公交客車內(nèi)擺式氣動門操縱機構(gòu)設(shè)計【任務(wù)書+畢業(yè)論文+開題報告】,公交客車,內(nèi)擺式,氣動門,操縱機構(gòu),設(shè)計,任務(wù)書,畢業(yè)論文,開題報告,公交客車內(nèi)擺式氣動門操縱機構(gòu)設(shè)計 第 1 頁 共 41 頁 目錄 序言 ?????????????????????????????? 1 第一章 系統(tǒng)原理圖的擬定 ??????????????????? 2 體傳動機構(gòu)選擇 ……………………………………………………… 2 泵類型選擇 …………………………………………………………… 2 向回路選擇 …………………………………………………………… 度控制回路選擇 ????????????????????? 3 動防夾系統(tǒng) ??????? ??????????????? 4 統(tǒng)原理圖繪制 ?????????????????????? 5 第二章 氣動內(nèi)擺門運動分析 ……………………………………………… 7 擺門結(jié)構(gòu)及工作原理 ………………………………………………… 7 擺門的運動分析 ????????????????????? 8 缸、擺臂的運動 ??????????????????? 8 臂與門體的運動 ?????????????????? 10 擺門各點位置確定 ???????????????????? 11 軸中心 C 點與氣缸轉(zhuǎn)軸中心的相對位置 ????????? 11 臂回轉(zhuǎn)中心 C、轉(zhuǎn)臂與門體鉸接點 D 及滾輪中心 E 相對位置 ? 11 第三章 內(nèi)擺門傳動機構(gòu)設(shè)計 ????????????????? 13 本結(jié)構(gòu) ????????????????????????? 13 定已知參數(shù) …………………………………………………………… 13 構(gòu)尺寸計算 ………………………………………………………… 14 構(gòu)連桿尺寸計算 ??????????????????? 15 塊 E 處于兩極限位置時的距離 (滑塊行程 ) ?????? 16 ??????????????? 16 第 2 頁 共 41 頁 第四章 內(nèi)擺門門泵的選型與計算 ??????????????? 18 品分類、型號 ……………………………………………………… 18 品分類 ?????????? ????????????? 18 泵按氣動門在開啟后所處的位置分類 ?????????? 18 品型號的標(biāo)記方法 ?????????????????? 18 品型號標(biāo)記示例 ??????????????????? 18 術(shù)要求 ???????????????????????? 19 作環(huán)境 ??????????????????????? 19 作電壓 ??????????????????? ???? 19 全性能 ????????????????????????? 19 缸的選型與計算 ????????????????????? 19 定設(shè)計參數(shù) ????????????????????? 20 缸選擇標(biāo)準(zhǔn) ????????????????????? 20 缸的尺寸計算與選擇 ????????????????? 21 缸輸出力計算 ???????????????????? 22 缸型號選擇 ??????????????????????? 23 缸耗氣量計算 ?????????????????????? 24 塞桿外伸行程的耗氣量 ???????????????? 24 塞桿內(nèi)伸行程的耗氣量 ??????????????? 25 沖性能計算 ??????????????????????? 25 缸的 平均速度和最大速度 ??????????????? 26 沖性能檢驗 ???????????????????? 26 第五章 控制元件的選擇 ??????????????????? 27 控制元件的合成有效截面積確定 ………………………………… 27 控制元件的有效截面積和尺寸確定 ????????????? 27 急閥的型 ??????????????????????? 28 第六章 氣源裝置選型 ……………………………………… …………… 29 第 3 頁 共 41 頁 源裝置的定義及組成 ………………………………………………… 29 氣壓縮機選擇 ?????????????????????? 29 塞式壓縮機分類 ?????????????????? 30 定空氣壓縮機的輸出壓力 ??????????????? 30 氣壓縮機的吸入流量 ????????????????? 31 氣壓縮機功率 ???????????????????? 31 擇空氣壓縮機型號 ?????????????????? 31 冷卻器選擇 ??????????????????????? 32 油器、儲氣瓶及主管道過濾器選型 ????????????? 35 油器選型 ?????????????????????? 35 氣瓶選型 ?????????????????????? 35 氣過濾器選型 ???????????????????? 36 統(tǒng)性能驗算 ??????????????????????? 37 參考文獻(xiàn) ??????????????????????????? 38 致謝 ?????????????????????????????? 39 第 4 頁 共 41 頁 公交客車氣動門操縱機構(gòu)設(shè)計 序言 氣壓傳動與控制技術(shù)簡稱氣動技術(shù)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量與信號的傳遞，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中機械化、自動化的一門技術(shù)，它是流體傳動與控制學(xué)科的一個重要組成部分。從廣義上看，氣動技術(shù)范疇，除空氣壓縮機、空氣凈化器、氣動馬 達(dá)、各類控制閥及輔助裝置外，還包括真空發(fā)生裝置、真空執(zhí)行元件、以及各種氣動工具等。 由于氣 動技術(shù)相對于機械傳動、電傳動及液壓傳動而言有許多突出優(yōu)點，因而近年來 發(fā)展十分迅速，在機械、紡織、化工、交通運輸?shù)雀鱾€部門已得到廣泛的應(yīng)用。 公交客車氣動門用于乘客的上下車。氣動門的優(yōu)點是： 結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低 ，過載能自動保護， 操縱方便 —— 只需駕駛員控制氣源開關(guān) 。氣動門的開啟和關(guān)閉可靠，它是以空氣為工作介質(zhì)，工作介質(zhì)獲得比較容易用后的空氣排到大氣中，處理方便，與液壓傳動相比不必設(shè)置回收的油箱和管道。 與液壓傳動相比， 氣動門的動作迅速，反應(yīng)快，維護簡單并有防夾功能 。氣動門的缺點是工作速度穩(wěn)定性較差，工作噪聲較大。 客車 氣動門 按結(jié)構(gòu)可分為折疊門、內(nèi)擺門、外擺門等 。 近年來，隨著城市公交的發(fā)展，公交用戶所需求的城市客車已不再僅僅是滿足運輸客流的需要，城市客車造型更體現(xiàn)了一個城市的形象。所以，原先城市客車 門 所采用的折疊門由于其側(cè)圍外部占用空間大，上部又有較復(fù)雜的驅(qū)動機構(gòu)， 占用車內(nèi)空間較大并且不可避免地造成乘客上下車時有逆向行為而導(dǎo)致?lián)頂D。因折疊門在結(jié)構(gòu)上為平面直線構(gòu)件，與車身側(cè)圍曲線不能吻合， 響車身 造型的美觀，所以折疊門已不能滿足城市客車的設(shè)計要求。而內(nèi)擺門具有開 度大，有效通道寬，乘客上下車方便，快捷，駕駛員控制方便等優(yōu)點。并 且雙扇內(nèi)擺門前后兩扇門上都能安裝上下車扶手，便于乘客上下車時抓扶，不僅如此，內(nèi)擺門的外形可以和側(cè)圍外形一致，不僅外形美觀，還能避免客車行駛時由于 氣動門 內(nèi)凹而形成空氣渦流，減少風(fēng)阻，降低油耗和噪聲 ,這些優(yōu)點使得內(nèi)擺門 目前是城市客車較多采用的 客車 門 系統(tǒng) 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 5 頁 共 41 頁 第 一 章 系統(tǒng)原理圖的擬定 本設(shè)計要求由氣壓傳動系統(tǒng)控制門泵驅(qū)動門體作內(nèi)擺 式 運動。 滿足 在 門體處于 關(guān)閉鎖緊位置時，門扇 要與車身側(cè)圍弧度一致，在完全開啟位置時門扇垂直于車身側(cè)圍面 。并進(jìn)行機構(gòu)運動分析 與系統(tǒng)性能驗算。 體傳動機構(gòu) 選擇 本設(shè)計要求門體 在關(guān)閉鎖緊位置時，門扇要與車身側(cè)圍弧度一致，在完全開啟位置時門扇垂直于車身側(cè)圍面 ， 經(jīng)調(diào)查研究 采用曲柄滑塊機構(gòu)。 泵類型 選擇 門泵 是 以壓縮空氣或電為動力源，用于啟閉客車 氣動門 的一種控制執(zhí)行裝置 。 門體的 開啟和關(guān)閉是氣 缸左右兩腔通過壓縮空氣推動活塞運動帶動連桿機構(gòu)運動實現(xiàn)的，因此 可選擇雙作用單桿活塞缸 。 向 回路 選擇 氣泵產(chǎn)生壓縮空氣經(jīng) 后 冷卻器，除油器凈化后 ， 經(jīng)儲 氣罐穩(wěn)壓后經(jīng)空氣過濾器進(jìn)一步 凈化后通向緊急閥后通過電磁閥換向， 這里選用二位五通電磁閥， 圖 1二位五通電磁閥的圖形符號。 圖 1位五通電磁閥 圖形符號 兩位五通電磁閥具有 1個進(jìn)氣孔 P(接進(jìn)氣氣源 )、 1個正動作出氣孔 A 和 1個反動作出氣孔 B(分別提供 氣 缸 一正一反動作的氣源 )、 1個正動作排氣孔 1個反動作排氣孔 裝消聲器 )。 兩位五通電磁閥一般為雙電控 (即雙線圈 )。 兩位五通雙電控電磁閥動作原理：給正動作線圈通電，則正動作氣路接通 (正動作出氣孔有氣 )，即使給正動江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 6 頁 共 41 頁 作線圈斷電后正動作氣路仍然是接通的 ，將會一直維持到給反動作線圈通電為止。 給反動作線圈通電，則反動作氣路接通 (反動作出氣孔有氣 )，即使給反動作線圈斷電后反動作氣路仍然是接通的，將會一直維持到給正動作線圈通電為止。這相當(dāng)于 “ 自鎖 ” ，這樣可以保護電磁閥線圈不容易損壞。 度控制回路 選擇 雙作用 氣 缸的調(diào)速回路主要有進(jìn)氣節(jié)流和排氣節(jié)流方法， 如圖 1 1 圖 1作用氣缸的排氣節(jié)流回路 圖 1作用氣缸的 進(jìn) 氣節(jié)流回路 一般多采用排氣節(jié)流。進(jìn)氣節(jié)流回路由于進(jìn)氣流量小而排氣流量大，進(jìn)氣腔壓力上升緩慢，當(dāng)進(jìn)氣和排氣兩腔 壓差達(dá)到剛好克服各種反力時，活塞就突然前進(jìn)，使進(jìn)氣腔容積突然增大，進(jìn)氣腔壓力下降，活塞就停止前進(jìn)。 氣 缸活塞這種“忽走忽停”的現(xiàn)象稱為氣缸的爬行，故較少采用這種調(diào)速方法 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 7 頁 共 41 頁 動防夾系統(tǒng) 內(nèi)擺式乘客門防夾系統(tǒng)的作用是當(dāng)乘客門和車身外部門關(guān)閉過程中，遇到阻礙時，乘客門能夠自動地打開。 如何 1 1、低氣壓保護開關(guān) 2、手撥開關(guān) 3、電磁閥 4、門泵氣缸活塞桿 5、斷防夾開關(guān) 6、壓縮彈簧 7、門泵氣缸 8、氣動防夾系統(tǒng) 9、防夾開關(guān) 其工作原理： 關(guān)門時，門泵氣缸內(nèi)活塞桿 (件 4)向左移動，遇到阻礙物時，活塞桿受 到向右作用力，門泵氣缸右側(cè)腔內(nèi)壓力增大，左側(cè)腔內(nèi)壓力降低，當(dāng)壓力降低到一定數(shù)值時，氣防夾系統(tǒng)中的壓縮彈簧 (件 6)伸張，使防夾開關(guān)接通，電磁閥開門系統(tǒng)開始送氣，乘客門被 打開。 其中防夾系統(tǒng)的工作原理如圖 1蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 8 頁 共 41 頁 圖 1、電磁閥 2、防夾開關(guān) 3、低氣壓保護開關(guān) 4、斷防夾開關(guān) 5、雙復(fù)位開關(guān) 其原理為： 當(dāng)乘客門關(guān)閉過程中，遇到阻礙物時，乘客門防夾開關(guān)被接通，防夾系統(tǒng)開始起作用，開門系統(tǒng)的電路接通，電磁閥將向開門的氣路中送氣，使乘客門打開。 當(dāng)乘客門接近關(guān)閉位置時，斷防夾開關(guān)被打開，使防夾系統(tǒng)不起作用，這樣就保 證了乘客門關(guān)閉時，不能因為防夾開關(guān)被接通而使乘客門自動打開。 如果關(guān)門時門氣路中氣壓較低，乘客門關(guān)閉的速度和作用力很小，不會對乘客造成傷害，這時低氣壓保護開關(guān)斷開，防夾系統(tǒng)不起作用，從而使電磁閥不通電，以保護電磁閥。正常使用中，低氣壓保護開關(guān)設(shè)定的最低氣壓不小于 氣防夾機構(gòu)中，當(dāng)手撥開關(guān)撥到“開”的狀態(tài)時，防夾開關(guān)接通，而低氣壓保護開關(guān)斷開，防夾系統(tǒng)不起作用，從而使電磁閥不處于常通電狀態(tài)，以保護電磁閥。 統(tǒng)原理圖 繪制 將上述所選定的機構(gòu)與氣壓基本回路組合成氣動門 驅(qū)動系統(tǒng)，并根據(jù)需要作修 改與調(diào)整，最后畫出的氣動門驅(qū)動原理圖如圖 1示 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 9 頁 共 41 頁 圖 1氣動門驅(qū)動原理圖 1 2卻器 3 4 5濾器 6 7 8 9 1011 1213論文 ) 第 10 頁 共 41 頁 第 二 章 氣動內(nèi)擺門運動分析 以單扇氣動內(nèi)擺門為例 ，介紹其結(jié)構(gòu)和工作原理，并利用 確定內(nèi)擺門各點位置。 擺門結(jié)構(gòu)及工作原理 氣動內(nèi)擺門的結(jié)構(gòu)如圖 2示。氣缸 1通過轉(zhuǎn)軸 固定在門泵托板 7上，門泵托板通過螺栓固定 ,在門體上方的側(cè)圍骨架上，氣缸的活塞推桿與擺臂 2在 臂在連接。門軸上端穿過門泵托板，與擺臂通過花鍵固定，下端通過軸承安裝在踏步地板上，轉(zhuǎn)臂 4與門軸定，下端通過軸承安裝在踏步地板上，轉(zhuǎn)臂 4與門軸通過螺栓固定為一體，轉(zhuǎn)臂與門體 5在 體運動時滾輪在滑槽內(nèi)滑動，滑槽固定在門泵托板的下方 。 圖 2內(nèi)擺門結(jié)構(gòu)簡圖 1 2 3 4 5 6 78 9江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 11 頁 共 41 頁 圖 2電，氣路工作原理圖 1 2 3 4圖 2氣動內(nèi)擺門最基本的電、氣路工作原理圖。其中緊急閥為 2，又稱手撥開關(guān)。在正常狀態(tài)下，手撥開關(guān)處于“ 開”的狀態(tài)，壓縮空氣由氣源經(jīng)過手撥開關(guān)通向二位五通電磁閥。當(dāng)雙向開關(guān) 4的 磁閥右端線圈通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥向氣缸 3右腔充氣 ,氣缸左腔殘留的空氣經(jīng)電磁閥的排氣口排出，壓縮空氣推動活塞向左運動， 氣動門 打開；當(dāng)雙向開關(guān) 4的 磁閥左端 線圈通電，壓縮空氣經(jīng)電磁閥 向氣缸左腔充氣，氣缸右腔殘留的空氣經(jīng)電磁閥的排氣口排出，壓縮空氣推動活塞向右運動， 氣動門 關(guān)閉。當(dāng)氣路、電路出現(xiàn)故障時，將手撥開關(guān)撥到“關(guān)”的位置，氣缸左、右腔的壓縮空氣都能通過電磁閥的排氣口及手撥開關(guān)的排氣口排出，可以實現(xiàn) 氣動門 的手動打開、關(guān)閉。 門的運動分析 臂的運動 氣缸、擺臂的運動如圖 2示。當(dāng)閉合開關(guān)時，壓縮空氣推動氣缸活塞左右移動，活塞推桿隨之外伸或回縮，使擺臂繞 動門軸繞其中心 避免運動干涉，氣缸活塞在左右移動的同時，氣缸本身還繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動 。對擺臂推力 擺臂 的方向垂直于擺臂方向，推力方向與運動方向江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 12 頁 共 41 頁 夾角 ? 越小，運動所需的驅(qū)動力越小，運動就越輕便靈活。因此運動到中間位置 B′時 ,擺臂與推桿垂直，在極限位置 〞 點，夾角 ? 也是越小越好。 圖 2氣 缸、擺臂運動軌跡 圖 2轉(zhuǎn)臂、門體運動示意圖 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 13 頁 共 41 頁 轉(zhuǎn)臂與門體的運動如 圖 2示， 氣缸驅(qū)動擺臂繞 ，帶動門軸及轉(zhuǎn)臂繞門軸中心 體上的 點旋轉(zhuǎn)，門體上各點隨之運動。在門體運動過程中 ,持 圖 2以看出，當(dāng) 點旋轉(zhuǎn) ? 角到 D′時，門體上 看作該點隨著 點平移到 E′,同時 該點繞 D′反向旋轉(zhuǎn)，由 E′旋轉(zhuǎn)至 E〞 ，由于滑槽的限位作用 ,E〞 與 向上位置不變 樣，門體上其它各點 的運動也可 看作是這兩種運動的合成。由于 點的運動由 ′,于 D′因此 也等于 的 。 即 ?? (2又因為 E〞 與 向上位置不變 ,所以 ???? (2由此可得 ???? (2令 ( X c d/Y c d)a r c ta n??? (2式中 : 門體關(guān)閉時轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)中心 門體鉸接點 向距離； 點之間的 令 ( X c d/Y d e )a r c ta n??β (2式 中： 點之間的 ； 點之間的 由 圖可知 )c o s (L c dc o sL c d)180c o s (o sL c c ααααα ???????????????? (2式中 : 轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)中心 之間的直線距離。 同理，可以得出 )c o s (L d ec o sL d e)180c o s (o βββββ ?????????????????????????? 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 14 頁 共 41 頁 (2式中 ： 轉(zhuǎn)臂與門體鉸接點 點之 間的直線距離。 將式 (2式 (2入式 (2 ，可得 : )c o s (L d ec o sL d e)c o s (L c dc o sL c d βββααα ????????? (2式 (2是轉(zhuǎn)臂、門體運動時，轉(zhuǎn)角 β與 α的關(guān) 系式， 當(dāng) ， 時， 且 βα ??? 此時 βα? 。在這種情況下，當(dāng)轉(zhuǎn)臂隨轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過 一個角度時，鉸接點 ′門體上各點隨之平移的同時，還繞 D′反向旋轉(zhuǎn)相同的角度 。 確定 點 與氣缸轉(zhuǎn)軸中心的相對 位置 由圖 2以看出， 響驅(qū)動力方向和運動方向的夾角 ? ， ? 越小，所需的驅(qū)動力越小，內(nèi)擺門的運動越輕便靈活。在轉(zhuǎn)到正中位置時，應(yīng)使 0?? ，這樣效果最好。 氣缸轉(zhuǎn)軸中心距 門框內(nèi)側(cè)的距離不宜過大，否則門泵托板外形尺寸過大， 影響上車通道的寬度和塔步深度。 門軸及轉(zhuǎn)臂在回轉(zhuǎn)過程中，應(yīng)保 證不與側(cè)圍等其它件干涉，在滿足 此項要求的前提下，該距離越小越好 。 距離大概 8～10 、轉(zhuǎn)臂與門體鉸接點 相對位置 (1)向位置已確定 。確定 向位置應(yīng)注意，要使 點太靠左，在轉(zhuǎn)動過程中，門軸、轉(zhuǎn)臂很可能與側(cè)圍密封立柱、門框干涉； 占用 氣動門 的空間，使門的開度、上車通道有效寬度降低。這里 定 方向與門框?qū)R 。下面對 氣動門 完全打開后，各部點之間的相對位置進(jìn)行分析。 氣動門 完全打開后，門體與車身相對位置如圖 2示。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 15 頁 共 41 頁 圖 2門打開后門體位置示意圖 當(dāng) 氣動門 完全打開后，門體垂直于車身側(cè)圍，即門扇打開了 90°， 此時門軸轉(zhuǎn)角等于 90°，滾輪位于 E′點，通道最寬，而且不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 。 (2)C、 D、 定 由上可知，當(dāng)車門打開 90°時，滾輪位于 E′點時，內(nèi)擺門打開的效果最好，從 式 (2以得出，此時 ， 。 當(dāng)受到空間限制，門口尺寸較小時，可以適當(dāng)加大 尺寸，使得門軸轉(zhuǎn)角超過90°，以加大門口通道寬度，但應(yīng)進(jìn)行校核，確保不干涉。而且門軸轉(zhuǎn)角越大，在極限位置 ? 角越大，所需驅(qū)動力也越大，影響門扇啟閉的靈活性。江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 16 頁 共 41 頁 第三章 內(nèi)擺門傳動機構(gòu)設(shè)計 該傳動機構(gòu)簡化為平面運動機構(gòu)就是曲柄滑塊機構(gòu)，下面以 結(jié)合上述 內(nèi)擺門運動 分析 來計算 該傳動機構(gòu) 的尺寸 。 如 圖 3 擺門結(jié)構(gòu)簡 圖，它由門軸、轉(zhuǎn)臂、門框、密封膠條、門體和滾輪等 組成，采用氣控來實現(xiàn)門的關(guān)閉，門的關(guān)閉鎖緊是依靠關(guān)閉壓縮空氣控制門的運 動件來達(dá)到的。 圖 3門體上端面俯視圖 1 2 3 4 5 6在圖 3 3研究并 根據(jù)設(shè)計要求和車身側(cè)圍弧度并選定密封膠條后，可以確定的參數(shù)有 :L =810,3L=50 ,4L=80 ,T =100，1T=102,門軸直徑為 Φ38 。由第二章分析可知35L =L =50, 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 17 頁 共 41 頁 圖 3門體上端面俯視圖 圖 3門體上沿端面俯視圖 算 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 18 頁 共 41 頁 算 使設(shè)計既要符合標(biāo)準(zhǔn)，又要使 門扇要運動到圖 3置，必須符合以下條件：（參照 圖 2圖 3 3 A.Ⅱ位置處，門扇超出車身側(cè)圍弧度部 分盡量小 B． ， ， , 1 (3C．2122?????(3美觀起見，僅讓密封膠條部分超出車身側(cè)圍最寬處，即圖 3位置處，門邊密封膠條與門體弧度最寬處平齊。則有 : 1 2 4T +T =L 代入 已知數(shù)據(jù)得 21 0 0 + 1 0 2 = L 求得 2L=282 ( 由 式 (3得 122L =代入數(shù)據(jù) ,解得 1L=264 ( 將以上所得數(shù)值代入 式 (32122?????(3 得 282264100L c 2 ?????? 解得 282 ( 所以 282? ( 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 19 頁 共 41 頁 處于 兩 極限位置時的距離 （滑塊行程） 由 上面的分析可知，當(dāng)門打開到極限位置時，即門體垂直于車身側(cè)圍，此時門軸轉(zhuǎn)角為 90°，因為轉(zhuǎn)臂是通過螺栓與門軸固定在一起的，所以此時轉(zhuǎn) 臂也轉(zhuǎn)過了 90°。 根據(jù)圖 3可列出下式 ??? (35 2 82 6 422 ???? (又因為 22 ???? (34121 ????? (3代入數(shù)據(jù)可得 264? (所以 19826428222 ???? (所以滑塊行程為 3 3 01 9 85 2 8??? (強度校核由公式： （ 3 公式中：N ? 常用材料的抗拉強度見表 3 ??? ?? m 論文 ) 第 20 頁 共 41 頁 材料名稱或牌號 屈服點 ? / 抗拉強度 ?b /伸長率 ? (％ ) 斷面收縮率 ? (％ ) 35 390 25～ 27 ? ? ㏒? ? ?琰茞 ?? ü 35 314 530 20 28～ 45 45 353 598 16 30～ 40 4085 960 9 30～ 45 12 538 2 拉 150 壓 637 彎 330 表 3公式和表中數(shù)據(jù)可驗算曲柄機構(gòu)的抗拉強度，滿足要求 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 21 頁 共 41 頁 第四章 內(nèi)擺門門泵的選型與計算 客車門泵的選擇需遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)，在 678車 氣動門 門泵標(biāo)準(zhǔn) )中規(guī)定了 門泵的類型、 工作條件，選擇標(biāo)準(zhǔn)。 號 (1)氣動門泵（代號不標(biāo)出）：以壓縮空氣為動力源的門泵。 (2)電動門泵（代號 D）：以電為動力的門泵。 動門 在開啟后所處的位置分 類 (1)外擺 氣動門 門泵（代號 W）： 氣動門 開啟后擺移至車身外，其具車身有一定距離。 (2)內(nèi)擺 氣動門 門泵（代號 N）： 氣動門 開啟后，大部分?jǐn)[移至車廂內(nèi)。 (3)折疊 氣動門 門泵（代號 Z）： 氣動門 開啟后至少有兩扇 氣動門 膠接折疊在一起 。 (4)滑移 氣動門 門泵（代號 H）： 氣動門 開啟后貼于車身外或藏于車身夾層中。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 22 頁 共 41 頁 (1)溫度： ～ 65℃ 。 (2)相對濕度不大于 90％ (1)氣動門泵額定工作氣壓為 作氣壓范圍為 (2)電動門泵標(biāo)稱電壓為 124V，工作電壓范圍分別為 11V～ 15V,或 22V～ 30V (1)門泵系統(tǒng)應(yīng)符合 3094證 氣動門 鎖止可靠，在客車行駛中，不允許 氣動門 自行開啟。 (2)除折疊式 氣動門 外，門泵系統(tǒng)應(yīng)符合 3094氣動門 在任何情況下，啟閉時應(yīng)緩速，并使乘客不會被 氣動門 傷害或夾住。在啟閉過程中遇到障礙物， 氣動門 應(yīng)能停止關(guān)閉或自動開啟。氣動門泵夾緊力應(yīng)不大于 150N，電動門泵夾緊力應(yīng)不大于 250N。 (3)門泵系統(tǒng)應(yīng)符合 258車靜止或發(fā)生故障時，在車內(nèi)或車外能手動操縱緊急開啟裝置，在緊急開啟裝置動作后， 氣動門 能被立即打開。 的選型與計算 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 23 頁 共 41 頁 計 參數(shù)： (1)工作壓力 P=2)氣 缸往復(fù)運動時間 推出 2(s)縮回 1.6(s)t l ? (3)氣缸行程 L=100（ (4)負(fù)載工作力 W=980（ N） (5)氣缸活塞運動方向 水平方向 根據(jù)機械設(shè)計手冊規(guī)定， 氣缸應(yīng)選擇 標(biāo)準(zhǔn)氣缸，其次才考慮自行設(shè)計選擇 ， 一般 遵循表 4 表 4缸的選擇依據(jù) 考慮因素 內(nèi)容 安裝形式 安裝形式由安裝位置 、 使用目的等因素決定。在一般場合下，多用固定式安裝方式：軸向支座（ ）前法蘭（ ）、后法蘭（ ）等；在要求活塞直線往復(fù)運動的同時又要缸體作較大圓弧擺動時，可選用尾部耳軸（ ）和中間軸銷（ 安裝方式；如需要在回轉(zhuǎn)中輸出直線往復(fù)運動，可采用回轉(zhuǎn)氣缸。有特殊要求時，可選用特殊氣缸。 輸出力 根據(jù)工作機構(gòu)所需力的大小，考慮氣缸載荷率確定 活塞桿上的推力和拉力，從而確定氣缸內(nèi)徑， 氣缸由于其工作壓力較?。?其輸出力不會很大，一般在 10000N（不超過 20000N）左右，輸出力過大其體積（直徑）會太大，因此在氣動設(shè)備上應(yīng)盡量采用擴力機構(gòu)，以減小氣缸的尺寸。 氣缸行程 氣缸（活塞）行程與其使用場合及工作機構(gòu)的行程比有關(guān)。多數(shù)情況下不應(yīng)使用滿行程，以免活塞與缸蓋相碰撞，尤其用來夾緊等機構(gòu)，為保證夾緊效果，必須按計算行程多加 10～ 20 運動速度 氣缸的運動速度主要由所驅(qū)動的工作機構(gòu)的需要來決定， 要求速度緩慢、平穩(wěn)時，宜采用氣液阻尼缸或采用節(jié)流調(diào)速。節(jié)流調(diào)速的方式有：水平安裝推力載荷推薦用排氣節(jié)流；垂直安裝升舉載荷推薦用進(jìn)氣節(jié)流；具體回路見基本回路一節(jié)。用緩沖氣缸可使缸在行程終點不發(fā)生沖擊現(xiàn)象，通常緩沖氣缸在阻力載荷且速度不高時，緩沖效果才明顯。如果速度高，行程終端往往會產(chǎn)生沖擊。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 24 頁 共 41 頁 由氣動氣缸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（ 5923可知 此類 氣缸運動速度范圍為 50～ 50mm/s，查氣動手冊 根據(jù)表 4可 取 負(fù)載率 %50?? 。 表 4缸的運動狀態(tài)與負(fù)載率 由氣缸負(fù)載率公式 100%0?? (4式中 : F — 氣缸活塞桿受到的軸向負(fù)載力 （ N） ； 0F— 氣缸的理論輸出力 （ N） 。 代入數(shù)據(jù)得 ? 解得 0F=1960 (N) 普通雙作用氣缸的理論推力為 0 4??(4式中 : D — 氣缸內(nèi)徑 ( P — 氣缸工作壓力 ( 。 代入數(shù)據(jù)得 ?? D? 解得 D =根據(jù) 2348缸內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，將上述結(jié)果圓整成標(biāo)準(zhǔn)缸徑為 63 查氣動手冊可知，活塞桿外徑選擇遵循表 4蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 25 頁 共 41 頁 表 4常用中小型氣缸尺寸參數(shù) (從表 4選得活塞桿外徑 d =20 氣缸輸出力計算 氣缸無桿腔有效作用面積為 21 4 ?(4將 D=63算得 21 氣缸有桿腔有效作用面積為 )(4 222 ? ?(4代入已知數(shù)據(jù)得 22 (1)計算氣缸理論輸出力 理論拉力公式 -(4π 220 ?(4代入數(shù)據(jù)計算出 19610 . 7)20( 6 34π 220 ????F (N) (2)計算氣缸實際輸出力 氣缸未加負(fù)載時實際所能輸出的軸向力，受到氣缸活塞和活塞桿本身摩擦力影響，用氣缸效率 η 表示，如圖 4缸效率 η 與氣缸的缸徑 論文 ) 第 26 頁 共 41 頁 徑增大，工作壓力增大，則氣缸效率 η 增加，在氣缸缸徑增大時，在同樣的加工工藝條件下、氣缸結(jié)構(gòu)條件下，活塞運動的摩擦力在氣缸的理論輸出力中所占的比例明顯減少了，即效率提高了，一般氣缸的效率在 圖 4缸效率曲線 這里取 實際輸出推力為 ?? 4?(4代入數(shù)據(jù)求 得 853 (N) 實際輸出拉力為 P ηe )(4 22 ?? (4代入數(shù)據(jù)求得 667 (N) 型號 選擇 根據(jù)以上計算結(jié)果，結(jié)合氣缸產(chǎn)品樣本選用 ￠ 32-￠ 320 型號 ： — 3×100 內(nèi)擺門氣缸 氣缸 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 27 頁 共 41 頁 63×100— 缸徑×行程 技術(shù)參數(shù)： 工作壓力 P=缸往 復(fù)運動時間 推出 2(s)縮回 1.6(s)t l ? 氣缸行程 L=100（ 負(fù)載工作力 W=980（ N） 氣缸活塞運動方向 水平方向 安裝方法 ： 尾部單耳環(huán)安裝 氣缸的耗氣量通常用自由空氣耗氣量表示，對于單桿雙作用氣缸，全程往復(fù)一次的自由空氣耗氣量包括 活塞桿外伸行程耗氣量和活塞內(nèi)縮回程耗氣量 兩部分 。下面分別計算這兩部分。 1 0 1 0 1 21 ??? (4式中 q — 自由空氣耗氣量 (L)； D — 缸徑 ( L — 行程 ( P — 工作壓力 ( 代入數(shù)據(jù)得 2 . 4 60 . 1 0 1 30 . 1 0 1 30 . 7100 . 140 . 0 6 33 . 1 4 321 ??????q （ L） 內(nèi)縮行 程的耗氣量 0 . 1 01 30 . 1 01 310)(4 3222 ???? 代入數(shù)據(jù)得 ： 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 28 頁 共 41 頁 2 . 2 20 . 1 0 1 30 . 1 0 1 30 . 7100 . 14 )0 . 0 2( 0 . 0 6 33 . 1 4 3222 ???????q （ L） 考慮到換向閥至氣缸之間的管道容積在氣缸每次動作時要消耗空氣，而且管道系統(tǒng)有泄漏損失，故實際耗氣量 上述兩項之和要大。 即 )( 21 ?? (4取系數(shù) K = ??(L) 為防止氣缸活塞運動到行程終端位置時撞擊缸蓋，氣缸內(nèi)部必須采用緩沖裝置，通常缸徑小于 16徑大于 16計算得 出 缸徑為 63采用氣墊緩沖結(jié)構(gòu)。 圖 4氣缸的緩沖結(jié)構(gòu)，它由緩沖柱塞、節(jié)流閥和緩沖腔室等構(gòu)成， 氣墊緩沖的工作原理是，在活塞高 速向右運動時，活塞右腔的空氣經(jīng)缸蓋柱塞孔和進(jìn)排氣口排向大氣。在氣缸活塞桿行程進(jìn)入終端前，緩沖柱塞依靠緩沖密封圈將缸蓋柱塞孔堵住，于是，封閉在活塞和缸蓋之間環(huán)形腔室內(nèi)的空氣只能通過節(jié)流閥排向大氣。由于節(jié)流閥流通面積很小，環(huán)形腔室內(nèi)的空氣在運動活塞的壓縮下背壓升高形成氣墊作用，迫使活塞迅速減速，最后停下來。改變節(jié)流閥的開度，就可以調(diào)節(jié)緩沖速度。 從緩沖柱塞封閉柱塞孔起，到活塞停下來為止，活塞所走的行程稱為緩沖行程。緩沖裝置就是利用形成的氣墊和節(jié)流阻尼來吸收活塞運動產(chǎn)生的能量，達(dá)到緩沖的目的。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 29 頁 共 41 頁 圖 4沖 結(jié)構(gòu) 1 2 3 4 5均速度和最大速度 831 0 0 /1 ?? （ mm/s） 1 04 . 21 . 21 00 / 0 . 880m a x ???? mm/s) 式中系數(shù) 隨氣缸的具體工作情況而異，一般在 查氣動手冊由圖 4知氣缸的最大速度 00動能低于允許吸 收能量，故可以使用。 圖 4缸負(fù)載質(zhì)量和最大速度關(guān)系 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 30 頁 共 41 頁 第五章 控制元件的選擇 定 有效截面積 公式為 0 )21(2525 ???)2 (5式中 0V— 氣缸排氣側(cè)容積 )( t — 活塞單行程運動時間 （ s） K — 隨氣缸負(fù)載率 ? 變化的系數(shù) αK 21?? 代入 上 式 1 . 624 101 0 06 . 33 . 1 40 . 5 )25 . 2 ( 1 32 ?? ?????? ?S )(根據(jù)以上計算結(jié)果，可由產(chǎn)品樣本中選定型號。 定 為滿足氣缸活塞運動而求出的合成有效截面積，是由單向節(jié)流閥（速度控制閥）、二位五通電磁閥（方向控制閥）、 消聲器 的各個有效截面積組合而成。在 選擇各控制元件有效截面積時， 要在規(guī)格表中選擇接近于計算得出的合成有效截面積的兩倍左右，并選定接口尺寸和型號，這可由生產(chǎn)廠的產(chǎn)品樣本查得。 表 5向控制閥的有效截面積 （ 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 31 頁 共 41 頁 表 5向節(jié)流閥的有效截面積 （ 表 5聲器的有效 截面積 （ 對照表 5 5表 5(1)二位五通電磁閥 型號規(guī)格 : 6 （直動式） 技術(shù)參數(shù) ： 公稱通徑 6效截面積 25 換向時間 工作電壓 4V 工作壓力范圍 2)單向節(jié)流閥 型號規(guī)格： 術(shù)參數(shù)： 公稱通徑 3效截面積 4 )(工作壓力范圍 啟壓力 ? 3)消聲器 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 32 頁 共 41 頁 型號規(guī)格： 膨脹 干涉吸收型 — 技術(shù)參數(shù)： 有效截面積 10 )( 驗算這些元件實際使用時的合成有效截面積，公式為 32221221111 ?? (5代入數(shù)據(jù) 2222 10151411 ???S 解得 S =(可見其合成值稍大于要求 的 (可以使用。 型 緊急閥（手撥開關(guān)）為二位三通閥（ 常閉 式），控制方式為手動直動式，當(dāng)緊急閥在工作時，手撥開關(guān)處于“開”的位置，進(jìn)氣腔與工作腔相通，壓縮空氣經(jīng)緊急閥通向二位五通電磁閥，流向氣缸。當(dāng)電、氣路出現(xiàn)故障時，將手撥開關(guān)撥向“關(guān)”的位置，此時進(jìn)氣腔與工作腔不通，而工作腔與排氣腔相通，氣缸左右腔的壓縮空氣 都能通過電磁閥的排氣口及手撥開關(guān)的排氣口排出，此時可以實現(xiàn) 氣動門 的手動打開與關(guān)閉。 對照表 5結(jié)合產(chǎn)品樣本選定緊急閥的型號如下 型號規(guī)格： 術(shù)參數(shù)： 公稱通徑 8作壓力范圍 0～ 8效截面積 24 操作力 30N? 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 33 頁 共 41 頁 第六章 氣源裝置 選型 氣源裝置是用來產(chǎn)生具有足夠壓力和流量的壓縮空氣并將其凈化，處理及儲存的一套裝置。 它主要由空氣壓縮機、 后 冷卻器、除油器、儲氣瓶、空氣過濾器組成。 (1)空氣壓縮機 空氣壓縮機是 將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w壓力能的裝置，是氣動系統(tǒng)的動力源，一般有活塞式、膜片式、葉片式、螺桿式等幾種類型。其中，氣壓系統(tǒng)最常用的機型為活塞式壓縮機。在選擇空氣壓縮機時，其額定壓力應(yīng)等于或略高于所需的工作壓力，其流量等于系統(tǒng)設(shè)備最大耗氣量并考慮管道泄漏等因素。 (2)后 冷卻器 后 冷卻器安裝在壓縮機出口管道上，將壓縮機排出的壓縮氣體溫度由140～ 170℃降至 40～ 50℃，使其中水汽、油霧氣凝結(jié)成水滴和油滴，以便經(jīng)除油器析出。 后 冷卻器一般采用水冷換熱裝置，其結(jié)構(gòu)形式有列管式、散熱片式、套管式、蛇管式和板式等。其中， 蛇管式冷卻器最為常用。 (3)除油器 除油器的作用是分離壓縮空氣中的凝聚的水分和油分等雜質(zhì)，使壓縮空氣得到初步凈化， 其結(jié)構(gòu)形式有環(huán)形回轉(zhuǎn)式、撞擊折回式、離心旋轉(zhuǎn)式和水浴式等。 (4)儲氣瓶 儲氣瓶主要用來調(diào)節(jié)氣流，減少輸出氣流的壓力脈動，使輸出氣流具有流量連續(xù)性和氣壓穩(wěn)定性。 (5)空氣過濾器 空氣過濾器的作用是濾除壓縮空氣的水分、油滴及雜質(zhì)，以達(dá)到氣動系統(tǒng)所要求的凈化 程度 。 根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式，壓縮機可分為容積式壓縮機和動力式壓縮機兩大類，如圖 6 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 34 頁 共 41 頁 圖 6縮機結(jié)構(gòu)形式分類 在各種不同結(jié)構(gòu)形式的壓縮機中，目前活塞式壓縮機使用最廣 (1)按活塞式壓縮機的排氣量 ，活塞式壓縮機可分為 微型： 1L/ 8 小型： q=1～ 10L/P=8～ 60型： q=10～ 100L/P=60～ 50型： 100L/ P? 5002)按活 塞式壓縮機的結(jié)構(gòu)特點可分為 根據(jù)氣缸的排列形式和相互位置，可分為立式、臥式和角度式。 根據(jù)氣體在氣缸內(nèi)被壓縮的次數(shù)分為單級、兩 級和多級。 根據(jù)曲柄連桿機構(gòu)的差異，可分為無十字頭 （多用于低壓、小型壓縮機） 和有十字頭 （適用于大、中型高壓壓縮機） 。 根據(jù)活塞的工作面在氣缸內(nèi)的作用情況，分為單作用式（指活塞只在一側(cè)進(jìn)行壓縮）和雙作用式。 空氣壓縮機的輸出壓力公式為 ? ??? 一般情況下，令 ? ??? ) M P ，這里取 ? ? ΔP 式中 P — 氣缸的最高使用壓力 ( ，這里取 ； ??P — 氣動系統(tǒng)的總壓力損失 ( 。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 35 頁 共 41 頁 代入數(shù)據(jù)得 ??( 機的吸入流量 本系統(tǒng)中，壓縮機不設(shè)氣罐，故 流量公式為 (6式中 氣動系統(tǒng)的最大耗氣量 （ L/ 所以 084.6?) 空氣壓縮機功率計算 公式為 ]1)[(( )1(111 ????? ?? (6式中 n — 中間冷卻器個數(shù)， 1?n ； k — 修正系數(shù)，一般可令 ?k ； 1P — 吸入空氣的絕對壓力， (M P ； 輸出空氣的絕對壓力， (5.0? 代入數(shù)據(jù)求得 (根據(jù)表 6結(jié)合 13279 選擇 兩 級往復(fù)活塞式壓縮機， 型號為 : 表 6塞式壓縮機技術(shù)性能及特點 技術(shù)參數(shù)： 排氣量 蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 (論文 ) 第 36 頁 共 41 頁 公稱排氣壓力 1率 復(fù)活塞 兩級活塞壓縮機如圖 6圖 6級活塞式空氣壓縮機 它分為 兩個階段 將吸入的大氣壓縮到最終的壓力。 擇 一般從空氣壓縮機輸出的壓縮空氣溫度很高，在此情況下壓縮空氣中所含的油、水均為氣態(tài)，如直接送入儲氣罐及氣動設(shè)備，將會帶來不良后果。因此，需在壓縮機出口之后，裝設(shè)后冷卻器及時吸收壓縮空氣中的熱量，使之降溫至 40～ 50℃ ，使其中的水分、油霧大部分凝成水滴和油滴而分離出去。一般分為風(fēng)冷式和