別墅院落地下車庫電氣控制系統(tǒng)開啟裝置設(shè)計(jì)論文（含圖）

1、1、 緒論 1-1 課題的背景和意義隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平質(zhì)量的日益提高，私家車開始大眾化。面對(duì)人民對(duì)生活水平質(zhì)量提高的迫切需要，同時(shí)也帶來了不少問題。私家車可以被越來越多的人購買，但停車問題也日益突出。據(jù)調(diào)查，河南市場2009年乘用車上牌量達(dá)35.21萬輛，較2008年的22.20萬輛，增長了58.6%，其中，鄭州市2009年乘用車上牌量為100696多輛，較2008年的67891輛，同比增幅達(dá)48.3%。作為河南的省會(huì)城市，鄭州市機(jī)動(dòng)車保有量近4年來以平均每年11的速度快速增長：2006年鄭州市機(jī)動(dòng)車保有量985445輛；2007年為1086296輛；2008年為1195991輛

2、；2009年，鄭州市全年入戶機(jī)動(dòng)車173432輛，創(chuàng)歷史新高，保有量總數(shù)為1369423輛。在136萬輛機(jī)動(dòng)車中，私家車占機(jī)動(dòng)車總量的85%以上。幾年來，鄭州市的私家車增長速度達(dá)到了12.1，明顯高于機(jī)動(dòng)車總體增長速度。極高的機(jī)動(dòng)車增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，停車難的問題逐步成為社會(huì)問題的一個(gè)不可忽視的一部分。道路擁擠、車滿為患已成為大城市的發(fā)展、快節(jié)奏生活的不和諧音調(diào)之一。但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人民生活水平的提高，人民對(duì)物質(zhì)的旺盛需求要求我們社會(huì)要有更多的手段去解決隨之而來的問題。中國是一個(gè)人口極多的國家，尤其大城市的人口密度大，樓群林立，人民居住的空間不足，尤其對(duì)于別墅式住房，更是寸土

3、是金。為了提高土地的利用率，我們產(chǎn)生了別墅式地下車庫的設(shè)計(jì)想法。這種地下車庫主要是利用傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)以及電控技術(shù)，使別墅院落的地下汽車庫，達(dá)到自動(dòng)控制，汽車自動(dòng)降入地下，并封閉；本課題解決了別墅院落面積較小影響視野，使院落空間增大的目的，具有較為廣闊的市場前景。具有花壇式、草坪式庫蓋、不占空間、自然恒溫、防盜可靠、美觀而且方便便捷等優(yōu)點(diǎn)。1-2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前世界停車產(chǎn)業(yè)向多元化發(fā)展，其中包括機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、傳感器等等先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料，新工藝。設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，也便于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)也選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度

4、，又使設(shè)備輕巧美觀?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程控制器等等先進(jìn)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，不但節(jié)約能源，而且振動(dòng)和噪音也降到最低。我國在停車產(chǎn)業(yè)上的發(fā)展緊跟世界先進(jìn)停車技術(shù)的步伐，吸引融合了多專業(yè)，多學(xué)科的復(fù)合人才的積極參與，在外國成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出安全，經(jīng)濟(jì)，高效，節(jié)能，環(huán)保的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)本地化的需求。然而，我國停車產(chǎn)業(yè)還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)水平和研發(fā)水平較低，生成能力不足，市場需求混亂等等問題。別墅院落地下車庫目前還處于研發(fā)和試運(yùn)行階段，由于面對(duì)的是高端停車市場和市場需求低的緣故，在國內(nèi)還沒有生成廠家批量生產(chǎn)。但其未來的市場前景比較好，因此已經(jīng)有不少研發(fā)單位開始對(duì)

5、此類停車設(shè)備的研究。1-3 本文的主要工作目標(biāo)和內(nèi)容1.別墅院落地下車庫總體結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì) 2.開啟裝置系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。3.開啟裝置機(jī)械各機(jī)械裝置的尺寸。4.對(duì)各部件進(jìn)行校核。 2別墅院落地下車庫總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)過對(duì)當(dāng)前家庭用機(jī)動(dòng)車統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表現(xiàn)如下：我們?nèi)≈行托∞I車作為設(shè)計(jì)的使用對(duì)象，因此可以確定：1）升降裝置的載重約為2.5噸；2）升降工作臺(tái)面尺寸為:l*b*h:6000*2200*1800。2-1車庫開啟裝置（以后簡稱車門）的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車門是一種無軌道移出式車門(見圖1)。其起支承和帶動(dòng)門扇運(yùn)動(dòng)的兩根支承臂的前端， 用鉸鏈分別與門扇1連接，導(dǎo)向桿7一端用球鉸固定于門扇下部，一端用球鉸固定于車

6、體下部。導(dǎo)向桿、支承臂與車門及車體構(gòu)成了一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)(見圖2)。轉(zhuǎn)軸4上端由固定于車體上的軸承支座2支承， 下端與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6中的主動(dòng)軸連接。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過轉(zhuǎn)軸4和下支承臂8、上支承臂3驅(qū)動(dòng)門扇使其在水平面內(nèi)作近似平行移動(dòng)和通過轉(zhuǎn)軸的上下運(yùn)動(dòng)，從而完成車門的開閉和鎖止定位。1門扇 2門支座 3上支承臂 4轉(zhuǎn)軸5下支承臂 6、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 7下導(dǎo)向軒這種車門門扇可與車身做成一致的斷面。當(dāng)車門關(guān)閉時(shí)、其外側(cè)與車身外側(cè)表面保持平齊；當(dāng)車門開啟后， 門扇則移至車外，置于門框的兩側(cè)，整個(gè)車門口敞開， 方便上下。圖2為自動(dòng)車門總體結(jié)構(gòu)簡圖，氣動(dòng)控制系統(tǒng)裝置放置在門扇上方的操作空間內(nèi)，固定在車身側(cè)壁上。轉(zhuǎn)軸與上、

7、下支撐臂焊接，把撐臂固定在轉(zhuǎn)軸上。支撐臂另一端用球鉸和門體相連，在門體上做一塊伸出的板固定球鉸。下拉桿兩端用球鉸分別與門體車庫內(nèi)壁連接。門泵分別安裝在轉(zhuǎn)軸的下端，用法蘭盤將其與門轉(zhuǎn)軸連接，由氣動(dòng)控制系統(tǒng)控制其運(yùn)動(dòng)。圖22-2車庫開啟裝置（外擺式車門）的運(yùn)動(dòng)原理分析此種車庫開啟裝置屬于外擺式車門，它是利用四連桿機(jī)構(gòu)原理實(shí)現(xiàn)其開閉運(yùn)動(dòng)的。門扇相當(dāng)于四連桿機(jī)構(gòu)中的連桿，支承臂則為原動(dòng)件， 導(dǎo)向桿為從動(dòng)件并構(gòu)成機(jī)構(gòu)的兩連桿架。車庫門關(guān)閉的時(shí)候與車庫外側(cè)保持一致，開啟后平穩(wěn)置于車身外側(cè)，在驅(qū)動(dòng)件的作用下，整體平行移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸2時(shí)，支承臂1、3繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并將門體推出，實(shí)現(xiàn)開門動(dòng)作，或是拉進(jìn)門

8、框，實(shí)現(xiàn)關(guān)門動(dòng)作。轉(zhuǎn)軸、上下支承臂、下拉桿與門體相連接，不但起到支撐門體的作用，還利用四連桿機(jī)構(gòu)原理來實(shí)現(xiàn)車門的無軌道平移。轉(zhuǎn)軸與支承臂均采用優(yōu)質(zhì)鋼管，表面噴塑處理，使之與車內(nèi)飾相協(xié)調(diào)。2-3車庫門的運(yùn)動(dòng)軌跡分析如圖3所示，a點(diǎn)是轉(zhuǎn)臂與轉(zhuǎn)軸的固定鉸接點(diǎn)；b點(diǎn)是轉(zhuǎn)臂與門體的固定鉸接點(diǎn)；c點(diǎn)為下拉桿在車身踏步處的固定鉸接點(diǎn)(暫時(shí)未知)；d點(diǎn)為下拉桿與門體的固定鉸接點(diǎn)；e點(diǎn)、f點(diǎn)分別為門體的前后端點(diǎn)。根據(jù)車身總布置的要求，以及乘客區(qū)地板、踏步和門泵的安裝位置要求，在車身上確定出門泵和轉(zhuǎn)軸的安裝位置，設(shè)計(jì)支承臂和下拉桿在門體上的鉸接位置，到達(dá)車門最大開啟位置時(shí)，乘客門凈寬達(dá)到任務(wù)書所要求的寬度，以及在

9、此位置時(shí)支承臂和下拉桿在門體上的鉸接點(diǎn)位置。定出支承臂ab的b點(diǎn)位置和cd的d點(diǎn)位置，車門在最大開啟位置時(shí)相應(yīng)的b1點(diǎn)和d1點(diǎn)。根據(jù)四連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理，可以知道a點(diǎn)在b1和b點(diǎn)的垂直平分線上，根據(jù)下拉桿與車身踏步的鉸接點(diǎn)c應(yīng)在dd1 連線的垂直平分線上。分別以以下拉桿長度為半徑做圓，即可定出下拉桿與車身踏步的鉸接點(diǎn)c點(diǎn)。以ab為半徑，以b點(diǎn)和b1點(diǎn)為圓心作圓，定出轉(zhuǎn)臂與轉(zhuǎn)軸的鉸點(diǎn) a。然后任選車門上的一點(diǎn)做校核，如圖3所示，上下支撐臂的長度與下拉桿的長度相等，所以門體在平行四連桿機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下做平移運(yùn)動(dòng)，門體后內(nèi)側(cè)在開門狀態(tài)時(shí)為k1 ，k點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡與車門體相同，為一半徑與ab相等的圓弧，此圓

10、弧的圓心在k連線的垂直平分線上。分別以k點(diǎn)與k1點(diǎn)為圓心，以ab長度為半徑作圓，相交于k0點(diǎn)，以k0為圓心，以 k0k為半徑，做圓弧 k1k0。由圖中可以看出，當(dāng)k點(diǎn)繞k0點(diǎn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，橫向位移的距離等于車身右側(cè)厚度時(shí)，k點(diǎn)在縱向上的位移小于門體與門框之間的間隙，因此，車門上的k點(diǎn)在開門時(shí)不會(huì)與門框發(fā)生干涉，用同樣的方法可以作出車門上其他任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。在車門的開啟和關(guān)閉過程中，均不會(huì)發(fā)生任何運(yùn)動(dòng)干涉。3 車庫門的各部件參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)整個(gè)車庫門包括1門扇 2門支座 3上支承臂 4轉(zhuǎn)軸 5下支承臂 6、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 7下導(dǎo)向軒。3-1 門扇的選擇1） 門板質(zhì)量門板質(zhì)量主要分為兩部分：一是穩(wěn)定性。二

11、是緊固度。市面上原來主要流行的傳統(tǒng)白色彩鋼板，其穩(wěn)定性比較好，簡潔大方，但是不耐臟，質(zhì)量最為穩(wěn)定是不銹鋼門板，高雅亮澤、永不生銹、不沾灰塵，特耐臟。消費(fèi)者在選擇時(shí)，盡量選裝不銹鋼板材。三是配件，首先是防銹處理，一般的門板生產(chǎn)廠家，就是由鍍鋅鋼板壓制而成，設(shè)備完善的廠家有噴塑設(shè)備，即將鍍鋅板外面再噴塑。能增加防銹的可靠性，更美觀大方，各配件的整體緊固性，通過連接角鐵將各配件形成一個(gè)整體，扭簧是車庫門一個(gè)關(guān)鍵的部件，門的重量大部分靠扭簧。多寬多高的門，配多粗多長的扭簧。扭簧以黑色的錳簧質(zhì)量為最佳。 不銹鋼門的重量都較重，也不易變形與開裂。還具有防盜、耐沖和阻燃等特性，而且隔音的效果同裝甲門的基本相

12、同。高檔的不銹鋼門不僅僅具有手感光滑和色澤明亮等特點(diǎn)，還非常的環(huán)保，堅(jiān)固又耐用。因此我們確定選擇不銹鋼門。2） 門扇的尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)升降工作臺(tái)面尺寸為:l*b*h:6000*2200*1800 考慮到地下車庫升降裝置采用擇液壓滑輪組鋼絲升降系統(tǒng)，我們初步確定單邊門扇l*b：6400*1200。不銹鋼門的質(zhì)量：按照防盜安全門通用技術(shù)條件規(guī)定，合格的防盜門在15分鐘內(nèi)利用鑿子、螺絲刀、撬棍等普通手工具和手電鉆等便攜式電動(dòng)工具無法撬開或在門扇上開起一個(gè)615平方毫米的開口，或在鎖定點(diǎn)150平方毫米的半圓內(nèi)打開一個(gè)38平方毫米的開口。根據(jù)不銹鋼板門是用厚度在1.5mm以上的不銹鋼板直接剪裁彎型后焊接成型

13、的，我們初步確定其鋼板厚度為10mm。因此不銹鋼門的質(zhì)量 m=640*120*1*7.75g=595.2kg 約為595kg；（取不銹鋼的密度7.75g/3）故其重力 g=m*g=595kg*9.8n/m3=5831n。重力對(duì)門軸的轉(zhuǎn)臂長：l=850mm；重力對(duì)門軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩：m=g*l=5831*0.85=4956.35n.m3-2門泵的選擇門泵是整個(gè)開啟裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它由控制電路、電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)構(gòu)及聯(lián)軸裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾大部分構(gòu)成。門泵可以放在門扇的下部, 占用空間小, 布置方便。確定門泵的位置依據(jù)下面兩點(diǎn)：(1) 確定約束條件。在設(shè)計(jì)過程中, 可以把雙折疊式乘客門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡化為平面運(yùn)動(dòng)機(jī)

14、構(gòu)模型來研究。假設(shè)門扇及各受力桿件均為剛性體, 不計(jì)運(yùn)動(dòng)副中的摩擦力。作主動(dòng)門的運(yùn)動(dòng)簡圖如圖4所示,o 點(diǎn)為門轉(zhuǎn)軸,a 點(diǎn)是門關(guān)緊后門接板與門泵的鉸接點(diǎn)，a 為門開到位時(shí)的鉸接點(diǎn)。根據(jù)車門的行程s1 選擇合適的門泵, 該門泵的縮進(jìn)極限長度為l , 行程為s。圖4 作主動(dòng)門的運(yùn)動(dòng)簡圖(2) 作圖。以a 為圓心,l 為半徑畫一圓弧, 再以a 為圓心,l + s1 為半徑畫另一圓弧, 兩弧的交點(diǎn)b、b即是門泵的安裝位置。但b點(diǎn)不合實(shí)際, 就只能選b 點(diǎn)。門接板決定了車門的行程, 也決定了門泵的安裝和車門的使用效果, 所以在設(shè)計(jì)門接板時(shí)要統(tǒng)籌考慮。一般說來, 車門關(guān)緊后門泵與車門之間呈30 40的夾角

15、為宜, 這樣門泵既可以壓緊車門, 又不至于使車門受到過大的壓力。3-3 轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)軸的使用時(shí)約t=5000n.m 。 確定轉(zhuǎn)軸材料為45鋼，材料=60mpa由 即轉(zhuǎn)軸的直徑為75.2mm由于轉(zhuǎn)軸的直徑比較大，我們選擇壁厚=2.5mm的鋼管，下面來校核一下其強(qiáng)度。轉(zhuǎn)軸材料也是45鋼，外徑d=75.2mm。由轉(zhuǎn)軸的截面尺寸計(jì)算抗扭截面系數(shù)，軸的最大切應(yīng)力為故不滿足強(qiáng)度條件。因此仍然采用直徑d=75.2的實(shí)心軸作為轉(zhuǎn)軸。3-4 上下支撐臂的設(shè)計(jì)3-5車門的密封和通風(fēng)車門要經(jīng)常開、關(guān)，為了緩沖、密封，防止灰塵、雨水侵入，在車門周邊都安裝橡膠密封條。密封膠條的裝配如下所示，圖5為兩扇車門之間的密封，網(wǎng)

16、6為車門與門框之間的密封。車門的密封材料選用和裝配質(zhì)量是汽車安全性、舒適性和華麗程度的重要標(biāo)志。車門密封和通風(fēng)并不矛盾，密封是防止雨、水、塵進(jìn)人車內(nèi)，但為防止關(guān)門時(shí)空氣流不出去，內(nèi)外壓力不均衡產(chǎn)生噪聲，在車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用通風(fēng)結(jié)構(gòu)。圖7 車門的密封和通風(fēng)如圖16中的斷面cc所示，應(yīng)設(shè)置內(nèi)飾板、的密封條容易被踏踩、刮碰，所以，在車門下部應(yīng)安裝獨(dú)立的下密封條。車門上部在門上梁設(shè)計(jì)擋水槽，也是車門密封的重要手段。4結(jié)論隨著中國經(jīng)濟(jì)的告訴發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，汽車越來越快的走人工薪階層家庭，而在土地越來越緊張的情況下，為了解決城市停車難的問題，多元化，多功能的停車設(shè)備得到了研發(fā)和發(fā)展。別墅院落地下車庫

17、主要是利用傳感技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)技術(shù)以及電控技術(shù)，使別墅院落的地下汽車庫，達(dá)到自動(dòng)控制，汽車自動(dòng)降入地下，并封閉；此類車庫解決了別墅院落面積較小影響視野，使院落空間增大的目的，具有較為廣闊的市場前景。經(jīng)過對(duì)別墅院落地下車庫的研究，我得到一下幾點(diǎn)結(jié)論：（1） 通過資料調(diào)查和分析，別墅院落地下車庫由于其可利用性高，使用價(jià)值大等優(yōu)點(diǎn)會(huì)有很大的市場前景；（2） 為了提高車庫的經(jīng)濟(jì)效益，降低成本，車庫的設(shè)計(jì)應(yīng)該對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量節(jié)省材料，減輕重量；（3） 車庫開啟裝置應(yīng)該運(yùn)行安全可靠，適應(yīng)自動(dòng)化的要求。參考文獻(xiàn)（1） 劉鴻文 材料力學(xué) 第4版 高等教育出版社；（2） 西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 機(jī)械設(shè)計(jì)（