地铁TVM票卡发送装置的设计与分析研究

论文摘要

本文对地铁自动售票机的票卡发送装置进行设计和分析研究,针对摩擦式发卡技术容易打滑、伤卡、控制精度低的缺陷,提出了一种结构改进方案,并首次尝试使用结构有限元法分析票卡的安全性。首先介绍了新方案的工作原理,对票卡发送装置各机构的空间位置进行总体布局,在此基础上完成电机、传感器的选型。对同步带及带轮、票卡通道组件、刮刀组件进行结构设计,绘制出各个零部件的三维模型,完成了票卡发送装置总装配图。其次在ANSYS Workbench中建立两种模式下刮刀票卡碰撞有限元模型,对票卡进行结构瞬态分析,得到两种模式下刮刀与票卡在碰撞瞬间票卡的应力应变云图。通过分析碰撞时票卡的最大应力及芯片所在位置的应力变形情况,验证在刮卡过程中票卡的安全性。最后在虚拟样机RecurDyn中完成了票卡通道组件的动力学分析及运动仿真,采用位移分析法和载荷分析法两种方法对结果进行分析,检验票卡通道切换的实际运动情况。并通过调试确定扭簧的刚度系数、阻尼系数及预紧力等参数,保证了票卡通道切换机构运行的平稳性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 选题背景和目的
• 1.2 国内外研究及发展现状
• 1.2.1 AFC系统研究发展现状
• 1.2.2 自动售票机研究发展现状
• 1.2.3 TVM票卡发售模块研究发展现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 2 总体结构方案设计
• 2.1 票卡发售模块的技术要求
• 2.1.1 模块功能要求
• 2.1.2 主要技术规范
• 2.2 票卡发售模块总体方案要求
• 2.2.1 总体结构方案及组成
• 2.2.2 票卡处理流程
• 2.2.3 模块票卡处理时间分配
• 2.3 票卡发送装置结构方案设计
• 2.3.1 票卡发送装置方案设计
• 2.3.2 刮卡式技术发卡原理
• 2.3.3 电机及传感器选型
• 2.4 本章小结
• 3 票卡发送装置机械结构设计
• 3.1 票卡发送装置总体结构布局
• 3.2 同步带及带轮的结构设计
• 3.2.1 同步带及带轮尺寸设计
• 3.2.2 同步带及带轮三维建模
• 3.3 票卡通道组件的结构设计
• 3.3.1 票卡通道组件的空间位置布局
• 3.3.2 凸轮结构设计
• 3.3.3 通道架结构设计
• 3.4 刮刀组件结构设计
• 3.5 票卡发送装置总装配图
• 3.6 本章小结
• 4 票卡安全性分析
• 4.1 票卡安全性分析思路
• 4.1.1 新型非接触式IC票卡介绍
• 4.1.2 分析思路
• 4.2 结构有限元分析技术基础
• 4.2.1 有限元法的基本思想
• 4.2.2 票卡结构瞬态动力学分析方法
• 4.3 有限元模型建立
• 4.3.1 简化几何模型导入
• 4.3.2 材料属性定义
• 4.3.3 接触类型及参数设置
• 4.3.4 有限元网格划分
• 4.4 有限元求解及结果分析
• 4.4.1 施加载荷及约束
• 4.4.2 求解结果参数设置
• 4.4.3 计算结果分析
• 4.5 本章小结
• 5 动力学分析及运动仿真
• 5.1 多体动力学分析技术基础
• 5.1.1 多体动力学分析计算原理
• 5.1.2 RecurDyn动力学仿真步骤
• 5.2 动力学模型建立
• 5.2.1 动力学简化模型建立
• 5.2.2 模型约束载荷设置
• 5.2.3 模型驱动添加
• 5.3 接触设置及参数定义
• 5.4 动力学计算及结果分析
• 5.4.1 票卡通道组件动力学分析思路
• 5.4.2 计算仿真及结果分析
• 5.4.3 参数调试及最终结果
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 前景展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录