兩翼自動旋轉門設計【含圖紙】

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This paper discusses the design process of the two wings automatic revolving door, it include the detailed analysis and design about gate 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 together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The 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 controller 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, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door. Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor 目 錄 摘 要 . ABSTRACT.II 1 緒論 .1 1.1 旋轉門的發(fā)展概況. .1 1.2 旋轉門作為出入口設計的優(yōu)點. .1 1.3 旋轉門的發(fā)展趨勢. .2 1.4 旋轉門研究的必要性. .2 2 方案設計 .3 2.1 方案擬定 .3 2.1.1 兩翼自動旋轉門設計方案一 .3 2.1.2 兩翼自動旋轉門設計方案二 .4 2.2 方案選擇 .5 2.2.1 方案比較 .5 2.2.2 確定方案 .5 3 門體結構設計 .6 3.1 門體的總體設計 .6 3.1.1 門體構成 .6 3.1.2 門體規(guī)格 .6 3.2 旋轉門體部分設計 .7 3.2.1 確定旋轉門體材料 .7 3.2.2 確定旋轉門體相關尺寸 .8 3.3 曲壁設計 .13 3.3.1 曲壁的總體設計 .13 3.3.2 確定曲壁材料 .13 3.3.3 確定材料尺寸 .14 3.4 旋轉門體加強連接設計 .15 3.4.1 加強型鋼的總體設計 .15 3.4.2 加強型鋼材料選擇及尺寸計算 .15 3.5 華蓋結構設計 .16 3.5.1 華蓋的總體設計 .16 3.5.2 華蓋材料選擇 .17 3.5.3 華蓋材料尺寸確定 .17 4 驅動系統(tǒng)設計 .19 4.1 驅動系統(tǒng)總體設計 .19 4.2 減速機的選擇 .19 4.2.1 旋轉門體的慣性力矩計算 .19 4.2.2 旋轉門體的摩擦力矩計算 .22 4.2.3 選擇減速機 .22 5 傳動系統(tǒng)設計 .24 5.1 傳動齒輪齒圈設計 .24 5.1.1 齒輪齒圈設計前述 .24 5.1.2 齒輪齒圈參數設計 .24 5.2 承重滾輪及其軌道設計 .28 5.2.1 選擇滾輪 .28 5.2.2 軌道設計 .29 5.3 齒圈連接轉盤支架的螺栓設計 .32 5.3.1 螺栓直徑設計 .32 5.3.2 齒圈結構尺寸設計 .33 5.4 轉盤支架設計 .34 5.5 門體吊架設計 .35 5.5.1 吊架處連接螺栓的直徑設計 .35 5.5.2 吊架的尺寸設計 .36 6 控制系統(tǒng)設計 .37 6.1 控制系統(tǒng)的控制過程及其控制功能 .37 6.1.1 控制系統(tǒng)的控制過程分析 .37 6.1.2 控制系統(tǒng)的控制功能分析 .37 6.2 控制系統(tǒng)的選擇 .37 6.3 變頻器的選擇 .38 6.3.1 變頻器的容量計算 .38 6.3.2 指定變頻器減速時間 .38 6.3.3 變頻器的頻率設定 .40 6.4 控制系統(tǒng)硬件設計 .41 6.4.1 PLC 的機型選擇 .41 6.4.2 PLC 外接電氣元件的選擇 .42 6.4.3 輸入輸出口的保護及分配 .43 6.4.4 PLC 的外部接線圖 .45 6.5 控制系統(tǒng)的軟件設計 .45 6.5.1 控制系統(tǒng)軟件設計的要求分析 .45 6.5.2 PLC 程序設計 .47 7 檢測安全系統(tǒng)設計 .60 7.1 檢測安全系統(tǒng)的總體設計 .60 7.2 檢測系統(tǒng)設計 .60 7.2.1 檢測系統(tǒng)的要求 .60 7.2.2 檢測傳感器的選擇 .60 7.2.3 檢測傳感器的安裝 .60 7.3 安全系統(tǒng)設計 .61 7.3.1 安全系統(tǒng)的要求 .61 7.3.2 安全傳感器的選擇 .61 7.3.3 安全接近開關的安裝 .63 結論 .65 參考文獻 .66 附錄 A：西門子 PLC S7-200CPU226 的性能參數 .68 附錄 B：PLC 硬件接線圖 .71 附錄 C：電氣接線圖 .72 致 謝 .73 攀枝花學院Panzhihua University本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述院 （系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 二零零三級二班 學生姓名： 王文兵 學 號: 200320623082 2007 年 4 月 26 日本科生畢業(yè)設計（論文）文獻綜述評價表畢業(yè)設計（論文）題目兩翼自動旋轉門設計綜述名稱評閱教師姓名喬水明職稱講師評 價 項 目優(yōu)良合格不合格綜述結構01文獻綜述結構完整、符合格式規(guī)范綜述內容02能準確如實地闡述參考文獻作者的論點和實驗結果03文字通順、精練、可讀性和實用性強04反映題目所在知識領域內的新動態(tài)、新趨勢、新水平、新原理、新技術等參考文獻05中、英文參考文獻的類型和數量符合規(guī)定要求，格式符合規(guī)范06圍繞所選畢業(yè)設計（論文）題目搜集文獻成績綜合評語： 評閱教師（簽字）： 2007 年 4 月 26 日文獻綜述兩翼自動旋轉門的文獻綜述 1 兩翼自動旋轉門設計的意義1.1我選兩翼自動門設計的意義 兩翼自動旋轉門是機電一體化產品的代表,其既包括了機械傳動系統(tǒng)的設計,又包括了控制系統(tǒng)的設計。作為機械自動化專業(yè)的大學畢業(yè)生，把兩翼自動門作為畢業(yè)設計能很好的運用我們所學的專業(yè)知識，鍛煉我們綜合運用知識的能力和開發(fā)設計產品的能力,能為我們以后參加工作打下堅實的基礎。1.2兩翼自動門設計的實際意義從本世紀開始，我國進入了全面建設小康社會的新階段，創(chuàng)造美好生活環(huán)境是裝飾業(yè)發(fā)展的巨大推動力；隨著人們對建筑物的要求越來越高，對門的選擇由單一的功用型向個性化、品位化發(fā)展，追求高格調的設計，營造奢華的氣氛；而現代城市建筑物裝飾裝修中，將高科技應用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現出智能化。此時，兩翼自動旋轉門以其全新的概念，寬敞開放的門面和高格調的設計而作為自動門中的頂級產品，做此項設計又有了許多實際的意義。2 兩翼自動旋轉門的發(fā)展狀況2.1兩翼自動旋轉門的發(fā)展歷史自1903年寶盾公司在荷蘭生產出第一座旋轉門，旋轉門至今已有一百年的歷史。在這段時間內，從以前意義的轉門到今天的全自動旋轉門，旋轉門經歷了一個漫長的發(fā)展歷史，而兩翼自動旋轉門又是在傳統(tǒng)的自動旋轉門基礎發(fā)展起來的。發(fā)展到今天，旋轉門已具有可靠的安全系統(tǒng)和先進的驅動技術，其智能化高格調的設計為現代化樓宇建筑的入口提供了完美的選擇。2.2兩翼自動旋轉門的國內外發(fā)展狀況國外自動旋轉門發(fā)展較早，無論是驅動技術還是控制技術都較為成熟。而我國旋轉門技術的發(fā)展起步較晚，其全自動旋轉門技術來源于荷蘭、瑞典、日本等國。到目前為止，我國的技術水平離國外還有一定差距。國外著名專業(yè)生產廠家有：荷蘭的B00N EDAM 瑞典的BESAM 德國的多瑪、蓋澤 日本的納博克、寺岡等。而我國在90年代后期旋轉門開始在我國建筑領域中得到迅速推廣和廣泛的使用。發(fā)展到現在，我國也涌現出了一些旋轉門生產專業(yè)廠家。如：凱必盛、寶盾、青木寶盾、信步、歐立寶盾、京躍、上?？涤V州盛維、青島福田等。2.3兩翼自動旋轉門的發(fā)展趨勢兩翼自動旋轉門的發(fā)展趨勢主要有：新穎獨特的總體設計，高度的安全可靠性設計，多種運轉使用方式設計，故障即時顯示功能設計，樓宇消防智能化控制設計，停電使用功能設計，大通行能力設計，精巧靈敏的遙控控制系統(tǒng)設計，先進的驅動控制系統(tǒng)設計。同時，當前最頂尖的兩翼自動旋轉門產品能利用先進的通信和網絡技術，使自動門的維護不再受時間、地域和專業(yè)維護技術的限制，制造商可通過 internet 與設備進行實時交流，校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現異常時，可準確傳回故障信息，實現遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面顯示門體轉速、狀態(tài)和故障等信息。3兩翼自動旋轉門的優(yōu)缺點兩翼自動旋轉門是樓宇設備中的光機電一體化技術產品，立足于建筑時代大潮的最前端。自動旋轉門的最大優(yōu)點在于它永遠開門，又永遠關門，即對于人員來說，門總可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。而要想進一步擴大旋轉門人員流量，擴大旋轉門門扇之間的距離，就自然想到將旋轉門的門扇數量減為兩個，這就是兩翼自動旋轉門的獨特之處-大的通行能力設計。同時，兩翼自動旋轉門能減少公共場合人們對門體的接觸，能有效的防止了細菌的傳播。面隊較為復雜的人流環(huán)境, 兩翼自動旋轉門的自動化程度越高,其越容易出現故障,同時也容易發(fā)生傷人事故。但隨著科技的不斷進步，穩(wěn)定可靠的驅動、檢測、安全和控制系統(tǒng)的采用，這些缺點都會逐一克服。4我設計兩翼自動旋轉門的特點我設計兩翼旋轉門是采用圓周導軌懸掛整個旋轉門體的設計，是集自動旋轉門、平滑門和展臺功能三者優(yōu)點于一身的完美組合。根據不同的季節(jié)、場合而選擇旋轉門或平滑門的工作方式，特別適用于客流量很大的場所，如酒店、機場、醫(yī)院、商廈、娛樂中心等。特點：結構設計新穎：這種設計增強了抗風能力，消除了風口效應，減少了能源損耗，有效的阻擋了灰塵，噪音和廢氣的進入，充分發(fā)揮門的隔離和疏通作用。其展箱具有裝飾和展示功能。多重安全保護措施：安裝了多部非接觸式傳感器及獨特的安全開關，確保通行者的安全。在斷電和意外情況下，自動將門旋轉停至安全疏散位置，同時平滑門打開，形成一個寬敞的疏散(緊急)通道價格較低又有很好的裝飾效果。特點：框架結構-鋁合金骨架：門體采用鋁合金框架組裝、可拆式結構，分成幾個獨立的部分，易于安裝，運輸方便。驅動部分由電機和齒輪減速機構組成，安裝在門中心頂部的華蓋內，維護工作經濟方便。門的進出口和旋轉部分都裝有傳感器，高靈敏度的系統(tǒng)保證了大門能即時開啟以及對速度的調整，保證了通過者最大程度的行走安全。5設計兩翼自動旋轉門的資料收集兩翼自動旋轉門設計包括門體部分、機械傳動部分、檢測安全系統(tǒng)和控制系統(tǒng)部分。其涉及較多領域，需要較強的資料收集能力。5.1門體部分資料收集門體部分主要涉及相關建筑行業(yè)標準和裝飾行業(yè)標準。建筑行業(yè)主要是門體尺寸要符合建筑行業(yè)進出口要求，其主要參照建筑門窗手冊和門窗工程前者主要內容各種門窗規(guī)格、材料和門的結構等，包括有旋轉門的標準規(guī)格，介紹了旋轉門的大體結構，以及門體鋁型材的型號、截面形狀和型材選用；后者主要介紹有門體材料型號和材料的選擇，以及少許旋轉門的安裝和裝飾要點。這些資料都沒有詳細介紹過兩翼自動旋轉門設計要點。同時還參照了新編常用建筑材料手冊上的一些門體結構材料。5.2機械部分資料收集 機械部分主要涉及電機選擇和傳動件的設計。由于兩翼自動旋轉門是依靠門體轉盤帶動懸掛門體來實現轉動的。其主要參照的資料有：機械設計手冊、機械設計手冊單行本常用工程材料、機械設計、機電產品目錄。這些書上介紹了機械傳動件的設計和軌道尺寸系列過程，長用機械材料系列包括扁鋼和角鋼等系列，齒輪的設計細節(jié)，各種電機及電機減速器系列等。這些資料基本包括了機械部分所需的全部分資料，使我能在此基礎上較好的完成機械部分的設計。5.3檢測安全系統(tǒng)資料收集 檢測安全系統(tǒng)設計主要包括各種傳感器的選擇。則需要一些傳感器的產品供應目錄結合其相關特點進行選擇。主要參照現代新潮傳感器應用手冊，本書主要內容有各種類型的傳感器型號、參數和性能介紹。5.4控制系統(tǒng)資料收集 由于我設計的兩翼自動旋轉門控制系統(tǒng)采用可編程控制器來實現其控制要求，具體采用西門子的PLC控制系統(tǒng)。收集的資料有：PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術、西門子可編程控制器、現代機械工程綜合實踐等。前兩本書主要介紹了西門子系統(tǒng)的軟件和硬件設計及其系統(tǒng)的相關參數。最后一本書中有旋轉門的PLC控制要求和PLC的編程要點。這些資料能較好的滿足我控制系統(tǒng)的設計要求。5.5資料收集評論由于兩翼自動旋轉門是當前正在流行和發(fā)展的一種市場產品，關于其設計的紙制圖書資料很少，又很不完善。有涉及的資料都是講解其控制的，且設計也很為不全，很多實際的問題沒有考慮，如光電一體化產品示例一書中也只是提及自動旋轉門的梗概，上述資料沒有門體滾輪等的相關內容。很多的細節(jié)設計問題還需要我門利用因特網上的豐富資源，使用各種搜索引擎來找到我們所需的相關設計資料，滿足我的設計要求。同時參照個旋轉門生產廠家的相關產品，綜合上述資料完成兩翼自動旋轉門的設計。參 考 文 獻1 王壽華.建筑門窗手冊. 中國建筑工業(yè)出版社2 圖集編繪組. 門窗工程. 中國建材工業(yè)出版社3 洪向道. 新編常用建筑材料手冊. 中國建筑工業(yè)出版社4 機械設計手冊. 機械工業(yè)出版社5 成大先. 機械設計手冊單行本常用工程材料. 化學工業(yè)出版社6 濮良貴，紀名剛. 機械設計. 高等教育出版社7 國家機械工業(yè)局. 機電產品目錄. 機械工業(yè)出版社8 揚幫文. 現代新潮傳感器應用手冊. 機械工業(yè)出版社9 魯遠棟. PLC機電控制系統(tǒng)應用設計技術. 電子工業(yè)出版社10 房海蓉，李建勇. 現代機械工程綜合實踐. 機械工業(yè)出版社攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 摘 要 I 摘 要 兩翼自動旋轉門是一種專為擴大人員流動而設計的新型旋轉門，是集自動旋 轉門、平滑門和展臺功能三者優(yōu)點于一身的完美組合。 本論文主要論述了兩翼自動旋轉門的設計過程，其主要對兩翼自動旋轉門的 門體結構、驅動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測安全系統(tǒng)做了詳細的分析和設 計。提出了采用鋁型材和玻璃等組成門體框架，旋轉翼及平滑門用扁鋼固定在一 起形成旋轉門體，通過吊架將旋轉門體同六個被動滾輪連接，使旋轉翼和平滑門 系統(tǒng)懸掛在門冠圓形軌道上；采用三相異步電動機提供動力，通過一個減速器和 一對齒輪齒圈傳動來驅動旋轉門體在門冠圓形軌道上旋轉；用可編程控制器 （PLC）來負責完成控制任務，由變頻器來實現門體多段轉速的調節(jié)功能。使用 紅外線傳感器檢測進出旋轉門的人員流動，多部接觸式和非接觸式傳感器及光電 接近開關來確保通行者的安全進出。最終,設計出了一種功能實用、安全可靠的 旋轉門。 關鍵詞 兩翼自動旋轉門，門體，可編程控制器,傳感器 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACT II ABSTRACT Two wings automatic revolving door is one kind of new revolving door which is specially for the expansion of the 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 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 together, is connect to six passive wheels with the hanging brackets which hang on the door crown circular orbit.The 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 controller 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, have designed a kind of function practical、safety dependablely revolving door. Key words Two wings automatic revolving door, gate body, programmable logic controller, sensor 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 1 目 錄 摘 要 . ABSTRACT.II 1 緒論 .1 1.1 旋轉門的發(fā)展概況.1 1.2 旋轉門作為出入口設計的優(yōu)點.1 1.3 旋轉門的發(fā)展趨勢.2 1.4 旋轉門研究的必要性.2 2 方案設計 .3 2.1 方案擬定 .3 2.1.1 兩翼自動旋轉門設計方案一 .3 2.1.2 兩翼自動旋轉門設計方案二 .4 2.2 方案選擇 .5 2.2.1 方案比較 .5 2.2.2 確定方 案 .5 3 門體結構設計 .6 3.1 門體的總體設計 .6 3.1.1 門體構成 .6 3.1.2 門體規(guī)格 .6 3.2 旋轉門體部分設計 .7 3.2.1 確定旋轉門體材料 .7 3.2.2 確定旋轉門體相關尺寸 .8 3.3 曲壁設計 .13 3.3.1 曲壁的總體設計 .13 3.3.2 確定曲壁材料 .13 3.3.3 確定材料尺寸 .14 3.4 旋轉門體 加強連 接設計 .15 3.4.1 加強型鋼的總體設計 .15 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 2 3.4.2 加強型鋼材料選擇及尺寸計算 .15 3.5 華蓋結構設計 .16 3.5.1 華蓋的總體設計 .16 3.5.2 華蓋材料選擇 .17 3.5.3 華蓋材料尺寸確定 .17 4 驅動系統(tǒng)設計 .19 4.1 驅動系 統(tǒng)總體設計 .19 4.2 減速機的選擇 .19 4.2.1 旋轉門體的慣性力矩計算 .19 4.2.2 旋轉門體的摩擦力矩計 算 .22 4.2.3 選擇減速機 .22 5 傳動系統(tǒng)設計 .24 5.1 傳動齒輪齒圈設計 .24 5.1.1 齒輪齒圈設計前述 .24 5.1.2 齒輪齒圈參數設計 .24 5.2 承重滾輪及其軌道設計 .28 5.2.1 選擇滾輪 .28 5.2.2 軌道設計 .29 5.3 齒圈連接轉盤支架的螺栓設計 .32 5.3.1 螺栓直徑設計 .32 5.3.2 齒圈結構尺寸設計 .33 5.4 轉盤支架設計 .34 5.5 門體吊架設計 .35 5.5.1 吊架處連接螺栓的直徑設計 .35 5.5.2 吊架的尺寸設計 .36 6 控制系統(tǒng)設計 .37 6.1 控制系統(tǒng)的控制過程及其控制功能 .37 6.1.1 控制系統(tǒng)的控制過 程分析 .37 6.1.2 控制系統(tǒng)的控制功能分析 .37 6.2 控制系統(tǒng)的選擇 .37 6.3 變頻器的選擇 .38 6.3.1 變頻器的容量計算 .38 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 3 6.3.2 指定變頻器減速時間 .38 6.3.3 變頻器的頻率設定 .40 6.4 控制系統(tǒng)硬件設計 .41 6.4.1 PLC 的機型選擇 .41 6.4.2 PLC 外接電氣元件的選擇 .42 6.4.3 輸入輸出口的保護及分配 .43 6.4.4 PLC 的外部接線圖 .45 6.5 控制系統(tǒng)的軟件設計 .45 6.5.1 控制系統(tǒng)軟件設計的要求分析 .45 6.5.2 PLC 程序設計 .47 7 檢測安全系統(tǒng)設計 .60 7.1 檢測安全系統(tǒng)的 總體設計 .60 7.2 檢測系統(tǒng)設計 .60 7.2.1 檢測系統(tǒng)的要求 .60 7.2.2 檢測傳感器的選擇 .60 7.2.3 檢測傳感器的安裝 .60 7.3 安全系統(tǒng)設計 .61 7.3.1 安全系統(tǒng)的要求 .61 7.3.2 安全傳感器的選擇 .61 7.3.3 安全接近開關 的安裝 .63 結論 .65 參考文獻 .66 附錄 A：西門子 PLC S7-200CPU226 的性能參數 .68 附錄 B：PLC 硬件接線圖 .71 附錄 C：電氣接線圖 .72 致 謝 .73 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目 錄 4 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 1 1 緒論 1.1旋轉門的發(fā)展概況 旋轉門起源于荷蘭，至今已有一百年的歷史，在這段時間內，從以前意義的 轉門到今天的全自動旋轉門，旋轉門經歷了一個漫長的發(fā)展歷史。其種類較多， 按控制方式可分為全自動旋轉門、半自動旋轉門和手動旋轉門；按旋轉翼結構方 式可分為兩翼旋轉門、三翼旋轉門和四翼旋轉門；按結構材料可分為金屬框架旋 轉門、水晶旋轉門（全玻璃旋轉門）和木旋轉門。 國外自動旋轉門發(fā)展較早，其技術也較為成熟。自動旋轉門的傳動系統(tǒng)技術 具有節(jié)能、低噪聲、傳動平穩(wěn)、壽命長、性能可靠等優(yōu)點；控制系統(tǒng)采用數字化 設計的系統(tǒng)作為控制中樞，有功能更強大，操作更簡便等優(yōu)點；檢測安全系統(tǒng)采 用先進的紅外與微波感應技術，用于感知物體的移動，操縱門體的動行，使用各 種安全檢測傳感器，實現防擠、防夾和防撞功能。與此同時某些廠家生產的自動 旋轉門還具有遠程控制和液晶顯示功能。 新中國成立以來，特別是改革開放以后，旋轉門也大量的出現在我國的各種 公共和高檔場合。但由于我國特殊的國情，使得旋轉門技術起步較晚，且其發(fā)展 受到一定的限制。因此，我國在自動旋轉門的傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和檢測安全系 統(tǒng)上離國外還有一定的差距。 1.2旋轉門作為出入口設計的優(yōu)點 而自動旋轉門作為出入口設計，其最大的優(yōu)點在于它對于人員來說，門總 可以打開，可對于建筑物來說門又總是關著。同時，自動旋轉門能減少公共場合 人們對門體的接觸，能有效的防止了細菌的傳播；增強門口的抗風能力，消除了 風口效應，減少了能源損耗，有效的阻擋了灰塵，噪音和廢氣的進入。它還有多 重安全保護措施，通過安裝多部接觸式和非接觸式傳感器及獨特的安全開關，確 保通行者的安全。門體采用鋁合金框架組裝、可拆式結構，分成幾個獨立的部分， 易于安裝，運輸方便。門的進出口和旋轉部分都裝有傳感器，高靈敏度的系統(tǒng)保 證了大門能即時開啟和對速度的隨時調整，保證了通過者最大程度的行走安全。 兩翼自動旋轉門又是在傳統(tǒng)的自動旋轉門基礎發(fā)展起來的。如想擴大旋轉門 門扇之間的距離，增加旋轉門人員流量，就想到把旋轉門的門扇數量減為兩個， 這就是兩翼自動旋轉門的獨特之處-大的通行能力設計。同時，設計展箱和中 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 2 間平滑門，其展箱具有裝飾和展示功能；中間平滑門能在斷電和意外情況下，能 將其轉停至安全疏散位置，這時平滑門打開，形成一個寬敞的疏散(緊急)通道。 1.3旋轉門的發(fā)展趨勢 自動旋轉門雖然已出現多年，但的技術發(fā)展仍在不斷完善和提高。其發(fā)展趨 勢主要有以下幾個：獨特新穎的總體設計，高度的安全可靠性設計，多種運轉使 用方式設計，故障即時顯示功能設計，樓宇消防智能化控制設計，停電使用功能 設計，大通行能力設計，精巧靈敏的遙控控制系統(tǒng)設計，先進的驅動控制系統(tǒng)設 計。同時，自動旋轉門還能利用先進的通信和網絡技術，使自動門的維護不再受 時間、地域和專業(yè)維護技術的限制，制造商可通過 internet 與設備進行實時交流， 校正偏差，讓自動門達到最佳運行狀態(tài)。當出現異常時，可準確傳回故障信息， 實現遠程維護，縮短維護、保養(yǎng)時間；采用液晶顯示屏，進行可視化設計，全面 顯示門體轉速、狀態(tài)和故障等信息。 1.4旋轉門研究的必要性 由于國外自動旋轉門發(fā)展較早，無論是驅動技術還是控制技術都較為成熟。 而我國旋轉門技術的發(fā)展起步較晚，其全自動旋轉門技術來源于荷蘭、瑞典、 日 本等國。到目前為止，我國的自動旋轉門的技術水平離國外還有一定差距，特別 是在結構設計和驅動控制系統(tǒng)上。我國設計的自動旋轉門的安全性能低，運行噪 音大，壽命短，所以，仍需設計人員的不斷努力，才有希望趕超國外自動旋轉門 的技術水平。因此，對自動旋轉門的研究是十分有必要的。 隨著我國國民經濟持續(xù)穩(wěn)定地增長，人民生活水平的不斷提高，人們對生活 環(huán)境的要求也越來越高。而創(chuàng)造美好生活環(huán)境又必定成為裝飾業(yè)發(fā)展的巨大動力。 在現代城市建筑物裝飾裝修中，人們對門的選擇已由單一的功用型向個性化、品 位化發(fā)展，而將高科技應用到建筑物的外觀形象上，使城市建筑的入口體現出智 能化也是必然的趨勢。此時，兩翼自動旋轉門以其全新的概念，寬敞開放的門面、 高格調和智能化的設計，自然成為現代化樓宇建筑的入口裝飾的主流，無可質疑 的必選設施。這也堪稱建筑物的點睛之筆。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 3 2 方案設計 2.1方案擬定 兩翼自動旋轉門的主體結構由門體結構、驅動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、控制系 統(tǒng)和檢測安全系統(tǒng)五大部分構成，根據對這五大部分作出分析后擬定以下兩 個兩翼旋轉門的設計方案。 2.1.1 兩翼自動旋轉門設計方案一 方案一：主要是根據傳統(tǒng)意義的自動旋轉門來進行設計，其主要是采用中軸 來支撐和安裝整個旋轉門體，并用中軸上固定齒輪的方式來進行傳動，最終使旋 轉門體繞著中軸旋轉。其具體方案如下： 門體結構設計 門體結構分為固定部分和旋轉部分的設計，均由鋁型材框架和玻璃等組成。 旋轉門體采用中軸上安裝兩個旋轉扇翼，旋轉扇翼由一扇普通門體和一扇圓弧門 體構成，這樣來實現建筑屋內和屋外的任何位置的隔離。門扉一般采用高強度鋁 合金型材，結構簡潔，精密牢固。同時每扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲 壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密閉狀態(tài)；門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻 璃或 6mm 厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用（4+4）夾膠玻璃或 12mm 厚的鋼化玻璃。 驅動系統(tǒng)設計 由于兩扇門翼距離較大且?guī)в袃缮葓A弧門，使得需要的驅動力矩就較大，那 么采用兩臺三相異步電機對稱布置來完成驅動。 傳動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)主要是完成降速和力的傳動，根據要求可采用兩臺異步電機輸出軸 分別接一臺減速器，然后又通過一對齒輪嚙合來把動力傳遞給門體的中軸，使得 中軸帶動固定在上面的旋轉門體轉動。從而實現從動力裝置到執(zhí)行裝置動力的傳 遞過程。 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)采用目前小型控制中較為常用的單片機控制系統(tǒng)來實現，同時由變 頻器完成調速控制功能，再加上一些功能開關來完成兩翼自動旋轉門的整個控制 要求。 檢測安全系統(tǒng)設計 檢測安全系統(tǒng)是關系到整個兩翼旋轉門能否健康安全運行的關鍵一步，主要 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 4 采用紅外線傳感器來實現人流的檢測，采用各種接觸式和非接觸式傳感器以及多 個接近開關來實現兩翼旋轉門運行過程中各個危險位置和危險情況的檢測，最終 實現兩翼自動門的安全運行。 2.1.2 兩翼自動旋轉門設計方案二 方案二：主要是在傳統(tǒng)意義的自動旋轉門基礎上來進行改造設計的，其主要 是采用圓周導軌懸掛整個旋轉門體，并用懸掛門體上部轉盤的方式來進行傳動， 最終使旋轉門體繞著門冠的圓形軌道旋轉。其具體方案如下： 門體結構設計 門體結構分為固定部分和旋轉部分的設計，均由鋁型材框架和玻璃等組成。 旋轉門體采用中間平滑門加兩扇圓弧門構成，同時，平滑門、圓弧門和一扇普通 門在旋轉門體的兩邊構成一個旋轉展臺，這個展臺即成了旋轉扇翼，又能放置展 物。這樣不僅能形成一種美好的氛圍，還能較為完美的實現建筑屋內和屋外的任 何位置的隔離。門扉一般采用高強度鋁合金型材，結構簡潔，精密牢固。同時每 扉門三面安裝密封毛條與地面天花及曲壁緊密接觸，使門扉在任何位置均處于密 閉狀態(tài)；門扉玻璃采用（3+3）夾膠玻璃或 6mm 厚鋼化玻璃，曲壁玻璃一般采用 （4+4）夾膠玻璃或 12mm 厚的鋼化玻璃。 驅動系統(tǒng)設計 由于門體懸掛在圓形軌道上，那么受到的摩擦力矩較小；同時又使用了較大 的轉盤來傳動，使得較小的驅動力就能產生較大的力矩。那么采用一臺三相異步 電機來完成驅動即可。 傳動系統(tǒng)設計 傳動系統(tǒng)主要是完成降速和力的傳動的，根據要求可采用在異步電機輸出軸 接一臺減速器，將轉速降到一定的轉速，然后又通過一對齒輪齒圈嚙合來把動力 傳遞給由齒圈形成的門體轉盤上，使得轉盤帶動懸掛門體在圓形軌道上轉動。從 而實現從動力裝置到執(zhí)行裝置動力的傳遞過程。 控制系統(tǒng)設計 控制系統(tǒng)采用工業(yè)控制中十分常用的可編程控制器（PLC）來實現，同時由 變頻器完成調速控制功能，再加上一些功能開關來完成兩翼自動旋轉門的整個控 制要求。 檢測安全系統(tǒng)設計 檢測安全系統(tǒng)是關系到整個兩翼旋轉門能否健康安全運行的關鍵一步，主要 采用紅外線傳感器來實現人流的檢測，采用各種接觸式和非接觸式傳感器以及多 個接近開關來實現兩翼旋轉門運行過程中各個危險位置和危險情況的檢測，最終 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 方案設 計 5 實現兩翼自動門的安全運行。 2.2方案選擇 2.2.1 方案比較 從設計新穎和功能上比較 方案一的設計思路是傳統(tǒng)意義的再次設計，沒有太多新穎的結構和創(chuàng)新理念， 同時門體的結構較其它三翼四翼自動旋轉門復雜，且外形不是太美觀。因此， 沒有多少實際意義和市場價值。而方案二是對傳動意義自動旋轉門的創(chuàng)新設計， 它能獨特的展臺設計使其能增加兩翼自動旋轉門的實用功能。同時，其獨特的傳 動方式和高格調的外觀設計使其能在多種自動旋轉門中占有一席之地。 從節(jié)能的角度比較 方案一的設計由于采用中軸轉動，需要兩臺電機才能很好的進行驅動。而方 案二的設計采用門體懸掛在圓形軌道上，只需要一臺同功率的電機就能很好的完 成驅動。那么方案一的設計就耗能較多，則不宜采用。 從采用的控制系統(tǒng)上比較 方案一采用單片機控制系統(tǒng)雖然能很好的完成控制任務，但對設計者來說增 加了很多的負擔。它不僅要求進行控制系統(tǒng)的軟件設計，還要進行較為復雜的硬 件設計，其硬件包括一些芯片連接，隔離放大電路的設計。這些在方案二中就很 是簡單，根本不需要太多的設計，因為方案二采用的是已有的控制系統(tǒng)。同時， 方案一的控制系統(tǒng)由于對用戶來說體積小，結構簡單，所以較為適于大批量生產。 但是對我們單件或小批量生產來說設計方案一的控制系統(tǒng)是不值得的。 2.2.2 確定方案 通過對方案一二的綜合比較，考慮各自方案的利與弊。綜合考慮后，我決定 選擇方案二進行設計。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 6 3 門體結構設計 3.1門體的總體設計 3.1.1 門體構成 兩翼自動旋轉門的門體部分設計主要包括旋轉門體部分設計和固定部分曲壁 設計，旋轉門體又包括中間旋轉平滑門和旋轉展箱設計。其中旋轉平滑門又由四 扇普通推拉門組成，在緊急或是停電的情況下打開進行人員流通，而旋轉展箱又 是轉門的一部分，由圓弧門、平滑門和扇門構成一個展示空間，其都由鋁型材框 架和玻璃構成。曲壁是旋轉門體部分的旋轉空間，由進出門口和四塊弧形框架玻 璃構成。 3.1.2 門體規(guī)格 門體規(guī)格根據文獻 1兩翼旋轉門門體尺寸進行設計。門體總體規(guī)格尺寸如表 3.1，門體總體外形圖如圖 3.1： 表 3.1 門體尺寸 內直徑 門中線全闊 入口寬度 中間門全開闊度 華蓋高度 門扉高度 （D）mm （E）mm （C）mm （F）mm （A）mm （B）mm 3600 3804 1676 1640 500 2200 圖 3.1 門體外形圖 F A B D CE 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 7 3.2旋轉門體部分設計 3.2.1 確定旋轉門體材料 旋轉門體材料主要包括門體骨架的材料和門體玻璃材料，由于旋轉門體由四 扇推拉門組成和兩扇旋轉展箱構成，因此其構成相當于有一棟四扇的推拉門和兩 扇旋轉的圓弧門與兩扇扇門。 旋轉門體的框架材料 門體框架材料可選用鋁型材來構成骨架和安裝玻璃的框架，根據相關門體標 準，旋轉平開門可按 90 系列的推拉門進行設計。門體骨架采用 90 系列推拉門專 用鋁型材，據文獻 1選擇如下。 平滑門的材料選擇如表 3.2： 表 3.2 平滑門材料 名稱 材料代號 線密度（kg/m） 光企 L090704（圖 3.2） 0.966 勾企 L090705（圖 3.3） 1.033 上橫 L090706（圖 3.4） 0.836 下橫 L090707（圖 3.5） 1.152 （左右）邊框 L090703（圖 3.6） 0.854 上滑 L090701（圖 3.7） 1.375 下滑 L090702（圖 3.8） 1.198 相關鋁型材的截面形狀如下圖： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 8 圖 3.2 光企截面圖 圖 3.3 勾企截面圖 圖 3.4 上橫截面圖 圖 3.5 下橫截面圖 圖 3.6 邊框截面圖 圖 3.7 上滑截面圖 圖 3.8 下滑截面圖 旋轉扇門的材料可按中間平滑門的相關材料來做，則上橫選擇 L090706，下 橫選擇 L090707，左右光企框選擇 L090704。 旋轉圓弧門的材料可選擇圓弧專用鋁型材 6063，其相關截面形狀及尺寸同平 開門的鋁型材相同。 旋轉門體玻璃材料 門扉玻璃一般有幾種選擇，一是防彈玻璃，二是夾膠玻璃，三是鋼化玻璃。 由于門一般用于高級的賓館，寫字樓等高檔場所，一般無特殊要求。由于防彈玻 璃價格較為昂貴，并且無多大實際用處，而夾膠玻璃它安裝的透光性不是較好， 因此選擇鋼化玻璃是最合適的。根據參考其他相關產品的選擇情況，據文獻 2旋 轉門體的平滑門玻璃可選用 6mm 的鋼化透明玻璃。旋轉圓弧門可選用專用的 6mm 圓弧鋼化玻璃。 3.2.2 確定旋轉門體相關尺寸 確定中間平滑四扇門的尺寸 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 9 根據前面的總體設計可知，旋轉門的門扉高度為 2200mm，內徑為 3600mm， 則中間平滑門尺寸可按文獻 1 90 系列的尺寸高度為 2100mm，四扇門寬度為 3500mm 進行設計。90 系列推拉鋁合金的門體圖如圖 3.9。 圖 3.9 平滑門體圖 90 系列推拉鋁合金的門體節(jié)點圖如下： 節(jié) 點 圖 3.10 節(jié)點 1 截面圖節(jié) 點 圖 3.11 節(jié)點 2 截面圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 10 節(jié) 點節(jié) 點節(jié) 點 圖 3.12 節(jié)點 3、4、5 截面圖 由于平滑門的整體尺寸寬為 3500，高為 2100，則根據以上節(jié)點，可以計算 門的相關尺寸為。平滑門外部框架采用插接的方式，則門上下滑長度就為整個平 滑門的寬度 3500mm，左右邊框的長度就為平滑門的高度 2100mm。 單扇門寬度為： 式（3.1） (23)43507.41691BlBm重平 鋁 邊單 扇=（ ） 式中： 為平滑門的寬度， 為門邊框寬度；l平 邊 為門扇與邊框的重合值， 為鋁合金框的寬度；B重 B鋁 由于門體鋁合金的橫豎的寬度都一樣，則單扇門的框架連接采用直接對接的 方式 ，那么鋁型材的上下橫長度為： 915m上 下 橫 單 扇 光企和勾企的長度為： 式（3.2）2105.832.86lHBllm下 滑光 勾 上 滑 節(jié) 上 重 節(jié) 下 重 式中： 為平滑門的高度， 為鋁合金框上滑的寬度；上 滑 為門框安裝的上寬度， 為門框安裝的下寬度；l節(jié) 上 重 l節(jié) 下 重 而單扇門玻璃的長度為： 式（3.3） 22056.871193lBlm玻 長 光 勾 上 橫 下 橫 玻 安 式中： 為光勾企的型材長， 為鋁合金門框上橫寬度；l光 勾 上 橫 為鋁合金門框下橫寬度， 為玻璃安裝在門框的長度；B下 橫 l玻 安 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 門體結構設 計 11 單扇門玻璃的寬度為： 式（3.4） 291564.3182BBlm光玻 寬 上 下 橫 勾 玻 重 式中： 為光企型材的寬度， 為勾企型材的寬度；光 勾 為玻璃與光勾企的安裝長度；l玻 重 確定旋轉展臺材料尺寸 旋轉圓弧門的弧長要能堵塞進出門口，以免旋轉門轉到某個位置把門內和門 外連通而失去兩翼旋轉門的意義。那么弧形門可按下面計算： 門進出口的圓心夾角，根據余弦公式有： 式（3.5） 2222cos167801805BRR進 出 寬 門 內 門 內 門 內則 式中： 為轉門進出口的門口寬度， 為轉門的內半徑；進 出 寬 門 內 由于平滑門和圓弧門直接連接，則圓弧門的半徑為： 式（3.6） 23508.17RlBm圓 平 鋁 則圓弧門型材弧長為： 式（3.7） 2563.147807lRm圓圓 弧 式中： 為圓弧門半徑；R圓 那么圓弧門的最小弧長要為那么多，可以取其圓弧長為 1750mm。 圓弧門左右型材長度，圓弧門框架采用直接對接的方式，