升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第3.1節(jié) 概述 PSH7D升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)車(chē)庫(kù)中非常重要，主框架部分、載車(chē)板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)是PSH7D升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的主要組成部分，主框架部分承擔(dān)著整個(gè)PSH7D升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性以及載車(chē)板部分還影響著整個(gè)立體停車(chē)庫(kù)的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動(dòng)系統(tǒng)決定著PSH7D升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)運(yùn)行的好壞，所以如何設(shè)計(jì)主框架部分、載車(chē)板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)成為影響整個(gè)立體停車(chē)庫(kù)的關(guān)鍵因素。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要功用是傳遞原動(dòng)機(jī)的功率，變換運(yùn)動(dòng)的形式以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的要求。傳動(dòng)裝置的性能、質(zhì)量及設(shè)計(jì)布局

2、的合理與否，直接影響機(jī)器的工作性能、重量、成本及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，合理擬定傳動(dòng)方案具有十分重要的意義。一般常用以下幾種傳動(dòng)方案： 方案一：帶傳動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動(dòng)；具有傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖、吸振的特性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；可起過(guò)載保護(hù)作用。 方案二：鏈傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳動(dòng)功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸??；可在惡劣環(huán)境中工作；易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)輕便，成本低。 方案三：蝸桿傳動(dòng)，能以單級(jí)傳動(dòng)獲得較大傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；傳動(dòng)具有自鎖性。 方案四：直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，承載能力高。 好的傳動(dòng)方案除應(yīng)滿足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，還應(yīng)尺

3、寸緊湊、成本低廉，傳動(dòng)效率高等。故對(duì)更方案進(jìn)行價(jià)值分析，由表3.1和表3.2選出較好的方案。 表3.1 定性判定與價(jià)值對(duì)應(yīng) 判定 不用 差 勉強(qiáng)可用 中等 滿意 較好 好 很好 超目標(biāo) 理想 價(jià)值P 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 表3.2 傳動(dòng)方案選擇的使用價(jià)值表 設(shè) 計(jì) 指 標(biāo) 加權(quán)因子 方案一 方案二 方案三 方案四 價(jià)值 價(jià)值 價(jià)值 價(jià)值 傳動(dòng)精度 0.2 0.02 0.5 0.05 0.8 0.08 0.8 0.08

4、功 率 0.2 0.02 0.4 0.04 0.5 0.05 0.6 0.06 效 率 0.8 0.12 0.8 0.12 0.2 0.03 0.8 0.12 圓周速度 0.2 0.02 0.2 0.02 0.2 0.02 0.2 0.02 制造安裝 0.8 0.16 0.8 0.16 0.2 0.04 0.2 0.04 價(jià) 格 0.7 0.105 0.6 0.09 0.4 0.06 0.5 0.075 壽 命 0.3 0.03 0.5 0.05 0.5 0.0

5、5 0.5 0.05 平穩(wěn)噪聲小 0.6 0.06 0.3 0.03 0.6 0.06 0.5 0.05 總使用價(jià)值 0.535 0.56 0.39 0.495 綜上所述，選擇鏈傳動(dòng)方案更加合理，所以我們的傳動(dòng)系統(tǒng)采用鏈傳動(dòng)形式。 第3.2節(jié) 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是使上升到位的搬運(yùn)器平移到指定位置，其傳動(dòng)主要是靠電機(jī)帶動(dòng)鏈輪使?jié)L輪在軌道上移動(dòng)。如圖3.1 圖3.1 橫移傳動(dòng)示意圖 一、初步參數(shù)的確定 PSH7D(七位機(jī))升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模擬裝置

6、采用與實(shí)際立體停車(chē)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)1：8的比例進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備尺寸為 載車(chē)板長(zhǎng)L=0.7m 載車(chē)板寬W=0.29m 車(chē)庫(kù)總高H=0.72m 底層高 h=0.25m 初設(shè)承載總質(zhì)量M=7KG 則帶動(dòng)橫移軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需功率(假設(shè)摩擦因子u=0.2, 橫移速度為0.15m/s): 所以 二、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇 橫移所需功率P=FV=1.55W 根據(jù)輸出功率選擇電動(dòng)機(jī)：60KTYZ齒輪減速同步電機(jī)，220V，50HZ，P=14W，輸出轉(zhuǎn)速n=110r/min 三、橫移鏈輪的設(shè)計(jì) 1.初選小鏈輪齒數(shù) 從動(dòng)大鏈輪齒數(shù) 2.確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距,則鏈節(jié)數(shù) 取Lp =

7、 62 3.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-8查得工作情況系數(shù) 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=0.663750607, 鏈長(zhǎng)系數(shù) 選擇單排鏈，由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-11查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0 故所需傳遞的功率為 取鏈節(jié)距P=6.00mm 選擇鏈號(hào)04B—1×114GB1243.1-83 4.確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L及中心距a L=Lp×P/1000=62×6/1000=0.372mm 中心距調(diào)整量 實(shí)際中心距 5．計(jì)算鏈速 6．作用在軸上的壓軸力Q 圓周力F=1000P/V=（1000×14

8、×0.001）/0.11=127.273N 按平均布置取壓軸力系數(shù) 有 四、橫移傳動(dòng)軸A的設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)軸A是一層車(chē)庫(kù)的橫移軸，它的受力情況可以簡(jiǎn)化成以下的形式: 算出 軸的初步估算軸徑至少為d’=12.2mm 軸的強(qiáng)度校核: 由知， 得 由知， 得 作軸的剪力圖如下：

9、 由剪力圖可知 作軸的彎矩圖如下： D處所受彎矩最大，所以對(duì)D剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核 小于估算軸徑，所以強(qiáng)度足夠。 取軸與鏈輪配合處 取軸與軸承配合處 ，安裝尺寸 取軸與滾輪配合處 五、橫移傳動(dòng)軸B的設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)軸B是車(chē)庫(kù)二層的橫移軸，它的受力

10、情況可以簡(jiǎn)化成如下的形式: 該軸的校核與橫移傳動(dòng)軸B相同。 第3.3節(jié) 升降傳動(dòng)系統(tǒng) 在升降傳動(dòng)系統(tǒng)中，我們采用鋼絲繩傳動(dòng)型式。鋼絲繩傳動(dòng)形式的升降傳動(dòng)系統(tǒng)一般是由電機(jī)、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲組成。在鋼絲繩傳動(dòng)型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動(dòng)搬運(yùn)器上下升降。鋼絲繩一端與搬運(yùn)器相連結(jié)，鋼絲繩另一端纏繞卷筒上(搬運(yùn)器的前端鋼絲繩與后端鋼絲繩必須同方向繞著卷筒轉(zhuǎn)動(dòng))，當(dāng)搬運(yùn)器需要升降時(shí)，提

11、升電機(jī)便會(huì)通過(guò)其正反轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)器的升和降。示意圖如圖3.2所示 圖3.2 升降傳動(dòng)示意圖 一、升降傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇 升降所需功率P = G × V = 7×9.8×0.1 = 6.86 W 選擇功率P = 25W的電動(dòng)機(jī)，頻率為50HZ，電壓220V，經(jīng)減速器后電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為 初定卷筒直徑為50mm,載車(chē)板上升速度V = 0.1 m/s,求得卷筒的轉(zhuǎn)速: 由得， 鏈輪的傳動(dòng)比 初取傳動(dòng)比 i = 2 二、升降鏈輪的設(shè)計(jì) 1.初選小鏈輪齒數(shù) 從動(dòng)大鏈輪齒數(shù) 2.確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距a0=20p,則鏈節(jié)數(shù) 取

12、Lp = 60 3.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-8查得工作情況系數(shù) 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-10查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=0.663750607, 鏈長(zhǎng)系數(shù) 選擇單排鏈，由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表13-11查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0 故所需傳遞的功率為 取鏈節(jié)距P=6.00mm 選擇鏈號(hào)04B—1×114GB1243.1-83 4.確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L及中心距a L=Lp×P/1000=60×6/1000=0.36m 中心距調(diào)整量 實(shí)際中心距 5.計(jì)算鏈速 6.作用在軸上的壓軸力Q 圓周力F=1000P/V=（1000×

13、25×0.001）/0.052=480.769N 按平均布置取壓軸力系數(shù) 有 三、鋼絲繩的選用 鋼絲繩直徑的確定 確定選擇系數(shù) C = 0.123 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P27-9，選擇圓股鋼絲繩-合成纖維芯鋼絲繩: d = 2mm , , 最小破斷拉力 F = 2.08 KN 四、卷筒A 的設(shè)計(jì) 卷筒A是車(chē)庫(kù)二層的卷筒，最大起升高度 Hmax = 200mm 繩槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直徑 D = 47mm 卷筒計(jì)算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑） 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)： 無(wú)繩槽卷筒端部尺

14、寸 ,固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度 中間光滑部分長(zhǎng)度 m = 6mm 卷筒長(zhǎng)度 五、卷筒B 的設(shè)計(jì) 卷筒B是車(chē)庫(kù)三層的卷筒，最大起升高度 Hmax = 450mm 繩槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直徑 D = 47mm 卷筒計(jì)算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑） 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)： 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸,固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度 中間光滑部分長(zhǎng)度 m = 6mm 卷筒長(zhǎng)度 六、升降軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)升降傳動(dòng)軸的受力情況，可簡(jiǎn)化為如下形式：

15、 軸的初步估算軸徑至少為d’=19.1mm 軸的強(qiáng)度校核: 由知， 得 由知， 得 作軸的剪力圖如下： 作軸的彎矩圖如下： D處所受彎矩最大，所以對(duì)D剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核 小于估算軸徑，所以強(qiáng)度足夠。 取與軸承配合處的直徑 , 安裝尺寸 與卷筒配合處直徑 與鏈輪配合處直徑 第3.4節(jié) 安全制動(dòng)設(shè)計(jì) 由于載車(chē)板上停有汽車(chē)，在升降電機(jī)停止工作時(shí)，電機(jī)會(huì)被倒拉反轉(zhuǎn)，使車(chē)板自動(dòng)下落。因此需要加以制動(dòng)。經(jīng)過(guò)許多方案的設(shè)計(jì)和比較，得出較優(yōu)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用杠桿原理，靠摩擦使升降軸制動(dòng)，從而阻止電機(jī)被倒拉。但電機(jī)在工作時(shí)，

16、制動(dòng)裝置是不需要的，我們又采用電磁鐵通電頂開(kāi)制動(dòng)桿，從而達(dá)到消除制動(dòng)的效果。如圖3.3 圖3.3 電磁鐵結(jié)構(gòu)原理圖 當(dāng)電機(jī)不工作時(shí)，電磁鐵無(wú)電，桿左端由于重力使摩擦帶拉緊，從而阻止輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，輪子安裝于軸上，使軸也固定不動(dòng)。當(dāng)電機(jī)要運(yùn)行時(shí)，電磁鐵給電，頂起桿，有杠桿原理使皮帶松開(kāi)，消除制動(dòng)。由于該裝置采用杠桿原理，因此它制動(dòng)使所要產(chǎn)生的摩擦力是可調(diào)的，只要調(diào)整中間皮帶固定的位置或桿的長(zhǎng)度。因而這種方案還是比較好的。但如果在現(xiàn)實(shí)中大型的車(chē)庫(kù)，就不能采用這種裝置了。 第3.5節(jié) 主框架部分 主框架體系的基本構(gòu)成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通過(guò)鋼性結(jié)點(diǎn)連接而成。這

17、種結(jié)構(gòu)體系通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎剛度來(lái)抵抗側(cè)向力的作用。主框架體系基本上都是由變形限值作為設(shè)計(jì)的控制條件，梁柱的截面尺寸主要由結(jié)構(gòu)的剛度而不是強(qiáng)度來(lái)決定。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，所選的梁柱截面尺寸如果滿足了規(guī)范對(duì)層間位移的限制要求，構(gòu)件的承載力一般也能滿足要求。主框架如圖3.4 圖3.4 主框架示意圖 桿件截面校驗(yàn):首先進(jìn)行柱的校驗(yàn)，然后是梁的校驗(yàn)。 1.柱的校驗(yàn): 柱選用方鋼，橫截面積，許用壓應(yīng)力 柱橫截面上工作應(yīng)力為 滿足強(qiáng)度條件，故鋼柱的強(qiáng)度是安全的。 2.梁的校驗(yàn): 梁選用熱軋等邊角鋼，,。梁主要受到的力是彎矩和剪力, 許用正應(yīng)力，許用切應(yīng)力 (1)正應(yīng)力 圖3.5 角鋼截面 由圖3.5所示的三個(gè)截面處抗彎截面系數(shù)分別為，，，則 (2)剪應(yīng)力 先求出角鋼的靜矩 可見(jiàn)，選用的角鋼同時(shí)滿足彎曲正應(yīng)力與彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度條件。