【正文】 過齒形帶傳遞動(dòng)力，然后帶動(dòng)自動(dòng)門沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。固選用定期張緊裝置的方式來進(jìn)行張緊。 （ 9）齒輪軸的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇 帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力 FQ 由式 v pcQF 1000? 得： Nv p cQF ???? 軸承的材料最常用的 45鋼，因?yàn)檫@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(yàn)算。 則 WPC ??? （ 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。 A=24mm,B=70mm。 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(lì)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。 查表得六級(jí)大風(fēng)風(fēng)速： smv /~? ； 這里取 smv /13? 。高擋自動(dòng)門可以實(shí)觀在開門信號(hào)輸出之前 1/1O 秒輸出開鎖信號(hào)，這種特性對(duì)于自動(dòng)平開門特別重要，如果達(dá)不到這種水平的同時(shí)還要加鎖，就很容易引起故障。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(dòng)門大多用電插鎖實(shí)現(xiàn)，市場上有專用和不專用兩種。 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。作為活動(dòng)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(dòng)門扇等寬的上下兩條。雙開式是兩扇門同時(shí)從中間滑向兩側(cè)或兩側(cè)滑向中間。此光線會(huì)反射， 在有目標(biāo)進(jìn)入這一區(qū)域時(shí)，紅外線接受管檢測(cè)并發(fā)出一個(gè)反映紅光變化的電信號(hào)。 在營業(yè)廳自動(dòng)門正上方里外各安裝一個(gè)紅外 探測(cè)開關(guān)，當(dāng)有人欲進(jìn)入時(shí)，紅外 探測(cè)開關(guān)檢測(cè)出有人要進(jìn)入或出去，從而產(chǎn)生輸出信號(hào)。只有程序進(jìn)行下一次掃描時(shí)，新狀態(tài)才被讀入。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊。所以本次設(shè)計(jì)主要是建立在以 PLC 為控制基礎(chǔ)上進(jìn)行的。經(jīng)過編制組兩個(gè)多月的工作，現(xiàn)該標(biāo)準(zhǔn)的初稿已經(jīng)形成，擬于近期召開編制組第二次工作會(huì)議，對(duì)初稿進(jìn)行討論和修改。 3）高、低檔次的市場分明進(jìn)口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了高端市場，目前國內(nèi)廠家的產(chǎn)品基本上也都具備了比較完善的功能，但生產(chǎn)工藝略嫌粗糙，質(zhì)量水平參差不齊，整體檔次較低，主要集中在低端市場。 除了減速器外，還有其它傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是齒輪傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)，也可以是高效的帶傳動(dòng)。這一切的運(yùn)行過程全部采用自動(dòng)控制，這樣既方便又提高了建組物的檔次。 自動(dòng)門是應(yīng)用先進(jìn)的感應(yīng)技術(shù)，通過可編程序控制 機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)使門體自動(dòng)啟閉的一種門系統(tǒng)。所以本次自動(dòng)門的機(jī)械部分設(shè)計(jì)主要是以 PLC 為基礎(chǔ)進(jìn)行的機(jī)械零部件和控制系統(tǒng)硬件的 設(shè)計(jì)。（ 2）完成平開自動(dòng)門總體方案設(shè)計(jì)及自動(dòng)門開關(guān)門各機(jī)械零件的設(shè)計(jì)。二十年代后期， 美國 的超級(jí)市場的開放，自動(dòng)門開始被使用。到了 1962 年，電氣式已開始出現(xiàn)，之后伴隨著城市的建設(shè)，自動(dòng)門技術(shù)的領(lǐng)域每年都在增加。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高，人們對(duì)門的功能要求也越來越高，從單一的開關(guān)功能要求，發(fā)展到對(duì)美觀、節(jié)能、高效、隔音、自動(dòng)等更高的要求上來。在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際需要，選擇合適的 控制系統(tǒng) ，驅(qū)動(dòng)電機(jī) ，傳感器 等。它最大的優(yōu)點(diǎn)是“可以永遠(yuǎn)開門又可以永遠(yuǎn)關(guān)門”，對(duì)于行人來說，門總是開著的，而對(duì)于建筑物來說，門又是永遠(yuǎn)關(guān)著的。 門體是自動(dòng)門的主要部件，由于各類門體的平面特征和立體特征，因而門體的構(gòu)成方法有兩種，即平面構(gòu)成法和立體構(gòu)成法。 目前國內(nèi)自動(dòng)門的發(fā)張呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 1）廠家多，規(guī)模小 5～ 6 年來， 自動(dòng)門在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。同時(shí)，由于價(jià)格過低， 也使產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展和改進(jìn)受到限制 。 * 免維護(hù)：采取多種措施 ，減少使用過程中的維護(hù)工作。如注塑 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。 5．掃描周期的長短由三條決定。等待一時(shí)間段后，自動(dòng)門自動(dòng)合上。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 8 頁 設(shè)計(jì)方案 圖 21 自動(dòng)門的傳動(dòng)圖 該方案是通過減速電機(jī)直接輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)齒形帶主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)齒形帶傳動(dòng)，吊件與齒形帶之間通過皮帶夾固定在一起， 實(shí)現(xiàn)同時(shí)的左右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)主動(dòng)輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，皮帶也順時(shí)針傳動(dòng)，右吊件跟隨皮帶向右運(yùn)動(dòng)，左吊件跟隨皮帶向左運(yùn)動(dòng)，兩門扇向相反方向運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開啟，當(dāng)觸碰到限位開關(guān)時(shí)，信號(hào)會(huì)傳送到 PLC控制自動(dòng)門減速到停止。因?yàn)閷?duì)門體的設(shè)計(jì)沒有特殊要求，本設(shè)計(jì)采用鋁合金作為門體材料。 圖 33 門夾圖 選擇 平滑自動(dòng)門屬于懸掛活動(dòng)門扇，這樣門扇受力就會(huì)產(chǎn)生擺動(dòng)，為保證門扇能平穩(wěn)的按照直線運(yùn)動(dòng)，所以門框的下部要設(shè)置止擺裝置。 下圖為本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)門的止擺裝置的結(jié)構(gòu)尺寸圖： 大滑輪 小滑輪 止擺器支架 滑動(dòng)軌道 塑料墊 螺釘 活動(dòng)門扇 圖 34 止擺裝置結(jié)構(gòu)圖 自動(dòng)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(dòng)門的側(cè)擺，這里設(shè) 計(jì)的止擺裝置采用的是三個(gè)滑動(dòng)地輪，他們分別在各自的軌道中運(yùn)行，三個(gè)軌道三個(gè)滑輪這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠使得自動(dòng)門的擺動(dòng)幅度更小，原因是就算當(dāng)中一個(gè)滑輪由于某種因素（比如表面磨損變形）導(dǎo)致側(cè)向擺動(dòng)，也會(huì)受到其它兩個(gè)滑輪的牽制，使其正常運(yùn)行。因先開鎖然后由鎖的控制單元送信號(hào)給門機(jī)控制器實(shí)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。 （ 1）摩擦阻力 fF 摩擦阻力包括門滑輪的滾動(dòng)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(dòng)摩擦阻力。 減速電機(jī)的選型 他勵(lì)或并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)相比于交流電機(jī)而言，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)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(diǎn)。 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。同步齒帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)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(diǎn)。 （ 7） 確定中心距和同步帶長度 pL 圖 45自動(dòng)門運(yùn)行線路圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 21 頁 圖中 實(shí)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)。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。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。吊輪設(shè)計(jì)的尺寸參數(shù)如下： 圖 53 吊輪的平面外形圖 其三維外形圖如下 ： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 26 頁 圖 54 吊輪三維圖 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。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁 圖 59 支承軸受力示意圖 軸工作時(shí)只有彎矩作用而不受扭矩作用，所以 0?M ,T=軌上，所以每根軸 A 點(diǎn)收到向下的力 NmgF 27 52/ ?? ， 支承軸受到的彎矩 mNLFM / 3 7 5 ????? ， 抗彎截面系數(shù) 444 ????? dW ? 強(qiáng)度 =M/W=( ? )= 材料選用的是 45 號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，許用彎應(yīng)力是 102Mpa， 102Mpa,所以通過設(shè)計(jì)能夠承受足夠的強(qiáng)度。 F1 在 O 點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè) M1 的 力矩，F(xiàn)2 在 O 點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè) M2 的力矩。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 圖 510 方案 一示意圖 方案二：連接桿連接在吊架的一端傳遞動(dòng)力， A、 B點(diǎn)是兩個(gè)吊輪的中心點(diǎn)， O點(diǎn)為兩吊輪的中心點(diǎn)， F1 表示皮帶傳遞的水平動(dòng)力。 強(qiáng)度計(jì)算：保證軸在荷載的作用下不致使斷裂或者過大的變形。其結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)如下： 圖 51 吊架結(jié)構(gòu)圖 其中中間的兩個(gè)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(shí)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。 根據(jù)自動(dòng)門的使用環(huán)境和條件，要求整個(gè)傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，占用空間少，采用張緊輪的張緊裝置會(huì)使整個(gè)自動(dòng)門傳動(dòng)裝置占用的空間變大，同時(shí)也使得自動(dòng)門的皮帶運(yùn)行方向改變，不能正常帶動(dòng)皮帶夾來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的開閉，所以不宜采用，而自動(dòng)張緊裝置是將有帶輪的電動(dòng)機(jī)安裝在浮動(dòng)的擺架上，利用電動(dòng)機(jī)的自重，使帶輪隨同電動(dòng)機(jī)繞固定軸擺動(dòng)，來保持初拉力，所以也不適合采用。 即 ?sb 。 根據(jù)公式m a x1 0 0 060 vdnv ??? ?計(jì)算得： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 smndnv / 0 0 060 601 0 0 060m a x ?? ????? ?? min/ rn? （ 3）同步帶的功率 PKP Ac ? AK 為 工況系數(shù)，查表取 AK =。 則主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： 由公式 m a x1 0 0 060 vdnv ??? ? 得： m in/ rn w ?? ??? ? 減速電機(jī)的輸出動(dòng)輪速比： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 17 頁 8 4 50 0 5 9 ????? dni w? 根據(jù)裝置的驅(qū)動(dòng)功率和減速器輸出的速比，選用日本進(jìn)口的 型號(hào)直流減速電機(jī)，其功率 P=80W，額定轉(zhuǎn)速 200r/min。 因?yàn)橹绷麟姍C(jī)在調(diào)速方面很簡單，但是相對(duì)于異步電機(jī)卻有以下優(yōu)點(diǎn)： 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。 自動(dòng)門的風(fēng)阻力為： )(NAPCF Addd ?? 式中 dC 為風(fēng)力系數(shù)，平滑門風(fēng)力系數(shù) 取 ； A 垂直與風(fēng)向的迎風(fēng)面積 （自動(dòng)門的總面積） ； dP 計(jì)算風(fēng)壓（ Pa） ； A? 門滑輪與止擺器的綜合摩擦系數(shù)， 這里取 。 本次設(shè)計(jì)選用的是 SOMB 型電插鎖，其規(guī)格參數(shù)如下： 品牌： SOMB 型號(hào)： SB203E 材質(zhì)：不銹鋼 尺寸： 200*34*44(mm) 輸入電壓： DC12V 啟動(dòng)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(shí)現(xiàn)與門禁系統(tǒng)的連接，控制器必須能夠使開門動(dòng)作與開鎖動(dòng)作相協(xié)調(diào)，確保操作無誤。所以不適合用在公眾場合的自動(dòng)門上，所以主要采用電子鎖來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門的鎖閉。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(huì)磨損門扇的下框表面，所以采用較少。門夾與玻璃門扇的連接，再與門滑輪吊件連接。 門形式的選擇 平滑自動(dòng)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(dòng)滑開。 門扇要完成開門和關(guān)門動(dòng)作，其原理如下：門正上方安裝有一個(gè)紅外傳感器，其紅外發(fā)射管發(fā)射出一束紅外光，在檢測(cè)區(qū)內(nèi)形成輻射面，這輻射面為檢測(cè)區(qū)。 設(shè)計(jì)場合 本文以某營業(yè)廳自動(dòng)門為例，完成 以 PLC 為控制器的自動(dòng)門機(jī)械零部件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的對(duì)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(jì)，這種規(guī)格尺寸主要適用與小人流的場合 。 2．輸入刷新過程，當(dāng)輸入端口關(guān)閉時(shí)，程序在進(jìn)行執(zhí) 行階段時(shí)，輸入端有新狀態(tài)，新狀態(tài)不能被讀入。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量 I/O 模塊連接位置傳感器和執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊?？?