红外线自动感应门设计.doc

三 江 学 院本科生毕业设计（论文）题 目 红外线感应式自动门系统设计 机械工程学院 院（系） 机电 专业学生姓名 顾浩 _ 学号 指导教师 王卓君 职称 讲师 指导教师工作单位 三江学院机械工程学院 起讫日期 2023.2.24-2023.6.21 摘 要自动门的驱动构件由交流电动机以及减速器或交流电动机以及液压系统组成，依据PLC的指令驱使驱动部件按照指令工作，带动门体开闭。从驱动部件再到门体的运动，其中是传动机构，减速器就是传动机构的其中之一。现在减速器以及交流电机大部分已经做成一体，做成减速交流电机，这样可以使简化设备，容易做到标准化生产，小型化。除了减速器外，还存在传动机构，依据设计需求，传动机构可以设计成齿轮传动、链条传动，也可以设计成高效的带传动。 自动门最常见的结构功能是自动门机械驱动部件以及门内外的红外线部件，当人类或活动目的进入红外线传感器工作作用范围时，红外线传感器可以检测到人类或者活动目的后提供PLC传送开门信号，PLC接到开门信号后便会控制门扇自动打开；当人类或活动目的拜别感应区时，红外线传感器检测到人类或者活动目的消失不见，门扇就会自动关闭。这一切的运作过程所有采用全自动控制，按照这样既方便也提高了建组物的格调。导致平移式门在市场上逐渐普及开来。 本课题重要解析了自动门的机械部分设计以及PLC控制系统的硬件的选型以及简朴的软件部分的设计。机械部分的设计需求保证自动门总体结构的美学性能，经济性能以及技术指标；并且也得保证机械零部件可以满足正常功能需求，比如偶尔会产生的机械零件失效等不满足功能规定的情况；并且还要依据零件的工作受力产生合适的选材以及满足结构工艺性。在控制系统的设计中，依据实际需求，选择合适的控制系统，驱动交流电机，红外线红外线传感器等。关键字：自动门；PLC；系统；设计AbstractAutomatic door has an important part of the modern building access, and large quantities are various architectural designers use. In China high-speed development today, automatic doors are widely used in many-storied buildings row upon row of Metropolis Hotel, hotels, banks, business clubs, shopping malls,office buildings. With the development of science and technology and the improvement of peoples living standard, people on the function, design requirements are increasingly high requirements from the switch, single function,the appearance, energy saving, high efficiency, noise, automatic and other higher level requirements. In order to meet this trend of development, automatic doors of various types and functions of large numbers of design application.Performance of the control system of automatic door performance depends on it.Relay control with automatic door early, the installation process is complex, bulky,unstable and inconvenient to repair, so gradually been abandoned. The automatic door control are used to compare the stability of PLC (programmable logic controller) control, it has the advantages of long service life, high stability,convenient repair and on the environment has very strong adaptability, so the automatic door mechanical part design is mainly based on PLC as hardware machinery parts and control system based. The. The software design of control program is written with PLC as the core to the automatic door.This paper mainly analyzes the selection of automatic door of mechanical part design and PLC control system hardware and software design of simple. Design of mechanical parts of the need to ensure that the aesthetic performance of the overall structure of the automatic doors, economic performance and technical indicators; also have to ensure that the parts can meet the needs of normal function, mechanical parts such as the occasional failure does not meet the functional requirements of the situation; and also to the appropriate material and meet the process according to the parts of the work stress. In the design of control system, according to actual needs, select the appropriate control system,drive motor, sensor etc.Key word: automatic door；PLC；system；design目 录1.1 课题研究的背景、目的与意义11.2 自动门的简介21.2.1自动门的构成21.2.2国内自动门的发展现状2第1章 总体方案的设计41.1 设计任务41.2 设计场合41.3 设计规格41.4 平开自动门的工作原理51.5 设计方案6第2章 门体的设计72.1 门体的构成72.2 门形式的选择72.3 门体以及门扇材料的选择72.4 门体的相关参数82.5 门体附件的设计92.5.1 门夹的设计92.5.2平滑门止摆部件的选择9第3章 驱动以及传动系统的设计113.1 自动门运营的阻力的计算113.2 自动门驱动功率的计算123.3 减速交流电机的选型123.3.1直流电机的调速123.3.2拟定减速机型133.4 齿带传动的设计133.4.1齿带传动各个参数的设计计算13 3.4.2 齿带传动张紧部件的设计18第4章 门吊件皮带夹导轨的设计204.1 门吊件的设计204.1.1门吊架的设计204.1.2吊轮设计214.1.3吊轮轴的设计224.1.4 吊件的整 体装配设计244.2 皮带夹的设计274.3 导轨的设计284.4 外饰挡板的设计29第五章 控制部分设计305.1软件部分设计345.1.1控制规定及功能分析305.1.2程序流程图345.1.3程序355.1.3.1IO配置表355.1.3.2程序图365.2 硬件设计315.2.1控制器的选择315.2.2 检查部分设计325.2.2.1 传感器选型325.2.2.2 行程开关选择325.2.3 驱动电路部分33结束语38致谢39参考文献40附录41绪 论1.1 课题研究的背景、目的与意义 自动门从理论上来看就是门的理念的延伸以及发展，是门的作用依据人类的需求所产生的发展以及完善。自动门是应用先进的感应技术，通过可编程序控制机电执行机构使门体自动启闭的一种门系统。其给人类以亲切大方的感觉并且也可以制造豪奢的气场，其全新的理念，宽敞的门洞以及高格调的构思，使得其处在门体设计大潮的最前端。建筑大厦在既要保证能进出人类流，并且也要保证室内空气的合适循环以及安静恬静的环境，这是大部分建筑师碰到的重要问题之一，然而自动门的产生，为这种问题提供了卓存在成效的解决方案，其可以存在效的防风、防尘以及隔绝噪音。其最大的优点是“可以永远开门或者永远关门”，对于内行人类来说，自动门总是开着的，但是对于建筑物来说，门却是一直关着的。因自动门拥存在这方面的长处，导致自动门在门系列的方向进步具存在良好的未来。 自动门依据应用的场合以及系统功能结构方面的不同可以划分为：平移式自动门、旋转式自动门、折叠式自动门、圆弧式自动门等。其中平移式自动门的应用最为广泛，大家伙平时一般所说的自动门以及感应自动门门指的就是平移式自动门，就是平滑自动门。 自动门最常见的结构功能是自动门机械驱动部件以及门内外的红外线部件，当人类或活动目的进入红外线传感器工作作用范围时，红外线传感器可以检测到人类或者活动目的后提供PLC传送开门信号，PLC接到开门信号后便会控制门扇自动打开；当人类或活动目的拜别感应区时，红外线传感器检测到人类或者活动目的消失不见，门扇就会自动关闭。这一切的运作过程所有采用全自动控制，按照这样既方便也提高了建组物的格调。导致平移式门在市场上逐渐普及开来。1.2 自动门的简介1.2.1自动门的构成自动门的品种很多，结构形势不同，但其基本结构重要存在三大部分构成，即门体、门框部分、驱动以及传动部件、控制部分以及红外线传感器部分。门体是自动门的最重要的部件，由于各类门体的2D特性以及3D特性，门体的组成方法存在两种，即2D构成法以及3D构成法。2D构成法是将构成门体的形状要素依据一定规律以及原则创导致二维空间的2D形体；而3D构成法的设计构成是形体，不像2D设计构成的是形状。而自动门的驱动构件由交流电动机以及减速器或交流电动机以及液压系统组成，依据PLC的指令驱使驱动部件按照指令工作，带动门体开闭。从驱动部件再到门体的运动，其中是传动机构，减速器就是传动机构的其中之一。现在减速器以及交流电机大部分已经做成一体，做成减速交流电机，这样可以使简化设备，容易做到标准化生产，小型化。除了减速器外，还存在传动机构，依据设计需求，传动机构可以设计成齿轮传动、链条传动，也可以设计成高效的带传动。1.2.2国内自动门的发展现状目前国内自动门的发展存在以下特点：1）工厂多，规模小 56年以来， 自动门在国内得到了较为迅速的发展。据不完全记录，现在国内大大小小生产自动门的工厂已存在50多家，但是大都生产规模小，自主研发能力弱。从新产品开发能力以及质量稳定性方面暂时还不具有以及进口产品竞争的实力。 2）专业化分工趋势显现，初期的生产工厂，一般是自主研发以及生产，最多委托代加工部分零部件。但是近两年以来，却诞生了专门生产自动门重要部件的工厂，如交流电机、主控板、遥控器、传动件、塑料部件等产生了专业生产工厂，这一趋势使生产的门槛减少，进入的工厂进一步增多，导致竞争更加剧烈。 3）高、低档次的市场分明。进口产品凭借质量以及品牌长处，占据了高端市场，目前国内工厂的产品基本上也都具有比较完善的功能，但生产工艺略嫌粗糙，质量水平参差不齐，整体档次较低，重要集中在低端市场。 第1章 总体方案的设计1.1 设计任务以平滑自动门为设计对象，实现以PLC为基础的红外线自动门机械零部件的设计。1.2 设计场合本文以某营业厅自动门作为例子，完毕以PLC为自动控制装置的自动门机械零部件的设计制造，设计的对象则是按照洞口宽度尺寸为4.2m高度为3.2m的洞口尺寸进行初步设计，这种规格尺寸重要合用于小人类流的场合。在营业厅自动门正上方内外各自安装一个红外检测开关，当存在人类欲进入时，红外检测开关检测出存在人类要进入或出去的状况，从而产生输出信号。PLC获取到这个输入信号，启动直流电机，将门打开。然而当门打开到一定限度后，碰到限位开关后，限位开关动作，产生了输出信号，自动门然后停止动作。等待一会儿后，自动门自动合上。但是在闭合过程中，假如红外检测开关检测存在人类要进入或出去时，自动门则停止闭合，并立刻打开。但是为了保障门的安全性，所以设立关门限位开关，可以保障在自动门的闭合即将结束时，也不会发生两扇门碰撞。并且开闭都得有个由快到慢的过程。1.3 设计规格名称尺寸（mm）洞口高度3200洞口宽度4200固定门扇高度2300固定门扇宽度1050活动门扇高度2300活动门扇宽度1000门扇厚度10门扇运营速度0.5m/s 0.3m/s开门方式平开1.4 平开自动门的工作原理一方面，平移式式自动门组是由以下部件组成：（1）主PLC：其是自动门的总指挥中心，通过内部编存在指令程序的大规模集成块，依次发出相应指令，来指挥马达或是电锁类系统工作；并且人类们通过主控器可以调节门扇的打开速度、打开的幅度等参数；（2）感应检测器：重要负责采集外部的信号，就如同人类们的眼睛，但是当存在移动的物体来进入其的工作范围时，其就会给主PLC一个脉冲信号；（3）动力马达：它提供开门与关门的积极力，来控制门扇加速或减速运营；（4）门扇行进轨道：类似火车的铁轨，来约束门扇的吊具走轮系统，来使其按特定方向进行行进、滑动等动作；（5）门扇吊具走轮的系统：来用于吊挂活动门扇，并且然后在动力牵引下来带动门扇运营； （6）同步皮带（或者三角皮带）：来用于传输马达所产动力，用于牵引门扇吊具走轮系统；（7）下部导向系统：则是门扇下部的导向与定位部件，来防止门扇在运营时产生前后的门体摆动。1.5 设计方案图2-1 自动门的传动图该程序是通过减速电机直接转矩驱动齿形带驱动轮旋转，从而驱动齿形带传动，衣架和齿带固定在一起以带之间，和左、右移动，当驱动轮顺时针方向旋转，顺时针传动带，右挂块跟带移动到右，左挂块跟带向左运动，两门向相反的方向来实现启动自动门，当碰到限位开关，信号将被传输到自动门控制到减速到停止。当驱动轮逆时针转动时，吊件移动到右，右做挂操作，自动门关闭。第2章 门体的设计2.1 门体的构成自动平滑门门体与门扇固定。门体涉及门扇，固支梁，梁可以整体框架，设立在门上的玻璃窗的驱动机构的上部，使外观光滑门外观的安排，也有一个自动平滑门横梁上方的窗户没有玻璃，没有固定的门扇，根据建筑入口的门，特性，定位孔的大小，访问和环境。2.2 门形式的选择平滑自动门的结构形式重要存在两种：即单开式以及双开式，单开式就是只存在一扇门从单侧自动滑开。双开式则是两扇门并且从中间滑向两侧或两侧滑向中间。依据功能规定以及设计规定，选择双开式结构形式作为本次设计对象。单开式双开式图3-1 自动门的开门方式示意图2.3 门体以及门扇材料的选择自动门的门体材料有铝合金、商业光滑的碳钢、不锈钢和玻璃等。由于门体设计没有特殊规定，本设计采用铝合金门体材料。滑动叶重要用于玻璃，一个是建筑玻璃，二是钢化玻璃，由于透明性好，强度高，不会伤害别人，所以应用广泛，本设计采用钢化玻璃门扇材料。2.4 门体的相关参数名称尺寸（mm）活动门扇高度2300活动门扇宽度1000门扇厚度10密度2500kg/表3-1 门体规格参数依据设计的规格活动门扇高度，且单扇门宽度，厚度d=10mm，可以计算出自动门的体积为：由于门体材料选择的是钢化玻璃材料，其密度，从而存在单扇门的质量：但是由于门体还存在门夹以及止摆装置等附件，我们可以把单扇门的总重量看为60kg自动门的运营速度一般都是取0.30.5m/s,所以这里我们取的是0.5m/s，0.3m/s。下图就是门体的整体2D外形图：图3-2 门体结构简图2.5 门体附件的设计2.5.1 门夹的设计 门夹装在活动门扇下端连接滑轮，门体、吊件驱动机构玻璃夹的材料是铝合金，不锈钢和黄铜，铝合金的选择和设计为玻璃夹材料。由于玻璃的厚度为10mm，所以可以使用模型的dc-090型门夹。图3-3 门夹图2.5.2平滑门止摆部件的选择平滑自动门是属于悬挂活动门扇，但是这样门扇受力就会产生摆动，为了保证门扇能平稳的依照直线运动，所以这里门框的下部要设立止摆部件。综合考虑过各个止摆部件的性能，以及设计规定和实践的方便性，我们选用轨道式止摆部件作为平滑门的止摆部件。下图就是本次设计的自动门的止摆构件的结构尺寸图：1、大滑轮 2、小滑轮 3、止摆器支架 4、滑动轨道5、塑料垫 6、螺钉 7、活动门扇图3-4 止摆部件结构图支撑构件是安装在接近地面的地方，并且所要承担部分的叶重和风压，所以规定其与材料的存在的权利是有足够的强度和防锈的刚度特性，所以重要是在使用尼龙生产滑轮，广泛应用于滑轮这样需要不锈钢材料生产的部件。第3章 驱动以及传动系统的设计3.1 自动门运营的阻力的计算自动门的运营的阻力计算：平滑自动门总运营的阻力涉及摩擦的阻力、风的阻力、坡度的阻力以及惯性的阻力。由于坡度的斜角小，运营速度慢，所以坡度的阻力以及惯性的阻力忽略不计。（1）摩擦的阻力摩擦的阻力涉及门滑轮的滚动摩擦的阻力、门滑轮轴承中的摩擦的阻力以及门滑轮轮缘与轨道之间的滑动摩擦的阻力。为了简化,假设其的总运营效率为0.95。（2）风的阻力。依据实际环境的情况，这里取六级风压的产生的阻力计算。红外线自动门的风的阻力为：式中为风力系数，平滑门的风力系数取1.1；A 垂直与风向的迎风的面积； 计算的风压（Pa）； 门滑轮与止摆器的综合摩擦系数，这里取0.1。查表得到六级大风的风速：；这里取。风压的计算公式：综上 3.2 自动门驱动功率的计算依据传动的实际情况，取得各部分得传动效率如下：联轴器的效率：滚动轴承的效率：闭式齿轮的传动效率：所以取减速直流电机的效率取。电动机工作时的需求的功率为：所以减速直流电机的驱动功率为65W。3.3 减速交流电机的选型3.3.1直流电机的调速他励或自励直流电机交流电机相比，交流，其结构复杂，价格高，维修不便，但其独特的优势在速度方面存在的独到之处。一般情况下鼠笼式电机无法达成的速度，但不能产生一个无级变速，所以对于高速设备常用直流电机由于无级变速可以实现，机械传动机构的规定相对简朴。由直流交流电机的转速公式：可知调节、U、中的任意一个变量，都可以实现控制交流电机转速，也可以改变电枢电路中的外电阻对交流电机调速，但其特点却 是耗电多，机械特性软，调速范围小，且只 能产生存在有极调速，所以现在这种方法采用较少。现在对直流交流电机调速的方法重要 存在 有调磁法以及 调压法。3.3.2拟定减速机型初选同步带轮的直径d=60mm。则积极轮的转速为：由公式得：减速直流电机 的输出动 轮速比：依据部件的 驱动率以及减速器输出的速比，我们采用日本进口的SS40E8-H4E8-12.5型号的直流减速电机，其的功率P=80W，额定的转速200r/min。A=24mm,B=70mm。3.4 齿带传动的设计3.4.1齿带传动各个参数的设计计算（1）齿带传动特点齿带传动重要部件为 齿形同步带。其传动综合了 齿轮传动、链传动以及带传动的优点，克服了其各种带打滑以及伸长 等缺陷，构成了一种独特的 传动形式。同步齿带传动 具存在传动 准确、平稳、噪声 小、无滑差、承载 能力高、寿命 长、带齿受力均匀合理 以及具存在最小膨胀系数以及 最大可靠性等优点。同步齿带可以获得 恒定的速比 且速比范围大，允许的 线速度高，传递效率高，结构紧凑，具存在耐油耐潮等特点，使得其 可以在环境较恶劣的条件下工作。（2）同步带的积极轮转速齿带传动的 设计计算通常按照同步带传动产生设计计算。初选同步带 积极轮节圆直径。依据公式计算得：（3）同步带的功率为工况系数，查表取=1.6。则 （4）同步带带型的选择参考同步带选型图，依据 带轮转 速以及同步带 功率，选择 带型为L型。图4-1同步带选型图L型同步带 承载载荷属于 轻型载荷，其齿形 尺寸如下：带型（节距代号）节距（）（mm）齿形角齿根厚齿高带高h齿根圆角半径齿顶圆角半径L（轻型）9.525404.651.913.60.510.51图4-2同步带齿形尺寸分布图依据表1.11可以查 得L型同步带的基准宽度（5）拟定带 轮齿数Z以及带轮节圆直径d依据小带 轮转速以及L型带型，参照小带轮最小 齿数表，存在小带轮 最小齿数，小带轮齿 数，取=20.图4-3小带轮最小齿数表L型带 型的 节距 Pb=9.525mm，则存在节圆直径：所以通过带型 验算节圆直径取d=60mm可以 满足设计的条件。设计的齿轮 的2D 结构图如下：图4-4齿轮剖视图（6）验算 带速v即满足 规定。（7）拟定中心距以及同步带长度图4-5自动门 运营线路图图中实线部分 表达两扇门的关闭状态，虚线表 示两扇门的完全打开状态。L1是活动门扇 的宽度，L2是桥门的宽度，L3则是门 开闭全过程中占用的皮 带长度，依据给定的 尺寸，可以计算得 到L3，所以存在：而齿轮的中 心距，并且考虑 留存在皮带剩 余余量，所以取。由公 式得：所以选取的 同步带长度为6590.5mm。（8）拟定同步带宽度L型同步带的同步带基 准宽度为25.4mm，许用工作拉力，而工 作时候所需拉力，所 以 当带宽取25.4mm的 时候，满足应用 规定。即。（9）齿轮轴的强度计算以及材料选择带传动作 用在 轴上 的压力由式得：轴承的材料 最常用的45#钢，由于这种材料的机 械综合性能比较好，下面就以这种材料为 列来产生强度的验算。带传动在轴上的压 力会以齿 轮轴的固定点为支承点 生一个弯应力，现在对轴的强度产 生计算（轴承的直径为.0.022m，轴承受 力点与支点的距离L为0.01m）：最大弯矩：抗弯截面 系数：强 度=M/W=由于45钢的 许用弯应力为102Mpa，所以选用这种 材料是满足规定的。3.4.2 齿带传动张紧部件的设计带传动在运转一 段时间以后，会由于带的塑 性变形以及 磨损而松弛，从而影响工作性能或致使带 不能正常工作。为了存在效的防止这种不良 结果的产生，就必须采用存在效的 补救措施。现在 常用的措施存在下面几种：1、定期的张紧部件。2、 自动张紧部件。3、采用 张紧轮的张紧 部件。依据自动门的 应用环境以及条件，规定整个传 动部件结构简朴，占用 空间少，采用张紧轮的张紧部件 会使整个自动门 传动部件占用的空间变大，并且也使得 自动门的皮带运营方 向改变，不能 正常带动皮带 夹来实现自动门 的开闭，所以不宜采用，而自动张紧部件是将存在 带轮的电动 机安装在浮 动的摆架上，运用电动 机的自重，使带轮随同 电动机 绕固定 轴摆动 ，来保持初拉力 ，所 以也不适 合 采用。固选 用定期张紧部件的 方 式来产 生张紧。下面是 本次设计 采用的 弹簧张紧部件 。张紧部件的结构 如下：张紧部件的 重要构成部分 存在：1、底座 2、调节推板 3、调节杆 4、预劲弹簧 5、螺母图4-6张紧 部件结构图张紧部件的 工作原理：自动门在安装的 时候，旋转式调节杆3向 前旋转式，从而使弹 簧4处在预紧状态，假如同步带传动产生松 弛的时候，则只需旋松调节推板2以 及螺母5，在弹簧向左推力 下，雕节挡板带动 齿轮一起向左移动，从而使得皮带 可以重新张紧。假如还不能满足张紧规定， 可以再旋转式调节杆， 再产生调整。第4章 门吊 件 皮带 夹 导轨 的设计4.1 门吊 件的设计自动门吊件用于连 接自动门以及皮带的组件，涉及连接杆， 吊轮，吊架，平衡杆等部分，连接杆用 于连接皮带夹以及吊架，用来 将皮带的动力传递到 门体上，使门获得左右移 动的动力，而吊架一端是 固定在桥门上，一端与连 接杆相连，在其中部连接着两个 吊轮，在自动门运营的过程中，吊轮可以绕轴在 轨道中滚动，大大减 小了自动门的 运营的阻力。平衡杆连接在两 吊轮的另一端，用来保证两吊 轮的相对位置以及防 止吊轮内侧以及导轨之间的 侧压。4.1.1门吊架的设计吊架是 用来固定吊轮支承以及连接门 夹的部件，考虑到吊 架的外形的加工 工艺性以及强度 刚度规定，吊架部件材料 一般都是由冷轧钢板冲压成型。其中中间的两个较 大的孔是 用来安装滑轮支承轴，而左 右方的三角形孔则是用来与连接杆相连时 的螺孔，这样的三角形 结构连接可以使得他们之间具 存在较好的稳定性，固定 准确。其三维结 构图：图5-2吊架三维图4.1.2吊轮 的设计吊轮固定在吊架 上，通过齿形带传递动 力，然后带动自动门沿 着导轨运动。自动平移式门 吊轮都采用的是特殊的尼 龙滑轮，这种材质 的滑轮强度高、耐磨性好、自润滑性好，并 且还能存在一定的减震效 果。所以使得其应用 广泛。吊轮设计的 尺寸参数 如下：图5-3吊轮的2D外形图其三维外 形图如下：图5-4 吊轮三维图4.1.3吊轮 轴的设计轴的材料选择：轴 长期在弯应力的作用 下工作，其材料的规定是 ：强度高，刚度好，抗疲劳，应力 集中敏感度小，加工性能 好，并且规定 轴的表面光滑度要好。轴的材料主 要采用中碳钢、35或者45 钢、合金钢20Cr或 者40Cr等。最常用的 是45#钢，其含碳量是0 .45%，这种材料钢具 存在较好的机械 综合性能，所以本次设 计采用的轴材料 为45#钢。轴的 设计涉及两个 方面：结 构设计：使轴具存 合理的形状结 构，良好的加工 工艺性。强度 计算：保证轴 在荷载的作用 下不致使断裂或 者过大的变形。轴的 结构设计：轴的端部应 存在45度的倒角，以便安装时候可 以对中以及锐边划手。轴的结构设计 重要依据以下几个方面：轴上零件 的配置；轴上零件的 固定；轴上零件的 装拆；轴的加工 工艺性。轴的结构尺寸 设计如下：图5-7支承轴外形图轴的强度 计算：轴是固定在吊 架上的，然后作为吊轮滚动的 支承，其们之间的装配连 接如下图所示：图5-8吊件的结构图下图是轴受到 门体以及吊架总 重的受力示意图，O点是吊轮与导 轨接触的 中点，其作为轴承的支 承点。图5-9支承轴受力示意图轴工作时只存 在弯矩作用而不受 扭矩作用，所以 ,T=0.单扇门 由两个吊轮 悬挂在导轨上，所以每根 轴A点收到向下的力，支承轴受到 的弯矩，抗弯截 面系数强 度=M/W=9.9/()=12.375Mpa材料选用的是4 5号调质钢，许用弯应 力是102Mpa，12.375Mpa102Mpa,所以 通过设计可以承受 足够的强度。4.1.4 吊件的整 体装配设计自动门吊件的 设计原则是使得皮带到自动门 动力传递效率最高，即在吊 件结构的设计中在提供 相同的原动力的情况下，门体获 得的横向运动力最佳的方案 即为最佳方案。在吊件结构设计方 案过程中，我们可以将连接 杆以及吊架之间的连接看作 一个杠杆来做受力 分析。下面为门吊件 设计的两种方案：方案一：连接杆连接 在吊架的中间传递 横向动力，A、B点是两 个吊轮的中心点，O点为两吊 轮的中心点，F1表达皮带传递 的水平动力。图5-10 方案一示意图方案二：连接杆连接在吊 架的一端传递动力，A、B点是两个吊 轮的中心点，O点为两吊轮 的中心点，F1表达皮带传 递的水平动力。图5-11 方案二示意图方案的分 析比较：两种方案的受力 示意图：L表达的是力F1与F2距 离AB水平线的垂直距离，L1表达F 1与滑轮1中心点A的水平 距离，L2 表达F2距离滑轮1中心点A的 水平距离。图5-12两种方案受力比较图F1为方案 一中的受力，F2为方案2 中的受力。受力方 向为左，为了 便分析，我们把力移动到 A B轴线上，转化成力以及力 矩的形式。F1在O点产生一个 M1的力矩，F2在O点 产生一个M 2的力矩。假设，存 在：由于O点力矩M1 的作用使得A点受到一个向下的 力F3，并且M2在A点产 生的向下的力 为F4，在A点产生的向下的力 越大，也会使得吊轮与轨道之 间的摩擦力越大，阻碍滑轮的 左右运动。由M=FL 得：所以 存在，所以方案二使得滑 轮与滚道间的摩擦的 阻力更小，可以存在效的减 少滑轮以及轨道的摩擦损耗选 择方案二较好。下图为整个吊 件的结构图：图5-13吊件结构图4.2 皮带夹的设计皮带夹是用于 连接皮带以及吊 件的工件，皮带夹的设计 规定是在可以满足整个传动机构 正常运营的前提下，可以夹具以 及皮带之间夹紧可靠，不会产生 相对滑动。图5-14 皮带夹的2D结构图在皮带夹的尺寸 设计的时候，我们需求考虑我们 选用的带的带型的齿 高、齿宽以及皮带 厚度等，由于只存在 尺寸合适才干 使得皮带夹可 很好的与皮带 啮合。如上图尺寸L1=30mm是 皮带夹的齿形宽度，其规定是L1必须大 于所选皮带的 宽度，在皮带设计的时候，我们选用的 是L型同步带，其宽度，而皮带 夹的齿形宽度，满足尺寸 规定，所以L1设计为30mm的宽度较 为合适。L2为皮带夹齿 形条的齿高，其值为L2=2mm，而我 们选用的L型齿形同步 带其齿高，所以存 在，即L型齿形同步带可以完 全啮合，并且考 虑到啮合的预留间隙，所以在设计 皮带夹的时候设计齿高L2为2mm也是满足 规定。而L3是为皮带留的厚度，这里设计 的预留厚度，L型同步带的 厚度（除去齿高）：（h为 带总高）所以，即皮带 可以放入皮带夹中，并且也 存在，即皮带不会 在皮带夹中发生相对 滑动，所以L3取为2mm也是 满足设计规定。其三维 模型图如下：图5-15 皮带夹三维图4.3 导轨的设计导轨由于长时间要 承受门扇的部分重量，所以需用 高强度材料来 生产，现在工业生产自动门导轨 常采用的是高强度以及高耐 磨的铝合金型材，由于这种材料不仅满足强度规定，并且很 容易产生切割，可以很 好的依据安装条件 对导轨产生尺寸调整。然后依据自动门门扇尺寸以 及运营路线的长度 以及洞口宽度，设计的导 轨长度取3.9m较为 合适。导轨的结构 以及尺 寸参数如下：图5-16导轨2D示意图4.4 外饰挡板的设计外饰挡板按照 固定门扇以及活动门 扇的宽度，选择3.8m的 长度设计较为合适，外 饰挡其三维模 型图如下：图5-18外饰挡板三维图第五章 控制部分设计5.1控制系统总体设计方案 门扇要完毕 开门以及关门动作，其原理如 下：在门正上方安装存在一 个红外线传感器，其红外发 射管发射出一束红外感应光 ，然后在检测区内形成辐射 面，这辐射面就是检测区。 然而此光线会反射，当存在 目的进入这一区域时，红外 线就会接受管检测并且发出 一个反映红光变化的电信号。当该信号 通过放大、整形输 入PLC，PLC然后依照设 定好的程序来命令交流电机以及驱动机 构工作，使的门扇 按照设定好的程序打开、加速、全速、制 动然后慢速、全开、开门 后却保存一段 时间再关门，关门时同样按照制定好的程序 运营，先加速、全速、制 动然后慢行、 关闭。当关门然后碰到障碍物时门扇则会 倒退，直到无障碍物时才 关门。并且在晚上八点到早上六点这个时间段内必须刷卡才干实现自动门的各项功能，起到节能防盗的作用，同时采用手动开关控制，防止出现自动系统失灵的情况。控制系统结构图如图3.1所示：门内外感应器采集信号P L C行程开关直流接触器限位开关手动开关直流电机手动开关图5.1 控制系统结构图5.2硬件设计5.2.1控制器的选择 由于我们本次设计有8个输入4个输出，查取资料得FX2N-32MR-D有16个输入16个直流继电器输出。并且本次设计采用的控制系统是采用直流接触器控制，所以采用FX2N-32MR-D三菱PLC是最明智的选择。由于本次设计只涉及动作方面的控制，而西门子则是偏重于模拟量方面的控制，在动作方面的控制三菱PLC比西门子有优势的。图5.3 FX2N可编程控制器（PLC）5.2.2 检查部分设计5.2.2.1 传感器选型 我们这里选用Autonics公司的红外线传感器ADS-A，安装在门的内外两侧。选择理由和其优势在于其有四个角度可以选择，并且左右的监测区域可以被调节，安装高度在两米到两米七，监测范围达成3m完全能满足我们的