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液压升降舞台系统开题报告(包括文献综述)

  液压升降舞台系统开题报告(包括文献综述)_工学_高等教育_教育专区。液压升降舞台系统开题报告

  毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名: 所 在 学 院: 专 业: 学 号: 机械工程及自动化 设计(论文)题目: 升降舞台系统设计 指 导 教 师: 2012 年 3 月 25 日 1.结合毕业设计(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写 2000 字左右的文献综述: 文 选 综 述 升降舞台系统设计 1 升降舞台简介 舞台是在剧院中为演员表演提供的空间,它可以使观众的注意力集中于演员 的表演并获得理想的观赏效果。而随着人们文化生活水平的提高,对舞台演出节 目的质量要求越来越高,舞台的现代化,智能化是必然的发展趋势。国内虽然以 后部分舞台参照了国外的形式,但整体技术水平较低,不能满足舞台使用的各种 要求。[1]升降舞台也称为了现代化影剧院、综合性多功能演播厅、会议厅和体育馆等 表演场所必不可少的设备之一,其结构不仅要符合普通升降机械的要求, 又要具有其 技术为艺术提供“硬件”并增强艺术效果的特殊要求。[2]升降舞台的总类有很多,比 如:伸缩舞台、旋转舞台、伸缩升降旋转舞台,升降旋转舞台。这些不同的升降舞 台在不同的环境下,各自发挥着重要的作用。 升降台是舞台机械台下设备中应用最广泛的设备之一,在专业歌剧院、舞剧 院、话剧院,都配备着大量各种类型的升降台,即使是在某些以转台为主的话剧 院,鼓形转台内也配置有不同规格的升降台或升降块。许多国际知名音乐厅里, 都配备了用于乐队、合唱队或大型乐器的升降台。有些实验小剧场,为了实现舞 台形式的变化,在整个台下布满了按模数设计的升降台。以国家大剧院为例,歌 剧院台下设备中,就有升降台四十五台,戏剧场的鼓形转台内,设置了两块升降 台和十三块升降块,音乐厅台下设有三块升降台和一块钢琴升降台。 2升降舞台的优点[3] (1)灵活多变:升降舞台因观众欣赏水平不断提高, 表演艺术不断创新而要求灵活 多变,各家独具特色。 (2)安全可靠性高:升降舞台广泛使用在各种演出活动中,它的安全可靠性直接关 系到演员甚至观众的人生安全,故对其设计与计算提出更高的要求。 (3)限制性强:由于设备安装在一定的建筑设施空间内,因此它将受到建筑整体要 求、场地条件和空间大小等诸多条件的限制[4] 3 升降舞台系统的分类 不同的升降舞台有不同的结构形式,不同的结构形式应适应相应的使用环境,目 前为止, 国内升降舞台主要采用钢丝绳(链条)牵引式, 齿轮齿条爬升式, 丝杠螺母副式, 液压(水平丝杠)剪刀撑式,刚性链驱动式等结构形式。[5] 分类: (1)钢丝绳牵引式[6]:刚性链条是根据齿条和链条的工作原理及传动特点派生 出来。它结合了齿条的刚性、链条的柔性各自的特点,构成了一种新型的传动方式,它 是升降舞台的核心传动部件之一。 (2)液压传动形式[7]:液压传动以其独特的优势赢得大家的青睐,并且在升降 机机械中得到广泛应用,液压传动基本与机械传动平分天,但液压传动肯定也存在着缺 点。由于大型升降舞台基本上采用的都是双缸顶升、双剪叉撑的方式,这样就不可避免 的出现这些问题:a双缸同步;b当台面升起后长时间停放时,由于双缸内泄漏的不同会 造成沉降的平衡问题![8] (3) 丝杠螺母副式[9]: 目前研制的舞台升降机构中均采用4 套滚珠丝杠副同步 驱动举升, 在这种设计模式中, 驱动部件的调试时间长, 占用舞台建造工期。因此从减 少工程工期和节省舞台装置的工程造价角度, 采用滚珠丝杠副双驱动(甚至单驱动) 及 增设全程导向柱的设计方案将是很有发展前景的。[10] 4升降舞台群系统结构 国内许多现代化的舞台系统普遍采用上位机+可编程控制器(PLC)+驱动单元的集 散控制方式[11],升降舞台群的系统结构如图 升降舞台装置由减速机,传动链条[12],台面,钢丝绳和平衡重等设备组成。在 升降舞台运行过程中,四台电机之问的负载电流会因为四个台面上承载的人和物的重量 不同、 传动机构中齿隙、 钢丝绳的弹性形变、 电机参数的漂移等非线性因素而产生差异。 [13] 5 升降舞台发展前景[14] 舞台机械系统可以通过计算机控制系统有效地控制舞台面积、改变舞台形状,巧 妙地增强艺术效果。[15]有要求时可以实现与固定舞台一平。在演出时可自动伸出,从 而扩大了表演区。[16]要求看台在各方向的伸缩升降过程绝对平行、自如,达到表演需 要的最佳效果。[17] 5.1智能舞台机械系统的工艺特点: (1) 机械构造技术先进, 使舞台的双层升降台, 与车台、转台、翻板装置的同步精度和定位精度更高,更平稳。 (2) 先进的远程监控系统,具有极好的故障诊断功能,重要设备配有备用或冗余 功能,应急时自动切换动作,且具有自动和手动两种控制功能,更安全、可靠。[18] (3) 工厂化组合拼装机械的成份高,提高了现场安装效率,更有利于提高舞台机 械工程的质量、降低机械噪音,延长设备使用寿命。[19] 5.2方法:利用模糊控制技术的升级舞台[20] 随着科学技术的迅猛发展, 各个领域对自动控制系统控制准确度、响应速度、系 统稳定性和适应能力的要求越来越高, 所研究的系统也越来越复杂控制对象或者过程 非线性、时变性, 特别是纯滞后、参数漂移的存在, 难以建立被控对象的精确模型, 所 以用传统的控制方法分析和控制这类对象比较困难[21],模糊控制作为建立在知识和经 验基础上的语言控制器, 反映了人在控制中的作用, 往往可以达到最佳的控制效果升 降舞台就是一个纯滞后, 参数漂移的控制对象。[22]传统的控制方法是应用PID控制方 法, 并用PLC来实现,在升降舞台这个控制对象的基础上, 给出控制舞台的模糊PID复合 的控制方法,以解决升降舞台各块之间快速达到预定位置和准确性问题。[23] 6 总结 文化娱乐设施是城市文明的重要标志, 其发展规模与水平应当与人民群众不断增 长的文化需求相适应, 应当体现一个城市现代化的水平。现代化的剧院要求有现代化的 舞台, 现代化的舞台应适应文化发展的需求。[24] 当然,我们也应顺应时代到的潮流,根据不同表演流派的需求,改变舞台的形 式 例如,利用乐池升降台可把镜框式舞台与大台唇甚至伸出式舞台结合起来,在 实验剧场中,利用升降台可使剧场具有尽端式舞台、伸出式舞台、岛式舞台、中 间式舞台、T形舞台或大厅等多种形式。只有不断的创新和发展,升降舞台才能不 断满足人民不断增长的文化需求![25] 参考文献 [1]安坤,基于S7-200的智能舞台台面控制系统设计[J], 《PLC&FA》 ,2006年4月 [2] 冯尚科,汤钰鹏,舞台机械设备计算机控制系统[J],电气时代,2005(5):81— 82 [3]孙涛,高文元,魏发孔,小型双层丝杠升降舞台的研制[J],甘肃科技纵横, 2003 年 [4] 韩莹,多功能舞台升降台的直顶液压传动应用[J],艺术科技2007年 [5] 邬国昌,徐长城,张子毅,刚性链条升降舞台卡阻现象机理分析及其对策[J],甘 肃科技,2011年1月 [6] 石全,升降舞台液压系统,液压与气动[M],2002年 [7] 甘媛媛,多功能舞台升降台的直顶液压传动技术,工程技术[J],2011年 [8] 陈德生,志锡,滚珠螺母丝杠传动升降舞台,起重运输机械[J],2004年 [9] 石泽华,于雪松,李越秀,滚珠丝杠副在舞台升降机构中的应用,起重机运输机械 [J],2003年 [10] 刘和平.DSP原理及电机控制应用,北京航空航天大学出版社[J],2006年 [11] 李炜 ,王启业, 龚建兴,多电机同步控制在升降舞台系统中的应用[J],电气自 动化,2010年 [12]濮良贵 ,纪名刚,机械设计,高等教育出版社[M],2006年 [13]WARKICK K,An Introductiong to Radil Basis Functions for System Identification;A Comparison with other Neural Network Methods[A],Proceedings of the 35th Conference on Decision and Control[J],Kobe,Japan,December,1996,464~469 [14]CHEN S,et al,Orthegonal Lcast Square Learning Algorithm for Radial Basis Function Network [J],IEEE Trans ,Neural Network,1991.(2):302~309 [15] ,舞台台板同步模糊控制系统[J],电子技术应用,1998,20(9);23—25 [16] 屈铁军,赵禹洲,刘广东,智能舞台机械系统设计[J],机械工程师,2008年 [17] 顾国忠, 吴鹏辉, 龚浩平,李金兴, 胡剑兴, 轨道式组合机械大型升降舞台施工 技术[J],建筑施工,2008年 [18] 袁丽英, 宋利利,升降舞台模糊PID复合控制系统的设计[J],哈尔滨理工大学学 报,2004年 [19]Karim Yaghmour.Building Embedded Linux Systems.O’Reily[J] April,2003 [20] 徐丽娜,神经网络控制[J],北京电子工业出版,2003年 [21] 蒋伟栾, 栾振辉, 舞台升降水介质传动系统设计[J],2006年 [22] 陈德生.舞台机械设计[J],机械工业出版社,2009年 [23] 江苏省《液压传动》编写组.液压传动[M],江苏科学技术出版社,1986年 [24] 徐奇,国内外舞台机械的发展状况[J],艺术科技,2001年 [25] Nan Kong ? Andrew J. Schaefer ? Brady Hunsaker,Two-stage integer programs with stochastic right-hand sides:a superadditive dual approach[J], Math. Program.,2006 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 开题报告 1. 研究问题的背景和意义 升降舞台系统设计是各大高等院校机械类专业的一个传统课程实验项目。升 降舞台是机械设计基础课程中的一个典型实例, 包含有典型的机械零件结构和 传动机构。 经过调研, 目前 目前国内的升降舞台系统发展并不是太乐观, 和国 外先进的升降舞台系统有一定的差距,如在升降舞台系统设计的准确性,安全 性,智能化,环保方面,都有很多问题。而通过这次毕业设计,学生能够对升 级舞台系统有了充分的了解,并且能掌握升降舞台系统设计的计算方法和选择 系统元件的方法,更能使学生具备拟定升降舞台系统的能力; 升降舞台是由导向系统和升降台所组成的机构。为了完成本次毕业设计,我 们采用 CAD 来绘制设计所需的图纸和零件图纸,所限我们根据要求完成升降乐池系 统分析计算,然后完成升降乐池系统结构图,完成控制系统的原理图和控制元件的 选型,控制面板及元件布置的设计,最后我们画出控制系统软件框图。 意义:1.了解升降舞台的结构,特点以及工作原理; 2.对升降舞台的性能提高有重大意义: 尽可能好的满足工艺要求, a 便 于操作;b 具有合理的结构和较高的稳定性,安全可靠;c 具有很好的经济型,方便 制造和维修; 3.培养学生的自主设计能; 2.主要内容及待解决问题 舞台升降台的品种繁多,如:液压类升降舞台、垂直丝杠升降舞台、剪刀撑水 平丝杠升降舞台等。随着改革开放的不断深入和文化事业的蓬勃发展,人们对舞台 演艺装备也有更新更高的层次要求,新产品的不断研发已成必然趋势,刚性链条升 降舞台就是近期研发出来的新产品之一。在产品的研发和试制阶段,在工艺试验中 发现,该设备在下降过程中会发生卡阻现象。针对这种设备的安全问题,对产品的 原设计及验证过程进行了机理分析,经过充分论证后对刚性链条结构及导向结构进 行了优化设计。 卡阻现象的危害分析: 1)刚性链条与导向机构轻微的卡阻,会使升降舞台运行过程中发生振动并发 出噪音,会影响到演员演出过程的人与设备之间的互动关系,影响到台下观众的视 听效果。 2)当卡阻现象任其发展并积累到一定的程度,就有可能造成刚性链条和滑轨 之间卡死,轻者将造成设备的机械损坏或电机过载而跳闸,重者有可能造成升降台 倾斜或跨塌等严重事故。 3)通过以上分析可以得知,设备的卡阻问题这种缺陷将会给产品带来严重的 安全隐患,必须要进行结构完善。 整改措施及其效果:对刚性链条及进退导向结构进行优化设计。 1)对刚性链条优化及目的 a.将刚性链条由原来的实心实体设计成空心实体;链节与链节之间由原来的镶插式 联接、改造成两侦4链板式联接,并在链板上装上链节与链节之间的公用定位轴。 b.其目的是:①降低了刚性链条的自身重量,增加了刚性链条的截面积。②保证了 链条节与节之间的相对独立性,同时又由于链节之间的公用定位轴的作用,提高了 设备升起后的刚性链条的整体性。③升降舞台升起后的结构平稳性。 一 c.在刚性链条两侧配置了尼龙托滚轮装置 d.其目的是:① 当设备运行时,可以防止刚性链条的齿尖与导轨面之间的接触; ② 可以使刚性链条在下降过程中与导轨接触时形成软着陆;③避免了设备运行过程 中发出的噪音。 2)对刚性链条导向机构进行优化及目的 a.将原来的单道滑轨改成双道导轨 b.其目的是:改变刚性链条与导轨之间运行时的摩擦关系,将滑动摩擦改变成滚动 摩擦,减少并分解了刚性链条进退运行中的阻力。 3)对传动齿轮箱体的相关尺寸做了相应的调整,使刚性链条在升降过程的位置 和尺寸更趋于合理。 4)优化后的刚性链条及其进退导向机构实施后。进行了反复的工艺试验后验 证:设备在运行过程中,无卡阻、无异常噪音、平稳、安全,完全达到了设计研发 的初衷。 3. 进度计划 3.1-3.15: 针对升降舞台系统这一课题进行调研。 3.15-4.: 4 ----5: 5-5.20: 5.20-6.8: 6.8-6.15: 并完成相关前期工作和开题报告。 在了解升降舞台的情况下,完成系统的结构设计。 对升降舞台及其系统进行相关计算,并画出 CAD 图纸。 整理技术资料 完成毕业论文。 毕 业 设 计(论 文)开 题 报 告 指导教师意见: 1.对“文献综述”的评语: 2. 对本课题的深度、 广度及工作量的意见和对设计 (论文) 结果的预测: 指导教师: 年 所在专业审查意见: 月 日 负责人: 年 月 日

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