1_【毕业设计论文】防恐电子挡车器设计—挡车器总体及机械系统设计-说明书【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕业设计说明书( 论文) 题 目: 防恐电子挡车器设计 挡车器总体及机械系统设计 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 中 文 摘 要 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 在国际恐怖主义汽车炸弹等各种自杀式恐怖袭击越发猖獗的国际环境下，为 了加强对海关、机场、重要政府机关进行有效的保护，迫切需要研制出一种既具 有快速性又有一定抗冲撞性的电子防恐挡车器。 本课题将对汽车挡车器的机械部分、控制部分及液压系统进行研究。而我的 主要任务是机械方面的设计。在此设计中，选用四杆机构作为挡车器的执行机构， 选用液压缸作为驱动机构，采用单片机进行控制，分为手动跟自动控制。通过对 汽车挡车器的研究，发现挡车器设计中存在的不足，进而改进挡车器的设计，以 便使挡车器更好地在智能化交通系统中发挥作用。 关键词 挡车器 防恐 机械 单片机 本科毕业设计说明书（论文） 第 I 页 共 I I 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 毕 业 设 计 说 明 书 （ 论 文 ） 外 文 摘 要 本科毕业设计说明书（论文） 第 I I 页 共 I I 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 T i t l e D e s i g n o f A n t i - t e r r o r E l e c t r o n i c a l B o a r d B a r r i e r S y s t e m D e s i g n o f t h e o v e r r a n P a r t s a n d C o n t r a l S y s t e m A b s t r a c t I n t e r n a t i o n a l t e r r o r i s m i n a c a r b o m b a n d o t h e r s u i c i d e a t t a c k s h a v e b e c o m e i n c r e a s i n g l y r a m p a n t i n t h e i n t e r n a t i o n a l e n v i r o n m e n t , i n o r d e r t o s t r e n g t h e n c u s t o m s , a i r p o r t s , i m p o r t a n t g o v e r n m e n t a g e n c i e s f o r e f f e c t i v e p r o t e c t i o n , t h e u r g e n t n e e d f o r b o t h d e v e l o p e d a r a p i d a n d c e r t a i n a n t i - c o l l i s i o n b l o c k o f e - t e r r o r i s m C a r . T h i s i s s u e w i l l b l o c k v e h i c l e c a r s m e c h a n i c a l p a r t s , c o n t r o l p a r t s a n d t h e h y d r a u l i c s y s t e m f o r r e s e a r c h . A n d m y m a i n t a s k i s t o d e s i g n m a c h i n e r y . I n t h i s d e s i g n , f o u r i n s t i t u t i o n s s e l e c t e d a s t h e b l o c k s i m p l e m e n t a t i o n o f v e h i c l e b o d i e s , s e l e c t e d a s a h y d r a u l i c c y l i n d e r d r i v e m e c h a n i s m , t h e u s e o f s i n g l e - c h i p c o n t r o l . A u t o m o t i v e v e h i c l e s o n t h e b l o c k s s t u d y f o u n d t h a t c a r s b l o c k d e s i g n d e f i c i e n c i e s , t h e r e b y i m p r o v i n g v e h i c l e d e s i g n b l o c k i n o r d e r t o b l o c k c a r s i n t h e i n t e l l i g e n t d e v i c e t o b e t t e r p l a y i t s r o l e i n t h e t r a n s p o r t s y s t e m . K e y w o r d s C a r b l o c k T e r r o r i s m M a c h i n e r y S i n g l e - c h i p 本科毕业设计说明书（论文） 第 I I I 页 共 I I 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 目 录 1 绪论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . 1 电子挡车器的现状. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . 2 本课题研究的意义. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 . 3 本课题的主要任务. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 . 3 . 1 设计条件及要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 . 3 . 2 知识要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 . 3 . 3 设汁任务 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2 防恐电子挡车器总体的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 . 1 机械部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 . 1 . 1 机械部分的基本要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 . 1 . 2 四杆机构的选用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 . 1 . 3 平面四杆机构的确定方法 作图法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 . 1 . 4 液压传动的优缺点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 . 2 控制部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 . 2 . 1 硬件系统的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 . 2 . 2 软件系统的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 3 机械部分的详细设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 . 1 拟定机构方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 6 3 . 2 钢板的强度校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 . 2 . 1 板的受力分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 3 . 2 . 2 板的厚度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 . 2 . 3 板的剪切强度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 0 3 . 2 . 4 板的拉伸强度校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 . 3 杆的强度校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 3 . 4 销的强度校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 4 液压缸的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 . 1 确定液压系统方案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 . 2 负载分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 . 3 初选工作压力. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 . 4 计算液压缸的主要尺寸. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 6 4 . 5 液压缸其他尺寸的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 8 4 . 6 液压缸参数的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 . 6 . 1 活塞杆直径强度校验 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 本科毕业设计说明书（论文） 第 I V 页 共 I I 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 4 . 6 . 2 缸体壁厚强度校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 结束语 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 绪论 1 . 1 电子挡车器的现状 汽车挡车控制系统的研制智能交通系统的思想在 6 0年代就被提出来了，并 提出了一些探索性项目。从 8 0年代开始智能交通系统受到广泛的重视。欧洲、 日本、美以及澳大利亚等相继启动了以智能交通系统为目标的研究的开发项目。 目前，一些相对成熟的智能交通系统项在得到推广应用，发展很快。发达国家正 在完善各种已建立的局部智能交通系统，并连入国家整体网络，大力发展智能交 通系统基础建设。近两年的应用热点和发展趋势为信息技术； G P S应用技术； 电子收费系统；高速公路商业化。我国对智能交通系统的研究，开发处于起步阶 段，应用项目很少，但己经认识到发展智能交通系统的意义，相关部门开展了一 系列的工作。但我国智能交通技术的研究开发和应用的实质性工作仍然比较薄 弱， 在先进车辆控制技术方面， 国内汽车企业目前无力关注并给予研究开发资助， 在国家极少的科研资助下开展了一些理论性的或仿真性的研究工作。 随着社会生产力的发展，科学技术的不断进步，我国的交通运输业也发生了 日新月异的变化，各大高速公路如雨后春笋般地兴建，因此给电子挡车器的要求 也越来越高。如今在公路、桥梁、隧道、停车场收费站甚至在高级住宅小区、机 场、体育场和集会场都安装了栏杆机。 本科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 . 1 住宅区栏杆式自动挡车器 目前市场上有各式各样的挡车器。就切换的速度上看有：高速挡车器，动作 时间一般为 1 . 2 S 2 S ；中速挡车器，动作的时间一般为 2 . 5 S 3 S ；低速挡车器， 动作时间一般为 4 . 5 S以上。就外形来看，有直臂型，主要用于公路收费站、停 车场、住宅、机关及学校等；曲臂型，主要用于受高度限制的区域；栏栅型，外 形很优美，主要用于海关等防止从杆下通过的场所。就控制方式来看，有：手动 控制， 遥控控制和通讯控制。 就机械传动上分有： 液压传动， 这种传动结构简单、 传动快、声音轻，但维护成本高，栏杆不宜太长，撞击后损坏率高, 停电后的释 放简单；皮带传动，这种传动成本低, 但易拉伸磨损, 声音响, 传输平衡稳定性较 差, 要日常维护；减速箱传动，此种传动成本略低, 机械结构复杂, 机件多, 调节维 护复杂；复合一体化传动，此种传动电机和减速机构一体，根据不同的杆长选择 不同的电机，无须调节减速机构，停电处理只需钥匙柄，卫生方便。 图 1 . 2 栅栏式挡车器 得益于切换的快速性以及外形的美观，挡杆类的挡车器应用得非常广泛，但 是， 各收费站使用的直杆类道闸， 对违章司机形同虚设， 车辆冲卡现象相当严重。 更有甚者，撞伤、撞死执情人员，也时有发生。严重威胁收费站工作人员的人身 安全，造成征费工作困难，直接影响我国公路事业的发展 1 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 1 . 2 本课题研究的意义 近年来，交通运输事业发展迅速，将电子信息技术引入，便产生了智能交通 系统(ITS 一 InielligentTransportationSystem)。ITS 是将先进的信息处理技术、数 据通信技术、 电子控制技术以及计算机处理技术等有效综合运用于整个运输管理 体系，从而建立起大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高速的运输综合管 理系统。 目前市场上流行的挡杆类挡车器注重状态切换的快速性但忽视系统抗冲 撞能力，只能作为一种意念上的关卡。在国际恐怖主义汽车炸弹等各种自杀式恐 怖袭击越发猖獗的国际环境下，为了加强对海关、机场、重要政府机关进行有效 的保护，迫切需要研制出一种既具有快速性又有一定抗冲撞性的电子防恐挡车 器。 电子防恐挡车器正可以解决当前的恐怖冲卡现象， 适用于公路、 桥梁、 隧道、 停车场、企事业单位、旅游区道口、车辆通行管理领域和收费出入口。电子挡车 器的控制系统采用计算机控制，系统集成度高，逻辑功能强，具备高度智能化。 系统控制设计有多种运行模式供用户选用；有与自动控制系统、环路感应器、报 警器、车辆计数器的连接的专用接口；用户可通过选择不同的运行模式，通过不 同的搭配组合，灵活组成人工控制、半自动控制、智能控制等各种不同类型的控 制管理系统。 本课题将对汽车挡车器的机械部分、控制部分和保护环节进行研究。其目的 是通过对汽车挡车器的研究，发现挡车器设计中存在的不足，进而改进挡车器的 设计，以便使挡车器更好地在智能化交通系统中发挥作用。由于该设计具有广阔 的应用领域，并且通过研究可以学习到许多相关知识，在当今讲求竞争，讲求效 率与效益的时代，本课题就具有了较高的研究价值 1 。 1 . 3 本课题的主要任务 本课题拟设定一种刚性挡车器，在重点进行抗冲撞设计的同时，充分发挥计 算机控制技术的优势，实现系统的自动控制。其设计成果可望形成一种有实用价 值的现代化防恐设备。 1 . 3 . 1 设计条件及要求 本科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （1 ）路幅宽：5 米； （2 ）极限冲击力：1 0 0 0 K N ； （3 ）动作时间：1 0 s ； （4 ）控制核心：单片机； （5 ）控制方式：现场按钮控制、中央计算机集中控制、地感应智能控制 1 . 3 . 2 知识要求 具备机械原理与机械零件设计、机电一体化、数控技术等专业知识，掌握 AutoCAD、Pro/E 等机械设计软件,有较好的结构设计的能力。 1 . 3 . 3 设汁任务 （1）总体方案设计与计算； （2）机械系统设计的装配图； （3）关键零件设计及液压系统的设计。 本科毕业设计说明书（论文） 第 5 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 防恐电子挡车器总体的设计 2 . 1 机械部分 2 . 1 . 1 机械部分的基本要求 机械部分是直接阻挡车冲击的部分，因此，必须具有以下基本要求： （1）空间上足够的大。挡车板在路的横向和高度方向能够阻挡住车。 （2）强度足够。当车以高速冲撞挡车板时，产生巨大的冲击力，整个系统 必须具有足够的强度来承受巨大的剪切应力，挤压应力以及弯曲应力。 （3）运动过程中不能干涉。为了便于整个系统的装拆，我们尽量的要减小 坑的体积，尤其是坑的深度，但是不能导致系统在工作中出现干涉，如杆碰到坑 的壁面，液压缸和杆相互阻挡等导致系统强烈震动甚至不能运动。 （4）结构尽量简单。此系统主要是满足刚度要求，对灵敏性要求和精密性 要求不高。减小结构的复杂性，可以提高系统的刚性，降低成本。 （5）重量尽量小。尽量的减小系统的重量，可以减小启动液压系统的负荷， 减小成本，便于装拆 2 。 2 . 1 . 2 四杆机构的选用 （1）曲柄摇杆机构 铰链四杆机构的两个连架杆中，若一个为曲柄，另一个为摇杆，则称其为曲 柄摇杆机构。在曲柄摇杆机构中，若以曲柄为原动件时，可将曲柄的连续运动转 变为摇杆的往复摆动；若以摇杆为原动件时，可将摇杆的摆动转变为曲柄的整周 运动。如图2 . 1 所示的雷达天线俯仰搜索机构。 本科毕业设计说明书（论文） 第 6 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 . 图2 . 1 雷达天线俯仰搜索机构 （2）曲柄滑块机构 曲柄滑块机构是由四杆机构的基本形式演化而来的。机构的演化，不仅是为 了满足运动方面的要求，还往往是为了改善受力状况以及满足结构上的需要。如 图2 . 2 所示的自卸卡车车厢的举升机构ABC为例， 其中摇杆3为油缸， 用压力油推 动活塞使车厢翻转。 图2 . 2 自卸卡车车厢的举升机构 本设计的挡车器机械部分与上述两例的原理相似， 采用四杆机构作为机械部 分 2 3 。 2 . 1 . 3 平面四杆机构的确定方法 作图法 对于四杆机构来说，当其铰链中心位置确定后，各杆的长度也就确定了。用 作图法进行设计，就是利用各铰链之间相对运动的关系，通过作图确定各铰链的 本科毕业设计说明书（论文） 第 7 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 位置，从而定出各杆的长度。作图法有直观，简单，快捷的优点。在本设计中我 们采用这种方法 3 。 2 . 1 . 4 液压传动的优缺点 （1 ）优点 （a ）传动平稳。在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压 力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油 路中还可以设置液压缓冲装置， 故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣 撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平 稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。 （b ）质量轻体积小。液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样 功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿 形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的 1 m 3 挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了 1 t 。 （c ）承载能力大。液压传动易于获得很大的力和转矩， 因此广泛用于压制 机、隧道掘进机、万吨轮船操舵和万吨水压机等。 （d ）容易实现无级调速。在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级调 速，并且调速范围很大，可达 2 0 0 0 ：1 ，很容易获得极低的速度。 （e ）易于实现过载保护。液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动 防止过载，避免发生事故。 （f ）液压元件能够自动润滑。由于采用液压油作为工作介质，使液压传动 装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。 （g ）容易实现复杂的动作。采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如 仿形车床的液压仿形刀架、 数控铣床的液压工作台， 可加工出不规则形状的零件。 （h ）简化机构。采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零 部件数目。 （i ）便于实现自动化。液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易 控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压 传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。 本科毕业设计说明书（论文） 第 8 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 （j ）便于实现“三化”。液压元件易于实现系列比、标准化和通用化。也 易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成 本。 （2 ）缺点 （a ）液压元件制造精度要求高。由于元件的技术要求高和装配比较困难， 使用维护比较严格。 （b ）实现定比传动困难。液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表 面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在 传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 （c ）油液受温度的影响。由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高 温或低温的环境下工作。 （d ）不适宜远距离输送动力。由于采用油管传输压力油，压力损失较大， 故不宜远距离输送动力。 （e ）油液中混入空气易影响工作性能。油液中混入空气后，容易引起爬行、 振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 （f ）油液容易污染。油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 （g ）发生故障不易检查和排除 8 。 2 . 2 控制部分 2 . 2 . 1 硬件系统的设计 （1 ）单片机的基本结构 随着大规模集成电路技术的发展，可以将 C P U 、R A M 、R O M 、定时器/ 计数器 以及输入/ 输出（I / O ）接口电路等主要计算机部件，集成在一块电路芯片上。这 样所组成的芯片级的微型计算机称为单片微型计算机。本系统选用的是 M C S 5 1 系列的 8 9 C 5 1 。如图 2 . 3 所示 本科毕业设计说明书（论文） 第 9 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 2 . 3 单片机的基本组成结构 （2 ）电气与单片机控制系统 电气与单片机控制系统的总体框架如下图 3 . 2 所示。 主要包括 8 9 C 5 1 单片机 主控制系统，输入部分包括：抬板、落板与停板按键开关，红灯、绿灯与雾灯按 键开关， 前后地感应按键开关， 上、 下限位开关， 前后地感应模块控制拔码开关， 抬板、 落板最大时限设置拔码开关， 定时自动落板设置拔码开关； 输出部分包括： 电机的开停，抬板、落板及停板，红灯、绿灯及雾灯，脉冲记数器。 本科毕业设计说明书（论文） 第 10 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 2 . 4 基本设计图 此电气与单片机系统的主要特点： （a）采用单片机控制，简化了电路，提高了可靠性。 （b）内含线圈检测器，仅需在车道上布埋线圈，即可实现车辆的自动检测 与挡板的自动控制。 （c）无触点光电开关，可靠耐用。 （d）可外加车辆计数器。 （e）防控装置，保护车辆与挡板 1 1 1 4 。 （3 ）中断系统 中断：程序执行过程中，允许外部或内部事件通过硬件打断程序的执行，使 其转向为处理外部或内部事件的中断服务程序中去；完成中断服务程序后，C P U 继续原来被打断的程序，这样的过程称为中断过程。 外部中断触发方式：电平触发方式，低电平有效；跳变触发方式，电平发生 由高到低时触发。这两种触发方式可以设置 T C O N寄存器中的1INT和0INT中断 触发申请触发方式控制位来选择：设置 I T 1 、I T 0 = 0 ，选择电平触发方式；设置 1INT、0INT，选择跳变触发方式。 本科毕业设计说明书（论文） 第 11 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 中断优先级： 几个中断源同时申请中断时， 或者 C P U 正在处理某外部事件时， 又有另一外部事件申请中断，C P U 必须区分哪个中断源更重要，从而确定优先处 理谁的能力 1 1 1 4 。 （4 ） 8 0 C 5 1 、8 7 C 5 1 及 8 9 C 5 1 型单片机的比较 8 0 C 5 1 、8 7 C 5 1 及 8 9 C 5 1 型单片机的特性比较如下表： 表 2 . 1 单片机的特性比较 型号 特性 80C51 87C51 89C51 ROM 4K 4K（EPROM） 4K（ 2 E P R O M） RAM 128K 128K 128K ROM（片内、片外） 64K 64K 64K RAM（片内、片外） 64K 64K 64K 16 位 C/T 2 2 2 并行 I/O 口 32 32 32 串行 I/O 口 1 1 1 中断口 5 5 6 最高时钟频率 12MHz 12MHz 24MHz 8 0 C 5 1单片机的程序在做单片机时写入，一次性固化，用户不能改写；在 8 7 C 5 1 中为 4 K B 的可编程、可改写的只读存储器是 E P R O M ；在 8 9 C 5 1 中为 4 K B 的 可骗程、可改写的只读存储器是 2 E P R O M ；而 8 0 C 3 1不设片内程序存储器，使用 时必须由片外扩展。 8 9 C 5 1单片机是 8 0 C 5 1含 2 E P R O M的产品，是当前最新的一种电擦写的 8位 单片机，与 8 0 C 5 1 系列完全兼容，这种单片机有两级或三级程序存储器的保密系 统，用于保护 E 2 P R O M中的程序，以防止非法拷贝，其片内的闪速存储器的编程 和擦除完全用电实现，另外 8 9 C 5 1 单片机还可用智能法进行编程，可使每个字节 编程的时间由 5 0 M S减少到 4 M S ，速度快、效率高；其片内有 4 K B的 P E R O M代码 存储器阵列，有低电压编程和高电压编程（1 2 V ）两种模式，低电压编程状态为 用户在系统中编程 8 9 C 5 1提拱了一个方便的途径，而高电压编程（1 2 V ）模式与 一般常规 F L A S H 或 E P R O M 编程兼容。 本科毕业设计说明书（论文） 第 12 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 由上可知，用电可擦除型的 R O M 给用户还来了更大的方便，特别是应用系统 的现场调试，而且目前的市场体格已经下降得很快，所以被广泛采用。所以本次 选用 8 9 C 5 1 单片机较优 1 2 。 2 . 2 . 2 软件系统的设计 （1 ）软件主程序的描述 主程序的流程见图 2 . 4 所示。从流程图可以看出，整个程序分为输入数据的 扫描程序和数据的处理程序两部分，系统上电或复位之后，经系统初始化，首先 判断 P 1 口的状态：若为 F F H ，继续扫描输入数据；若不为 F F H ，则转入数据的处 理程序。 程序开始后首先进行程序的初始化，初始化主要完成的内容有： （a ）输出端口； （b ）示器的初始值； （c ）断 0 、外部中断 1 、定时/ 计数器 T 0 的初始化：外部中断 0 、外部中断 1 的中断优先级设置为最高， 并且设为边沿触发方式； 设定定时/ 计数器T 0 每5 0 m s 中断一次，其工作方式为 1 ，则需要作如下的计算： 振荡器的频率 f osc= 1 2 M H z 方式 1 计数器长度 L = 1 6 ， 16 2= 6 5 5 3 6 定时时间 t = 5 0 m s = 3 1050 s 定时常数 T C = 12 10501012 65536 12 2 36 = tfosc L 6 5 5 3 6 - 5 0 0 0 0 = 1 5 5 3 6 定时常数 T C 转换成二进制数 T C B = 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 所以 T C H = 3 C H ，T C L = 0 B 0 H 由于与定时器 T 1 无关，故 M 0 = 1 ，M 1 = 0 ，C / T = 0 ，G A T E = 0 不用门控 控制字为# 0 1 H （2 ）输入数据的扫描程序 抬板开关、落板开关、停板开关、红灯开关、绿灯开关、雾灯开关、前地感 应开关与后地感应开关是与 P 1口连接的，当其中一个开关闭合时，则其对应的 本科毕业设计说明书（论文） 第 13 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 P 1口的位将会变成低电平。扫描 P 1口的状态来判断是否有键按下，如果 P 1口 的各位都是高电平则说明此时没有键盘按下， 就又返回不断地扫描 P 1 口的状态， 直到有键按下即 P 1 口不全是高电平时才会转到数据处理程序当中来。 （3 ） 数据处理程序 此程序是整个软件系统主要的构成部分。如果进入了数据处理程序，首先需 判断是哪个键被按下了。如果是红灯开关、绿灯开关或雾灯开关中之一闭合了， 就会转移到相应的处理子程序当中去，处理完后又回到输入数据扫描程序当中 来。每按一次各灯开关，相应灯的状态是由亮变熄或由熄变亮这样交替亮熄。设 定这样的控制各灯的开关键是用来检测各灯是否正常的。 如果有前地感应或后地感应信号时，说明有车就在检测区内，为了保证车辆 及挡车器的安全，会执行落板的动作，执行完落板后又会回到数据扫描程序当中 来，如果停用前或后地感应模块时，程序会跳到下一个处理程序去，并且只要有 前或后地感应输入时且这种模块有效程序就不会执行抬板和停板的， 这样就保证 了整个控制过程的安全。设定这种模块是给挡车器增添了智能化，这种模块用户 也可能过相应的拔码开关来选择开启或关闭的 1 3 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 14 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 本科毕业设计说明书（论文） 第 15 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 2 . 5 流程图 板在抬起或落下的过程中会一直亮红灯的， 只有当挡板下落到地面时才会亮 绿灯，以显示安全通过。程序中设置了最高标志和最低标志两个标志位。在抬板 开始执行时会设置一个抬板计数值，并清除落板计数值、等待抬板计数值有最低 标志；左落板开始时会设置落板计数值及等待抬板计数值，并清除抬板计数值和 最高标志位；在执行停板时会清除这三个计数值。 软件设计对于以单片机为微控核心的智能控制系统具有十分重要的作用， 本设计通过模块化、结构化设计，结合被测信号的特点，通过软件计时，合理安 排各个模块程序，使其分模块合理、及时、准确监测、保护、显示和通讯等，利 用软件的快速处理能力实现对干扰信号的滤波，节约了硬件开销，降低了控制系 统的成本，达到了既定的功能要求 1 4 。 本科毕业设计说明书（论文） 第 16 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 3 机械部分的详细设计 3 . 1 拟定机构方案 根据任务书要求并结合实际，初步拟定如下四个方案： 方案一：如图3 . 1 所示 此方案采用液压缸直接驱动，结构简单。但因液压缸直接承受负载，对液压 缸强度、精度要求过高。 图3 . 1 方案一 方案二：如图3 . 2 所示 此方案液压缸不直接承受负载，所受阻力较小，方案结构紧凑，满足设计要 求。但此方案传动角较小，不利于机构运动。 本科毕业设计说明书（论文） 第 17 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 2 方案二 方案三：如图3 . 3 所示 此方案结构简单，传动角较大，易于机构运动，各杆位置构成直角三角形， 结构稳定。但尺寸较大，超过空间要求。 图 3 . 3 方案三 方案四：如图3 . 4 所示 此方案结构紧凑，满足空间要求。液压缸不直接承受负载，负载阻力小。各 杆位置得当，满足刚度要求。机构传动角为4 5 0 ，利于机构运动。故采用此方案。 本科毕业设计说明书（论文） 第 18 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 3 . 4 方案四 3 . 2 钢板的强度校核 3 . 2 . 1 板的受力分析 如图3 . 5 所示 本科毕业设计说明书（论文） 第 19 页 共 3 0 页 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 . 图 3 . 5 机构受力分析 由静力平衡方程 060sin45sin 00 =DCFDGFM BCD 代入数据得 0 2 3 3 . 22 2 2 106= BC F 解得 6 107 . 0= BC FN 以板的左端