客車乘客門的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、 1緒論1.1國內(nèi)外客車發(fā)展狀況在客車行業(yè)競爭日趨白熱化的當下，自20世紀80年代以來，中國客車行業(yè)在與世界先進客車技術(shù)進行了聲勢浩蕩的合資合作中，汲取了豐富的技術(shù)營養(yǎng)，這一階段是世界客車技術(shù)與中國客車市場的一次大融合；2005年以后，成長后的中國客車技術(shù)受到了廣大海外用戶的關(guān)注，越來越多的海外讀者嘗試采購中國客車。價廉物美的中國客車在偶然中發(fā)現(xiàn)了中國客車國際營銷的藍海，與國際公共交通服務(wù)共贏，這個藍海深不可測。2010年，客車行業(yè)總體運行環(huán)境良好，高速公路通車里程進一步增加，城鎮(zhèn)居民出游熱情居高不下，客車產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)不斷提升，為此帶動了客車市場需求快速增長。客車是指設(shè)計和技術(shù)特性上用于載運乘

2、客及其隨身行李的商用車輛，包括駕駛員座位在內(nèi)其座位數(shù)超過9座。 中國是世界上最大的客車市場。根據(jù)有關(guān)部門的預(yù)測，未來我國大中型客車的保有量和需求量將會更大。中國客車工業(yè)目前已經(jīng)基本上形成了大中輕微齊全、高中低檔兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品格局，其中大中型客車的生產(chǎn)能力超過10萬輛。受宏觀經(jīng)濟調(diào)控的影響，大中型客車市場自1992年以來持續(xù)多年不振，產(chǎn)銷連年下挫，但從1998年開始全面回升。大中型客車按照用途可分為城市客車（包括市區(qū)公共汽車和郊區(qū)公共汽車） 、公路客車、旅游客車、團體客車及特種客車五類。 客車對發(fā)展國民經(jīng)濟和促進人民生活水平提高發(fā)揮著重要作用。世界上各主要客車生產(chǎn)廠都潛心致力于客車新產(chǎn)品的研制和開發(fā)

3、，不斷向市場提供有競爭力的新型客車。 公路客車市場的基本情況：目前，公路客車市場基本上可分為兩類，即長途客車市場和農(nóng)村短途客車市場，它們共同承擔非城市公共交通客運工作，并有逐漸滲透、競爭的趨勢。 國外發(fā)展現(xiàn)狀:歐洲的長途客車是高地板，布置大容積行李艙，一邊乘客門，2加2座位布置，最高車速較高，衛(wèi)生間、餐飲設(shè)備、視聽設(shè)備、座椅調(diào)節(jié)裝置等配套齊全，適應(yīng)遠程旅行的需求。西方國家的客車都專門設(shè)有殘疾人座椅，體現(xiàn)人道主義精神。我國在這一方面還有待提高。客車工業(yè)在我國還是一個年輕和充滿朝氣的產(chǎn)業(yè)，隨著我國國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，人民生活水平的迅速提高和高速公路的連線成網(wǎng)，客車工業(yè)在我國必將有更大的發(fā)展空間和機

4、遇。我們在總結(jié)過去欣喜的同時也應(yīng)該清楚的了解當前國際市場上存在的短板：中國大中型客車出口普遍存在技術(shù)含量低、附加值低的特點，且同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴重，這就容易造成國內(nèi)兄弟在國外市場上就價格拼得你死我活，不利于良性競爭的開展；中國客車的市場定位仍停留在經(jīng)濟相對落后、技術(shù)壁壘低的國家和地區(qū)，集中在非洲、南美、中東等地；盡管已有部分企業(yè)敲開了歐美市場的大門，但所占份額依然較小；盡管售后服務(wù)體系在逐步的完善，但仍存在巨大缺陷。因此，要讓中國的客車走出去，客車的許多工藝技術(shù)和售后服務(wù)都需要改善。例如：乘客門和車窗。它們是客車的重要組成部分，自身的結(jié)構(gòu)設(shè)計十分重要，而且還需要良好的系統(tǒng)控制。1.2本課題研究的

5、重要意義乘客門是客車的重要組成部分，是乘客上下車的通道，對客車的整體造型起著重要的協(xié)調(diào)作用。在客車的整個設(shè)計過程中，長途客車乘客門設(shè)計是必不可少的一個環(huán)節(jié)。作為客車的一部份，車門在整個設(shè)計過程中有著很重要的作用。 隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，人們對客車內(nèi)飾、外飾、質(zhì)量及舒適性的要求也越來越高。車門是汽車車身的主要部件之一，它不僅為司乘人員上下車提供了方便的條件，而且與整車動力性（空氣動力性） 、舒適性（風流噪聲、密封等）和使用性能（開啟方便靈活）等有著密切的關(guān)系，同時對整車造型起著協(xié)調(diào)作用，并直接影響到車身外形的美觀。隨著我國道路建設(shè)進程的加快，高等級公路的增加，人民物質(zhì)生

6、活水平的提高，中、高檔客車得到了較好的發(fā)展。2 乘客門的設(shè)計2.1概述乘客門是客車的重要組成部分，是乘客上下車的通道，對客車的整體造型也起著重要的協(xié)調(diào)作用?？蛙囃庑问怯绊懣蛙囆阅艿囊粋€重要因素。乘客門是車身外形的一個組成部分，它不僅與客車的動力性、經(jīng)濟性密切相關(guān)，而且直接影響客車外形的美觀與動感。隨著車速的不斷提高，客車的空氣動力性問題越來越突出。過去我國采用較多的是折疊式車門，由于車門內(nèi)陷而增加了汽車的空氣阻力，產(chǎn)生風流噪聲，而且由于車門縫隙大，密封困難，在形式中產(chǎn)生強烈的振動噪聲和漏塵，從而嚴重影響乘坐舒適性。導(dǎo)槽滾輪式乘客門雖然無內(nèi)陷，但是在車身側(cè)壁有導(dǎo)槽。因此，在國外的許多旅游客車和長

7、途客車上出現(xiàn)了一種使車身表面平整光滑的乘客門，這就是外擺式乘客門。近年來，內(nèi)擺門和外擺門已經(jīng)在我國客車生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。2.2 乘客門的主要形式乘客門的結(jié)構(gòu)形式主要有3種：折疊式、外擺式、內(nèi)擺式。折疊式乘客門打開時呈折疊形式，是各種客車普遍采用的傳統(tǒng)形式的乘客門。具有單軸2頁和雙軸4頁2種形式。外擺式乘客門又稱外開平移式乘客門。外擺式乘客門在關(guān)閉時，其外側(cè)與車身外側(cè)面平齊，密封效果、美觀性好，近年來不僅在中、高檔城間客車上普遍采用，且在城市客車上也得以推廣應(yīng)用。具有單擺和雙擺2種形式。內(nèi)擺式乘客門又稱內(nèi)開回移式乘客門。內(nèi)擺式乘客門是乘客門中開啟后凈開度最大的一種，方便乘客上下車，尤其適用于城

8、市客車。也具有單擺和雙擺2種形式。2.3 外擺乘客門的優(yōu)缺點本設(shè)計的題目要求之一是乘客上下車，尤其適用于城市客車。也具有單擺和雙擺2種形式?？蛙囎詣榆囬T的設(shè)計。因此設(shè)計的重點應(yīng)該放在外擺式乘客門上。外擺乘客門與折疊式乘客門相比的優(yōu)點有：1開度大，可以開啟到門框?qū)挾?，有效利用門框空間，保證乘客上下車方便。2具有良好的密封性，密封結(jié)構(gòu)簡單。3開關(guān)方便、安全，操縱靈巧。4剛性較好、不易變形下沉，行車時不易產(chǎn)生振動噪聲。外形與整車協(xié)調(diào)，無凹陷，行車時空氣阻力小，造型美觀。5由于外擺式車門驅(qū)動機構(gòu)和鎖止機構(gòu)復(fù)雜,成本高;開啟過程中外擺的幅度較大,有可能傷及等車的乘客。3 外擺式乘客門結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動分析3

9、.1 外擺乘客門構(gòu)造客車車門的種類很多，大致包括翻轉(zhuǎn)門、折疊門、平移門、內(nèi)擺門和外擺門，其中折疊門、內(nèi)擺門和外擺門又各自有單扇和雙扇車門的區(qū)別。在這些種類中，翻轉(zhuǎn)門主要用作客車的司機門和乘客安全門；單(雙)扇折疊門和單(雙)扇內(nèi)擺門在城市客車中應(yīng)用較為廣泛，平移門與雙外擺門的應(yīng)用主要出現(xiàn)在國外的一些城市客車中；城間客車主要應(yīng)用的是單扇折疊門和單扇外擺門，但在客車技術(shù)日新月異人們對城間客車的密封性和外觀造型的美觀性要求越來越高的今天，由于傳統(tǒng)的折疊式車門，車門凹陷于車身，不僅增加行車的空氣阻力，影響整車的外形美觀，而且由于車門縫隙大，密封困難，在行使中產(chǎn)生強烈的震動噪聲和漏塵，從而嚴重乘坐舒適性

10、。近年，我國廠家已大量使用外擺式乘客門，外擺式乘客門與折疊式乘客門比較，具有以下一些優(yōu)點：(1)開度大，可以開起到門框?qū)挾?，有效利用門框空間，保證乘客上下車方便。(2)具有良好的密封性，密封機構(gòu)簡單。(3)開關(guān)方便，安全，操縱靈巧。(4)剛性較好，不易變形下沉，行車時不易產(chǎn)生振動噪聲。(5)外形與整車協(xié)調(diào)，無凹陷，行車時空氣阻力小，造型美觀。3.1.1 乘客門門扇由于外擺式乘客門截面形狀和車身側(cè)圍完全吻合，因此乘客門門扇外形弧度必須與車身相應(yīng)吻合，它是由門扇骨架、外蒙皮、內(nèi)蒙皮組成的。門骨架零件一般采用異型方鋼和槽型鋼截面型材，選材方便制作簡單。另外由于門扇周圈需要安裝密封膠條，因此，門扇周邊

11、骨架零件常采用帶有止口的截面型材。門扇用q235一a鋼制造太重，不利于門泵工作，所以，外擺式乘客門門扇常用鋁刊材和鋁板制作。門扇由鋁型材和鋁板構(gòu)成。型材便于四周安裝密封膠條；門扇采用鋁板制作，可使門扇重量減輕，但門骨架型材焊接必須采用氬弧焊，而氬弧焊技術(shù)在國內(nèi)不是太成熟，且成本較高，所以在使用上往往受到限制(鋁型材構(gòu)件的焊接方法，是以物理方式清潔焊口表面氧化層；選用含硅47的無鎂的鋁硅合金焊絲；進行tig方式焊接，其焊接工藝參數(shù)可以是鎢極直徑165mm、噴嘴直徑614m m、焊接電流20200a、氬氣流最5141min。它能有效地防止焊接裂紋且焊接成本低；通常為常溫施焊，工藝簡單易于掌握；焊縫

12、機械性能良好，焊成的器件不變形。)3.1.2驅(qū)動機構(gòu)按驅(qū)動機構(gòu)的動力分，有電動、液壓、氣動三種，其中以氣動最為普遍，氣動日前又分為兩種，一種以普通門泵來驅(qū)動，另一種以旋轉(zhuǎn)門泵來驅(qū)動。旋轉(zhuǎn)門泵應(yīng)用較多，門泵技術(shù)要求必須達到如表1的性能。 表3-1 門泵的技術(shù)要求工作氣壓（mpa）當前氣壓為0.45mpa門軸旋轉(zhuǎn)角度齒條移動量（mm）乘客門軸支撐力（n）轉(zhuǎn)矩（nm）推動力（n）0.4-0.8782500130603000圖3-1是氣動旋轉(zhuǎn)門泵的結(jié)構(gòu)和原理圖，它是利用齒輪齒條副的不自鎖特性，將齒條與驅(qū)動氣缸活塞桿直接相連，把活塞直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動，從而帶動門軸、支臂旋轉(zhuǎn)，使乘客門關(guān)閉。乘客

13、門開關(guān)的速度可由氣缸的調(diào)速閥控制。目前，國內(nèi)生產(chǎn)這種門泵的主要有淮安市汽車門泵廠、淮安市海山客車門泵有限公司、江蘇金湖汽車配件廠等廠家。由于開始時存在絲杠和螺母制造技術(shù)難關(guān)，所以生產(chǎn)的門泵存在著諸多質(zhì)量問題，但經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造和技術(shù)引進，質(zhì)量大大改善，目前已能供應(yīng)成熟產(chǎn)品。圖3-1氣動旋轉(zhuǎn)門泵的結(jié)構(gòu)3.1.3 支撐機構(gòu)乘客門支撐機構(gòu)是由轉(zhuǎn)軸、上支臂、下支臂和支撐桿組成的，門扇通過轉(zhuǎn)軸支撐在上、下支臂上，轉(zhuǎn)軸下端是轉(zhuǎn)軸管通過連接齒套、轉(zhuǎn)桿螺母與門泵上轉(zhuǎn)軸連接，上端由固定于車體上的主軸卜支座支承。上下支臂在旋轉(zhuǎn)過程中，由于要讓開門框，所以支臂設(shè)計成彎形。通過一系列調(diào)整緊固螺栓和調(diào)節(jié)螺桿，我們可

14、以調(diào)整門與門框的間隙和面差，確定最佳位置。3.1.4 下拉桿下拉桿又稱導(dǎo)向桿，他的作用是與支臂一起形成使門扇具有一定運動軌跡的四連桿機構(gòu)，使門保持平行移動。下拉桿長度町通過左右旋螺紋作相應(yīng)調(diào)整，現(xiàn)代旅游大客車下拉桿一般要裝在門扇底部，踏步下面。如圖2-3，安裝下拉桿時，首先根據(jù)與轉(zhuǎn)軸相對位置安裝踏步下拉桿支座，然后根據(jù)門扇支撐位置確定門扇下拉桿支座，最后將下拉桿兩端連接在踏步及門扇支座上，檢查門扇轉(zhuǎn)動是否平順，可調(diào)整下拉桿的長度。3.1.5客車外擺門的密封結(jié)構(gòu)客車外擺門密封結(jié)構(gòu)主要以橡膠密封條為主要密封元件，并根據(jù)密封結(jié)構(gòu)的不同配合以相應(yīng)的鋁合金型材或扳金件。膠條密封結(jié)構(gòu)種類很多，按照密封層數(shù)

15、劃分，可分為單層密封和雙層密封；按照密封膠條的安裝位置劃分，可分為外露式密封結(jié)構(gòu)和內(nèi)藏式密封結(jié)構(gòu)。3.2 外擺式乘客門運動分析及設(shè)計外擺式乘客門是利用四連桿機構(gòu)原理實現(xiàn)其開閉運動的，門扇相當于四連桿機構(gòu)中的兩桿，支臂則為原動件，下拉桿為從動件，并構(gòu)成機構(gòu)的兩連桿架。基本參數(shù)的確定為了便于分析，將乘客門系統(tǒng)的運動簡化成圖3-2，在進行運動設(shè)計之前，先確定一些基本參數(shù)。圖3-2機構(gòu)運動化簡圖門框的寬度由車身總布置確定。然后，根據(jù)密封結(jié)構(gòu)和工藝水平，就可確定車門與門框的間隙s及車門寬度。車門的厚度t一般為3040mm(根據(jù)車型種類具體確定)。彎臂與車門的鉸接點a到車內(nèi)內(nèi)壁的距離e，一般可在2030m

16、m范圍內(nèi)選取。門泵的活塞桿中心，及立軸的中心到踏步側(cè)壁(及門泵的安裝面)的距離a，是由門泵的結(jié)構(gòu)確定的。本次設(shè)計距離a為75mm。啟開的車門停在側(cè)圍外側(cè)，其內(nèi)壁離側(cè)圍的距離c，可在80-120mm的范圍內(nèi)選取。c取小值時，門的開度會稍微增大。車門一級踏步的右側(cè)裝有拉桿，其上有軸承座。車門左端可留在門框內(nèi)少許。其離踏步側(cè)壁的距離d，可以根據(jù)主動軸的安裝尺寸a確定。d取小值時(可直至為零)時，通道尺寸可增大；d取大值時，對車門的運動設(shè)計有利。3.2.2 乘客門的運動設(shè)計車門的運動設(shè)計，也就是在上述參數(shù)已經(jīng)確定的情況下，設(shè)計車門的運動系統(tǒng)，已達到既定的要求。當然，有的參數(shù)可能在設(shè)計中需要回過來進行修

17、改。具體來說，車門的運動設(shè)計，就是確定立軸中心點o，主動臂-彎臂與車門的鉸接點a、約束桿兩端的鉸接點d和e的位置。3.2.3 彎臂與立軸連接中心與車門鉸接中心的確定主動臂是帶動車門運動的，它的長短和位置會直接影響車門的運動、開度和位置。在確定o點和a點的位置時，有作圖法和計算法兩種方法。（1）作圖法采用作圖法確定o點和a的位置時，一般是先確定其中一點，再通過作圖法求作另一點。先初定a點，再求作o點作用在車門上的力，都是通過上、下彎臂與車門的鉸接點a加到車門上去的。為使為使車門兩側(cè)受力均勻，且不使彎臂承受附加力矩，a點應(yīng)位于車門寬度方向的中心，故初定x=1/2（如圖3-3和圖3-4所示）。圖3-

18、3圖3-4 車門的運動設(shè)計（作圖法）求作o點時，先作出車門啟開后a點的位置a，在連接從aa，并做出其垂直平分線m，交與距踏步的距離為a的直線n于o點，則o點即為所求。因為o點是門泵的轉(zhuǎn)動中心，故必須以此點來檢驗門泵是否安裝的下。為此，在圖中畫出選定的門泵的橫截面外廓，其外端與車門內(nèi)壁間的距離f（見圖3-4）如果能滿足結(jié)構(gòu)的要求(例如車門密封結(jié)構(gòu)和間隙等)，則所作出的o點，就町以定下來，否則，就需要重新確定。若因尺寸f不夠而重作時，可以減小尺寸x，使a點左移，也可以加大前面已經(jīng)初定的尺寸d，使a左移。重復(fù)上述步驟作圖，直到使作出的o點合乎要求為止。不過，減小尺寸墨會使車門受力不均，并增大彎臂長度

19、，開門時所占車外空間也會增大；加大尺寸d，會縮小車門開度。所以，要綜合考慮這些因素，合理確定a點的位置。先確定o點，再求作a點，根據(jù)選定的門泵的外廓尺寸和轉(zhuǎn)軸中心至安裝面的尺寸a，留出必要的尺寸f后（見圖3-4），就確定了o點。根據(jù)o點求作a點時，先作兩條距車門內(nèi)壁為e的直線p和q(見圖3-4)，然后，初取xl=0.51，即初定a1點。在以o點為圓心，oa1為半徑畫弧交直線q于al。按尺寸xl確定啟開的車門的最左端。再將尺寸dl與原定的尺寸d比較，如果他們相等或相近，那么al點即為所求的a點。如果相差太多，就需重選x2值，再重復(fù)上述步驟。如還不行，在選x3值，直到合乎要求為止。這樣，就可最終確

20、定a點。（2）計算法先由選定的門泵尺寸按上述方法確定o點。設(shè)o點至側(cè)圍外面的距離為b(如圖2-7所示)，所求a點到車門左端的距離為x；過o點作直線on平行踏步側(cè)壁，作am和an分別垂直on,設(shè)垂足分別為m和n(見圖3-5)。則在和中oa=oa(am)2+(om)2=(an)2+(on)2 (1)從圖中已經(jīng)確定的參數(shù)可看出：am=l+s-a-x (2)，0m=b-t-e (3)，an=x-d+a (4)on=b+c-e (5)，將(2)、(3)、(4)、(5)式代入(1)式中得： (1+s-a-x)2+(b-t-e)2=(x-d+a)2+(b+ce)2整理后解得：x=(1+s-a)2+(b-e-

21、t)22(1+s-d)-(d-a)2+(b+c-e)22(1+s-d)這樣，a點的位置就確定了。圖3-5 車門的運動設(shè)計（計算法）3.2.4 約束桿兩端鉸接中心點d和e的確定由上述分析計算町知，主動臂一彎臂與車門的鉸接點a，一般是在車門的中心偏左。為了使車門在運動中盡可能穩(wěn)定，約束桿與車門的鉸接點d，應(yīng)盡量布置在車門的左邊。這樣約束桿與車門的鉸接點d，也就確定了。采用作圖法確定約束桿的固定交界點e。連接dd并作其垂直平分線k，那么e點必定位于直線k上?；谕鈹[門的工作軌跡是平行四邊形，故暫且過d點作直線de平行ao，交直線k于e(如圖3-6)。并且很容易證明，四邊形oade是平行四邊形。下面分

22、析一下這樣作出的e點是否合乎要求。圖3-6當車門在主動臂oa的驅(qū)動下運動時，a點的運動速度va垂直于ao。因為四邊形deoa是平行四邊形，所以d點的運動速度vd必定平行且等于va。根據(jù)理論力學可知，這時車門在作平動，門上任意點的速度大小和方向，在任何時刻都與a點(或d點)的一樣。那么車門右端內(nèi)側(cè)的f點的速度vf也與va(即vd)相同(參見圖3-6)。這樣，即使忽略了車門在汽車縱向運動時車門與門框之間間隙s以后速度vf方向的改變，在開門時車門上的f點仍然會碰l門框上的g點，顯然車門不能啟開，所以上面作出的e點是不合要求的。在上述條件下，要想使f順利啟開而不被門框上的g點擋住，則f點的速度方向至少

23、要沿直線fg方向。為此過g點作直線gf，f點的速度vf1的方向沿直線fg。過f點作直線fo1與vfl垂直，且與oa的延長線交于o1點，再過o1點作直線old，且與直線dd的垂直平分線k相交于e1點(如圖2-8)，這樣就作出了約束桿的另一個固定鉸支點e1。顯然直線del與直線ao不平行，開門時，a點的速度va與d點的速度vdi也不再平行。由理論力學知，此時車門不再做平動，而是繞瞬心ol點作瞬時轉(zhuǎn)動。所以f點的速度vfl方向垂直與o1f且與fg一致。這時車門能順利啟開，只不過會擦過門框上的g點而已。求作鉸支點e1時，忽略了在車門完全退出門框之前f點速度方向的變化。而事實上，車門的運動瞬心ol在運動

24、過程中是時刻變化的，f點的速度方向也是隨時變化的。在離開門框之前，f點碰門框的可能性會增大。況且由于工藝方面的原因，車門與門框之問的間隙也可能會小于s，這樣車門就更難以開啟了如果開門時f點的速度vf的方向垂直于汽車縱向而指向車外(見圖2-9)，那么定能使車門順利開啟。為此，要使d點成為開門時的瞬心只要調(diào)整d點的位置和參數(shù)e,b的數(shù)值，使o、a、d三點共線，那么不管e點位于何處，d點都是車門開始運動時的瞬心。如果e點位于直線dd垂直平分線k與直線od的交點上，即oead四點共線(參見圖2-9)，那么車門在啟閉過程中任何時刻都作平動，即平行四邊形oade在車門運動過程中始終是平行四邊形。如果e點位

25、于直線oad以內(nèi)的某處，如圖2-9中直線k上的el處，那么車門的運動是繞瞬心的轉(zhuǎn)動，隨著車門的開啟，瞬心的位置(即直線e1d和直線oa的交點)由d點逐漸遠離車門，故車門也近似于平動。圖3-7 車門的運動設(shè)計（作圖法）按上述設(shè)計的外擺式車門運動系統(tǒng)，在臺架試驗中可以清楚地看出：在車門右端先近似地繞d點轉(zhuǎn)動而迅速退出車外(當然這與鉸接點運動副的問隙有關(guān))，然后基本上作平動向右擺開。關(guān)門到門框時，門右端則稍稍滯后于左端。4 外擺式乘客門運動機理4.1外擺式乘客門的結(jié)構(gòu)外擺式乘客門是一種無軌道的移出式車門，門扇靠回轉(zhuǎn)臂支撐，依靠轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動帶動門扇作近似于平行移動的運動，因而也稱平移門。圖3-1為該類車

26、門的結(jié)構(gòu)簡圖，它主要由門體1、導(dǎo)向桿2、回轉(zhuǎn)機構(gòu)3及門鎖（未畫出）等組成。門體通過兩個銷軸與回轉(zhuǎn)機構(gòu)的兩轉(zhuǎn)臂連接，兩轉(zhuǎn)臂焊接在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸底端裝在軸承座的推力軸承內(nèi)，軸承座固定在地板骨架上，轉(zhuǎn)軸上端靠軸套支架固定于門框上。在門體的下部設(shè)置一導(dǎo)向桿，它的一端用球鉸與門體相連，另一端用球鉸固定在門踏步骨架的下部。導(dǎo)向桿的長度可調(diào)節(jié)，裝配時適當調(diào)節(jié)其長度，保證開啟到位、自如。1.門體；2.導(dǎo)向桿；3.回轉(zhuǎn)機構(gòu) 4.拉桿圖 4-1 外擺式乘客門結(jié)構(gòu)簡圖4.2 門體的運動機理分析在設(shè)計時，一般用作圖法分析外擺式乘客門的運動軌跡，從而確定四連桿機構(gòu)及各固定鉸和活動鉸的位置，并作模型驗證其是否與門框等部件發(fā)

27、生干涉，然后確定車門與門框的周邊間隙。另外，設(shè)計完工作圖后，應(yīng)校核支撐機構(gòu)的強度，以免由于支撐機構(gòu)強度不足而引起車門下垂、傾斜，造成門鎖失靈及其它故障。4.3 氣缸的控制 車門的開關(guān)是通過氣缸活塞運動來實現(xiàn)的，而氣缸的運動是通過電磁閥來控制的，其控制過程如下圖:圖4-2 氣動控制圖5 客車外擺門驅(qū)動機構(gòu)的研究5.1轉(zhuǎn)臂機構(gòu)工作原理汽車外擺門轉(zhuǎn)臂機構(gòu)一般由門泵機構(gòu)、齒輪齒條副、彎臂和拉桿等構(gòu)成。門泵機構(gòu)安裝在車身上，由氣缸、活塞桿等組成，在通過齒輪齒條副將動力傳到主動軸上，從而推動車門的運動如圖5-1所示。圖5-15.2 車門的驅(qū)動部分的設(shè)計計算車門驅(qū)動部分四桿機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)計算如下，車門及

28、驅(qū)動軸的總重量:重力: 重力對門軸的轉(zhuǎn)臂長為: 重力對門軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩: 式中: j 車門對門軸的轉(zhuǎn)動慣量 b 門寬 795mm l 轉(zhuǎn)臂長 350mm則: 門加速運動時需克服的慣性力矩: 車門由靜止到運動的驅(qū)動力矩由阻力矩及慣性力矩組成，其中由門泵的齒輪齒條副摩擦力矩和空氣阻力矩組成。由于本設(shè)計的有關(guān)車輛在城市的公路上行駛，故忽略空氣阻力的影響。 齒輪齒條副摩擦力矩: 式中: g 車門總重量 d 齒輪分度圓直徑則:故車門所需的驅(qū)動力矩:取自動車門所需的驅(qū)動功率為: 6 客車前門設(shè)計6.1 客車前門的運動原理由于客車前門的結(jié)構(gòu)和運動原理相當與乘客門的一半，故其運動分析可以參看乘客門的運動分析，其

29、結(jié)構(gòu)比乘客門的一半稍大。其運動原理圖如圖6-1。圖6-16.2 車門的驅(qū)動部分的設(shè)計計算 由于客車前門的尺寸略大于乘客門一半的尺寸，故其車門驅(qū)動部分四桿機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)計算如下，車門及驅(qū)動軸的總重量:重力: 重力對門軸的轉(zhuǎn)臂長為:重力對門軸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩:式中: j 車門對門軸的轉(zhuǎn)動慣量 b 門寬 1000mm l 轉(zhuǎn)臂長 420mm則: 門加速運動時需克服的慣性力矩:車門由靜止到運動的驅(qū)動力矩由阻力矩及慣性力矩組成，其中由門泵的齒輪齒條副摩擦力矩和空氣阻力矩組成。由于本設(shè)計的有關(guān)車輛在城市的公路上行駛，故忽略空氣阻力的影響。齒輪齒條副摩擦力矩: 式中: g 車門總重量 d 齒輪分度圓直徑則:

30、故車門所需的驅(qū)動力矩:取自動車門所需的驅(qū)動功率為:因此由于乘客門和前門所需的驅(qū)動功率相同故可設(shè)計或選用相同的氣缸。7 組態(tài)王仿真界面設(shè)計7.1 組態(tài)軟件的概述7.1.1 組態(tài)軟件產(chǎn)生的背景 “組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（distributed control system，簡稱dcs）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員多熟知的。在工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用過程中，pc（包括工控機）相比以前的專用系統(tǒng)具有的優(yōu)勢日趨明顯。這些優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：pc技術(shù)保持了較快的發(fā)展速度，各種相關(guān)技術(shù)成熟；由pc構(gòu)建的工業(yè)控制系統(tǒng)具有相對較低的成本；pc的軟件資源和硬件資源豐富，軟件之間的互操作性

31、強；基于pc的控制系統(tǒng)易于學習和使用，可以容易地得到技術(shù)方面的支持。在pc技術(shù)向工業(yè)控制領(lǐng)域的滲透中，組態(tài)軟件占據(jù)著非常特殊而且重要的地位。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持各種設(shè)備和常見的通訊協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。對應(yīng)于原有的人機界面（human machine interface，hmi）的概念，組態(tài)軟件應(yīng)該是一個使用戶能快速建立自己的hmi的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件的出現(xiàn)，使用戶可以利用組態(tài)軟件

32、的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。隨著它的快速發(fā)展，實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（supervisory control and data acquisition，scada）、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對i/o設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容，隨著技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控組態(tài)軟件將會不斷被賦予新的內(nèi)容。7.1.2 組態(tài)軟件在國內(nèi)外的主要產(chǎn)品（1）intouch：美國wonderware的intouch軟件是最早進入我國的組態(tài)軟件。在20世紀80年代末、90年代初，基于windows3.1的intouch軟件曾讓工控業(yè)耳目一新，并且intouch提供了豐富的圖庫。但是，早期的intou

33、ch軟件采用dde方式與驅(qū)動程序通信，性能較差，最新的intouch7.0版已經(jīng)完全基于32位的windows平臺，并提供了opc技術(shù)支持。（2）fix：美國intelluyion公司以fix組態(tài)軟件起家，fix6.x軟件提供了工控人員熟悉的概念和操作界面，并提供完備的驅(qū)動程序。其最新產(chǎn)品命名為ifix，在ifix中，intellution提供了強大的組態(tài)功能，并在內(nèi)部集成了微軟vba腳本語言的開發(fā)環(huán)境。intellution是opc組織的發(fā)起成員之一。（3）citech：澳大利亞cit公司的citech業(yè)是較早進入中國市場的產(chǎn)品，citech具有簡潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員

34、，而不是工控用戶。citech提供了類似c語言的腳本語言進行二次開發(fā)，但與fix不同的是，citech的腳本語言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似與c語言，著無疑為用戶進行開發(fā)增加了難度。（4）wincc：德國simens的wincc業(yè)是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，simens提供類似c語言的腳本，包括一個調(diào)試環(huán)境。wincc內(nèi)嵌opc支持，并可對分布式系統(tǒng)進行組態(tài)。但wincc的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。（5）組態(tài)王：組態(tài)王是國內(nèi)第一家較具有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司（更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅）。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作界面，并且提供了以漢字為關(guān)鍵字的腳本語言支持。組態(tài)王業(yè)提供更多硬件驅(qū)動程序。（6）力控：大慶三維

35、公司的力控是國內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。隨著windows3.1的流行，又開發(fā)了16位windows版的力控。但直至windows95版的力控誕生之前，它主要用于公司內(nèi)部的一些項目。32位的1.0版的力控，在體系結(jié)構(gòu)上就已經(jīng)具備了較為明顯的先進性，其最大的特征之一就是其基于真正意義的分布式實時數(shù)據(jù)庫的三層結(jié)構(gòu)，而且其實時數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)成為可組態(tài)的“活結(jié)構(gòu)”。國內(nèi)的組態(tài)軟件具有較強的價格競爭優(yōu)勢，但在軟件的可靠性、商品化程度上還有待提高。7.2 組態(tài)王軟件的簡介組態(tài)王是運行于microsoft windows 98/2000/nt/xp中文平臺的中文界面的人機界面軟件，采用了多線程、com組件

36、等新技術(shù)，實現(xiàn)了實時多任務(wù)，軟件運行穩(wěn)定可靠。目前組態(tài)王軟件最新的版本已經(jīng)到了6.5以上（kingview6.51、kingview6.52、kingview6.53）。組態(tài)王軟件由工程瀏覽器（touchexplorer）、工程管理器（projmanager）和畫面運行系統(tǒng)（touchvew）三部分組成。在工程瀏覽器中您可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理器內(nèi)嵌畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)touchmak和工程運行系統(tǒng)touchvew來完成的。touchmak是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境。您需要

37、在這個環(huán)境中完成畫面設(shè)計、動畫連接等工作。touchmak具有先進完善的圖形生成功能；數(shù)據(jù)庫提供多種數(shù)據(jù)類型，能合理地提取控制對象的特性；對變量報警、趨勢曲線、過程記錄、安全防范等重要功能都有簡潔的操作方法。 projmanager是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。projmanager具有很強的管理功能，可用于新工程的創(chuàng)建及刪除，并能對已有工程進行搜索、備份及有效恢復(fù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出。touchvew是“組態(tài)王6.5”軟件的實時運行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在touchvew中才能運行。touchvew從控制設(shè)備中采集數(shù)據(jù)，并存在于實時數(shù)據(jù)庫中。它還負責把數(shù)據(jù)的變化已動畫的

38、方式形象地表示出來，同時可以完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并按實際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫中。7.2.1 組態(tài)王與i/o設(shè)備組態(tài)王軟件作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常見的plc、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：西門子plc、莫迪康plc、歐姆龍plc、三菱plc、研華模塊等等）通過常規(guī)通訊接口（如串口方式、usb 接口方式、以態(tài)網(wǎng)、總線、gprs 等）進行數(shù)據(jù)通訊。組態(tài)王軟件與io 設(shè)備進行通訊一般是通過調(diào)用*.dll 動態(tài)庫來實現(xiàn)的，不同的設(shè)備、協(xié)議對應(yīng)不同的動態(tài)庫。工程開發(fā)人員無須關(guān)心復(fù)雜的動態(tài)庫代碼設(shè)備通訊協(xié)議只須使用組態(tài)王提供的設(shè)備定義向?qū)В?/p>

39、可定義工程中使用的i/o 設(shè)備，并通過變量的定義實現(xiàn)與i/o設(shè)備的關(guān)聯(lián)，對用戶來說既簡單又方便。7.2.2 組態(tài)王的開放性組態(tài)王支持通過opc、dde 等標準傳輸機制和其他監(jiān)控軟件（如：intouch、ifix、wincc等）或其他應(yīng)用程序（如：vb、vc 等）進行本機或者網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交互。7.2.3 數(shù)據(jù)詞典中變量的類型數(shù)據(jù)詞典中存放的是應(yīng)用工程中定義的變量以及系統(tǒng)變量。變量可以分為基本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內(nèi)存變量和i/o 變量兩種。“i/o 變量”指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換的變量。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動態(tài)的，就是說在組態(tài)王系統(tǒng)運行過程中，每當i/o 變

40、量的值改變時，該值就會自動寫入外部設(shè)備或遠程應(yīng)用程序；每當外部設(shè)備或遠程應(yīng)用程序中的值改變時，組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會自動改變。所以，那些從下位機采集來的數(shù)據(jù)、發(fā)送給下位機的指令，那些不需要和外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換，只在組態(tài)王內(nèi)使用的變量，比如計算過程的中間變量，就可以設(shè)置成“內(nèi)存變量”?；绢愋偷淖兞恳部梢园凑諗?shù)據(jù)類型分為離散型、實型、整型和字符串型。（1）內(nèi)存離散變量、i/o 離散變量類似一般程序設(shè)計語言中的布爾（bool）變量，只有0、1 兩種取值，用于表示一些開關(guān)量。（2）內(nèi)存實型變量、i/o 實型變量類似一般程序設(shè)計語言中的浮點型變量，用于表示浮點數(shù)據(jù)，取值范圍10e-3810e

41、+38，有效值7 位。（3）內(nèi)存整數(shù)變量、i/o 整數(shù)變量類似一般程序設(shè)計語言中的有符號長整數(shù)型變量，用于表示帶符號的整型數(shù)據(jù)，取值范圍 21474836482147483647。（4）內(nèi)存字符串型變量、i/o 字符串型變量類似一般程序設(shè)計語言中的字符串變量，可用于記錄一些有特定含義的字符串，如名稱密碼等，該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。7.3 自動車門控制系統(tǒng)畫面設(shè)計7.3.1 新建一個工程啟動組態(tài)王軟件工程管理器（projmanager），彈出如圖7-1所示新建工程向?qū)Ы缑娼缑?。圖7-1 新建工程向?qū)?選擇菜單“文件新建工程”或單擊“新建”按鈕，彈出如圖7-2所示。圖7-2 新建工程

42、向?qū)?單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)еυ捒颉?，如圖7-3所示。 圖7-3 新建工程向?qū)?在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽”按鈕，在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。單擊“下一步”繼續(xù)。彈出“新建工程向?qū)е龑υ捒颉?，如圖6-4所示。圖7-4 新建工程向?qū)?在工程名稱文本框中輸入工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計，該工程名稱同時將被作為當前工程的路徑名稱。在工程描述文本框中輸入畢業(yè)設(shè)計。工程名稱長度應(yīng)小于32個字符，工程描述長度應(yīng)小于40個字符。單擊“完成”完成工程的新建。系統(tǒng)會彈出對話框，詢問用戶是否將新建工程設(shè)為當前工程，如圖6-5所示。圖7-5 是否設(shè)為當前

43、工程對話框單擊“是”按鈕，則將新建的“工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計”工程設(shè)為組態(tài)王的當前工程。7.3.2 設(shè)計系統(tǒng)畫面建立一個“自動車門控制系統(tǒng)”的畫面，雙擊上面新建的“工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計”新工程，進入工程瀏覽器界面，雙擊“新建”，彈出如圖7-6所示的對話框，建立一個畫面名稱為“自動車門控制系統(tǒng)設(shè)計”的靜態(tài)畫面，其畫面風格為“大小可變”，類型為“覆蓋型”，按下快捷鍵f10, 打開工具箱，利用工具欄的一些工具和編輯命令建立靜態(tài)畫面。圖7-6 新建畫面創(chuàng)建后的靜態(tài)畫面效果如圖7-7所示: 圖7-7 自動車門控制系統(tǒng)畫面圖7-8 選設(shè)備7.3.3 定義設(shè)備和變量（1）設(shè)備定義在組態(tài)王工程瀏覽器的左

44、側(cè)選中“com1”，在右側(cè)雙擊“新建”，運行“設(shè)備配置向?qū)А保鐖D7-8所示。選擇plc下拉菜單中的三菱公司中的fx2系列的plc，選擇“編程口”，單擊“下一步”，輸入fx2nplc作為安裝設(shè)備的名稱，單擊“下一步”，選擇com1，單擊“下一步”，選擇地址為“1”，單擊“下一步”，單擊“完成”，完成設(shè)備的定義。（2）數(shù)據(jù)變量定義 一共要定義13個變量，其中i/o變量10個，即x0x3，y0y5，其余為內(nèi)存變量。在數(shù)據(jù)詞典里定義這些變量，單擊工程瀏覽器中的導(dǎo)航欄的“數(shù)據(jù)詞典”，右側(cè)出現(xiàn)“新建”，雙擊“新建”，彈出定義變量窗口，以x0為例，其參數(shù)設(shè)置如下。圖7-9 定義變量 其余變量的定義方法與x

45、0相同，定義完所有變量后數(shù)據(jù)詞典如下圖所示。圖7-10 設(shè)置變量圖7-11 乘客門圖素與移動的連接7.3.4 動態(tài)畫面（1）動畫連接完成對基本變量的定義，就可以進行動畫連接，即讓畫面動起來。在畫面上分別對各個圖素進行動畫連接，如果雙擊圖素，顯示單元內(nèi)沒有動畫連接，說明該圖素不存在動畫連接或者定義錯誤。以乘客門為例，其動畫連接，要求有位移的變化，其設(shè)置參數(shù)如圖所示。 開關(guān)設(shè)置，以啟動按鈕為例，其余按鈕設(shè)置相同，設(shè)置如圖7-12所示.圖7-12 啟動按鈕的動畫連接在各個基本圖素都定義完成后，需要對畫面的整體進行設(shè)置，如下圖所示:.圖7-137.3.5寫命令語言程序由于前面定義了內(nèi)存整數(shù)變量，為了讓

46、它跟設(shè)備建立關(guān)系，必須給它寫出一些命令語言，單擊導(dǎo)航欄的“命令語言欄”下拉菜單，選擇“應(yīng)用程序命令語言”，出現(xiàn)如圖7-14所示的對話框，單擊“運行時”選項卡。 圖7-14 應(yīng)用程序命令語言在中間的空白處寫出一下的命令語言： if(本站點y0=1 & 本站點y2=1) if (本站點開關(guān)門控制50 & 本站點開關(guān)門控制10 & 本站點開關(guān)門控制10) 本站點開關(guān)門控制=本站點開關(guān)門控制-5; 本站點開關(guān)門控制1=本站點開關(guān)門控制1-5;else 本站點開關(guān)門控制=本站點開關(guān)門控制+0; 本站點開關(guān)門控制1=本站點開關(guān)門控制1+0; if (本站點y4=1) if(本站點前門移動0) 本站點前門移動=本站點前門移動-5;else 本站點前門移動=本站點前門移動+0;7.4 組態(tài)王和plc通信7.4.1組態(tài)王和plc通信測試首先，在三菱plc編程環(huán)境下，編寫好自己的程序，然后點擊工具欄中的plc/傳送/寫出，把程序送到plc里面去。然后修改一下plc的設(shè)置，使它的參數(shù)