毕业设计（论文）-高铁电控移动门设计（全套图纸三维）.doc

摘要高速列车一般指时速在200公里以上的列车。20世纪50年代初，法兰西共和国首先提出了高速列车的设想，并最早开始试验工作。1976年，用柴油电动机车牵引的高速列车在英国投入服务，这是当时英国最快的载客列车，最高时速达250公里。全套图纸，加153893706法兰西共和国则以电力机车为研究对象，其高速电力引列车在1978年曾创下时速260公里的纪录。1981年10月，新的高速列车“T.G.V”在巴黎里昂干线正式投入使用。采用流线形造型的“T.G.V”和和常规列车相比，空气阻力减小了三分之一。它装有大功率动力装置，具有较强的爬坡能力，可以高速爬上35%的陡坡，也可在坡路上起动，使用的仍是普通铁轨线路，曾创下时速380公里的纪录。高速列车是在现有的柴油机车、电力机车和铁路的基础上，对动力系统、行走系统、车厢外形和路轨系统等加以改进，并没有改变传统火车和铁路和基本面貌。除了在牵引机车 方面的改进以外，虽然人们还在轨道方面进行了一些新的尝试，如西德、日本、美国等国家修建了一些短程单轨铁路，但由于建造费用庞大，比普通铁路复杂，不能适应长途重载铁路运输的需要，所以没有普遍采用。由于传统牵引机车和路轨系统等方面的问题，如轮、轨的摩擦难以克服，所以进一步提高车速困难很大。若想使铁路运输有一个大的飞跃，而需在牵引机车和路轨系统等方面采用全新的设计，如某些国家正在研制之中的磁悬浮列车。法国阿尔斯通公司制造的V150型高速电气机车(TGV)在巴黎东南部的一段经特殊加固的铁路线上，达到了时速574.8公里，创下新的有轨铁路行驶速度世界纪录。在测试中，列车经过14分钟的不断加速，达到了574.8公里的时速，打破了17年前同样由TGV机车创造的515.3公里/小时的纪录。随后，法国国营铁路公司、法国铁路网、法国阿尔斯通运输公司，联合召开了一次新闻发布会，宣布创造了这一最高时速的消息。关键词:高度列车,速度,磁悬浮AbstractHigh speed trains generally refers to 200 km per hour train. In twentieth Century 50 in the early 1980s, the French Republic first proposed the idea of a high speed train, and the earliest start test. In 1976, a high-speed train diesel electric locomotive into service in the UK, which is the UKs fastest passenger train, the maximum speed of 250 km.The French Republic in electric locomotive as the research object, the high power LED train in 1978 had a record of 260 kilometers per hour record. In 1981 October, a high-speed train new T.G.V officially put into use in Paris -Lyon route. The streamlined shape of T.G.V and compared with conventional trains, to reduce air resistance by 1/3. It is equipped with large power plant, strong climbing ability, can speed up 35% steep slope of the road, also can be in starting, is still the common rail lines used, had a record of 380 kilometers per hour record.High speed train is based on existing diesel locomotive, electric locomotive and railway, the power system, the walking system, the profile of the car and the rail system to be improved, and did not change the traditional train and railway and basic features. In addition to the traction locomotiveOther improvements, although it is still in orbit for some new attempt, such as Germany, Japan and other countries,American built some short monorail, but because the construction cost is huge, complex than ordinary railway, can not meet the needs of long heavy haul railway transport, so there is no widely used. Because the traditional tractionlocomotives and rail system and other aspects of the problem, such as wheel rail friction, it is difficult to overcome, soto further improve the speed difficult. If you want to make the railway transport is a big leap, and used in locomotivesand rail systems, new design, such as the magnetic levitation train some countries are developing.V150 type high speed electric locomotive French Alstom Ltd manufacturing (TGV) in a southeastern Paris by specialreinforcement of railway line, reached a speed of 574.8 kilometers per hour, a new rail railway speed record. In the test, after the train accelerated 14 minutes, up to 574.8 kilometers per hour, breaking the 17 years ago also created by TGV locomotive 515.3 km / hour record. Subsequently, the French state-owned railway company, the Frenchrailway network, the French Alston transportation company, jointly held a press conference, announced plans to create a top speed of news.摘要1Abstract2一,目前世界上列车的种类31.1 列车门的种类及特点31.2 我国列车的现状4二,列车门的特点52.1列车门的种类52.2列车门的质量计算7三列车门的设计83.1设计软件介绍83.2设计思路93.3设计方法与改进9四,设计计算104.1丝杆设计104.2轴承选用134.3电机选用15五,总结16六,致谢16参考文献：17一,目前世界上列车的种类1.1 列车门的种类及特点 近年来，我国铁道部大力推进体制创新、管理创新和技术创新，并以此走出了一条自主创新的成功之路。铁道部与31个省市自治区签订了加快铁路建设的战略合作协议，在新线建设项目上基本都是与地方政府和战略投资者合资，并广泛引进各方面资金投资高速铁路的建设。铁道部的这一体制创新创建了合资建路的崭新模式。此外，铁道部在管理方面的创新体现在充分发挥我国铁路路网完整、运输集中统一的优势，统筹利用铁路内外的科研力量和人力资源，大大提高了我国高速铁路的建设效率。在技术创新方面，我国铁路建设看准世界先进水平，积极引进世界先进技术，并在此基础上博众家之长，对国外的各种先进技术引进后消化吸收再对其进行有机结合与创新。最终，形成了一套拥有自主知识产权的技术体系。经过几年的不懈努力，我国目前的高速铁路也有了一番让世界瞩目的成就。2013年9月26日，随着我国第一条连接海峡西岸和中部内陆腹地的快速铁路向莆铁路正式开通运营，中国高速铁路运营里程突破一万公里，约占世界高铁运营里程的45%，稳居世界高铁里程榜首。在可以预见的未来，高速铁路将成为人们出行的主要交通工具，高速和高运量是它的笑到最后的关键。高铁的发展意味着相关配套设备的发展，而好的电控电动移门是其中不可或缺的一环，因为电控电动移门被广泛应用于铁路干线内外端门、厨房门、厕所门等车辆内门。中国国内火车根据火车速度分不同种类。车次号一般由字母开头，代表火车的种类。例如，Z19表示直达列车，D316表示动车。高铁、城际列车和动车都是现代化高速列车，是目前最好的一类列车。大部分列车白天的行驶速度可达200-300km/h，有些动车夜间行驶速度可达200km/h。 1.2 我国列车的现状通过设计车辆电控电动移门，了解电控电动移门的结构特点，学习设计车门的方法，作为未来工作中也许会遇到的设计工作的参考，同时巩固自己在大学四年学到的知识并将其用于实践，这是对我个人的意义。铁道运输部门为了实现减员增效，提出了列车车门开闭集中控制，以减少乘务人员的工作量。因此在可以预见的未来，无人化、自动化是高铁车辆的一大发展趋势，而高铁车辆电控电动移门除了可以手动控制，还可以由列车自动控制（ATC-Automatic Train Control）系统控制。这对列车的无人化、自动化有着至关重要的意义。此外由于电控电动移门不需要像普通铰链门那样占用大量空间，无形中增加了列车可利用空间。电控电动移门还具有良好的密封性能, 对客室内传入噪声有较好的屏蔽作用,同时它还具具有开关门速度快、噪声低、安全可靠等优点，这是对高铁发展的意义。 国内外发展现状与趋势电控电动移门由于发展时间较短，只有短短十年的历史，但由于它的实用性得到了广泛的验证，因此发展迅猛。电动门不是这几年的产物，而是在10前就已经在海外问世了，电动门的产生是在科技发展中应运而生的，并不是靠着简单的技巧才出现的，它内含有最新的高科技技术含量，是世界对科技发展的一种认可和应用。 电动门的分类重要的有电动伸缩门、电动卷帘门、极速门以及其他的电动门类。中国电动门的使用和电动门产业的发展依靠外国进口才发展起来的，中国并不是研发电动门的国家可是中国绝对是后来居上的国家，现在中国拥有广阔的电动门市场以及一流的电动门技术，中国的伸缩门市场火爆程度使得中国拥有千家企业并有上万中各种不同的电动门。现在电动门简直是供不应求。 中国电动门行业提出了电动伸缩门标准化生产，现在已全面实现伸缩门产品的自动化、规模化、标准化硬件管理体系和生产系统，已然带动了整个行业的发展，并且发展势头在现今是轰然而起。国家的经济也在门业的发展中带动，发展前景也非常的壮观。 目前我国的自动门产品主要应用于经济发达的沿海地区，推动自动门产业由沿海地区向内陆地区发展，将会加速自动门行业的快速发展。随着城市化建设不断加速，我国大陆自动门行业发展形势相当的可观。自动门行业将在政策和经济刺激的推动下快速发展，并且将在不久的将来使得电动门的产业链趋于规范化。这是电动门行业的发展与历史。而我要研究的则是其中的电控电动移门。国内外电控电动移门被广泛应用于铁路干线内外端门、厨房门、厕所门等车辆内门。在技术上电控电动移门有如下特点：（1）采用全数字控制技术的电子门控器，实现对车门的控制、监测、诊断、自学习和网络通讯等功能；（2）由无刷直流电机驱动，电磁干扰少、寿命长、可靠性高；（3）C型铝合金承载导向系统，自动补偿安装角度误差，重量轻、噪音低；（4）免维护特制丝杆螺母副传动，寿命长、可靠性高；（5）铝蜂窝复合结构粘接门板（或拼装式门板），可选配中空玻璃和单层钢化玻璃。 电控电动移门在做端门时的系统构成和功能：电动内端门主要由门扇、下滑轨、门携架、承载轮、防跳轮、机构滑轨、同步带及轮、直流变换器、直流伺服电机及减速箱、直流伺服电机驱动器、PLC 可编程序控制器、编码器等组成。门扇通过门携架连接着承载轮及防跳轮; 承载轮安装于机构滑轨内, 并能在机构滑轨内移动; 防跳轮在机构滑轨内上部, 起防止门扇跳动的作用; 下滑轨起导向作用。直流伺服电机转动时通过减速箱减速后使主动同步带轮转动, 主动同步带轮通过同步带带动被动轮转动, 而同步带连接着门携架, 因此门扇可进行开关动作。直流伺服电机受PLC 及直流伺服驱动器的控制, 而直流变换器可将列车提供的电压二,列车门的特点 2.1列车门的种类M730系列铁路客车塞拉门已于1997年通过部级鉴定。由铁道部和机械工业部有关部门领导和专家组成的鉴定委员会认为：该产品属国内首创，填补了国内铁路客车行业的空白，其性能达到了国际同类产品水平。经检测和实际运行考核，可以满足提速客车的运行要求，鉴定委员会一致同意通过鉴定，并建议在我国铁路客车上推广使用。鉴定会后,M730系列铁路客车塞拉门已批量生产并提供给有关路局运用,运行结果表明,M730系列铁路客车塞拉门具有可靠的手动、电动、集控、防挤压和时速5km/h自动锁闭等功能,并具有良好的售后服务,深受有关路局和客车制造工厂好评。M730系列铁路客车塞拉门的气动驱动机构,采用先进的无杆气缸。运动平稳、可靠、往复运动15万次(相当于工作15年)免维修。M730系列铁路客车塞拉门的电控系统采用国际先进的控制器、功能齐全、性能可靠。M730系列铁路客车塞拉门的门板,采用特种合金铝板及铝蜂窝复合结构,按飞机同类结构的工艺制造,重量轻、强度高、刚性好。车门通过净宽度(b) 730mm 800mm 500mm车门通过净高度(c) 19005mm 19005mm 17005mm驱动装置安装宽度(a) 1000mm 1100mm 770mm门扇宽 8782mm 9482mm 7002mm门扇离 25245mm 25245mm 17475mm门扇厚 431mm 431mm 431mm主要技术参数除易损耗件外,车门的正常使用寿命为15年适用范围：构造速度 160km/h，200km/h列车主管压缩空气 4.5-9bar电源 AC 220V 50HZ适用阳台高度 300-1100mm,脚蹬设两级于车内,一级为车外可自动翻转环境温度 -40-+40相对湿度 80%100%2.2列车门的质量计算整体质量所谓塞拉门主要是这种车门具有塞和拉两种动作。即门关闭时是由车内或车外塞入车门口处，使之关闭、密封；门开启时，当门移开门口一定距离后，能延车体内侧或外侧滑动。铁路客车的塞拉门分为内塞拉门和外塞拉门两种。分别由车内或车外塞入门口处。日本采用内塞拉门，欧、美一些国家大多采用外塞拉门。我国目前采用的是外塞拉门。移门是指门扇连接滑轮并在固定的轨道上可移动的门，又称推拉门。它区别于用铰链连接门扇的平开门。移门具有易安装、可重复利用、可工业化生产、也可以小作坊生产、防火、环保等特点。移门给人们的工作带来很大的方便，比如说移门，你在需要的时候可以将它移在一边，使两个空间暂时接合起来而显得更大，又比如说移门，一般我们公司厂房可能是租来的，由于种种原因我们不免要换下地方。这时传统隔断的劣势就很容易显现出来，因为你不可能把属于房子的组成部分带走。相反，移门是可拆除、可带走、可重组的，因此移门又有可以带走的2.2我国现有列车门的发展现状南京康尼机电股份有限公司是中国轨道车辆门系统国产化研发和制造基地，以南京工程学院为依托，是国家重点高新技术企业，是国家“高技术产业化示范工程”单位。2007年初，企业创始人被国家发改委授予“城轨交通国产化先进个人”。康尼公司以致力推进中国轨道交通装备现代化进程为己任，通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，提升企业自主创新能力，在中国历史名城、文化古都南京，建立起了国内一流的轨道交通装备研发制造基地，具有年产10000套干线和10000套城轨车辆门系统的生产能力。康尼向中国和世界市场提供的主要产品包括干线列车门系统、城轨车辆门系统、城轨车辆内部装饰、地铁站台安全门（屏蔽门）等产品。目前，具有自主知识产权的康尼车辆门系统分别占据国内干线和城轨市场的40%、50%以上，其中干线门系统新品80%由康尼研发提供，享有“中国轨道交通第一门”的美誉。依托省级技术中心和工程研究中心的优势，公司建立了完善的技术创新体系，并拥有一大批行业内的骨干人才。公司坚持瞄准和致力掌握国际最前沿的轨道交通装备技术，不断开发满足用户需求的新产品。公司研发制造的高原列车电控气动塞拉门、城轨车辆电动双开塞拉门、城轨车辆外挂密闭门等产品受到国内外用户的广泛青睐。公司已成为国际著名车辆供应商法国阿尔斯通公司的A级供应商，西门子、庞巴迪公司在中国首选的优秀供应商。康尼以“建一流企业、创国际品牌”为目标，500余员工通过持续不懈努力，为中国和世界的人们提供安全舒适的现代化轨道交通运输装备。1三列车门的设计3.1设计软件介绍SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。达索公司是负责系统性的软件供应，并为制造厂商提供具有Internet整合能力的支援服务。该集团提供涵盖整个产品生命周期的系统，包括设计、工程、制造和产品数据管理等各个领域中的最佳软件系统，著名的CATIAV5就出自该公司之手，目前达索的CAD产品市场占有率居世界前列。SolidWorks公司成立于1993年，由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起，总部位于马萨诸塞州的康克尔郡（Concord,Massachusetts）内，当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今，至2010年已经拥有位于全球的办事处，并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。3.2设计思路大量搜集现有产品,熟悉了解其中的技术,形成自己的想法,找出自己认为的可以改进的地方进行改进.从而让自己参与实践,从中学到很多列车门主要包括门系统,传动系统,支撑系统三大部门,具体到零件可分为几大重要零部件,门架结构,丝杆传动结构,本设计在确定这些大前提的条件下进行,大概设计出这些零部件的大框架再进行优化设计,从而达到所有零部件最好的组合.主要参考国内现有技术方案,例如南京康尼公司的一些列门产品,机械设计手册等.从中能够学习到非标零部件的设计与选型包括材料,选用,尺寸确定,加工工艺的了解等.标准件的选型例如电动机,丝杆,螺母,轴承等.3.3设计方法与改进本设计中在门底部跟铝合金槽之间是否要加滚轮有过思考,如下图所示两者之间加滚轮有助于门板的滚动和平稳性,是的运动更方便更顺畅.不加亦可.在这两种方案中究竟加还是不加有以下讨论分析:1,门板是悬挂式的,主要是上方悬挂在门架上,其移动的功能已经得到实现和保障,下方加滚轮有助于运动但是有可能造成一些不方便,例如,使用过程中一些垃圾杂物进去铝型材,导致滚轮阻塞,造成铝型槽或者滚轮损坏,或者门板损坏,门不得不停止工作送去维修,造成一系列不方便2,增加滚轮会增加成本和维修成本,这一方面不可取,可以不加四,设计计算4.1丝杆设计 确定毛坯制造方法 本零件功能是传递运动，工作时承受载荷较小，要求大批量生产，故选择轧制圆棒料。 2.2 确定总余量 根据工件基本尺寸的最大外径为28fmm，由机械加工工艺手册表3.1-13查得需选34的棒料，机械加工工艺手册表3.1-14对应端面加工余量为2.0mm，两面和为4.0mm。据机械加工工艺手册表3.1-2知，当圆钢直径为3050时，其允许的偏差为0.5mm。 综上得出毛坯基本尺寸：直径方向330.5mm，长度方向2921 0滑动螺旋传动初始条件 轴向载荷F为：30000N 螺母形式为：整体式 滑动速度范围为：3m/min 螺杆材料为：40Cr 螺母材料为：ZCuZn25Al6Fe3Mn3耐磨性计算 的值为：0.8 的值为：1.8 许用压强p为：22MPa 螺纹中径d2的值(计算值)为：22.019mm 螺纹中径d2(选取值)为：44mm 公称直径为：48mm 外螺纹小径d1为：40mm 内螺纹大径d为：4mm 螺距P为：8mm 导程L为：4mm 螺母高度H的值为：79.2mm 旋合圈数z的值为：9.9 螺纹的工作高度h的值为：4mm 工作压强p的值为：5.481MPa验算自锁 螺旋副摩擦系数s为：0.088 螺纹升角为：1.658计算驱动转矩 驱动转矩T为：77375.629(N*mm)计算螺杆强度 螺杆当量应力的值为：26.068MPa螺纹牙强度计算 螺纹牙底宽度为：5.2mm 螺杆抗剪强度为：4.637MPa 螺杆抗弯强度为：10.702MPa 螺母抗剪强度为：46.374MPa 螺母抗弯强度为：107.017MPa螺杆的稳定性计算 螺杆的最大工作长度l为：50mm 一端固定，一端不完全固定长度系数为：0.6 螺杆材料的弹性模量E为：207000MPa 临界载荷Fc的值为：285257730.861N螺杆的刚度计算 螺杆材料的切变模量G为：83000MPa 轴向载荷使导程产生的变形量LF为：0.00046mm 转矩使导程产生的变形量LT为：1E-5mm 导程的总变形量L为：0.00045mm计算横向振动 螺杆两支承间的最大距离lc为：30mm 一端固定，一端不完全固定的系数1为：4.730 临界转速nc为： 5839642.607(r/min)计算效率 轴承效率为：0.95 效率为：46.675 液压缸活塞有如下形式活塞杆螺纹形式（内螺纹）活塞杆螺纹形式（外螺纹 带肩）活塞杆螺纹形式（外螺纹 无肩）4.2轴承选用因为轴承的类型多范围广，以下将主要对使用范围最广的深沟球轴承的使用与选择作一些分析。希望对轴承认识较少的人能加深对轴承的了解。 一、轴承的选择 1、轴承型号的选择：轴承型号一般是由用户的技术人员根据配套产品的使用条件及承受负荷对轴承进行选择。业务人员主要了解用户的实际负荷是否与所选轴承相符合，如果轴承达不到使用要求，应尽快建议客户改选型号，但除非特殊产品在选择型号上一般不会有什么问题。 2、轴承游隙的选择：用户在购买轴承时一般只会告知在什么型号、等级，很少会对轴承的游隙提出要求，业务人员必须问清轴承的使用条件、其中轴承的转速、温度、配合公差都直接关系到轴承游隙的选择。一般在3500转/分以下转速的电机大多采用CM游隙，如高温高速电机则要求采用相对较大的游隙。轴承游隙在装配后会因为内孔的涨大及外圆的缩小而导致减少，游隙的减少量=过盈量60%（轴承室是铝的除外）。比如轴承装配前游隙是0.01mm，装配时过盈量为0.01mm，则轴承装配后的游隙为0.004mm。在理论上轴承在零游隙时噪音和寿命都达到最佳的状态，但在实际运转中考虑到温升等问题，轴承在装配后游隙为0.002mm-0.004mm较好。 3、油脂的选择：油脂的选择一般是根据轴承的转速、耐温情况、噪音要求及起动力矩等方面进行选择，要求业务人员对各种油脂的性能很了解。 4、轴承密封型式的选择：轴承的润滑可分为油润滑和脂润滑。油润滑轴承一般是选用形式轴承，脂润滑轴承一般选用防尘盖或橡胶密封件密封。防尘盖适用于高温或使用环境好的部位，密封件分接触式密封和非