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弹簧配重的电动栏杆的设计【6张CAD图纸和说明书】

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关键词：: 弹簧配重电动栏杆设计 cad 图纸以及说明书仿单

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摘要

电动栏杆机在道路，桥梁，隧道，港口，场区的禁行管理大规模使用的设备小型机电一体化的有机结合，机械，电气，控制。其被设计为产品倍的寿命的功率消耗的技术水平电动栏杆系统，可靠性很大的影响，这样的设计和时代的发展，所讨论的测试，必须具有足够的技术设计的理论依据。

劲量的工作原理：围栏系统通过驱动发动机控制，然后靠制度或机制上要慢于栏杆发动机运转在垂直和横向摆动之间的循环。电动栏杆应该有一个自锁，反馈，保护等功能，并已与多家配套设备的接口。

弹簧秤系统是电动栏杆机产品设计能力的关键技术之一，直接决定指标栏杆设备，产品的可靠性和寿命大大。为了解决这一关键技术，产品，平衡栏杆正弦规律将拖累扭矩弹簧平衡系统，优化设计，目标函数，遗传算法的数学模型来同步高电位，适应性广。

关键词：弹簧秤;遗传算法，优化设计;电动栏杆

Abstract

Electric fence machine is a mechanical, electrical, control organic combination of small electromechanical integration equipment, widely used in the forbidden line management of roads, bridges, tunnels, ports, field area. Electric fence systems designed for the technical level of the power consumption of the product life times, reliability great impact, so the design and development time, the corresponding key technical design must have an adequate theoretical basis.

? ???Electric fence works: railing system by driving the motor rotation control, and then rely on a system or mechanism to decelerate the motor rotation into a railing in a loop between the vertical and horizontal swing. Electric fence should have a self-locking, feedback, protection and other functions, and has an interface with a number of ancillary equipment.

Spring balance system is one of the key technologies of electric fence machine product design directly determines the power consumption indicators railing machines, product reliability and service life greatly. To solve this critical technology, this article will be able to synchronize balance railing sine law drag torque spring balance system, a mathematical model of optimization design, the objective function, genetic optimization algorithm has strong ability and wide adaptability.

Key Words：spring balance; genetic algorithms; optimization design; electric fence

第1章绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.2 电动栏杆的使用现状及发展前景 1

1.3 主要内容 3

1.4 拟解决的主要问题 3

第2章弹簧配重的电动栏杆结构方案设计 4

2.1概述 4

2.2结构方案 4

第3章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计 6

3.1内部弹簧平衡系统的优化 6

3.2 曲柄摇杆机构的速度和加速度特性 8

3.3 电机及减速系统选型 9

3.4 系统自锁方案 10

3.5 高可靠高智能的防护功能 11

3.6 四连杆机构设计 12

3.6.1确定设计变量 18

3.6.2建立目标函数 18

3.6.3确定约束条件 19

3.6.4写出优化数学模型 20

3.7 机构受力分析 21

3.8 齿轮传动计算 22

3.9 轴的设计计算 24

3.9.1按扭转强度计算 24

3.9.2按弯扭合成强度计算 25

3.9.3轴的刚度计算概念 25

3.9.4轴的设计步骤 25

3.10各轴的计算 26

3.10.1高速轴计算 26

3.10.2中间轴设计 28

3.10.3低速轴设计 31

3.11轴的设计与验证 34

3.11.1高速轴设计 34

3.11.2中间轴设计 34

3.11.3 低速轴设计 34

3.11.4高速轴的验证 35

3.12 轴承的设计及验证 35

3.12.1轴承种类的选择 35

3.12.2深沟球轴承结构 35

3.12.3轴承计算 37

第4章离合器的设计计算 39

4.1 离合器型选择 39

4.2 离合器牙齿数的选择 39

4.3 离合弹簧参数选设出 39

4.4 栏杆臂外端部砸车力的计算 40

4.5离合器材料选设出 40

第5章弹簧配重装置设计 41

5.1 弹簧的设计计算 41

5.2 电路部分设计（单片机） 44

5.2.1 简介 44

5.2.2 系统工作原理 45

5.2.3 控制电机的软件设计 46

5.2.4 本章小结 47

总结与展望 48

致谢 49

参考文献 51

第1章绪论

1.1 选题背景与意义

这几年来，经济的发展很快，中国的城市化水平也加大步伐发展，以提高人民生活水平的提高，汽车的数量正在增加。截至2003年底，中国的个人汽车的所有权是12427672。在这些中，对于比一个个人汽车4890387,2002更增加了1462441，增加了42.7％。汽车数量是由于整体经济的发展，随着交通基础设施的组成部分，同时显着在停车场的设计，合理的解决城市交通量，不仅给城市的充电，安全，必须加强正常运作的重要组成部分，提高了停车场的小区。技术的发展，社会的文明和人民的进步，已经不能满足传统停车场管理，更安全，更高效的停车场门系统和工作人员，小区物业的阻隔居民的它是为了确保安全。通过驱动电动机旋转控制，然后，在垂直和水平摆动的栏杆系统中，为了减速的电动机旋转到循环的栏杆上，是依赖于系统或机构上：电动栏杆作品。电动栏杆，自锁，反馈，有保护等功能，你需要有一个具有大量外围设备的接口。

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内容简介：: 本科毕业论文（设计）开题报告一种弹簧配重的电动栏杆的设计学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学号学生姓名指导教师提交日期 2016 年 1 月 5 日本科毕业论文(设计)开题报告2015-JXLW专业代码-编号学院专业班级论文(设计) 题目一种弹簧配重的电动栏杆的设计学生姓名学号指导教师杨三序职称教授课题类型设计课题来源指导教师命题选题背景(含国内外相关研究综述及评价)与意义近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。截至 2003 年底，我国个人汽车保有量为 12427672 辆。其中，个人轿车 4890387 辆，比 2002 年增加 1462441 辆，增长率为 42.7%。伴随着经济的发展汽车数量整在急剧增加，停车场作为交通设施的一部分，合理的停车场设计不仅解决了城市的额市容、交通、收费问题，也是小区加强安全和正常运营必不可少的一部分。由于科技的发展，社会文明的进步人们已经远远不能满足传统的停车场管理，更加安全，高效的停车大门系统和工作人员，是保证小区居民财产安全的一道屏障。电动栏杆的工作原理：栏杆控制系统通过驱动电机转动，再靠减速系统或机构把电机转动变为栏杆在垂直与水平之间的循环摆动。电动栏杆应具备自锁、反馈、防护等功能，并有与多项附属设备的接口。电动栏杆的使用现状:在公路的收费站处以及小区的入口处我们都能看见一个会自动升起和降落的类似闸门一样的东西，这个就是电动栏杆。电动栏杆的发明大大方便了收费站的工作人员，他们只需要按下一个开关，就可以自由的控制电动栏杆的抬起和降落进而控制车辆的通过了，而不需要像以前那样人工搬运阻碍物，既浪费时间又耗费体力。伴随着城市化进程的加快，中国的基础设施和小区建设越来越多，需要与之相配应的停车收费栏杆越来越多。防撞车功能的电动栏杆：在栏杆臂下落至水平夹角大于 15的范围内，如有车辆驶入线圈感应区，栏杆臂将自动抬起防止砸车。必要性：停车场的自动电杆，由于使用频繁会出现不同程度的损坏，从而影响它自身的使用寿命。其中防撞的要求日益需要解决。无论什么类型的停车场都有电动栏杆大门，电动栏杆大门不仅适用停车场各种小区，公寓门口都可以。其中，撞击问题日益需要解决以增加其使用寿命，使其更好，更长时间的为我们服务。2.发展前景电动栏杆机是机械、电气、控制有机结合的小型机电一体化设备，广泛用于公路、桥梁、隧道、口岸、场区的禁行管理。电动栏杆系统设计的技术水平对产品的消耗功率、寿命次数、可靠性指标影响很大，所以设计开发时，对相应的关键技术设计必须有充分的理论依据。有了这种电动栏杆机可以减少工作人员的劳动强度，减少服务人员的劳动时间，提高车辆的通行效率，而且还可以避免车辆拥挤发生的撞车事故，可以避免因为人工操作不当导致的意外事故，减少人与人之间的矛盾和摩擦，促进社会和谐进步。3.选题的主要任务及目标主要任务：在电动栏杆的使用中，栏杆水平封闭位置时必须有自锁功能防止人为抬升栏杆。国外先进的 Magnetic 栏杆产品采用的是单相可堵转力矩电机，电机可在任意位置堵转工作不会损坏电机，而且内有导热良好的导热脂，既可以把热很快传到外壳散热，又能保证电机线圈不生锈。靠此核心技术实现了其堵转下持续工作锁紧栏杆。原理是：电动机驱动栏杆转到水平位置后，电机继续延时加电 l-2s，使连杆在水平锁紧位置充分到位，而电机在此时输出额定转矩持续堵转，之后控制电机输入电流减小为额定电流的 12，继续维持摆杆向下的转动力矩，电机还是堵转工作只是功率减小，其力矩足以锁定栏杆不被轻易抬起，其发热量会通过电机壳散热达到平衡，不会烧坏电机和影响寿命。栏杆处于水平锁定位置时，如果设备断电电机锁紧力矩失去，栏杆被内部预先调紧的平衡弹簧拉起。国内一般水平的栏杆采用曲柄在连杆机构死点位置自锁栏杆抬起，由于受机构精度和稳定性影响，有时不可靠；而采用蜗轮蜗杆减速器的反向自锁功能是很有效的方案。但缺点是停电后要靠人工回转复位。如采用电机的制动装置锁紧，其体积大且可靠性、稳定性要求高，一般较少采用。所以，可堵转力矩电机的技术应用决定了栏杆自锁技术水平，而这种电机设计尤为特殊且技术难度大。高可靠高智能的防护功能为防止车辆水平冲撞栏杆时，破坏冲力传递到设备内的主要部件，损坏栏杆机主体，栏杆本身应有抗撞缓冲装置，为防止栏杆误动作后砸车或下落过程中伤人，在栏杆臂上安装超声波测距传感器，实现转动中紧停或反转来保护车辆或行人。也可采用高密聚氨脂材料做栏杆，既减轻了栏杆阻力和惯量，也缓冲了砸击力量。选题目标：此毕业设计题目来源于生产实际，主要完成对确定弹簧配重的电动栏杆机构设计。对于生产的顺利进行及生产效率、产品的精度保证起着至关重要的作用。因此，设计一种高精度的电动栏杆机具有较大的实用价值。设计的产品应达到 GB/T 249732010收费用电动栏杆的技术要求。4.选题研究的主要内容及拟解决的主要问题主要内容：弹簧平衡系统是在内部输出轴上设计弹簧储能机构摆臂和弹簧装置，靠内部平衡机构动态平衡栏杆升降时的阻力矩，使任意位置系统总力矩近似为零，充分利用动能和势能的转换，最大限度地减小驱动功率、满足系统抗外加干扰载荷、延长机体寿命。因为栏杆阻力矩与转动时的垂直转角成正弦比例变化，所以，弹簧平衡系统也应跟踪产生近似正弦比例的力矩。由于拉簧随栏杆转角变化，其拉力和力臂的大小方向都在变化，故力矩的动态变化无简单规律可循。因而设计中出现了多个连续变量的理论计算，必须采用有效的优化设计思路。在本次设计中，拟应用到的文献涉及机械原理机械设计类，机械绘图类，机械工程控制类，机械工程材料和力学以及弹簧配重的电动栏杆的资料，在设计过程中这些材料可以首先帮我们从整体上了解与弹簧配重的电动栏杆相关的技术以及现在国内外的发展趋势；其次，利用这些资料，可以在设计过程中进行合理的结构分析和设计方案的初步制定；最后，机器人臂设计过程中的所需材料的选择，设计与校核计算，运动过程的控制以及其他的注意事项，都可以在相关文献资料中得到一些指导与帮助。拟解决的主要问题:在前期得做好各项准备，要查阅大量的文献了解弹簧配重的电动栏杆的的结构，并在 CAD，上画出这个零件，认真去了解它的结构，这当中就需要一些工具书比如机械手册，以及有关教材及参考资料，最后如果有需要还可以选择去工厂调研，以上条件具备完成本课题所需的工作条件。5.主要参考文献(须包括书名、作者、出版年和出版社名称等)1 王安岑，武吉梅.画法几何与机械制图M.西安 :陕西科学技术出版社M，20012 尚久浩. 自动机械设计M. 北京：中国轻工业出版社,20063 顾晓勤.工程力学 M. 北京：机械工业出版社,20084 卢秉恒.机械制造技术基础M 北京：机械工业出版社,20085 单辉祖. 材料力学M 北京：高等教育出版社， 2010 6 吴琰琨. 液压与气动技术M 北京：人民邮电出版社,20087 张建民. 机电一体化系统设计M.高等教育出版社，2001（2）：4549.8 冯开平，左宗义 .画法几何与机械制图M.华南理工大学出版社，200（3）：5160.9 顾崇衔. 机械制造工艺学M.陕西科学技术出版社，1999（6）：11.10 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学M.高等教育出版社，2002（4）：7983.11 华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学机床设计图册S上海科学技术出版社1979（5）：1521.12 康风清电动栏杆系统设计的研究 J. 机械研究与应用. 2008(03)13 邱宣怀机械设计 M高等教育出版社2004（2）：4951.14 李华，李焕峰机械制造技术M机械工业出版社出版2003（5）：333715 叶伟昌，林岗副机械工程及自动化简明设计手册S机械工业出版社出版2008（2）：5662.16 ClavelR .Delta,a fast robot wth parallel geometry. The Int.18thSymposium on in dustrial robots( ISIR),Sydney,Australia,1998,91-100.17SoedelW.Design and mechanics of compressor valvesM.Purdue University，West Lafayette，IN 47907，198418Graham T. Smith.CNC machining technologyM.London: Springer-Verlag， 1993：105-144.19Machine tool design handbookM.New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Co. Ltd.，1982：114-136.6.在规定时间段内,论文(设计)内容进度计划2015.12.112016.1.6 完成开题报告。2016.01.72016.02.20 进行课题研究或项目开发与设计，完成具体设计任务，并绘制相关设计图纸，撰写毕业论文。2016.02.212016.04.14 中期检查，内容包括：选题表、任务书、备注: 1.课题类型分为论文、设计。2.课题来源分为自拟、指导教师命题、教育厅项目等等。开题报告、毕业论文（设计）进度表、文献综述、外文资料翻译和毕业论文（设计）中期检查表。2016.04.162016.05.05 完成提交毕业设计。2016.05.062016.05.25 答辩。指导教师意见指导教师签字: 年月日教研室意见教研室主任签字: 年月日本科毕业论文（设计）弹簧配重的电动栏杆的设计学院小三号黑体居中（下同）专业学号学生姓名指导教师提交日期年月日商丘工学院诚信承诺书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业论文(设计)中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业论文（设计）作者签名：年月日 III摘要电动栏杆机在道路，桥梁，隧道，港口，场区的禁行管理大规模使用的设备小型机电一体化的有机结合，机械，电气，控制。其被设计为产品倍的寿命的功率消耗的技术水平电动栏杆系统，可靠性很大的影响，这样的设计和时代的发展，所讨论的测试，必须具有足够的技术设计的理论依据。劲量的工作原理：围栏系统通过驱动发动机控制，然后靠制度或机制上要慢于栏杆发动机运转在垂直和横向摆动之间的循环。电动栏杆应该有一个自锁，反馈，保护等功能，并已与多家配套设备的接口。弹簧秤系统是电动栏杆机产品设计能力的关键技术之一，直接决定指标栏杆设备，产品的可靠性和寿命大大。为了解决这一关键技术，产品，平衡栏杆正弦规律将拖累扭矩弹簧平衡系统，优化设计，目标函数，遗传算法的数学模型来同步高电位，适应性广。关键词：弹簧秤;遗传算法，优化设计;电动栏杆IVAbstractElectric fence machine is a mechanical, electrical, control organic combination of small electromechanical integration equipment, widely used in the forbidden line management of roads, bridges, tunnels, ports, field area. Electric fence systems designed for the technical level of the power consumption of the product life times, reliability great impact, so the design and development time, the corresponding key technical design must have an adequate theoretical basis.Electric fence works: railing system by driving the motor rotation control, and then rely on a system or mechanism to decelerate the motor rotation into a railing in a loop between the vertical and horizontal swing. Electric fence should have a self-locking, feedback, protection and other functions, and has an interface with a number of ancillary equipment.Spring balance system is one of the key technologies of electric fence machine product design directly determines the power consumption indicators railing machines, product reliability and service life greatly. To solve this critical technology, this article will be able to synchronize balance railing sine law drag torque spring balance system, a mathematical model of optimization design, the objective function, genetic optimization algorithm has strong ability and wide adaptability.Key Words：spring balance; genetic algorithms; optimization design; electric fenceV目录第 1 章绪论11.1 选题背景与意义.11.2 电动栏杆的使用现状及发展前景.11.3 主要内容.31.4 拟解决的主要问题.3第 2 章弹簧配重的电动栏杆结构方案设计42.1 概述42.2 结构方案4第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计63.1 内部弹簧平衡系统的优化63.2 曲柄摇杆机构的速度和加速度特性.83.3 电机及减速系统选型.93.4 系统自锁方案.103.5 高可靠高智能的防护功能.113.6 四连杆机构设计.123.6.1 确定设计变量.183.6.2 建立目标函数.183.6.3 确定约束条件.193.6.4 写出优化数学模型.203.7 机构受力分析.213.8 齿轮传动计算.223.9 轴的设计计算.243.9.1 按扭转强度计算.243.9.2 按弯扭合成强度计算.253.9.3 轴的刚度计算概念.253.9.4 轴的设计步骤.253.10 各轴的计算263.10.1 高速轴计算.263.10.2 中间轴设计.28VI3.10.3 低速轴设计.313.11 轴的设计与验证343.11.1 高速轴设计.343.11.2 中间轴设计.343.11.3 低速轴设计343.11.4 高速轴的验证.353.12 轴承的设计及验证.353.12.1 轴承种类的选择.353.12.2 深沟球轴承结构.353.12.3 轴承计算.37第 4 章离合器的设计计算394.1 离合器型选择.394.2 离合器牙齿数的选择.394.3 离合弹簧参数选设出.394.4 栏杆臂外端部砸车力的计算.404.5 离合器材料选设出40第 5 章弹簧配重装置设计415.1 弹簧的设计计算.415.2 电路部分设计（单片机）.445.2.1 简介445.2.2 系统工作原理455.2.3 控制电机的软件设计465.2.4 本章小结47总结与展望48致谢49参考文献51第 1 章绪论1第 1 章绪论1.1 选题背景与意义这几年来，经济的发展很快，中国的城市化水平也加大步伐发展，以提高人民生活水平的提高，汽车的数量正在增加。截至 2003 年底，中国的个人汽车的所有权是 12427672。在这些中，对于比一个个人汽车 4890387,2002 更增加了1462441，增加了 42.7。汽车数量是由于整体经济的发展，随着交通基础设施的组成部分，同时显着在停车场的设计，合理的解决城市交通量，不仅给城市的充电，安全，必须加强正常运作的重要组成部分，提高了停车场的小区。技术的发展，社会的文明和人民的进步，已经不能满足传统停车场管理，更安全，更高效的停车场门系统和工作人员，小区物业的阻隔居民的它是为了确保安全。通过驱动电动机旋转控制，然后，在垂直和水平摆动的栏杆系统中，为了减速的电动机旋转到循环的栏杆上，是依赖于系统或机构上：电动栏杆作品。电动栏杆，自锁，反馈，有保护等功能，你需要有一个具有大量外围设备的接口。1.2 电动栏杆的使用现状及发展前景我们是同一种门的自动增加，在收费站的入口处并由此可以看出秋天鳟鱼同样的事情化合物的道路，这是电动栏杆。电动栏杆的发明，来缓解显著的收费站工作人员的任务，没有他们需要人工唯一的障碍，你以同样的方式和以前一样自由，吊装，它是由车辆控制下降后，就可以控制电动栅栏，你需要按时间和税收开关浪费。城市化速度加快，在中国基础设施和住房建设，越来越多的需求是通过增加停车扶手的数量相匹配。车祸功能电动栅栏：车辆感应线圈面积，如果你能防止汽车爆炸栏杆臂自动抬起栏杆将在比水平臂角度 15以下的范围。需要：自动泊车极，因为你经常使用，这样一来，影响到自己的生活，你会被不同程度的损坏。该碰撞要求，您将需要越来越多地处理。不管怎么样的停车场的具有电动栏杆的入口，电动栏杆是，不仅是有可能，有门的公寓，不适合停车门的各种细胞。其中，为了提高它，以改善自己的生活，为了实现长期我们，您将需要处理的影响的问题日益严重。发展前景：电动栏杆是为了解决停车问题，大城市的有效途径。土地资源的限制，在全市亚洲特别显示，因为在大城市的状态下，更广泛的机械式停车设备在亚洲使用，亚洲大部分地区显示当前的统计数据，日本，韩国，中国停车市场，和其他地点。该技术在亚洲的电动栏杆，从 20 世纪 60 年代机电动栏杆的研发，生产，销售，开始从事服务，已通过 40 多年的历史日本发源地。日本目前，该公司生产的 2002家企业，约生产，一直从事机械车库和设备的开发约 100 或更多的机器电动栏杆，和大型企业的新，你有 IHI，日精，三菱重工。今年以来日本的作业机停车场，90年超过 10 万辆。目前日本 3000000，传送主提升和电动栏杆已放置待上面使用一个机械式停车。日本，多级提升和垂直升降型，循环型，垂直循环类，其它产品级便于升降的优点。机械电动栏杆技术的韩国协会是日本技术的衍生物。自从开始在20 世纪 80 年代到 70 年代中期，在行业内，消化和本地化生产后，在上世纪 90 年代，它开始推出开始进入使用阶段，日本技术。这些阶段为了得到政府近年来非常重要的，各种机械和电子围栏普遍发展和使用，因为它加入到韩国，增速在 30左右。目前，韩国是电动栏杆行业已进入稳步发展阶段。此前欧洲，德国，从事意大利电网和其他欧洲国家的开发和生产。好公司：我喜欢意大利 Sotefin，国际米兰，巴黎德国。对于欧洲的土地资源相对丰富，但表现并不在停车场的问题十分突出，电动栅栏的应用量不是很大。此外，通路，是非常好的大多数应用程序的多个产品被转移到解除堆叠产物。德国，欧洲国家如意大利，胡同的主要产品优势。中国在 80 年代初的发展，它开始使用机器电动栏杆。在 80 年代初的阶段，尤其是汽车的家庭后，逐步扩大电动栏杆的应用，在汽车产业的发展和建筑行业，90 年代以来，有，形成了引进，开发，一个新的电动栏杆行业在制造业利用有电动栏杆相结合，开发的初始阶段，已涉及约 100 号，生产承载目前超过 50 家制造商的公司。目前，逐渐重视国内研究电动栏杆，技术研究机构和众多 domesticve 高校进行投资的工作，它已成为电动栏杆的各个方面。这样的结构设计，控制系统，访问策略，可靠性分析，研究和生产技术，我们已经设出得了一系列的成果。与此同时，国家也提高了，这是关系到进一步发展和停车法规和行业标准，规划指导，加强技术开发和标准化，我们已经制定了一些行业标准和行业标准的电动栏杆。在另一方面，中央政府和地方政府，法律的规定，出台了一系列停车场经营计划管理的发展。自 2004 年以来，国家工商总局检疫质量监督检验和许可审核工作的电动栏杆的公司，而不是在 2005 年 3 月 31 日，规定，不得从事生产的企业的电动栏杆工作生产许可证被收购。从1980年代末，中国的停车产业在城市地区后，经过10多年的发展，已形成了现在了一定的规模，在发展的初期阶段，车库建设刚刚开始，在一些在车库中的机器的城市它仍是空白。停车产业的发展，也有一些问题还是：第一，大部分电动栏杆公司其他都是中小型企业，具有一定规模，发展不平衡，以及有关大型20大中型骨干企业弱形成的，技术，缺乏自主开发能力，依靠引进国外技术图纸，。第二，产品的范围内增加，是质量，可靠性，安全性，耐久性是一个很大的问题，有一种技术水平，很难保证产品的质量。三，停车产业的市场开始发展，竞争是残酷的，目前3整体产能过剩，价格低，且部分产品，已经跌破行业平均成本你。1.3 主要内容当提起扶手，使总的时刻是哪里接近零系统，以利用运动和势能的全额，通过电阻的动态平衡时刻的内部平衡机构，臂和弹簧装置 - 弹簧平衡系统，输出轴弹簧能量储存机构的房子被设计转换，以延长和填充系统的抗干扰加负荷寿命的主体的驱动力最小化。由于角度的旋转成比例的垂直扶手阻力矩和正弦变化，弹簧平衡系统，所以将需要产生一个近正弦波跟踪扭矩的百分比。扶手的角度被改变，因为该张力和变化的臂的方向的大小，因为简单的规则和张力弹簧必须遵循转矩的动态变化。因此，设计一种理论认为存在着必须采设出有效的优化设计的想法连续变量的计算一个以上的。在本设计中，包括可以成为第一个机械原理机械设计类，机械拉丝级，机械工程控制，机械工程材料和机械，以及弹簧配重电动栏杆在这些材料的设计过程中的信息它会在我们了解了整个春天重电动栏杆相关技术，发展趋势，现在的文学被应用，一些国内外;第二，利用这一信息是合理的，你设计过程初步结构分析，并能够开发一种设计方案;在最后，电选择，设计，计算和动作控制，根据需要在臂设计处理材料以检查扶手的其它注释，我们，你可以得到一些相关文献的指导和帮助。1.4 拟解决的主要问题在早期的日子里做准备跟很多文献，以了解重电动栏杆的弹簧结构，在 CAD，将需要一些工具，比如自己喜欢的书，精心绘制上部分机器手册理解它的结构，以及相关的材料和引用，而且，当有必要能够选择的植物的研究，最后，在上述条件下，该项目它已经以完成必要的操作条件得到满足。第 2 章弹簧配重的电动栏杆结构方案设计4第 2 章弹簧配重的电动栏杆结构方案设计2.1 概述通常情况下，电动栏杆是具有机械传动，电机，皮带驱动机构，减速曲柄摇杆机构的传动机构。马达驱动蜗轮通过皮带传动的工作，通过一个曲柄机构，用于驱动该摇臂电梯扶手减速齿轮的输出轴。因为在一个水平或垂直位置的扶手。一些电动栏杆低速电机，直驱电机曲柄摇杆机构。2.2 结构方案示意图如图 2.1 曲柄摇杆机构表示，经营主体结构和工作原理如下。曲轴由一整周的一个点减速齿轮在转动 A 的中心，以摇摆驱动 ,;，绕点 D，齿条 4 3 储物柜90 度角;链路 2 连接到硬盘摇杆 5 扶手臂; 6 通常扶手的平衡的平衡驱动臂后，已经由生产商，张力弹簧，以便采设出平衡指定的扶手臂的重量是不大于几个 5N米的时刻。曲柄下限位置的 AC，升高至竖直位置逆时针帐户扶手臂，逆时针旋转以定位光盘摇杆摆动，曲柄储物柜到水平位置，顺时针打开扶手的胳膊把最好的极端立场，将继续在船上的位置旋转到“逆时针旋转。图 2.1 曲柄摇杆机构的示意图基于上述，这种类型的电动栏杆的是，它产生了大量的人员伤亡，它打破了屋顶造成的经济损失，一旦分手挡风玻璃，爆出谁住扶手手臂秋车辆，我们没有机械安全装置。上电动栏杆滑动，杆，减速和其它连接机械变形或损坏，主轴（图在 D 1）为的另一方面，汽车运动传动件，当阻塞引起摇杆。5我们，该装置的缺点，以简单的结构，以克服通过使用低成本，适应机电动栏杆的安全装置而设计的。在主轴乔电动栏杆安装，是 3 乳沟之间的结合，行客，因为通过当你打破了汽车离合器的下降过程中扶手的手臂，没有粘合在一起图的如此升：有一个重要的结构特征扶手的手臂不在于它是坏的，打破了车，掉下来，它会自动返回到正常位置。您可以以此为极大地提高了安全使用电动栏杆。或发生电源故障，当电动栏杆，栏杆是在与文献要求，因为汽车的流量，所以可以人为地提高所述臂处于垂直位置3 5,4,7 条。图 2.2 是示意机械的安全装置。图 1 是，主轴，是在左侧和框架的滚动轴承的右端，图 2 是一个双圆螺母，弹簧保持与 3 滚珠螺母接触，这是一个;图 4 是一个弹簧座，5 的离合器，其中图摇杆 3 升，同一构件，主轴，其在左抵抗弹簧座，图之间形成间隙 6 是右离合器，它主要联轴器并且，以形成具有在所述主轴转轴的肩部的右端面的键接触。左侧离合器的端部，和臂的 6.的弹簧悬挂配重，7 扶手 5 臂对应于该图中一升，最右侧已被连接到固定心轴。图 2.2 机械式安全装置的结构示意图离合器，如果剩余在图 1 中，1 摇杆主片是由在如下图 2 摆动所示，用于驱动扶手臂下降时，连接离合器转矩传递齿在右离合器坡度箭头的方向驱动它显示之间的摩擦。当扶手吊杆降低的障碍，阻挡相当于施加到与在相反方向的摆动臂扶手，以显示对夫妻的时刻，在此时刻对夫妻的制作的，以推动该离合器的左侧，滑动牙产生一斜面，所述离合器被释放扶手臂停止下降。此时，电动机仍然更衣室光盘的时钟图 1 是上限位置 CD 被放置在反时针方向，曲柄摇杆机构，该扶手的摆动和继续工作，以便摆动释放下巴下限位置 RD 所以驱动臂，也是在该图中，直工作时与离合器的齿相结合。 2 在相反的方向，被阻止并返回到原来的直立位置扶手臂。6被用于减少旋转过程中的摩擦离合器图 2 弹簧座，左侧的左侧。自由升降臂扶手，因为这两个离合器的被截止砸车，圆螺母用于调整工作的弹簧载荷以改变两个部件之间的摩擦离合器后释放。第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计7第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计3.1 内部弹簧平衡系统的优化弹簧平衡系统是在内部输出轴上设计弹簧储能机构-摆臂和弹簧装置，靠内部平衡机构动态平衡栏杆升降时的阻力矩，使任意位置系统总力矩近似为零，充分利用动能和势能的转换，最大限度地减小驱动功率、满足系统抗外加干扰载荷、延长机体寿命。因为栏杆阻力矩与转动时的垂直转角成正弦比例变化，所以，弹簧平衡系统也应跟踪产生近似正弦比例的力矩。由于拉簧随栏杆转角变化，其拉力和力臂的大小方向都在变化，故力矩的动态变化无简单规律可循。因而设计中出现了多个连续变量的理论计算，必须采用有效的优化设计思路。如图 3.1、3.2 所示，起始位置时摆臂 OA 与弹簧原长 PA 的夹角为 a ；转动时，由于摆臂与栏杆同固定在输出轴上始终成 y 夹角，所以摆臂从 OA 转到 OB 时，栏杆由 OC 转到 OC位置，摆臂转角和栏杆转角均为，的设出值范围是 090。摆臂 OA=OB=R、弹簧原长 PA=L、弹簧伸长后长 PB=L1，弹簧、栏杆长度 OC=Lo 为定值。图3.1 电动栏杆内部机构示意图图 3.2 弹簧平衡系统简化示意图8弹簧的伸长量 L=PBPA=L。一 L，将弹簧的伸长量分解后，与 OB 垂直方向上的伸长量为：M=KL R=K(LlL)sin R (3)由式(1)、(2)、(3)分析，得出与力矩 M 有关的参数为：K 、R、L、a 、。因为 K 为定值，设出 R 为定值，为函数变量；只有 L、 a 为需要优化的设计变量。本设计的目的是使拉簧产生的力矩曲线 M()逼近栏杆的阻力矩曲线 )=MgLosin，去掉常量因素 MgLo、K 就是使 M()曲线逼近 F() sin 曲线。所以得出优化设计的目标函数为：本优化设计采用遗传算法进行优化设计。试算过程中选设出的选择概率 sP=03；交叉概率 CP=06；变异概率MP=01；摆臂 OA=R=150 naIn。程序经调试运行，解算结果为：L =100008533497748(mm)A= 132486983199487(。)第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计9平衡后偏差结果：统计偏差平均值为 236 ；最大偏差发生在转角为 51。的位置，偏差值为 708。平衡力矩曲线与阻力矩曲线的比较如图 3 所示。平衡后偏差结果：统计偏差平均值为 236 ；最大偏差发生在转角为 51。的位置，偏差值为 708。平衡力矩曲线与阻力矩曲线的比较如图 3.3 所示。图 3.3 平衡力矩曲线与阻力矩曲线比较图利用优化后的 L、 a 可以确定弹簧相对于摆臂的初始固定位置，弹簧平衡机构的几何尺寸就精确得出。再通过 L、K、Lmax 就可确定弹簧的设计参数。实际应用中适当预紧弹簧使其有一定初拉力，对克服机构和传动系统摩擦阻力很有必要，从理论上对弹簧的力矩曲线形状没有影响，为整体动态平衡栏杆阻力矩提供了一定余度。根据栏杆材质长度调整弹簧并联根数以适应平衡效果。本平衡优化的最大偏差值作为电机选型时的负载阻力矩条件为: 3.2 曲柄摇杆机构的速度和加速度特性上的仔细分析负载特性电动栏杆，扶手由内部阻力转矩平衡弹簧，最终传动输出轴的负载电阻扭矩较小的情况下。但是，您将无法忽视的转动惯量的扶手。对于扶手转动的 1.53 米的半径，当系统启动到停止的惯性的影响，并顺畅一个显著效果。因此，使用的屏障的最终传动的齿轮的一部分，执行惯性先前接近关闭停止位到端部位置，必须内，以便吸收橡胶弹簧的冲击能量它已被设计。这是，能够当运行停止位置抖动扶手，影响，从而影响的可靠性和寿命，无法避免。您可以使用一个更好的曲柄摇杆机构。使用最终驱动曲柄摇杆设计执行停止位率接近本身为零，因此它可以充分利用系统的链接速度快的特点优势，2内部基本对系统的惯性影响，而外栏杆有些愕然颤动最终将显著改善。你需要考虑到加速的惯性帐户更衣室的变化，当你启动系统时，为了克服电机的转动是由主要因素消耗的负载功率加快。通过的速度和加速度的分析连锁分析，然后确定在启动角加速度轴的最大速度和最大负荷。如图 3.4。10图 3.4 连杆机构图设曲柄栏杆机构的主动件 L1 的角位移 1，角速度 1 和角加速度 1 。摆杆 L3 的速度分析公式：根据以上公式可求出输出轴角速度和角加速度，为电机选型提供理论参考。3.3 电机及减速系统选型电机功率计算不仅要满足克服负载阻力矩，还要有足够的功率使负载作加速运动。选型时电机功率式子列得：为：式子里， -电机的额定功率， w；nP-传动效率；-负载轴上的阻力矩，Nm；fM-负载轴最大角速度， ;3m/os-负载轴最大角加速度，；，2-负载轴上的总转动惯量，。fI kg.m根据电机额定功率计算预选电机型号后，还需进行电机过载能力的验证。式子里， -电机和负载总摩擦力矩，Nm；OM-减速器效率；-负载轴上的阻力矩，Nm；f-负载轴最大角速度，；3m/os第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计11-负载轴最大角加速度，；3m2/os-负载轴上的总转动惯量，；fI kg.m-转动惯量，；D2kg.Z-传动比；-电动机力矩过载系数；-电机的额定力矩，Nm；nM-折合到电动机轴上的最大负载力矩，Nm。maxo如果电机选用的不是减速力矩电机，那么，减速器应选择传动效率高、噪声低、温升小、体积紧凑型。建议选用圆弧齿圆柱蜗杆减速器，其特点为：由于蜗轮和蜗杆凸凹齿合，降低了齿面应力，增强了齿面强度；接触线与圆周速度夹角大部分在 40。一 90。之间，容易形成液体润滑，齿面摩擦系数小，所以效率高、温升低；该齿形合理减薄了蜗杆齿厚，增强了蜗轮齿根厚，因此蜗轮抗弯强度大。前面已初步估计出了驱动力矩，电机的功率。在实际的操作中，电动栏杆的驱动，使用的电机类型主要有力矩电机、直流伺服电机、交流伺服电机等。考虑到力矩电机通过改变脉冲频率来调速。能够快速启动、制动，有较强的阻碍偏离稳定的抗力。又由于这里的位置精度要求并不高，而力矩电机在电动栏杆无位置反馈的位置控制系统中得到了广泛的应用。这里选定力矩电机为驱动电机，考虑到在实际的选择中应考虑到一定的裕度。这里选用的是杭州日升生产的永磁感应子式力矩电机：型号：130BYG2501；步距角：0.9/1.8 度；电压：120-310v相数：2 ；电流：6 A;静转矩：270 ；cmkg空载运行频率：；18转动惯量：；23.4 系统自锁方案在使用电动栏杆的，扶栏的水平方向，它必须有一个自锁功能，以防止人体升降扶手关闭位置。，可以停止扭矩，在单相电动机中使用磁性栏杆高级国外产品，电机不会损坏电机，可能会中断在任何位置工作，并且，不仅有导热油脂的热传导性良好扩散到任何壳热热量迅速，以确保电机线圈不生锈。为了实现档位锁扶手下正在进行的工作，它依赖于这一核心技术。其原理是，在电机驱动的扶手，以水平12位置后，电机继续延迟锁定杆，功率-12S 以便到位完全水平，此时，电机额定值的转矩输出，其控制电动机的输入，后电流继续失速减小到额定电流的 1/2，向下摆锤或电机失速工作仅功率的降低延续的旋转扭矩，通过马达壳体，不能转矩扶手容易地释放，并且达到足以热平衡锁定发热，电动机，它不影响烧伤和寿命。如果在锁定时设备断电紧固力矩电机，扶手在水平位置，扶手被拉紧内部预处理游丝。国内一般水平，有时稳定，机构不可信扶手的准确性，提高曲柄连杆机构的自锁扶手死点位置;以及利用蜗轮蜗杆减速机是非常自锁功能，逆转是一种有效的方案。缺点是即使在功率是依赖于手动旋转复位。这种一般性马达锁制动系统，该系统很少使用的，体积大，可靠性，高稳定性的要求，如使用的。因此，失速扭矩电机技术，以确定扶手的自锁的技术，这是一个特别专用电机设计和技术问题。3.5 高可靠高智能的防护功能为防止车辆水平冲撞栏杆时，破坏冲力传递到设备内的主要部件，损坏栏杆机主体，栏杆本身应有抗撞缓冲装置，目前常用缓冲装置如图 3.5、3.6 所示。图3.5 缓冲装置分为转动图6 应力剪切栏杆壁关节形式图 3.6 应力剪切栏杆壁形式为了防止汽车爆炸时攻击错误做法和下落，扶手，超声波距离传感器，它安装在扶手的胳膊之后，实现了紧停或为了保护车辆和行人逆转你有。此外，它可以被用来制造移动扶手的高密度聚氨酯材料，导轨，不仅降低了阻力和惯性，以及以减轻冲击研磨力。第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计13它是一个小的电动栏杆机电产品，光滑，最佳的可靠性，寿命长，但已经与适应性需要运行野外环境中，为了提供必要的条件，该产品的改进我们需要注意的关键技术产品的设计理论计算来的。3.6 四连杆机构设计图 3.7 四连杆机构结合，这样的连接机构的设计是在机械设计非常重要的，最优化，最常见的机制，实施研究活动也被最广泛使用的。许多文献，如何为一个四杆连接，平五具尸体，灵活的连杆机构，曲柄连杆机构，滑轮连杆机构优化，有凸轮连杆组合机构和齿轮联动等机构的描述。典型的四杆连接，融合提供再现优化设计和部分四连杆机构的职能，连杆机构通常是手册中包含的优化方法和过程。的二次链接参数设计优化是优化四连杆调整机构，以使所述运动并以达到最小的运动提供的发动机之间的误差。因此，四杆连杆机构的设计优化过程中，就是以这种方式找到的最小集合的四杆连杆运动误差的机械设计参数。确定所述四连杆机构的设计参数后，可能的是，以实现发动机的最佳设计。四连杆机构优化设计包括四连杆机构的优化模型和优化模型来解决两个主要过程。以确定优化程序来确定给定的设计变量，目标函数，和在相应的约束写入诸如棒长度的条件下，传输角度的条件下，在设计上的机构的限制，诸如由四杆连杆机构的分析，进行优化设计模型将创建一个机制。以下描述了四连杆功能以再现设计模型的优化。联动主要是确定使用图形方法或机制分析的运动参数，选择对应于输入构件的输出构件和多个位置和设计，以播放。图 3.7 是平面铰链四杆机构，、、和表示四个构件的长度，杆 AB 是输入构件。假设图 1 所示的平面铰链四杆机构再现给定函数为，即，则机构位置设出决于、、、铰链 A 的位置、AD 与机架 x 轴夹角以及输人构件转角等七个变量。14为简化问题，可令 A 的位置为，，构件的长度为 1(参考构件)，由此可将问题维数降为四维，并不影响构件输入、输出的函数关系。由此可以得到输出构件转角外与输入构件转角之间的函数关系式：1.机构优化设计目标就是使得输出构件转角与给定值在，所有位置上的误差最小。因此机构优化设计的目标函数可用下式表示2.当输入构件转角为时，输出构件转角外可由下式求得，3.式子里，所以4.第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计15将上式代入式 3.，并令代表设计变量、、及，机构优化设计目标函数可写为：5.机构优化设计的约束条件应根据机构设计的实际情况确定。例如曲柄摇杆式四连杆机构必须满足如下关系式：或6.如果机构要求传动灵活可靠，则传动角应满足：或其中16从上式可知，传动角随的变化而变化，当为最大值时，为最小，为最小值时，为最大。要满足上式条件，约束方程应为：曲柄摇杆机构有，因此，约束方程为7.当所选定的设计变量为构件长度时，则构件长度必须是正数，即约束方程为式中是为了使构件长度不小于而设的。此外，由于具体结构尺寸的限制，往往对某些构件的长度限定在某一范围内选设出，例如连杆 BC 的长度最短为的倍，最长为的倍，即则约束方程为8.下面介绍再现函数为的曲柄摇杆机构的优化设计。第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计17先变换给定函数为，并设输人构件初始角为，输出构件初始角为，选设出输入构件的转角为 ,输出构件的转角为。当输入构件从转到时，输出构件从转到，输入构件从转到时，输出构件则从回到。显然有及，即及。代入函数式得：设将输入构件的转角均分成 20 等分，则，设出权因子，再令代表设计变量、、及，则由式 5.得曲柄连杆机构优化目标函数为曲柄摇杆机构优化设计约束条件如下：由式 6.得：要求传动角满足，由式 7.得：18根据机构结构尺寸，要求各构件长度相对机架的尺寸在给定的范围内，由式(8)得因此曲柄摇杆机构优化设计模型如下：Min. s.t.第 3 章弹簧配重的电动栏杆连杆传动装置设计19采用内点惩罚函数法和 POWELL 法求解曲柄摇杆机构优化设计模型。选择初始惩罚参数，递减函数 e = 0.01，初始点，设出惩罚函数法收敛精度，POWELL 法目标函数值收敛精度，一维搜索精度。3.6.1 确定设计变量根据设计要求，由机械原理知识可知，设计变量有 L1、L2 、L3、L4 、。将曲柄的长度设出为一个单位长度 1，其余三杆长可表示为 L1 的倍数。由图 1 所示的几何关系可知 43221)(arcosL为杆长的函数。另外，根据机构在机器中的许可空间，可以适当预选机架 L4 的长度，设出 L4=100，经以上分析，只剩下 L2、L3 两个独立变量，所以，该优化问题的设计变量为 TTLX321,因此。本优化设计为一个二维优化问题。3.6.2 建立目标函数按轨迹的优化设计，可以将连杆上 M 点与预期轨迹点坐标偏差最小为miyx,寻优目标，其偏差为和，如图 3.2。为此，iixiiynx,21把摇杆运动区间 2 到 5 分成 S 等分，M 点坐标有相应分点与之对应。将各分点标号记作，根据均方根差可建立其目标函数，即ii2/12iMiyxXf sn3Lyicoiiix2，S 为运动区间的分段数)1(si 43221)(arcosL于是由以上表达式便构成了一个目标函数的数学表达式，对应于每一个机构设计方案（即给定），即可计算出均方根差。21,XXf20图 3.8 轨迹的优化设计3.6.3 确定约束条件根据设计条件，该机构的约束条件有两个方面：一是传递运动过程中的最小传动角应大于 50 度；二是保证四杆机构满足曲柄存在的条件。以此为基础建立优化线束条件。保证传动角 50图 3.9 位置图按传动条件，根据图 3.9 可能发生传动角最小值的位置图，由余弦定理6428.05cos（见图 3.9（a ））6428.0arcos)(ar3221L所以（a）3232419.)( LL（见图 3.9（b））648.0arcos)(

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