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商 丘
工學(xué)院
2015-JXLW
專業(yè)代碼-編號(hào)
本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
一種彈簧配重的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)
學(xué) 院
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
提交日期
2016年1月5日
商丘工學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開題報(bào)告
學(xué) 院
機(jī)械工程
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
12級(jí) 1 班
論文(設(shè)計(jì))題目
一種彈簧配重的電動(dòng)欄桿的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師
楊三序
職 稱
教授
課題類型
設(shè)計(jì)
課題來源
指導(dǎo)教師命題
選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義
近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量不斷增加。截至2003年底，我國(guó)個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長(zhǎng)率為42.7%。伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展汽車數(shù)量整在急劇增加，停車場(chǎng)作為交通設(shè)施的一部分，合理的停車場(chǎng)設(shè)計(jì)不僅解決了城市的額市容、交通、收費(fèi)問題，也是小區(qū)加強(qiáng)安全和正常運(yùn)營(yíng)必不可少的一部分。由于科技的發(fā)展，社會(huì)文明的進(jìn)步人們已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足傳統(tǒng)的停車場(chǎng)管理，更加安全，高效的停車大門系統(tǒng)和工作人員，是保證小區(qū)居民財(cái)產(chǎn)安全的一道屏障。
電動(dòng)欄桿的工作原理：欄桿控制系統(tǒng)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再靠減速系統(tǒng)或機(jī)構(gòu)把電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)闄跅U在垂直與水平之間的循環(huán)擺動(dòng)。電動(dòng)欄桿應(yīng)具備自鎖、反饋、防護(hù)等功能，并有與多項(xiàng)附屬設(shè)備的接口。
電動(dòng)欄桿的使用現(xiàn)狀:在公路的收費(fèi)站處以及小區(qū)的入口處我們都能看見一個(gè)會(huì)自動(dòng)升起和降落的類似閘門一樣的東西，這個(gè)就是電動(dòng)欄桿。電動(dòng)欄桿的發(fā)明大大方便了收費(fèi)站的工作人員，他們只需要按下一個(gè)開關(guān)，就可以自由的控制電動(dòng)欄桿的抬起和降落進(jìn)而控制車輛的通過了，而不需要像以前那樣人工搬運(yùn)阻礙物，既浪費(fèi)時(shí)間又耗費(fèi)體力。伴隨著城市化進(jìn)程的加快，中國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施和小區(qū)建設(shè)越來越多，需要與之相配應(yīng)的停車收費(fèi)欄桿越來越多。
防撞車功能的電動(dòng)欄桿：在欄桿臂下落至水平夾角大于15°的范圍內(nèi)，如有車輛駛?cè)刖€圈感應(yīng)區(qū)，欄桿臂將自動(dòng)抬起防止砸車。
必要性：停車場(chǎng)的自動(dòng)電桿，由于使用頻繁會(huì)出現(xiàn)不同程度的損壞，從而影響它自身的使用壽命。其中防撞的要求日益需要解決。無論什么類型的停車場(chǎng)都有電動(dòng)欄桿大門，電動(dòng)欄桿大門不僅適用停車場(chǎng)各種小區(qū)，公寓門口都可以。其中，撞擊問題日益需要解決以增加其使用壽命，使其更好，更長(zhǎng)時(shí)間的為我們服務(wù)。
2.發(fā)展前景
電動(dòng)欄桿機(jī)是機(jī)械、電氣、控制有機(jī)結(jié)合的小型機(jī)電一體化設(shè)備，廣泛用于公路、橋梁、隧道、口岸、場(chǎng)區(qū)的禁行管理。電動(dòng)欄桿系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)水平對(duì)產(chǎn)品的消耗功率、壽命次數(shù)、可靠性指標(biāo)影響很大，所以設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，對(duì)相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)必須有充分的理論依據(jù)。有了這種電動(dòng)欄桿機(jī)可以減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少服務(wù)人員的勞動(dòng)時(shí)間，提高車輛的通行效率，而且還可以避免車輛擁擠發(fā)生的撞車事故，可以避免因?yàn)槿斯げ僮鞑划?dāng)導(dǎo)致的意外事故，
減少人與人之間的矛盾和摩擦，促進(jìn)社會(huì)和諧進(jìn)步。
3.選題的主要任務(wù)及目標(biāo)
主要任務(wù)：
在電動(dòng)欄桿的使用中，欄桿水平封閉位置時(shí)必須有自鎖功能防止人為抬升欄桿。國(guó)外先進(jìn)的Magnetic欄桿產(chǎn)品采用的是單相可堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，電機(jī)可在任意位置堵轉(zhuǎn)工作不會(huì)損壞電機(jī)，而且內(nèi)有導(dǎo)熱良好的導(dǎo)熱脂，既可以把熱很快傳到外殼散熱，又能保證電機(jī)線圈不生銹?？看撕诵募夹g(shù)實(shí)現(xiàn)了其堵轉(zhuǎn)下持續(xù)工作鎖緊欄桿。原理是：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)欄桿轉(zhuǎn)到水平位置后，電機(jī)繼續(xù)延時(shí)加電l-2s，使連桿在水平鎖緊位置充分到位，而電機(jī)在此時(shí)輸出額定轉(zhuǎn)矩持續(xù)堵轉(zhuǎn)，之后控制電機(jī)輸入電流減小為額定電流的1／2，繼續(xù)維持?jǐn)[桿向下的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，電機(jī)還是堵轉(zhuǎn)工作只是功率減小，其力矩足以鎖定欄桿不被輕易抬起，其發(fā)熱量會(huì)通過電機(jī)殼散熱達(dá)到平衡，不會(huì)燒壞電機(jī)和影響壽命。欄桿處于水平鎖定位置時(shí)，如果設(shè)備斷電電機(jī)鎖緊力矩失去，欄桿被內(nèi)部預(yù)先調(diào)緊的平衡彈簧拉起。國(guó)內(nèi)一般水平的欄桿采用曲柄在連桿機(jī)構(gòu)死點(diǎn)位置自鎖欄桿抬起，由于受機(jī)構(gòu)精度和穩(wěn)定性影響，有時(shí)不可靠；而采用蝸輪蝸桿減速器的反向自鎖功能是很有效的方案。但缺點(diǎn)是停電后要靠人工回轉(zhuǎn)復(fù)位。如采用電機(jī)的制動(dòng)裝置鎖緊，其體積大且可靠性、穩(wěn)定性要求高，一般較少采用。所以，可堵轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的技術(shù)應(yīng)用決定了欄桿自鎖技術(shù)水平，而這種電機(jī)設(shè)計(jì)尤為特殊且技術(shù)難度大。
高可靠高智能的防護(hù)功能為防止車輛水平?jīng)_撞欄桿時(shí)，破壞沖力傳遞到設(shè)備內(nèi)的主要部件，損壞欄桿機(jī)主體，欄桿本身應(yīng)有抗撞緩沖裝置，為防止欄桿誤動(dòng)作后砸車或下落過程中傷人，在欄桿臂上安裝超聲波測(cè)距傳感器，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)中緊?；蚍崔D(zhuǎn)來保護(hù)車輛或行人。也可采用高密聚氨脂材料做欄桿，既減輕了欄桿阻力和慣量，也緩沖了砸擊力量。
選題目標(biāo)：
此畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來源于生產(chǎn)實(shí)際，主要完成對(duì)確定彈簧配重的電動(dòng)欄桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于生產(chǎn)的順利進(jìn)行及生產(chǎn)效率、產(chǎn)品的精度保證起著至關(guān)重要的作用。因此，設(shè)計(jì)一種高精度的電動(dòng)欄桿機(jī)具有較大的實(shí)用價(jià)值。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)達(dá)到GB/T 24973—2010《收費(fèi)用電動(dòng)欄桿》的技術(shù)要求。
4.選題研究的主要內(nèi)容及擬解決的主要問題
主要內(nèi)容：
彈簧平衡系統(tǒng)是在內(nèi)部輸出軸上設(shè)計(jì)彈簧儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)——擺臂和彈簧裝置，靠?jī)?nèi)部平衡機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)平衡欄桿升降時(shí)的阻力矩，使任意位置系統(tǒng)總力矩近似為零，充分利用動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)換，最大限度地減小驅(qū)動(dòng)功率、滿足系統(tǒng)抗外加干擾載荷、延長(zhǎng)機(jī)體壽命。因?yàn)闄跅U阻力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的垂直轉(zhuǎn)角成正弦比例變化，所以，彈簧平衡系統(tǒng)也應(yīng)跟蹤產(chǎn)生近似正弦比例的力矩。由于拉簧隨欄桿轉(zhuǎn)角變化，其拉力和力臂的大小方向都在變化，故力矩的動(dòng)態(tài)變化無簡(jiǎn)單規(guī)律可循。因而設(shè)計(jì)中出現(xiàn)了多個(gè)連續(xù)變量的理論計(jì)
算，必須采用有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路。
在本次設(shè)計(jì)中，擬應(yīng)用到的文獻(xiàn)涉及機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)類，機(jī)械繪圖類，機(jī)械工程控制類，機(jī)械工程材料和力學(xué)以及彈簧配重的電動(dòng)欄桿的資料，在設(shè)計(jì)過程中這些材料可以首先幫我們從整體上了解與彈簧配重的電動(dòng)欄桿相關(guān)的技術(shù)以及現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)；其次，利用這些資料，可以在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)方案的初步制定；最后，機(jī)器人臂設(shè)計(jì)過程中的所需材料的選擇，設(shè)計(jì)與校核計(jì)算，運(yùn)動(dòng)過程的控制以及其他的注意事項(xiàng)，都可以在相關(guān)文獻(xiàn)資料中得到一些指導(dǎo)與幫助。
擬解決的主要問題:在前期得做好各項(xiàng)準(zhǔn)備，要查閱大量的文獻(xiàn)了解彈簧配重的電動(dòng)欄桿的的結(jié)構(gòu)，并在CAD，上畫出這個(gè)零件，認(rèn)真去了解它的結(jié)構(gòu)，這當(dāng)中就需要一些工具書比如機(jī)械手冊(cè)，以及有關(guān)教材及參考資料，最后如果有需要還可以選擇去工廠調(diào)研，以上條件具備完成本課題所需的工作條件。
5.主要參考文獻(xiàn)(須包括書名、作者、出版年和出版社名稱等)
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6.在規(guī)定時(shí)間段內(nèi),論文(設(shè)計(jì))內(nèi)容進(jìn)度計(jì)劃
2015.12.11—2016.1.6 完成開題報(bào)告。
2016.01.7—2016.02.20 進(jìn)行課題研究或項(xiàng)目開發(fā)與設(shè)計(jì)，完成具體設(shè)計(jì)任務(wù)，并繪制相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙，撰寫畢業(yè)論文。
2016.02.21—2016.04.14 中期檢查，內(nèi)容包括：《選題表》、《任務(wù)書》、《開題報(bào)告》、《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度表》、《文獻(xiàn)綜述》、《外文資料翻譯》和《畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查表》。
2016.04.16—2016.05.05 完成提交畢業(yè)設(shè)計(jì)。
2016.05.06—2016.05.25 答辯。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字:
年 月 日
教研室意見
教研室主任簽字:
年 月 日
備注: 1.課題類型分為論文、設(shè)計(jì)。
2.課題來源分為自擬、指導(dǎo)教師命題、教育廳項(xiàng)目等等。