公交客车内摆式气动门操纵机构设计【任务书+毕业论文+开题报告】
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1 毕业设计(论文)任务书 学 院 东方学院 班 级 07 姓 名 题 目 设计 公交客车内摆式气动门操纵机构设计 指导教师 论文 来 源 其它 主要内容及基本要求 本设计任务涉及到公交客车 内摆式 气动门操纵机构设计,运用机械设计四杆机构的设计 和汽车液压与气压传动知识完成气动门操纵机构尺寸的确定、主要元件的选型。根据上述要求,学生须完成如下内容: 1. 查、阅相关资料不少于 15 篇。 2. 学习汽车理论、汽车设计及相关专业知识,设计气动门操纵机构主要参数。 毕业论文写作。 设计(研究)条件及主要技术指标 比较客车内摆式和外摆式气动门的结构特点,完成内摆式气动门的 设计 ,主要完成以下工作: 1 内摆式气动门四杆机构的设计,确定气动门的运行轨迹,四杆机构的尺寸等。 2 对所设计的四杆机构进行强度校核。 3 对气动门的控制气动管路进行设计。要求满足开门气动门的时间条件。 进度安排 起 止 日 期 内 容 11月 26日 5日 12 月 26 日 25 日 3 月 26 日 26 日 4 月 27 日 30 日 调研、收集资料、学习理论知识 四杆机构的设计 气动 回路及气动元件的设计选型 论文写 作,答辩 2 参 考 文 献 1 许福玲,陈尧明 2 版) M械工业出版社, 2 国)有限公司 3 版) M械工业出版社, 3 赵冬梅,郑万年 M学工业出版社, 2008. 4 吴宗泽 机械设计 M 北京:人民交通出版社 , 5 曹龙华 ,蒋希成 M1990. 6 成本综合自动化) M. 北京:机械工业出版社, 1999 7 刘善林,胡鹏浩 J2008( 5): 798 赵燕翔 J2001(5):339 王冬 J2003( 1): 2010 吴超,许兆勤,李宝,梁秀鹏 J2007( 2) 11 贾志伟,董社森,王庆国 J2005( 3): 3012 姚波 . 客车气动门夹持力测试 J2008( 3): 3513 汽车工程手册编委会 计篇) M民交通出版社, 14 国家质量监督检验检疫总局 S国标准出版社, 导教师(签名): _ 2010 年 11 月 5 日 系部审核意见 符合毕业设计大纲要求,同意立题。 系主任(签名): _ 年 月 日 说明:毕业论文任务书由指导教师根据课题的具体情况填写,经 系部 审核并由 系 主任签字后生效。此任务书在毕业论文开始前一周内填写并发给学生。 开题报告 题 目 公交客车内摆式气动门操纵机构设计 学 院 专 业 汽车服务工程 姓 名 指导教师 _ _ _ 设计地点 起止日期 2010 年 11 月 1 日 毕业设计(论文)开题报告 一、课题的意义目的 随着我国客车 技术的发展和客车市场的需要,内摆式乘客门由于能够增大乘客上下车通道的宽度 ; 乘客门关闭后,门和车身外部侧围曲线相一致,从而增加整车美观性 ; 乘客门具有防夹功能等优点,内摆式乘客门越来越多地在客车上应用。 我国采用较多的是折叠式车门。由于车门凹陷于车身,不仅增加行车时的空气阻力,影响整车的外形美观,而且由于车门缝隙大,密封困难,在行驶中产生强烈的振动噪声和漏气,从而影响乘坐舒适性。而气动内摆门具有开度大 ,有效通道宽 ,乘客上下车方便、快捷 ,驾驶员控制方便等优点 ,而且双扇内摆门前后两扇门上都能安装上下车扶手 ,便于乘客上 下车时抓扶 ,可有效防止上下车时受伤。不仅如此 ,内摆门的外形可以和侧围外形一致 ,不仅外形美观 ,还能避免客车行驶时由于乘客门内凹而形成空气涡流 ,减小风阻 ,降低油耗和噪声。 本设计任务涉及到客车内摆式气动门操纵机构设计,运用机械设计四杆机构的设计和汽车液压与气压传动知识完成气动门操纵机构尺寸的确定、主要元件的选型 。要学会收集和整理材料,能提出问题、分析问题和解决问题,并将其结果以文字的形式表达出来,并培养综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力。 二、 设计的内容及过程 (1)内摆式气动门的结构 (2)内摆式气动门工作原理 (1)门的结构 (2)门的运动轨迹 (1)连杆机构选型 四连杆机构尺寸的确定 气动门的运行轨迹 开门气动门的时间条件 (1)元件选型 (2)气动管路设计 三 预期成果 根据搜集整理的各种参数和材料完成 客车内摆式气 动门操纵机构设计 的理论计算,并根据计算设计出四连杆机构确定运动轨迹和尺寸以及对四杆机构进行强度校核并设计好控制气动管路, 确定开门气动门的时间条件 最后完成设计。之后 保证此设计的准确性和可行性。 四、 时间安排 调研、收集资料、学习理论知识 四杆机构的设计 气动回路及气动元件的设计选型 论文写作,答辩 五 、 主要参考文献 1 许福玲,陈尧明 2 版) M械工业出版社, 2 国)有限公司 3 版) M械工业出版社, 3 赵冬梅,郑万年 M学工业出版社, 2008. 4 吴宗泽 机械设计 M 北京:人民交通出版社 , 5 曹龙华 ,蒋希成 M1990. 6 成本综合自动化) M. 北京:机械工业出版社, 1999 7 刘善林,胡鹏浩 J2008( 5): 798 赵燕翔 J2001(5):339 王冬 J2003( 1): 2010 吴超,许兆勤,李宝,梁秀鹏 J2007( 2) 11 贾志伟,董社森,王庆国 J2005( 3): 3012 姚波 . 客车气动门夹持力测试 J2008( 3): 3513 汽车工程手册编委会 计篇) M民交通出版社,14 国家质量监督检验检疫总局 S国标准出版社,导教师意见 指导教师 _ 2011 年 1 月 3 日 系(教研室)意见: 主任: _ 2011 年 月 日 注:开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一,此报告应在导师指导下,由学生填写,经导师签署意见及所在系(教研室)审核后生效。 第 1 页 共 41 页 目录 序言 1 第一章 系统原理图的拟定 2 体传动机构选择 2 泵类型选择 2 向回路选择 度控制回路选择 3 动防夹系统 4 统原理图绘制 5 第二章 气动内摆门运动分析 7 摆门结构及工作原理 7 摆门的运动分析 8 缸、摆臂的运动 8 臂与门体的运动 10 摆门各点位置确定 11 轴中心 C 点与气缸转轴中心的相对位置 11 臂回转中心 C、转臂与门体铰接点 D 及滚轮中心 E 相对位置 11 第三章 内摆门传动机构设计 13 本结构 13 定已知参数 13 构尺寸计算 14 构连杆尺寸计算 15 块 E 处于两极限位置时的距离 (滑块行程 ) 16 16 第 2 页 共 41 页 第四章 内摆门门泵的选型与计算 18 品分类、型号 18 品分类 18 泵按气动门在开启后所处的位置分类 18 品型号的标记方法 18 品型号标记示例 18 术要求 19 作环境 19 作电压 19 全性能 19 缸的选型与计算 19 定设计参数 20 缸选择标准 20 缸的尺寸计算与选择 21 缸输出力计算 22 缸型号选择 23 缸耗气量计算 24 塞杆外伸行程的耗气量 24 塞杆内伸行程的耗气量 25 冲性能计算 25 缸的 平均速度和最大速度 26 冲性能检验 26 第五章 控制元件的选择 27 控制元件的合成有效截面积确定 27 控制元件的有效截面积和尺寸确定 27 急阀的型 28 第六章 气源装置选型 29 第 3 页 共 41 页 源装置的定义及组成 29 气压缩机选择 29 塞式压缩机分类 30 定空气压缩机的输出压力 30 气压缩机的吸入流量 31 气压缩机功率 31 择空气压缩机型号 31 冷却器选择 32 油器、储气瓶及主管道过滤器选型 35 油器选型 35 气瓶选型 35 气过滤器选型 36 统性能验算 37 参考文献 38 致谢 39 第 4 页 共 41 页 公交客车气动门操纵机构设计 序言 气压传动与控制技术简称气动技术,是指以压缩空气为工作介质来进行能量与信号的传递,实现生产过程中机械化、自动化的一门技术,它是流体传动与控制学科的一个重要组成部分。从广义上看,气动技术范畴,除空气压缩机、空气净化器、气动马 达、各类控制阀及辅助装置外,还包括真空发生装置、真空执行元件、以及各种气动工具等。 由于气 动技术相对于机械传动、电传动及液压传动而言有许多突出优点,因而近年来 发展十分迅速,在机械、纺织、化工、交通运输等各个部门已得到广泛的应用。 公交客车气动门用于乘客的上下车。气动门的优点是: 结构简单,制造方便,成本低 ,过载能自动保护, 操纵方便 只需驾驶员控制气源开关 。气动门的开启和关闭可靠,它是以空气为工作介质,工作介质获得比较容易用后的空气排到大气中,处理方便,与液压传动相比不必设置回收的油箱和管道。 与液压传动相比, 气动门的动作迅速,反应快,维护简单并有防夹功能 。气动门的缺点是工作速度稳定性较差,工作噪声较大。 客车 气动门 按结构可分为折叠门、内摆门、外摆门等 。 近年来,随着城市公交的发展,公交用户所需求的城市客车已不再仅仅是满足运输客流的需要,城市客车造型更体现了一个城市的形象。所以,原先城市客车 门 所采用的折叠门由于其侧围外部占用空间大,上部又有较复杂的驱动机构, 占用车内空间较大并且不可避免地造成乘客上下车时有逆向行为而导致拥挤。因折叠门在结构上为平面直线构件,与车身侧围曲线不能吻合, 响车身 造型的美观,所以折叠门已不能满足城市客车的设计要求。而内摆门具有开 度大,有效通道宽,乘客上下车方便,快捷,驾驶员控制方便等优点。并 且双扇内摆门前后两扇门上都能安装上下车扶手,便于乘客上下车时抓扶,不仅如此,内摆门的外形可以和侧围外形一致,不仅外形美观,还能避免客车行驶时由于 气动门 内凹而形成空气涡流,减少风阻,降低油耗和噪声 ,这些优点使得内摆门 目前是城市客车较多采用的 客车 门 系统 。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 5 页 共 41 页 第 一 章 系统原理图的拟定 本设计要求由气压传动系统控制门泵驱动门体作内摆 式 运动。 满足 在 门体处于 关闭锁紧位置时,门扇 要与车身侧围弧度一致,在完全开启位置时门扇垂直于车身侧围面 。并进行机构运动分析 与系统性能验算。 体传动机构 选择 本设计要求门体 在关闭锁紧位置时,门扇要与车身侧围弧度一致,在完全开启位置时门扇垂直于车身侧围面 , 经调查研究 采用曲柄滑块机构。 泵类型 选择 门泵 是 以压缩空气或电为动力源,用于启闭客车 气动门 的一种控制执行装置 。 门体的 开启和关闭是气 缸左右两腔通过压缩空气推动活塞运动带动连杆机构运动实现的,因此 可选择双作用单杆活塞缸 。 向 回路 选择 气泵产生压缩空气经 后 冷却器,除油器净化后 , 经储 气罐稳压后经空气过滤器进一步 净化后通向紧急阀后通过电磁阀换向, 这里选用二位五通电磁阀, 图 1二位五通电磁阀的图形符号。 图 1位五通电磁阀 图形符号 两位五通电磁阀具有 1个进气孔 P(接进气气源 )、 1个正动作出气孔 A 和 1个反动作出气孔 B(分别提供 气 缸 一正一反动作的气源 )、 1个正动作排气孔 1个反动作排气孔 装消声器 )。 两位五通电磁阀一般为双电控 (即双线圈 )。 两位五通双电控电磁阀动作原理:给正动作线圈通电,则正动作气路接通 (正动作出气孔有气 ),即使给正动江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 6 页 共 41 页 作线圈断电后正动作气路仍然是接通的 ,将会一直维持到给反动作线圈通电为止。 给反动作线圈通电,则反动作气路接通 (反动作出气孔有气 ),即使给反动作线圈断电后反动作气路仍然是接通的,将会一直维持到给正动作线圈通电为止。这相当于 “ 自锁 ” ,这样可以保护电磁阀线圈不容易损坏。 度控制回路 选择 双作用 气 缸的调速回路主要有进气节流和排气节流方法, 如图 1 1 图 1作用气缸的排气节流回路 图 1作用气缸的 进 气节流回路 一般多采用排气节流。进气节流回路由于进气流量小而排气流量大,进气腔压力上升缓慢,当进气和排气两腔 压差达到刚好克服各种反力时,活塞就突然前进,使进气腔容积突然增大,进气腔压力下降,活塞就停止前进。 气 缸活塞这种“忽走忽停”的现象称为气缸的爬行,故较少采用这种调速方法 。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 7 页 共 41 页 动防夹系统 内摆式乘客门防夹系统的作用是当乘客门和车身外部门关闭过程中,遇到阻碍时,乘客门能够自动地打开。 如何 1 1、低气压保护开关 2、手拨开关 3、电磁阀 4、门泵气缸活塞杆 5、断防夹开关 6、压缩弹簧 7、门泵气缸 8、气动防夹系统 9、防夹开关 其工作原理: 关门时,门泵气缸内活塞杆 (件 4)向左移动,遇到阻碍物时,活塞杆受 到向右作用力,门泵气缸右侧腔内压力增大,左侧腔内压力降低,当压力降低到一定数值时,气防夹系统中的压缩弹簧 (件 6)伸张,使防夹开关接通,电磁阀开门系统开始送气,乘客门被 打开。 其中防夹系统的工作原理如图 1苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 8 页 共 41 页 图 1、电磁阀 2、防夹开关 3、低气压保护开关 4、断防夹开关 5、双复位开关 其原理为: 当乘客门关闭过程中,遇到阻碍物时,乘客门防夹开关被接通,防夹系统开始起作用,开门系统的电路接通,电磁阀将向开门的气路中送气,使乘客门打开。 当乘客门接近关闭位置时,断防夹开关被打开,使防夹系统不起作用,这样就保 证了乘客门关闭时,不能因为防夹开关被接通而使乘客门自动打开。 如果关门时门气路中气压较低,乘客门关闭的速度和作用力很小,不会对乘客造成伤害,这时低气压保护开关断开,防夹系统不起作用,从而使电磁阀不通电,以保护电磁阀。正常使用中,低气压保护开关设定的最低气压不小于 气防夹机构中,当手拨开关拨到“开”的状态时,防夹开关接通,而低气压保护开关断开,防夹系统不起作用,从而使电磁阀不处于常通电状态,以保护电磁阀。 统原理图 绘制 将上述所选定的机构与气压基本回路组合成气动门 驱动系统,并根据需要作修 改与调整,最后画出的气动门驱动原理图如图 1示 。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 9 页 共 41 页 图 1气动门驱动原理图 1 2却器 3 4 5滤器 6 7 8 9 1011 1213论文 ) 第 10 页 共 41 页 第 二 章 气动内摆门运动分析 以单扇气动内摆门为例 ,介绍其结构和工作原理,并利用 确定内摆门各点位置。 摆门结构及工作原理 气动内摆门的结构如图 2示。气缸 1通过转轴 固定在门泵托板 7上,门泵托板通过螺栓固定 ,在门体上方的侧围骨架上,气缸的活塞推杆与摆臂 2在 臂在连接。门轴上端穿过门泵托板,与摆臂通过花键固定,下端通过轴承安装在踏步地板上,转臂 4与门轴定,下端通过轴承安装在踏步地板上,转臂 4与门轴通过螺栓固定为一体,转臂与门体 5在 体运动时滚轮在滑槽内滑动,滑槽固定在门泵托板的下方 。 图 2内摆门结构简图 1 2 3 4 5 6 78 9江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 11 页 共 41 页 图 2电,气路工作原理图 1 2 3 4图 2气动内摆门最基本的电、气路工作原理图。其中紧急阀为 2,又称手拨开关。在正常状态下,手拨开关处于“ 开”的状态,压缩空气由气源经过手拨开关通向二位五通电磁阀。当双向开关 4的 磁阀右端线圈通电,压缩空气经电磁阀向气缸 3右腔充气 ,气缸左腔残留的空气经电磁阀的排气口排出,压缩空气推动活塞向左运动, 气动门 打开;当双向开关 4的 磁阀左端 线圈通电,压缩空气经电磁阀 向气缸左腔充气,气缸右腔残留的空气经电磁阀的排气口排出,压缩空气推动活塞向右运动, 气动门 关闭。当气路、电路出现故障时,将手拨开关拨到“关”的位置,气缸左、右腔的压缩空气都能通过电磁阀的排气口及手拨开关的排气口排出,可以实现 气动门 的手动打开、关闭。 门的运动分析 臂的运动 气缸、摆臂的运动如图 2示。当闭合开关时,压缩空气推动气缸活塞左右移动,活塞推杆随之外伸或回缩,使摆臂绕 动门轴绕其中心 避免运动干涉,气缸活塞在左右移动的同时,气缸本身还绕转轴转动 。对摆臂推力 摆臂 的方向垂直于摆臂方向,推力方向与运动方向江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 12 页 共 41 页 夹角 越小,运动所需的驱动力越小,运动就越轻便灵活。因此运动到中间位置 B时 ,摆臂与推杆垂直,在极限位置 点,夹角 也是越小越好。 图 2气 缸、摆臂运动轨迹 图 2转臂、门体运动示意图 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 13 页 共 41 页 转臂与门体的运动如 图 2示, 气缸驱动摆臂绕 ,带动门轴及转臂绕门轴中心 体上的 点旋转,门体上各点随之运动。在门体运动过程中 ,持 图 2以看出,当 点旋转 角到 D时,门体上 看作该点随着 点平移到 E,同时 该点绕 D反向旋转,由 E旋转至 E ,由于滑槽的限位作用 ,E 与 向上位置不变 样,门体上其它各点 的运动也可 看作是这两种运动的合成。由于 点的运动由 ,于 D因此 也等于 的 。 即 (2又因为 E 与 向上位置不变 ,所以 (2由此可得 (2令 ( X c d/Y c d)a r c ta n (2式中 : 门体关闭时转臂回转中心 门体铰接点 向距离; 点之间的 令 ( X c d/Y d e )a r c ta n (2式 中: 点之间的 ; 点之间的 由 图可知 )c o s (L c dc o sL c d)180c o s (o sL c c (2式中 : 转臂回转中心 之间的直线距离。 同理,可以得出 )c o s (L d ec o sL d e)180c o s (o 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 14 页 共 41 页 (2式中 : 转臂与门体铰接点 点之 间的直线距离。 将式 (2式 (2入式 (2 ,可得 : )c o s (L d ec o sL d e)c o s (L c dc o sL c d (2式 (2是转臂、门体运动时,转角 与 的关 系式, 当 , 时, 且 此时 。在这种情况下,当转臂随转轴转过 一个角度时,铰接点 门体上各点随之平移的同时,还绕 D反向旋转相同的角度 。 确定 点 与气缸转轴中心的相对 位置 由图 2以看出, 响驱动力方向和运动方向的夹角 , 越小,所需的驱动力越小,内摆门的运动越轻便灵活。在转到正中位置时,应使 0 ,这样效果最好。 气缸转轴中心距 门框内侧的距离不宜过大,否则门泵托板外形尺寸过大, 影响上车通道的宽度和塔步深度。 门轴及转臂在回转过程中,应保 证不与侧围等其它件干涉,在满足 此项要求的前提下,该距离越小越好 。 距离大概 810 、转臂与门体铰接点 相对位置 (1)向位置已确定 。确定 向位置应注意,要使 点太靠左,在转动过程中,门轴、转臂很可能与侧围密封立柱、门框干涉; 占用 气动门 的空间,使门的开度、上车通道有效宽度降低。这里 定 方向与门框对齐 。下面对 气动门 完全打开后,各部点之间的相对位置进行分析。 气动门 完全打开后,门体与车身相对位置如图 2示。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 15 页 共 41 页 图 2门打开后门体位置示意图 当 气动门 完全打开后,门体垂直于车身侧围,即门扇打开了 90, 此时门轴转角等于 90,滚轮位于 E点,通道最宽,而且不会产生干涉现象 。 (2)C、 D、 定 由上可知,当车门打开 90时,滚轮位于 E点时,内摆门打开的效果最好,从 式 (2以得出,此时 , 。 当受到空间限制,门口尺寸较小时,可以适当加大 尺寸,使得门轴转角超过90,以加大门口通道宽度,但应进行校核,确保不干涉。而且门轴转角越大,在极限位置 角越大,所需驱动力也越大,影响门扇启闭的灵活性。江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 16 页 共 41 页 第三章 内摆门传动机构设计 该传动机构简化为平面运动机构就是曲柄滑块机构,下面以 结合上述 内摆门运动 分析 来计算 该传动机构 的尺寸 。 如 图 3 摆门结构简 图,它由门轴、转臂、门框、密封胶条、门体和滚轮等 组成,采用气控来实现门的关闭,门的关闭锁紧是依靠关闭压缩空气控制门的运 动件来达到的。 图 3门体上端面俯视图 1 2 3 4 5 6在图 3 3研究并 根据设计要求和车身侧围弧度并选定密封胶条后,可以确定的参数有 :L =810,3L=50 ,4L=80 ,T =100,1T=102,门轴直径为 38 。由第二章分析可知35L =L =50, 。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 17 页 共 41 页 图 3门体上端面俯视图 图 3门体上沿端面俯视图 算 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 18 页 共 41 页 算 使设计既要符合标准,又要使 门扇要运动到图 3置,必须符合以下条件:(参照 图 2图 3 3 A.位置处,门扇超出车身侧围弧度部 分尽量小 B , , , 1 (3C2122(3美观起见,仅让密封胶条部分超出车身侧围最宽处,即图 3位置处,门边密封胶条与门体弧度最宽处平齐。则有 : 1 2 4T +T =L 代入 已知数据得 21 0 0 + 1 0 2 = L 求得 2L=282 ( 由 式 (3得 122L =代入数据 ,解得 1L=264 ( 将以上所得数值代入 式 (32122(3 得 282264100L c 2 解得 282 ( 所以 282 ( 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 19 页 共 41 页 处于 两 极限位置时的距离 (滑块行程) 由 上面的分析可知,当门打开到极限位置时,即门体垂直于车身侧围,此时门轴转角为 90,因为转臂是通过螺栓与门轴固定在一起的,所以此时转 臂也转过了 90。 根据图 3可列出下式 (35 2 82 6 422 (又因为 22 (34121 (3代入数据可得 264 (所以 19826428222 (所以滑块行程为 3 3 01 9 85 2 8 (强度校核由公式: ( 3 公式中:N 常用材料的抗拉强度见表 3 m 论文 ) 第 20 页 共 41 页 材料名称或牌号 屈服点 / 抗拉强度 b /伸长率 ( ) 断面收缩率 ( ) 35 390 25 27 琰茞 35 314 530 20 28 45 45 353 598 16 30 40 4085 960 9 30 45 12 538 2 拉 150 压 637 弯 330 表 3公式和表中数据可验算曲柄机构的抗拉强度,满足要求 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 21 页 共 41 页 第四章 内摆门门泵的选型与计算 客车门泵的选择需遵循一定的标准,在 678车 气动门 门泵标准 )中规定了 门泵的类型、 工作条件,选择标准。 号 (1)气动门泵(代号不标出):以压缩空气为动力源的门泵。 (2)电动门泵(代号 D):以电为动力的门泵。 动门 在开启后所处的位置分 类 (1)外摆 气动门 门泵(代号 W): 气动门 开启后摆移至车身外,其具车身有一定距离。 (2)内摆 气动门 门泵(代号 N): 气动门 开启后,大部分摆移至车厢内。 (3)折叠 气动门 门泵(代号 Z): 气动门 开启后至少有两扇 气动门 胶接折叠在一起 。 (4)滑移 气动门 门泵(代号 H): 气动门 开启后贴于车身外或藏于车身夹层中。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 22 页 共 41 页 (1)温度: 65 。 (2)相对湿度不大于 90 (1)气动门泵额定工作气压为 作气压范围为 (2)电动门泵标称电压为 124V,工作电压范围分别为 11V 15V,或 22V 30V (1)门泵系统应符合 3094证 气动门 锁止可靠,在客车行驶中,不允许 气动门 自行开启。 (2)除折叠式 气动门 外,门泵系统应符合 3094气动门 在任何情况下,启闭时应缓速,并使乘客不会被 气动门 伤害或夹住。在启闭过程中遇到障碍物, 气动门 应能停止关闭或自动开启。气动门泵夹紧力应不大于 150N,电动门泵夹紧力应不大于 250N。 (3)门泵系统应符合 258车静止或发生故障时,在车内或车外能手动操纵紧急开启装置,在紧急开启装置动作后, 气动门 能被立即打开。 的选型与计算 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 23 页 共 41 页 计 参数: (1)工作压力 P=2)气 缸往复运动时间 推出 2(s)缩回 1.6(s)t l (3)气缸行程 L=100( (4)负载工作力 W=980( N) (5)气缸活塞运动方向 水平方向 根据机械设计手册规定, 气缸应选择 标准气缸,其次才考虑自行设计选择 , 一般 遵循表 4 表 4缸的选择依据 考虑因素 内容 安装形式 安装形式由安装位置 、 使用目的等因素决定。在一般场合下,多用固定式安装方式:轴向支座( )前法兰( )、后法兰( )等;在要求活塞直线往复运动的同时又要缸体作较大圆弧摆动时,可选用尾部耳轴( )和中间轴销( 安装方式;如需要在回转中输出直线往复运动,可采用回转气缸。有特殊要求时,可选用特殊气缸。 输出力 根据工作机构所需力的大小,考虑气缸载荷率确定 活塞杆上的推力和拉力,从而确定气缸内径, 气缸由于其工作压力较小( 其输出力不会很大,一般在 10000N(不超过 20000N)左右,输出力过大其体积(直径)会太大,因此在气动设备上应尽量采用扩力机构,以减小气缸的尺寸。 气缸行程 气缸(活塞)行程与其使用场合及工作机构的行程比有关。多数情况下不应使用满行程,以免活塞与缸盖相碰撞,尤其用来夹紧等机构,为保证夹紧效果,必须按计算行程多加 10 20 运动速度 气缸的运动速度主要由所驱动的工作机构的需要来决定, 要求速度缓慢、平稳时,宜采用气液阻尼缸或采用节流调速。节流调速的方式有:水平安装推力载荷推荐用排气节流;垂直安装升举载荷推荐用进气节流;具体回路见基本回路一节。用缓冲气缸可使缸在行程终点不发生冲击现象,通常缓冲气缸在阻力载荷且速度不高时,缓冲效果才明显。如果速度高,行程终端往往会产生冲击。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 24 页 共 41 页 由气动气缸技术标准( 5923可知 此类 气缸运动速度范围为 50 50mm/s,查气动手册 根据表 4可 取 负载率 %50 。 表 4缸的运动状态与负载率 由气缸负载率公式 100%0 (4式中 : F 气缸活塞杆受到的轴向负载力 ( N) ; 0F 气缸的理论输出力 ( N) 。 代入数据得 解得 0F=1960 (N) 普通双作用气缸的理论推力为 0 4(4式中 : D 气缸内径 ( P 气缸工作压力 ( 。 代入数据得 D 解得 D =根据 2348缸内径标准,将上述结果圆整成标准缸径为 63 查气动手册可知,活塞杆外径选择遵循表 4苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 25 页 共 41 页 表 4常用中小型气缸尺寸参数 (从表 4选得活塞杆外径 d =20 气缸输出力计算 气缸无杆腔有效作用面积为 21 4 (4将 D=63算得 21 气缸有杆腔有效作用面积为 )(4 222 (4代入已知数据得 22 (1)计算气缸理论输出力 理论拉力公式 -(4 220 (4代入数据计算出 19610 . 7)20( 6 34 220 F (N) (2)计算气缸实际输出力 气缸未加负载时实际所能输出的轴向力,受到气缸活塞和活塞杆本身摩擦力影响,用气缸效率 表示,如图 4缸效率 与气缸的缸径 论文 ) 第 26 页 共 41 页 径增大,工作压力增大,则气缸效率 增加,在气缸缸径增大时,在同样的加工工艺条件下、气缸结构条件下,活塞运动的摩擦力在气缸的理论输出力中所占的比例明显减少了,即效率提高了,一般气缸的效率在 图 4缸效率曲线 这里取 实际输出推力为 4(4代入数据求 得 853 (N) 实际输出拉力为 P e )(4 22 (4代入数据求得 667 (N) 型号 选择 根据以上计算结果,结合气缸产品样本选用 32- 320 型号 : 3100 内摆门气缸 气缸 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 27 页 共 41 页 63100 缸径行程 技术参数: 工作压力 P=缸往 复运动时间 推出 2(s)缩回 1.6(s)t l 气缸行程 L=100( 负载工作力 W=980( N) 气缸活塞运动方向 水平方向 安装方法 : 尾部单耳环安装 气缸的耗气量通常用自由空气耗气量表示,对于单杆双作用气缸,全程往复一次的自由空气耗气量包括 活塞杆外伸行程耗气量和活塞内缩回程耗气量 两部分 。下面分别计算这两部分。 1 0 1 0 1 21 (4式中 q 自由空气耗气量 (L); D 缸径 ( L 行程 ( P 工作压力 ( 代入数据得 2 . 4 60 . 1 0 1 30 . 1 0 1 30 . 7100 . 140 . 0 6 33 . 1 4 321 q ( L) 内缩行 程的耗气量 0 . 1 01 30 . 1 01 310)(4 3222 代入数据得 : 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 28 页 共 41 页 2 . 2 20 . 1 0 1 30 . 1 0 1 30 . 7100 . 14 )0 . 0 2( 0 . 0 6 33 . 1 4 3222 q ( L) 考虑到换向阀至气缸之间的管道容积在气缸每次动作时要消耗空气,而且管道系统有泄漏损失,故实际耗气量 上述两项之和要大。 即 )( 21 (4取系数 K = (L) 为防止气缸活塞运动到行程终端位置时撞击缸盖,气缸内部必须采用缓冲装置,通常缸径小于 16径大于 16计算得 出 缸径为 63采用气垫缓冲结构。 图 4气缸的缓冲结构,它由缓冲柱塞、节流阀和缓冲腔室等构成, 气垫缓冲的工作原理是,在活塞高 速向右运动时,活塞右腔的空气经缸盖柱塞孔和进排气口排向大气。在气缸活塞杆行程进入终端前,缓冲柱塞依靠缓冲密封圈将缸盖柱塞孔堵住,于是,封闭在活塞和缸盖之间环形腔室内的空气只能通过节流阀排向大气。由于节流阀流通面积很小,环形腔室内的空气在运动活塞的压缩下背压升高形成气垫作用,迫使活塞迅速减速,最后停下来。改变节流阀的开度,就可以调节缓冲速度。 从缓冲柱塞封闭柱塞孔起,到活塞停下来为止,活塞所走的行程称为缓冲行程。缓冲装置就是利用形成的气垫和节流阻尼来吸收活塞运动产生的能量,达到缓冲的目的。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 29 页 共 41 页 图 4冲 结构 1 2 3 4 5均速度和最大速度 831 0 0 /1 ( mm/s) 1 04 . 21 . 21 00 / 0 . 880m a x mm/s) 式中系数 随气缸的具体工作情况而异,一般在 查气动手册由图 4知气缸的最大速度 00动能低于允许吸 收能量,故可以使用。 图 4缸负载质量和最大速度关系 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 30 页 共 41 页 第五章 控制元件的选择 定 有效截面积 公式为 0 )21(2525 )2 (5式中 0V 气缸排气侧容积 )( t 活塞单行程运动时间 ( s) K 随气缸负载率 变化的系数 K 21 代入 上 式 1 . 624 101 0 06 . 33 . 1 40 . 5 )25 . 2 ( 1 32 S )(根据以上计算结果,可由产品样本中选定型号。 定 为满足气缸活塞运动而求出的合成有效截面积,是由单向节流阀(速度控制阀)、二位五通电磁阀(方向控制阀)、 消声器 的各个有效截面积组合而成。在 选择各控制元件有效截面积时, 要在规格表中选择接近于计算得出的合成有效截面积的两倍左右,并选定接口尺寸和型号,这可由生产厂的产品样本查得。 表 5向控制阀的有效截面积 ( 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 31 页 共 41 页 表 5向节流阀的有效截面积 ( 表 5声器的有效 截面积 ( 对照表 5 5表 5(1)二位五通电磁阀 型号规格 : 6 (直动式) 技术参数 : 公称通径 6效截面积 25 换向时间 工作电压 4V 工作压力范围 2)单向节流阀 型号规格: 术参数: 公称通径 3效截面积 4 )(工作压力范围 启压力 3)消声器 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 32 页 共 41 页 型号规格: 膨胀 干涉吸收型 技术参数: 有效截面积 10 )( 验算这些元件实际使用时的合成有效截面积,公式为 32221221111 (5代入数据 2222 10151411 S 解得 S =(可见其合成值稍大于要求 的 (可以使用。 型 紧急阀(手拨开关)为二位三通阀( 常闭 式),控制方式为手动直动式,当紧急阀在工作时,手拨开关处于“开”的位置,进气腔与工作腔相通,压缩空气经紧急阀通向二位五通电磁阀,流向气缸。当电、气路出现故障时,将手拨开关拨向“关”的位置,此时进气腔与工作腔不通,而工作腔与排气腔相通,气缸左右腔的压缩空气 都能通过电磁阀的排气口及手拨开关的排气口排出,此时可以实现 气动门 的手动打开与关闭。 对照表 5结合产品样本选定紧急阀的型号如下 型号规格: 术参数: 公称通径 8作压力范围 0 8效截面积 24 操作力 30N 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 33 页 共 41 页 第六章 气源装置 选型 气源装置是用来产生具有足够压力和流量的压缩空气并将其净化,处理及储存的一套装置。 它主要由空气压缩机、 后 冷却器、除油器、储气瓶、空气过滤器组成。 (1)空气压缩机 空气压缩机是 将机械能转变为气体压力能的装置,是气动系统的动力源,一般有活塞式、膜片式、叶片式、螺杆式等几种类型。其中,气压系统最常用的机型为活塞式压缩机。在选择空气压缩机时,其额定压力应等于或略高于所需的工作压力,其流量等于系统设备最大耗气量并考虑管道泄漏等因素。 (2)后 冷却器 后 冷却器安装在压缩机出口管道上,将压缩机排出的压缩气体温度由140 170降至 40 50,使其中水汽、油雾气凝结成水滴和油滴,以便经除油器析出。 后 冷却器一般采用水冷换热装置,其结构形式有列管式、散热片式、套管式、蛇管式和板式等。其中, 蛇管式冷却器最为常用。 (3)除油器 除油器的作用是分离压缩空气中的凝聚的水分和油分等杂质,使压缩空气得到初步净化, 其结构形式有环形回转式、撞击折回式、离心旋转式和水浴式等。 (4)储气瓶 储气瓶主要用来调节气流,减少输出气流的压力脉动,使输出气流具有流量连续性和气压稳定性。 (5)空气过滤器 空气过滤器的作用是滤除压缩空气的水分、油滴及杂质,以达到气动系统所要求的净化 程度 。 根据不同的结构形式,压缩机可分为容积式压缩机和动力式压缩机两大类,如图 6 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 34 页 共 41 页 图 6缩机结构形式分类 在各种不同结构形式的压缩机中,目前活塞式压缩机使用最广 (1)按活塞式压缩机的排气量 ,活塞式压缩机可分为 微型: 1L/ 8 小型: q=1 10L/P=8 60型: q=10 100L/P=60 50型: 100L/ P 5002)按活 塞式压缩机的结构特点可分为 根据气缸的排列形式和相互位置,可分为立式、卧式和角度式。 根据气体在气缸内被压缩的次数分为单级、两 级和多级。 根据曲柄连杆机构的差异,可分为无十字头 (多用于低压、小型压缩机) 和有十字头 (适用于大、中型高压压缩机) 。 根据活塞的工作面在气缸内的作用情况,分为单作用式(指活塞只在一侧进行压缩)和双作用式。 空气压缩机的输出压力公式为 一般情况下,令 ) M P ,这里取 P 式中 P 气缸的最高使用压力 ( ,这里取 ; P 气动系统的总压力损失 ( 。 江苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 35 页 共 41 页 代入数据得 ( 机的吸入流量 本系统中,压缩机不设气罐,故 流量公式为 (6式中 气动系统的最大耗气量 ( L/ 所以 084.6) 空气压缩机功率计算 公式为 1)( )1(111 (6式中 n 中间冷却器个数, 1n ; k 修正系数,一般可令 k ; 1P 吸入空气的绝对压力, (M P ; 输出空气的绝对压力, (5.0 代入数据求得 (根据表 6结合 13279 选择 两 级往复活塞式压缩机, 型号为 : 表 6塞式压缩机技术性能及特点 技术参数: 排气量 苏技术师范学院毕业设计说明书 (论文 ) 第 36 页 共 41 页 公称排气压力 1率 复活塞 两级活塞压缩机如图 6图 6级活塞式空气压缩机 它分为 两个阶段 将吸入的大气压缩到最终的压力。 择 一般从空气压缩机输出的压缩空气温度很高,在此情况下压缩空气中所含的油、水均为气态,如直接送入储气罐及气动设备,将会带来不良后果。因此,需在压缩机出口之后,装设后冷却器及时吸收压缩空气中的热量,使之降温至 40 50 ,使其中的水分、油雾大部分凝成水滴和油滴而分离出去。一般分为风冷式和
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