【導(dǎo)讀】識(shí)別為開門信號(hào)的控制單元，通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將門開啟，在人離開后再將門自動(dòng)關(guān)閉，急疏散平移門、平開門、折疊門、快速門等多種類別，自動(dòng)門開始在建筑物上使用，是在二十世紀(jì)年以后。二十年代后期，美國的超級(jí)市場(chǎng)的開放，自動(dòng)門開始被使用。1930年，美國史丹利率先推出世界上第一樘自動(dòng)門。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。當(dāng)初，用供給建筑物用電源進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的速度控制。波感應(yīng),觸摸感應(yīng),腳踏感應(yīng)）、刷卡自動(dòng)門等。本次設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)一種基于PLC的平。的應(yīng)用及程序設(shè)計(jì)。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)。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)。能要求的情況；同時(shí)還要根據(jù)零件的工作受力進(jìn)行合適的選材以及滿足結(jié)構(gòu)工藝性。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。

　　

【正文】 電壓： 24V 回 轉(zhuǎn)速度為 200rpm 質(zhì)量 齒帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) （ 1）齒帶傳動(dòng)特點(diǎn) 齒帶傳動(dòng)主要部件為齒形同步帶。其傳動(dòng)綜合了齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，克服了其它各種帶打滑和伸長(zhǎng)等缺點(diǎn)，構(gòu)成了一種獨(dú)特的傳動(dòng)形式。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(zhǎng)、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)。同步齒帶可以獲得恒定的速比，且速比范圍大，允許的線速度高，傳遞效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，具有耐油耐潮等特點(diǎn)，使得其可以在環(huán) 境較惡劣的條件下工作。 （ 2）同步帶的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 齒帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算通常按照同步帶傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 初選 同步帶 主動(dòng) 輪 節(jié)圓 直徑 mmd 60? 。 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 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。 圖 41 同步帶選型圖 L 型同步帶承載載荷屬于輕型載荷，其 齒形尺寸如下： 帶型（節(jié)距代號(hào)） 節(jié)距（ bP ） （ mm） 齒形角?2 齒根厚 s 齒高 th 帶高 h 齒根圓角半徑 fr 齒頂圓角半徑 ar L（輕型） 40 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 19 頁 圖 42 同步帶齒形尺寸分布 圖 根據(jù)表 可以查得 L 型同步帶的基準(zhǔn)寬度 mmbs ? （ 5）確定帶輪齒數(shù) Z 和帶輪節(jié)圓直徑 d 根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速 1n 和 L 型帶型，參照小帶輪最小齒數(shù)表 ，有小帶輪最小齒 數(shù)12min?z ，小帶輪齒數(shù) 12min1 ??zz ，取 z1 =20. 圖 43 小帶輪最小齒 數(shù)表 L 型帶型的節(jié)距 Pb=，則有節(jié)圓直徑： mmpzd 205 2 ???? ? 所以通過帶型驗(yàn)算節(jié)圓直徑取 d=60mm能夠滿足設(shè)計(jì)的條件 。 設(shè)計(jì)的齒輪的平面結(jié)構(gòu)圖如下： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁 圖 44 齒輪剖視圖 （ 6）驗(yàn)算帶速 v m a x/4 8 0 0 060 vsmdnv ???? ? 即滿足要求 。 （ 7） 確定中心距和同步帶長(zhǎng)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)。 L1是 活動(dòng)門扇的寬度， L2 是 橋門的寬度， L3 則是 門開閉 全 過程中占用的皮帶長(zhǎng)度，根據(jù)給定的尺寸 mmL 9001 ? ， mmL 4002 ? ，可以計(jì)算得到 L3，所以有 ： mmLLLL 3100)20xx50(29002)22(22 2113 ???????? 而齒輪的中心距 3LD?中 ， 同時(shí)考慮 留有皮帶剩余余量，所以取 mm3200?中D 。 由公式 2 dLD p ???中得： mmdDL p 5 9 2 0 022 ??????? ?中 所以選取的同步帶長(zhǎng)度為 。 （ 8）確定同步帶寬度 sb L型同步帶的同步帶基準(zhǔn)寬度為 ，許用工作拉力 NFp ? ，而工作時(shí)候所需拉力 NF ? ，所以當(dāng)帶寬取 ，滿足使用要求。 即 ?sb 。 （ 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。 帶傳動(dòng)在軸上的壓力會(huì)以齒輪軸的固定點(diǎn)為支承點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)彎應(yīng)力，現(xiàn)在對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算（軸承的直徑 為 .，軸承受力點(diǎn)與支點(diǎn)的距離 L 為 ）： 最大彎矩： MNLFM Q . ???? 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 22 頁 抗彎截面系數(shù)： 44 ??? dW ? 強(qiáng)度 =M/W= M P ?? 因?yàn)?45 鋼的許用彎應(yīng)力為 102Mpa，所以選用這種材料是滿足要求的。 齒帶傳動(dòng)張緊裝置的設(shè)計(jì) 帶傳動(dòng)在運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間以后，會(huì)因?yàn)閹У乃苄宰冃魏湍p而松弛，從而影響工作性能或致使帶不能正常工作。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。現(xiàn)在常用 的措施有下面幾種： 定期的張緊裝置。 自動(dòng)張緊裝置。采用張緊輪的張緊裝置。 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(jiǎn)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。固選用定期張緊裝置的方式來進(jìn)行張緊。 下面是本次設(shè)計(jì)采用的彈簧張緊裝置。張緊裝置的結(jié) 構(gòu)如下： 張緊裝置的主要構(gòu)成部分有： 底座 調(diào)節(jié)推板 調(diào)節(jié)桿 預(yù)勁彈簧 螺母 圖 46 張緊裝置結(jié)構(gòu)圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 23 頁 張緊裝置的工作原理： 自動(dòng)門在安裝的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿 3 向前旋轉(zhuǎn)，從而使彈簧 4處于預(yù)緊狀態(tài)，如果同步帶傳動(dòng)出現(xiàn)松弛的時(shí)候，則只需旋松調(diào)節(jié)推板 2和螺母 5，在彈簧向左推力下，雕節(jié)擋板帶動(dòng)齒輪一起向左移動(dòng)，從而使得皮帶能夠重新張緊。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。 其三維模型圖如下（含齒輪）： 圖 47 張緊裝置三維圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 24 頁 第 5 章 門吊件 皮帶夾 導(dǎo)軌的 設(shè)計(jì) 門吊件的設(shè)計(jì) 自動(dòng)門吊件用于連接自動(dòng)門和皮帶的組件，包括連接桿，吊輪，吊架，平衡桿等部分，連接桿用于連接皮帶夾和吊架，用來將皮帶的動(dòng)力傳遞到門體上，使門獲得左右移動(dòng)的動(dòng)力，而吊架一端是固定在橋門上，一端與連接桿相連，在其中部連接著兩個(gè)吊輪，在自動(dòng)門運(yùn)行的過程中，吊輪能夠繞軸在軌道中滾動(dòng)，大大減小了自動(dòng)門的運(yùn)行阻力。平衡桿連接在兩吊輪的另一端，用來保證兩吊輪的相對(duì)位置和防止吊輪內(nèi)側(cè)和導(dǎo)軌之間的側(cè)壓。 吊架是用來固定吊輪支承和連接門夾的部件，考慮到吊架的外形的加工工藝性和強(qiáng) 度剛度要求， 吊架部件 材料一般都是 由冷軋鋼板沖壓成型 。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。 其三維結(jié)構(gòu)圖： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 25 頁 圖 52 吊架三維圖 吊輪固定在吊架上，通過齒形帶傳遞動(dòng)力，然后帶動(dòng)自動(dòng)門沿著導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。 自動(dòng)平移門 吊 輪 都 采用 的是 特殊的尼龍滑輪， 這種材質(zhì)的滑輪 強(qiáng)度高、耐磨性好、自潤(rùn)滑性好，同時(shí)還能有一定的減震效果。 所以使得其應(yīng)用 廣泛。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(zhǎng)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。 軸的材料主要采用中碳鋼、 35 或者 45 鋼、合金鋼 20Cr 或者 40Cr 等。 最常用的是 45鋼，其含碳量是 %，這種材料鋼具有較好的機(jī)械綜合性能，所以此次設(shè)計(jì)采用的軸材料為 45鋼。 軸的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)方面： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：使軸具有合理的 形狀結(jié)構(gòu)，良好的加工工藝性。 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。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 軸的端部應(yīng)有 45度的倒角，以便安裝時(shí)候能夠?qū)χ泻弯J邊劃手。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要根據(jù)以下幾個(gè)方面：軸上零件的配置；軸上零件的固定；軸上零件的裝拆；軸的加工工藝性。 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)如下： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 27 頁 圖 57 支承軸外形圖 軸的強(qiáng)度計(jì)算： 軸是 固定在吊架上的，然后作為吊輪滾動(dòng)的支承，它們之間的裝配連接如下圖所示： 圖 58 吊件的結(jié)構(gòu)圖 下圖是軸受到門體和吊架總重的受力示意圖， O點(diǎn)是吊輪與導(dǎo)軌接觸的中點(diǎn)，它作為軸承的 支承點(diǎn)。 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。 吊件的整體裝配設(shè)計(jì) 自動(dòng)門吊件的設(shè)計(jì)原則是使得皮帶到自動(dòng)門動(dòng)力傳遞效率最高，即在吊件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中在提供相同的原動(dòng)力的情況下，門體獲得的橫向運(yùn)動(dòng)力最好的方案即為最佳方案。 在吊件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案過程中，我們可以將連接桿和吊架之間的連接看作一個(gè)杠桿來做受力分析。 下面為門吊件設(shè)計(jì)的兩種方案： 方案一：連接桿連接在吊架的中間傳遞橫向動(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。 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。 圖 511 方案二示意圖 方案的分析比較： 兩種方案的受力示意圖： L 表示的是力 F1與 F2 距離 AB 水平線的垂直距離， L1 表示 F1 與滑輪 1 中心點(diǎn) A 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30 頁 的水平距離， L2表示 F2距離滑輪 1中心點(diǎn) A 的水平距離。 圖 512 兩種方案受力比較 圖 F1 為方案一中的受力， F2 為方案 2中的受力。受力方向?yàn)樽?，為了方便分析，我們把力移?dòng)到 AB 軸線上，轉(zhuǎn)化成力和力矩的形式。 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。 假設(shè) FFF ?? 21 ，有： FLLFM ??? 11 FLLFM ??? 12 因?yàn)?O 點(diǎn)力矩 M1 的作用使得 A 點(diǎn)受到一個(gè)向下的力 F3，同時(shí) M2 在 A 點(diǎn)產(chǎn)生的向下的力為 F4，在 A 點(diǎn)產(chǎn)生的向下的力越大，也會(huì)使得吊輪與軌道之間的摩擦力越大