專利名稱：一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構涉及的是一種車輛塞拉門的塞拉密封啟閉機構，特別是一種高鐵或其他軌道車輛塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構。
背景技術：
目前國內(nèi)外軌道車輛自動門主要有塞拉門、外掛門和內(nèi)藏門三大系列門系統(tǒng)，其傳動方式主要有螺旋傳動、齒帶(即同步齒形帶)傳動兩種。塞拉門系統(tǒng)常為單扇或雙扇門頁，為雙扇時一方面要實現(xiàn)兩扇對開和對關的門頁啟閉移動運動，一方面要實現(xiàn)對開時向外或對關時向內(nèi)的門頁塞拉運動，以保證關門后有良好的密封效果。螺旋傳動是指門系統(tǒng)的左、右兩扇分別通過螺母組件與螺桿相連，螺桿為左旋和右旋對稱結構，通過驅動元件的驅動，使螺桿做旋轉運動，同時帶動兩扇門頁的螺母組件做相反方向的運動，達到兩扇門頁同步運動的狀態(tài)；齒帶(即同步齒形帶)傳動是指門系統(tǒng)的左、右兩扇門頁分別通過齒帶夾板與齒帶兩側相連，齒帶兩端有齒帶輪架，由齒帶形成一個閉環(huán)，通過驅動元件的驅動，使齒帶繞著齒帶輪做旋轉運動，同時帶動兩扇門頁做相反方向的運動，達到兩扇門頁同步運動的狀態(tài)。為單扇時也要實現(xiàn)上述的塞拉密封啟閉運動，只不過是實現(xiàn)一扇的單開和單關而已。從塞拉-啟閉功能看，國內(nèi)外現(xiàn)有塞拉門大體分為三種類型
1)國產(chǎn)A公司的A型塞拉門，沿X方向實現(xiàn)門的對開與關，沿y方向實現(xiàn)塞拉運動達到密封，但是沿χ方向運動的承載軸不固定，它同時沿y方向移動，因此承載軸穩(wěn)定性稍差，結構尺寸大，占用的空間大；
2)國外B公司的B型塞拉門，沿χ方向實現(xiàn)門的對開與關，χ方向移動的承載軸固定， 剛性好，塞拉運動是采用繞χ軸旋轉的搖桿擺動，帶動雙搖桿機構實現(xiàn)門的塞拉，其剛性較好，但結構尺寸較大，且作塞拉時，門頁有一個上下的擺動量，會影響門頁快速開關時的動態(tài)穩(wěn)定性；
3)國外C公司的C型塞拉門，同樣沿χ方向實現(xiàn)門的對開與關，承載軸固定，門的塞拉運動是采用繞ζ軸轉動的四桿機構實現(xiàn)門的塞拉密封，其剛性較好，但作塞拉時，門頁沿ζ 軸方向須加強支撐，使結構尺寸較大，成本較高。從啟閉傳動方式看，由于螺旋傳動具有運動準確、易于平衡、扭矩大等特點，故目前國內(nèi)外塞拉門系統(tǒng)采用螺旋傳動者較多，但螺旋傳動制造精度要求高，需要較大驅動才能完成預定的動作，故占用空間大、重量大，且易磨損，潤滑、密封要求很高，維護維修頻次高，使得制造成本較高；齒帶傳動雖具有柔性傳動，精度要求低，所需驅動小，易于維護維修，制造成本低等優(yōu)點，但帶易打滑和延伸等缺點，導致其應用受限。如何克服現(xiàn)有技術不足，使塞拉門設計既能實現(xiàn)重量輕、尺寸小的輕量化，又能實現(xiàn)運動-密封的可靠性和降低成本的經(jīng)濟性，是人們一直在關注和研究的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術的不足之處，提供種一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，以實現(xiàn)減小機構尺寸和重量、降低制造成本、提高運動-密封可靠性的目的。近年來齒帶傳動從材料、結構方面進行了較大的改進，如氯丁橡膠齒帶采用玻璃纖維抗拉層、氯丁橡膠帶齒、帶背及尼龍包布層，聚氨酯滌綸抗拉齒帶等，綜合了齒輪、鏈和帶傳動的優(yōu)點，克服了傳統(tǒng)齒帶傳動的延伸、易損、承載能力不高等缺點，具有傳動準確、噪聲小、承載能力高、壽命長、可靠性高、節(jié)能高效、預緊力小等特點。本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構采取以下技術方案實現(xiàn)
本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構包括門架、電機、主動齒輪、齒帶、承載軸、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪、承載軸套、聯(lián)桿、導桿套、攜門導桿(簡稱導桿)、滾子、滾子軸、槽型凸輪和門頁；其中主動齒輪、齒帶、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪組成齒帶機構；帶夾與承載軸套、聯(lián)桿、導桿套固結為一體，與承載軸、攜門導桿、門架等組成單軸導桿機構；承載軸、承載軸套、導桿套又與滾子、滾子軸、攜門導桿、槽型凸輪與門頁組成槽型凸輪機構，所述齒帶機構、單軸導桿機構和槽型凸輪機構相互聯(lián)接構成塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構。上述為本發(fā)明的單扇門機構，其中單軸導桿機構和槽型凸輪機構所有構件向右面對稱，并將電機與軸承座、張緊裝置距離拉長，即可獲得雙扇門機構；雙扇門齒帶機構的上下齒帶上，分別裝有2個帶夾，呈對稱分布，左邊帶夾裝于下方稱為下帶夾、右面帶夾裝于上方稱為上帶夾，即當左門頁向左運動時，右門頁向右運動，可實現(xiàn)兩扇門頁的同時對開、 對關及塞拉作業(yè)。門架與車體相固結，是用于固定塞拉門傳動系統(tǒng)的機架，電機、張緊裝置、軸承座、 承載軸、槽型凸輪均固定在門架上；齒帶機構左端，主動齒輪通過鍵聯(lián)接裝于電機軸，與齒帶相嚙合，齒帶沿X方向右側通過螺栓固接有帶夾；齒帶機構右端，從動齒輪通過鍵聯(lián)接裝于軸承座軸，軸承座與張緊裝置相連接；帶夾下端又通過螺栓與承載軸套相聯(lián)接，承載軸套與承載軸組成移動副，可在其上沿X軸運動；承載軸套下端通過聯(lián)桿與導桿套相固結；導桿套與導桿組成移動副，導桿沿Y方向右側裝有滾子軸，滾子軸上端有滾子，滾子裝于槽型凸輪內(nèi)，能沿槽型凸輪作滾動運動，槽型凸輪可做成如直線加折線或其它曲線形狀。本發(fā)明塞拉門的啟閉塞拉密封運動工作原理
電機得電通過主動齒輪驅動齒帶及其上帶夾沿X方向作往復直線運動，同時帶動從動齒輪作旋轉運動；由于帶夾與承載軸套固為一體，且通過聯(lián)桿與承載軸套、導桿套相固結， 故使得導桿套帶動導桿一起沿X方向作直線運動；又由于導桿上聯(lián)接有滾子、滾子軸、門頁，故同時通過帶動門頁沿X方向移動，實現(xiàn)門頁的開與關；由于導桿與門頁是被動運動， 其上滾子受槽型凸輪的運動限制，故導桿與門頁只能沿槽型凸輪運動。槽型凸輪可設計成直線加折線的幾何形狀，直線部分控制門頁的直線開與關，而折線部分迫使門頁走一段折線，以實現(xiàn)門頁的塞拉復合運動。即當滾子在導桿的帶動下沿槽型凸輪的直線部分移動時，能帶動塞拉門走直線軌跡，實現(xiàn)門頁的開與關；當滾子走到槽型凸輪的折線部分時，則帶動門頁走一段折線，實現(xiàn)門頁的塞拉復合運動。
上述齒帶機構、單軸導桿機構、槽型凸輪機構的相互連接與運動情況，可在YOZ平面內(nèi)觀察；其中帶夾與承載軸套固為一體，通過聯(lián)桿與承載軸套、導桿套相互固結；導桿與門頁隨滾子軸、滾子可沿導桿套軸線運動。齒帶機構的張緊裝置中裝有帶夾、調(diào)節(jié)螺桿、鎖緊螺母、張緊彈簧、燕尾動板、底座、彈簧導柱、定板、鑲條等；張緊裝置采用燕尾導軌聯(lián)接、彈簧張緊、雙螺母鎖緊與調(diào)節(jié)方式軸承座下端為燕尾，通過鑲條調(diào)節(jié)與底座燕尾槽的配合松緊度，軸承座下端右側固結有彈簧導柱，定板設于底座左側，中間螺母與調(diào)節(jié)螺桿相配合，調(diào)節(jié)螺桿右端為彈簧導柱結構，兩彈簧導柱之間設有張緊彈簧，調(diào)節(jié)螺桿通過雙螺母調(diào)節(jié)后實現(xiàn)預緊、鎖緊，使齒帶松緊適中、正常使用；工作過程中由于彈簧的預緊作用，產(chǎn)生一個將從動齒輪向外的推力，實現(xiàn)齒帶傳動的自動張緊。本發(fā)明的有益效果用于高鐵或其他軌道車輛塞拉門的塞拉密封與啟閉機構，要求門頁啟閉迅速，塞拉密封可靠。本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構， 與上述國內(nèi)外塞拉門機構相比，具有以下特點
1)承載軸兩端均固定在門架上，與國產(chǎn)A型塞拉門承載軸整體參與運動的情況相比， 不僅承載能力大幅提高，整體強度、剛度顯著增加；運動部分零部件數(shù)量、重量明顯下降，結構大為簡化，可實現(xiàn)塞拉門機構與傳動系統(tǒng)的輕量化。2)與國外B、C型塞拉門相比，結構簡單緊湊，運動構件數(shù)大為減少，具有尺寸小、 重量輕、成本低的明顯優(yōu)勢，且運動時門頁沒有上下的擺動量，使門頁快速開關時的動態(tài)穩(wěn)定性明顯提高，具有塞拉密封可靠與門頁啟閉迅速的特點。3)與目前國外A、B、C型中多數(shù)使用的螺旋傳動塞拉門相比，本發(fā)明的齒帶傳動與張緊結構，具有耐油、耐潮、無需潤滑、壽命長、運行可靠、自動張緊等優(yōu)點，且允許線速度高，傳遞功率大，傳動效率可達0.98 ；A型塞拉門的螺旋傳動噪聲約75dB，而齒帶傳動一般約50dB，若采用螺旋角8°左右的斜齒帶傳動，可達45dB以下，真正實現(xiàn)塞拉門傳動系統(tǒng)的低噪聲。4)因為導桿與塞拉門門頁相固結，需通過導桿套作塞拉運動，其所受彎扭應力很大，因此機構中巧妙地將承載軸套、導桿套相互聯(lián)接，一方面增加了導桿長度，使其強度、剛度顯著提高；另一方面使承載軸受力更趨合理，大大提高了導桿套自身抗彎扭變形的承載能力。5)為進一步提高導桿、導桿套的承載能力，可將其移動副選用花鍵鏈接，具有定心精度高、應力集中小和相對運動的穩(wěn)定性好等特點。6)齒帶機構的張緊裝置采用燕尾導軌結構、彈簧張緊、雙螺母鎖緊與調(diào)節(jié)方式，利用彈簧的適當推力，可輕松地實現(xiàn)齒帶傳動的自動張緊。7)本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，不僅適于普通塞拉距離的塞拉門，同時也適合具有微動塞拉的塞拉門機構，此時只需調(diào)整槽型凸輪的形狀尺寸即可。


以下將結合附圖對本發(fā)明作進一步說明 圖1是本發(fā)明塞拉門單扇門空間機構運動簡圖。
圖2是本發(fā)明塞拉門空間機構YOZ平面運動簡圖。圖3是本發(fā)明塞拉門雙扇門齒帶傳動機構俯視圖。圖4是本發(fā)明塞拉門齒帶機構張緊裝置右視圖。
具體實施例方式參照附圖1 4，一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構包括門架1、電機2、主動齒輪3、齒帶4、承載軸5、帶夾6、張緊裝置7、軸承座8、從動齒輪9、承載軸套10、 聯(lián)桿11、導桿套12、攜門導桿(簡稱導桿)13、滾子14、滾子軸15、槽型凸輪16、門頁17等組成；其中主動齒輪3、齒帶4、帶夾6、張緊裝置7、軸承座8、從動齒輪9組成齒帶機構；帶夾6 與承載軸套10、聯(lián)桿11、導桿套12固結為一體，與承載軸5、攜門導桿13、門架1等組成單軸導桿機構；承載軸5、承載軸套10、導桿套12又與滾子14、滾子軸15、導桿13、槽型凸輪 16與門頁17組成槽型凸輪機構，所述齒帶機構、單軸導桿機構和槽型凸輪機構相互聯(lián)接構成塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，此為本發(fā)明的單扇門機構。圖1中所述齒帶機構、單軸導桿機構和槽型凸輪機構相互聯(lián)接構成單扇門機構， 單扇門機構所有構件向右面對稱，若其中單軸導桿、槽型凸輪組合空間機構所有構件向右面對稱，并將電機2與軸承座8、張緊裝置7距離拉長，即可獲得雙扇門機構；圖2所示即雙扇門齒帶機構俯視圖，由圖可知雙扇門齒帶機構的上下齒帶上，分別裝有2個帶夾，呈對稱分布，左邊帶夾裝于下方、右面帶夾裝于上方，即當左門頁向左運動時，右門頁向右運動，可實現(xiàn)塞拉門門頁的對開、對關及塞拉作業(yè)。門架1與車體相固結，是用于固定塞拉門傳動系統(tǒng)的機架，電機2、張緊裝置7、軸承座8、承載軸5、槽型凸輪16均固定在門架1上；齒帶機構左端，主動齒輪3通過鍵聯(lián)接裝于電機軸，與齒帶4相嚙合，齒帶4沿X方向右側通過螺栓固接有帶夾6 ；齒帶機構右端，從動齒輪9通過鍵聯(lián)接裝于軸承座軸，軸承座8與張緊裝置7相連接；帶夾6下端又通過螺栓與承載軸套10相聯(lián)接，承載軸套10與承載軸5組成移動副，可在其上沿X軸運動；承載軸套10下端通過聯(lián)桿11與導桿套12相固結；導桿套12與攜門導桿13組成移動副，攜門導桿13沿Y方向右側裝有滾子軸15，滾子軸15上端有滾子14，滾子14裝于槽型凸輪16內(nèi)， 能沿槽型凸輪16作滾動運動。所述槽型凸輪16可采用直線加折線或其它曲線形狀。由圖1可知，塞拉門的啟閉塞拉密封運動可按下述過程實現(xiàn)電機2得電通過主動齒輪3驅動齒帶4及其帶夾6沿X方向作往復直線運動，同時帶動從動齒輪9作旋轉運動； 由于帶夾6與承載軸套10固為一體，且通過聯(lián)桿11與承載軸套10、導桿套12相固結，故使得導桿套12帶動攜門導桿13 —起沿X方向作直線運動；又由于攜門導桿13上聯(lián)接有滾子14、滾子軸15、門頁17，故同時通過帶動門頁17沿χ方向移動，實現(xiàn)門頁17的開與關； 由于攜門導桿13與門頁17是被動運動，其上滾子14受槽型凸輪16的運動限制，故攜門導桿13與門頁17只能沿槽型凸輪16的槽型曲線運動。槽型凸輪16可設計成直線加折線的幾何形狀，直線部分控制門頁的直線開與關， 而折線部分迫使門頁走一段折線，以實現(xiàn)門頁17的塞拉復合運動。即當滾子14在導桿13 的帶動下沿槽型凸輪16的直線部分移動時，能帶動塞拉門走直線軌跡，實現(xiàn)門頁17的開與關，如圖1中雙點劃線所示；當滾子14走到槽型凸輪16的折線部分時，則帶動門頁17走一段折線，實現(xiàn)門頁17的塞拉復合運動，如圖1中粗實線所示。由圖2可看到此空間機構在YOZ平面內(nèi)齒帶機構、單軸導桿機構、槽型凸輪機構的相互連接與運動情況，尤其是帶夾6與承載軸套10固為一體，通過聯(lián)桿11與承載軸套10、 導桿套12相互固結；導桿與門頁可隨滾子軸、滾子沿槽型凸輪運動。圖3為塞拉門雙扇門的齒帶機構部分俯視圖，圖4為齒帶機構張緊裝置右視圖，圖 3、4中表達了電機2、主動輪3、齒帶4、帶夾6、上帶夾18、調(diào)節(jié)螺栓7_1、鎖緊螺母A 7_2、張緊彈簧7-3、燕尾動板7-4、底座7-5、彈簧導柱7-6、定板架7_7、鎖緊螺母B 7_8、鑲條7_9、 軸承座8、軸承座軸8-1、從動輪9的相對位置與裝配關系。由圖3俯視方向可知，兩個帶夾在齒帶傳動中為右在上、左在下，對稱布局，可實現(xiàn)兩扇門頁的對開、對關作業(yè)；圖3結合圖4的齒帶機構張緊裝置右視圖，可知軸承座8與張緊裝置7采用燕尾槽聯(lián)接、彈簧張緊、雙螺母的預緊-鎖緊與調(diào)節(jié)方式軸承座8下部固聯(lián)有燕尾動板7-4，通過鑲條7-9與底座7-5的燕尾槽實現(xiàn)動配合；調(diào)節(jié)螺桿7-1可旋入底座7-5左側固結的定板7-7，調(diào)節(jié)螺桿7-1右端為彈簧導柱結構，與固結于燕尾動板7-4左端的彈簧導柱7-6之間裝有張緊彈簧7-3;通過鎖緊螺母A 7-2、鎖緊螺母B 7_8的雙螺母調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)張緊彈簧7-3的預緊-鎖緊與調(diào)節(jié)，使齒帶松緊適中、正常使用；底座7-5與門架1相固接，工作過程中由于張緊彈簧7-3的作用，使軸承座與從動齒輪沿燕尾槽方向，可實現(xiàn)齒帶傳動的自動張緊。用于高鐵或其他軌道車輛塞拉門的塞拉密封啟閉機構，要求門頁開關門迅速，塞拉密封可靠。本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，與上述國內(nèi)外塞拉門機構相比有較大的區(qū)別，不僅能滿足上述要求，而且結構簡單緊湊，噪聲小、尺寸小、重量輕、成本低，傳動穩(wěn)定性好、工作可靠度高。
權利要求
1.一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，其特征在于包括門架、電機、主動齒輪、齒帶、承載軸、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪、承載軸套、聯(lián)桿、導桿套、攜門導桿、 滾子、滾子軸、槽型凸輪和門頁；其中主動齒輪、齒帶、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪組成齒帶機構；帶夾與承載軸套、聯(lián)桿、導桿套固結為一體，與承載軸、攜門導桿、門架等組成單軸導桿機構；承載軸、承載軸套、導桿套又與滾子、滾子軸、導桿、槽型凸輪、門頁組成槽型凸輪機構，所述齒帶機構、單軸導桿機構和槽型凸輪機構相互聯(lián)接構成塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，其特征在于所述齒帶機構、單軸導桿機構和槽型凸輪機構相互聯(lián)接構成單扇門機構，可實現(xiàn)門頁的對開、對關及塞拉作業(yè)，若其中單軸導桿機構和槽型凸輪機構的所有構件向右面對稱，并將電機與軸承座、張緊裝置距離拉長，即可獲得本發(fā)明的雙扇門機構；雙扇門齒帶機構的上下齒帶上，分別裝有2個帶夾，呈對稱分布，左邊帶夾裝于下方、右面帶夾裝于上方，即當左門頁向左運動時，右門頁向右運動，可實現(xiàn)雙扇門門頁的對開、對關及塞拉作業(yè)。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，其特征在于所述門架與車體相固結，是用于固定塞拉門傳動系統(tǒng)的機架，電機、張緊裝置、軸承座、承載軸、槽型凸輪均固定在門架上；齒帶機構左端，主動齒輪通過鍵聯(lián)接裝于電機軸，與齒帶相嚙合，齒帶沿X方向右側通過螺栓固接有帶夾；齒帶機構右端，從動齒輪通過鍵聯(lián)接裝于軸承座軸，軸承座與張緊裝置相連接；帶夾下端又通過螺栓與承載軸套相聯(lián)接，承載軸套與承載軸組成移動副，可在其上沿X軸運動；承載軸套下端通過聯(lián)桿與導桿套相固結；導桿套與導桿組成移動副，導桿沿Y方向右側裝有滾子軸，滾子軸上端有滾子，滾子裝于槽型凸輪內(nèi)，能沿槽型凸輪作滾動運動。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，其特征在于所述槽型凸輪采用直線加折線或其它曲線形狀。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構，其特征在于所述齒帶機構的張緊裝置中裝有帶夾、調(diào)節(jié)螺桿、鎖緊螺母、張緊彈簧、燕尾動板、底座、 彈簧導柱、定板和鑲條；張緊裝置采用燕尾導軌聯(lián)接、彈簧張緊、雙螺母鎖緊與調(diào)節(jié)方式 軸承座下端為燕尾，通過鑲條調(diào)節(jié)與底座燕尾槽的配合松緊度，軸承座下端右側固結有彈簧導柱，定板設于底座左側，中間螺母與調(diào)節(jié)螺桿相配合，調(diào)節(jié)螺桿右端為彈簧導柱結構， 兩彈簧導柱之間設有張緊彈簧。
全文摘要
本發(fā)明一種塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構涉及的是一種車輛塞拉門的塞拉密封啟閉機構，特別是一種高鐵或其他軌道車輛塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構。包括門架、電機、主動齒輪、齒帶、承載軸、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪、承載軸套、聯(lián)桿、導桿套、攜門導桿、滾子、滾子軸、槽型凸輪和門頁；主動齒輪、齒帶、帶夾、張緊裝置、軸承座、從動齒輪組成齒帶機構；帶夾與承載軸套、聯(lián)桿、導桿套固結為一體，與承載軸、攜門導桿、門架等組成單軸導桿機構；承載軸、承載軸套、導桿套又與滾子、滾子軸、攜門導桿、槽型凸輪、門頁組成槽型凸輪機構，上述三機構相互聯(lián)接構成塞拉門齒帶單軸導桿槽型凸輪組合空間機構。
文檔編號E05F17/00GK102296904SQ201110248448
公開日2011年12月28日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權日2011年8月26日
發(fā)明者劉極峰, 楊小蘭 申請人:南京工程學院