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3000m3风机系统风门控制设备设计

风门系统风机控制设备设计说明书

摘要1

Abstract2

1.1课题的来源与研究的目的与意义..............................................................................4

1.2风门系统风机控制设备的方案分析.........................................................................5

1.2.1结构分析..................................................................................................................6

1.2.2机械结构总体方案与布局..........................................................................7

1.2.3风门系统风机控制设备的工作原理..........................................................7

1.3课题研究的内容..................................................................................................8

1.3.1Solidworks设计基础...................................................................................9

1.3.2草图绘制.....................................................................................................10

1.3.3基准特征，参考几何体的创建..................................................................11

1.3.4拉伸、旋转、扫描和放样特征建.............................................................12

1.3.5工程图的设计.............................................................................................13

1.3.6装配设计.....................................................................................................17

2.4风门框架的设计..................................................................................................26

2.4.1风门框架设计的一般要求...........................................................................27

摘要

风机是一种十分常见的流体机械设备，广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风等。

目前，在我国各行各业的各类机械与电气设备中，与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的七分之一。

随着全球能源短缺问题的日益严重，节能环保越来越受到各国的重视。

风机作为重要的耗能设备之一，如果能降低其能耗，开发新型的节能产品，必然会为国民经济带来巨大的经济效益。

风机是国民经济各部门广泛应用的机器。

据统计，在全国的总用电量中，风机的耗电量约占10%。

节约能源是我国的一项基本国策，也是我国今后长期的战略任务。

据相关调查资料表明，目前我国使用的风机的效率，多数比工业先进国家的同类产品的效率低5%-10%。

因此提高风机机械研究和设计水平，对国民经济的发展及节约能源将产生重要的影响。

在火电厂中风机是仅次于泵的耗电大户，其耗电量约占机组发电总量的1.5%-3%，占厂用电的25%-30%左右，其运行费用己直接影响到电厂的经济性。

目前风机在我国电厂中占有较大比例，研究和改造离心式风机，提高其效率，对火电厂的节能增效具有重要意义。

前向风机，如9-19、9-26系列风机，由于其输出压力高，因而广泛用于锻冶炉及高压强制通风、物料、空气输送等。

前向式风机由于其叶片出口角和叶片曲率较大的结构特点，流动往往比后向风机更为复杂。

尤其是在叶轮流道末段，风机总是不可避免的出现强烈的“射流一尾流’’结构、分离流动以及二次流等。

这些流动往往是能量损失、振动和噪声的重要来源之一。

而在后向风机中，这些不利的流动一般可以得到的减弱甚至消除。

因此，设计后向叶片代替前向叶片，减小流动损失，是提高风机的性能的可行路径。

随着国民经济的快速发展，电厂在环境保护方面的压力越来越大，于是电厂在锅炉尾部加装了除尘、脱硫、脱氮等设备；为了提高老电厂的热效率，通常在锅炉尾部加装受热面；有些电厂增加机组后，为了节省投资，从原锅炉分流一部分烟气来预热制粉系统需要的新空气，所有这些都增加了管道的阻力和系统的风量。

类似的问题也多存在于煤矿业、建筑通风系统、纺织企业、钢铁企业、水泥生产和粮食储存等社会生产的多个方面。

为了满足增大系统风量的需求，必须对风机进行更换或改造。

更换新型风机虽然可以满足需要，但是将导致耦合器、增速器、电动机的重新选型、一次性投资巨大，回报率低。

对现有风机进行改造，不仅可以降低再投资需要的资金，而且可以减少新设备的占地面积，有利于设备的布置。

目前，G4-73型风机还普遍应用于300MW及以下的电厂机组和各类工矿企业中，对其进行研究改造将对这些企业的节能增效产生重大影响。

关键词：

风机；机械设备；通风；百叶窗。

absraote

Pneumaticmanipulatorisaautomateddevicesthatcanmimicthehumanhandandarmmovementstodosomething，aslocanaccordingtoafixedproceduretomovingobjectsorcontroltools.Itcanreplacetheheavylaborinordertoachievetheproductionmechanizationandautomation,andcanworkindangerousworkingenvironmentstoprotectthepersonalsafety,Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomicenergysectors.

Thisarticleismainlyofthepneumaticmanipulatortheoveralldesign,andpneumaticdesign.Thismechanismofmanipulatorincludescylindersandclawsandconnectorsparts,itcanmoveaccordingtotheduetrackonthemovementofgrabbing,carryingandunloading.Thepneumaticpartofthedesignisprimarilytochoosetherightvalvesanddesignareasonablepneumaticcontrolloop,bycontrollingandregulatingpressure,flowanddirectionofthecompressedairtomakeitgetthenecessarystrength,speedandchangedthedirectionofmovementintheprescribedprocedurework.

Itcanreplacetheheavylaborinordertoachievetheproductionmechanizationandautomation,andcanworkindangerousworkingenvironmentstoprotectthepersonalsafety,Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomic.Theprinciple,technicalpare-maters,transmitingsystemandmainpartsstructureofmincingma-chinewereintroduced.Theproductingcapacitywasanalysed.KeywordsMincingmachineHoldsplateCuttingbladeTransferauger

Thispaperdiscussesthemeatprocessingmachinery-crusherworkingprinciple,maintechnicalparameters,transmissionsystem,thetypicalpartsofthestructuredesignandproductioncapacityanalysis.

Smalltwistedpaperbrokenmachineforordinaryhome,notonlycanbeusedformincedmeat,canalsobeusedwithcrushedpeanuts,crushedice,spicesandotherfood,smallpowerrequirements,poweredbythemotordrive,reasonablestructuredesign,canmeetthefamilykitchengenerallymeatfoodconsistingmainlyofmincedrequired.

Keyword:

pneumaticmanipulator；cylinder；pneumaticloop；Fourdegreesoffreedom.

第一章绪论

机械工业是国民的装备部，是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。

不论是传统产业，还是新兴产业，都离不开各种各样的机械装备，机械工业所提供装备的性能、质量和成本，对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。

机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。

因此，世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。

机械工程的服务领域广阔而多面，凡是使用机械、工具，以至能源和材料生产的部门，都需要机械工程的服务。

概括说来，现代机械工程有五大服务领域：

研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。

 不论服务于哪一领域，机械工程的工作内容基本相同，主要有：

建立和发展机械工程的工程理论基础。

例如，研究力和运动的工程力学和流体力学；研究金属和非金属材料的性能，及其应用的工程材料学；研究热能的产生、传导和转换的热力学；研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学；研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。

 研究、设计和发展新的机械产品，不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品，以适应当前和将来的需要。

机械产品的生产，包括：

生产设施的规划和实现；生产计划的制订和生产调度；编制和贯彻制造工艺；设计和制造工具、模具；确定劳动定额和材料定额；组织加工、装配、试车和包装发运；对产品质量进行有效的控制。

机械制造企业的经营和管理。

机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。

生产批量有单件和小批，也有中批、大批，直至大量生产。

销售对象遍及全部产业和个人、家庭。

而且销售量在社会经济状况的影响下，可能出现很大的波动。

因此，机械制造企业的管理和经营特别复杂，企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。

 机械产品的应用。

这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。

机械产品的应用。

这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备，以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。

研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染，和自然资源过度耗费方面的问题，及其处理措施。

这是现代机械工程的一项特别重要的任务，而且其重要性与日俱增。

机械的种类繁多，可以按几个不同方面分为各种类别，如：

按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等；按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等；按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。

另外，机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。

按这些不同阶段，机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统，如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。

这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉，互相重叠，从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。

例如，按功能分的动力机械，它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机，以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。

船用汽轮机是动力机械，也是热力机械、流体机械和透平机械，它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置，可能也属于核动力装置等等。

19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。

进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。

这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。

由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。

但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。

封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。

因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。

人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。

械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。

在未来的时代，新产品的研制将以降低资源消耗，发展洁净的再生能源，治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。

机械可以完成人用双手和双目，以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作，而且完成得更快、更好。

现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置，使过去的许多幻想成为现实。

人类现在已能上游天空和宇宙，下潜大洋深层，远窥百亿光年，近察细胞和分子。

新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强，并部分代替人脑的科技手段，这就是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的影响，而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。

人类智慧的增长并不减少双手的作用，相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作，从而更促进手的功能。

手的实践反过来又促进人脑的智慧。

在人类的整个进化过程中，以及在每个人的成长过程中，脑与手是互相促进和平行进化的。

人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系，其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。

过去，各种机械离不开人的操作和控制，其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制，人工智能将会消除了这个限制。

计算机科学与机械工程之间的互相促进，平行前进，将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。

19世纪时，机械工程的知识总量还很有限，在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科，被称为民用工程，19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。

进入20世纪，随着机械工程技术的发展和知识总量的增长，机械工程开始分解，陆续出现了专业化的分支学科。

这种分解的趋势在20世纪中期，即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。

由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握，一定的专业化是必不可少的。

但是过度的专业化造成知识过分分割，视野狭窄，不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局，并且缩小技术交流的范围，阻碍新技术的出现和技术整体的进步，对外界条件变化的适应能力很差。

封闭性专业的专家们掌握的知识过狭，考虑问题过专，在协同工作时配合协调困难，也不利于继续自学提高。

因此自20世纪中、后期开始，又出现了综合的趋势。

人们更多地注意了基础理论，拓宽专业领域，合并分化过细的专业。

综合-专业分化-再综合的反复循环，是知识发展的合理的和必经的过程。

不同专业的专家们各具有精湛的专业知识，又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌，才能形成互相协同工作的有力集体。

综合与专业是多层次的。

在机械工程内部有综合与专业的矛盾；在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。

在人类的全部知识中，包括社会科学、自然科学和工程技术，也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。

风门系统风机控制设备是近几十年发展起来的一种高科技半自动化生产设备。

风门系统风机控制设备的是工业机器的一个重要分支。

它的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现了人的智能和适应性。

风门系统风机控制设备作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

1.1课题的来源与研究的目的和意义

现代工业风门系统风机控制设备起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的自动化产品。

1962年，美国机械铸造公司在上述方案的基础之上又试制成一台数控示教再现型风门系统风机控制设备。

商名为Unimate（即万能自动）。

运动系统仿造坦克炮塔，臂回转、俯仰，用气驱动；控制系统用磁鼓最存储装置。

不少球坐标式通用风门系统风机控制设备就是在这个基础上发展起来的。

同年该公司和普鲁曼公司合并成立万能自动公司（Unimaton）,专门生产工业风门系统风机控制设备。

1962年，美国机械铸造公司也试验成功一种叫Versatran风门系统风机控制设备，原意是灵活搬运。

该风门系统风机控制设备的中央立柱可以回转，臂可以回转、升降、伸缩、采用气驱动，控制系统也是示教再现型。

虽然这两种风门系统风机控制设备出现在六十年代初，但都是国外工业风门系统风机控制设备发展的基础。

1978年，美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业风门系统风机控制设备，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。

美国还十分注意提高风门系统风机控制设备的可靠性，改进结构，降低成本。

如Unimate公司建立了8年风门系统风机控制设备试验台，进行各种性能的试验。

准备把故障前平均时间（注：

故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。

它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。

德国机器制造业是从1970年开始应用风门系统风机控制设备，主要用于起重运输、焊接和设备的钻孔、攻牙等作业。

德国KnKa公司还生产一种全自动风门系统风机控制设备，采用新的结构和程序控制。

瑞士RETAB公司生产一种全自动智能风门系统风机控制设备，采用示教方法编制程序。

日本是工业风门系统风机控制设备发展最快、应用最多的国家。

自1969年从美国引进二种典型风门系统风机控制设备后，大力研究风门系统风机控制设备的研究。

据报道，1976年从事风门系统风机控制设备的研究工作的大专院校、研究单位多达50多个。

1979年120多个大学和国家研究部门用在风门系统风机控制设备的研究费用42%。

1979年日本风门系统风机控制设备的产值达443亿日元，产量为14535台。

其中固定程序和可变程序约占一半，达222亿日元，是1978年的二倍。

具有记忆功能的风门系统风机控制设备产值约为67亿日元，比1978年增长50%。

智能风门系统风机控制设备约为17亿日元，为1978年的6倍。

截止1979年，风门系统风机控制设备累计产量达56900台。

在数量上已占世界首位，约占70%，并以每年50%～60%的速度增长。

使用风门系统风机控制设备最多的是汽车工业，其次是电机、电器。

预计到1990年将有55万机器人在工作。

第二代风门系统风机控制设备正在加紧研制。

它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。

研究安装各种传感器，把感觉到的信息反馈，使风门系统风机控制设备具有感觉机能。

目前国外已经出现了触觉和视觉风门系统风机控制设备。

第三代风门系统风机控制设备则能独立地完成工作过程中的任务。

它与电子计算机和电视设备保持联系。

并逐步发展成为柔性制造系统FMS（FlexibleManufacturingsystem）和柔性制造单元（FlexibleManufacturingCell）中重要一环。

随着风门系统风机控制设备的研究制造和应用的扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。

随着科学技术的发展，风门系统风机控制设备也越来越多的地被应用。

在机械工业中，铸、焊、铆、冲、压、热处理、机械加工、装配、检验、喷漆、电镀等工种都有应用的实理。

其他部门，如轻工业、建筑业、国防工业等工作中也均有所应用。

综上所述，有效的应用风门系统风机控制设备，是发展机械工业的必然趋势。

1.2风门系统风机控制设备的方案分析

为了使风门系统风机控制设备的通用性更强，把风门系统风机控制设备设计成为圆盘状，中间装有百叶窗，通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机构驱动连杆机构带动与百叶窗固接在一起的摇杆上下摆动，这样就实现了百叶窗的开合，因此，就起到了控制风门开合的作用。

1.2.1结构分析

风机系统风门控制设备主要是通过伺服电机配行星齿轮减速机通过偏心轮机