汽车智能转向柱防盗锁机械设计

0 引言

汽车让人们的出行更加便利，随着经济的快速发展，生活水平的不断提高，汽车在国内的普及率也越来越高。根据公安部统计数据，截至2021年低，全国汽车保有量已达到3.02亿辆。而城市汽车保有量逐年增长，伴随而来的汽车被盗的事件也时有发生。为了防范汽车被盗事件的发生，国内于 2007-09-01 起强制实施 GB 15740-2006《汽车防盗装置》标准。在标准中规定，只有安装了符合国家安全标准的防盗装置的车辆才行进行生产和销售。

“二表哥说，因为老太太最疼小女儿，如果让老太太知道小女儿死了，她一定会难过死。又说，他会向大表哥说明一切，大表哥是个孝子，知道出了这种事后该怎么做，最主要的是不惊动老人。

1 汽车防盗技术国内外研究现状

目前，国内外汽车防盗技术主要分为四种类型。

一类，最为简单的机械防盗装置。机械防盗装置是采用各种金属材料制作的防盗锁具。通常用于锁止汽车上的操作装置。例如，方向盘锁、排挡锁、车轮锁、防盗磁片、离合/刹车踏板锁等。整体而言，机械防盗装置具有结构简单、价格便宜、安装方便、使用方便。但确定也较为突出，体积较大，位置比较显眼容易发现、往往需要用钥匙开锁，频繁拆装较为麻烦，安全度不高。

第二类，电子防盗系统。电子防盗装置分为单向和双向两种类型。单向的电子防盗系统主要功能是：无论发动机盖、行李舱或车门开启，还是车辆为碰撞，或者是有人闯入车厢内，报警器就会发出警报声引起车主及他人的注意。双向可视电子防盗系统与单向的比较，双向的更为直观，车主可以实时了解车辆情况，一旦车辆有异常情况发出报警时，电子遥控器上便会提醒车主反映汽车状况，但它的发出信号是有区域范围限制的，只有100--200米的距离。电子式防盗装置优点就是它具备较全面的防盗功能，利用了无线遥控技术提升了防盗效果，同时安装简单便于隐藏，较之机械防盗装置更加美观且成本不高。但是最大缺陷就是容易被不法分子通过信号截取破解遥控密码，造成安全隐患。

第三类，芯片式数码防盗装置。芯片式数码防盗装置是目前大多数轿车采用的一种厂家原配防盗装置。其优点就是，一般情况下数字化密码出现重码的概率较低，只有密码钥匙接触车上密码锁才能开启。它的基本原理是在没有芯片钥匙的情况下锁止汽车发动机的电路和油路，致使车辆无法启动。生产厂家将防盗密码与中央数据库进行连接，将发动机及底盘号设入车门防盗单元与点火控制单元，并且采用W线或者CAN总线进行数据传输，一般情况下自行配置钥匙是无法破解密码的，因此装置安全性得到的提升。芯片数码防盗装置最早是由大众汽车公司2005年推出，应用在奥迪轿车上，它把用于控制防盗的单元数据存储在中央数据库中，而中央数据库又可以与故障诊断仪连接，进行防盗系统部件信息匹配，大大提升了系统的安全性。

2) 电机选型

第四类，网络式防盗装置。网络防盗装置是最新出现的一种防盗类型，它通常综合了GPS全球定位技术与GSM网络通信技术形成网络式防盗。这种类型可以实现，车主只要通过手机APP就能对车辆进行定位、控制发动机启、停工作、控制车门、获取车辆运行状况等功能。网络式防盗装置要求车辆必须安装或配置有GPS芯片和GSM通信芯片的终端硬件，再通过电信网络配合接收数据的监控中心和电子地图功能，以形成一套完整的防盗系统。该装置的优点就是被盗车辆巡回概率高，便于跟踪和控制车辆。它的缺点就是成本较高，并且随着车载连接网络之后，一旦数字钥匙存在安全漏洞，汽车信息安全将受到严重威胁，存在较高的信息安全风险。

就目前的现状而言，大部分的有车一族都十分重视如何防止车辆被盗，且转向机构防盗装置属于国家认可的防盗装置之一，在汽车中得到普遍采用，但由于各厂家生产的品质不一，其安全性和可靠性与国家汽车防盗强制技术规范仍然存在一定差距。长期以来，科研人员一直致力于研究一款性能可靠的电子转向柱防盗装置。方俊芳等研发了一款利用滚动技术控制的转向柱锁止机构的防盗装置；秦建权等设计了一款通过控制器控制的电子转向柱防盗锁。

另外，汽车上还出现了人体锁，这种锁的特点是将声音、指纹等人体生物特征作为密码输入，由控制单元进行识别，并控制开锁。生物锁的特点是安全程度较高，也是汽车防盗锁发展的另一种趋势。

本文是在欧阳格、彭宇玲发明的实用新型专利《方向盘转向柱的锁定装置》的基础上开发的一款汽车智能转向柱防盗锁控制装置。通过设计研究特定的机械结构，同时结合人体生物锁电子密码控制装置。该装置可以实现车主进入车内，通过指纹、数字密码输入、手机APP远程WIFI开锁。文中重点介绍防盗锁机械部分的结构组成和工作原理，对锁止机构的齿轮副进行了强度计算，以及零部件的选型。

2 汽车转向柱锁防盗锁机械结构的总体设计

汽车智能转向柱锁机械结构主要包括：驱动机构、传动机构、导向机构、锁止机构等四部分，其平面结构简图如图1所示。

(1) 驱动机构：由12V微型减速直流双向电机、联轴器、牵引丝杆、上端锁止固定螺母及支撑两端牵引丝杆的螺杆轴承组成。电机的转动方向及时间受单片机控制，联轴器用于连接电机转轴及牵引丝杆。

(2) 传动机构：由牵引螺母以及固联在牵引螺母上的滑动板组成。滑动板可以随牵引螺母与牵引丝杆组成螺纹传动副。牵引螺母与滑动板、内锥齿组件在牵引丝杆的作用下实现轴向上下移动。

结合《公安机关适用继续盘问规定》第八条及《人民警察法》第九条可以看出，公安机关的人民警察对于继续盘问制度的适用标准是相对人有违法犯罪嫌疑，且当场不能确定其身份或排除嫌疑的。这样的标准究竟是主观的还是客观的，需要进一步进行探讨。如果采用主观标准，即存在赋予公安机关的人民警察自由裁量权过大，有可能侵犯相对人的合法权益，出现违反比例原则的情形；如果采用客观标准，由于法律本身的局限性，不可能就所有的客观情形作出周延全面的规定，有可能会导致执法的机械化以及放纵违法犯罪嫌疑人的后果。

刚性联轴器两端连接轴颈分别为

12mm和

14mm，长度40mm，外径30mm。

近年来，有学者提出了不同的看法。虽然肥胖可增加肾透明细胞癌(clear-cell renal cell carcinoma, ccRCC)的发病风险[19]，但一项针对2 119例ccRCC病例的研究发现，超重或肥胖患者较体质量正常者疾病进展风险降低了近40%，而且BMI越高，ccRCC相关死亡率越低[20]。基因分析表明，肥胖者脂肪酸代谢相关基因表达更低，其中部分基因已被发现在肿瘤中过表达，并与肿瘤生长相关，提示肥胖患者肿瘤细胞生长较缓慢[20]。

(4) 锁止机构：由分别固定在滑动板的内齿及上安装板的外齿组成。滑动板上的内齿与固定的外齿可相互配合。外斜齿通过平键固定在方向盘转向轴上。当内齿与外齿相互配合时，则方向盘转向柱被固定锁死无法转动。

3 汽车智能转向柱锁防盗锁结构组成及功能简介

本汽车智能转向柱防盗装置的设计主要包含两部分，分别是电子控制系统和机械结构。电子控制系统包含单片机STC89C52、LCD12864液晶显示屏与AS608指纹识别模块、跨阵M4物联网模块、ESP8266 WiFi模块等结构。汽车智能转向柱锁机械部分主要包括：驱动机构、传动机构、导向机构、锁止机构等四部分。其具体工作过程如下：预先在电子控制系统中设置指纹密码或键盘数字密码或者利用手机APP与电子控制系统的物联网模块及ESP8266 WiFi模块设置连接。当通过汽车钥匙打到ON位置时，汽车智能转向柱防盗装置的电子控制系统通电，此时驾驶员输入匹配的密码(指纹或数字或固定手机WIFI信号)，则电子控制系统控制机械防盗装置的微型减速直流双向电机通电逆时针旋转，带有内齿的滑动板在牵引螺母的带动下，沿着直流电机上的丝杆向下直线移动，当下降到指定位置，滑动板停止，锁止装置的内外齿轮实现分离，方向盘转向柱可以自由转动。当汽车驻车后，电子控制系统检测到停车信号，此时再次输入密码，电子控制系统则会驱动直流电机顺时针旋转，滑动板缓缓上移，当滑动板上的内齿轮与固定板的外齿轮完全啮合时，电机断电，滑动板停止移动，此时转向柱防盗锁实现锁止功能，方向盘转向柱无法转动，从而起到防盗目的。为了防止转向柱锁止装置出现故障，在锁盘上设计有机械锁孔。同时，车速传感器会向单片机控制系统输送信号，可以对汽车的运行状态进行监测，当检测到汽车正在运行时，即便输入正确密码或指纹输入，方向盘转向柱锁将无法锁止，从而保障汽车的正常运行。

高校心理咨询的特点是学生自愿走入心理咨询室，由于学生自身缺乏更多的专业知识，所以在一两次咨询有效果后就不会再出现在心理咨询室，这给大学生抑郁的治疗、恶性事件的防治造成了难题。抑郁的学生通常不愿意让别人知道自己抑郁，据此，高校的心理咨询师可以给因抑郁而咨询的学生建立档案，定期回访，及时解决抑郁学生遇到的心理问题。

4 机械结构的设计与选型

式中：

—齿轮的弯曲应力，MPa；[

]

—齿轮材料的许用弯曲应力，MPa,

—转向盘传递给转向柱作用在齿轮上的切向扭矩，N·mm;

—齿轮模数；

—载荷系数；

—齿形系数；

—载荷作用于齿顶时的应力校正系数；

—齿宽；

—齿宽系数

由于转向柱要能承受至少200N/m的扭转力矩，齿轮选择直齿圆锥齿轮，渐开线齿廓，模数为

=2mm,分度元直径d=62mm,齿数z=30,分度圆压力角为α=20°

本文介绍的汽车转向柱防盗锁主要运用于小轿车，根据GB5911-86的规定，汽车方向盘尺寸应在(350-400)mm或(425-550)mm两种范围内。以奇瑞艾瑞泽5车型为例，方向盘外径尺寸为φ380mm,转向柱直径为φ25mm。为了保证防盗装置有足够的强度，根据GB15740-1995中的规定，当承受转向柱上施加的200N/m的以内的扭力时，不应发生损坏。因此，设定防盗装置抵抗外力的破坏力矩为200N/m，以此作为防盗装置中一对啮合的锁止齿轮的设计计算依据。

1)齿轮的选型

齿轮机构常见的实效形式通常是齿轮折断，由此根据齿轮根部弯曲强度计算公式：

当活动挑战性与活动技巧性的需求比接近1∶1时，高水准的挑战水平和技能水平的运动会把人们引入到流畅状态中，挑战-技能平衡比赛更能助运动员达到其最佳唤醒水平。如此项指标得分高，运动员自信心也就更强大，运动员对迎接的挑战充满信心时，把赛场当成了自我才能展示的大舞台，在完成动作时不断进行正能量的心理暗示，才能进行自我能量的调动，自我潜能的发挥。

(1)

机械结构主要部分的选型包括：微型减速直流电机、联轴器、牵引丝杆螺杆、锁止固定螺母、螺杆轴承。丝杆螺旋副选用梯形螺纹，以实现足够大的牵引力和自锁功能。用直流电机带动丝杆螺杆转动。

齿轮材料为45号钢，齿轮强度极限为

=647MPa ,将数据代入得

≥7.4mm,选齿宽

=8mm。

让学生毛遂自荐，对于有想法的学生，我会肯定他们的想法，并给他们表现能力的机会，充分地肯定他们的态度，当然为了避免出现学生任职不任责的情况，往往我会丑话说在前头，倘若工作过程中，不尽责，或表现不良的班干部，我会批评的更凶，甚至选择其他人选。相信给予他们一定的压力，才能更好的助力成长。

直流电动机采用12V微型直流减速电机采用60GB50ZY,功率25W,3000r/min。行星减速齿轮速比1∶12，额定力矩8.1kgf.cm。

3)联轴器选型

丝杠螺杆转动通过直流电机时间控制，从而控制丝杠螺母的水平移动。

(3) 导向机构：由四根光滑的导柱及上下安装板组成。上下安装板通过螺栓与仪表板下方固定件进行固定。

4)螺杆选型

切割间距取决于漆膜厚度和基材类型。标准规定：0μm～60μm，硬底材，1 mm间距；0μm～60μm，软底材，2 mm间距；61μm～120μm，硬或软底材，2 mm间距；121μm～250μm，硬或软底材，3 mm间距。[1]

1.1一般资料 选取本院2015年3月~2017年1月收治的80例肛瘺伴混合痔患者作为研究对象,采取随机分组法分为观察组和对照组,每组40例,两组均确诊为肛瘘伴混合痔患者[2]。观察组患者中,男24例,女16例,年龄22~45岁,平均年龄(34.3±3.6)岁,平均病程(1.8±0.5)年。对照组患者中,男25例,女15例,年龄23~46岁,平均年龄(35.1±3.6)岁,平均病程(1.9±0.3)年。两组患者性别、年龄、病程等一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。

采用梯形螺纹，单线程n=1；螺杆材料采用45号钢，螺母材料也为45号钢；根据牙面滑移速度低速、润滑良好及选用材料，查许用比压

=7.5～13MPa，取

=10MPa；具体选型参数如表1所示。

5)螺杆螺母轴承选型

丝杠螺杆工作过程中具有较大的轴向载荷，同时根据丝杠螺杆轴颈尺寸，选择具有较大轴向承载能力的圆锥滚子轴承30201，内径12mm，外径32mm，高度12mm。轴承布置方式为面对面安装。轴承强度和寿命校核：根据论文徐铭、蒋《浅谈驾驶员理想方向盘力矩特性》人握方向盘的力为29-33N，乘以方向盘半径190mm,大约理想力矩是7N.m,假定人作用在方向上的受力达到200N以上。

6)滑动板及上下安装板

收获前考种发现，47%异隆·丙·氯吡可湿性粉剂在小麦播后7 d以3 000 g/hm2剂量封闭处理喷施，或小麦3叶1心时以3 000 g/hm2剂量与3%甲基二磺隆油悬浮剂30 mL/667 m2桶混喷施处理，晚播小麦的有效穗数、穗粒数、理论产量明显普遍高于空白对照及其他药剂处理(表6)。

装置外壳是其他机构的固定基础，为保证各零部件位置精度，装置外壳应具有较大的刚度和强度，故滑动板及上下安装板均选用10mm厚钢板，用M10螺栓连接。导向机构为直径12mm钢管用螺栓固定于上下安装板，导向杆表面抛光处理。

5 结束语

本文在分析现有汽车防盗技术的基础上，介绍了一种新型的汽车由电子控制的机械防盗系统，即带有加密装置的电子控制汽车智能转向柱防盗锁。该装置为一种具有一定智能化和可靠性的机电一体化设备。由具有自主知识产权的汽车转向柱锁机械结构部分及电子加密装置两部分组成。电子加密装置可实现人脸识别、指膜输入、密码手动输入的方式进行，具有操作简单、安全可靠性高的特点。本装置具有机械和电子防盗综合性的优点，简单、可靠具有一定的使用价值。文章重点的介绍内容是机械部分的构成、原理及主要零部件的选型。

[1] 一种汽车转向器锁定防盗装置. 重庆市,重庆龙润汽车转向器有限公司,2013-05-22.

[2]方俊芳,董玉革,王纯贤,吴焱明,许永华,戚利民.一种新型的汽车转向柱防盗系统[J].机械设计与制造,2008(11):32-34.

秦建权,罗来军.无钥匙进入系统转向柱锁控制器的原理与设计[J].汽车电器,2010(11):6-8+13.DOI:10.13273/j.cnki.qcdq.2010.11.001.

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