汽車智能轉(zhuǎn)向柱防盜鎖機械設(shè)計

0 引言

汽車讓人們的出行更加便利，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，汽車在國內(nèi)的普及率也越來越高。根據(jù)公安部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2021年低，全國汽車保有量已達到3.02億輛。而城市汽車保有量逐年增長，伴隨而來的汽車被盜的事件也時有發(fā)生。為了防范汽車被盜事件的發(fā)生，國內(nèi)于 2007-09-01 起強制實施 GB 15740-2006《汽車防盜裝置》標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，只有安裝了符合國家安全標(biāo)準(zhǔn)的防盜裝置的車輛才行進行生產(chǎn)和銷售。

“二表哥說，因為老太太最疼小女兒，如果讓老太太知道小女兒死了，她一定會難過死。又說，他會向大表哥說明一切，大表哥是個孝子，知道出了這種事后該怎么做，最主要的是不驚動老人。

1 汽車防盜技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外汽車防盜技術(shù)主要分為四種類型。

一類，最為簡單的機械防盜裝置。機械防盜裝置是采用各種金屬材料制作的防盜鎖具。通常用于鎖止汽車上的操作裝置。例如，方向盤鎖、排擋鎖、車輪鎖、防盜磁片、離合/剎車踏板鎖等。整體而言，機械防盜裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、安裝方便、使用方便。但確定也較為突出，體積較大，位置比較顯眼容易發(fā)現(xiàn)、往往需要用鑰匙開鎖，頻繁拆裝較為麻煩，安全度不高。

第二類，電子防盜系統(tǒng)。電子防盜裝置分為單向和雙向兩種類型。單向的電子防盜系統(tǒng)主要功能是：無論發(fā)動機蓋、行李艙或車門開啟，還是車輛為碰撞，或者是有人闖入車廂內(nèi)，報警器就會發(fā)出警報聲引起車主及他人的注意。雙向可視電子防盜系統(tǒng)與單向的比較，雙向的更為直觀，車主可以實時了解車輛情況，一旦車輛有異常情況發(fā)出報警時，電子遙控器上便會提醒車主反映汽車狀況，但它的發(fā)出信號是有區(qū)域范圍限制的，只有100--200米的距離。電子式防盜裝置優(yōu)點就是它具備較全面的防盜功能，利用了無線遙控技術(shù)提升了防盜效果，同時安裝簡單便于隱藏，較之機械防盜裝置更加美觀且成本不高。但是最大缺陷就是容易被不法分子通過信號截取破解遙控密碼，造成安全隱患。

第三類，芯片式數(shù)碼防盜裝置。芯片式數(shù)碼防盜裝置是目前大多數(shù)轎車采用的一種廠家原配防盜裝置。其優(yōu)點就是，一般情況下數(shù)字化密碼出現(xiàn)重碼的概率較低，只有密碼鑰匙接觸車上密碼鎖才能開啟。它的基本原理是在沒有芯片鑰匙的情況下鎖止汽車發(fā)動機的電路和油路，致使車輛無法啟動。生產(chǎn)廠家將防盜密碼與中央數(shù)據(jù)庫進行連接，將發(fā)動機及底盤號設(shè)入車門防盜單元與點火控制單元，并且采用W線或者CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸，一般情況下自行配置鑰匙是無法破解密碼的，因此裝置安全性得到的提升。芯片數(shù)碼防盜裝置最早是由大眾汽車公司2005年推出，應(yīng)用在奧迪轎車上，它把用于控制防盜的單元數(shù)據(jù)存儲在中央數(shù)據(jù)庫中，而中央數(shù)據(jù)庫又可以與故障診斷儀連接，進行防盜系統(tǒng)部件信息匹配，大大提升了系統(tǒng)的安全性。

2) 電機選型

第四類，網(wǎng)絡(luò)式防盜裝置。網(wǎng)絡(luò)防盜裝置是最新出現(xiàn)的一種防盜類型，它通常綜合了GPS全球定位技術(shù)與GSM網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)形成網(wǎng)絡(luò)式防盜。這種類型可以實現(xiàn)，車主只要通過手機APP就能對車輛進行定位、控制發(fā)動機啟、停工作、控制車門、獲取車輛運行狀況等功能。網(wǎng)絡(luò)式防盜裝置要求車輛必須安裝或配置有GPS芯片和GSM通信芯片的終端硬件，再通過電信網(wǎng)絡(luò)配合接收數(shù)據(jù)的監(jiān)控中心和電子地圖功能，以形成一套完整的防盜系統(tǒng)。該裝置的優(yōu)點就是被盜車輛巡回概率高，便于跟蹤和控制車輛。它的缺點就是成本較高，并且隨著車載連接網(wǎng)絡(luò)之后，一旦數(shù)字鑰匙存在安全漏洞，汽車信息安全將受到嚴(yán)重威脅，存在較高的信息安全風(fēng)險。

就目前的現(xiàn)狀而言，大部分的有車一族都十分重視如何防止車輛被盜，且轉(zhuǎn)向機構(gòu)防盜裝置屬于國家認可的防盜裝置之一，在汽車中得到普遍采用，但由于各廠家生產(chǎn)的品質(zhì)不一，其安全性和可靠性與國家汽車防盜強制技術(shù)規(guī)范仍然存在一定差距。長期以來，科研人員一直致力于研究一款性能可靠的電子轉(zhuǎn)向柱防盜裝置。方俊芳等研發(fā)了一款利用滾動技術(shù)控制的轉(zhuǎn)向柱鎖止機構(gòu)的防盜裝置；秦建權(quán)等設(shè)計了一款通過控制器控制的電子轉(zhuǎn)向柱防盜鎖。

另外，汽車上還出現(xiàn)了人體鎖，這種鎖的特點是將聲音、指紋等人體生物特征作為密碼輸入，由控制單元進行識別，并控制開鎖。生物鎖的特點是安全程度較高，也是汽車防盜鎖發(fā)展的另一種趨勢。

本文是在歐陽格、彭宇玲發(fā)明的實用新型專利《方向盤轉(zhuǎn)向柱的鎖定裝置》的基礎(chǔ)上開發(fā)的一款汽車智能轉(zhuǎn)向柱防盜鎖控制裝置。通過設(shè)計研究特定的機械結(jié)構(gòu)，同時結(jié)合人體生物鎖電子密碼控制裝置。該裝置可以實現(xiàn)車主進入車內(nèi)，通過指紋、數(shù)字密碼輸入、手機APP遠程WIFI開鎖。文中重點介紹防盜鎖機械部分的結(jié)構(gòu)組成和工作原理，對鎖止機構(gòu)的齒輪副進行了強度計算，以及零部件的選型。

2 汽車轉(zhuǎn)向柱鎖防盜鎖機械結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計

汽車智能轉(zhuǎn)向柱鎖機械結(jié)構(gòu)主要包括：驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、鎖止機構(gòu)等四部分，其平面結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

(1) 驅(qū)動機構(gòu)：由12V微型減速直流雙向電機、聯(lián)軸器、牽引絲桿、上端鎖止固定螺母及支撐兩端牽引絲桿的螺桿軸承組成。電機的轉(zhuǎn)動方向及時間受單片機控制，聯(lián)軸器用于連接電機轉(zhuǎn)軸及牽引絲桿。

(2) 傳動機構(gòu)：由牽引螺母以及固聯(lián)在牽引螺母上的滑動板組成?；瑒影蹇梢噪S牽引螺母與牽引絲桿組成螺紋傳動副。牽引螺母與滑動板、內(nèi)錐齒組件在牽引絲桿的作用下實現(xiàn)軸向上下移動。

結(jié)合《公安機關(guān)適用繼續(xù)盤問規(guī)定》第八條及《人民警察法》第九條可以看出，公安機關(guān)的人民警察對于繼續(xù)盤問制度的適用標(biāo)準(zhǔn)是相對人有違法犯罪嫌疑，且當(dāng)場不能確定其身份或排除嫌疑的。這樣的標(biāo)準(zhǔn)究竟是主觀的還是客觀的，需要進一步進行探討。如果采用主觀標(biāo)準(zhǔn)，即存在賦予公安機關(guān)的人民警察自由裁量權(quán)過大，有可能侵犯相對人的合法權(quán)益，出現(xiàn)違反比例原則的情形；如果采用客觀標(biāo)準(zhǔn)，由于法律本身的局限性，不可能就所有的客觀情形作出周延全面的規(guī)定，有可能會導(dǎo)致執(zhí)法的機械化以及放縱違法犯罪嫌疑人的后果。

剛性聯(lián)軸器兩端連接軸頸分別為

12mm和

14mm，長度40mm，外徑30mm。

近年來，有學(xué)者提出了不同的看法。雖然肥胖可增加腎透明細胞癌(clear-cell renal cell carcinoma, ccRCC)的發(fā)病風(fēng)險[19]，但一項針對2 119例ccRCC病例的研究發(fā)現(xiàn)，超重或肥胖患者較體質(zhì)量正常者疾病進展風(fēng)險降低了近40%，而且BMI越高，ccRCC相關(guān)死亡率越低[20]。基因分析表明，肥胖者脂肪酸代謝相關(guān)基因表達更低，其中部分基因已被發(fā)現(xiàn)在腫瘤中過表達，并與腫瘤生長相關(guān)，提示肥胖患者腫瘤細胞生長較緩慢[20]。

(4) 鎖止機構(gòu)：由分別固定在滑動板的內(nèi)齒及上安裝板的外齒組成?；瑒影迳系膬?nèi)齒與固定的外齒可相互配合。外斜齒通過平鍵固定在方向盤轉(zhuǎn)向軸上。當(dāng)內(nèi)齒與外齒相互配合時，則方向盤轉(zhuǎn)向柱被固定鎖死無法轉(zhuǎn)動。

3 汽車智能轉(zhuǎn)向柱鎖防盜鎖結(jié)構(gòu)組成及功能簡介

本汽車智能轉(zhuǎn)向柱防盜裝置的設(shè)計主要包含兩部分，分別是電子控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)。電子控制系統(tǒng)包含單片機STC89C52、LCD12864液晶顯示屏與AS608指紋識別模塊、跨陣M4物聯(lián)網(wǎng)模塊、ESP8266 WiFi模塊等結(jié)構(gòu)。汽車智能轉(zhuǎn)向柱鎖機械部分主要包括：驅(qū)動機構(gòu)、傳動機構(gòu)、導(dǎo)向機構(gòu)、鎖止機構(gòu)等四部分。其具體工作過程如下：預(yù)先在電子控制系統(tǒng)中設(shè)置指紋密碼或鍵盤數(shù)字密碼或者利用手機APP與電子控制系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)模塊及ESP8266 WiFi模塊設(shè)置連接。當(dāng)通過汽車鑰匙打到ON位置時，汽車智能轉(zhuǎn)向柱防盜裝置的電子控制系統(tǒng)通電，此時駕駛員輸入匹配的密碼(指紋或數(shù)字或固定手機WIFI信號)，則電子控制系統(tǒng)控制機械防盜裝置的微型減速直流雙向電機通電逆時針旋轉(zhuǎn)，帶有內(nèi)齒的滑動板在牽引螺母的帶動下，沿著直流電機上的絲桿向下直線移動，當(dāng)下降到指定位置，滑動板停止，鎖止裝置的內(nèi)外齒輪實現(xiàn)分離，方向盤轉(zhuǎn)向柱可以自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)汽車駐車后，電子控制系統(tǒng)檢測到停車信號，此時再次輸入密碼，電子控制系統(tǒng)則會驅(qū)動直流電機順時針旋轉(zhuǎn)，滑動板緩緩上移，當(dāng)滑動板上的內(nèi)齒輪與固定板的外齒輪完全嚙合時，電機斷電，滑動板停止移動，此時轉(zhuǎn)向柱防盜鎖實現(xiàn)鎖止功能，方向盤轉(zhuǎn)向柱無法轉(zhuǎn)動，從而起到防盜目的。為了防止轉(zhuǎn)向柱鎖止裝置出現(xiàn)故障，在鎖盤上設(shè)計有機械鎖孔。同時，車速傳感器會向單片機控制系統(tǒng)輸送信號，可以對汽車的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，當(dāng)檢測到汽車正在運行時，即便輸入正確密碼或指紋輸入，方向盤轉(zhuǎn)向柱鎖將無法鎖止，從而保障汽車的正常運行。

高校心理咨詢的特點是學(xué)生自愿走入心理咨詢室，由于學(xué)生自身缺乏更多的專業(yè)知識，所以在一兩次咨詢有效果后就不會再出現(xiàn)在心理咨詢室，這給大學(xué)生抑郁的治療、惡性事件的防治造成了難題。抑郁的學(xué)生通常不愿意讓別人知道自己抑郁，據(jù)此，高校的心理咨詢師可以給因抑郁而咨詢的學(xué)生建立檔案，定期回訪，及時解決抑郁學(xué)生遇到的心理問題。

4 機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選型

式中：

—齒輪的彎曲應(yīng)力，MPa；[

]

—齒輪材料的許用彎曲應(yīng)力，MPa,

—轉(zhuǎn)向盤傳遞給轉(zhuǎn)向柱作用在齒輪上的切向扭矩，N·mm;

—齒輪模數(shù)；

—載荷系數(shù)；

—齒形系數(shù)；

—載荷作用于齒頂時的應(yīng)力校正系數(shù)；

—齒寬；

—齒寬系數(shù)

由于轉(zhuǎn)向柱要能承受至少200N/m的扭轉(zhuǎn)力矩，齒輪選擇直齒圓錐齒輪，漸開線齒廓，模數(shù)為

=2mm,分度元直徑d=62mm,齒數(shù)z=30,分度圓壓力角為α=20°

本文介紹的汽車轉(zhuǎn)向柱防盜鎖主要運用于小轎車，根據(jù)GB5911-86的規(guī)定，汽車方向盤尺寸應(yīng)在(350-400)mm或(425-550)mm兩種范圍內(nèi)。以奇瑞艾瑞澤5車型為例，方向盤外徑尺寸為φ380mm,轉(zhuǎn)向柱直徑為φ25mm。為了保證防盜裝置有足夠的強度，根據(jù)GB15740-1995中的規(guī)定，當(dāng)承受轉(zhuǎn)向柱上施加的200N/m的以內(nèi)的扭力時，不應(yīng)發(fā)生損壞。因此，設(shè)定防盜裝置抵抗外力的破壞力矩為200N/m，以此作為防盜裝置中一對嚙合的鎖止齒輪的設(shè)計計算依據(jù)。

1)齒輪的選型

齒輪機構(gòu)常見的實效形式通常是齒輪折斷，由此根據(jù)齒輪根部彎曲強度計算公式：

當(dāng)活動挑戰(zhàn)性與活動技巧性的需求比接近1∶1時，高水準(zhǔn)的挑戰(zhàn)水平和技能水平的運動會把人們引入到流暢狀態(tài)中，挑戰(zhàn)-技能平衡比賽更能助運動員達到其最佳喚醒水平。如此項指標(biāo)得分高，運動員自信心也就更強大，運動員對迎接的挑戰(zhàn)充滿信心時，把賽場當(dāng)成了自我才能展示的大舞臺，在完成動作時不斷進行正能量的心理暗示，才能進行自我能量的調(diào)動，自我潛能的發(fā)揮。

(1)

機械結(jié)構(gòu)主要部分的選型包括：微型減速直流電機、聯(lián)軸器、牽引絲桿螺桿、鎖止固定螺母、螺桿軸承。絲桿螺旋副選用梯形螺紋，以實現(xiàn)足夠大的牽引力和自鎖功能。用直流電機帶動絲桿螺桿轉(zhuǎn)動。

齒輪材料為45號鋼，齒輪強度極限為

=647MPa ,將數(shù)據(jù)代入得

≥7.4mm,選齒寬

=8mm。

讓學(xué)生毛遂自薦，對于有想法的學(xué)生，我會肯定他們的想法，并給他們表現(xiàn)能力的機會，充分地肯定他們的態(tài)度，當(dāng)然為了避免出現(xiàn)學(xué)生任職不任責(zé)的情況，往往我會丑話說在前頭，倘若工作過程中，不盡責(zé)，或表現(xiàn)不良的班干部，我會批評的更兇，甚至選擇其他人選。相信給予他們一定的壓力，才能更好的助力成長。

直流電動機采用12V微型直流減速電機采用60GB50ZY,功率25W,3000r/min。行星減速齒輪速比1∶12，額定力矩8.1kgf.cm。

3)聯(lián)軸器選型

絲杠螺桿轉(zhuǎn)動通過直流電機時間控制，從而控制絲杠螺母的水平移動。

(3) 導(dǎo)向機構(gòu)：由四根光滑的導(dǎo)柱及上下安裝板組成。上下安裝板通過螺栓與儀表板下方固定件進行固定。

4)螺桿選型

切割間距取決于漆膜厚度和基材類型。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：0μm～60μm，硬底材，1 mm間距；0μm～60μm，軟底材，2 mm間距；61μm～120μm，硬或軟底材，2 mm間距；121μm～250μm，硬或軟底材，3 mm間距。[1]

1.1一般資料 選取本院2015年3月~2017年1月收治的80例肛瘺伴混合痔患者作為研究對象,采取隨機分組法分為觀察組和對照組,每組40例,兩組均確診為肛瘺伴混合痔患者[2]。觀察組患者中,男24例,女16例,年齡22~45歲,平均年齡(34.3±3.6)歲,平均病程(1.8±0.5)年。對照組患者中,男25例,女15例,年齡23~46歲,平均年齡(35.1±3.6)歲,平均病程(1.9±0.3)年。兩組患者性別、年齡、病程等一般資料比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。

采用梯形螺紋，單線程n=1；螺桿材料采用45號鋼，螺母材料也為45號鋼；根據(jù)牙面滑移速度低速、潤滑良好及選用材料，查許用比壓

=7.5～13MPa，取

=10MPa；具體選型參數(shù)如表1所示。

5)螺桿螺母軸承選型

絲杠螺桿工作過程中具有較大的軸向載荷，同時根據(jù)絲杠螺桿軸頸尺寸，選擇具有較大軸向承載能力的圓錐滾子軸承30201，內(nèi)徑12mm，外徑32mm，高度12mm。軸承布置方式為面對面安裝。軸承強度和壽命校核：根據(jù)論文徐銘、蔣《淺談駕駛員理想方向盤力矩特性》人握方向盤的力為29-33N，乘以方向盤半徑190mm,大約理想力矩是7N.m,假定人作用在方向上的受力達到200N以上。

6)滑動板及上下安裝板

收獲前考種發(fā)現(xiàn)，47%異隆·丙·氯吡可濕性粉劑在小麥播后7 d以3 000 g/hm2劑量封閉處理噴施，或小麥3葉1心時以3 000 g/hm2劑量與3%甲基二磺隆油懸浮劑30 mL/667 m2桶混噴施處理，晚播小麥的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、理論產(chǎn)量明顯普遍高于空白對照及其他藥劑處理(表6)。

裝置外殼是其他機構(gòu)的固定基礎(chǔ)，為保證各零部件位置精度，裝置外殼應(yīng)具有較大的剛度和強度，故滑動板及上下安裝板均選用10mm厚鋼板，用M10螺栓連接。導(dǎo)向機構(gòu)為直徑12mm鋼管用螺栓固定于上下安裝板，導(dǎo)向桿表面拋光處理。

5 結(jié)束語

本文在分析現(xiàn)有汽車防盜技術(shù)的基礎(chǔ)上，介紹了一種新型的汽車由電子控制的機械防盜系統(tǒng)，即帶有加密裝置的電子控制汽車智能轉(zhuǎn)向柱防盜鎖。該裝置為一種具有一定智能化和可靠性的機電一體化設(shè)備。由具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車轉(zhuǎn)向柱鎖機械結(jié)構(gòu)部分及電子加密裝置兩部分組成。電子加密裝置可實現(xiàn)人臉識別、指膜輸入、密碼手動輸入的方式進行，具有操作簡單、安全可靠性高的特點。本裝置具有機械和電子防盜綜合性的優(yōu)點，簡單、可靠具有一定的使用價值。文章重點的介紹內(nèi)容是機械部分的構(gòu)成、原理及主要零部件的選型。

[1] 一種汽車轉(zhuǎn)向器鎖定防盜裝置. 重慶市,重慶龍潤汽車轉(zhuǎn)向器有限公司,2013-05-22.

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