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1、浙江海洋学院航 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学 院： 海运与港航建筑工程学院 学生姓名： 田恒国 专 业： 轮机工程 班 级： A11轮机3班 指导老师： 朱发新老师 起止日期：2015年1月18日2015年5月21日 2015 年 5月 21 日中 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范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、组成部件等方面的内容。最后并从结构可行性、技术及经济可行性、操作可行性等方面论
2、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 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 wa
3、ll control box and the insufficiency, design a new type of hinge four-bar linkage type opening and closing device, and introduces the working principle of the device, components, etc. The practicability and from the structure, technical and economic feasibility, operation feasibility, demonstrates t
4、he designed wall control box hinge four-bar linkage type opening and closing device. The result shows that the device is feasible.Key Words: wall control box; Hinge four-bar linkage; Four-bar linkage; The feasibility 目 录目 录摘 要1ABSTRACT1第1章 绪论11.1 选题目的及意义11.1.1 选题目的11.1.2 选题意义11.2 国内外研究现状21.3 主要研究内容3
5、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 铰链四杆机构及其演化机构简介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7 4.2 确定其结构组成及工作原理11第5章 可行性分析.115.1 结构可行性分析115.2 技术及经济可行性分析.125.3 操作可行性分析.12结论与展望13参 考 文 献14致 谢16壁式控制箱的铰链四杆机构式启闭装置设计第1章 绪论1.1 选题目的及意义1.1.1 选题目的控制箱的应用，在我们
6、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、照明配电及电动机控制之用，适合室内挂墙、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
7、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、简单以及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范围。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
8、、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及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及所处位置限制，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
9、组成简单、操作方便、锁紧可靠的四连杆式启闭装置。 1.2 国内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、插值逼近以及最佳逼近等方法,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
10、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，刘远伟、常勇15通过提出并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、蒋超猛等人于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
11、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年兰州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及仿真一文中，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
12、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 主要研究内容(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、特性等内容进行分析，为壁式控制箱的四杆机构启闭机构设计提供理论支持。 (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，确定其结构组成及工作原理。 （4）从结构、技术、操作性以及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
13、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、寿命和普及情况。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紧急消防设备存放箱及其启闭装置Figure 2.1 emergency fire fighting equipment storage tank and its opening and closing device 2.2 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
14、、寿命和普及情况。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，这种内置锁也经常会遇到锁内卡簧坏掉，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及其启闭装置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 Figure 2.3 network data control bo
