家庭式自动推拉大门的设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,论文题目：家庭式自动推拉大门的设计,学生姓名：孙磊,所在院系：机电学院,所学专业：机电技术教育,导师姓名：聂永芳,目 录,1 设计自动大门的目的和意义,2 红外方式和门的类型的选择,3 工作总流程,4 大门部分介绍,5 总结,1 设计自动大门的目的和意义,随着社会的不断进步，人们不断去追求舒适的，方便的，智能化的生活环境。于是相应的电子产品产生，自动门同样出现在人们的生活中。随着门的技术、性能日趋成熟、完善，它被广泛应用在政府机关、银行、医院、商业、工业等不同行业，改善了人们的生产生活条件。自动门的控制方式日趋多样化，有继电器控制，单片机控制，PLC控制等等。同时，人们也比较喜欢清静的居住环境，城市郊区的乡村院落时尚典雅，环境相对较好，是人们比较理想的选项。在各种自动化的家具中，院落大门是其中的重要一项。目前，自动门主要有自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动气密门以及自动屏蔽门。,2 红外方式和门的类型的选择,红外感应方式主要有两种：,1.TX05D反射式红外控制。,2.红外线二极管控制。,采用红外线二极管控制，红外发射、接收电路均有完整的配套器件，这些器件不仅售价低而且可靠，电路简单。依据本课题的要求使用这种控制方式最为经济。,门的类型的选择:,目前，市场上的门主要有平开门，折叠门，推拉门，伸缩推拉门，升降门，卷帘门,.,各种门的优缺点如下：,1 平开门，优点，地面不用安装导轨，减少了行车的颠簸和设施的造价，适用于大门两侧有建筑物的场合，缺点，需要有开门的相应空间，门在开启的过程中，在以门宽为半径的活动范围内不能有障碍物。,2,推拉门，优点，结构简单，它所需要的空间较小，门的材料可以选用木材或者其他的，造价最低。缺点，地面需要安装导轨，考虑靠家庭应用，导轨的材料不需要太昂贵，主要是结实耐用，比如水泥就行。,3,伸缩门，优点，外观豪华大方，很好的塑造企事业单位的形象，重量轻。缺点，结构复杂，造价稿，维修不方便,。,4,综上所述，本设计选用推拉单扇门。,3 工作总流程,整个过程的流程如下，当有人进门或者出门时，红外感应生成的电信号使耦合继电器闭合，耦合继电器将其控制的按钮SB1启动，线圈KM1得电并实现自锁，其常开触点闭合，电机开始正转，大门被拉开，磁性行程限位开关SB3复位。当完全打开时，大门会撞开磁性行程限位开关SB2，首先是KM1线圈失电，电动机正转电路被切断，电动机停止正转，延时开关KT打开，系统进入延时阶段，当预定的延时时间完成后，KM2线圈得电并实现自锁，电动机开始反转，大门的磁性部位使磁性行程开关SB2复位，在关门过程中，当有人通过K2或K1时，大门自动进入开门程序。当关门动作完成后，大门撞开行程开关SB3，SB3断开，KM2线圈失电，反转电路断开，电机停止。,流程图,总体效果图,4 大门部分介绍,1 木材的选用,一方面，家具用材中普通家具的选用原则是有适当的顺纹抗压强度，抗弯强度及抗裂强度，涨缩性小，不翘裂变形。其次要有适当大的强度和韧度，纹理直。根据这种原则，晋冀鲁豫地区的适宜木材有松树，华山松，落叶松，云杉，槐树，榆木等树种。另一方面，对于珍贵的，量少的，用途广泛的树种，尽量用其它树种代替，以便合理利用，充分发挥木材的价值，经过综合考虑，我决定选用槐木，它基本上满足上面两个方面的要求，其气干密度是0.702g/cm3。,大门的设计,长宽厚为 21.80.05 单位为m,体积为V=2m1.8m0.05m=0.18 m3,质量为M1=0.702 g/cm30.18106 cm3=126.36kg,门的上面用优质冷轧钢带紧固，钢带材料是45钢。门的下面用钢板紧固，钢板厚度2mm，,钢板体积为,V=0.2cm5.4cm180.4cm+5cm180.4cm0.2cm2cm+2cm5.4cm0.2cm5cm=566.432 cm3,钢板质量 M2=0.0785kg/cm3566.432 cm3=44.46kg,图3-3 轴模型,轴承的选择,当量静载荷,(4),本设计中应用的是纯径向轴承,选用 (5),(6),So为轴承静强度安全系数，本设计选用So=1,当量静载荷Po=（M1+M2）g=（12.36kg+44.46kg）10N/kg=1708.2 N,选用深沟球轴承,查表知道,选用代号为16001的轴承,内径为12mm,外径为28mm,轴承宽B=7mm。,支撑方式为双支点各单向固定。,轴的选择,实心轴过盈配合,过盈量为,(7),A 磨削轴 A=3 精研轴 A=2 d 理论过盈量 dy 实际过盈量 dy=dd/(d+A)=12mm2mm/(12mm+3mm)=1.6mm,总的轴长为 L=50mm+40mm+14mm=104mm,轴与钢板的下面为焊接。,电动机的选择,轴承摩擦：,(8),M 轴承摩擦力矩 轴承摩擦因数 F 轴承载荷 d 内径,对于深沟球轴承=0.00015-0.00022 取=0.0002,=0.00021780.2 N 12/2 mm=2.2 N mm,电动机，Y系列三相异步电动可作为一般用途的电动机，具有效率高，节能，噪声低，振动小，运行安全的特点，适用于驱动无特殊要求的场合。本设计采用卧式单轴伸出防护式安装，380v电压驱动。,查表得，Y系列三相异步电动机 Y802-4 额定功率0.75kw 额定转速为1390n/min，额定转矩 为2.2 N mm，质量 18 kg，外型285233170 mm,减速器的选择,选用二级圆柱齿轮减速器，结构简单，是目前用途最广的减速器，但是，齿轮非对称布置易产生轮齿偏载,传动比 i=7-50。,电动机和减速器之间选用膜片联轴器，膜片联轴器公称转矩2.5 N mm，轴孔选择16mm。,齿轮齿条的选择,大门开启速度选为 V=0.10845m/s,电动机转速为 n1=1390n/min,选择二级圆柱齿轮减速器传动比 i=30,则减速器输出轴的转速为 n2=n1/i=1390/30 n/min=39.72 n/min.,输出轴的角速度为,（9）,由 （10）,得 =87mm,模数m=1.5mm，则齿轮的齿数Z=d/m=58 齿顶高ha=1.5mm 齿根高hf=1.875mm,根据门的宽度，选择齿条长2m，又齿轮齿条结合关系知道，齿条的模数m=1.5mm，齿条宽要大于齿轮宽，选为10cm。,总结,本文设计的自动大门主要应用在家庭式的院落大门，目前市场上的自动大门的造价较高，应用范围不广。针对这一现象，本设计本着经济实用的原则，精心挑选各种组成原件，在确定满足控制要求的情况下，尽量采用成本低的器件,。,本设计采用红外感应采集信号，主要运用继电器的启闭实现大门的控制要求，齿轮齿条传递动力，最终取得了成功。但在该设计中，由于所选用的原件不太精密，所以整个系统的稳定性不高，体积比较大，灵敏度不高，控制功能比较简单,。,大门的锁定系统没有认真考虑，需要在以后的工作和学习中做进一步的努力，本设计还有待于进一步的完善,。,