4259轨道车辆塞拉门传动及携门装置设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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s u n . O r g A P A . X S L M S G o t h i c ? c ? c 南 京 工 程 学 院 毕业设计（论文）选题、审题表 教研室 机电 教研室 指导教师 刘极峰、杨小兰 职称 教授 申报课题名称 轨道车辆塞拉门传动及携门装置设计 课题性质 工程技术研究 课题来源 企业单位委托课题 课 题 简 介 企业使用的轨道车辆塞拉门及传动 装置 存在诸多问题，影响了轨道车辆运行的安全性、轻量化等，企业提出产品改进的要求。 本课题采用轻量化 及 现代制造 技术 对企业使用的塞拉门 传动及携门 装置 进行研究， 设计具有高安全性、可靠性的 塞拉门 传动及携门 装置 ， 达到提高效率，实现安全、轻量之目的。 所需经费 100元 上机时数 300h/人 课题要求 （包括所具备的条件） 要求将所学知识应用于实际，设计合理、实用； 塞拉门 传动及携门 装置总体设计，选择合适的零部件、元器件； 设计塞拉门 传动及携门 装置装配图、零件图； 塞拉门 传动及携门 装置 仿真 分析； 编制设计说明书； 建议课题设计者： 课题工作量要求 开题报告不少于 3000字，查阅文献 10 篇以上； 设计装配图、主要零件图 2张 0#图； 符合要求的毕业设计论文 符合要求的英文翻译 ,项目实验报告。 教研室 审定意见 室主任签字： 院领导小组审定意见 教学院长签字： 说明： 1、该表为毕业设计（论文）课题申报时专用，由选题教师填写 ,经教 研室讨论、室主任签字，报系 院 领导小组审定， 教学院长 签字后生效。 2、上机时数可填： 数 /人或者该课题所需总时数。 3、选题结束后，该表要求统一存放在 院 办公室备查。 南京工程学院 毕业设计任务书 机械工程 学院 机械电子工程 专业 设 计 题 目 轨道车辆塞拉门传动及携门装置设计 学 生 姓 名 孙军 班 级 机电 081 起 止 日 期 指 导 教 师 刘极峰 杨小兰 教研室主任 袁建宁 发任务书日期 2012 年 02 月 20 日 从课题调查和科技文献来获得 轨道车辆塞拉门及承载装置 技术基本要求；依据 要求确定 塞拉门及承载装置设计 构架；并提出 塞拉门及承载 系统的实现手段。 论文 )的内容和要求 (包括技术要求、图表要求以及工作要求等 )： 1）进行 塞拉门及承载装置 工作原理分析； 2）进行 塞拉 门及承载装置 设计； 3）进行 塞拉门及承载装置仿真 实验； 4) 撰写毕业设计论文。 1）设计图纸（ 成） 2 张； 2）论文： 字 ,中英文摘要。 3）英翻中 2000 字；查阅文献 10 篇以上（至少有 1 篇外文文献）； 4） 开题报告不少于 3000 字。 注：论文答辩合格并按答辩要求修改后，所有毕业设计成果用光盘刻录留存 1 赵光波等 J2008（ 1）： 382 侯坤 ，陈俊川 . 速列车塞拉门 J1996（ 4）： 353 郝新 J2005（ 1）： 774 高桥一玉 (日 )P008 5 清政良有，角山浩司 (日 )P20096 戴存 等 . 塞拉门承载机构 P2009102331629：公开 7 杨清林 等 J2006 8 史翔 等 P开 20079 h & 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 第 3 周 第 4 周 第 5 周 第 6 周 第 7 周 第 8 周 第 9 周 第 10 周 第 11 周 第 12 周 第 13 周 第 14 周 第 15 周 第 16 周 网上收集、借阅资料，熟悉课题内容 初步方案及结构形式确定 完成开题报告，外文翻译 提出设计方案 设计方案论证 绘制图纸及设计计算 绘制图纸及设计计算 绘制图纸及设计计算 项目实验测试 项目实验分析 项目测试分析 整理撰写论文 整理撰写论文 准备答辩 教研室审查意见： 室主任 年 月 日 院部审查意见： 教学院长 年 月 日 南 京 工 程 学 院 毕业设计说明书 (论文 ) 作 者： 孙 军 学 号： 201080429 系 部： 机械工程学院 专 业： 机械电子工程 题 目： 轨道车辆塞拉门传动及携门装置设计 指导者： 刘极峰 教授 杨小兰 教授 评阅者： 2012 年 5 月 南 京 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 本项目涉及的是一种轨道车辆的塞拉门的传动及塞拉门的携门装置。由于我国高速铁路事业的迅速发展，机车对高速车的门系统的可靠性、安全性提出了较高的要求，因此开发出更新换代的新产品已经成为了必然。本文首先对国内外塞拉门的发展状况作了简要的介绍；然后对塞拉门的工作方式，工作原理，及主要部件做了详细说明；在第三 章， 对塞拉门的结构进行了重新设计 ， 采用塞拉门齿带双轴导杆槽型凸轮组合空间机构。 该装置主要利用步进电动机通过齿轮带动同步齿形带，在同步齿形带上装有上下齿夹，从而带动门板运动，通过双轴导杆槽型凸轮组合空间机构实现门的塞拉和直线运动。在第四章，主要对 塞拉门承载装置进行了分析和计算。最后进行的是塞拉门系统的运动仿真 。 关键词 塞拉门 导轨 齿形带 双轴导杆 业设计说明书（论文）外文摘要 to is a s of of of of In of at of of do a In , on by in on to of In to is is of 南京工程学院毕业设计说明书（论文） I 目 录 前 言 . 1 第一章 塞拉门概述 . 2 . 2 . 2 . 2 . 3 . 4 . 4 . 4 . 5 . 7 . 8 第二章 国内外三种主要塞拉门结构性能分析 . 10 . 10 板 . 11 动装置 . 11 向装置 . 11 闭装置 . 11 . 11 . 12 第三章 新型塞拉门结构设计 . 14 . 14 . 14 . 14 带与螺杆传动的主要特点 . 15 带与螺杆传动的比较 . 16 南京工程学院毕业设计说明书（论文） . 18 . 18 结构 . 19 . 20 . 22 . 22 . 23 . 24 . 24 . 26 第四章 承载装置设计 . 28 . 28 内外承载装置对比 . 28 载运动原理 . 28 载机构特点 . 30 . 31 载轴的设计 . 32 . 32 . 33 . 34 第五章 模与运动学仿真 . 37 用软件简介 . 37 计思路与建模方法 . 37 . 37 模方法 . 37 . 42 . 42 . 42 . 42 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 六章 结论 . 46 致 谢 . 47 参考文献 . 48 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 1 页 前 言 随着铁路客车技术的不断发展 ,塞拉门的技术水平有了很大的提高。塞拉门是客车车体的重要组成部分 ,其安全性、密封性、隔热性能、隔声性能等均是设计的关键。特别是随着列车 运行速度的提高 ,安全性及密封性显得尤为重要。目前 ,国内塞拉门的制造、安装、工艺等方面的技术水平与日本及欧洲各发达国家相比有一定的差距 ,相关的技术标准、技术规范不够完善 ,设计水平相对较低。因此 ,结合我国的国情 ,学习国际国外的标准 ,制定适合我国铁路制造行业的相关标准 ;同时吸收国外的先进技术 ,借鉴国外的成功经验 ,提高我国铁路客车产品的整体设计和制造水平 ,是今后工作的方向。 在欧洲铁路各种类型客车上 ,塞拉门已经被广泛采用。近年来 ,随着客车的高速化和现代化 ,要求车门 :关门时车体外观平滑美观 ;能降低车辆运行时受到的空气 阻力及其产生的噪声 ;要求提高室内隔声性及气密性 ,以满足舒适要求。为此 ,塞拉门受到人们的高度重视。 本文着重对塞拉门的设计， 采用全新的塞拉门传动方式及携门机构， 使其总质量最轻，且能够满足运动承载能力，实现塞拉门的塞拉动作，保证门扇的密封性，安全性。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 2 页 第一章 塞拉门概述 内外塞拉门现状 内塞拉门现状 自 20 世纪 90 年代中期我国引进塞拉门以来 ,经过几年的消化吸收 ,现国产塞拉门已大量应用于铁路客车上。现有国产塞拉门有以下几种 : (1)用于 25T 型客车及 160 km/h 速度级各动车组上的电控气动塞拉门。此类塞拉门基本为仿制第 1 批进口塞拉门 ,结构形式及基本性能与原进口产品近似。 (2)用于 200 km/h 动车组的电控气动塞拉门。此类塞拉门主要针对 200 km/h 动车组设计 ,相对上述电控气动塞拉门 ,其断面形式进行了重新调整 ,增加了锁闭点 ,脚蹬踏板结构根据相应站台高度情况进行了重新设计。 (3)手动塞拉门。此类塞拉门主要应用于 25G 型客车 ,它在电控气动塞拉门的基础上取消了电控气动装置及翻板脚踏装置并加装了锁闭定位装置。 (4)充气密封塞拉门。此类塞拉门是针对 270km/h 动车组 项目研制的 ,借鉴了法国 门密封形式 ,采用充气密封胶条密封及门前三点定位、门后三点锁闭的锁闭形式 ,同时在门板的结构形式上做了改进。试验证明 ,此门在密封、强度、隔热、隔声等性能上都有很大提高 ,但充气密封胶条的寿命仅为 1 5年 ,未装车运用。 综上所述 ,我国 160 km/h 速度级客车用电控气动塞拉门与国外相应塞拉门为同类产品 ,经多年装车运用技术已基本成熟 ,但在密封性能、电控系统可靠性等方面还有待完善。而 200 km/h 及以上速度级客车用塞拉门目前尚无成熟可靠的产品。 外塞拉门现状 国外高速车用塞 拉门按密封形式分为双唇胶条密封、充气密封及压紧密封 3 类。 (1)双唇胶条密封。以德国 用 司为代表的塞拉门采用双唇南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 3 页 胶条密封 ,即采用双唇胶条 ,保证在车内外有正负压差时均能压紧胶条 ,实现门的密封 ,同时 ,对门体多点锁闭定位 ,以保证门的强度及列车交会时的密封。我国 270 km/h 动车组曾采用过该种车门。 (2)充气密封。以法国 用 司为代表的塞拉门采用充气密封 ,即在门边采用双层胶条 ,外层为普通的初级密封条 ,内层为可充气密封胶条。车门关闭后 ,向可充气密封胶条充气 ,车速超过 10 km/h 后 ,充气压力达到150 时胶条胀开 ,实现与门框的压力密封。门体锁闭形式为后门框两点锁闭。传动形式为气动马达齿轮齿条传动。 (3)压紧密封。日本新干线采用的 司的塞拉门均采用压紧密封 ,即门周边采用 O 形胶条 ,在门关闭时 ,压紧装置通过压门板使胶条与门框压紧 ,实现密封 ;在门关闭后 ,压紧装置保持压力。此种密封形式结构简单 ,密封补偿量大 ,安全可靠。 国外客车塞拉门已经过数十年的运用考验 ,技术成熟可靠 ,尤其是高速车塞拉门 ,值得我国学习、借鉴。 内外对比总结 国内劣势与优势：第一， 国内地铁塞拉门宽约为 右，而整个塞拉门系统尺寸过大，甚至达到 2m 以上，结构较国外松散，空间利用率远远低于国外塞拉门系统。 第二，由于尺寸过大，直接导致国产塞拉门的重量过大，整体重量一般约为 75形当中需要更大的电机带动，消耗远远大于国外塞拉门系统。 第三，国内塞拉门的运动噪声大于国际标准的 60 分呗，大约为 75 分贝。 第四，国内塞拉门价格相对便宜，适用于发展中国家的现阶段发展。 国外劣势与优势：第一，在保证塞拉门宽为 右的同时，整个塞拉门系统总体尺寸保持在 ，合理利用空间，结构紧 凑。 第二，采用合理的复合材料和精简的零件，在提高强度刚度和可靠性的同时，重量相对较轻，系统总仅为 48右，大大减少了驱动力的要求，节约了能量。 第三，门系统运行过程中的噪音低于国际标准的 60 分呗。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 4 页 第四，由于多处零件采用复合材料，且对各个零件的精度要求高，造价远高于我国自主生产的塞拉门系统，从而直接导致在大大提高技术竞争力的同时，也大大削弱了价格竞争力。 拉门相关知识简介 本知识 塞拉门是高速旅客列车使用的系列化外摆塞拉门，门扇为直型，有左右之分。驱动方式为气动，控制方式为电控， 因此称之为电控气动塞拉门，厂家有康尼，博德，欧特美等等。广泛用于 25K、 25T 型客车双管供风的车辆，以空气为动力，推动无杆风缸并带动门扇形成开关门动作，其风源来自双管供风列车的总风管，气压为 造 1基础部件：（ 1）上、下滑道、密封件由门框前压条，后压条，上压条，下防护罩和胶条等组成（在车门关闭是实现门页与车体的密封），导向件由上下导轨组成，门页导向轮在导轨内实现车门的摆塞运动。定位缓冲通过橡胶缓冲头克服车门在开关终了位置的冲击。门扇由门页（含橡胶密封胶条），锁扣，隔离 锁，携门架和下支架组成。翻转脚蹬传动杆：下拉杆，接杆，套，气缸支架及气缸组成。翻转脚蹬：翻转脚蹬由转轴箱，支撑架和翻转板组成，翻转踏板在车门关闭时收起，车门打开是落下。 2承载驱动机构：承载驱动机构由支架，长导柱， 短 导柱，直线轴承和驱动气缸等组成。承载机构承受门扇的所有垂直重量，门扇在驱动气缸的作用下通过直线轴承在长，短导柱上的运动实现车门的摆塞运动。 3操纵装置：由内操作装置，外操作装置，连动机构和手控开关装置（紧急解锁）组成。 无杆气缸，气路组成，过滤减压阀组件，球阀（作气阀开关用） ，气排气阀，节流阀，气管等组成。 如图 京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 5 页 图 路系统原理图 制系统的核心，是由门控器，电源保护，电源转换，接线端子等元件组成，每节车箱分别在一位端，二位端各设一套控制系统，每个控制单元分别控制箱的输入，输出信号端子排上门控系统系统具有： 1）通讯； 2）内，外操作装置电控开 /关门； 3）紧急解锁装置切断控制电源实现解锁后手动开 /关门； 4）防挤压； 5）隔离锁隔离车门，屏蔽控制信号； 6）车速 5km/h 字的关门； 7）自诊断； 8）脚蹬翻版位置检测； 9）集中控制等功能。 键部 件 内电控锁）： 内操作装置为电控开关，没有手动开门的功能。 有电有气，无集控信号或集控开门状态时，内操作装置可实现正常电控开 /关门。 有电有气，集控关门状态时，操作内操作装置无效。 2外操作装置（车外手动，电控双功能锁）： 有电有气，无集控信号或集控开门状态时，外操作装置可实现正常电南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 6 页 控开 /关门。 有电有气，集控关门状态时，操作外操作装置无效。 离锁）： 保险锁采用行程开关，当关闭此门开关时，门保持关门状态，控制信号被隔离，所有手动，自动，紧急解锁集中控制功能失效 ，状态指示灯灭。系统处于开门状态时，压下保险锁开关时间大于 ，门扇执行关门动作，系统切换为关门状态；压下保险锁开关时间小于 ，门扇不动作。示。 图 险锁结构示意图 4紧急解锁装置（车内手动锁）： 除非保险锁被锁闭，其他任何情况下紧急解锁装置都能手动解锁，解锁后开、关电磁阀断电，蜂鸣器长音报警。 级锁）： 门锁采用气动锁闭 /气动解锁装置和手动解锁装置，门锁可在任何情况下解锁，安全可靠。在有电有气的情况下，开锁气缸动作实现门锁解锁。在有电有气的情况 下，闭锁气缸动作实现门锁二级锁闭。无气源时，手动关门，应使锁叉处在二级啮合位置，通过操作紧急解锁装置（手动锁）、外操作装置（手动、电控双功能锁）都应能把门打开。 防挤压压力开关采用压力检测开关，检测开关时无杆气缸关门端的压力。关门时，工作压力大于设定值时，压力开关输出防挤压信号。当车速 5km/常关门过程中，若车门遇有 100阻力时，门能自动打开，延时南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 7 页 10 秒后，门重新自动关闭；当车速 5km/h 时，关门遇到障碍，门停在原处，5 秒后门继续关闭。 压力波开关所起的作用与压力开关的作用一样，它检测门板胶条气囊内压力。关门时如遇障碍物，门板胶条受到挤压，气囊内产生一突变压力，使压力波开关动作，输出防挤压信号。 置开关： 98%位置开关安装在无杆气缸上，当门关闭到全行程的 98%的位置是， 98%开关发出信号，此信号用来屏蔽防挤压信号。因此在门关闭到 98%开关位置以后，没有防挤压功能。如图 示。 图 置开关示意图 9.“关门到位”开关： “关门到位”开关采用行程开关，常开 常闭触点。“关门到位”开关安装在门锁锁体上 部塑料防护罩内，调整时取下塑料防护罩，关上车门，使开关处于完全松开状态，打开车门使开关的常开触点可靠接触。 采用微动开关，用于检测脚蹬位置。压下此开关，脚蹬位置指示灯熄灭，表示脚蹬已收起。调整此开关时，应注意脚蹬翻版收起时，微动开关应可靠压下；脚蹬翻版落下，微动开关应处于自然状态。 拉门基本功能 塞拉门在关闭时，门相对于车体起着塞紧的功能。驱动机构使用气缸和南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 8 页 上、下导轨产生塞入动作。塞拉门基本功能包括 : 门的开关在正常情况下可以由车上的开关按钮控制，同时设置 紧急开关，紧急开关在车辆行驶中不起作用。 括 :锁钩、闭锁凸轮、控制风缸和闭锁气缸等零部件。关门时，安装在门板上的锁销将逐渐进入锁钩槽中，当门完全关闭后，控制气缸驱动锁钩将锁销紧紧钩住，闭锁凸轮在闭锁气缸内的弹簧作用下转动，与锁钩形成棘轮机构，防止列车失风时车门自动解锁而打开。当开门时，闭锁气缸先动作，驱动闭锁凸轮转动，使锁闭机构先解锁，然后控制风缸使锁钩销脱离，在驱动装置驱动下将车门打开。紧急情况时，可扳动紧急开关，与紧急开关相连接的手动解锁钢丝驱动闭锁凸轮，使锁闭 装置解锁。 务员用钥匙从门内或门外均可将门锁住。门锁住后再不受其它控制信号控制，处于关闭状态，直到乘务员用钥匙将其打开。 4，自动关门功能当列车速度低于设定速度时，车门的开门信号才有效 ;当速度超过设定时，将自动关闭所有未关的车门。 防挤压装置在低于设定速度时的车门关闭过程中具有防挤压功能。 拉门基本操作 电没气、有电有气、没电有气） （ 1）开门：用专用三角 钥匙按紧急解锁装置（或外操作装置），标记上箭头所指方向（顺时针）转动装置上的三角头转轴约 45 度，实现解锁后，用手动拉门扇即可实现开门。 注意：手动开关转轴经紧急解锁后应及时复位。注：操作者虽进行了解锁操作，但如遇到非正常情况松开钥匙后扔不能拉动门扇，此时操作者可一手进行解锁操作，同时另一手拉动门扇即可将门打开。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 9 页 （ 2）开门：用手拉动门扇直至关闭位，当听到锁的二级闭锁动作发出声响，即认定门已经被可靠关闭并锁定，若只听到一级闭锁动作声响则应开门重新关门，直到实现二级锁闭。手动关上车门至二级锁闭装置，用三角钥匙操 作隔离锁，将长插销舌端稳妥地插入锁档。 电有气） 门再现故障，锁闭隔离锁，将车门隔离，该车门的状态不影响集控“门未关到位”指示灯的正常指示。隔离锁锁闭后，集控操作信号，单门操作信号均被屏蔽，隔离锁锁闭后，门控系统保持关闭状态。 （ 1）控制系统上电，门控器上的 5示灯亮，门系统自动执行关门一次，保持关门状态。 （ 2）用三角钥匙操作内操作装置或外操作装置，原来关闭的门应打开，再次动作后，开着的门应关闭。 （ 3）门在关闭过程中，施加 100阻力，门应自动返回，延时 10秒后，门重新自动关闭。 （ 4）门锁到位且脚蹬收到位后，状态指示灯灭，保险锁锁闭，状态指示灯闪烁。 （ 5）锁闭保险锁，状态指示灯灭，此时不能开关门，所有控制开关不起作用。 （ 6）系统有电时，紧急解锁装置实行解锁后，开关门电磁阀断，这时可手动开 /关门，同时，蜂鸣器一直长音报警，直至紧急解锁装置复位，复位后自动执行关门一次。 （ 7）开 /关门时，蜂鸣器以短促音提示。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 10 页 第二章 国内外三种主要塞拉门结构性能分析 拉门 1998 年 ,我国提速客车首次安 装了 司生产的外摆电控气动式塞拉门 ,它由门板、门框、驱动装置、导向装置、锁闭装置、车内外操纵装置、防挤压装置、气路系统及电控系统等组成。此门没有活动脚蹬装置 ,通过应用实践证明 ,没有活动脚蹬不便于旅客的上下车。 图 拉门系统结构组成示意图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 11 页 板 门板采用铝合金结构 ,厚 43 板空心部分填加具有阻燃防水性能的蜂窝填充材料 ,以保证其足够的平面抗压强度。门板与门体骨架四周做卷边处理。门板周边采用连续的 条与 门框角型材密封 ,前端边缘处安装防挤压空心橡胶条。 动装置 塞拉门由驱动装置提供运动动力 ,安装在车厢门口上部车顶内 ,主要由无杆风缸、辊式滑车、承重支架等组成。 车门开、关时间单程为 3 s。车门运动速度可通过无杆风缸两端的单向节流阀调整 ,开关门时有缓冲 ,以使运动平稳。导轮嵌入导轨引导支架纵向移动 ,使门板进行“塞”动作。同样 ,门板底边导轨使门板与车体平行。 向装置 车门的导向由上下导轨来实现 ,导向装置在门关闭后不外露 闭装置 锁闭装置主要由安装在侧门框上的 闭锁风缸、解锁风缸、旋转锁舌、固定锁舌、锁定凸轮等组成的旋转锁机构组成。锁闭装置产生机械闭锁力 ,防止车门电器、压缩空气发生故障时车门自动开启。车门设双重锁闭装置 ,门锁闭时车门受力均匀。正常情况通过电控解锁 ,紧急情况下 ,可通过手动三角钥匙解锁。 尼塞拉门 此门系统是由江苏康尼机电新技术公司生产的 ,于 1999 年首次运用在各厂生产的提速客车上。康尼塞拉门的组成与结构基本与 拉门相同 ,但又有以下几点不同 : 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 12 页 (1)驱动装置中的无杆风缸、辊式滑车的形式不同 ,导致了车体钢结构的吊装结构不同。 (2)将所有 气动元件组成一个气路控制板 ,使安装、维护保养及门开闭时间的调整非常方便。 (3)将 控器与接线端子组成一个电气箱安装在走廊通过台的内端墙上 ,这样 ,当门发生故障时便于检查和维护。 (4)隔离锁在门板上的位置及隔离锁形式不同 ,使乘务员便于操作 ,隔离锁性能可靠。结构图如图 图 尼塞拉门系统结构组成示意图 得塞拉门 此门系统是由北京博得交通设备有限公司生产的 ,于 2000 年运用在各厂生产的提速客车上。其形式也 为外摆式电控塞拉门 ,单个门系统由基础安装南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 13 页 部分、驱动装置、门板、门板附件、锁闭装置、活动脚蹬、气路系统及电控系统组成。 博得门与 康尼门相比 ,虽然组成门的几大系统及其功能相同 ,但零件结构形式完全不同。此外 ,此系统在门板上设置了内解锁把手、外解锁扣手、中央锁机构、解锁拨杆 ,它的下导轨设置在门板上 ,通过安装在门框上的下摆臂来引导门板的运动 ,同时驱动脚踏板风缸的活塞拉杆带动下摆臂绕固定转轴转动 ,固定转轴再通过传动装置带动脚踏板绕脚踏板转轴转动 ,从而实现脚踏板的打开和收起。这种机构决定了不管是手动开门还是自动开 门 ,脚踏板都随着门的开闭而打开和收起 ,因此 ,手动开门时开启力较大。在门板前端的下部还装有滚轮碰座 ,并在门框上装有碰接座 ,这样 ,门在关闭状态下 ,滚轮碰座始终受碰接座拉向车内的力 ,使门板牢牢的压在门框和前端胶条上 ,提高了车门的密封性。结构图如图 图 北京博得塞拉门系统组成结构示意图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 14 页 第三章 新型塞拉门结构设计 计要求 第一，由于高速列车所承受的工况远比普通低速列车恶劣，车门在满足乘客上下通道这一基本功能外，还应该尽量提高车辆的 密封性能。因此仅从结构方面考虑就要求车门结构满足以下要求： 用寿命长。机构的使用寿命一般应能满足正常启、闭 150000次的要求，密封胶条应能满足 2 年内启、闭 20000 次的正常运行要求。 正负压力下均能保持良好的密封效果，泄漏时间大于设定空间。 第二，针对列车可靠性和实用性要求，响应国家低碳经济的要求，列车的传动系统设计要求： 求整个门系统的重量尽可能轻，占有空间小。 动装置设计 种 传动 装置方案 目前塞拉门主要有两种传动方式：一种是齿带传动，一种是螺杆传动 方案一：齿带传动 图 带传动原理图 齿带传动是指自动门系统的左、右两扇门页分别通过齿带夹板与齿带两南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 15 页 侧相连，齿带两端有齿带轮架，使得齿带形成一个闭环；通过驱动元件的驱动，使齿带绕着齿带轮作旋转运动，同时带动两扇门页做相反方向的运动，达到两扇门页同步运动的状态。 方案二：螺杆传动 图 杆传动原理图 螺杆传动是指自动门系统的左、右两扇门页分别通过螺母组件与螺杆相连，螺杆为左旋和右旋对称结构通过驱动元件的驱动 ,使 螺杆做旋转运动 ,同时带动两扇 门页的螺母组件做相反方向的运动达到两扇门页同步运动的状态 带与螺杆传动的主要特点 1、齿带传动特点 齿带传动主要的部件为齿形同步带 同步带背衬钢丝。其传动综合了齿轮传动、链传动和带传动的优点 ,克服了其它各种带打滑和伸长等缺点 ,构成一种独特的传动形式。同步带具有传动准确、平衡、噪声少、无滑差又节能、承载能力高、寿命长、传动噪声低、带齿受力均匀合理、具有最小膨胀系数和最大可靠性等特点。同步齿带可获得恒定的速比 ,且速比范围大 ,一般可达10；允许的线速度高 ,可达 50m/s，其传递功率可从几瓦到数百千瓦 ,传动效率可达 角带传动最高为 ,并且结构紧凑 ,具有耐油、耐潮、不需 润滑 等优点 ,可在有污染和环境较为恶劣的场合下工作 2、螺杆传动特点 螺杆传动主要的部件是螺杆和螺母组件。螺杆一般为金属材质 ,螺母组件采用金属材质或复合非金属材质 ,有自润滑和人工润滑两种润滑方式。螺杆传动具有传动准确、平衡 ,扭矩大的特点。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 16 页 带与螺杆传动的比较 1）尺寸精度要求螺杆传动系统必须控制门传动系统的确切尺寸。为了成功地完成车门的装置 ,必须要有更精确的车辆制造精度和门系 统制造精度 ,同时加工螺杆与螺母组件也需要很高的精度。这必然导致一些附加费 ,导致车辆和门系统成本的 上升。齿带传动系统由于是柔性的传动系统 ,故不需要过高的精度即可以达到满足要求的功能。 2）传动力矩的要求螺杆传动需要强大的力矩和强大的传动系统才能完成预定的动作 ,因此螺杆传动必须占用更多的空间、采用更重的重量和更高代价的结构设计以达到目标。齿带系统则不需要特殊的力矩要求即可驱动系统运动，从而减少了空间占用 ,减轻了结构重量。从能量消耗的角度看 ,更小的驱动力矩意味着对于车辆较小的能量需求，从而减轻了车辆的负担。 3）维修间隔的要求螺杆传动系统每隔几个月需要定期清洗、润滑 ,每隔年整个系统必须全面检查甚至更换。即螺杆传动系统需要频繁的维护。在日常维护过程中 ,车辆的最终用户分配在车辆维护上的时间间隔已趋向于年 ,这就给螺杆传动系统提 出了极高的、难以达到的要求。因为螺杆传动的密封一旦有所磨损 ,灰尘会进人到相对运动的高精度配合的螺母与螺杆之间 ,即使是自润滑系统 ,也会导致螺母与螺杆的相互摩擦损耗。如果没有足够的维护 ,整个螺杆系统将趋向于不稳定 ,从而导致噪声加大、门系统运动不平稳等故障。齿形带则相反 ,从原理上齿带就像汽车轮胎一样 ,污垢被齿带轮推到一边 ,它是一个自然的污垢处理系统。齿带传动系统已经证明在巧年的维护中总的维修间隔没有任何的显著要求。而维护工作的增加也意味着车辆运营商成本的增加。表 1 给出了某车辆不同车门传动方式的维修比较。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 17 页 表 齿带传动与螺杆传动车门维修对比表 综上所述，为了克服许多现有城轨自动门系统传动装置存在的环境适应性差，可靠性不高，车辆运行时门系统的维护工作量大等缺点，目前 ,北京城铁 13 号线、北京地铁国产化新造车、天津轻轨滨海线、长春轻轨以及大连轻轨车辆均采用了齿带传动的门系统 。在国外齿带传动门系统更是占据了轨道车辆的主要市场。因此 ,齿带传动更适应未来市场的需要 ,是轨道车辆自动门系统传动方式的发展趋势。 本次设计传动方式采用齿带传动。其结构如下图所示。 图 带传动结构图 图中 1、主动齿轮 2、齿形带 3、左门扇连板 4、十字槽螺钉 5、左被动齿 6、齿夹 7、从动轮 8、右被动齿 9、齿夹 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 18 页 板 门板采用铝合金复合结构 ;由一个由铝型材焊接而成的框架，内、外侧铝合金蒙板和中填充的有孔铝蜂窝组成。门 板使用结构胶粘接成一体，采用热固化工艺制造而成。塞拉门门板用蜂窝夹层结构和型材骨架使门板自身特点突出，具有很高的比刚度和比强度。同时铝蜂窝层合板结构是一种在航空航天工业中得到广泛应用的复合材料，具有比刚度和比强度高，振动性能、保温性能和阻燃性好，隔音效果好等优点。如图 板结构如图 图 窝结构示意图 图 板结构图 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 19 页 固定车窗的基本结构为采用复合中空玻璃，镶嵌在铝框内组为一体，安装时自车内安装，采用结构胶粘接实现弹性安装，以利于在车内外压差下车体变形 时，保持车窗的相对稳定，同时采用铝压条与预先固定在车体上的铝框用螺钉固定压紧 四角圆补角为 6减震材料 玻璃采用 4(吸热玻璃 )+膜 )+3(平板玻璃 )+9(中空层 )+5(钢化玻璃 )。 对于此窗玻璃所能承受的车体内外压力差的强度计算，可以用以下方法得出结论。以车体内外压力差 820 8 000 算产生的最大应力。基于玻璃的安装结构，可以认为用 4 个边简单支撑、均等分布载荷，因此用以下公式计算： 产生的最大应力： q ：根据纵横比计算出来的系数 =48275q ： 载荷重量 =20 内外玻璃来负担该载荷 t ：玻璃厚度 =6 a ：玻璃短边长 =482 玻璃为双层玻璃时，如果外层玻璃与内层玻璃的厚度相同，则内外层玻璃平均分担载荷。由上面公式可得 。 我们已知钢化玻璃的短期许用应 力 =(计算值 )，下面以单层 6 的玻璃、双层 6的玻璃及单层 5 的玻璃计算出 的结 果与许用应力做比较 =q=t=6mm a=482 ， （论文） 第 20 页 同理， ，对于门窗的设计，可以采用单层玻璃， 无需再用双层钢化玻璃。 图 窗设计 门板是承受外面载荷的主要受力件，由于它是移动的，这要求车门要承受列车在会车，过隧道 时产生的压力。门的开关在正常情况下可以由车上的开关按钮控制，同时设置紧急开关，紧急开 关在车辆行驶中不起作用。本设计中，车门高 700度 32间由蜂窝结构组成，具体结构参见 图 . 位导向槽 限位导向槽的作用是限制导向轮的移动，从而带动门扇作直线运动。 限位导向槽的设计可以分成三种。 第一种：全部为直线部分。这种设计能快速实现门扇的运动，使其关闭。但其缺点是无塞拉动作，无法实现门扇的密封，无法抗击车辆会车，出入隧道时产生的强压，进而无法保护车内的乘客。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 21 页 图 线导向槽 第二种：直线部分和塞拉部分有很小的过渡圆角。该设计能够实现门扇的塞拉运动，但由于过渡圆角过于小，使运动的方向改变的时间过短，会导致门扇的动载荷过大，产生一定的噪音和振动，增大磨损，降低门扇的寿命，严重时会使倒槽断裂，造成人员伤亡。 图 圆角导向槽 第三种：直线部分和塞拉部分有较大的过渡圆角。该设计不但能保证门扇的塞拉作用，而且还综合了上述两种设计的优点，能快速平稳的实现门扇的开关动作，而且还能克服第二种设计产生的噪音，减少动载荷的产生，保证列车内人员安全， 在车辆运动中更加平稳。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 22 页 图 圆角导向槽 因此我们选用第三种设计方案。 机 1 按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机。直流电动机按结构及工作原理可划分：无刷直流电动机和有刷直流电动机 。 有 刷直流电动机可划分：永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机划分：串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机划分：稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。其中交流电机还可分：单相电机和三相电机。 2按结构和 工作原理划分：可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。 同步电机可划分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机 。异步电机可划分：感应电动机和交流换向器电动机 。 感应电动机可划分：三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机可划分：单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。 3按起动与运行方式划分：电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。 4按用途划分：驱动用电动机和控制用电动机 。 驱动用电动机划分：电动 工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家南京工程学院毕业设计说明书（论文） 第 23 页 电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等）用电动机及其它通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又划分：步进电动
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