自動門機(jī)械部分設(shè)計畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書

  2.1 設(shè)計任務(wù)  以平滑自動門為設(shè)計對象，完成以 PLC 為基礎(chǔ)的自動門機(jī)械零部件的設(shè)計。  2.2 設(shè)計場合  本文以某營業(yè)廳自動門為例，完成 以 PLC為控制器的自動門機(jī)械零部件的設(shè)計，設(shè)計的對象是按照洞口寬度為 4m高度為 3m的洞口尺寸進(jìn)行設(shè)計，這種規(guī)格尺寸主要適用與小人流的場合 。  在營業(yè)廳自動門正上方里外各安裝一個紅外 探測開關(guān)，當(dāng)有人欲進(jìn)入時，紅外 探測開關(guān)檢測出有人要進(jìn)入或出去，從而產(chǎn)生輸出信號。 PLC獲取到該輸入信號，啟動電機(jī)，將門打開。當(dāng)門打開到一定程度后，碰到限位開關(guān)，限位開關(guān)動作，產(chǎn)生輸出信號，自動 門 停止動作。等待一時間段后，自動門自動合上。在閉合過程中，如紅外探測開關(guān)檢測有人要進(jìn)入或出去時，自動門停止閉合，并立刻打開。為了保障門的安全性，設(shè)置關(guān)門限位開關(guān)，從而保障在自動門閉合即將結(jié)束時，不會發(fā)生兩扇門 碰撞 。  2.3 設(shè)計規(guī)格  名稱  尺寸（ mm）  洞口高度  3000 洞口寬度  4000 固定門扇高度  2100 固定門扇寬度  950 活動門扇高度  2100 活動門扇寬度  900 門扇厚度  10 門扇運(yùn)行速度  0.5m/s 開門方式  平開    2.4 平開自動門的工作原理  首先，平移式 自動門 組由以下部件組成：      （ 1） 主控制器：它是 自動門 的指揮中心，通過內(nèi)部編有指令程序的大規(guī)模集成塊，發(fā)出相應(yīng)指令，指揮馬達(dá)或電鎖 類系統(tǒng)工作；同時人們通過主控器調(diào)節(jié)門扇開啟速度、開啟幅度等參數(shù) ；（ 2） 感應(yīng)探測器：負(fù)責(zé)采集外部信號，如同人們的眼睛，當(dāng)有移動 的物體進(jìn)入它的工作范圍時，它就給主控制器一個脈沖信號； （ 3） 動力馬達(dá)：提供開門與關(guān)門的主動力，控制門扇加速與減速運(yùn)行 ；（ 4） 門扇行進(jìn)軌道：就象火車的鐵軌，約束門扇的吊具走輪系統(tǒng)，使其按特定方向行 進(jìn)、滑動 ；（ 5） 門扇吊具走輪系統(tǒng)：用于吊掛活動門扇，同時在動力牽引下帶動門扇運(yùn)行 ；（ 6） 同步皮帶（或三角皮帶）：用于傳輸馬達(dá)所產(chǎn)動力，牽引門扇吊具走輪系統(tǒng) ；（ 7） 下部導(dǎo)向系統(tǒng)：是門扇下部的導(dǎo)向與定位裝置，防止門扇在運(yùn)行時出現(xiàn)前后門體擺動 。  門扇要完成開門和關(guān)門動作，其原理如下：門正上方安裝有一個紅外傳感器，其紅外發(fā)射 管發(fā)射出一束紅外光，在檢測區(qū)內(nèi)形成輻射面，這輻射面為檢測區(qū)。此光線會反射，在有目標(biāo)進(jìn)入這一區(qū)域時，紅外線接受管檢測并發(fā)出一個反映紅光變化的電信號。該信號經(jīng)過放大、整形輸入 PLC， PLC然后按照設(shè)定好的程序命令電機(jī)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作，使門扇按照設(shè)定的程序開啟、加速、全速、制動后慢速、全開、開門后保留一段時間再關(guān)門，關(guān)門同樣按照制定的程序運(yùn)行，先加速、全速、制動后慢行、關(guān)閉。當(dāng)關(guān)門時遇到障礙物時門扇會倒退，直至無障礙物時才關(guān)門。   2.5 設(shè)計方案   圖 2-1 自動門的傳動圖  該方案是通過減速電機(jī)直接輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動齒 形帶主動輪轉(zhuǎn)動，從而帶動齒形帶傳動，吊件與齒形帶之間通過皮帶夾固定在一起，實現(xiàn)同時的左右運(yùn)動，當(dāng)主動輪順時針轉(zhuǎn)動時，皮帶也順時針傳動，右吊件跟隨皮帶向右運(yùn)動，左吊件跟隨皮帶向左運(yùn)動，兩門扇向相反方向運(yùn)行實現(xiàn)自動門的開啟，當(dāng)觸碰到限位開關(guān)時，信號會傳送到 PLC控制自動門減速到停止。而當(dāng)主動輪逆時針轉(zhuǎn)動時，左吊件向右運(yùn)行，右吊件向做運(yùn)行，使得自動門處于關(guān)門動作。   第 3 章  門體的設(shè)計  3.1 門體的構(gòu)成  平滑自動門的門體由固定門體和活動門扇組成。其中固定門體包括固定門扇、整體門框、可安裝驅(qū)動機(jī)構(gòu)的橫梁、橫梁上部 的上亮子玻璃窗，這樣使得平滑門的布置美觀大方，當(dāng)然也有橫梁上方無玻璃窗和無固定門扇的平滑自動門，這要根據(jù)建筑物出入口的特點、門的位置、洞口尺寸、出入通行情況及環(huán)境決定。  3.2 門形式的選擇  平滑自動門的結(jié)構(gòu)形式主要有兩種：即單開式和雙開式，單開式就是只有一扇門從單側(cè)自動滑開。雙開式是兩扇門同時從中間滑向兩側(cè)或兩側(cè)滑向中間。根據(jù)功能要求和設(shè)計要求，選擇雙開式作為本次設(shè)計對象。   單開式   雙開式  圖 3-1 自動門的開門方式 示意 圖  3.3 門體和門扇材料的選擇  商用平滑自動門的門體有鋁合金、碳素鋼、不銹鋼 和玻璃等。因為對門體的設(shè)計沒有特殊要求，本設(shè)計采用鋁合金作為門體材料。而平滑門的門扇大多采用的是玻璃，一中是建筑玻璃，一種是鋼化玻璃，因鋼化玻璃透明性好、強(qiáng)度高，破碎后 無尖角不會傷人，所以應(yīng)用廣泛，此設(shè)計采用鋼化玻璃作為門扇材料。  3.4 門體的相關(guān)參數(shù)  名稱  尺寸（ mm）  活動門扇高度  2100 活動門扇寬度  900 門扇厚度  10 密度  2500kg/ 3m  表 3-1 門體規(guī)格參數(shù)  根據(jù)設(shè)計的規(guī)格門扇高度 mmh 2100 ，單扇門寬度 mmdw 900 ，厚 d=10mm，計算出自動門的體積為：  30189.001.09.01.2 mddhv w   因為門體還有玻璃夾和止擺裝置等附件，我們可以把單扇門的總重看為 55kg 自動門的運(yùn)行速度一般是取 0.3 0.5m/s,這里我們?nèi)〉氖?0.5m/s 進(jìn)行設(shè)計。  下圖為門體的整體平面外形圖：   圖 3-2 門體結(jié)構(gòu)簡圖   3.5 門體附件的設(shè)計  3.5.1 門夾的設(shè)計     門夾安裝在活動門扇的上下端，用于門扇與驅(qū)動 機(jī)構(gòu)的門滑輪吊件的連接。門夾與玻璃門扇的連接，再與門滑輪吊件連接。作為活動門扇與吊件的金屬連接件，門夾有門頂玻璃夾與門底玻璃夾，是小型正方形另一種為長條玻璃頂夾和長條玻璃底夾，這種玻璃底夾是與活動門扇等寬的上下兩條。玻璃夾的材料有鋁合金、不銹鋼及黃銅，本設(shè)計選用鋁合金作為玻璃夾的材料。因為選用的玻璃為 10mm 厚度，因此可選用型號為 DC-090型的門夾。    圖 3-3 門夾圖  3.5.2平滑門止擺裝置的選擇  平滑自動門屬于懸掛活動門扇，這樣門扇受力就會產(chǎn)生擺動，為保證門扇能平穩(wěn)的按照直線運(yùn)動，所以門框的下部 要設(shè)置止擺裝置。  目前，主流的止擺裝置主要有三種，即軌道式止擺、夾持式止擺和內(nèi)藏式止擺。  軌道式止擺在地面開軌道槽，軌道采用不銹鋼作為材料，滑塊為塑料，這種止擺裝置的門扇上可以加多個滑塊，因此抗擺動能力強(qiáng)。  夾持式止擺是在門扇的下方加上加持輪，門扇在夾持輪中間運(yùn)動。這中止擺裝置安裝起來比較方便，但是外形開起來不夠美觀，而且夾持輪會磨損門扇的下框表面，所以采用較少。  內(nèi)藏式止擺裝置是安裝在門扇下框的槽內(nèi)，由支撐軸和尼龍輪構(gòu)成。安裝方便，也能夠使門扇看起來更美觀，但要求軸和尼龍輪安裝牢靠接觸面平整。   綜合考慮各 個止擺裝置性能，和設(shè)計要求以及實踐的方便性，選用軌道式止擺裝置作為平滑門的止擺裝置。  下圖為本次設(shè)計的自動門的止擺裝置的結(jié)構(gòu)尺寸圖：    1、大滑輪      2、小滑輪       3、止擺器支架   4、滑動軌道  5、塑料墊       6、螺釘      7、活動門扇  圖 3-4 止擺裝置結(jié)構(gòu)圖  自動門在運(yùn)行的過程中，由于滑輪能夠沿著軌道正常的運(yùn)行，所以這種軌道式的運(yùn)行結(jié)構(gòu)能夠很好的防止自動門的側(cè)擺，這里設(shè)計的止擺裝置采用的是三個滑動地輪，他們分別在各自的軌道中運(yùn)行，三個軌道三個滑輪這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠使得自動門 的擺動幅度更小，原因是就算當(dāng)中一個滑輪由于某種因素（比如表面磨損變形）導(dǎo)致側(cè)向擺動，也會受到其它兩個滑輪的牽制，使其正常運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)點止是擺效果較為理想，同時能夠使得小滑輪承擔(dān)一部分大滑輪的縱向荷載，提高其壽命，還能有效的抵抗風(fēng)壓 和提高止擺裝置的導(dǎo)向能力 。  止擺裝置由于是安裝在很貼近地面處，同時要承受一部分門扇重量和風(fēng)壓力，所 以要求對其材料的要求是具有足夠的強(qiáng)度剛度同時不易生銹等特點，所以主要采用不銹鋼材料進(jìn)行生產(chǎn)，而滑輪采用是尼龍材料，這種材料在滑輪上應(yīng)用比較廣泛。  3.5.3鎖具的選擇  鎖具現(xiàn) 在主要有機(jī)械鎖和電子鎖等，而 機(jī)械鎖是一種沒有電子器件的大密鑰量高可靠的全機(jī)械密碼鎖 。所以不適合用在公眾場合的自動門上，所以主要采用電子鎖來實現(xiàn)自動門的鎖閉。電子鎖的種類很多，有磁力鎖、電插鎖、電鎖口等， 電插鎖  ，最早的自動門大多用電插鎖實現(xiàn)，市場上有專用和不專用兩種。專用電插鎖就是專為自動門特點而設(shè)計的電鎖，最早都是臺灣進(jìn)口過來，此類鎖可應(yīng)用于各廠牌自動門。工作原理是由感應(yīng)器或門禁控制機(jī)等（如自助銀行刷卡機(jī)）送信號給電鎖，電鎖接受到信號后先開鎖再送信號給自動門開門。因先開鎖然后由鎖的控制單元送信號給門機(jī)控制 器實現(xiàn)開門，這樣就避免了門開啟而鎖未跳開而造成的撞鎖現(xiàn)象。而且鎖的控制單元有延時輸出開門信號功能所以叫專用電鎖。專用電插鎖的優(yōu)點是破壞性開啟門的難度加強(qiáng)，被強(qiáng)制開門的難度更大。 此次設(shè)計采用電插鎖作為鎖具。  本次設(shè)計選用的是 SOMB型電插鎖，其規(guī)格參數(shù)如下：  品牌： SOMB          型號： SB-203E 材質(zhì)：不銹鋼          尺寸： 200*34*44(mm) 輸入電壓： DC12V 啟動電流： 500mA 工作電流： 480mA 使用范圍：玻璃門、木門、鐵門、防火門  安全類型：斷電開門  另外 鎖具還 需 要實現(xiàn)與門禁系統(tǒng)的連接，控制器必須能夠使開門動作與開鎖動作相協(xié)調(diào)，確保操作無誤。高擋自動門可以實觀在開門信號輸出之前 1/1O 秒輸出開鎖信號，這種特性對于自動平開門特別重要，如果達(dá)不到這種水平的同時還要加鎖，就很容易引起故障。   第 4 章  驅(qū)動和傳動系統(tǒng)的設(shè)計  4.1 自動門運(yùn)行阻力的計算  自動門運(yùn)行阻力計算：  平滑自動門總運(yùn)行阻力包括摩擦阻力、風(fēng)阻力、坡度阻力和慣性阻力。因為坡度斜角小，運(yùn)行速度慢，所以坡度阻力和慣性阻力忽略不計。  （ 1）摩擦阻力fF 摩擦阻力包括門滑輪的滾動摩擦阻力、門滑輪軸承中的摩擦阻力以及門滑輪輪緣與軌道之間的滑動摩擦阻力。為了簡化 ,假設(shè)其總運(yùn)行 效率為 0.95。   （ 2）風(fēng)阻力dF。  根據(jù)實際環(huán)境情況，這里取六級風(fēng)壓進(jìn)行阻力計算。  自動門的風(fēng)阻力為：   式中dC為風(fēng)力系數(shù)，平滑門風(fēng)力系數(shù) 取 1.1；  A 垂直與風(fēng)向的迎風(fēng)面積 （自動門的總面積） ；  dP 計算風(fēng)壓（ Pa） ；  A  門滑輪與止擺器的綜合摩擦系數(shù)，這里取 0.1。  查表得六級大風(fēng)風(fēng)速；   這里取 smv /13 。  風(fēng)壓計算公式：   綜上                   4.2 自動門驅(qū)動功率的計算  根據(jù)傳動的實際情況，取各部分傳動效率如下：   聯(lián)軸器效率： 99.01  滾動軸承效率： 99.02  閉式齒輪傳動效率： 97.03  所以 9.0234221  取減速電機(jī)的效率取 9.0 。  電動機(jī)工作時需要的功率為：  1000FvPo    所以減速電機(jī)的驅(qū)動功率為 54.5W。  4.3 減速電機(jī)的選型  4.3.1直流電機(jī)的調(diào)速  他勵或并勵直流電動機(jī)相比于交流電機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、維修不方便，但是在 調(diào)速方面卻有其獨(dú)特的優(yōu)點。鼠籠式電動機(jī)在一般情況下是不能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)速的，更不能進(jìn)行無極調(diào)速，所以對于調(diào)速要求較高的設(shè)備，通常采用直流電動機(jī)，這是因為直流電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)無極調(diào)速，并且機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)比較簡單。  由直流電機(jī)轉(zhuǎn)速公式：  KERTUn aa )( 可知 調(diào)節(jié)aR、 U、 中的 任意一個，都可以實現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，改變電樞電路中的外電阻也可以對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，但其特點是耗電多，機(jī)械特性軟，調(diào)速范圍小，且只能進(jìn) 行有極調(diào)速，所以這種方法采用較少?，F(xiàn)在對直流電機(jī)調(diào)速的方法主要有調(diào)磁法和調(diào)壓法。  wkwP O 5.540 5 4 5.09.01 0 0 0 5.01.98 4.3.2選用直流減速電機(jī)優(yōu)勢  因為直流電機(jī)在調(diào)速方面很簡單，但是相對于異步電機(jī)卻有以下優(yōu)點：  1）由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子尺寸得以減小，可以具有較低的慣性，更快的響應(yīng)速度，更高的轉(zhuǎn)矩慣量比。  2）由于沒有了轉(zhuǎn)子損耗（轉(zhuǎn)子采用永磁材料），所以無需定子勵磁電流分量，所以無刷直流電機(jī)具有較高的效率和功率密度。對于同等容量的輸出，交流異步電機(jī)需要更大的整流器和逆變器。  3）由于沒有轉(zhuǎn)子發(fā)熱，無需考慮轉(zhuǎn)子冷卻問題。  4）交流異步電機(jī)由于其非線性的本質(zhì)，固控制起來較為復(fù)雜，無刷直流電機(jī)把其復(fù)雜的磁場定向控制簡化為離散狀態(tài)的轉(zhuǎn)子位置控制，無需坐標(biāo)變換，調(diào)速范圍更寬，控制性能更好。  綜上所述，無刷直流電機(jī)具有更大的功率密度、更高的效率和更好的控制性能。  所以減速電機(jī)，選用無刷直流電機(jī)。  4.3.3確定減速機(jī)型  初選同步帶輪直接 d=60mm。  則主動輪轉(zhuǎn)速：  由公式 m ax100060 vdnv 得：  m in/2.15960 5.01 0 0 060 rn w  減速電機(jī)的輸出動輪速比：  845001.06014.3 2.159 dni w  根據(jù)裝置的驅(qū)動功率和減速器輸出的速比，選用日本進(jìn)口的 SS40E8-H4E8-12.5 型號直流減速電機(jī)，其功率 P=80W，額定轉(zhuǎn)速 200r/min。 A=24mm,B=70mm。    技術(shù)參數(shù)：  型號： SS40E8-H4E8-12.5 功率： 80W                 電壓： 24V 回轉(zhuǎn)速度為 200rpm          質(zhì)量 3.1kg 4.4 齒帶傳動的設(shè)計  4.4.1齒帶傳動各個參數(shù)的設(shè)計計算  （ 1）齒帶傳動特點  齒帶傳動主要部件為齒形同步帶。其傳動綜合了齒輪傳動、鏈傳動和帶傳動的優(yōu)點， 克服了其它各種帶打滑和伸長等缺點，構(gòu)成了一種獨(dú)特的傳動形式。同步齒帶傳動具有傳動準(zhǔn)確、平穩(wěn)、噪聲小、無滑差、承載能力高、壽命長、帶齒受力均勻合理和具有最小膨脹系數(shù)以及最大可靠性等優(yōu)點。同步齒帶可以獲得恒定的速比，且速比范圍大，允許的線速度高，傳遞效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，具有耐油耐潮等特點，使得其可以在環(huán)境較惡劣的條件下工作。  （ 2）同步帶的主動輪轉(zhuǎn)速  齒帶傳動的設(shè)計計算通常按照同步帶傳動進(jìn)行設(shè)計計算。  初選 同步帶 主動 輪 節(jié)圓 直徑 mmd 60 。  根據(jù)公式m ax100060 vdnv 計算得：  smndnv /5.0100060 60100060m ax  min/2.159 rn   （ 3）同步帶的功率  PKP Ac  AK 為 工況系數(shù)，查表取 AK =1.6。  則          WPC 2.875.546.1 （ 4）同步帶帶型的選擇  參考同步帶選型圖，根據(jù)帶輪轉(zhuǎn)速 1n 和同步帶功率CP，選擇帶型為 L 型。   圖 4-1同步帶選型圖  L型同步帶承載載荷屬于輕型載荷，其齒形尺寸如下：  帶型（節(jié)距代號）  節(jié)距（bP）  （ mm）  齒形角2  齒根厚  s  齒 高  th 帶高  h 齒根圓角半徑  fr 齒頂圓角半徑  ar L（輕型）  9.525 40 4.65 1.91 3.6 0.51 0.51    圖 4-2同步帶齒形尺寸分布圖  根據(jù)表 1.11 可以查得 L 型同步帶的基準(zhǔn)寬度 mmbs 4.25 （ 5）確定帶輪齒數(shù) Z 和帶輪節(jié)圓直徑 d 根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速 1n 和 L 型帶型，參照小帶輪最小齒數(shù)表 ，有小帶輪最小齒 數(shù)12min z ，小帶輪齒數(shù) 12min1 zz ，取 z1 =20.  圖 4-3小帶輪最小齒數(shù)表  L 型帶型的節(jié)距 Pb=9.525mm，則有節(jié)圓直徑：  mmpzd 67.6014.3 20525.9  所以通過帶型驗算節(jié)圓直徑取 d=60mm能夠滿足設(shè)計的條件 。  設(shè)計的齒輪的平面結(jié) 構(gòu)圖如下：    圖 4-4齒輪剖視圖  （ 6）驗算帶速 v m a x/485.01 0 0 060 vsmdnv 即滿足要求 。  （ 7） 確定中心距和同步帶長度pL  圖 4-5自動門運(yùn)行線路圖    圖中 實線部分表示兩扇門的關(guān)閉狀態(tài)，虛線表示兩扇門的完全開啟狀態(tài)。 L1是 活動門扇的寬度， L2 是 橋門的寬度， L3 則是 門開閉 全 過程中占用的皮帶長度，根據(jù)給定的尺寸 mmL 9001 ， mmL 4002 ，可以計算得到 L3，所以有 ：  mmLLLL 3100)200450(29002)22(22 2113  而齒輪的中心距3LD 中， 同時考慮 留有皮帶剩余余量，所以取 mm3200中D。  由公式2dLD p 中得：  mmdDL p 5.659067.6014.3320022 中  所以選取的同步帶長度為 6590.5mm。  （ 8）確定同步帶寬度sb L型同步帶的同步帶基準(zhǔn)寬度為 25.4mm，許用工作拉力 NFp 46.244，而工作時候所需拉力 NF 1.98 ，所以當(dāng)帶寬取 25.4mm 的時候，滿足使用要求。  即 4.25sb。  （ 9）齒輪軸的強(qiáng)度計算和材料選擇  帶傳動作用在軸上的壓力 FQ 由式 v pcQF 1000 得：  Nv p cQF 8.179485.0 0872.010001000  軸承的材料最常用的 45#鋼，因為這種材料的機(jī)械綜合性能比較好，下面就以這種材料為列來進(jìn)行強(qiáng)度的驗算。  帶傳動在軸上的壓力會以齒輪軸的固定點為支承點產(chǎn)生一個彎應(yīng)力，現(xiàn)在對軸的強(qiáng)度進(jìn)行計算（軸承的直徑為 .0.022m，軸承受力點與支點的距離 L 為 0.01m）：  最大彎矩： MNLFMQ .7 9 8.101.08.1 7 9  抗彎截面系數(shù)： 44 022.005.064/ dW  強(qiáng)度 =M/W= MP a53.1022.005.0/798.1 4  因為 45鋼的許用彎應(yīng)力為 102Mpa，所以選用這種材料是滿足要求的。  4.4.2 齒帶傳動張緊裝置的設(shè)計  帶傳動在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間以后，會因為帶的塑性變形和磨損而松弛，從而影響工作性能或致使帶不能正常工作。為了有效的防止這種不良結(jié)果的產(chǎn)生，就必須采取有效的補(bǔ)救措施?，F(xiàn)在常用的措施有下面幾種： 1、定期的張緊裝置。 2、自動張緊裝置。3、采用張緊輪的張緊裝置。  根據(jù)自動門的使用環(huán)境和條件，要求整個傳動裝置結(jié)構(gòu)簡單，占用空間少，采用張緊輪的張緊裝置會使整個自動門傳動裝置占用的空間變大，同時 也使得自動門的皮帶運(yùn)行方向改變，不能正常帶動皮帶夾來實現(xiàn)自動門的開閉，所以不宜采用，而自動張緊裝置是將有帶輪的電動機(jī)安裝在浮動的擺架上，利用電動機(jī)的自重，使帶輪隨同電動機(jī)繞固定軸擺動，來保持初拉力，所以也不適合采用。固選用定期張緊裝置的方式來進(jìn)行張緊。  下面是本次設(shè)計采用的彈簧張緊裝置。張緊裝置的結(jié)構(gòu)如下：   張緊裝置的主要構(gòu)成部分有： 1、底座    2、調(diào)節(jié)推板    3、調(diào)節(jié)桿    4、預(yù)勁彈簧     5、螺母  圖 4-6張緊裝置結(jié)構(gòu)圖   張緊裝置的工作原理：  自動門在安裝的時候，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿 3 向前旋轉(zhuǎn)，從而使 彈簧 4 處于預(yù)緊狀態(tài)，如果同步帶傳動出現(xiàn)松弛的時候，則只需旋松調(diào)節(jié)推板 2和螺母 5，在彈簧向左推力下，雕節(jié)擋板帶動齒輪一起向左移動，從而使得皮帶能夠重新張緊。如果還不能滿足張緊要求，可以再旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿，再進(jìn)行調(diào)整。  其三維模型圖如下（含齒輪）：   圖 4-7張緊裝置三維圖   第 5 章  門吊件  皮帶夾  導(dǎo)軌的設(shè)計  5.1 門吊件的設(shè)計  自動門吊件用于連接自動門和皮帶的組件，包括連接桿，吊輪，吊架，平衡桿等部分，連接桿用于連接皮帶夾和吊架，用來將皮帶的動力傳遞到門體上，使門獲得左右移動的動力，而吊架一端是固定在橋門上， 一端與連接桿相連，在其中部連接著兩個吊輪，在自動門運(yùn)行的過程中，吊輪能夠繞軸在軌道中滾動，大大減小了自動門的運(yùn)行阻力。平衡桿連接在兩吊輪的另一端，用來保證兩吊輪的相對位置和防止吊輪內(nèi)側(cè)和導(dǎo)軌之間的側(cè)壓。  5.1.1門吊架的設(shè)計  吊架是用來固定吊輪支承和連接門夾的部件，考慮到吊架的外形的加工工藝性和強(qiáng)度剛度要求， 吊架部件 材料一般都是 由冷軋鋼板沖壓成型 。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計如下：   圖 5-1吊架結(jié)構(gòu)圖  其中中間的兩個較大的孔是用來安裝滑輪支承軸，而左右方的三角形孔則是用來與連接桿相連時的螺孔，這樣的三角形結(jié)構(gòu)連 接能夠使得他們之間具有較好的穩(wěn)定性， 固定準(zhǔn)確。  其三維結(jié)構(gòu)圖：    圖 5-2吊架三維圖  5.1.2吊輪的設(shè)計  吊輪固定在吊架上，通過齒形帶傳遞動力，然后帶動自動門沿著導(dǎo)軌運(yùn)動。 自動平移門 吊 輪 都 采用 的是 特殊的尼龍滑輪， 這種材質(zhì)的滑輪 強(qiáng)度高、耐磨性好、自潤滑性好，同時還能有一定的減震效果。 所以使得其應(yīng)用廣泛。吊輪設(shè)計的尺寸參數(shù)如下：   圖 5-3吊輪的平面外形圖   其三維外形圖如下 ：    圖 5-4 吊輪三維圖  5.1.3吊輪軸的設(shè)計  軸的材料選擇：軸長期在彎應(yīng)力的作用下工作，其材料的要求是：強(qiáng)度高，剛度好，抗疲 勞，應(yīng)力集中敏感度小，加工性能好，而且要求軸的表面光滑度要好。  軸的材料主要采用中碳鋼、 35或者 45鋼、合金鋼 20Cr或者 40Cr 等。  最常用的是 45#鋼，其含碳量是 0.45%，這種材料鋼具有較好的機(jī)械綜合性能，所以此次設(shè)計采用的軸材料為 45#鋼。  軸的設(shè)計包括兩個方面：  結(jié)構(gòu)設(shè)計：使軸具有合理的形狀結(jié)構(gòu)，良好的加工工藝性。  強(qiáng)度計算：保證軸在荷載的作用下不致使斷裂或者過大的變形。  軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：  軸的端部應(yīng)有 45 度的倒角，以便安裝時候能夠?qū)χ泻弯J邊劃手。  軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要根據(jù)以下幾個方面：軸上零件的配置；軸上零件的固定；軸上零件的裝拆；軸的加工工藝性。  軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計如下：    圖 5-7支承軸外形圖  軸的強(qiáng)度計算：  軸是 固定在吊架上的，然后作為吊輪滾動的支承，它們之間的裝配連接如下圖所示：   圖 5-8吊件的結(jié)構(gòu)圖  下圖是軸受到門體和吊架總重的受力示意圖， O點是吊輪與導(dǎo)軌接觸的中點，它作為軸承的支承點。    圖 5-9支承軸受力示意圖  軸工作時只有彎矩作用而不受扭矩作用，所以 0M ,T=0.單扇門由兩個吊輪懸掛在導(dǎo)軌上 ，所以每根軸 A 點收到向下的力 NmgF 2752/ ，  支承軸受到的彎矩 mNLFM /9.9036.0275 ，  抗彎截面系數(shù) 444 02.005.064/02.014.364/ dW  強(qiáng)度 =M/W=9.9/( 402.005.0 )=12.375Mpa 材料選用的是 45 號調(diào)質(zhì)鋼，許用彎應(yīng)力是 102Mpa， 12.375Mpa<102Mpa,所以通過設(shè)計能夠承受足夠的強(qiáng)度。  5.1.4 吊件的整體裝配設(shè)計  自動門吊件的設(shè)計原則是使得皮帶到自動門動力傳遞效率最高，即在吊 件結(jié)構(gòu)的設(shè)計中在提供相同的原動力的情況下，門體獲得的橫向運(yùn)動力最好的方案即為最佳方案。  在吊件結(jié)構(gòu)設(shè)計方案過程中，我們可以將連接桿和吊架之間的連接看作一個杠桿來做受力分析。  下面為門吊件設(shè)計的兩種方案：  方案一：連接桿連接在吊架的中間傳遞橫向動力， A、 B點是兩個吊輪的中心點，O點為兩吊輪的中心點， F1表示皮帶傳遞的水平動力。    圖 5-10 方案一示意圖  方案二：連接桿連接在吊架的一端傳遞動力， A、 B點是兩個吊輪的中心點， O點為兩吊輪的中心點， F1表示皮帶傳遞的水平動力。   圖 5-11 方案二示意圖  方案 的分析比較：  兩種方案的受力示意圖：  L表示的是力 F1與 F2距離 AB水平線的垂直距離， L1表示 F1 與滑輪 1中心點 A 的水平距離， L2 表示 F2距離滑輪 1中心點 A的水平距離。   圖 5-12 兩種方案受力比較 圖  F1 為方案一中的受力， F2 為方案 2 中的受力。受力方向為左，為了方便分析，我們把力移動到 AB軸線上，轉(zhuǎn)化成力和力矩的形式。 F1在 O點產(chǎn)生一個 M1的力矩，F(xiàn)2在 O點產(chǎn)生一個 M2的力矩。   假設(shè) FFF 21 ，有：  FLLFM 11  FLLFM 12  因為 O 點力矩 M1 的作用使得 A 點受到一個向下的力 F3，同時 M2 在 A 點產(chǎn)生的向下的力為 F4，在 A 點產(chǎn)生的向下的力越大，也會使得吊輪與軌道之間的摩擦力越大，阻礙滑輪的左右運(yùn)動。  由 M=FL得：   1113 LFLLMF 2224 LFLLMF 12 LL  所以有43 FF ，  所以方案二使得滑輪與滾道間的摩擦阻力更小，能夠有效的減少滑輪和軌道的摩擦損耗選擇方案二較好。  下圖為整個吊 件的結(jié)構(gòu)圖：    圖 5-13 吊件結(jié)構(gòu)圖  5.2 皮帶夾的設(shè)計  皮帶夾是用于連接皮帶和吊件的工件，皮帶夾的設(shè)計要 求是在能夠滿足整個傳動機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行的前提下，能夠夾具和皮帶之間夾 緊可靠，不會產(chǎn)生相對滑動。再考慮到齒帶的外形，我們可以將夾具設(shè)計成齒條形狀來很好的和齒形帶進(jìn)行嚙合，從而能夠使得皮帶和皮帶夾之間不會長生相對運(yùn)動。這種結(jié)構(gòu)的皮帶夾即能很好的滿足傳動 要求，而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝拆卸方便。   圖 5-14 皮帶夾的平面結(jié)構(gòu)圖   在皮帶夾的尺寸設(shè)計的時候，我們需要考慮我們選用的帶的帶型的齒高、齒寬和皮帶厚度等， 因為只有尺寸合適才能使得皮帶夾能夠很好的與皮帶嚙合。如上圖尺寸L1=30mm 是皮帶夾的齒形寬度，其要求是 L1 必須大于所選皮帶的寬度，在皮帶設(shè)計的時候，我們選用的是 L 型同步帶，其寬度 mmbs 4.25，而皮帶夾的齒形寬度sbL 301，滿足尺寸要求，所以 L1設(shè)計為 30mm的寬度較為合適。  L2 為皮帶夾齒形條的齒高，其值為 L2=2mm，而我們選用的 L 型齒形同步帶其齒高mmht 91.1 ，所以有 thL 2 ，即 L型齒形同步帶能夠完全嚙合，同時考慮到嚙合的預(yù)留間隙，所以在設(shè)計皮帶夾的時候設(shè)計齒高 L2為 2mm也是滿足要求。而 L3是為皮帶留的厚度，這里設(shè)計的預(yù)留厚度 mmL 23， L 型同步帶的厚度（除去齒高）：mmhhd t 69.191.16.3 （ h為帶總高）  所以 dL3，即皮帶能夠放入皮帶夾中，同時又有 hL3，即皮帶不會在皮帶夾中發(fā)生相對滑動，所以 L3取為 2mm也是滿足設(shè)計要求。  其三維模型圖如下： &