摘要：目前市场上的金库门产品反锁机构形式多样，但采用齿轮齿条结构的还是居多。虽然齿轮加工日趋容易，但成本还是高的。本例以双曲柄滑块机构简单可行地同时达到反锁和锁死的功能。并以运动骨架建模的方式先创建机构运动简图，再创建机构运动分析，在分析反锁机构行程之后，利用敏感度分析找出影响行程要求的参数范围，然后执行可行性分析找到所需行程的合适参数解，最终得到满足要求的各杆参数。

关键词：反锁机构；双曲柄滑块；敏感度；可行性

中图分类号：TH693.3 文献标识码：A

Optimization design of the locking device of vault door based on CREO motion sheleton

Abstract：At present，there are various form of locking device of vault door in the market，but the gear and rack structure is still in the majority.Although gear processing is becoming easier，the cost is still high. In this case，the double crank slider mechanism achieves the function of locking the door and transmission mechanism at the same time easily and feasibly.Firstly，establish the kinematic diagram of mechanism by means of motion skeleton modeling，secondly，establish a movement analysis ， find out the range of parameters that affect the stroke requirement of the lock mechanism by feasibility analysis，then run the feasibility analysis to find the appropriate parameters，finaly get the required bars parameters.

Keywords：lockingdevice；duble crank slider mechanism；sensitivity；feasibility.

1 研究背景

参考文献中要求金库门使用过程中要有反锁功能，在反锁以后，外面的人不能通过外部操作机构进行锁门，此外还不能从缝隙撬开机构开门。由此提出在公司现有金库门的基础上加装反锁机构，本例用双曲柄滑块机构来反锁门体和锁定外部操作机构。传统的曲柄滑块机构的设计多采用试凑法得出，而对于杆件参数的优化，工程师通常需要花费大量精力去完成，且往往得不到最优化的机构参数，CREO Parameter的运动骨架建模使得曲柄滑块机构的设计和优化有一个很好的解决办法。这种方法不仅能提高设计效率，还能在合适范围找到满足要求的最优解，使得机构运行可靠，节省人力物力，为企业降低成本，也为工程师提供了一个很好的设计方法。

2 设计要求

根据公司目前生产的金库门结构及人机功能学原理，反锁位置宜排不在天地锁与门芯开合侧部位，其放置空间左右范围在190～200mm，上下空间不限，但以最小化为优，利用双曲柄结构达到同时锁闭金库门和天地锁的功能，其中锁闭金库门侧的行程要求在80～90mm之间，锁闭天地锁的行程要求在20～25之间，其中小的左右空间对应大的行程要求。且在锁闭之后，锁闭金库门侧的曲柄滑块必须过死点，已达到防撬功能。

3 创建运动骨架模型

3.1基础建模

运动骨架的创建方法在此不再敖述（相关教程都有详细步骤），在运动骨架下创建一个标准骨架，并草绘机构的大致运动简图如下：

图示位置为未锁闭状态，其中O点作为回转中心，杆DOA作为曲柄旋转方向为顺时针，转动角度范围为150°～-10°（可以看出当OD杆与DE杆重合时为锁闭金库门侧的死点位置，到达-10°时已经完全超过死点），分为两部分OA杆和OD杆，分别带动连杆AB和连杆DE运动，BC杆和EF杆作为滑块，M和N两个小方块是作为滑道示意便于运动骨架识别滑块约束而建立的辅助图元。调整图元尺寸到近似要求位置，下面以图1所示尺寸为例进行优化设计。

3.2运动机构

完成标准骨架建模后，分别创建各主体项（创建方法不再敖述），创建主体项时软件会自动识别机构连接。我们进入机构模块后，添加伺服电动机，我们创建的位置类型的机构分析时间为10s，转动角度为160°，可将伺服电动机的转速设为16°/s。

4 机构运动分析

创建机构分析，类型选择为位置。运行运动分析后，分别创建两个行程的测量特征，类型选择为位置，命名为S1和S2，得到结果如下

从图中可以看到S1和S2的最大值已经超出所需范围。

5敏感度分析

进入敏感度分析，研究曲柄OA和OD分别对行程S1和S2的影响程度。计算之后可以得到如下图的计算结果，可以看出，要使S1在所要求的范围之内，OA杆的长度不能大于12.3mm，要使S2在所要求的的行程范围内OD杆的长度不能大于48.3mm。

6可行性分析

通过对上图的分析可以得到所需行程的杆长范围，我们设定所需行程S1=24mm，行程S2=85mm，创建可行性分析，其中设计约束即为所需行程，设计变量即为杆长OA和OD，变化范围参照敏感度计算结果图示，分别为11.5～12.3和45～47，计算后就找到可行解决方案。

7 组件细节设计

对曲柄长度优化以后，还可以对其他的杆进行尺寸优化，比如连杆长度AB和DE以及偏心高度H1和H2，通过优化设计得到各杆的理想长度后我们就可以对各零件进行细节设计，完成后的最终装配图如下所示：

参考文献：

[1]中华人民共和国金融行业标准《JR/T 0001-2000金库门》.

[2]中華人民共和国公共安全行业标准《GA/T 143-1996金库门通用技术条件》.

[3]中华人民共和国国家标准《GB 50396-2007出入口控制系统工程设计规范》.

作者简介：袁丰军（1987--），男，学士，机械工程师，研究方向：机械工程