【正文】 過齒形帶傳遞動力，然后帶動自動門沿著導(dǎo)軌運動。固選用定期張緊裝置的方式來進行張緊。 （ 9）齒輪軸的強度計算和材料選擇 帶傳動作用在軸上的壓力 FQ 由式 v pcQF 1000? 得： Nv p cQF ???? 軸承的材料最常用的 45鋼，因為這種材料的機械綜合性能比較好，下面就以這種材料為列來進行強度的驗算。 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），所以無需定子勵磁電流分量，所以無刷直流電機具有較高的效率和功率密度。 查表得六級大風(fēng)風(fēng)速： smv /~? ； 這里取 smv /13? 。高擋自動門可以實觀在開門信號輸出之前 1/1O 秒輸出開鎖信號，這種特性對于自動平開門特別重要，如果達不到這種水平的同時還要加鎖，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 ，最早的自動門大多用電插鎖實現(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門扇等寬的上下兩條。雙開式是兩扇門同時從中間滑向兩側(cè)或兩側(cè)滑向中間。此光線會反射， 在有目標(biāo)進入這一區(qū)域時，紅外線接受管檢測并發(fā)出一個反映紅光變化的電信號。 在營業(yè)廳自動門正上方里外各安裝一個紅外 探測開關(guān)，當(dāng)有人欲進入時，紅外 探測開關(guān)檢測出有人要進入或出去，從而產(chǎn)生輸出信號。只有程序進行下一次掃描時，新狀態(tài)才被讀入。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、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)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。所以本次設(shè)計主要是建立在以 PLC 為控制基礎(chǔ)上進行的。經(jīng)過編制組兩個多月的工作，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議，對初稿進行討論和修改。 3）高、低檔次的市場分明進口產(chǎn)品借助質(zhì)量和品牌優(yōu)勢，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，還有其它傳動機構(gòu)，根據(jù)設(shè)計需要，傳動機構(gòu)可以是齒輪傳動、鏈條傳動，也可以是高效的帶傳動。這一切的運行過程全部采用自動控制，這樣既方便又提高了建組物的檔次。 自動門是應(yīng)用先進的感應(yīng)技術(shù)，通過可編程序控制 機電執(zhí)行機構(gòu)使門體自動啟閉的一種門系統(tǒng)。所以本次自動門的機械部分設(shè)計主要是以 PLC 為基礎(chǔ)進行的機械零部件和控制系統(tǒng)硬件的 設(shè)計。（ 2）完成平開自動門總體方案設(shè)計及自動門開關(guān)門各機械零件的設(shè)計。二十年代后期， 美國 的超級市場的開放，自動門開始被使用。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)展到對美觀、節(jié)能、高效、隔音、自動等更高的要求上來。在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，根據(jù)實際需要，選擇合適的 控制系統(tǒng) ，驅(qū)動電機 ，傳感器 等。它最大的優(yōu)點是“可以永遠開門又可以永遠關(guān)門”，對于行人來說，門總是開著的，而對于建筑物來說，門又是永遠關(guān)著的。 門體是自動門的主要部件，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)自動門的發(fā)張呈現(xiàn)以下特點： 1）廠家多，規(guī)模小 5～ 6 年來， 自動門在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展。同時，由于價格過低， 也使產(chǎn)品持續(xù)發(fā)展和改進受到限制 。 * 免維護：采取多種措施 ，減少使用過程中的維護工作。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)控制計算機， 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 (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。等待一時間段后，自動門自動合上。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 8 頁 設(shè)計方案 圖 21 自動門的傳動圖 該方案是通過減速電機直接輸出轉(zhuǎn)矩驅(qū)動齒形帶主動輪轉(zhuǎn)動，從而帶動齒形帶傳動，吊件與齒形帶之間通過皮帶夾固定在一起， 實現(xiàn)同時的左右運動，當(dāng)主動輪順時針轉(zhuǎn)動時，皮帶也順時針傳動，右吊件跟隨皮帶向右運動，左吊件跟隨皮帶向左運動，兩門扇向相反方向運行實現(xiàn)自動門的開啟，當(dāng)觸碰到限位開關(guān)時，信號會傳送到 PLC控制自動門減速到停止。因為對門體的設(shè)計沒有特殊要求，本設(shè)計采用鋁合金作為門體材料。 圖 33 門夾圖 選擇 平滑自動門屬于懸掛活動門扇，這樣門扇受力就會產(chǎn)生擺動，為保證門扇能平穩(wěn)的按照直線運動，所以門框的下部要設(shè)置止擺裝置。 下圖為本次設(shè)計的自動門的止擺裝置的結(jié)構(gòu)尺寸圖： 大滑輪 小滑輪 止擺器支架 滑動軌道 塑料墊 螺釘 活動門扇 圖 34 止擺裝置結(jié)構(gòu)圖 自動門在運行的過程中，由于滑輪能夠沿著軌道正常的運行，所以這種軌道式的運行結(jié)構(gòu)能夠很好的防止自動門的側(cè)擺，這里設(shè) 計的止擺裝置采用的是三個滑動地輪，他們分別在各自的軌道中運行，三個軌道三個滑輪這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠使得自動門的擺動幅度更小，原因是就算當(dāng)中一個滑輪由于某種因素（比如表面磨損變形）導(dǎo)致側(cè)向擺動，也會受到其它兩個滑輪的牽制，使其正常運行。因先開鎖然后由鎖的控制單元送信號給門機控制器實現(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摩擦阻力。 減速電機的選型 他勵或并勵直流電動機相比于交流電機而言，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格高、維修不方便，但是在調(diào)速方面卻有其獨特的優(yōu)點。 4）交流異步電機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。同步齒帶傳動具有傳動準(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。 （ 7） 確定中心距和同步帶長度 pL 圖 45自動門運行線路圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 21 頁 圖中 實線部分表示兩扇 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，再進行調(diào)整。吊輪設(shè)計的尺寸參數(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 (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 (論文 ) 第 28 頁 圖 59 支承軸受力示意圖 軸工作時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 ? 強度 =M/W=( ? )= 材料選用的是 45 號調(diào)質(zhì)鋼，許用彎應(yīng)力是 102Mpa， 102Mpa,所以通過設(shè)計能夠承受足夠的強度。 F1 在 O 點產(chǎn)生一個 M1 的 力矩，F(xiàn)2 在 O 點產(chǎn)生一個 M2 的力矩。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (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力， A、 B點是兩個吊輪的中心點， O點為兩吊輪的中心點， F1 表示皮帶傳遞的水平動力。 強度計算：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)計如下： 圖 51 吊架結(jié)構(gòu)圖 其中中間的兩個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)自動門的使用環(huán)境和條件，要求整個傳動裝置結(jié)構(gòu)簡單，占用空間少，采用張緊輪的張緊裝置會使整個自動門傳動裝置占用的空間變大，同時也使得自動門的皮帶運行方向改變，不能正常帶動皮帶夾來實現(xiàn)自動門的開閉，所以不宜采用，而自動張緊裝置是將有帶輪的電動機安裝在浮動的擺架上，利用電動機的自重，使帶輪隨同電動機繞固定軸擺動，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 ??? ?計算得： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (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 =。 則主動輪轉(zhuǎn)速： 由公式 m a x1 0 0 060 vdnv ??? ? 得： m in/ rn w ?? ??? ? 減速電機的輸出動輪速比： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 17 頁 8 4 50 0 5 9 ????? dni w? 根據(jù)裝置的驅(qū)動功率和減速器輸出的速比，選用日本進口的 型號直流減速電機，其功率 P=80W，額定轉(zhuǎn)速 200r/min。 因為直流電機在調(diào)速方面很簡單，但是相對于異步電機卻有以下優(yōu)點： 1）由于采用高性能永磁材料，無刷直流電機的轉(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 （自動門的總面積） ； dP 計算風(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)計選用的是 SOMB 型電插鎖，其規(guī)格參數(shù)如下： 品牌： SOMB 型號： SB203E 材質(zhì)：不銹鋼 尺寸： 200*34*44(mm) 輸入電壓： DC12V 啟動電 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 要實現(xiàn)與門禁系統(tǒng)的連接，控制器必須能夠使開門動作與開鎖動作相協(xié)調(diào)，確保操作無誤。所以不適合用在公眾場合的自動門上，所以主要采用電子鎖來實現(xiàn)自動門的鎖閉。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)自動滑開。 門扇要完成開門和關(guān)門動作，其原理如下：門正上方安裝有一個紅外傳感器，其紅外發(fā)射管發(fā)射出一束紅外光，在檢測區(qū)內(nèi)形成輻射面，這輻射面為檢測區(qū)。 設(shè)計場合 本文以某營業(yè)廳自動門為例，完成 以 PLC 為控制器的自動門機械零部件的設(shè)計，設(shè)計的對象是按照洞口寬度為 4m 高度為 3m的洞口尺寸進行設(shè)計，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，程序在進行執(zhí) 行階段時，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 機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊?？?