摘 要

自动闭门器是一种自动门关门时的驱动机构（Drive Mechanism），它是一种弹簧阻

尼系统，它是通过开门时压缩弹簧的储蓄弹性势能使得打开的门能自动关闭，再通过液压装置即液压油对弹簧实现的阻尼作用，以根据不同应用场合实现缓冲关门速度，随着科技的快速发展，各种大型商场、高楼大厦等的建立，人们对生活和生活的要求的要求逐步提高，对自动闭门器的需求也越来越严苛。 但是由于闭门器在自动门的使用场合千变万化，各不相同，所以对自动闭门器关闭速度的要求也要因地而异。

此课题的研究方向是通过改变弹簧阻尼系统阻尼系数，改变自动闭门器的运行速度，在SolidWorks 软件中建立三维建模并对建模型进行运动仿真，观察不同阻尼条件下的速度变化和加速度变化图。鉴于各个场合关门速度要求不同，所以第一般需要对复杂的自动闭门器的机构简化处理，简化后再对自动闭门器进行进一步的动力学分析，分析和研究其使用范围以及运行速度的变化范围，第二在SolidWorks中对自动闭门器的三维模型进行有限元分析，模拟在建立一定受力的情况下，自动闭门器各个位置的受力大小。然后将自动闭门器进行最终的组装，最后对所建立的模型进行运动仿真和动力学分析。

关键字:自动闭门器 弹簧阻尼 SolidWorks 运动仿真 动力学分析

Abstract

A kind of automatic door closer design and motion simulation

Abstract

The automatic door closer is a drive mechanism when the automatic door closes the door. It is a spring damping system, which can open the door automatically by the storage elastic potential of the compression spring when the door is opened, and then pass the hydraulic device. That is, the damping effect of the hydraulic oil on the spring to achieve the buffer closing speed according to different application occasions. With the rapid development of science and technology, the establishment of various large shopping malls, high-rise buildings, etc., the requirements for people's living and living requirements are gradually improved. The demand for automatic door closers is also becoming more stringent. However, since the use of the door closer in the use of the automatic door is varied and varied, the requirements for the closing speed of the automatic door closer vary from place to place.

The research direction of this subject is to change the damping coefficient of the spring damping system, change the running speed of the automatic door closer, establish 3D modeling in the SolidWorks software and simulate the motion of the built model to observe the speed change and acceleration change under different damping conditions. Figure. In view of the different closing speed requirements in various occasions, it is generally necessary to simplify the processing of the complex automatic door closer mechanism, simplify the dynamic analysis of the automatic door closer, analyze and study the range of use and the change of running speed. Scope, the second is a finite element analysis of the 3D model of the automatic door closer in SolidWorks, simulating the force of each position of the automatic door closer under the condition of establishing a certain force. Then the automatic door closer is finally assembled, and finally the motion simulation and dynamic analysis of the established model are performed.

Keywords: automatic door closer spring damping solidworks motion simulation dynamics analysis

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题研究背景及意义 1

1.2 国内外自动闭门器的研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 2

1.2.2 国外研究现状 3

1.3 自动闭门器在SolidWorks 的设计与运动仿真概述 6

1.4 课题研究相关设计和研究目的 7

1.4.1 基于 SolidWorks 自动闭门器设计与运动仿真的基本方法 7

1.4.2 课题设计的相关要求 8

第二章 基于 SolidWorks 的自动闭门器设计与运动仿真 8

2.1 引言 8

2.2 自动闭门器设计与运动仿真 9

2.2.1 自动闭门器的结构简介 9

2.2.2 自动闭门器的基本工作原理 10

2.3 自动闭门器的主要组成的作用以及相关原理 11

2.3.1 液压系统组成及作用 11

2.3.3 连杆机构 15

2.4 小结 18

第三章 自动闭门器运动的仿真分析 19

3.1 引言 19

3.2 自动闭门器的运动仿真 19

3.2.1 闭门器的 motion 分析 19

3.2.2 阻尼系数对闭门器运行速度的影响 20

3.2.3 弹簧刚度系数对闭门器运行速度的影响 24

3.2.4 不同外力对闭门器运行速度的影响 25

3.3 小结 27

第四章 自动闭门器的动力学分析 28

4.1 引言 28

4.2 四连杆机构运动分析 28

4.2.1 连杆机构任意点轨迹分析 28

4.2.2 四连杆机构速度分析 30

4.2.3 四连杆机构加速度分析 31

4.3 四连杆机构力分析 33

4.4 有限元分析 35

4.5 小结 37

第五章 自动闭门器三维模型设计 38

5.1 引言 38

5.2 自动闭门器各部分零件相关参数介绍 38

5.3 SOLIDWORKS 三维建模 40

5.3.1 各部分零件设计与选材 40

5.4 经济性分析 45

5.5 小结 45

第六章 总结与展望 46

6.1 总结 46

6.2 展望 46

参考文献 47

致谢 50

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

随着科技水平的不断发展和人们生活水平的逐步提升，由此带来的是人们对生命财产安全和日常生活便利提出更高的要求。自动门因此出现在各种高楼大厦，大型商场等场所；也出现在大巴、高铁、地铁等交通工具的不断更新换代话题中，可以说，自动门已经是生活中很常见的了。

自动闭门器已成为现代建筑智能化管理不可或缺的一部分，其作用不仅是当门开启后能通过压缩弹簧后释放，门自动关闭，具有弹簧门的功能，还可以保证门被开启后，准确、及时的关闭到初始位置，目前，市场上主流的[2]自动闭门器是安装在门头上的液压式闭门器，此类自动闭门器的结构复杂、损坏率较高，而且不适用于没有门楣和隐性门等场合，因此集合页、闭门等功能为一体的自动闭门铰链的研究日益引起人们注意,与自动闭门器不同，自动闭门器是通过节流自动闭门器中的液体来实现缓冲，自动闭门器的核心技术是内部的弹簧液压阻尼机构,另外，闭门器也是常用的门用五金件,普通闭门器没有火灾感应能力[2]。防火门是建筑物的一种水平防火分离设施,它可以有效地起到阻止火灾蔓延危害生命、抑制火灾发展、保护安全通道。通过在防火门上安装火灾感器,防护门可以在没有火灾的情况下正常打开并自动关闭，目前，国内外研制的火灾闭门器基本依靠电力工作,烟温电反馈传感器用于监测,电动机或电磁锁定装置执行打开和关闭操作,系统构成复杂,并且没有电源的情况下不能操作，因此，除了每日功耗之外,在火灾发生出现连带电路断电的情况下,火灾感应闭门器也会有断电的几率导致无法正常运行,造成严重后果,因此在可靠性方面存在缺陷^[1][2].。因此自动闭门器的运行速度是一个非常重要的研究课题。

因此，针对上述问题，本课题将对自动闭门器的弹簧阻尼结构、四连杆机构进行结构分析和动力学分析，然后，通过SolidWorks对自动闭门器三维建模并进行运动仿真，并且对其进行有限元分析，三维模型受力分布图分析。分析不同自动闭门器不同应用中的运行速度。

1.2 国内外自动闭门器的研究现状

1.2.1 国内研究现状

自动门这个概念最早是来自于欧洲一个小国希腊，那是由于当时第一次工业革命的兴起是从欧洲开始的，直到十九世纪七十年代中后期到八十年代初期才引入中国，当时是一个中日合作的工程：中日青年友好交流中心和北京饭店新楼项目，当时日本的相关负责人希望通过这个项目引进他们的自动门品牌，国内的自动门产业也因此被引入中国。但当时国内的自动门技术是零基础，因此当时国内使用自动门基本上都是靠国外进口从国外进口[2]5。但是随着十一届三中全会之后，改革开放的不断推进，经济得到快速发展，世界各个工业大国看上了中国这个庞大的市场，大批中外合资企业在中国兴起，到了 80 后期年代，欧洲大部分企业通过香港转接再进入中国内陆市场，给中国市场带来了第二次工业革命末尾的冲击，这一来就给中国带来了大量培养人才的机会，使得中国的科学技术和各方面的科研带来了人才。

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