轨道交通自动检票机的开发与设计（机械CAD图纸） .doc

本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 华侨大学厦门工学院本科生毕业设计题 目：轨道交通自动检票机的开发与设计姓 名：学 号：系 别：专 业：年 级：指导教师：年 月 日本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 独创性声明本毕业设计（论文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明本人完全了解华侨大学厦门工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名： 指导教师签名： 日期：本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 轨道交通自动检票机的开发与设计摘要自动检票机在轨道交通中有着广泛的应用。轨道交通是一种高效率的运输方式。自动检票机是轨道交通的重要组成部分，是轨道交通通行效率的保证。本文主要介绍了自动检票机的功能与使用方法。同时对三辊闸式自动检票机、翼闸式自动检票机、摆闸式自动检票机三种不同样式的自动检票机进行了比较分析。并对摆闸式自动检票机的机械执行件进行了开发设计。通过弹性联轴器和扭力传感器来实现摆闸式自动检票机的防夹功能。通过电磁铁的吸引实现摆闸式自动检票机的关闸功能。并且对自动检票机的强度进行了分析验算。在本的最后介绍了自动检票机在我国使用时的不足同时作出了自动检票机在未来发展中的展望。关键词：自动检票机，摆闸式，机械执行件rail transit development and design of the automatic ticket machineabstractautomatic ticket machine is widely used in rail transportation. rail transit is a kind of efficient mode of transportation. automatic ticket machine is an important part of the rail transit is the assurance of rail transit passage efficiency. this article mainly introduced the automatic ticket machine function and using method. to three roller brake type automatic ticket machines at the same time, wing brake type automatic ticket machine, pendulum brake type automatic ticket machine three kinds of different style of automatic ticket machines are analyzed in comparison. brake and the pendulum type automatic ticket machine mechanical execution parts for the development and design. through flexible coupling and torque sensor to realize the brake type automatic ticket machine clamp function. through the electromagnet attract implement sluice automatic ticket machine switch-off function. and for the analysis and checking calculation of the strength of the automatic ticket machine. at the end of the automatic ticket machine in our country are introduced when using the shortage at the same time make a prospect in the development of the automatic ticket machine in the future.key word：automatic ticket machine, brake type, mechanical execution part目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.1.1 轨道交通概述11.1.2 自动检票机概述11.2 研究意义21.3 研究的内容21.4 论文的组织21.5 小结3第二章 自动检票机的基本功能和使用方法42.1 自动检票机的基本功能42.2 自动检票机的使用方法52.3 自动检票机对车票的处理62.3.1 进站自动检票机62.3.2 出站自动检票机62.4 小结6第三章 自动检票机的闸机样式分析73.1 自动检票机闸机的分类73.2 三辊闸式自动检票机73.2.1 三辊闸式自动检票机概述73.2.2 三辊闸式自动检票机设计73.2.3 三辊闸式自动检票机的优缺点83.2.4 三辊闸式自动检票机的应用场合83.3 翼闸式自动检票机93.3.1 翼闸式自动检票机概述93.3.2 翼闸式自动检票机设计93.3.3 翼闸式自动检票机的优缺点103.3.4 翼闸式自动检票机的应用场合103.4 摆闸式自动检票机103.4.1 摆闸式自动检票机概述103.4.2 摆闸式自动检票机设计113.4.3 摆闸式自动检票机的优缺点123.4.4 翼闸式自动检票机的应用场合123.5 小结12第四章摆闸式自动检票机的机械执行件设计144.1 摆闸式检票机设计方案分析144.2 电机的选择144.2.1 闸板质量的确定144.2.2 闸板转动时产生的力矩154.2.3 闸板夹住人的力矩154.2.4 电机的型号选择164.3 弹性联轴器的选择164.4 扭矩传感器的选择174.5 减速器的选择174.6 电磁铁的磁力设定174.7 检票机机箱的整体尺寸184.8 检票机闸板的分析校核194.8.1 闸板竖直方向抗弯分析194.8.2 闸板横向上抗弯分析234.8.3 闸门抗弯综合分析274.9 轴的抗扭分析284.10 闸门制动装置294.11 闸门机械执行机构的工作原理304.12小结31第五章自动检票机的不足和展望325.1 自动检票机在国内存在的不足325.2 对自动检票机在国内未来发展的展望325.3 小结33总结34参考文献35致谢3637本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 第一章 绪论1.1 研究背景1.1.1 轨道交通概述随着国家的经济水平的不断提升，人民的生活质量得到了显著的提高，机动车开始走入平民家庭，越来越多的人拥有机动车，以机动车代步，给原本就十分拥挤的城市交通带来了更大的压力。在很多大城市里堵车已经成为了一个十分严重的问题。如何解决这一难题呢？有人提出减少机动车出行，多乘坐公共交通工具。这时轨道交通的出行方式便成为了人们主要的出行方式。轨道交通是一种快捷的，运输量大的新型交通方式，其主要包括了地铁、轻轨、brt、磁悬浮列车等等。轨道交通的运输方式起源于早期的有轨电车，经历了多年的反复演化，形成了现今多种不同的交通形式，但它们都具有相同的特点就是能方便快捷的运输大批量的旅客，缓解现在越来越大的交通压力。轨道交通是全世界公认的低碳环保的绿色出行方式。对于一个大城市来说，轨道交通的意义是十分重要的。首先轨道交通的强大的运输能力就在很的程度上缓解了城市的交通压力，为人们的出行带来了便利和快捷。可以说轨道交通在很大程度上关系到人们的出行，工作，生活等方面。轨道交通之所以可以解决大量的客流问题，一方面源于它独立的交通运输通道，另一方面就是源于它的自动售检票系统（automatic fare and collection）afc系统。其轨道交通的afc系统主要包括了自动售票机和自动检票机。自动售票机和人工的售票相比大大节约了时间，提高了工作效率。自动检票机是轨道交通afc系统的最为重要的组成部分，它的工作效率决定了旅客进出站的效率。自动检票机通过其自身的智能识别系统可以对旅客的通行进行识别判断，从而来实现自动检票的功能，在很大的程度上加快了旅客的通行速度。在未来轨道交通的建设程度将会成为一个城市的交通运输能力的衡量指标。作为轨道交通的重要组成部分afc系统中的自动检票机的通行能力则会成为轨道交通运输效率的重要保障。1.1.2 自动检票机概述自动检票机主要指的是在2009年时国家为了做到高速铁路以及对动车组列车的使用的全面普及，在决定采用磁介质车票替代传统纸质车票大时代背景下，能够对进出的旅客进行自动检票，实现开闸关闸的自动控制的机器。自动检票机是自动售检票系统（automatic fare collection system, afc）的重要组成部分，是提高车站的工作效率的重要保障。自动检票机也叫做闸机，其基本组成部分主要包括了检票机箱体，闸板，机械执行部件，检票模块，系统控制模块以及辅助模块。在世界上最早决定开发自动检票机的国家是日本。在日本六十年代，人口不断增长，为了缓解不断增加的人口数量对交通运输带来的巨大压力，日本决定在全国广泛的使用铁路运输来代替越来越拥挤的道路交通运输方式。随着铁路的建设，铁路交通的使用，新的问题再度来临。旅客进出站的时候由于人流量大，人工检票的效率慢等问题。在车站的进出站口经常出现严重的拥堵。在这样的背景下，划时代的产品自动检票机就孕育而生了。自动检票机的问世，使得车站的旅客进出井然有序，同时提高了车站工作效率，加快了运输速度，缓解了交通压力，减轻了车站工作人员的工作压力。时间证明了自动检票机的使用对于交通运输的压力有着实质的缓解。1.2 研究意义轨道交通经过多年的发展，尤其是最近几年全国各地的轨道交通得到快速的发展。依据厦门城市总体规划和综合交通规划，厦门市规划远景年城市轨道交通线网由6条线路组成，总长约246.2公里，设车站 138座，其中换乘车站19座，线网密度厦门本岛0.65公里/平方公里，岛外0.29公里/平方公里。线网中，1、2、3号线分别为本岛沿北、东、西方向的放射状骨干线路（含1号线支线），主要承担本岛与环湾组团间跨海交通联系功能，兼顾岛内及岛外组团内部公共交通骨干功能；4、5、6号线作为辅助线，支持本岛与周边组团、环湾组团发展。预计2020年，厦门市公共交通分担率为40%，轨道交通占公共交通的比例达30%35%，力争承担60%的跨海出行量。所以，轨道交通自动检票机作为轨道交通的重要组成，其越来越完善是及其重要的。对于自动检票机的开发设计也就越来越为重要。1.3 研究的内容论文的研究内容主要为自动检票机的开发和设计。首先对自动检票机的功能和使用方法进行介绍，然后通过对三辊闸式自动检票机、翼闸式自动检票机、摆闸式自动检票机，三种最为常见的自动检票机样式进行比较分析。对摆闸式自动检票机的机械执行件进设计提出设计方案，对闸门进行受力分析，同时解释所设计的摆闸式自动检票机是如何工作的。1.4 论文的组织第一章绪论简要介绍轨道交通和自动检票机多年来的发展情况。阐述选题的意义和论文研究内容以及论文的组织安排。第二章介绍自动检票机的基本功能和自动检票机的使用方法。第三章对三辊闸式自动检票机、翼闸式自动检票机、摆闸式自动检票机，三种最为常见的自动检票机进行分析比较。第四章对摆闸式自动检票机的机械执行部件进行设计，对闸门进行抗弯分析，对摆闸式自动检票机的工作原理进行解释。第五章对自动检票机未来发展的展望第六章总结全文1.5 小结本章对自动检票和轨道交通做了简要的概述和介绍，同时说明了对于自动检票机的研究意义，以及自动检票机的研究内容。并对论文的组织安排作出了介绍。第二章 自动检票机的基本功能和使用方法2.1 自动检票机的基本功能（1）互联网数据交换功能：具有接受控制系统的票务运行数据的能力，包括：计费参数，操作表，设备配置参数，常见的参数，运行管理模式，乘客黑名单和其他工作参数。（2）上传数据功能：对检票机的运行过程进行实时上传。（3）远程控制功能：车站工作人员通过网络对检票机进行远程控制。（4）系统升级功能：自动检票机和车站的自动售检票系统（automatic fare and collection）afc系统相连，通过afc系统对检票机的软件进行定时维护和升级。（5）独立运行功能：当afc系统出现故障的时候，自动检票机可以独立运行，存储数据和本地的状态数据。等afc系统恢复正常后，通过网络自动上传到afc系统进行统计分析。（6）通行方向指示功能：能够指导人们从哪一面通行，指导人们在右侧刷卡。（7）警示和提醒功能：当有人逃票的时候进行报警，对优惠票进行提示。（8）数据显示功能：中英文显示乘客车票的信息。（9）车票处理功能：对车票的信息进行处理判断，对超程，超时，进出次数，余额等进行处理。（10）提示功能：通过声和光的方式将车票处理后的结果提醒给乘客。（11）快速读卡交易功能：检票机在刷卡后，对信息的处理时间不超过0.5秒。（12）正确通行功能：对正常旅客和携带大量行旅的旅客进行检测做出正确的判断。（13）限制通行功能：对无票，尾随，逆向通行等做出判断，通过机械执行部分对非法乘客进行限制。（14）防夹功能：通过传感器和机械执行部分防止乘客被闸门夹伤。（15）统计功能：对通行后，车票的数量和车票的异常情况进行统计，上传给afc系统。（16）票据回收功能：对使用过的出站车票进行回收。（17）紧急模式功能：在遇到紧急情况下，闸机可以设置为常开。（18）保障特殊人群通行功能：检票机的特殊通道一般设置为900mm保证特殊人群的正常通行。（19）权限管理功能：不同级别的操作人员只允许对相应级别允许的功能进行操作。（20）报警功能：在非法打开维修箱的时候，设备通过声光的方式进行报警。（21）抗冲击功能：检票机具有足够的强度，能够抵御一定的冲击。（22）电气保护功能：具有独立的电气系统，漏电保护模式，高压保护模式，保证检票机外壳不带电，不会对旅客造成伤害。（23）故障显示功能：通过显示器对检票机的各种故障进行显示，为维修人员提供帮助。（24）人机功能：检票机的高度，长度，宽度等应符合人机工程学。2.2 自动检票机的使用方法（1）行人将车票插入进票口。图2-1（2）自动检票机读磁，检查车票的磁信息是否合法。（3）判断车票的种类和票务计划类型。（4）若判断为非法车票，则从进票口退回车票，显示其为非法车票和进票口灯光闪烁。（6）通过检测的车票，从出票口弹出。（5）行人从出票口取走弹出的车票。 图2-2（6）闸门打开，行人通行。（7）行人通过后，闸门关闭。（8）若长时间无人通过，则在延时后，闸门自动关闭。2.3 自动检票机对车票的处理自动检票机在功能上可以被分为进站自动检票机和出站自动检票机，进站和出站自动检票机的区别除了在对车票的处理模块有所不同外，在硬件上也存在很多不同的地方。出站自动检票机最大不同于进站自动检票机的地方是出站自动检票机的机箱内部带有车票回收分流机构，和多个车票收纳盒，可以实现对单程车票的反复使用，节约了使用成本。2.3.1 进站自动检票机 当持有车票的乘客通过进站自动检票机时，先将车票插入进站自动检票机的进票口，进站自动检票机的车票读写传送机构从车票上读取出数据，对其进行检查，做出判断：该车票的有效使用期限是否超过，车票的序列号是否已经被列入到黑名单之中，单程票的剩余金额是否足够达到最小乘车费用，月票等储蓄余额是否在允许使用的最小值以内。如果检测为非法车票，那么车票将会被自动检票机从进票口退回，并作出相对应的信息提示。如果检测通过，则车票读写传送机构将对车票进行新的代码编写，重复较验后，写入车票的磁卡中，然后车票从出票口弹出，返回给用户，同时开启自动检票机的闸门，并会作出相对应的提示。2.3.2 出站自动检票机当持有车票的乘客通过出站自动检票机时，先将车票插入出站自动检票机的进票口，出站自动检票机的车票读写传送机构从车票上读取数据，对其进行检查，并作出判断：该车票的有效使用期限是否超过，车票的序列号是否已经被列入到黑名单之中，单程票的剩余金额是否足够达到出站要求，月票等得储蓄余额是否足够支付所需的费用。如果检测为非法车票，那么车票将会被自动检票机从进票口退回，并作出相对应的信息提示。如果检测通过则车票读写传送机构将对车票进行新的代码编写，重复较验后，写入车票的磁卡中。对单程车票设置剩余金额为0的车票进行回收。对于月票等多程票则进行新的编码，写入车票的磁卡中，通过出票口退回给乘客。2.4 小结本章对自动检票机的主要功能和使用方法进行了介绍。在使用自动检票机时要注意前一位乘客是否已经通过，只有在前一位乘客通过之后，下一位乘客才可以进行检票通过。否则会令自动检票机做出错误的判断，判断其为尾随现象。同时不要将非车票的纸质产品插入自动检票机的进票口，这会造成自动检票机的票据传送模块卡死。对自动检票机的合理使用才能够实现乘客高效快速的通行。第三章 自动检票机的闸机样式分析3.1 自动检票机闸机的分类自动检票机的闸机样式有很多种。大致可以通过外形来进行分类：三辊闸，摆闸，翼闸，一字闸，旋转门等。这些不同种类的闸机具有不同的功能，适应的工作环境也各不相同。在不同的工作环境下要选取不同的闸机。从控制方式的不同又可以分为机械式，半自动式，全自动式。机械式是通过人力来使闸机的拦阻体进行运动。半自动式是过电磁铁来控制自动检票机开关。全自动式是通过电机的伺服转动来实现闸门的正常开关。3.2 三辊闸式自动检票机3.2.1 三辊闸式自动检票机概述三辊闸式自动检票机由三根金属长杆旋转机构组成。一般这三根金属长杆都是由空心的不锈钢厚壁钢管制成。该类钢管具有坚硬且不容易变形的特点。可以有效的防止金属长杆在使用的过程中折断或者损坏。通过三根金属长杆的旋转，从而实现对行人的阻拦和放行。当自动检票机识别到票据有效的时候，自动检票机的三辊开启，在一定的时间内单杆旋转120度，令持票人能过顺利通过。如果在限制的时间内，传感器检测到无人通过，则杆件在电磁铁的作用下自动锁死。一般情况下，三辊闸式自动检票机的通行能力在20到30人之间。三辊闸是最早出现的检票机形式，经过多年来的发展，目前属于多种闸机中相对较为成熟完善的。但随着时间的推移以及现今科技的高速发展，三辊闸有逐渐被摆闸和翼闸取代的趋势。三辊闸从机芯运动方面可以分为机械式，半自动式，全自动式这三类。在外观上三辊闸可以分为立式和桥式两种形式。一般桥式闸机安全性较高，通道也较长。立式闸先对与桥式闸的特点是体积小巧，容易安装。3.2.2 三辊闸式自动检票机设计三辊闸式自动检票机的设计理念来自于欧美国家。三辊闸由三杆和三杆控制器组成，当旅客通过票据磁卡读写机构的识别之后，三杆控制器传来命令，在一定的时间内正转120度或者反转120度。在出站的三辊闸式自动检票机的机箱内设置有两个回收盒，可以对单程票进行回收，使单程票得到循环回收使用。如果乘客非法通过的时候，通行识别器对其进行识别，判定。被判断为非法的同时三辊闸式自动检票机自动报警。控制处理模块是三辊闸式自动检票机硬件的核心部分，信息处理模块是三辊闸式自动检票机连接网络的桥梁，接收上层电脑传输过来的各种信息和数据，将相关的数据信息传递给控制处理模块。下图为三辊闸式自动检票机的简要示意图3-1： 图3-1 简要示意图3.2.3 三辊闸式自动检票机的优缺点三辊闸式自动检票机的优点：（1）能够实现每次通行为都单人单次，即每次只能通过一人，并且其结构上的安全性和可靠性较高。（2）较低的生产成本，技术要求比较不高，适合中小型企业生产。（3）具有很好的防水防尘的能力，因此对环境的适应能力非常好，可以广泛的使用在户外和室内。三辊闸式自动检票机的缺点：（1）因为只允许一人通过，所以三辊闸式自动检票机的通道较窄，一般都在500mm左右，这就使得携带大量行旅和残疾人难以通过。（2）由于机械式三辊闸检票机为手动旋转机构，每次通行的速度主要取决于行人的操作，有大一部分老年人不会使用机械型三辊闸式自动检票机，这便降低了通行效率，同时易造成拥堵。（3）三辊闸式自动检票机的外观由于三辊闸的固定结构令其外观的可塑性很低，美观性远远不足。（4）由于三辊闸的转动所以机械旋转噪声会比较大。3.2.4 三辊闸式自动检票机的应用场合（1）人流量相对不是很大的场所，例如小型brt站、公园、游乐场等。（2）行人对自动检票机不是很爱护的情况下。（3）一些户外环境相对恶劣的场合。3.3 翼闸式自动检票机3.3.1 翼闸式自动检票机概述翼闸式自动检票机在国内的轨道交通行业中，称为剪式自动检票机，国外则多称为快通门。其拦阻体跟地面成一定角度，通过闸翼的伸缩，实现拦阻和放行。一般的拦阻体材料有有机玻璃，钢化玻璃，塑料等。但在闸翼的顶端采用特殊的弹性材料，从而减少闸翼对人造成的撞击伤害。翼闸式自动检票机的机械执行机构只有全自动的，没有机械式。在外形上也只有桥式一种。对行人检测功能最为强大。但有结构上的缺陷，翼闸式自动检票机很容易受到冲击伤害，特别是闸翼的尖端采用特殊柔性材料，所以易被强行通过，造成闸翼断裂，破损。3.3.2 翼闸式自动检票机设计翼闸式自动检票机在票务系统给出命令后，电磁铁失电，电机正转，带动曲柄，将闸翼收起，待人从通道通过之后，电机反转，带动曲柄，闸翼放下，电磁铁得电，吸住闸翼，从而实现闸门的关闭。一般的翼闸式自动检票机的标准配备为不锈钢机箱2个、有机玻璃闸翼2块、主控板2块、变压器2个、电机2个、机芯及传动部分2套、红外对射3-4对等。下图为翼闸式自动检票机的机械原理图3-2：图3-2 机械原理图3.3.3 翼闸式自动检票机的优缺点翼闸式检票机的优点：（1）通行速度是目前所有的自动检票机中速度最快的。（2）其通道比三辊闸式自动检票机宽，宽度在500mm-900mm之间。（3）由于翼闸式自动检票机的闸翼可以自由收缩所以使得自动检票机的体型变得小巧精致，可以塑造成多种形态，和三辊闸式检票机比较起来，外型更为美观，同时闸翼的材料可以选择的范围较广。（4）在危急情况下，闸翼可以瞬间缩回机箱体内，可以非常快的成为无障碍通道，易于人群的疏散，提高通行的速度。翼闸式自动检票机的缺点：（1）翼闸式自动检票机的控制结构较为复杂，生产的成本较高，需要有较高的技术水平，造成翼闸式自动检票机的价格普遍偏高。（2）翼闸式自动检票机一般只能在室内使用，因为其防水和防尘的能力不足，所以容易造成内部机械执行件受损。因此在室外使用，必须增加雨棚，对其进行遮挡。（3）受闸翼材料的限制，翼闸式自动检票机的抗冲击能力较低，无法像三辊闸式自动检票机一样对行人进行限制，如果行人强行冲关，易对其闸翼和机芯造成损坏。（4）对生产商的技术水平有较高的要求，如果生产商的技术水平不达标，会大大的降低翼闸式自动检票机的可靠性，同时机芯的设计如果不够合理，则容易对人造成夹伤。3.3.4 翼闸式自动检票机的应用场合（1）适合室内人流量较大的场所，如汽车站，火车站，地铁等。（2）对室内布置的美观度具有较高要求的场合。3.4 摆闸式自动检票机3.4.1 摆闸式自动检票机概述摆闸式自动检票机在轨道交通行业中又称为拍打门检票机。因为其工作方式为：闸板通过旋转的方式实现开闸关闸的。摆闸式自动检票机的拦阻体是具有一定面积的平面，和地面形成垂直。拦阻体的材料一般为有机玻璃，钢化玻璃，铝合金等。在机芯的结构上可以分为机械式和自动式的。目前市场上基本上以自动式为主。摆闸式自动检票机主要以桥式机型为主，其通道较宽，并且通道较长所以行人检测模块更为健全，安保功能更有保障。摆闸式自动检票机的设计理念流行于日本，因为日本的地铁和铁路较为发达，人流量较大，所以需要能适应大人流量通行的检票机。摆闸式自动检票机最大的特点就是以人为本，令人和检票机之间的界面更为友好。每分钟允许通过的人数一般为60人次。并且摆闸式自动检票机较三辊闸式自动检票机和翼闸式自动检票机更适合安装在动车组，火车站，飞机场等人流量大，并且乘客携带了大量行旅的场所。但摆闸式自动检票机也有相对的缺陷，就是在不对旅客造成伤害的情况下，如何正确的判定非法乘客，限制其进入。这就需要在软件和硬件方面进行大量的开发。3.4.2 摆闸式自动检票机设计摆闸式自动检票机可以根据通行的人流量大小，将自动检票机设置为常开或者常关两种模式。常开模式可以用于人流密度大的场所，例如地铁车站等地。当自动检票机识别到单程票余额不足或者有人闯关的时候，闸门就会自动关闭，限制非法进入的人。而常闭形式可以用于人流量相对较少的场所，当自动检票机识别到合法车票的时候，才会把闸门打开。当乘客取走车票从闸门通过后，摆闸式自动检票机会自动将闸门关上。相对于常开摆闸式自动检票机而言，常闭式自动检票机在软件和硬件以及机械执行件上更为的简单和容易实现。摆闸式自动检票机主要由：电源模块、ups电源箱、闸门机械执行机构、凭条打印机、gcu控制器、车票传送模块、液晶屏幕显示器、终端处理模块、伺服电机、安全联轴器、扭力传感器、行星减速器、闸门制动装置、闸门。下图3-3为摆闸式自动检票机简要结构：图3-3 简要结构图摆闸式自动检票机从结构上分析，较三辊式自动检票机在功能机构上除闸门执行件上的不同以外，主要还有车票传送模块机构的不同。车票传送模块机构可以在0.5s对车票做出反应，判断其是否合法，同时上传到afc系统中，做出反应记录。为了加快通行的人数，车票在车票传送模块中的搬运时间为0.5s。摆闸式自动检票机的最少通行人流量为每分钟60人。车票传送模块允许两张车票按前后顺序插入，第一张车票在经过系统处理后，停留在车票的出口处。而第二张车票在处理之后停留在传送模块内。当第一张车票被取走后，第二张车票到达出票口，第三张车票方可插入。3.4.3 摆闸式自动检票机的优缺点摆闸式自动检票机的优点：（1）摆闸式自动检票机的通道是所有自动检票机中通道宽度最大的，一般可以达到550mm到1000mm之间，某些较为高端的摆闸式自动检票机的通道可以增加1500m左右，适合携带大量行李的乘客通过，甚至是骑行自动车通过，同时对于特殊人群也可以较为容易的通过。（2）摆闸式自动检票机相对于三辊闸式自动检票机，增加了行人检测模块，可以较好的对行人进行检测，可以比较有效的防止尾随现象。（3）外形是三种自动检票机中可以塑性最高的，也是三种自动检票机中最为美观的产品，其拦阻体的材料种类十分丰富，同时其机箱体的外形也可以较为的多样化，有利于设计师设计出非常美观的造型。因此不仅适用于机场，火车站，动车组等这些人流量大的场所，同时也经常用于写字楼、自能楼宇、私人会所等对美观度要求较高的高级场所。（4）摆闸式自动检票机的运转为全自动化过程，所以其噪声也相对较小。摆闸式自动检票机的缺点：（1）一些需要较大通道宽度的机型，其要求更高的核心技术和加工水平。则生产成本随之提高。（2）防水防尘的能力相对三辊闸式自动检票机较差，比较不能适应一些相对较为恶劣的户外环境。（3）抗冲击能力没有三辊闸式自动检票机强。3.4.4 翼闸式自动检票机的应用场合（1）人流量大，需要快速通行，并且旅客携带了大量的行旅的场所。（2）对外形美观度要求较高的高级场所。3.5 小结就通行效率而言摆闸式自动检票机优于三辊闸式自动检票机和翼闸式自动检票机。轨道交通的特点为人流量大，通行效率高。摆闸式自动检票机正好适合这一点。它可以有利于轨道交通的通行效率，同时又可以较好的限制非法闯入的乘客，保障了国家和集体的利益。摆闸式自动检票机不仅在通行效率和结构上优于三辊闸式自动检票机和翼闸式自动检票机，同时在硬件和软件也更为的优秀，可以通过系统的识别，调整为常开模式，方便人群的疏散。第四章摆闸式自动检票机的机械执行件设计4.1 摆闸式检票机设计方案分析摆闸式自动检票机的设计方案如下图4-1：图4-1 摆闸式自动检票机设计方案图当旅客刷卡后，电磁铁失电，电磁铁落下，电机正转带动减速器转动，减速器转动带动闸板，闸门旋转开启。当旅客通过后或者在指定时间后（旅客未从检票机通过的情况下），电机反转带动减速器转动，减速器转动带动闸板，闸门旋转关闭，电磁铁得电，闸门锁死。4.2 电机的选择4.2.1 闸板质量的确定为了方便行人的通行，所以设置自动检票机的宽度为690mm到750mm,因此一边闸机拦阻的宽度为350mm,为了防止小孩的手指被夹伤，所以在两闸板之间的间隙设置为10mm，这样即夹不住小孩的手指，同时成年人的手指也不会受到伤害。如下图4-2检票机闸板尺寸所示闸板的宽度c为440mm，长度l为650mm。图4-2 闸板尺寸图闸板的材料选用有机玻璃。有机玻璃具有较高的透光性、较好的抗弯曲强度、较高的抗冲击能力。适合作为摆闸式检票机的闸板的材料。有机玻璃的密度为1200。在一般的有机玻璃的加工过程中，一般有机玻璃的切割厚度为10mm。由以上条件闸板的宽度c为440mm,长度l为650mm，厚度h为10mm，密度为密度为1200。闸板的体积为：由质量公式可得：综上：检票机闸板的质量为3.432kg4.2.2 闸板转动时产生的力矩检票机闸板的质量为3.432kg检票机开闸时的力矩：（g取9.8n/kg）4.2.3 闸板夹住人的力矩经过长时间的统计和科学研究，世界上公认的检票机的通行速度要求为每小时要达到3500人以上，也就是说要求检票机每分钟的通行人数为60人。所以要求闸机每次关门开门的时间为0.5秒，同时闸机开关门旋转的角度为90度。所以检票机的角速度为：闸板的旋转半径r=c=440mm则加速度a为：人可以承受的夹击的力一般等同于人的握力，由2011年公布的2010年国民体质监测公报显示，中国人的平均握力为为23kg则人可以承受的夹紧力矩为：4.2.4 电机的型号选择闸板的线速度为闸板的重量g为（g取9.8n/kg）电机工作时所需要的功率为闸板转动时的力矩为14.80人可以承受的夹紧力矩为43.75电机的力矩在14.80到43.75之间综合考虑电机的功率、力矩尺寸、重量和价格，选取acsmbo130-g15015lz型伺服电机。其主要系数，如下表4-1：表4-1电机型号acsmbo130-g25015lz额定功率（w）2300额定转矩（）15额定转速（r/min）1500最大转矩（）45此类伺服电机的特点是：转矩和输出转速可以进行调节，一般情况下转速越低输出的转矩越高，通过伺服电机控制的系统调试，可以输出适合的比额定转速低的转速和比额定转矩高的转矩。伺服电机具有速度过载和转矩过载能力，最大转矩可以为额定转矩的3倍。通过对伺服电机的转速和转矩的调节，可以对闸门的开关速度进行控制。4.3 弹性联轴器的选择为了保证闸板在关闭的时候不夹伤人，同时也保护电机不会超额运转，则在电机前面安装一个弹性联轴器，对电机和人起到保护作用。普通人人可以承受的夹紧力矩为：弹性联轴器选择力矩为过载扭矩设定范围6-60的tlm-250型弹性垫摩擦式安全联轴器。设定该联轴器的过载扭矩为44该弹性联轴器的特点是：（1）为摩擦式扭矩限制器，当发生过载时候，主被动侧之间产生摩擦打滑。（2）过载扭矩可以通过调节螺母或螺栓在一定范围内作预设。（3）适用于间断性冲击性过载场合。4.4 扭矩传感器的选择选择jn-dn型旋转（动态）扭矩穿感器。其设定范围为0-100。为了保护人不被夹伤同时保证有人恶意逃票，根据普通人人可以承受的夹紧力矩和弹性联轴器过载扭矩44。先设定该扭矩传感的检查值为45。该扭矩传感器的特点是：（1）精度高，稳定性好，抗干扰能力强。（2）可以测量正反扭矩。（3）可以测量动静态扭矩。4.5 减速器的选择闸板门的转速n为：电机的额定转速为1500r/min、选择减速比为50，扭转力矩为44的wpl60行星减速器行星减速器具有减速范围大，噪音低，工作稳定的特点。4.6 电磁铁的磁力设定普通人的体重m=68kg橡胶和地面的摩擦系数为=0.71重力系数g=9.8普通人的推力为体重的三分之一乘上鞋子与地面的摩擦系数。推力157.72闸板的宽度c=440mm所产生的力矩为：电磁铁的到轴的中心位置的距离为80mm。如下图4-3所示：图4-3 闸机电磁铁位置图电磁的最小吸引力为：故选择吸力为300kg的fortress电磁铁4.7 检票机机箱的整体尺寸为了方便行人刷卡和取票，一般检票机的高度为1000mm，为了节省空间检票机的宽度为300mm，根据检票机内部结构的布局，检票机的长度为1900mm。如下图4-4所示：图4-4 摆闸式自动检票机尺寸图4.8 检票机闸板的分析校核4.8.1 闸板竖直方向抗弯分析人用手推门时有效的接触面宽为人手的宽度。普通人的手的宽度是b=80mm普通人的体重m=68kg橡胶和地面的摩擦系数为=0.71重力系数g=9.8普通人的推力为体重的三分之一乘上鞋子与地面的摩擦系数。推力157.72(1)当人用手去推门时，作用在门的顶端位置的时候的抗弯分析闸板的竖直上的长度l=650mm其载荷分布如下图4-5：图4-5 载荷分布图做出其弯矩图4-6如下：图4-6 弯矩图作出惯性矩截面图4-7：图4-7 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力(2)当人用手去推门时，作用在门的四分之一位置的时候的抗弯分析闸板的竖直上的长度l=650mm其载荷分布如下图4-8：图4-8 载荷分布图 做出其弯矩图4-9如下：图4-9 弯矩图作出惯性矩截面图4-10：图4-10 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在四分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力(3)当人用手去推门时，作用在门的中间位置的时候的抗弯分析闸板的竖直上的长度l=650mm其载荷分布如下图4-11：图4-11 载荷分布图做出其弯矩图4-12如下：图4-12 弯矩图作出惯性矩截面图4-13：图4-13 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力（4）在惯性的作用下，人推门时候的力会变成推力和体重的叠加值。则推力为： 从上面三点可以得出，当力左右在门的顶端的时候，产生的力矩最大，所以长度取l。其载荷分布如下图4-14:图4-14 载荷分布图做出其弯矩图4-15如下：图4-15 弯矩图 作出惯性矩截面图4-16：图4-16 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力4.8.2 闸板横向上抗弯分析人用手推门时有效的接触面宽为人手的宽度。普通人的手的宽度是b=80mm普通人的体重m=68kg橡胶和地面的摩擦系数为=0.71重力系数g=9.8普通人的推力为体重的三分之一乘上鞋子与地面的摩擦系数。推力157.72(1)当人用手去推门时，作用在门的横向上端位置的时候的抗弯分析闸板的横向上的长度c=440mm其载荷分布如下图4-17：图4-17载荷分布图做出其弯矩图4-18如下：图4-18 弯矩图作出惯性矩截面图4-19：图4-19 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力(2)当人用手去推门时，作用在门的横向四分之三位置的时候的抗弯分析闸板的横向上的长度c=440mm其载荷分布如下图4-20：图4-20载荷分布图做出其弯矩图4-21如下：图4-21 弯矩图作出惯性矩截面图4-22：图4-22惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力(3)当人用手去推门时，作用在门的横向二分之一位置的时候的抗弯分析闸板的横向上的长度c=440mm其载荷分布如下图4-23：图4-23 载荷分布图做出其弯矩图4-24如下：图4-24 弯矩图作出惯性矩截面图4-25：图4-25 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力（4）在惯性的作用下，人推门时候的力会变成推力和体重的叠加值。则推力为：从上面三点可以得出，当力左右在门的横向上端的时候，产生的力矩最大，所以长度取c。其载荷分布如下图4-26:图4-26 载荷分布图做出其弯矩图4-27如下：图4-27 弯矩图作出惯性矩截面图4-28：图4-28 惯性矩截面图截面的惯性矩为：截面的形心距下边缘的距离为：该梁为规则的截面，所以最大正应力为：弯曲的正应力强度条件为：故：即在二分之一处梁内的最大弯曲正应力不超过有机玻璃的弯曲许用正应力4.8.3 闸门抗弯综合分析经过对闸门横向上和竖直方向的受力分析，可以确定闸门可以承受住普通人对自动检票机的冲击力，可以较好的防止人员对闸门进行破坏，强行闯入。有机玻璃是一种高硬度高强度的非金属材料。采用有机玻璃制作成摆闸式自动检票机的闸门材料不仅可以减少闸门的重量，降低其在操作不当时对人带来的伤害，同时可以抗住大载荷的冲击，起到有效的限制作用。4.9 轴的抗扭分析（1）闸门正常开启关闭的抗扭分析闸板和轴相连采用过度配合的方式。将有机玻璃镶嵌在轴上，在轴和闸板之间的间隙加入橡胶垫圈，这样闸板可以很好的卡在轴上。此时闸板的转动和轴形成一体化，所以此时分析轴的抗扭强度时，取轴的最小截面,该轴的材料采用45号钢。下图为轴的受扭矩图4-29：图4-29 扭矩图计算轴的扭:下图为轴的最小截面图4-30：图4-30受扭截面图由上图可知，该轴的直径d为30mm由公式和可得：钢的许用金属剪刀应力为0.60.8（2）闸门夹住乘客时，轴的抗扭分析计算轴的扭:下图为轴的最小截面图4-31：图4-31 受扭截面图 由上图可知，该轴的直径d为30mm由公式和可得：钢的许用金属剪刀应力为0.60.84.10 闸门制动装置当减速器转动后，带动连接杆转动，连接杆带动轴转动。当控制系统下达制动命令的时候，和控制系统相连的电磁铁得电，制动块在磁力的作用下上升，吸住动块。当制动块吸住动块后，由于制动块为上方园形下方矩形的结构。如下图4-32：图4-32制动块三维图 下方的固定板与制动块衔接地方也为矩形，如下图4-33：图4-33 固定板三维图在电磁铁的作用下，制动块吸住动块。由于制动块的下方的矩形结构限制了动块的旋转