闸机扇门模块的设计与研究

论文摘要

扇门模块作为闸机的阻挡装置,目前在大型公共场所的应用主要是依赖于进口。课题结合部分国外产品技术,完成对扇门模块的设计与研究。(1)在分析了扇门模块的具体工作功能的基础上,拟定设计了一套完成扇门模块功能的运动方案；(2)根据扇门模块的门扇的工作环境和设计目的,并通过有限元的分析研究,完成了扇门模块的阻挡机构——门扇的结构设计；(3)根据扇门模块在闸机通道内的工作要求,综合设计了扇门模块的主运动机构——曲柄摇杆机构,并由机构的运动学理论,仿真分析了曲柄摇杆机构,并获得了相应的动态参数变化曲线；(4)完成了扇门模块的机械结构的设计,建立了扇门模块的机械动力学模型,应用ADAMS软件仿真了扇门模块的运动过程,从而分析研究了扇门模块的动力学特性,得出了一些相关的动态参数变化曲线；(5)根据扇门模块的参数分析,完成了扇门模块的各部件选型,设计了扇门模块的自动回缩机构,并定义了扇门模块控制系统的部分设计条件。最后,完成了扇门模块的设计,建立了扇门模块的虚拟样机,并通过仿真证明其能够有效的完成扇门模块的功能要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.3 课题的主要任务
• 1.4 课题研究的内容及安排
• 2 扇门模块运动方案的拟定
• 2.1 扇门模块的设计任务
• 2.2 扇门模块主运动的机构选型
• 2.2.1 凸轮机构
• 2.2.2 双摇杆机构
• 2.2.3 六杆机构
• 2.2.4 曲柄摇杆机构
• 2.2.5 扇门的机构方案
• 2.3 自动回缩机构
• 2.3.1 常用机构方案
• 2.3.2 机构方案的设计
• 2.4 到位检测装置
• 2.5 扇门的状态保持功能
• 2.6 本章小结
• 3 门扇的结构设计与有限元分析
• 3.1 门扇的结构设计
• 3.1.1 门扇的外形结构
• 3.1.2 门扇的结构方案
• 3.2 聚氨酯泡沫塑料的材性
• 3.3 钢构件的结构设计
• 3.3.1 钢构件的结构方案
• 3.3.2 双钢板组合结构
• 3.4 门扇的有限元动力分析
• 3.4.1 行人碰撞模型
• 3.4.2 ABAQUS有限元模型
• 3.4.3 显示积分算法
• 3.5 计算结果及钢构件的结构优化
• 3.5.1 碰撞结果分析
• 3.5.2 双钢板的结构优化
• 3.6 本章小结
• 4 曲柄摇杆机构的设计与运动学分析
• 4.1 曲柄摇杆机构的选型
• 4.2 曲柄摇杆机构的设计
• 4.2.1 正置曲柄摇杆机构
• 4.2.2 曲柄摇杆机构的已知条件
• 4.2.3 曲柄摇杆机构的尺寸综合
• 4.3 曲柄摇杆机构的运动学分析
• 4.3.1 曲柄摇杆机构的数学模型
• 4.3.2 运动学仿真
• 4.3.3 仿真结果分析与研究
• 4.4 本章小结
• 5 扇门模块的结构设计与动力学分析
• 5.1 扇门的减振设计
• 5.1.1 扇门的机械振动
• 5.1.2 扭转弹簧的设计
• 5.1.3 橡胶减振器的设计
• 5.2 门架的设计
• 5.3 摇臂的设计
• 5.4 心轴的设计
• 5.5 轴承的设计
• 5.6 机架的设计
• 5.7 扇门机构的动力学分析
• 5.7.1 扇门机构的动力学模型
• 5.7.2 机构的动力学仿真
• 5.8 本章小结
• 6 扇门模块的部件选型设计及控制系统的设计
• 6.1 电机选型设计
• 6.1.1 电机参数的计算
• 6.1.2 电机选型
• 6.1.3 转动惯量匹配验算
• 6.2 电机减速器的选型
• 6.3 自动回缩机构的设计
• 6.3.1 弹性元件的结构设计
• 6.3.2 电磁铁的选型参数
• 6.4 传感器的选型及布置
• 6.5 控制系统的设计研究
• 6.5.1 扇门模块的整体控制方案
• 6.5.2 扇门模块的控制算法
• 6.5.3 控制电路的设计
• 6.6 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录