道路液压式减速垫的结构设计
道路液压式减速垫的结构设计
车速是道路交通安全的重要因素，在许多的重要路段和一些重要场所之处，需要限制道路上机动车所经过的速度。因此各种道路安全的设施被应用，道路减速垫就是其中最常见的一种，用以限制所经过车辆的速度，避免交通事故的发生。然而常规道路减速垫在限制车辆所通过速度的同时却减少了驾驶员的驾驶舒适感。然而为了提高驾驶安全的同时也能提高驾驶舒适性，所以本论文研究道路液压式减速垫。
道路液压式减速垫是一种根据所经过车辆的速度选择液压减速垫的升降，当汽车以较低速度行驶时，减速垫会下降让汽车平稳的通过，这样就提高了驾驶舒适感。因此本论文主要研究液压减速垫的机械结构、液压系统和PLC控制系统等内容，并阐述了液压减速垫各个部分的设计过程。
关键词 减速垫，可升降，液压系统，PLC控制
1 引言 1
1.1研究背景1
1.2国内外减速垫的发展简历和应用情况1
1.3道路液压式减速垫的结构组成及其发展前景2
1.4主要研究内容3
2 液压减速垫机械系统的结构设计3
2.1概述3
2.2减速垫的设计依据3
2.3减速垫的结构设计3
2.4减速垫的三维造型7
2.5本章小结13
3 液压减速垫液压系统的设计13
3.1液压传动的主要优缺点13
3.2明确设计要求14
3.3分析系统工况 14
3.4液压系统原理图的确定16
3.5确定主要参数17
3.6液压元件的选择与计算27
3.7液压系统性能验算32
4 液压减速垫的控制系统34
4.1 PLC简介34
4.2 PLC控制的主要特点35
4.3 PLC程序设计36
结论 39
致谢 40
参考文献41
1 引言
随着社会进步，我们的日常交通变得越来越方便，因此车辆在路面上的行驶速度也是越来越快。然而交通安全确实我们一个不可忽略的问题，所以在某些重要场所和路段必须限制车辆的行驶速度。因而日常生活中采用各种道路安全措施，来提醒驾驶人员以控制机动车的车速，避免交通事故的发生。道路减速垫就是我们日常生活中常用的一种道路安全的设施。减速垫又称减速板、减速拱、缓冲带、减速坡、减速胶、减速带、减速路拱，通常以橡胶作为主要成型材料，也有是金属材料的。通常减速垫颜色一般为黄黑色相间，色彩分明，无论在白天或夜晚都具有高度可视性，易吸引驾车者注意，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的，是减速机动车、非机动车行使速度的新型交通专用安全设置。 主要安装于城市路口，公路道口，收费通道，花园小区、停车场、车库、加油站等出入口、上下坡等场所的地面上。这种减速垫可根据实际的要求，具有快速灵活组合，易于安装的特点。因为道路减速垫的应用，使机动车和非机动车在行驶中既安全又起到缓冲减速目的，提高了交通道口的安全。
1．1 研究背景
随着道路减速垫使用的普及，当道路减速垫起到限制机动车车速的同时，也会让驾驶人员感到颠簸和跳动的感觉。为了让人们的交通更加的人性化，当机动车以较低的速度通过减速垫时应该消除减速垫带给驾驶人员的这种颠簸感，提高驾驶的舒适性。然而当机动车以较高速度通过减速垫时，减速垫仍然需要起到限制车速的作用，给以驾驶员一定的颠簸和跳动的感觉，来提醒驾驶人员减慢行驶的速度。所以本论文研究的道路液压式减速垫会使得道路减速垫在交通中的使用更加的人性化。所设计的道路减速垫是一种可自动升降的道路减速垫，可以使机动车在正常的行驶中，不需要翻越用于强制减速的减速垫，平稳的通过相应路段，提高驾驶舒适性。可自动升降的道路减速垫时通过压力传感器信号，经过PLC处理来控制液压系统，从而实现自动升降。
1. 2 国内外减速垫的发展简历和应用情况
减速垫在欧洲、美国及日本等一些经济发达国家使用非常广泛。英国是较早采用道路强制减速垫的国家之一，从20世纪80年代开始即把驼峰减速路障陆续应用于英国本土的公路事故多发路段，为控制车速减少交通事故发挥了积极作用。近年来又发明了更具人性化的减速丘、新型瓦楞形减速带等。北美国家对于一些山区公路的受限路段，较多采取在建设施工时就一次成形的方法，在新建路面上用专用机械压出一条条道路强制减速带来，达到强制减速的目的。日本根据本国多山路的实际情况，广泛采用热塑振动减速垫来保证行车安全。随着对减速垫重要作用的逐渐认识，我国很多地区公路管理部门和维护单位也开始大量使用减速垫对车速进行强制控制，起到了预防交通事故的作用。
1.3 道路液压式减速垫的结构组成及其发展前景
液压式减速垫所用的材料应为钢铁金属类而非普通橡胶类的材质。因为使用钢铁作为液压减速垫的材料，其减速、抗压性能更好，而且使用寿命极长可达十年至二十年。液压减速垫的表面也应采用黄黑相间，色彩分明的颜色分布，可更好的提示驾驶员减速。完整的液压减速垫应该包含测速装置，PLC控制装置、液压系统的执行机构、压力检测装置，减速垫等。当汽车已一定速度到达减速垫前一定距离，压过路面的压力检测装置，触发测速装置测得所经过所经过车辆的速度。其中测速装置为雷达测速装置，来测量行驶车辆的速度。将所测得的速度传给PLC控制系统，如果所测得的速度大于所规定的速度值时,则PLC控制装置会驱动液压执行机构动作使减速垫上升到路面之上，限制所经过车辆的速度。如果所测得的车速低于所规定速度，则PLC控制装置会驱动液压执行机构动作使减速垫的最上端下降到与路面同等高度，使汽车平稳通过，提高驾驶舒适感。目前国际主流的道路测速装置为雷达测速装置，所以本课题也采用雷达测速装置。雷达测速装置相比于其他测速装置具有技术成熟，价格适中的优点。可以满足多种环境和天气的情况下使用。雷达固定时的测速误差±1Km/h，能够满足日常的道路测量，且雷达测速装置安装方便。另外液压减速垫的升降由液压缸驱动，液压动力相比于其他电气装置能够产生更大的动力，而且工作平稳，易于实现过载保护等优点。所以选择液压系统作为传动系统是合理的。
目前我国使用的减速垫绝大多数是橡胶减速垫和铸钢减速垫，像本文中的液压减速垫还是很少使用。液压减速垫相比于传统减速垫有许多优势，如①有效提高了驾驶舒适感，；②从声源上减少了噪音污染，有效降低了汽车通过时的噪音。③在绝大多数的小区，重要交通路口，学校门口使用的都是传统减速垫，会产生严重的噪声污染，因此这种液压减速垫的市场需求会很大，更加容易得到推广，所以我觉得这种液压减速垫的发展前景会很好。
1 . 4 主要研究内容
本论文主要是要设计出可自动升降的道路减速垫装置，使得能提高道路行驶舒适性，解决道路减速与驾驶舒适的矛盾。分别对道路液压式减速垫的机械结构，液压系统和PLC控制系统方面进行设计，使之能够符合要求。
2 液压减速垫机械系统的结构设计
2.1 概述
液压减速垫的机械系统是液压减速垫的一个重要部分。液压减速垫的机械系统是直接与机动车辆作用，起到限制车速，提醒驾驶人员减速慢行的作用。液压减速垫的机械系统由下斜块，上梳齿块还有梳齿盖板等零件组成，可以通过上下两个斜块的左右运动，使得减速垫可以上升或者下降。这样的设计方式会使得液压减速垫的机械结构简单，动作方便，能够快速准确的使减速垫上升或者下降。通过上下斜块为基础的减速垫的结构简单，容易制造而且拥有很强耐用性，不易损坏。
2.2 减速垫的设计依据
从液压减速垫机械系统的设计思路可知，液压减速垫的机械结构是以下斜块和上梳齿块为设计基础。限制上梳齿块左右方向的自由度，则左右方向的自由度为0，上梳齿块的前后方向为路基，显然其前后方向的自由度也被限制了，则上梳齿块的前后方向的自由度为0，所以上梳齿块的自由度n=1，只能进行上下方向的移动。其下斜块的自由度也为1，只能进行左右方向的移动，所以在下斜块进行左右方向的移动的同时，根据运动学关系可以得知上梳齿块会因为下斜块的左右运动而进行下上的运动。
2.3 减速垫的结构设计
2.3.1 减速垫机械结构的角度设计
进行减速垫的结构设计，必须要先在知道减速垫结构的图形设计之后进行其结构的受力分析，只有这样才能更好的对其结构进行设计，能够知道减速垫在所受力的综合作用下其运动的方式和特点。对其进行受力分析之后可以更好的把握液压减速垫的运动规律。
车速是道路交通安全的重要因素，在许多的重要路段和一些重要场所之处，需要限制道路上机动车所经过的速度。因此各种道路安全的设施被应用，道路减速垫就是其中最常见的一种，用以限制所经过车辆的速度，避免交通事故的发生。然而常规道路减速垫在限制车辆所通过速度的同时却减少了驾驶员的驾驶舒适感。然而为了提高驾驶安全的同时也能提高驾驶舒适性，所以本论文研究道路液压式减速垫。
道路液压式减速垫是一种根据所经过车辆的速度选择液压减速垫的升降，当汽车以较低速度行驶时，减速垫会下降让汽车平稳的通过，这样就提高了驾驶舒适感。因此本论文主要研究液压减速垫的机械结构、液压系统和PLC控制系统等内容，并阐述了液压减速垫各个部分的设计过程。
关键词 减速垫，可升降，液压系统，PLC控制
1 引言 1
1.1研究背景1
1.2国内外减速垫的发展简历和应用情况1
1.3道路液压式减速垫的结构组成及其发展前景2
1.4主要研究内容3
2 液压减速垫机械系统的结构设计3
2.1概述3
2.2减速垫的设计依据3
2.3减速垫的结构设计3
2.4减速垫的三维造型7
2.5本章小结13
3 液压减速垫液压系统的设计13
3.1液压传动的主要优缺点13
3.2明确设计要求14
3.3分析系统工况 14
3.4液压系统原理图的确定16
3.5确定主要参数17
3.6液压元件的选择与计算27
3.7液压系统性能验算32
4 液压减速垫的控制系统34
4.1 PLC简介34
4.2 PLC控制的主要特点35
4.3 PLC程序设计36
结论 39
致谢 40
参考文献41
1 引言
随着社会进步，我们的日常交通变得越来越方便，因此车辆在路面上的行驶速度也是越来越快。然而交通安全确实我们一个不可忽略的问题，所以在某些重要场所和路段必须限制车辆的行驶速度。因而日常生活中采用各种道路安全措施，来提醒驾驶人员以控制机动车的车速，避免交通事故的发生。道路减速垫就是我们日常生活中常用的一种道路安全的设施。减速垫又称减速板、减速拱、缓冲带、减速坡、减速胶、减速带、减速路拱，通常以橡胶作为主要成型材料，也有是金属材料的。通常减速垫颜色一般为黄黑色相间，色彩分明，无论在白天或夜晚都具有高度可视性，易吸引驾车者注意，使路面稍微拱起以达到车辆减速目的，是减速机动车、非机动车行使速度的新型交通专用安全设置。 主要安装于城市路口，公路道口，收费通道，花园小区、停车场、车库、加油站等出入口、上下坡等场所的地面上。这种减速垫可根据实际的要求，具有快速灵活组合，易于安装的特点。因为道路减速垫的应用，使机动车和非机动车在行驶中既安全又起到缓冲减速目的，提高了交通道口的安全。
1．1 研究背景
随着道路减速垫使用的普及，当道路减速垫起到限制机动车车速的同时，也会让驾驶人员感到颠簸和跳动的感觉。为了让人们的交通更加的人性化，当机动车以较低的速度通过减速垫时应该消除减速垫带给驾驶人员的这种颠簸感，提高驾驶的舒适性。然而当机动车以较高速度通过减速垫时，减速垫仍然需要起到限制车速的作用，给以驾驶员一定的颠簸和跳动的感觉，来提醒驾驶人员减慢行驶的速度。所以本论文研究的道路液压式减速垫会使得道路减速垫在交通中的使用更加的人性化。所设计的道路减速垫是一种可自动升降的道路减速垫，可以使机动车在正常的行驶中，不需要翻越用于强制减速的减速垫，平稳的通过相应路段，提高驾驶舒适性。可自动升降的道路减速垫时通过压力传感器信号，经过PLC处理来控制液压系统，从而实现自动升降。
1. 2 国内外减速垫的发展简历和应用情况
减速垫在欧洲、美国及日本等一些经济发达国家使用非常广泛。英国是较早采用道路强制减速垫的国家之一，从20世纪80年代开始即把驼峰减速路障陆续应用于英国本土的公路事故多发路段，为控制车速减少交通事故发挥了积极作用。近年来又发明了更具人性化的减速丘、新型瓦楞形减速带等。北美国家对于一些山区公路的受限路段，较多采取在建设施工时就一次成形的方法，在新建路面上用专用机械压出一条条道路强制减速带来，达到强制减速的目的。日本根据本国多山路的实际情况，广泛采用热塑振动减速垫来保证行车安全。随着对减速垫重要作用的逐渐认识，我国很多地区公路管理部门和维护单位也开始大量使用减速垫对车速进行强制控制，起到了预防交通事故的作用。
1.3 道路液压式减速垫的结构组成及其发展前景
液压式减速垫所用的材料应为钢铁金属类而非普通橡胶类的材质。因为使用钢铁作为液压减速垫的材料，其减速、抗压性能更好，而且使用寿命极长可达十年至二十年。液压减速垫的表面也应采用黄黑相间，色彩分明的颜色分布，可更好的提示驾驶员减速。完整的液压减速垫应该包含测速装置，PLC控制装置、液压系统的执行机构、压力检测装置，减速垫等。当汽车已一定速度到达减速垫前一定距离，压过路面的压力检测装置，触发测速装置测得所经过所经过车辆的速度。其中测速装置为雷达测速装置，来测量行驶车辆的速度。将所测得的速度传给PLC控制系统，如果所测得的速度大于所规定的速度值时,则PLC控制装置会驱动液压执行机构动作使减速垫上升到路面之上，限制所经过车辆的速度。如果所测得的车速低于所规定速度，则PLC控制装置会驱动液压执行机构动作使减速垫的最上端下降到与路面同等高度，使汽车平稳通过，提高驾驶舒适感。目前国际主流的道路测速装置为雷达测速装置，所以本课题也采用雷达测速装置。雷达测速装置相比于其他测速装置具有技术成熟，价格适中的优点。可以满足多种环境和天气的情况下使用。雷达固定时的测速误差±1Km/h，能够满足日常的道路测量，且雷达测速装置安装方便。另外液压减速垫的升降由液压缸驱动，液压动力相比于其他电气装置能够产生更大的动力，而且工作平稳，易于实现过载保护等优点。所以选择液压系统作为传动系统是合理的。
目前我国使用的减速垫绝大多数是橡胶减速垫和铸钢减速垫，像本文中的液压减速垫还是很少使用。液压减速垫相比于传统减速垫有许多优势，如①有效提高了驾驶舒适感，；②从声源上减少了噪音污染，有效降低了汽车通过时的噪音。③在绝大多数的小区，重要交通路口，学校门口使用的都是传统减速垫，会产生严重的噪声污染，因此这种液压减速垫的市场需求会很大，更加容易得到推广，所以我觉得这种液压减速垫的发展前景会很好。
1 . 4 主要研究内容
本论文主要是要设计出可自动升降的道路减速垫装置，使得能提高道路行驶舒适性，解决道路减速与驾驶舒适的矛盾。分别对道路液压式减速垫的机械结构，液压系统和PLC控制系统方面进行设计，使之能够符合要求。
2 液压减速垫机械系统的结构设计
2.1 概述
液压减速垫的机械系统是液压减速垫的一个重要部分。液压减速垫的机械系统是直接与机动车辆作用，起到限制车速，提醒驾驶人员减速慢行的作用。液压减速垫的机械系统由下斜块，上梳齿块还有梳齿盖板等零件组成，可以通过上下两个斜块的左右运动，使得减速垫可以上升或者下降。这样的设计方式会使得液压减速垫的机械结构简单，动作方便，能够快速准确的使减速垫上升或者下降。通过上下斜块为基础的减速垫的结构简单，容易制造而且拥有很强耐用性，不易损坏。
2.2 减速垫的设计依据
从液压减速垫机械系统的设计思路可知，液压减速垫的机械结构是以下斜块和上梳齿块为设计基础。限制上梳齿块左右方向的自由度，则左右方向的自由度为0，上梳齿块的前后方向为路基，显然其前后方向的自由度也被限制了，则上梳齿块的前后方向的自由度为0，所以上梳齿块的自由度n=1，只能进行上下方向的移动。其下斜块的自由度也为1，只能进行左右方向的移动，所以在下斜块进行左右方向的移动的同时，根据运动学关系可以得知上梳齿块会因为下斜块的左右运动而进行下上的运动。
2.3 减速垫的结构设计
2.3.1 减速垫机械结构的角度设计
进行减速垫的结构设计，必须要先在知道减速垫结构的图形设计之后进行其结构的受力分析，只有这样才能更好的对其结构进行设计，能够知道减速垫在所受力的综合作用下其运动的方式和特点。对其进行受力分析之后可以更好的把握液压减速垫的运动规律。
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