公交车内摆门设计论文
目录序 言1第一章 门体结构及运动分析21.1 内摆门结构及工作原理21.2 内摆门的运动分析31.2.1 气缸、摆臂的运动31.2.2 转臂与门体的运动51.3 内摆门各点位置确定61.3.1 门轴中心C点与气缸转轴中心的相对位置61.3.2 转臂回转中心C、转臂与门体铰接点D及滚轮中心E相对位置6第二章 内摆门四杆传动机构设计82.1 基本结构82.2 确定已知参数82.3 机构尺寸计算102.3.1 机构连杆尺寸计算102.3.2 滑块E处于两极限位置时的距离（滑块行程）112.3.3 曲柄滑块机构的强度校核11第三章 驱动系统原理图的拟定133.1 门体传动机构选择133.2 门泵类型选择133.3 换向回路选择133.4 速度控制回路选择143.5 气动防夹系统153.6 系统原理图绘制16第四章 内摆门气动元件选型与计算184.1 产品分类、型号184.1.1 产品分类184.1.2 门泵按气动门在开启后所处的位置分类184.1.3 产品型号的标记方法184.1.4 产品型号标记示例184.2 技术要求194.2.1 工作环境194.2.2 工作电压194.3 安全性能194.4气缸的选型与计算204.4.1 确定设计参数204.4.2 气缸选择标准204.4.3 气缸的尺寸计算与选择214.4.4 气缸输出力计算224.5 气缸型号选择244.6 气缸耗气量计算244.6.1 活塞杆外伸行程的耗气量244.6.2 活塞杆内缩行程的耗气量254.7 缓冲性能计算254.7.1 气缸的平均速度和最大速度264.7.2 缓冲性能检验264.8 各控制元件的合成有效截面积确定274.9 各控制元件的有效截面积和尺寸确定274.10 紧急阀选型29第五章 气源装置选型与计算305.1 气源装置的定义及组成305.2 空气压缩机选择315.2.1 活塞式压缩机分类315.2.2 确定空气压缩机的输出压力325.2.3 空气压缩机的吸入流量325.2.4 空气压缩机功率325.2.5 选择空气压缩机型号335.3 后冷却器选择345.4 除油器、储气瓶及主管道过滤器选型345.4.1 除油器选型345.4.2 储气瓶选型345.4.3 空气过滤器选型365.5系统性能验算36参考文献37致 谢38序 言随着国民经济的飞速发展和人民生活水平的日益提高,人们对客车内、外饰质量及舒适性的要求越来越高。乘客门是客车的重要组成部分,是乘客上下车的通道,对客车的整体造型也起着重要的协调作用。客车乘客门是客车的重要组成部分。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。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 。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。第29页 共38 页第一章 门体结构及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CAD作图法描绘各运动部件的运动轨迹，并确定内摆门各点位置。1.1 内摆门结构及工作原理气动内摆门的结构如图 1-1 所示。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B点铰接，摆臂在C点通过花键配合与门轴3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D点铰接，E为门体上的滚轮，门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1-1 内摆门结构简图1-气缸 2-摆臂 3-门轴 4-转臂 5-门体 6-门框 7-门泵托板 8-上滑槽 9-上滑槽中心线图1-2 电，气路工作原理图1-二位五通电磁阀 2-紧急阀 3-气缸 4-单向节流阀图 2-2 为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a点接通时，电磁阀右端线圈通电，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b点接通时，电磁阀左端线圈通电，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。1.2 内摆门的运动分析1.2.1 气缸、摆臂的运动气缸、摆臂的运动如图 1-3 所示。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C点摆动，带动门轴绕其中心C点转动。为避免运动干涉，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f的方向沿推杆方向，而摆臂B点的瞬时运动V的方向垂直于摆臂方向，推力方向与运动方向夹角越小，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,V的方向应与f方向重合，即摆臂与推杆垂直，在极限位置B与B点，夹角也是越小越好。图1-3 气缸、摆臂运动轨迹图1-4 转臂、门体运动示意图1.2.2 转臂与门体的运动转臂与门体的运动如图 1-4 所示，气缸驱动摆臂绕C点摆动，带动门轴及转臂绕门轴中心C点转动，门体上的D点随转臂一起绕C点旋转，门体上各点随之运动。在门体运动过程中,E点始终在滑槽中滑动，保持Y向位置不变。由图 2-4 可以看出，当D点绕C点旋转角到D时，门体上E点的运动，可看作该点随着D点位置的变化由E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E在Y向上位置不变.E点的运动可以看作以上平移运动与旋转运动合成的结果。同样，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E点随D点的运动由E平移到E,E点的运动距离EE等于D点的运动距离DD因此DD的Y向距离也等于的Y向距离。即 (1-1)又因为E与 E在Y向上位置不变,所以 (1-2)由此可得 (1-3)令 (1-4)式中: 门体关闭时转臂回转中心C点和转臂与门体铰接点D之间的X向距离；C点和D点之间的Y向距离。令 (1-5)式中： D点与门体滚轮E点之间的X向距离；D点和E点之间的Y向距离。由图可知 (1-6)式中: 转臂回转中心C点和转臂与门体铰接点D之间的直线距离。同理，可以得出 (1-7)式中： 转臂与门体铰接点D与门体滚轮E点之间的直线距离。将式(2-6)、式(2-7)代入式(2-3)中，可得: (1-8)式(2-8)就是转臂、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D移到D门体上各点随之平移的同时，还绕D反向旋转相同的角度。1.3 内摆门各点位置确定1.3.1 门轴中心C点与气缸转轴中心的相对位置由图 2-3 可以看出，C点与转轴中心的相对位置，影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，这样效果最好。C点和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810mm。1.3.2 转臂回转中心C、转臂与门体铰接点D及滚轮中心E相对位置(1)C点位置的初步确定C点的Y向位置已确定。确定C点的X向位置应注意，要使C点与门框边缘基本对齐。C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；C点太靠右，会占用气动门的空间，使门的开度、上车通道有效宽度降低。这里定C点X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 1-5 所示。图1-5 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、E各点相对位置的确定由上可知，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(2-7)可以得出，此时，。当受到空间限制，门口尺寸较小时，可以适当加大的尺寸，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。第二章 内摆门四杆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NJC6110GK客车为例并结合上述内摆门运动分析来计算该传动机构的尺寸。2.1 基本结构如图 2-1 是NJC6110GK客车内摆门结构简图，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2-1 门体上端面俯视图1-门轴 2-转臂 3-门框 4-密封胶条 5-门体 6-滚轮2.2 确定已知参数在图 2-2、图 2-3中，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:=810,=50 ,=80 ,=100，=102,
