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一、前言
提升推拉門五金系統廣泛應用于鋁合金、塑料和實木等不同的型材門上 ，本文以鋁合金提升推拉門（詞條“推拉門”由行業大百科提供）為例展開闡述;提升推拉門五金系統是由提升機構、傳動機構、鎖閉部件等組成的，可以使門具有升降、推拉、鎖閉等功能的五金系統。隨著生活水平的提高，人們家里的陽臺門、陽光門、隔斷門等對提升推拉門應用不斷增多，對提升推拉門的功能和性能要求也日益提高，如開啟扇大尺寸、大重量，操作輕便、靈活等，提升推拉門關鍵的結構是提升機構和鎖閉部件，下面對關鍵結構進行力學分析。
二、技術分析
一)傳動部分
1、系統傳動機構選擇
門扇的提升與下降功能是通過給執手施加扭矩，驅動曲柄滑塊機構，帶動傳動桿，輪組座沿著輪組提升機構方向運動，實現門扇的提升與下降功能。
三種提升推拉型材門的型材配合槽口如圖1，由圖可知鋁合金提升推拉門搭接為8mm，所以將輪組提升機構提升的高度設計為8mm;
系統傳動可選擇連桿傳動機構，連桿機構構件間用轉動低副連接，傳動可靠，承載力大，耐磨性能好。連桿機構能實現多種運動形式的變換和多種運動規律的輸出，構件中的運動副元素多為圓柱或平面（詞條“平面”由行業大百科提供），加工方便，精度容易保證。圖2為系統傳動原理圖;圖3為輪組提升機構原理圖。
圖1 型材截面圖
圖2 系統傳動原理圖
圖3 輪組提升機構原理圖
按圖3所示分析，機構提升8mm，在水平方向傳動距離L為未知， 角越大，整個門扇下降越快，執手的反應是快速反彈，很容易造成執手傷人;當 角過小，可能整個門扇無法下降，需要用力旋轉執手，才能完成機構下降功能。
2、機構下降時，輪組提升機構的力學分析
機構下降時，輪組提升機構力學模型如圖4。
圖4 機構下降時，輪組提升機構力學模型
F為水平方向的驅動力，f為摩擦力， 為摩擦系數， 為摩擦角;
假設下降階段為勻速，根據力的平衡方程得：
3、機構提升時，輪組提升機構的力學分析
當機構提升時，輪組提升機構的力學模型如圖5：
圖5 機構提升時，輪組提升機構的力學模型
4、輪組提升機構傾斜角度 和水平傳動距離 L 的計算
6、方孔中心到曲柄滑塊運動軌跡間的距離h，即曲柄力臂的計算
按JG/T 308-2011建筑門用提升推拉五金系統第5.4.1規定：提升推拉五金系統初始執手操作力不應大于100N。執手的操作力要求垂直手柄中心線，距離執手旋轉中心230mm處施加100N，如圖6。
圖6 執手的操作力示意圖
可用圖解法設計出曲柄滑塊機構原理圖，校核 h值，見圖7。
圖7 曲柄滑塊機構原理圖
以上具體的數值計算和分析為門扇質量300kg對五金件承重要求苛刻的情況。按標準JG/T 308-2011 5.4.1條款：單個活動扇質量不大于200kg時，系統初始操作力不應大于100N;單扇活動扇質量大于200kg,供需雙方商定。門扇質量200kg相關數值的計算和分析與上述方法一樣，在這就不再累贅。
二)、零件強度計算和材質選用
1、機構提升時輪軸的受力計算及材料的選取
圖8為輪子受力分析示意圖，兩組輪組，四個輪子承受300kg質量的重力。
圖8 輪子受力分析示意圖
2、機構提升時轉角（詞條“轉角”由行業大百科提供）塊處各受力連接軸的受力計算及材料的選取
結合制造工藝和裝配工藝，可以算出各受力軸的設計尺寸。
圖9 機構提升狀態示意圖
3、前輪組固定板的強度計算
兩滑輪之間為可抽象為兩端固定的梁，力學模型如圖10
圖10 兩端固定的梁力學模型
圖11 輪組固定板橫截面示意圖
4、轉角連接處零件“轉角塊”的強度計算及材料的選用
應用可同時解決線性和非線性復雜問題的工程模擬有限元分析軟件ABAQUS進行力學分析：在門扇300kg質量的重力作用下，機構提升時所需驅動力 =1483N，應力分析結果如圖12：
圖12
5、曲柄滑塊機構的曲柄零件轉動器的強度計算和材料選用
圖13
6、塑料輪材料的選擇和尺寸設計
接觸應力是指兩個接觸物體相互擠壓時在接觸區及其附近產生的應力。因輪子與軌道間實際不是面接觸，所以輪子與軌道的運動副為高副，如果輪子的材料選擇和尺寸設計不當，會在接觸表面的局部區域產生剝落，形成麻點或凹坑，使運轉噪聲增大，振動加劇，溫度升高，磨損（詞條“磨損”由行業大百科提供）加快，最后導致零件失效。
三、在實際工作中的應用
提升推拉五金系統在建筑當中優點較多，各種型材，如鋁合金型材、塑料型材、實木型材所要求的槽口尺寸基本一致，槽口形式基本就是槽口大、小兩種，配件比較通用。使用上，由于采用了膠條（詞條“膠條”由行業大百科提供）密封，所以比傳統普通推拉門物理性能要好的多;并且避免了傳統的普通推拉門晃動較大的問題。與推拉折疊門相比，雖然通過空間相對推拉折疊門較小，但比較穩定，安裝之后的效果及壽命更好。
行業中，目前提升推拉門五金系統生產廠家比較多，但由于技術設計和制作工藝的問題，良莠不齊，問題較多。
通過本文的上述分析，我們已經比較清楚地了解了提升推拉門五金系統設計中的理論分析和結構分析的方法，那么今后在實際應用中，我們應該對結構進行詳細分析，得出最合理的方案。
行業內不少廠家只是拿相似的配件進行逆向設計，不去深入考慮其應用方面的問題，結果設計制作后問題多多，造成很多不良影響。
四、結論
通過對提升推拉五金系統的提升原理、結構分析、強度分析，我們對提升推拉門五金系統中的技術理論分析有了初步的印象。相信大家對提升推拉五金系統的設計理念有了更深層次的了解，希望提高行業的整體設計水平，對五金系統的整體制作水平能有提高。
參考資料
[1] 《大學物理》 高等教育出版社
[2] 《理論力學》 高等教育出版社
[3] 《材料力學》 高等教育出版社
[4] 《機械設計手冊》 機械工業出版社
