客車乘客門的門泵設(shè)計(jì)

1、摘 要客車乘客門的門泵是客車門操縱系統(tǒng)中的重要組成部分，它是車門的驅(qū)動(dòng)裝置，其功用是實(shí)現(xiàn)車門的正常開啟和關(guān)閉。在開關(guān)車門過程中，要求門泵工作平穩(wěn)，開關(guān)順暢，可靠耐久，活塞運(yùn)動(dòng)靈活，無阻滯等。氣動(dòng)外擺式門泵是目前比較先進(jìn)的一種門泵，因其啟閉柔和，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，使門向外開啟，不中用門框空間，具有緩沖功能，安全可靠，而普遍應(yīng)用于各種高檔豪華大客車上。本設(shè)計(jì)采用系統(tǒng)化設(shè)計(jì)方法討論氣動(dòng)外擺式門泵設(shè)計(jì)，在分析其它門泵的優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出氣動(dòng)外擺式門泵的結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮出該型門泵的優(yōu)點(diǎn)，并在門泵設(shè)計(jì)中增加了緩沖裝置和防夾裝置，使門泵功能更加完善。根據(jù)其實(shí)際運(yùn)用要求，設(shè)計(jì)中詳細(xì)介紹了門泵的工作原理及工作過程。并對(duì)

2、門泵的主要部分：氣缸、活塞、螺桿等進(jìn)行了分析計(jì)算。關(guān)鍵詞：客車；門泵；氣動(dòng)；外擺；設(shè)計(jì)Design of the pneumatic driving pump of Passenger Door of Bus and Coach Abstract The pneumatic driving pump is an important part in the operating system of the passenger door. It is the driving gear of the passenger door of which the function is to realize

3、the normal opening and closing. In the process of switching the door, it is required that the pump works stably, the door opens smoothly and lasting long, the piston moves flexibly without retardation and so on. Comparatively speaking, the pneumatic epicycloidal pump is an advanced pump at present.

4、It is widely applied to all kinds of high-grade luxurious coaches for its gentle opening and shutting, outward opening, taking up no doorframe space and having device of cushion which is quite safe and reliable.This design adopts systematic techniques to discuss the design of the pneumatic epicycloi

5、dal pump. On the base of analyzing the advantages and disadvantages of other pumps and making full use of the advantages of pneumatic epicycloidal pump to devise the structure of it. And the cushion and nip-avoiding mechanism are added to the design which makes it more completed. And furthermore, ac

6、cording to the requests of practical use, operating principles and procedures are introduced in detail in the design. And it makes an analysis and calculation of the main parts the pump such as cylinder, piston, screw, etc.Key words: Coach, Pump, Pneumatic, Epicyclical, Design目 錄摘 要IAbstractII一、緒論1（

7、一）概述1（二）門泵功用1（三）乘客門種類11雙扇折疊式自動(dòng)門22內(nèi)擺式自動(dòng)門23外擺式自動(dòng)門3（四）門泵的種類31.雙(單)內(nèi)擺門泵32. 電動(dòng)折疊式門泵43. 氣動(dòng)外擺門泵5（五）各種門泵的優(yōu)缺點(diǎn)71雙(單)內(nèi)擺門泵72電動(dòng)折疊式門泵73氣動(dòng)外擺門泵（旋轉(zhuǎn)式）8（六）論文研究?jī)?nèi)容和目的8（七）方案選擇8二、氣動(dòng)外擺式門泵的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)10（一）氣動(dòng)外擺式門泵的安裝位置10（二）氣動(dòng)外擺式門泵的工作原理10（三）氣動(dòng)外擺式門泵的工作原理11（四）氣動(dòng)外擺式門泵的優(yōu)點(diǎn)12三、車門的基本尺寸參數(shù)選擇13（一）客車門的基本尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)13四、門泵的基本尺寸參數(shù)選擇15（一）氣缸的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)151

8、.氣缸負(fù)載計(jì)算152.氣缸大腔直徑計(jì)算153.氣缸缸筒壁厚的計(jì)算154.氣缸耗氣量的計(jì)算165.氣缸進(jìn)氣口直徑計(jì)算17（二）缸筒與缸蓋的連接設(shè)計(jì)171.連接方式的選擇172.螺釘尺寸的計(jì)算18（三）氣缸的密封設(shè)計(jì)19五、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)21（一）傳動(dòng)軸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)211.傳動(dòng)方式的選擇212.傳動(dòng)螺紋的選擇213.螺紋參數(shù)設(shè)計(jì)214.螺桿軸向位移計(jì)算224螺桿材料的選擇及熱處理22結(jié)論24參考文獻(xiàn)25致 謝26一、緒論（一）概述近幾年, 國(guó)內(nèi)高速公路的相繼建成和迅速發(fā)展, 帶動(dòng)了客車行業(yè)的快速發(fā)展, 尤其是高檔豪華大客車, 已成為高速公路上靚麗的動(dòng)態(tài)風(fēng)景。高檔豪華大客車由于其行駛速度快，乘坐舒適

9、，安全系數(shù)高，作為旅游和長(zhǎng)途客運(yùn)交通工具，越來越受人們的歡迎。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展, 發(fā)達(dá)國(guó)家的客車技術(shù), 尤其是車身設(shè)計(jì)、工藝水平已達(dá)到相當(dāng)完善的程度, 而我國(guó)卻還比較落后。但隨著改革開放的不斷發(fā)展, 國(guó)外車身制造技術(shù)的不斷傳入, 加之不斷消化和吸收, 近幾年, 國(guó)內(nèi)客車行業(yè)及與其緊密相關(guān)的配件產(chǎn)業(yè)都得到長(zhǎng)足發(fā)展。在此基礎(chǔ)上, 客車自動(dòng)門在客車制造業(yè)中比較獨(dú)立的技術(shù)領(lǐng)域, 也得到發(fā)展和提高。自動(dòng)門即能自動(dòng)開啟和關(guān)閉的車門，必須有相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)裝置，由此引出本論文的主題客車乘客門的門泵設(shè)計(jì)。（二）門泵功用門泵是客車操縱機(jī)構(gòu)的重要部件，用于客車乘客門的開啟和關(guān)閉，要求門泵工作平穩(wěn)，開關(guān)順暢，可靠耐久，

10、活塞桿運(yùn)動(dòng)靈活，無阻滯等；保證車門的密封性和保溫性，并具有自鎖功能，防止車門在客車高速運(yùn)行過程中打開。高檔大客車門泵還應(yīng)具有防夾功能，在關(guān)門時(shí)如遇到障礙物，門會(huì)終止關(guān)門，自動(dòng)開啟。門泵總成包括：門泵、轉(zhuǎn)臂桿、平行桿。（三）乘客門種類客車乘客門是乘客上下車的出口, 因乘客上下車頻繁和控制方便, 一般都設(shè)計(jì)成自動(dòng)門,由駕駛員或售票員直接控制門的開啟和關(guān)閉。自動(dòng)門有很多類型, 按通道寬度, 自動(dòng)門可分為雙通道門和單通道門。單通道門主要用于乘客上下車不頻繁的長(zhǎng)途客車、團(tuán)體客車和旅游客車上。雙通道門則主要用于乘客上下車非常頻繁的城市公共汽車, 以避免上下車擁擠。按運(yùn)動(dòng)形式, 自動(dòng)門可分為折疊式和擺動(dòng)式兩

11、種。折疊式自動(dòng)車門又可分為雙扇折疊式和四扇折疊式。擺動(dòng)式自動(dòng)門按擺動(dòng)方式又可分為內(nèi)擺式、外擺式和擺動(dòng)滑移式。按門扇數(shù)量還可分為單扇內(nèi)擺、單扇外擺、雙扇內(nèi)擺、雙扇外擺等多種形式。下面選出幾種典型的乘客門進(jìn)行簡(jiǎn)單分析說明。1雙扇折疊式自動(dòng)門這種自動(dòng)門主要用于長(zhǎng)途客車和旅游客車, 是單通道門的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)。它由兩個(gè)門扇組成, 結(jié)構(gòu)比四扇折疊式自動(dòng)門更簡(jiǎn)單, 門扇也同樣是平面直線結(jié)構(gòu)。并且, 當(dāng)此種自動(dòng)門置于前輪前時(shí), 一般玻璃設(shè)計(jì)得較大, 不必用內(nèi)外板沖壓件, 可直接用小型異型鋼管焊接而成, 工藝操作更容易, 節(jié)省了沖壓模具。門的開關(guān)只需一個(gè)差動(dòng)氣缸即可完成。只是安裝氣缸時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)鉸接點(diǎn)要和氣缸的

12、行程相符, 不然會(huì)造成門開啟不足或關(guān)不攏的現(xiàn)象。鉸接點(diǎn)可參考?xì)飧仔谐? 通過作圖法確定, 只要我們注意這個(gè)問題, 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)就能做好另外, 此種自動(dòng)門的性能也是非?？煽康? 上下左右都有和車身相連的鉸接點(diǎn), 也是一種非常適合我國(guó)國(guó)情的自動(dòng)門類型黃海型客車上裝用的就是雙扇折疊式自動(dòng)門。雙扇折疊自動(dòng)門的門泵可以放在門扇下部, 占用空間小, 布置方便, 既可用于前置客車, 又可用于后置客車, 而且可布置在前輪前、后及后輪后。當(dāng)然, 為使車身造型完整, 一般的客車廠都在前輪前布置此種自動(dòng)門。這樣, 可以把門泵機(jī)構(gòu)放于儀表臺(tái)下部, 更有利干內(nèi)室統(tǒng)一設(shè)計(jì)。另外, 此種自動(dòng)門布置在前輪前, 還可使乘客上下車時(shí)

13、沒有逆向乘客出現(xiàn), 不會(huì)產(chǎn)生擁擠碰撞現(xiàn)象。2內(nèi)擺式自動(dòng)門此種自動(dòng)門可作成單扇和雙扇兩種, 其擺動(dòng)機(jī)構(gòu)完全一樣。當(dāng)門體關(guān)閉時(shí), 門和車身外部側(cè)圍曲線吻合一致開啟時(shí), 向內(nèi)滑動(dòng), 最后垂直于側(cè)圍面。如德國(guó)等城市公共汽車都采用此種自動(dòng)門。在電控傳動(dòng)下, 門的啟閉是通過一只經(jīng)撥桿與轉(zhuǎn)軸相接的氣動(dòng)缸兩側(cè)裝有緩沖裝置實(shí)現(xiàn)的。門在關(guān)閉時(shí)的鎖緊是依靠氣缸內(nèi)的關(guān)閉壓縮空氣控制門的運(yùn)動(dòng)件來達(dá)到。在無壓狀態(tài)下, 門可以手動(dòng)打開, 門采用氣體或關(guān)閉氣體控制是通過置于傳動(dòng)裝置上的氣動(dòng)閥進(jìn)行的。另外, 還有電動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)裝置, 其原理和電控傳動(dòng)裝置相同, 區(qū)別僅在于動(dòng)力來源于電動(dòng)機(jī)而已, 關(guān)閉時(shí)靠機(jī)械鎖緊, 電壓中斷時(shí),

14、 可用手動(dòng)打開車門。這類自動(dòng)門開啟寬度較大, 很易搞成雙通道門, 可兩扇同時(shí)啟閉或單獨(dú)啟閉, 而且此種自動(dòng)門開啟、關(guān)閉速度和折疊門不相上下, 每扇門都有四個(gè)固定點(diǎn)和車身相連接, 堅(jiān)固可靠。此外, 其外形又兼有外擺式自動(dòng)門的優(yōu)點(diǎn), 是集眾家所長(zhǎng)的自動(dòng)門類型。門泵及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)占用空間很小, 可布置于前輪前和前輪后等位置, 靈活方便, 特別適用于短距離運(yùn)行的城市公共汽車。隨著國(guó)內(nèi)客車行業(yè)的不斷發(fā)展, 人們對(duì)公共汽車的質(zhì)量和造型要求也越來越高, 雙扇內(nèi)擺式自動(dòng)門必將以其優(yōu)越的性能和可靠性來取代現(xiàn)在大部分車輛上裝用的四扇折疊式自動(dòng)門。3外擺式自動(dòng)門外擺式自動(dòng)門可分為雙扇外擺式和單扇外擺式兩種。和折疊門相比

15、, 其結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多,此種門是利用平行四連桿的原理, 在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下, 整體平行移動(dòng)。關(guān)閉時(shí)和客車外壁曲線一致, 開啟時(shí)平靠在側(cè)壁外側(cè)。驅(qū)動(dòng)四連桿的動(dòng)力來源于一個(gè)氣動(dòng)門泵當(dāng)門和門框相靠時(shí), 活塞和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成統(tǒng)一的剛體, 一同上移, 實(shí)現(xiàn)提升動(dòng)作, 通過斜塊固定在門和門框上的累進(jìn)斜度產(chǎn)生高壓力, 使門能得以良好的密封。和其它運(yùn)動(dòng)形式的自動(dòng)門相比, 此種自動(dòng)門不僅外形美觀大方, 且開啟、關(guān)閉平穩(wěn)可靠通過氣動(dòng)原件容易實(shí)現(xiàn)防夾功能, 開關(guān)門的速度都可以調(diào)整門泵機(jī)構(gòu)裝于踏步后側(cè), 更有利于車身內(nèi)室的統(tǒng)一設(shè)計(jì), 因而此種自動(dòng)門倍受中高檔車的青睞。如奔馳一豪華大客車就是采用了兩個(gè)單扇外擺門。當(dāng)然, 此

16、種自動(dòng)門的制造工藝比折疊式自動(dòng)門復(fù)雜得多, 對(duì)門體、門框、膠條尺寸及驅(qū)動(dòng)原件的裝配精度要求也較高, 如要批量生產(chǎn), 必須有工裝夾具作保證。（四）門泵的種類與各種乘客門相對(duì)應(yīng)，門泵也有很多種類，下面列舉幾個(gè)典型門泵進(jìn)行分析，進(jìn)而確定設(shè)計(jì)內(nèi)容和方案。1.雙(單)內(nèi)擺門泵 雙(單)內(nèi)擺門泵的結(jié)構(gòu)，如圖1.1所示。圖1.1 雙(單)內(nèi)擺門泵該門泵是一種新型客車門啟閉機(jī)構(gòu)，與其它門泵相比，其動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)裝與車門上，不占用車內(nèi)空間，造型新穎、美觀，啟閉靈活，安全可靠。同時(shí)具有防夾、調(diào)速、抗震動(dòng)及抗其他外力干擾等性能，該門泵適用于豪華公交車及各種大型公交客車。主要技術(shù)參數(shù)：控制電壓：DV12V(24V)舉升

17、高度：20mm工作氣壓：0.50.8MPa開門方向：前開、后開環(huán)境溫度：-40+60最大轉(zhuǎn)角：>1352. 電動(dòng)折疊式門泵圖1.2電動(dòng)折疊式門泵電動(dòng)折疊式門泵如圖1.2所示，該門泵是客車折疊門的啟閉驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它具有整體結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越的特點(diǎn)，并有防夾等安全裝置。適用于使用折疊門的各種客車，特別是不具備氣源的中巴車、城市公交車、豪華旅游車。主要技術(shù)參數(shù)：額定電壓：DC12V(24V)電動(dòng)功率：100W、120W推力：1000N、1250N開門方向：前開、后開防夾力：30N50N環(huán)境溫度：-40+603. 氣動(dòng)外擺門泵 氣動(dòng)門泵目前主要分為兩種，一種是普通的氣動(dòng)門泵結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，市場(chǎng)上較為常

18、見的有MD1和FR803C等；另一種是旋轉(zhuǎn)是氣動(dòng)門泵，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，功能也較多如MB100型氣動(dòng)門泵。1. 普通氣動(dòng)門泵該類型門泵氣壓為0.5Mpa推力為757N，拉力為900N。如設(shè)計(jì)推動(dòng)門旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臂半徑通過計(jì)算，可與國(guó)外驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)矩相近，達(dá)到旋轉(zhuǎn)門泵的技術(shù)指標(biāo)。如圖1.3所示，采用普通門泵驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，壓縮空氣是門泵活塞運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)門軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)門的啟閉。圖1.3 普通氣動(dòng)門泵的工作原理1-門扇; 2-門軸； 3-門泵； 4-驅(qū)動(dòng)桿； 5-轉(zhuǎn)臂2. 旋轉(zhuǎn)式氣動(dòng)門泵（如圖1.4）圖1.4 旋轉(zhuǎn)式氣動(dòng)門泵這種門泵是目前國(guó)際上比較先進(jìn)的一種門泵，廣泛應(yīng)用與各種豪華大客車及長(zhǎng)途客車

19、上。它采用先進(jìn)往復(fù)氣缸旋轉(zhuǎn)門泵技術(shù)原理，可以實(shí)現(xiàn)門的平穩(wěn)開啟和關(guān)閉，并帶有緩沖功能，避免對(duì)車門門扇及車體造成不必要的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命。而且，此類型門泵還具有防夾功能，車門在開關(guān)過程中如遇到障礙物能即使停止關(guān)門，避免在關(guān)門過程中夾傷乘客。此類旋轉(zhuǎn)門泵在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)滿足如下技術(shù)要求:表1.1門泵技術(shù)要求工作氣壓/MPa0.40.8當(dāng)氣壓為0.5Mpa時(shí)轉(zhuǎn)矩N/m78提升力/N2500門旋轉(zhuǎn)角度135乘客門提升量/mm1020乘客門軸彈簧力/N600700負(fù)載能力/N1000工作溫度/4080（五）各種門泵的優(yōu)缺點(diǎn)目前國(guó)內(nèi)國(guó)際上門泵的種類眾多，各有其優(yōu)點(diǎn)，也都存在相應(yīng)的不足。我國(guó)在門泵的設(shè)計(jì)上尚出

20、于起步階段，與國(guó)外技術(shù)存在一定差距。下面結(jié)合各種乘客門，對(duì)幾種典型門泵進(jìn)行分析說明。1雙(單)內(nèi)擺門泵 此種門泵由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝和維修，目前廣泛應(yīng)用與各種大客車上，尤其是城市公交車上。門泵傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝與車門上部，不占用車內(nèi)空間，美觀大方，造價(jià)低，是目前應(yīng)用最廣泛的一種門泵。 但這種門泵開關(guān)速度過快，沒有緩沖裝置，容易對(duì)車門及車體造成不必要的沖擊，減少使用壽命，而且沒有防夾裝置，駕駛員稍微不慎就容易夾傷乘客。此種門泵受溫度影響較大，尤其是高溫或低溫時(shí)，很容易打不開車門，對(duì)使用造成不便。而且與此種門泵對(duì)應(yīng)的雙單內(nèi)擺乘客門，大多是凹進(jìn)車體的，與車體不在一個(gè)平面，美觀性能差，而且密封不嚴(yán)。2電

21、動(dòng)折疊式門泵 電動(dòng)折疊門泵目前應(yīng)用較少，結(jié)構(gòu)輕巧，安裝簡(jiǎn)單，成本相應(yīng)較低。由于其靠電力驅(qū)動(dòng)，所以可以應(yīng)用與各種無氣源的客車上，如小型客車，以及近幾年發(fā)展迅速的環(huán)保型純電動(dòng)公交車上，是未來門泵發(fā)展的趨勢(shì)之一。 但此種門泵相對(duì)于氣動(dòng)門泵存在一定缺陷，壽命較短，只是用于小型無氣源客車或純電動(dòng)客車上，存在一定局限性。3氣動(dòng)外擺門泵（旋轉(zhuǎn)式） 此種門泵是目前各種豪華大客車上普遍應(yīng)用的一種門泵，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但由于其功能較強(qiáng)，具有防夾，緩沖，自鎖等特殊功能。 與此種門泵對(duì)應(yīng)的外擺式乘客門，是目前發(fā)展迅速的一種乘客門，此種乘客門具有一下優(yōu)點(diǎn)： 1.門往外開啟，不占用門框空間。且開度大，適合做單通道門。 2.啟

22、閉柔和，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。擁有自鎖功能，安全可靠。 3.具有防夾功能，在關(guān)門時(shí)如遇到障礙物，門會(huì)中止關(guān)門，自動(dòng)開啟。 4.車門與車身弧度一致，整車造型美觀。 5.密封性好，保溫性好?？蓽p少車外嗓音傳入。 6.結(jié)構(gòu)緊湊、安裝調(diào)試、維修方便。（六）論文研究?jī)?nèi)容和目的本文對(duì)客車乘客門的門泵的設(shè)計(jì)與分析進(jìn)行了一些探討，其目的一是增加人們對(duì)客車門泵的認(rèn)識(shí)，了解外擺門泵的優(yōu)越性；二是通過對(duì)門泵及門總成的設(shè)計(jì)，達(dá)到減少噪聲、緩沖、防夾，提高工作性能的目的。本文主要研究?jī)?nèi)容： 1.查閱客車門泵總成設(shè)計(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)，并熟悉其工作原理。 2.對(duì)客車門泵總成進(jìn)行計(jì)算和受力過程分析。 3.設(shè)計(jì)客車門泵總成，并對(duì)其設(shè)計(jì)過程中的幾

23、個(gè)關(guān)鍵件的進(jìn)行分析。在確定幾何形狀尺寸條件的情況下，運(yùn)用AutoCAD等軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析其運(yùn)動(dòng)情況。（七）方案選擇本設(shè)計(jì)采用電控氣動(dòng)外擺式旋轉(zhuǎn)門泵，用于單扇外擺式乘客門是因?yàn)槠潢P(guān)閉時(shí)與車身憑其，美觀，風(fēng)阻小，密封性好。而且開啟時(shí)所占車外空間小的特點(diǎn)，適用于各種各種高檔豪華大客車上。而采用氣動(dòng)門泵是因?yàn)楹廊A大客車一般都具有獨(dú)立氣源，可以對(duì)氣動(dòng)門泵提供需要的動(dòng)力，而且氣動(dòng)門泵應(yīng)用較為廣泛，是門泵發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。而且氣動(dòng)門泵可以通過調(diào)節(jié)進(jìn)氣口的螺釘，調(diào)整開關(guān)門的速度。采用旋轉(zhuǎn)式門泵而不采用普通門泵，是應(yīng)為普通門泵具有較大的局限性，開關(guān)門速度過快，沒有緩沖功能，安全系數(shù)低，滿足不了豪華大客車的

24、要求。旋轉(zhuǎn)門泵開關(guān)門平穩(wěn)，順暢，帶有緩沖裝置，門剛打開時(shí)速度緩慢，打開一小段時(shí)間后速度變快，使車門完全打開。關(guān)門時(shí)，在車門與車體接觸后，門泵使車門向上提一小段距離（大約10-20mm），使車門與車體緊密接觸，密封性能高，即使遇到強(qiáng)烈顛簸也不會(huì)是門松動(dòng)甚至車門打開造成危險(xiǎn)。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用電控氣動(dòng)外擺式旋轉(zhuǎn)門泵。二、氣動(dòng)外擺式門泵的結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)（一）氣動(dòng)外擺式門泵的安裝位置如圖2.1所示，門泵的外形為長(zhǎng)方體,在使用中它與外移式門軸同軸,安裝在門軸的下端,當(dāng)門泵進(jìn)氣工作時(shí),泵內(nèi)形成扭力矩帶動(dòng)門軸轉(zhuǎn)動(dòng),使門打開,借助門上安裝的導(dǎo)向桿,可使門向外平移。圖2.1 氣動(dòng)外擺式門泵的安裝位置（二）氣動(dòng)外

25、擺式門泵的工作原理門泵的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示，在汽缸的工作部分采用了大小活塞的形式，使活塞在初始和結(jié)束時(shí)能夠緩速運(yùn)行，目的是使門在開啟和關(guān)閉時(shí)能夠緩速進(jìn)行。在傳動(dòng)部分，利用矩型螺紋將傳動(dòng)軸的軸向移動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃?dòng)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使門軸轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.2氣動(dòng)外擺式門泵1-定位球 2-傳動(dòng)螺母 3-傳動(dòng)球 4-離合器套 5-傳動(dòng)軸 6-傳動(dòng)套 7-定位套 8-電控反轉(zhuǎn)裝置 9-傳動(dòng)套 10-上蓋 11-氣缸缸體 12-上活塞 13-大活塞 14-下活塞 15-進(jìn)氣調(diào)節(jié)螺釘 16-進(jìn)氣閥體 17-下蓋 18-固定螺母（三）氣動(dòng)外擺式門泵的工作原理門泵的具體工作過程如下，當(dāng)氣體從進(jìn)氣口1進(jìn)入后，通過調(diào)節(jié)螺釘17

26、控制好進(jìn)氣量的大小，氣體進(jìn)入氣缸的下工作腔推動(dòng)小活塞16緩速上移，帶動(dòng)門軸，使門略微上移一小段距離（20mm），小活塞完全脫離下蓋19后，大活塞15開始工作，氣缸進(jìn)入正常工作階段，當(dāng)小活塞14進(jìn)入上蓋12后，活塞緩速上移直至工作結(jié)束。在活塞上移的過程中，帶動(dòng)傳動(dòng)軸5上移，在T型螺紋的作用下，傳動(dòng)螺母2轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)球3的傳遞作用使門軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使門關(guān)閉。當(dāng)氣體從進(jìn)氣口2進(jìn)入后，氣缸反向工作，傳動(dòng)軸下移，傳動(dòng)螺母反轉(zhuǎn)，門軸反轉(zhuǎn)，門打開。在關(guān)門時(shí)如果不小心夾住乘客，這時(shí)門軸不轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)套6也不轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳動(dòng)軸5卻仍在繼續(xù)上移，在傳動(dòng)螺母的作用下，傳動(dòng)套6上移，電控反轉(zhuǎn)裝置中的金屬觸環(huán)上移，與兩個(gè)電觸

27、頭接觸，電路導(dǎo)通，傳出信號(hào)，改變進(jìn)氣方向使門打開。在沒有氣壓的情況下，用手將離合器套4上移，傳動(dòng)球3進(jìn)入其凹槽中，傳動(dòng)螺母2即不傳遞扭矩，用手即可將門打開或關(guān)上。（四）氣動(dòng)外擺式門泵的優(yōu)點(diǎn)1.門泵的體積小，造型美觀。2.安裝維修方便。3.功能較多。在一個(gè)行程動(dòng)作的始末都有緩沖裝置，不至于使門收到突然的沖擊而收到損傷；門剛打開時(shí)，車門貼著門框向下運(yùn)動(dòng)一小段距離，反之關(guān)門時(shí)，門向上運(yùn)動(dòng)一小段距離，這樣使門緊貼車體。關(guān)門后，泵在氣壓的作用下，始終能產(chǎn)生一個(gè)向上的推力將門推向上方與車身緊密接觸，增加了門的密封效果，減少了行車時(shí)由于車身的震動(dòng)而產(chǎn)生的噪音；如遇關(guān)門不當(dāng)夾住乘客，泵會(huì)自動(dòng)上行導(dǎo)開控制信號(hào)，

28、車門自動(dòng)打開，保證乘客安全，另外該泵自鎖能力強(qiáng)。4.在沒有氣壓的情況下，可脫開離合器套，用手開關(guān)車門。由此可見，這種門泵使用方便安全可靠，如果與現(xiàn)代電子技術(shù)結(jié)合，采用密碼控制，即可制成高級(jí)豪華車用的防盜門泵。 三、車門的基本尺寸參數(shù)選擇（一）客車門的基本尺寸參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)所查閱的相關(guān)資料，并對(duì)某豪華大客車進(jìn)行實(shí)際測(cè)量和計(jì)算，本設(shè)計(jì)客車門的總重量為90kg，車門高1900mm，寬720mm，厚度約為40mm。車門的具體結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。圖3.1 車門結(jié)構(gòu)總成 門泵與門軸、上下曲臂、輔助導(dǎo)桿的機(jī)構(gòu)如圖3.2所示。圖3.2 泵與門軸連接圖1-支撐桿 2-門泵 3-下支臂 4-轉(zhuǎn)軸 5-上支臂 6-

29、主軸上支座 7-蓋型螺母四、門泵的基本尺寸參數(shù)選擇（一）氣缸的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)1.氣缸負(fù)載計(jì)算首先根據(jù)門的總重量，計(jì)算出門泵承受的負(fù)載，即 （4.2）式中門的總重量，kg該門的總重量為為90kg,所以計(jì)算出門泵的負(fù)載=90kg9.8N/kg=882N由于次負(fù)載為最小負(fù)載，所以設(shè)計(jì)門泵的最大負(fù)載為1000N。2.氣缸大腔直徑計(jì)算根據(jù)車門的總重量，與其他氣動(dòng)門泵進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，選出適合該車門的門泵推力參數(shù)，即當(dāng)工作氣壓為0.7Mpa時(shí)，氣缸的推力為5358N。由， （4.3）式中工作壓力，Mpa大腔底面積，mm2 計(jì)算出大腔底面積為7654.29 mm2。再由 （4.4）式中大腔直徑，mm.計(jì)算出大腔直

30、徑98.75mm,選取為100mm。3.氣缸缸筒壁厚的計(jì)算氣缸缸筒壁在工作時(shí)需要承受工作一定工作壓力，應(yīng)盡量選擇較厚的缸壁，避免在工作時(shí)氣缸發(fā)生破裂，造成危險(xiǎn)。氣缸缸筒壁的厚度與工作壓力和氣缸內(nèi)徑有關(guān)，必須時(shí)壁厚能后承受最大工作壓力。一般氣缸缸筒壁厚與內(nèi)徑之比: （4.5） 式中缸筒壁厚，m氣缸缸筒承受壓縮空氣的壓力，其壁厚可按薄壁簡(jiǎn)公式計(jì)算： （4.6） 式中試驗(yàn)?zāi)蛪毫?，Pa 缸筒材料需用應(yīng)力，Pa，其計(jì)算公式為： （4.7） 式中缸筒材料抗拉強(qiáng)度，Pa。 安全系數(shù)，一般取=68。 按公式計(jì)算出的壁厚通常都很薄，加工比較困難，因此需要根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)增加壁厚，盡量選用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋁合金管。

31、常用的缸桶材料如20鋼無縫鋼管、鋁合金2A12等。這兩種材料缸徑與壁厚的關(guān)系如表4.1所示：表4.1 缸徑與壁厚的關(guān)系材料缸徑/mm20253240506380100125160200250320鋁合金2A12壁2.52.533.544.5520鋼無縫鋼管厚2.533.54.555.56所以，由表3.1，氣缸內(nèi)徑為100mm，為了盡量減輕泵體的重量，所以選擇鋁合金2A12，壁厚為3.5mm。4.氣缸耗氣量的計(jì)算 氣缸的耗氣量與缸徑、行程、工作頻率和從換向閥到氣缸的連接管路容積（死容積）有關(guān)，氣缸每分鐘消耗壓縮空氣流量為： () (4.8) 式中氣缸缸徑，m 活塞桿直徑，m 活塞行程，m 氣缸活

32、塞每分鐘往復(fù)次數(shù)活塞桿直徑根據(jù)傳動(dòng)軸選取，下文計(jì)算將給出活塞桿直徑為30mm，氣缸行程為75mm?；钊糠昼娡鶑?fù)次數(shù)，由開門門時(shí)間確定，完成一次開門需要8秒，那么取7.5。將數(shù)據(jù)帶入公式4.8計(jì)算出氣缸的耗氣量8.4338。此公式未考慮氣缸內(nèi)的死容積，因此計(jì)算值比實(shí)際值偏小，所以根據(jù)泵的實(shí)際情況，取11.5。5.氣缸進(jìn)氣口直徑計(jì)算 氣缸進(jìn)排氣口當(dāng)量直徑的大小與氣缸的耗氣量有關(guān)，出特殊情況外一般氣缸的進(jìn)氣口、排氣口尺寸相同。本氣缸有兩個(gè)進(jìn)氣口a和b，開門是關(guān)門的反過程，所以兩氣口尺寸相同。氣缸進(jìn)排氣口當(dāng)量直徑用下式計(jì)算： （m） （4.9） 式中工作壓力下氣缸的耗氣量，空氣流經(jīng)進(jìn)排氣口的速度，一

33、般取 將耗氣量帶入公式4.9中，計(jì)算出氣缸進(jìn)氣口直徑4.9mm取5mm，所以根據(jù)進(jìn)氣口螺紋選擇標(biāo)準(zhǔn)，選M5螺紋。（二）缸筒與缸蓋的連接設(shè)計(jì)1.連接方式的選擇缸桶與缸蓋的連接形式主要有拉桿式螺栓連接、螺釘式、缸桶螺紋、卡環(huán)等。對(duì)于雙頭螺栓和螺栓連接，一般是四根螺栓，但是對(duì)于工作壓力高于1Mpa時(shí)，一定要校核螺栓強(qiáng)度必要時(shí)增加螺栓數(shù)量，例如四根。本設(shè)計(jì)氣缸的最大工作壓力為0.8Mpa，所以不需要進(jìn)行螺栓強(qiáng)度的校核。因?yàn)槁葆斶B接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，易于裝卸，所以本設(shè)計(jì)選用四根六角螺釘環(huán)形對(duì)稱分布連接，如圖4.1所示。圖3.1 螺釘連接方式2.螺釘尺寸的計(jì)算螺釘需要承受一定的靜載荷，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)采用四根

34、螺釘對(duì)稱分布，所以沒跟螺釘承受的靜載荷。本氣缸的最大工作壓力0.8Mpa，由 式中氣缸的最大靜推力，N氣缸底面積，由此算出氣缸的最大靜推力6123N，那么一個(gè)螺釘?shù)撵o載荷為1531N拉桿式螺栓連接、螺釘式連接的螺栓允許靜載荷參見表4.1。表4.1 螺栓允許靜載荷/N材料螺栓直徑/mmM6M8M10M12M14M16M18M20M22M24M27M30Q2357361373235435304903735598071372918633225553236244130351177215837275688833611768156912353631381392775197572569由每個(gè)螺栓的最大靜載荷

35、為1531N，選擇35號(hào)鋼的M8螺栓，能夠達(dá)到使用要求。（三）氣缸的密封設(shè)計(jì) 氣缸密封的好壞，直接影響氣缸的性能和使用壽命，正確設(shè)計(jì)、選擇和使用密封裝置、對(duì)保證氣缸的正常工作非常重要。對(duì)密封元件的要求如下:1. 密封性好，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。2. 穩(wěn)定性好，不易膨脹或收縮，難于溶解，不易老化及軟化。3. 摩擦力小。4. 密封件表面平整、光滑，無氣泡、雜質(zhì)、凹凸等缺陷。被密封表面粗糙度對(duì)密封元件的使用壽命有重要影響，表面粗糙度應(yīng)在左右。5. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。密封元件的材料：耐油橡膠、聚氨酯、夾織物橡膠、聚氯乙烯、灰鑄鐵或耐磨鑄鐵活塞環(huán)和鉻鞣牛皮等。密封元件的形狀：O型密封圈、Y型、小Y型、L型

36、、J型、U型和V型密封圈以及金屬活塞環(huán)等。氣缸上下蓋的密封屬于靜密封，選擇聚氨酯材料制成的Y型密封圈，因?yàn)槠涿芊饪煽?，使用壽命長(zhǎng)，摩擦阻力較O型圈較大，適用與直徑大于100mm的氣缸。大小活塞與氣缸的密封屬于動(dòng)密封，同樣選擇聚氨酯材料，因?yàn)榫郯滨ゾ哂懈叩哪湍バ院湍陀托?，?qiáng)度高，彈性好。其使用壽命比耐油橡膠高幾倍。密封圈選擇小Y型，它的摩擦因數(shù)較其他幾種小，磨損后有自補(bǔ)償功能，使用壽命比其他高。密封圈界面的長(zhǎng)寬比大于2，密封圈在適用中不會(huì)翻滾掉下，自封性好，在低壓下也不會(huì)產(chǎn)生泄露。五、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸是門泵的重要組成之一，它的作用是將氣缸的推力轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)力矩，將動(dòng)力傳給門軸，使車門打開和關(guān)閉，

37、可以說是門泵最重要的執(zhí)行元件，所以傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)的好壞，是門泵設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。（一）傳動(dòng)軸的主要參數(shù)設(shè)計(jì)1.傳動(dòng)方式的選擇首先根據(jù)傳動(dòng)軸的功用確定傳動(dòng)軸的傳動(dòng)方式，此傳動(dòng)軸的作用是將活塞的推力變?yōu)樾D(zhuǎn)力矩，與門軸連接，使車門打開和關(guān)閉，所以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)，即螺桿傳動(dòng)。2.傳動(dòng)螺紋的選擇滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)的螺紋通常有三種，即梯形螺紋、鋸齒形螺紋、矩形螺紋。矩形螺紋牙型為正方形，牙厚為螺距的的一半，傳動(dòng)效率較其他螺紋高，一般用于傳遞或傳導(dǎo)螺旋。梯形螺紋牙型角為30o,螺紋副的小徑和大徑處有相等的間隙，與矩形螺紋相比效率較低。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用矩形螺紋。矩形螺紋的標(biāo)準(zhǔn)并沒有給出，應(yīng)按照梯形螺紋的

38、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，根據(jù)已經(jīng)設(shè)計(jì)的活塞桿的直徑30mm，查閱螺紋標(biāo)準(zhǔn)確定螺紋大徑為36mm，螺距P選擇16mm。3.螺紋參數(shù)設(shè)計(jì)氣缸行程為75mm，門軸的旋轉(zhuǎn)角度為140o，由： （5.1）式中導(dǎo)程，mm。由式5.1計(jì)算出導(dǎo)程192mm。本矩形螺紋的作用是傳動(dòng)，所以應(yīng)為多線螺紋，由式： （5.2）式中螺紋的線數(shù)P螺距，mm導(dǎo)程，mm由此公式計(jì)算出螺紋的線數(shù)為12。4.螺桿軸向位移計(jì)算 螺桿的軸向位移由公式：式中螺桿軸向位移，mm螺桿的轉(zhuǎn)角，rad導(dǎo)程，mm螺距，mm螺紋線數(shù)由此計(jì)算出螺桿軸向位移29.17mm。4螺桿材料的選擇及熱處理本螺桿為12線螺紋，因此材料必須具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，以及良好的

39、加工性，耐磨性好需要進(jìn)行淬硬處理。此螺桿要求很高的傳導(dǎo)精度，因此要求熱處理后有較好的尺寸穩(wěn)定性，可選用9Mn2V、CrWMn、38CrMoAlA等，并在加工中進(jìn)行適當(dāng)次數(shù)實(shí)效處理，其特點(diǎn)詳見表5.1。表5.1螺桿的常用材料和熱處理精度等級(jí)及是否淬硬材料熱處理特點(diǎn)中等及中等以上精度淬硬合金工具鋼9MNn2V、CrWMnC56耐磨性及尺寸穩(wěn)定性好。9Mn2V比CrWMn具有更好的工藝性和尺寸穩(wěn)定性，但淬透性較差，推薦用于直徑50mm的高精度螺桿氮化鋼38CrMoAlAD0.5-900硬度最高，耐磨性最好，熱處理變形量小，但氮化層淺，一般淬火后不磨（只研磨）或留磨量小不淬硬高碳工具鋼T10（T10A

40、）、T12（T12A）球化調(diào)質(zhì)T215具有一定的耐磨性。球化調(diào)質(zhì)后，不僅可得到良好的車削加工性，而且耐磨性可提高約30%本設(shè)計(jì)螺桿需要特有較高的耐磨性，而且需要有良好的尺寸穩(wěn)定性傳動(dòng)精度要求很高，由表5.1選擇螺桿材料為合金工具鋼9MNn2V，熱處理方式為C56。結(jié)論分析了本設(shè)計(jì)所要采用的氣動(dòng)外擺式門泵，對(duì)客車門及相應(yīng)的門泵進(jìn)行了分類和比較，了解各種門泵的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了氣動(dòng)外擺式門泵的工作原理和具體工作過程，根據(jù)外擺式門泵的結(jié)構(gòu)及其特性繪制出外擺式門泵的總成圖。本設(shè)計(jì)主要敘述了目前門泵的發(fā)展現(xiàn)狀，和它的工作原理，在此過程中，經(jīng)過對(duì)比結(jié)合，分析各種門泵的優(yōu)缺點(diǎn)，初步確定了合適的門泵結(jié)構(gòu)形式，選取

41、了氣動(dòng)外擺式門泵，并且?guī)в芯彌_和防夾裝置，為后面的計(jì)算提供了理論基礎(chǔ)。在計(jì)算中，首先確定客車車門的尺寸及具體重量，計(jì)算出門泵的負(fù)載。然后根據(jù)負(fù)載設(shè)計(jì)氣缸的直徑，再根據(jù)最大工作氣壓確定氣缸的壁厚，并選出合適的氣缸材料。然后根據(jù)氣缸的具體尺寸計(jì)算出氣缸的耗氣量，并由耗氣量計(jì)算出氣缸進(jìn)氣口的直徑。然后對(duì)氣缸的連接和密封方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，根據(jù)螺釘?shù)妮d荷選出螺釘?shù)某叽纭Ｗ詈髮?duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)方式、螺紋牙型、螺紋線數(shù)等，并對(duì)螺桿的材料和熱處理方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)。門泵的具體參數(shù)表6.1。表6.1門泵基本參數(shù)表項(xiàng)目單位參數(shù)內(nèi)徑×行程mm100×75氣缸推力N5358(0.75Mpa)工作氣壓Mpa0.50.8工作電壓(DC)V24(12)DC工作溫度-4080防夾裝置氣電控制旋轉(zhuǎn)角度度140舉升高度mm20負(fù)載能力N1000在上述工作完成之后，通過計(jì)算機(jī)Aut