（3.21）=-2b=1937-2 12=1976llmm波上横玻安玻璃的高度为： 式（3.22）2hbbbb下上玻安那么：2200 10076.2 12 22000hmm 式中：为上横曲壁型框的长度，为下横曲壁型框的长度；b上b下(注以上的型材的直径为 3600mm,玻璃的直径为 3604mm)3.43.4 旋转门体加强连接设计旋转门体加强连接设计3.4.1 加强型钢的总体设计由于旋转门体启动较为频繁，可能铝合金形成的框架在门体的频繁旋转过程中就显得强度不够，同时由于门体由两部分组成，一部分是平开门，一部分是形成展台的旋转部分。这两部分是靠扁钢将

43、其固定成一个整体，这样使得中间平滑门与圆弧门和旋转扇门的连接既方便可靠。又加强了门体的整体结构强度。因此特在中间平滑门、圆弧门和旋转扇门的上部框架型材中加加强型钢。分别在圆弧门加强型钢两端的弧长处和扁钢的弧长中间分别打三个的螺栓孔，以连接门体吊架。还有就是在各门体连接的交界处钻螺栓孔，好使用螺栓固定各门体成为一个整体的旋转门体，即在转动扇门与平开门连接处，转动扇门与圆弧门连接处，转动圆弧门与平开门连接处打螺栓孔。将门体加强型钢和门体铝合金用 2mm 厚的不锈钢包饰，用铆钉将型钢与铝合金连接成一个整体，钢板既起到了连接的作用，同时又起到了装饰的效果，一举两得。3.4.2 加强型钢材料选择及尺寸计

44、算转动圆弧门加强型钢选用：根据铝合金型材宽度为 28.2mm，可选用文献2热扎扁钢（gb/t704-1988） ，宽度为28mm，厚度为 8mm 的系列扁钢，其弧长为转动圆弧门的弧长。因此扁钢弯曲为半径为1778mm 的弧形。线密度为 1.76kg/m。其弧长为：l=1750mml圆弧平开门加强型钢选用：根据平开门的上滑铝合金宽度为 90mm，因此可选用热扁钢（gb/t704-1988）宽度为90mm，选厚度为 8mm 的系列，线密度为 5.65kg/m。扁钢长度为平开门整体的长度加上两边接头长度。扁钢长度： 式（3.23）2=3500+2 28=3556mm lll平接式中：为型钢与两扇圆弧

45、门的连接长度；l接转动扇门加强型钢选用：根据扇门门框铝合金宽度为 28.2mm。选用热扎扁钢（gb/t704-1988）宽度为 28mm，厚度为 6mm 的系列扁钢，线密度为（1.32kg/m）.其长度为转动扇门铝合金宽度加上两边接头长度，则扁钢长度： 式（3.24）12=1116+28+90=1234mm lbll扇接接式中：为型钢与圆弧门的连接长度，为型钢与平滑门的连接长度；l接1l接2圆弧门的加强型钢连接门体吊架的螺栓孔位于型钢圆弧端的 20mm 处，中间连接吊架的螺栓孔为型钢弧中间，门体加强型钢连接用 m8 的螺栓，其孔位于门体连接的交接处。其连接结构尺寸图如图 3.16：图 3.16

46、 门体加强连接尺寸图3.53.5 华盖结构设计华盖结构设计3.5.1 华盖的总体设计华盖是用来安装驱动系统和控制系统的空间部分,其外形由钢板和包装金属材料构成一个圆柱形体。其主要用来安装转盘齿圈，圆周导轨，电机，控制装置等。华盖内采用多层布局，最下面是导轨，导轨上面安装门体转盘，转盘和齿轮减速器连接，齿轮减速器和电机用法兰盘连接安装在转盘上方，其固定在与立柱连接在一起的支撑架子上，控制装置也固定在这个架子上。这样设计布局较为合理，且节约空间，使得华盖的整体布局紧凑起来。同时，由于固定电机的架子与门体立柱连接使得固定可靠，能有效的减小了驱动装置对门体的振动。华盖吊顶不锈钢板形成顶部，用钢板构成环

47、形把吊顶钢板和滑盖顶部钢板连接起来，环形钢板位于齿圈内径以内，用铆钉将吊顶钢板和滑盖顶部钢板连接起来。华盖的布局图如图 3.17钢板放电机齿轮方钢3方钢2方钢1放控制装置图 3.17 滑盖布局图3.5.2 华盖材料选择如上图方钢 1 是主要支撑件，它的选择关系到整个电机的固定及其连接强度，可选文献23-101 页 gb/t705-1989 的热轧方钢，方钢 2 可选 gb/t705-1989 的热轧方钢20 20，方钢 3 和方钢 1 方钢 2 选择一样的钢板是用来固定减速机的，可选用热轧钢板20 20gb/t70-1988 的 5mm 厚钢板。减速机的法兰盘同钢板用螺栓连接起来。同时钢板上还

48、要放控制装置有可编控制器和变频器。方钢和立柱采用焊接方式连接，而钢板和方钢间也用焊接的方式连接。华盖顶部用的盖钢板选用文献2的 gb/t4237-1992 的 2mm 不锈钢板，而吊顶用 2mm 的不锈钢板实现。3.5.3 华盖材料尺寸确定方刚 1 的长度为： 式（3.25）12sin642 1800 sin623179lrmm内方钢 2 的长度为： 式（3.26）22sin322 1800 sin311854lrmm内由于方钢 3 连接在方钢 1 和 2 的中间，那么方钢 3 的长度为： 式（3.27）31113179159022llmm钢板的长度大于方钢 3 的长度即可，可取钢板一边长出方

49、钢 3 的为 20mm,那么钢板l间长度为： 式（3.28）43215902 201630lllmm 间钢板的宽度大于方钢 1 方钢 3 间的距离即可，取一边大于距离为 20mm,那么钢板的宽度为： 式（3.29）22212211()40221185415902 205272bllmm 4驱动系统设计4.14.1 驱动系统总体设计驱动系统总体设计整个门体的驱动由电机提供动力，电机通过一个一级齿轮减速器把速度降低后，再通过齿轮和齿圈啮合把动力传给齿圈,齿圈上固定有转盘支架,转盘支架又和吊挂轮连接,而吊挂轮上悬挂着整个门体。齿圈使得吊挂轮在曲壁圆形导轨上转动,从而带动整个悬挂门体旋转,实现从动力装

50、置到执行装置的动力驱动过程。4.24.2 减速机的选择减速机的选择电机选择根据启动时克服门体的惯性力矩和阻力矩来进行选择。设计时要假设门体能在要求时间内加速到门体的快速转速，这样才能很好的满足驱动要求。由于旋转门体的最大转速为 6r/min,即其角速度为：26/605wrad s 式（4.1）由于传感器一般在 2m 范围内检测人的来临,当人迈进门口边时,门体要以正常速度转动，则在这个时间内门体要加速到正常速度。按照人的正常速度人能在 1s 内走到门口，但由于某些其它的原因，同时为了能充分满足动力需要，可以将加速时间设为 0.5s。则角加速度为： 式（4.2）22/0.5/55rad st由于电

51、机要带动门体转动,有一个加速过程，在这个加速过程中需要克服旋转门体的惯性力矩和门体的摩擦力矩才能使其转动，根据力矩转动惯量和角速度的关系：，则可能算出旋转门体的启动惯性力矩。mj4.2.1 旋转门体的惯性力矩计算中间平滑门的转动惯量以下是各加强型材的线密度。中间平滑门的加强型钢转动惯量为： 式（4.3）2313211215.65 3.55621.2.12jr dmlkg m平滑门的上边框转动惯量为： 式（4.4）2323211211.375 3.54.9.12jr dmlkg m平滑门的下边框转动惯量为： 式（4.5）2333211211.198 3.54.3.12jr dmlkg m平滑门的

52、左右边框转动惯量： 式（4.6）2433210.854 2.1(1.751.7226 )0.54.30.274jr dmkg m玻璃的总质量为： 式（4.7）144 1.53 0.824 0.006 250096.6mvkg玻式中：为玻璃密度；框架型材的总质量为：2424mkg（0. 915 0. 836+0. 915 1. 152+2. 056 0. 966+2. 056 1. 033） 式（4.8）把中间四扇推拉门当成一均匀质量体来近似估算其转动惯量，则中间四扇门的线密度为： 式（4.9）1296.62434/3.5m mkg ml平那么中间四扇门的转动惯量为： 式（4.10）235321

53、12134 3.5121.5.12jr dmlkg m转动扇门的转动惯量转动扇门玻璃的质量为： 式（4.12）31.012 1.997 0.006 250030.3mkg转动扇门框架的质量为： 式（4.13）41.116 0.836 1.116 1.1522.1 0.9662.1 0.9666.3mkg同样把转动扇门当成一均匀质量体来近似估算其转动惯量，则门体在 r 向的线密度： 式（4.14）34306.362.8/1.451 0.951m mkg mb那么门的转动惯量为： 式（4.15）273321(1.4510.951 ) 62.846.3jr dmkg m旋转圆弧门的转动惯量旋转圆弧门

54、的框架质量为： 式（4.16）51.75 0.836 1.75 1.1522.1 0.966 27.5mkg旋转圆弧门的玻璃质量为： 式（4.17）61.646 1.997 0.006 250050mkg旋转圆弧门的加强型钢转动惯量为： 式（4.18）82221.75 1.765623601.5.mjkg m1222（r +r ）（1. 775 +1. 778）旋转圆弧门的转动惯量为： 式（4.19）82227.55056236038.3.mjkg m1222（r +r ）（1. 75 +1. 778）那么整个门体的转动惯量为：然后 式（4.20）12345678922222221.14.94

55、.32 0.54 121.22 0.1546 22 28.32 1.5305.jjjjjjjjjjkg m 总那么可以计算出旋转门体惯性阻力矩 式（4.21）2305383 .5mjn m总惯4.2.2 旋转门体的摩擦力矩计算由于门体通过吊架上的滚轮与曲壁上的轨道旋转来实现门体运动的，因此，还应存在一个摩擦力矩来阻碍门体的运动，则摩擦系数应是滚动摩擦系数。由相关的资料可知滚轮与圆形轨道的摩擦系数为 f=0.005。旋转门体的总的质量为： 式（4.22）5.65 3.556 1.375 3.5 1.198 3.50.854 2.1 296.624.4m 总 （1. 32 1. 099+30. 3

56、+6. 3）2+（7. 5+50+1. 75 1. 76）2=351kg由于滚轮与轨道的结合面由两个，那么，门体的摩擦阻力为： 式（4.23）22sin452 0.005 351 10 sin4525ffnfgn阻摩擦阻力矩为： 式（4.24）25 1.77845 .mfrn m阻阻式中：r 为圆弧门的半径4.2.3 选择减速机门体转动需要的总力矩即为： 式（4.25）45383428 .mmmn m阻总惯根据机械设计中电机所需功率按下式计算： 式（4.26）()1000aamwpkw其中式中是整个传动中的传动效率,由于从电机到门体经过了两对齿轮传动,且齿a轮传动效率 0.97，由于有齿轮减速

57、机则经历两对轴承，其传动效率为 0.98。由此可以计算出所需电机的功率： 式（4.27）2242850.31000 0.970.98apkw由于门体还应能承受一定的风阻，以及旋转门体周围毛条与曲壁门体间的摩擦阻力和门体转盘吊架的质量都没计算在内。尽管其产生的阻力较小，但由于门体直径过大,则会产生较大的阻力矩。同时可能还有一些其它没有考虑的因素，因此特将计算出的功率放大一些。根据相关的计算结果可以选以下几种减速机。可选用文献4中的 g 系列全封闭出齿轮减速机配备电机功率为 0.55kw，此减速机是专为机电一体化产品而设计，是全封闭的硬齿面斜齿轮传动，有低噪音、高效率的优点，同时整体结构紧凑、重量

58、轻、适应性强。选择时减速机传动比不宜过大，因为带动门体的转盘齿圈不能太小而使得产生的力矩过小，同时要符合立式安装要求。因此，根据这些可列出以下几个型号方案如表4.1：表 4.1 减速机方案表减速机型号功率（kw）机型号减速比输出转矩（n.m）输出转速（r/min）适配电机glf28-550-30.5528314466.7y801-4ghf28-550-30.5528314466.7y801-4glf28-550-50.5528523.4280.0y801-4ghf28-550-50.5528523.4280.0y801-4由于两翼转门的两个扇翼相距较远，使得安装在吊架上的齿圈应有较大的直径，才

59、利于传递力矩，即要求从减速器输出轴到齿圈的传动比应取较大一些才好，因此减速器输出轴到齿圈的转速应适中才好。由于 glf28-550-5 的减速比适当，输出转矩和转速也相对其型号较为符合要求，同时它又是立式铸铝盒箱体，质量较轻。所以 glf28-550-5型是最符合要求的。所配电机相关参数如表 4.2：表 4.2 电机参数表满载时型号额定功率（kw）转速（r/min）电流（a）效率（%）功率因素堵转电 流（a）额定转矩（n.m）转动惯量净重（kg）y801-40.5514401.670.50.766.52.20.0018175 传动系统设计5.15.1 传动齿轮齿圈设计传动齿轮齿圈设计5.1.1

60、 齿轮齿圈设计前述减速机是通过输出轴齿轮带动门体转盘的大齿圈使得门体转动的，通过这一对齿轮齿圈的啮合将电机的动力传给门体,齿圈安装在滚轮连接的支架架上。门体最高转速为6r/min，而减速机输出的转速为 280r/min，那么这对齿轮齿圈传动比为： 式（5.1）28046.76nin减门设计两翼旋转门的使用寿命为十年，那么齿轮齿圈可按使用寿命为十二年来设计，设门每天能工作的时间为十小时，根据前面设计可知输入功率为 0.55kw，齿轮的转速为280r/min。5.1.2 齿轮齿圈参数设计选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。两翼旋转门是一般日常机器，速度不高，故可选用