防恐電子擋車器設(shè)計(jì)—擋車器總體及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 目 錄 1 緒論 . 1 1.1 電子擋車器的現(xiàn)狀 . 1 1.2 本課題研究的意義 . 2 1.3 本課題的主要任務(wù) . 3 1.3.1 設(shè)計(jì)條件及要求 . 3 1.3.2 知識(shí)要求 . 4 1.3.3 設(shè)汁任務(wù) . 4 2 防恐電子擋車器總體的設(shè)計(jì) . 5 2.1 機(jī)械部分 . 5 2.1.1 機(jī)械部分的基本要求 . 5 2.1.2 四桿機(jī)構(gòu)的選用 . 5 2.1.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的確定方法 作圖法 . 6 2.1.4 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) . 6 2.2 控制部分 . 8 2.2.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 8 2.2.2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 11 3 機(jī)械部分的詳細(xì)設(shè)計(jì) . 15 3.1 擬定機(jī)構(gòu)方案 . 15 3.2 鋼板的強(qiáng)度校核 . 17 3.2.1 板的受力分析 . 17 3.2.2 板的厚度校核 . 18 3.2.3 板的剪切強(qiáng)度校核 . 18 3.2.4 板的拉伸強(qiáng)度校核 . 19 3.3 桿的強(qiáng)度校核 . 19 3.4 銷的強(qiáng)度校核 . 20 4 液壓 缸的設(shè)計(jì) . 23 4.1 確定液壓系統(tǒng)方案 . 23 4.2 負(fù)載分析 . 23 4.3 初選工作壓力 . 24 4.4 計(jì)算液壓缸的主要尺寸 . 24 4.5 液壓缸其他尺寸的確定 . 26 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4.6 液壓缸參數(shù)的校核 . 26 4.6.1 活塞桿直徑強(qiáng)度校驗(yàn) . 26 4.6.2 缸體壁厚 強(qiáng)度校核 . 27 結(jié)束語 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 致謝 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) . 28 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 1 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1 緒論 1.1 電子擋車器的現(xiàn)狀 汽車擋車控制系統(tǒng)的研制智能交通系統(tǒng)的思想在 60 年代就被提出來了，并提出了一些探索性項(xiàng)目。從 80 年代開始智能交通系統(tǒng)受到廣泛的重視。歐洲、日本、美以及澳大利亞等相繼啟動(dòng)了以智能交通系統(tǒng)為目標(biāo) 的研究的開發(fā)項(xiàng)目。目前，一些相對(duì)成熟的智能交通系統(tǒng)項(xiàng)在得到推廣應(yīng)用，發(fā)展很快。發(fā)達(dá)國(guó)家正在完善各種已建立的局部智能交通系統(tǒng)，并連入國(guó)家整體網(wǎng)絡(luò)，大力發(fā)展智能交通系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)。近兩年的應(yīng)用熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)為信息技術(shù)； GPS 應(yīng)用技術(shù)；電子收費(fèi)系統(tǒng)；高速公路商業(yè)化。我國(guó)對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究，開發(fā)處于起步階段，應(yīng)用項(xiàng)目很少，但己經(jīng)認(rèn)識(shí)到發(fā)展智能交通系統(tǒng)的意義，相關(guān)部門開展了一系列的工作。但我國(guó)智能交通技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用的實(shí)質(zhì)性工作仍然比較薄弱，在先進(jìn)車輛控制技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)汽車企業(yè)目前無力關(guān)注并給予研究開發(fā)資助，在 國(guó)家極少的科研資助下開展了一些理論性的或仿真性的研究工作。 隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)的交通運(yùn)輸業(yè)也發(fā)生了日新月異的變化，各大高速公路如雨后春筍般地興建，因此給電子擋車器的要求也越來越高。如今在公路、 橋梁、隧道、停車場(chǎng) 收費(fèi)站甚至在高級(jí)住宅小區(qū)、機(jī)場(chǎng)、體育場(chǎng)和集會(huì)場(chǎng)都安裝了欄桿機(jī)。 圖 1.1 住宅區(qū)欄桿式自動(dòng)擋車器 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 目前市場(chǎng)上有各式各樣的擋車器。就切換的速度上看有：高速擋車器，動(dòng)作時(shí)間一般為 1.2S 2S；中速擋 車器，動(dòng)作的時(shí)間一般為 2.5S 3S；低速擋車器，動(dòng)作時(shí)間一般為 4.5S 以上。就外形來看，有直臂型，主要用于公路收費(fèi)站、停車場(chǎng)、住宅、機(jī)關(guān)及學(xué)校等；曲臂型，主要用于受高度限制的區(qū)域；欄柵型，外形很優(yōu)美，主要用于海關(guān)等防止從桿下通過的場(chǎng)所。就控制方式來看，有：手動(dòng)控制，遙控控制和通訊控制。就機(jī)械傳動(dòng)上分有：液壓傳動(dòng)，這種傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)快、聲音輕，但維護(hù)成本高，欄桿不宜太長(zhǎng)，撞擊后損壞率高 ,停電后的釋放簡(jiǎn)單 ；皮帶傳動(dòng)，這種傳動(dòng) 成本低 ,但易拉伸磨損 ,聲音響 ,傳輸平衡穩(wěn)定性較差 ,要日常維護(hù) ；減速箱傳動(dòng)，此種傳動(dòng) 成本略低 ,機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,機(jī)件多 ,調(diào)節(jié)維護(hù)復(fù)雜 ； 復(fù)合一體化傳動(dòng) ，此種傳動(dòng) 電機(jī)和減速機(jī)構(gòu)一體，根據(jù)不同的桿長(zhǎng)選擇不同的電機(jī)，無須調(diào)節(jié)減速機(jī)構(gòu)，停電處理只需鑰匙柄，衛(wèi)生方便。 圖 1.2 柵欄式擋車器 得益于切換的快速性以及外形的美觀，擋桿類的擋車器應(yīng)用得非常廣泛，但是， 各收費(fèi)站使用的直桿類道閘，對(duì)違章司機(jī)形同虛設(shè)，車輛沖卡現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重。更有甚者，撞傷、撞死執(zhí)情人員，也時(shí)有發(fā)生。嚴(yán)重威脅收費(fèi)站工作人員的人身安全，造成征費(fèi)工作困難， 直接影響我國(guó)公路事業(yè)的發(fā)展 1。 1.2 本課題研究的意義 近年來，交通運(yùn)輸事 業(yè)發(fā)展迅速，將電子信息技術(shù)引入，便產(chǎn)生了智能交通 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 系統(tǒng) (ITS 一 InielligentTransportationSystem)。 ITS 是將先進(jìn)的信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效綜合運(yùn)用于整個(gè)運(yùn)輸管理體系，從而建立起大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高速的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)。目前市場(chǎng)上流行的擋桿類擋車器注重狀態(tài)切換的快速性但忽視系統(tǒng)抗沖撞能力，只能作為一種意念上的關(guān)卡。在國(guó)際恐怖主義汽車炸彈等各種自殺式恐怖襲擊越發(fā)猖獗的國(guó)際環(huán)境下，為了加強(qiáng)對(duì)海關(guān)、機(jī)場(chǎng)、重要政府機(jī)關(guān)進(jìn)行有效的 保護(hù)，迫切需要研制出一種既具有快速性又有一定抗沖撞性的電子防恐擋車器。 電子防恐擋車器正可以解決當(dāng)前的恐怖沖卡現(xiàn)象， 適用于公路、橋梁、隧道、停車場(chǎng)、企事業(yè)單位、旅游區(qū)道口、車輛通行管理領(lǐng)域和收費(fèi)出入口 。電子擋車器的 控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)控制，系統(tǒng)集成度高，邏輯功能強(qiáng)，具備高度智能化。系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)有多種運(yùn)行模式供用戶選用；有與自動(dòng)控制系統(tǒng)、環(huán)路感應(yīng)器、報(bào)警器、車輛計(jì)數(shù)器的連接的專用接口；用戶可通過選擇不同的運(yùn)行模式，通過不同的搭配組合，靈活組成人工控制、半自動(dòng)控制、智能控制等各種不同類型的控制管理系統(tǒng) 。 本課題 將對(duì)汽車擋車器的機(jī)械部分、控制部分和保護(hù)環(huán)節(jié)進(jìn)行研究。其目的是通過對(duì)汽車擋車器的研究，發(fā)現(xiàn)擋車器設(shè)計(jì)中存在的不足，進(jìn)而改進(jìn)擋車器的設(shè)計(jì)，以便使擋車器更好地在智能化交通系統(tǒng)中發(fā)揮作用。由于該設(shè)計(jì)具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，并且通過研究可以學(xué)習(xí)到許多相關(guān)知識(shí)，在當(dāng)今講求競(jìng)爭(zhēng)，講求效率與效益的時(shí)代，本課題就具有了較高的研究?jī)r(jià)值 1。 1.3 本課題的主要任務(wù) 本課題擬設(shè)定一種剛性擋車器，在重點(diǎn)進(jìn)行抗沖撞設(shè)計(jì)的同時(shí)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。其設(shè)計(jì)成果可望形成一種有實(shí)用價(jià)值的現(xiàn)代化防恐設(shè)備。 1.3.1 設(shè)計(jì)條件及要求 （ 1）路幅寬： 5米； （ 2）極限沖擊力： 1000KN； （ 3）動(dòng)作時(shí)間： 10s； （ 4）控制核心：?jiǎn)纹瑱C(jī)； 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 （ 5）控制方式：現(xiàn)場(chǎng)按鈕控制、中央計(jì)算機(jī)集中控制、地感應(yīng)智能控制 1.3.2 知識(shí)要求 具備機(jī)械原理與機(jī)械零件設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)知識(shí)，掌握AutoCAD、 Pro/E 等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件 ,有較好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。 1.3.3 設(shè)汁任務(wù) （ 1）總體方案設(shè)計(jì)與計(jì)算； （ 2）機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的裝配圖； （ 3）關(guān)鍵零件設(shè)計(jì)及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2 防恐電子擋車器總體的設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)械部分 2.1.1 機(jī)械部分的基本要求 機(jī)械部分是直接阻擋車沖擊的部分，因此，必須具有以下基本要求： （ 1）空間上足夠的大。擋車板在路的橫向和高度方向能夠阻擋住車。 （ 2）強(qiáng)度足夠。當(dāng)車以高速?zèng)_撞擋車板時(shí)，產(chǎn)生巨大的沖擊力，整個(gè)系統(tǒng)必須具有足夠的強(qiáng)度來承受巨大的剪切應(yīng)力，擠壓應(yīng)力以及彎曲應(yīng)力。 （ 3）運(yùn)動(dòng)過程中不能干涉。為了便于整個(gè)系統(tǒng)的裝拆，我們盡量的要減小坑的體積，尤其是坑的深度，但是不能導(dǎo)致系統(tǒng)在工作中出現(xiàn)干涉，如桿碰到坑的壁面，液壓缸和桿相互阻擋等導(dǎo)致系統(tǒng)強(qiáng)烈震動(dòng)甚至不能運(yùn)動(dòng)。 （ 4） 結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單。此系統(tǒng)主要是滿足剛度要求，對(duì)靈敏性要求和精密性要求不高。減小結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可以提高系統(tǒng)的剛性，降低成本。 （ 5）重量盡量小。盡量的減小系統(tǒng)的重量，可以減小啟動(dòng)液壓系統(tǒng)的負(fù)荷，減小成本，便于裝拆 2。 2.1.2 四桿機(jī)構(gòu)的選用 （ 1）曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的兩個(gè)連架桿中，若一個(gè)為曲柄，另一個(gè)為搖桿，則稱其為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。在曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若以曲柄為原動(dòng)件時(shí)，可將曲柄的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾u桿的往復(fù)擺動(dòng)；若以搖桿為原動(dòng)件時(shí)，可將搖桿的擺動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍恼苓\(yùn)動(dòng)。 如圖 2.1所示的雷達(dá)天線俯仰搜索 機(jī)構(gòu) 。 . 圖 2.1 雷達(dá)天線俯仰搜索機(jī)構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 （ 2）曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是由四桿機(jī)構(gòu)的基本形式演化而來的。機(jī)構(gòu)的演化，不僅是為了滿足運(yùn)動(dòng)方面的要求，還往往是為了改善受力狀況以及滿足結(jié)構(gòu)上的需要。如圖 2.2所示的自卸卡車車廂的舉升機(jī)構(gòu) ABC為例，其中搖桿 3為油缸，用壓力油推動(dòng)活塞使車廂翻轉(zhuǎn)。 圖 2.2 自卸卡車車廂的舉升機(jī)構(gòu) 本設(shè)計(jì)的擋車器機(jī)械部分與上述兩例的原理相似，采用四桿機(jī)構(gòu)作為機(jī)械部分 2 3。 2.1.3 平面四桿機(jī)構(gòu)的確定方法 作圖法 對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)來說，當(dāng)其鉸鏈中心位置確定后，各桿的長(zhǎng)度也就確定了。用作圖法進(jìn)行設(shè)計(jì)，就是利用各鉸鏈之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，通過作圖確定各鉸鏈的位置，從而定出各桿的長(zhǎng)度。 作圖法有直觀，簡(jiǎn)單，快捷的優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中我們采用這種方法 3。 2.1.4 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) （ 1）優(yōu)點(diǎn) （ a）傳動(dòng)平穩(wěn)。在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不像機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)扣撞擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn) 頻繁的換向；因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全都采用了液壓傳動(dòng)。 （ b）質(zhì)量輕體積小。液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏；這對(duì)液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說，是特別重要的。例如我國(guó)生產(chǎn)的1m3 挖掘機(jī)在采用液壓傳動(dòng)后，比采用機(jī)械傳動(dòng)時(shí)的質(zhì)量減輕了 1t。 （ c）承載能力大。液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩， 因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬噸輪船操舵和萬噸水壓機(jī)等。 （ d）容易實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。在液壓傳動(dòng)中，調(diào) 節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，并且調(diào)速范圍很大，可達(dá) 2000： 1，很容易獲得極低的速度。 （ e）易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過載，避免發(fā)生事故。 （ f）液壓元件能夠自動(dòng)潤(rùn)滑。由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤(rùn)滑，因此元件的使用壽命較長(zhǎng)。 （ g）容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作。采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。 （ h）簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)。采用液壓傳動(dòng)可大大地簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。 （ i）便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。 （ j）便于實(shí)現(xiàn)“三化”。液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列比、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。也易于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。 （ 2）缺點(diǎn) （ a）液壓元件制造精度要求高。由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。 （ b）實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難。液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液也 不是絕對(duì)不可壓縮的。因此不宜應(yīng)用在在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場(chǎng)合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。 （ c）油液受溫度的影響。由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 （ d）不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。由于采用油管傳輸壓力油，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。 （ e）油液中混入空氣易影響工作性能。油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。 （ f）油液容易污染。油液污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。 （ g）發(fā)生故障不易檢查和排除 8。 2.2 控制部分 2.2.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，可以將 CPU、 RAM、 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及輸入 /輸出（ I/O）接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件，集成在一塊電路芯片上。這樣所組成的芯片級(jí)的微型計(jì)算機(jī)稱為單片微型計(jì)算機(jī)。本系統(tǒng)選用的是 MCS 51系列的 89C51。如圖 2.3 所示 振 蕩 器 和時(shí) 序 電 路程 序 存 儲(chǔ) 器( 4 K B )數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器( 2 5 6 K B )8 9 C 5 1C U P兩 個(gè) 1 6 位 定時(shí) 器 / 計(jì) 數(shù) 器中 斷控 制總 線 擴(kuò) 展控 制 器并 行 可 編 程 和 I / O可 編 程串 行 口外 部 中 斷內(nèi)部中斷控 制( 數(shù) 據(jù) / 地 址 )外 時(shí) 鐘 源外 部 事 件 計(jì) 數(shù)P 0P 1P 2P 3R I DT I D單 片 機(jī) 的 基 本 組 成 結(jié) 構(gòu)圖 2.3 單片機(jī)的基本組成結(jié)構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 （ 2）電氣與單片機(jī)控制系統(tǒng) 電氣與單片機(jī)控制系統(tǒng)的總體框架如下圖 3.2 所示。主要包括 89C51 單片機(jī)主控制系統(tǒng)，輸入部分包 括：抬板、落板與停板按鍵開關(guān)，紅燈、綠燈與霧燈按鍵開關(guān)，前后地感應(yīng)按鍵開關(guān)，上、下限位開關(guān)，前后地感應(yīng)模塊控制拔碼開關(guān)，抬板、落板最大時(shí)限設(shè)置拔碼開關(guān)，定時(shí)自動(dòng)落板設(shè)置拔碼開關(guān)；輸出部分包括：電機(jī)的開停，抬板、落板及停板，紅燈、綠燈及霧燈，脈沖記數(shù)器。 8 9 C 5 1單 片 機(jī) 系 統(tǒng)抬 板 , 落 板 ,停 板 開 關(guān)紅 燈 , 綠 燈 ,霧 燈 開 關(guān)前 , 后 地 感應(yīng) 開 關(guān)上 , 下 限 位開 關(guān)抬 板 , 落板 , 停 板紅 燈 , 綠燈 , 霧 燈電 機(jī) 開停 控 制脈 沖 計(jì) 數(shù) 器抬 板 , 落板 最 大 限時(shí) 設(shè) 置定 時(shí) 自 動(dòng)抬 板 設(shè) 置前 , 后 地 感 應(yīng)模 塊 抬 落 設(shè) 置反 向功 率放 大報(bào) 警 器圖 2.4 基本設(shè)計(jì)圖 此電氣與單片機(jī)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： （ a）采用單片機(jī)控制，簡(jiǎn)化了電路，提高了可靠性。 （ b）內(nèi)含線圈檢測(cè)器，僅需在車道上布埋線圈，即可實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)檢測(cè)與擋板的自動(dòng)控制。 （ c） 無觸點(diǎn)光電開關(guān)，可靠耐用。 （ d）可外加車輛計(jì)數(shù)器。 （ e）防控裝置，保護(hù)車輛與擋板 11 14。 （ 3）中斷系統(tǒng) 中斷：程序執(zhí)行過程中，允許外部或內(nèi)部事件通過硬件打斷程序的執(zhí)行，使其轉(zhuǎn)向?yàn)樘幚硗獠炕騼?nèi)部事件的中斷服務(wù)程序中去；完成中斷服務(wù)程序后， CPU 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 繼續(xù)原來被打斷的程序，這樣的過程稱為中斷過程。 外部中斷觸發(fā)方式：電平觸發(fā)方式，低電平有效；跳變觸發(fā)方式，電平發(fā)生由高到低時(shí)觸發(fā)。這兩種觸發(fā)方式可以設(shè)置 TCON 寄存器中的 1INT 和 0INT 中斷觸發(fā)申請(qǐng)觸發(fā)方式控制位來選擇：設(shè)置 IT1、 IT0=0，選擇電平觸發(fā)方式；設(shè)置1INT 、 0INT ，選擇跳變觸發(fā)方式。 中斷優(yōu)先級(jí)：幾個(gè)中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí)，或者 CPU 正在處理某外部事件時(shí)，又有另一外部事件申請(qǐng)中斷， CPU 必須區(qū)分哪個(gè)中斷源更重要，從而確定優(yōu)先處理誰的能力 11 14。 （ 4） 80C51、 87C51 及 89C51 型單片機(jī)的比較 80C51、 87C51 及 89C51 型單片機(jī)的特性比較如下表： 表 2.1 單片機(jī)的特性比較 型號(hào) 特性 80C51 87C51 89C51 ROM 4K 4K（ EPROM） 4K（ 2E PROM） RAM 128K 128K 128K ROM（片內(nèi)、片外） 64K 64K 64K RAM（片內(nèi)、片外） 64K 64K 64K 16 位 C/T 2 2 2 并行 I/O 口 32 32 32 串行 I/O 口 1 1 1 中斷口 5 5 6 最高時(shí)鐘頻率 12MHz 12MHz 24MHz 80C51 單片機(jī)的程序在做單片機(jī)時(shí)寫入，一次性固化，用戶不能改寫；在87C51 中為 4KB 的可編程、可改寫的只讀存儲(chǔ)器是 EPROM；在 89C51 中為 4KB 的可騙程、可改寫的只讀存儲(chǔ)器是 2E PROM；而 80C31 不設(shè)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，使用時(shí)必須由片外擴(kuò)展。 89C51 單片機(jī)是 80C51 含 2E PROM 的產(chǎn)品，是當(dāng)前最新的一種電擦寫的 8 位單片機(jī)，與 80C51 系列完全兼容，這種單片機(jī)有兩級(jí)或三級(jí)程 序存儲(chǔ)器的保密系統(tǒng)，用于保護(hù) E2PROM 中的程序，以防止非法拷貝，其片內(nèi)的閃速存儲(chǔ)器的編程和擦除完全用電實(shí)現(xiàn)，另外 89C51 單片機(jī)還可用智能法進(jìn)行編程，可使每個(gè)字節(jié) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 編程的時(shí)間由 50MS 減少到 4MS，速度快、效率高；其片內(nèi)有 4KB 的 PEROM 代碼存儲(chǔ)器陣列，有低電壓編程和高電壓編程（ 12V）兩種模式，低電壓編程狀態(tài)為用戶在系統(tǒng)中編程 89C51 提拱了一個(gè)方便的途徑，而高電壓編程（ 12V）模式與一般常規(guī) FLASH 或 EPROM 編程兼容。 由上可知，用電可擦除型的 ROM 給用戶還來了更大的方便，特別是應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試 ，而且目前的市場(chǎng)體格已經(jīng)下降得很快，所以被廣泛采用。所以本次選用 89C51 單片機(jī)較優(yōu) 12。 2.2.2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （ 1）軟件主程序的描述 主程序的流程見圖 2.4 所示。從流程圖可以看出，整個(gè)程序分為輸入數(shù)據(jù)的掃描程序和數(shù)據(jù)的處理程序兩部分，系統(tǒng)上電或復(fù)位之后，經(jīng)系統(tǒng)初始化，首先判斷 P1 口的狀態(tài)：若為 FFH，繼續(xù)掃描輸入數(shù)據(jù)；若不為 FFH，則轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)的處理程序。 程序開始后首先進(jìn)行程序的初始化，初始化主要完成的內(nèi)容有： （ a）輸出端口； （ b）示器的初始值； （ c）斷 0、外部中斷 1、定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 的初始化：外部中斷 0、外部中斷1的中斷優(yōu)先級(jí)設(shè)置為最高，并且設(shè)為邊沿觸發(fā)方式；設(shè)定定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0每 50ms中斷一次，其工作方式為 1，則需要作如下的計(jì)算： 振蕩器的頻率 fosc =12MHz 方式 1 計(jì)數(shù)器長(zhǎng)度 L=16， 162 =65536 定時(shí)時(shí)間 t=50ms= 31050 s 定時(shí)常數(shù) TC=12 105010126 5 5 3 612236 tf os cL 65536-50000=15536 定時(shí)常數(shù) TC轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制 數(shù) TCB=11110010110000 所以 TCH=3CH， TCL=0B0H 由于與定時(shí)器 T1 無關(guān)，故 M0=1， M1=0， C/T=0， GATE=0 不用門控 控制字為 #01H （ 2）輸入數(shù)據(jù)的掃描程序 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 抬板開關(guān)、落板開關(guān)、停板開關(guān)、紅燈開關(guān)、綠燈開關(guān)、霧燈開關(guān)、前地感應(yīng)開關(guān)與后地感應(yīng)開關(guān)是與 P1 口連接的，當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)閉合時(shí)，則其對(duì)應(yīng)的P1 口的位將會(huì)變成低電平。掃描 P1 口的狀態(tài)來判斷是否有鍵按下，如果 P1 口的各位都是高電平則說明此時(shí)沒有鍵盤按下，就又返回不斷地掃描 P1 口的狀態(tài)，直到有鍵按下即 P1 口不全是高電平 時(shí)才會(huì)轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)處理程序當(dāng)中來。 （ 3） 數(shù)據(jù)處理程序 此程序是整個(gè)軟件系統(tǒng)主要的構(gòu)成部分。如果進(jìn)入了數(shù)據(jù)處理程序，首先需判斷是哪個(gè)鍵被按下了。如果是紅燈開關(guān)、綠燈開關(guān)或霧燈開關(guān)中之一閉合了，就會(huì)轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的處理子程序當(dāng)中去，處理完后又回到輸入數(shù)據(jù)掃描程序當(dāng)中來。每按一次各燈開關(guān)，相應(yīng)燈的狀態(tài)是由亮變熄或由熄變亮這樣交替亮熄。設(shè)定這樣的控制各燈的開關(guān)鍵是用來檢測(cè)各燈是否正常的。 如果有前地感應(yīng)或后地感應(yīng)信號(hào)時(shí)，說明有車就在檢測(cè)區(qū)內(nèi)，為了保證車輛及擋車器的安全，會(huì)執(zhí)行落板的動(dòng)作，執(zhí)行完落板后又會(huì)回到數(shù)據(jù)掃描程序 當(dāng)中來，如果停用前或后地感應(yīng)模塊時(shí)，程序會(huì)跳到下一個(gè)處理程序去，并且只要有前或后地感應(yīng)輸入時(shí)且這種模塊有效程序就不會(huì)執(zhí)行抬板和停板的，這樣就保證了整個(gè)控制過程的安全。設(shè)定這種模塊是給擋車器增添了智能化，這種模塊用戶也可能過相應(yīng)的拔碼開關(guān)來選擇開啟或關(guān)閉的 13。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 開 始初 始 化有 鍵 按 下嗎 ？是 落 板 鍵嗎 ？是 抬 板 鍵嗎 ？是 后 地 感 應(yīng)信 號(hào) 嗎 ？是 前 地 感 應(yīng)信 號(hào) 嗎 ？是 停 板 鍵嗎 ？是 紅 燈 開 關(guān)嗎 ？是 綠 燈 開 關(guān)嗎 ？是 霧 燈 開 關(guān)嗎 ？板 位 最 高 處嗎 ？清 最 低 點(diǎn)標(biāo) 志抬 板亮 紅 燈設(shè) 抬 板計(jì) 數(shù)清 落 板計(jì) 數(shù)板 位 最 低 處嗎 ？清 最 高 點(diǎn)標(biāo) 志落 板設(shè) 落 板計(jì) 數(shù)清 抬 板計(jì) 數(shù)停 板清 抬 板計(jì) 數(shù)清 落 板計(jì) 數(shù)交 替 亮熄 綠 燈交 替 亮熄 紅 燈交 替 亮熄 霧 燈清 等 待 抬板 計(jì) 數(shù)置 等 待 抬板 計(jì) 數(shù)清 等 待 抬板 計(jì) 數(shù)清 等 待 抬板 計(jì) 數(shù)開 此 功 能嗎 ?開 此 功 能嗎 ?清 等 待 抬板 計(jì) 數(shù)YYNYNYNYNYYNNNNYYYNNY亮 紅 燈YNN圖 2.5 流程圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 板在抬起或落下的過程中會(huì)一直亮紅燈的，只有當(dāng)擋板下落到地面時(shí)才會(huì)亮綠燈，以顯示安全通過。程序中設(shè)置了最高標(biāo)志和最低標(biāo)志兩個(gè)標(biāo)志位。在抬板開始執(zhí)行時(shí)會(huì)設(shè)置一個(gè)抬板計(jì)數(shù) 值，并清除落板計(jì)數(shù)值、等待抬板計(jì)數(shù)值有最低標(biāo)志；左落板開始時(shí)會(huì)設(shè)置落板計(jì)數(shù)值及等待抬板計(jì)數(shù)值，并清除抬板計(jì)數(shù)值和最高標(biāo)志位；在執(zhí)行停板時(shí)會(huì)清除這三個(gè)計(jì)數(shù)值。 軟件設(shè)計(jì)對(duì)于以單片機(jī)為微控核心的智能控制系統(tǒng)具有十分重要的作用，本設(shè)計(jì)通過模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，通過軟件計(jì)時(shí)，合理安排各個(gè)模塊程序，使其分模塊合理、及時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)、保護(hù)、顯示和通訊等，利用軟件的快速處理能力實(shí)現(xiàn)對(duì)干擾信號(hào)的濾波，節(jié)約了硬件開銷，降低了控制系統(tǒng)的成本，達(dá)到了既定的功能要求 14。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3 機(jī)械部分的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1 擬定機(jī)構(gòu)方案 根據(jù)任務(wù)書要求并結(jié)合實(shí)際，初步擬定如下四個(gè)方案： 方案一：如圖 3.1所示 此方案采用液壓缸直接驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但因液壓缸直接承受負(fù)載，對(duì)液壓缸強(qiáng)度、精度要求過高。 圖 3.1 方案一 方案二：如圖 3.2所示 此方案液壓缸不直接承受負(fù)載，所受阻力較小，方案結(jié)構(gòu)緊湊，滿足設(shè)計(jì)要求。但此方案?jìng)鲃?dòng)角較小，不利于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。 圖 3.2 方案二 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 方案三：如圖 3.3所示 此方案結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)角較大，易于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，各桿位置構(gòu)成直角三角形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。但尺寸較大，超過空間要求。 圖 3.3 方案三 方案四：如圖 3.4所示 此方案結(jié)構(gòu)緊湊，滿足空間要求。液壓缸不直接承受負(fù)載，負(fù)載阻力小。各桿位置得當(dāng)，滿足剛度要求。機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角為 450，利于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。故采用此方案。 圖 3.4 方案四 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.2 鋼板的強(qiáng)度校核 3.2.1 板的受力分析 如圖 3.5所示 .圖 3.5 機(jī)構(gòu)受力分析 由靜力平衡方程 060s in45s in 00 DCFDGFM BCD 代入數(shù)據(jù)得 02 33.222 210 6 BCF 解得 6107.0 BCFN 以板的左端為坐標(biāo)原點(diǎn)，選取坐標(biāo)系如圖 3.6 所示 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 18 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3.6 機(jī)構(gòu)彎矩圖 3.2.2 板的厚度校核 由圖 3.6 解得最大彎矩 maxM 46 10213.0107.0 CGBC LFN m 抗彎截面系數(shù)62bhW 式中 b 為截面寬度， h 為截面高度（即本設(shè)計(jì)中板的厚度，初取為 0.2m） 代入數(shù)據(jù)解得 2 35 0 . 2 0 . 0 3 m6W 根據(jù)彎矩強(qiáng)度條件 4m a xm a x 62 1 1 0 7 1 2 0 M P a0 . 0 3 1 0M M P aW 故所取板的厚度 0.2m 滿足強(qiáng)度要求 4。 3.2.3 板的剪切強(qiáng)度校核 根據(jù)剪切強(qiáng)度條件 AFs 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 式中sF為截面上的內(nèi)力（即剪力）， 045sin FFs。 A為截面面積。 代入數(shù)據(jù)解得 4071.4101.05.1 221066 MPaMPa 故板滿足剪切強(qiáng)度要求 4。 3.2.4 板的拉伸強(qiáng)度校核 根據(jù)拉伸強(qiáng)度條件 AFN式中NF為拉伸力， 00 30s in45s inBCN FFF 。 A為截面面積， bhA 代入數(shù)據(jù)解得 10006.1102.05 21107.02210666 M P aMPa 故板滿足拉伸強(qiáng)度要求 4。 3.3 桿的強(qiáng)度校核 如圖 3.7 受力分析可知， AB 桿所受壓力大小即為BCF31（本設(shè)計(jì)采用 3組四桿機(jī)構(gòu)） 圖 3.7 AB 桿的受力分析 A為截面面積， 24 dA ，其中 d 為截面的半徑 600mm。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 20 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 由公式 16083.0)10600(47.03143131232 M P adFAF BCBC MPa 故 AB桿的強(qiáng)度滿足要求。 BC 桿的受力分析如圖 3.8 所示，其 所受壓力與 AB 桿相同，且 AB 桿的半徑與 BC 桿相同，故 BC 桿所受的壓縮強(qiáng)度與 AB桿完全相同。即 AB桿也滿足強(qiáng)度要求 45。 圖 3.8 BC 桿的受力分析 3.4 銷的強(qiáng)度校核 由圖 3.9 所示受力分析 可知，機(jī)構(gòu)中最 大的力為 DF 桿 所受的拉力06s i n 4 5 0 . 7 1 0CDFF N 根據(jù)剪切強(qiáng)度條件 AFs式中sF為截面上的內(nèi)力（即剪切力）， 61035.021 CDs FFN 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 21 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3.9 機(jī)構(gòu)受力分析 而本設(shè)計(jì)采用三組四桿機(jī)構(gòu)，故單組桿上的剪切力66 1012.03 1035.03 ss FF N ，如下圖 3.10 所示。 A 為截面面積 , 3232 1096.1)1050(44 dAm2 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 22 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 3.10 銷的受力分析 代入數(shù)據(jù)解得 1 2 0611096.1 12.0 3 MPaAF s MPa 故板滿足剪切強(qiáng)度要求 6。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 23 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4 液壓缸的設(shè)計(jì) 4.1 確定液壓系統(tǒng)方案 根據(jù)條件及實(shí)際計(jì)算采用如圖 4.1 系統(tǒng)方案 圖 4.1 液壓系統(tǒng) 4.2 負(fù)載分析 由圖 4.2 解得 660 106.02 3107.060s i n BCL FFN 因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用 3 個(gè)液壓缸，故單個(gè)液壓缸承受的負(fù)載為 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 24 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 61 102.03 LFF N 圖 4.2 機(jī)構(gòu)受力分析 4.3 初選工作壓力 初選液壓缸工作壓力，參考液壓傳動(dòng)表 10.3-1，結(jié)合本液壓系統(tǒng)實(shí)際情況，初選系統(tǒng)壓力 1P 為 18MPa7。 4.4 計(jì)算液壓缸的主要尺寸 正向行程（無桿腔進(jìn)油）時(shí) 12211 ) FAPAP m 其中2P為有桿腔壓力，此處取2P 0，m為機(jī)械效率（m=0.88 0.95），通常取m=0.95。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 25 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 所以1!1 FAP m 即 1124 FPD m 其中 D 為液壓缸內(nèi)徑 12295.0101814.3 102.044 6 611 mPFDmm 根據(jù)表 23.1-92 ， D取標(biāo)準(zhǔn)值 125mm 故活塞桿直徑 d可由 1 Dd 求得 其中 為速度比，)( 22212 dDD ， 推薦值為 1.33 2，查表 4.8-1取 1.33 6233.1 133.1125 d mm 根據(jù)表 23.1-102 ， d 取標(biāo)準(zhǔn)值 63mm 液壓缸具體如圖 4.3 圖 4.3 液壓缸 32321 1012)10125(44 DA m2 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 26 頁 共 30 頁 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 則液壓缸的有效面積 322221 103)(44 dDDAAA m28 4.5 液壓缸其他尺寸的確定 活塞的寬度 B 按缸的工作壓力和活塞的密封方式確定，一般為（ 0.6 1） D故取 751256.06.0 DB mm 導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度 l ，當(dāng) D80mm 時(shí)，取（ 0.6 1） d 故取 .8.376.0 dl mm,圓整為 B=38mm 液壓缸的長(zhǎng)度 S按其最大行程確定，一般不大于（ 20 30） D CHBLS L:液壓缸行程，本設(shè)計(jì)取 760mm H:最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，它的大小影響到液壓 缸的穩(wěn)定性和初