立體車庫自動入庫裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【機(jī)械式立體停車庫】【說明書+CAD】

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湖 南 科 技 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 題目 立體車庫自動進(jìn)庫裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作者 學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)號 指導(dǎo)教師 二〇〇 年 月 日 湖南科技大學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目：立體車庫自動進(jìn)庫裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 姓 名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 班 級： 指導(dǎo)教師： 摘 要 機(jī)械車庫，全稱為機(jī)械式立體停車庫，通常又被稱為立體車庫，在目前城市飛速化發(fā)展的時代，是一種可以有效節(jié)省土地資源、操作簡便的停車設(shè)備。 本篇文章簡單明了的介紹了車庫的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，依據(jù)升降橫移式立體車庫的運(yùn)行原理，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識進(jìn)行了一系列傳動方案的設(shè)計(jì)，包括提升系統(tǒng)的傳動設(shè)計(jì)，橫移系統(tǒng)的傳動設(shè)計(jì)，同時還運(yùn)用材料力學(xué)理論對升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了建模和力學(xué)分析，包括升降橫移式立體車庫的框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、橫移傳動系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度和升降傳動系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度等。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫的實(shí)際，對立體車庫進(jìn)行了創(chuàng)新和設(shè)計(jì)同時又可以使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。 關(guān)鍵詞：立體停車庫；升降橫移式立體車庫；機(jī)械傳動 ABSTRACT The mechanical garage, mechanical parking equipment, also known as three-dimensional garage, usually is a kind of can effectively save the land resources, simple operation of parking equipment. This article simple introduces main structure and characteristics of the garage, on the basis of the operation principle of the up-down and translation stereo garage, the use of mechanical design related knowledge were a series of transmission scheme design, including to enhance the transmission system design, the transmission design of moving system and used theory of mechanics of materials on the up-down and translation stereo garage structure modeling and mechanical analysis, including the up-down and translation stereo garage frame structure strength, transverse transmission system of axial strength and lifting drive systems of the central axis of the strength.?In order to make parking equipment to meet the use requirements, according to the state of mechanical parking equipment General requirements for safety standards, up-down and translation stereo garage actual, for the garage were innovation and design and makes the garage can be safe and stable operation. Key Words:mechanical garage;lifting and moving type stereo garage;mechanical transmission 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 前 言 - 1 - 第一章 緒論 - 2 - 1.1 機(jī)械式立體停車庫發(fā)展概況 - 2 - 1.2 立體停車庫分類及優(yōu)點(diǎn) - 3 - 1.3 機(jī)械式立體停車庫市場前景分析 - 4 - 第二章 現(xiàn)有的立體停車庫 - 6 - 2.1 立體車庫的形式的確定 - 6 - 2.2 升降橫移式立體停車庫的原理 - 8 - 2.3 升降橫移式立體停車庫的優(yōu)越性 - 11 - 2.4 橫移式立體停車研究升降橫移式立體停車庫的意義 - 11 - 第三章 升降橫移式立體停車庫模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 13 - 3.1 概述 - 13 - 3.1.1主框架部分 - 15 - 3.1.2 橫移車輪與導(dǎo)軌的選擇 - 16 - 3.2 橫移傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) - 17 - 3.2.1 初步參數(shù)的確定 - 17 - 3.2.2 橫移傳動系統(tǒng)電動機(jī)的選擇 - 18 - 3.2.3橫移鏈輪的設(shè)計(jì) - 18 - 3.2.4 橫移傳動軸A的設(shè)計(jì) - 20 - 3.2.5 橫移軸的強(qiáng)度校核 - 22 - 3.2.6 聯(lián)軸器及鍵的選擇 - 24 - 3.3 升降傳動系統(tǒng) - 25 - 3.3.1 升降傳動系統(tǒng)電動機(jī)的選擇 - 26 - 3.3.2對載車板的受力分析 - 27 - 3.3.3 減速齒輪的設(shè)計(jì) - 28 - 3.3.4輸出軸的設(shè)計(jì) - 30 - 3.3.5 渦輪蝸桿的設(shè)計(jì) - 35 - 3.3.6 鋼絲繩的選用 - 36 - 3.3.7 卷筒的設(shè)計(jì) - 36 - 3.3.8 軸承的選擇 - 36 - 3.4 安全制動設(shè)計(jì) - 37 - 3.5 其他防護(hù)措施 - 38 - 結(jié) 論 - 40 - 參 考 文 獻(xiàn) - 41 - 致 謝 - 42 - -i- 附 錄 - 43 - -ii- 前 言 近幾年來，隨著近代汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現(xiàn)了停車難和亂停車的現(xiàn)象。在解決城市停車難的問題中，歐美國家和亞洲國家采取的措施有所不同。但立體化停車是各個國家都積極采取的措施，尤其是全自動化的機(jī)械式立體停車庫，在很多國家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。 機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多的方面都顯示出了卓越的優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫可以節(jié)約很大一部分停車所需要的面積。而機(jī)械式立體停車設(shè)備以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，引起了各界的重視，得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械式立體停車庫可充分利用其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在有限的一小部分場地上，最大限度的利用土地資源從而停放車輛，是改善城市交通，緩解城市停車難的新途徑。 隨著人民生活水平的不斷提高，越來越多的人購買了私家車；對城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問題的出現(xiàn)，也給機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場。在這商機(jī)與競爭并存的時候，我國的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。未來市場是巨大的，但對產(chǎn)品的需求，將會向兩個極端發(fā)展：一個極端就是價格的極端，市場大量需要低價格的機(jī)械停車設(shè)備，它只要能夠達(dá)到增加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價格優(yōu)勢占領(lǐng)市場，這一部分的市場份額預(yù)計(jì)將達(dá)到70%-80%；另一個極端就是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通過國內(nèi)外機(jī)械停車設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機(jī)械停車設(shè)備存取車時，首先追求的是存取車速度、等待時間以及方便程度。此外，未來的機(jī)械停車設(shè)備市場，將更加注重完善的售后服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程故障導(dǎo)處理系統(tǒng)將是用戶追求的目標(biāo)。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展。 - 0 - 第一章 緒論 1.1 機(jī)械式立體停車庫發(fā)展概況 機(jī)械式停車設(shè)備的應(yīng)用已有30多年的歷史了。發(fā)展較早、較好的有日本、韓國、德國等。在亞洲，機(jī)械式停車設(shè)備采用較早應(yīng)用較普遍的是日本、韓國和我國臺灣省。 日本從事機(jī)械式立體停車庫及其設(shè)備開發(fā)、制造的共有200多家，其中生產(chǎn)機(jī)械式立體停車設(shè)備的約100多家，比較大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日成、東急、內(nèi)外及昭和起重機(jī)等，產(chǎn)品既有出口的，也有進(jìn)口的。 韓國機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展歷程比較平穩(wěn)。20世紀(jì)70年代中期為起步階段，80年代為引進(jìn)階段，90年代為供應(yīng)使用階段。由于這幾個階段受到了政府的高度重視，各種機(jī)械式停車設(shè)備得到了普遍的開發(fā)和利用，年遞增速度達(dá)到30%；2000年以來為發(fā)展階段，自動化停車設(shè)備將隨供應(yīng)量不斷的擴(kuò)大而迅速發(fā)展。 我國在20世紀(jì)80年代初開始研制和使用機(jī)械式停車設(shè)備。80年代是起步階段，90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車進(jìn)入家庭后，停車設(shè)備的應(yīng)用逐步推廣，己經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)，步入了引進(jìn)、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段?，F(xiàn)在從事停車設(shè)備制造的企業(yè)數(shù)約有100家，其中主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)超過50家。首批獲得國家頒發(fā)的立體停車設(shè)備制造企業(yè)資質(zhì)的企業(yè)有22家。產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研制開發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，控制型式有按鈕式、IC卡式、觸摸屏式、密碼鑰匙式、遙控式等，有些設(shè)備還采用了總線控制技術(shù)；傳動裝置采用內(nèi)藏式，以增大停車空間并保護(hù)各傳動元件不受污染和腐蝕，提高了設(shè)備的耐久性；機(jī)構(gòu)中采用了模塊化設(shè)計(jì)，這樣便于組合使用，又易于安裝拆卸，且可縮短施工周期;還采用一些新材料、新工藝，如采用H型鋼做鋼梁，組合的鍍鋅板或一體成型的鍍鋅板坐載車板；安全保護(hù)方面采用了聲光引導(dǎo)、定位裝置及自動消防滅火系統(tǒng)等。目前品種的滿足率己達(dá)90%左右，有的品種填補(bǔ)了國內(nèi)空白，產(chǎn)品國產(chǎn)化率達(dá)到50%以上。 近幾年來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現(xiàn)了停車難和亂停車的現(xiàn)象。在解決城市停車難的問題中，歐美國家和亞洲國家采取的措施有所不同。但立體化停車是各個國家都積極采取的措施，尤其是全自動化的機(jī)械式立體停車庫，在很多國家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。 機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。機(jī)械式立體停車設(shè)備以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，引起了各界的重視，得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械式立體停車庫可充分利用空間，在有限場地上，最大限度停放車輛，是改善城市交通，緩解城市停車難的新途徑。 就當(dāng)前社會對于立體停車庫的需求，本文介紹了各種型式立體停車庫的特點(diǎn)，選出了一種能廣泛滿足社會需求的機(jī)械式立體停車庫，升降橫移式立體停車庫作為研究對象，它也是比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一些大城市已運(yùn)用其實(shí)現(xiàn)許多停車問題。該車庫依據(jù)升降橫移類機(jī)械式停車設(shè)備運(yùn)行原理，采用鋼架結(jié)構(gòu)搭建而成。 由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40 平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21 層）立體式車庫的話，50 平方米的土地面積上便可存放40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個設(shè)備便不會運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 在機(jī)械車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。 1.2 立體停車庫分類及優(yōu)點(diǎn) 停車庫就其結(jié)構(gòu)特征來分類，可分為平面式及立體式，平面式又分為地下平面式停車庫、地上平面式停車庫；立體停車庫又可分為自行式立體停車庫、半自動立體停車庫和全自動立體停車庫，而全自動立體停車庫還可分為兩層或多層平面式全自動立體停車庫、豎向密集型全自動立體停車庫以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動立體停車庫。?? 立體停車系統(tǒng)，特別是自動立體停車設(shè)備在國際上發(fā)展迅猛，在國內(nèi)倍受青睞是因?yàn)楸仍械睦鲜酵＼噹煊兄^多的優(yōu)點(diǎn)： 1.高倍率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 自動立體停車庫停車容量大。占地面積小，也可停放各種類型的車輛，特別是轎車。而投資卻比同等容量的地下停車庫少，施工周期卻短，耗電省，占地面積也遠(yuǎn)比地下車庫少。 2.外觀同建筑協(xié)調(diào)，管理方便 自動立體停車庫最適合用于商場、賓館、辦公樓前、旅游區(qū)。在老式卻獨(dú)具風(fēng)格的建筑物前，采用優(yōu)質(zhì)合金材料，用新型裝飾材料，可以達(dá)到耳目一新的效果。許多裝置基本無須專門的操作人員，一個司機(jī)就可單獨(dú)完成。 3.完備的配套設(shè)施及“ 綠色”環(huán)保 自動立體車庫具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認(rèn)裝置、緊急制動裝置、防止突然落下裝置、過載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、車輛超長及超高檢測裝置等等，如果應(yīng)用于公共場合，還可以配有計(jì)時裝置，滿足收費(fèi)要求。存取過程可由人工完成，也可以配備計(jì)算機(jī)設(shè)備全自動完成，這也給今后的開發(fā)設(shè)計(jì)留有大的空間。 由于車輛在存取過程中只在極短的時間內(nèi)低速行駛，故而噪聲、排氣極其輕微。 1.3 機(jī)械式立體停車庫市場前景分析 車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟(jì)、交通開展到必定程度發(fā)生的成果，不管在技術(shù)上仍是在經(jīng)歷上均已獲得了成功。中國也于90年代初開始研討開發(fā)機(jī)械立體泊車設(shè)備，距今已有十年的進(jìn)程。因?yàn)樵S多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1：1，為了處理泊車位占地上積與住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械泊車設(shè)備以其均勻單車占地上積小的共同特性，已被廣闊用戶承受。 　　機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫比較，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首要，機(jī)械車庫具有杰出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫因?yàn)橐舫鰸M足的行車通道，均勻一輛車就要占有40平方米的面積，而假如選用雙層機(jī)械車庫，可使地上的使用率進(jìn)步80%90%，假如選用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地上積上便可寄存40輛車，這能夠大大地節(jié)約有限的土地資源，并節(jié)約土建開發(fā)本錢。 　　機(jī)械車庫與地下車庫比較可愈加有效地確保人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不斷準(zhǔn)位置，由電子操控的整個設(shè)備便不會工作。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從辦理上能夠做到完全的人車分流。 　　在地下車庫中選用機(jī)械存車，還能夠免除采暖通風(fēng)設(shè)備，因而，運(yùn)轉(zhuǎn)中的耗電量比工人辦理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫通常不做成套體系，而是以單臺集裝而成。這樣能夠充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團(tuán)中或每棟樓下都能夠隨機(jī)建立機(jī)械泊車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)處理泊車難的問題供給了便利條件。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著中國加入WTO和人民生活水平的進(jìn)一步提高，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)到2000萬輛，“ 十五”期間轎車保有量將增加400萬輛。停車位需求按1：1.2(100%的基本停車位和20%的公共停車位)計(jì)算，總需增加停車位480萬個。平均每年需求96萬個車位。如僅考慮10%進(jìn)機(jī)械式停車庫，這每年需提供機(jī)械式停車庫9.6萬個車位。另外還有微型車、小型面包車等適宜用機(jī)械式停車設(shè)備的車位需求量尚未考慮，還有出口的需求亦未考慮在內(nèi)。目前香港、澳門及新加坡、印尼、馬來西亞、泰國等地區(qū)和東南亞國家的停車設(shè)備主要是靠進(jìn)口，因此從現(xiàn)有的停車位的缺口情況和今后市場的需求可以看出，機(jī)械式停車設(shè)備的國際、國內(nèi)市場前景十分良好。 - 45 - 第二章 現(xiàn)有的立體停車庫 2.1 立體車庫的形式的確定 目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式。 2.1.1 升降橫移式，見圖2.1 圖2.1 升降橫移式立體停車庫 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。 2) 價格低，消防安全、外邊裝修、地基等投資少成本低。 3) 可以采用自動控制程序，構(gòu)造簡單，安全可靠。 4) 存取車過程迅速，等候時間短。 5) 運(yùn)行平穩(wěn)，工作時候平穩(wěn)且噪聲低。 6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、各種住宅小區(qū)配合配套停車場的使用。 2.1.2 巷道堆垛式，見圖2.2 圖 2.2 巷道堆垛式立體停車庫 巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的高級客戶使用。 2.1.3 垂直提升式立體車庫，見圖2.3 圖 2.3 垂直提升式立體停車庫 垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車位，一般地面需一個汽車旋轉(zhuǎn)臺，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對與設(shè)備的安全性，加工安裝精度等方面的要求都很高，因此造價較高，成本較搞但占地卻最少對土地的節(jié)約效率高。 2.1.4 垂直循環(huán)式，見圖2.4 圖 2.4 垂直循環(huán)式立體停車庫 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 占地較少，兩個泊位面積可停6~10 輛車。 2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3) 價格低廉，地基、外裝修、消防等投資少成本低，建設(shè)周期短。 4) 可以采用自動控制程序，運(yùn)行時安全平穩(wěn)可靠。 綜上所述，從經(jīng)濟(jì)、安全、能源效率利用率、建設(shè)周期的考慮，我將選擇設(shè)計(jì)升降橫移式立體停車庫。 2.2 升降橫移式立體停車庫的原理 2.2.1 立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫是指使用車上裝載的機(jī)械式停車設(shè)備升降或橫向移動載車板使載車板帶車進(jìn)入停車場的指定停車位置。升降橫移式立體車庫的每輛車都配有專門的載車板，需要電動機(jī)作為原動件通過減速系統(tǒng)帶動載車板通過上升，下降和水平運(yùn)動到達(dá)地面層，然后駕駛員進(jìn)入第一層車庫進(jìn)行車輛存取和存取過程。停在車庫的第一層的載車板只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，然后司機(jī)便可以進(jìn)入車庫將第一層的汽車開進(jìn)或開出車庫。圖2.5 為一個地上7車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理是：三層三個車位可以升降，二層兩個車位可以升降和平移，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時使用。上面的車位需要使用時只需要將下面的車位移開即可。由于升降橫移式停車設(shè)備對場地的適應(yīng)性強(qiáng)，介紹系統(tǒng)各機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意的組合、排列，規(guī)模可大可小，對土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。 圖 2.5 七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖 2.2.2 立體車庫機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能 以三層三列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。下面便重點(diǎn)對車庫的主要組成(圖2.6所示)進(jìn)行分析。 圖 2.6 升降橫移式立體車庫主要組成 ①結(jié)構(gòu)框架 立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中我們選用鋼架結(jié)構(gòu)(如圖2.5所示)。 結(jié)構(gòu)主體采用熱制方鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強(qiáng)度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。 ②上載車板及其提升系統(tǒng) 每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。其工作原理如圖2.5 ，電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn)時，載車板上升，電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)時，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。 ③下載車板及其橫移系統(tǒng) 由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動長傳動軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長傳動軸上的主動鋼輪在導(dǎo)軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運(yùn)動。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動功率。 ④安全裝置 上載車板上裝有上下行程極限開關(guān)和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側(cè)相應(yīng)位置處各裝兩只耳環(huán)，當(dāng)上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機(jī)常閉制動器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關(guān)和防碰撞板。行程極限開關(guān)的作用是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機(jī)電源，橫移停止。 ⑤控制系統(tǒng) 升降橫移式立體停車設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC可編程序控制器控制，主要有手動、自動、復(fù)位、急停四種控制方法。自動控制應(yīng)用于平時的正常工作狀態(tài)，手動控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場合。對于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設(shè)備，PLC 主要要控制二、三層五個升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和一、二層四個橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報(bào)警顯示裝置等。 2.3 升降橫移式立體停車庫的優(yōu)越性 在眾多的停車設(shè)備中，升降橫移式立體停車的優(yōu)點(diǎn)比較突出，主要表現(xiàn)在幾個方面： ① 節(jié)約占地面積，充分利用空間。一般來說，升降橫移式立體停車庫的占地面積約為平面停車場的1/2-1/25，空間利用率比建筑自走式停車庫提高了75%。 ② 相對造價比較低。升降橫移式立體停車庫每個泊位約1.5萬元，而建筑自走式停車庫每個泊位的造價約為巧萬元以上。 ③ 使用方便，對操作人員的要求不高，操作簡單、安全、可靠，存取車快捷 ,維護(hù)也很方便。一般存取一輛車約為80秒。 ④ 減少了因路邊停車而引起的交通事故。在許多城市的主要地段，司機(jī)往往沒有找著停場而把車停靠在路邊，這樣就很容易阻塞交通，甚至引起交通事故 。 ⑤ 增加了汽車的防盜性和防護(hù)性。在車庫的系統(tǒng)中配置有智能防盜裝置 、防火裝置等 ，增強(qiáng)了車庫的整體安全。 ⑥ 改善了市容環(huán)境。在現(xiàn)代化的車庫的設(shè)計(jì)中，不僅僅只是為了滿足停車要求 ，更主要的是讓其融入城市的整體建筑環(huán)境中，成為現(xiàn)代化大都市一道獨(dú)特的風(fēng)景 。 升降橫移式立體停車庫是全自動化的停車方式，也是今后停車改革的主要方向。尤其是寸土寸金的大城市，采用機(jī)械式立體停車方式，顯得尤為必要，而升降橫移式立體停車庫也在機(jī)械式立體停車庫中顯得更加普遍化，居民化。 ⑦能準(zhǔn)確地區(qū)分自有車輛、外來車輛和特殊車輛。 2.4 橫移式立體停車研究升降橫移式立體停車庫的意義 升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，它主要涉及機(jī)械、電子、建工等多個領(lǐng)域，它需要各方面的專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同工作.在現(xiàn)代化大都市中，升降橫移式立體車庫己經(jīng)滲入到人們的各個生活領(lǐng)域，在機(jī)關(guān)、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū)等許多地方，升降橫移式立體停車庫成了一道必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。但是我國的機(jī)械式停車庫技術(shù)發(fā)展比較晚，大部分還沿用著日本80年代的技術(shù)。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機(jī)械式車庫的現(xiàn)有功能已落后于人們的要求。現(xiàn)有車庫技術(shù)的不足主要表現(xiàn)在取車得時間比較長，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計(jì)形式比較陳舊。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質(zhì)量的立體停車庫，都是運(yùn)用大量的外匯從國外進(jìn)口的，并且售后服務(wù)也得不到令人滿意的保障。為了打破這種依賴進(jìn)口的格局，打出具有自身特色的車庫產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有重大突破，從而帶動國內(nèi)車庫行業(yè)的發(fā)展，因此，對升降式立體停車庫的系統(tǒng)研究顯得尤為重要。 隨著人民生活水平的不斷提高，越來越多的人購買了私家車；對城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問題的出現(xiàn)，也給機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來了巨大的商機(jī)和廣闊的市場。在這商機(jī)與競爭并存的時候，我國的機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)也將從快速發(fā)展階段進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展階段。未來市場是巨大的，但對產(chǎn)品的需求，將會向兩個極端發(fā)展：一個極端就是價格的極端，市場大量需要低價格的機(jī)械停車設(shè)備，它只要能夠達(dá)到增加停車位的目的，能夠保證最基本的使用性能，以價格優(yōu)勢占領(lǐng)市場，這一部分的市場份額預(yù)計(jì)將達(dá)到70%-80%；另一個極端就是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備具有優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。通過國內(nèi)外機(jī)械停車設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以發(fā)現(xiàn)人們在利用機(jī)械停車設(shè)備存取車時，首先追求的是存取車速度、等待時間以及方便程度。此外，未來的機(jī)械停車設(shè)備市場，將更加注重完善的售后服務(wù)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程故障導(dǎo)處理系統(tǒng)將是用戶追求的目標(biāo)。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)將成為一個充滿生機(jī)的朝陽行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長足的發(fā)展。 第三章 升降橫移式立體停車庫模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 概述 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個車庫中非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)是升降橫移式立體停車庫的主要組成部分，主框架部分承擔(dān)著整個升降橫移式立體停車庫的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性以及載車板部分還影響著整個立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動系統(tǒng)決定著升降橫移式立體停車庫運(yùn)行的好壞，所以如何設(shè)計(jì)主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)成為影響整個立體停車庫的關(guān)鍵因素。 本次設(shè)計(jì)是針對的轎車的存取，可以滿足驅(qū)動力要求的機(jī)構(gòu)可以是液壓馬達(dá)或液壓泵，柴油機(jī)，汽油機(jī)和電動機(jī)等。在車輛存取的過程中，要求升降或者橫移動作平穩(wěn)，并且考慮到噪聲的大小和啟動的頻率以及便于控制，本次設(shè)計(jì)采用電動機(jī)作為驅(qū)動機(jī)構(gòu)。 作為電動機(jī)的輸出一般常用以下幾種傳動方案： 方案一：帶傳動，易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動；具有傳動平穩(wěn)，緩沖、吸振的特性；結(jié)構(gòu)簡單，成本低；可起過載保護(hù)作用。如圖3.1所示： 1-電動機(jī) 2-滾筒 3-傳動軸 4-傳動帶 圖 3.1 帶傳動示意圖 方案二：鏈傳動，平均傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳動功率大，過載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動尺寸?。豢稍趷毫迎h(huán)境中工作；易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動；結(jié)構(gòu)輕便成本低。如圖3.2所示： 1-電動機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-滾筒 4-減速器 5-傳動鏈 圖 3.2 鏈傳動示意圖 方案三：蝸桿傳動，能以單級傳動獲得較大傳動比；傳動平穩(wěn)，無噪聲；具有自鎖性。 方案四：直齒輪傳動，傳動準(zhǔn)確平穩(wěn)，承載能力高。如圖3.3所示： 1-電動機(jī) 2-減速器 3-滾筒 4-直齒大齒輪 5-直齒小齒輪 圖 3.3 直齒齒輪傳動示意圖 好的傳動方案除應(yīng)滿足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，還應(yīng)尺寸緊湊、成本低廉，傳動效率高等。升降橫移式立體車庫的傳動要求傳動力矩較大，傳動速度較慢，經(jīng)過比較和分析，帶傳動不能提供較大的傳動力矩，容易發(fā)生打滑等現(xiàn)象，安全系數(shù)較低，所以本方案不予采用。鏈傳動和直齒輪輪傳動方案都可以滿足傳動的要求，但鏈傳動與齒輪傳動相比，除滿足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，尺寸緊湊、成本低廉，安裝和維護(hù)都比較方便。 綜上所述，選擇橫移方式選擇鏈方案更加合理，而提升裝置我們則使用齒輪傳動和渦輪蝸桿傳動。 提升的方式有鏈提升和鋼絲繩提升等，通過分析，本次設(shè)計(jì)采用鋼絲繩提升，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)提升，并可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡化。同時做到各種機(jī)構(gòu)運(yùn)動時不發(fā)生干涉同時保證機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)安全運(yùn)行同時具備一定的自鎖性能因此在提升裝置上采用渦輪蝸桿以達(dá)到更好的性能。 因此總體設(shè)計(jì)的原理圖如圖3.4所示： 圖 3.4 立體車庫的整體示意圖 3.1.1主框架部分 主框架的部分車庫骨架全由鋼材結(jié)構(gòu)組成，主要由立柱、橫梁、斜拉桿、加強(qiáng)肋等構(gòu)成；本次設(shè)計(jì)主要采用熱扎H型鋼結(jié)構(gòu)，材料均選牌號為Q235-A。 初選立柱型號為20 GB707-88，該車庫全部重量由立柱承受，立柱外型截面為正方形，中間為空的，外型尺寸為：正方形邊長為250mm,立柱厚度為40mm，高度為5100mm,立柱底部上焊有一塊正方形鐵板，邊長為440mm，厚度為20mm，鋼材上安裝四個地腳螺栓，保證立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的強(qiáng)度。立柱截面形狀如圖3.5所示。 圖3.5 立柱 橫粱采用工字形截面以獲得強(qiáng)度夠同時工程實(shí)際中運(yùn)用廣泛的工字截面衡量，如圖3.6所示，型號為熱扎H鋼18 GB/T11263-2005，選取HW寬翼H×B=250×250的熱軋H鋼。側(cè)面橫梁因?yàn)槠渲饕疬B接作用，因此只需要外形合適就可以起到連接作用，故可采用和正面橫梁一樣的連接方法，故熱軋H鋼GB/T11263-2005即可。 圖3.6 橫梁的工字形截面 斜拉桿、加強(qiáng)肋等加強(qiáng)裝置均采用熱扎等邊角鋼截面，角鋼號數(shù)為10 GB9787-88，截面形狀如圖3.7所示。 圖3.7 斜拉桿、加強(qiáng)肋的等邊角鋼截面 本次鋼結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)選擇的鋼材承載能力強(qiáng)，且型鋼的強(qiáng)度高、同時它的耐壓、耐彎能力強(qiáng)，根據(jù)受力分析從而得知其遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計(jì)要求，故無須對其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 3.1.2 橫移車輪與導(dǎo)軌的選擇 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》按JB/T6392.2-1992選擇雙輪緣車輪，車輪的直徑為160mm。其標(biāo)記為：車輪 SL-160×48 JB/T6392.1，車輪的材料選擇45鋼，其結(jié)構(gòu)如圖3.8。 導(dǎo)軌的選擇按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表8.1-117選擇輕型鋼軌（GB/T11264-1989），其結(jié)構(gòu)如圖3.9。 車輪的主要尺寸如下表3.1： 表3.1 車輪的主要尺寸 基本尺寸/mm 參考尺寸/mm D D1 B B1 d d1 D2 S 160 190 90 80 45 70 120 20 導(dǎo)軌的主要尺寸如下表3.2： 表3.2 導(dǎo)軌的主要尺寸 截面尺寸/mm 軌高 底寬 頭寬 頭高 腰高 底高 腰厚 A B C D E F t 107 107 75 27 60 20 16 圖3.8 車輪 圖3.9 導(dǎo)軌 3.2 橫移傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 橫移傳動系統(tǒng)的作用是使上升到位的搬運(yùn)板通過發(fā)動機(jī)作為原動件帶動車輪使搬運(yùn)板平移到指定位置，其傳動主要是靠電機(jī)帶動鏈輪傳動再配合加上導(dǎo)軌的約束使其載車板可以載動車輛使其在特定的軌道上移動。從而將車運(yùn)動到指定的地點(diǎn)進(jìn)行停放或是提升。如圖3.10所示。 1-主動輪 2-鏈輪 3-電動機(jī) 4-載車板 5-從動輪 圖3.10 橫移傳動示意圖 3.2.1 初步參數(shù)的確定 升降橫移式立體停車庫模擬裝置以國標(biāo)JB/T 8910-1999進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備尺寸為 載車板長L=4m 載車板寬W=2.3m 初設(shè)承載總質(zhì)量M=1500KG 則帶動橫移軸轉(zhuǎn)動所需的功率為(假設(shè)摩擦因子u=0.2, 橫移速度為0.15m/s): P=0.2×1500×9.8×0.15=441W 所以 由電動機(jī)輸出功率： （3.1） 式中 ——工作機(jī)所需功率 ——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率 鏈傳動總效率： （3.2） 式中 ——鏈傳動效率，查得=0.96 ——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對， 代入數(shù)據(jù)得： 則電動機(jī)的輸出功率為：=470W 3.2.2 橫移傳動系統(tǒng)電動機(jī)的選擇 橫移所需功率P=470W 根據(jù)輸出功率選擇電動機(jī)，同時要保證轉(zhuǎn)速不要太快以免橫移的速度過快：電動機(jī)型號為MLPK40075803 P=0.75kw。如表3.3。 表3.3 MLPK40075803P型電動機(jī) 型號 功率(kw) 電壓(V) 轉(zhuǎn)速r/min MLPK40075803 0.75 220 18 3.2.3橫移鏈輪的設(shè)計(jì) 1. 一般鏈傳動的傳動比i小于等于6，常取i=2~3.5之間，鏈條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于120°。 初選橫移輪直徑D=160mm，則車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 （3.3） 由于電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，故傳動比為1。 2. 初選鏈輪齒數(shù) 于是初選主動輪，則從動鏈輪齒數(shù) 3. 確定計(jì)算功率 由于載荷比較平穩(wěn)，由由文獻(xiàn)[5]查表6-3得工況系數(shù)=1.0，因此 ==0.75kw （3.4） 4. 初定中心距，確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距,則鏈節(jié)數(shù) （3.5） 取Lp = 42 5. 計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P 由文獻(xiàn)[5]查表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排鏈，由文獻(xiàn)[5]查表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0 由文獻(xiàn)[5]查圖6.14查得長度系數(shù)=0.98故所需傳遞的功率為 （3.6） 根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查文獻(xiàn)[5]圖6.13選擇滾子鏈的型號為12A，由文獻(xiàn)[5]查表6-1查得鏈節(jié)距P=19.05mm 鏈標(biāo)記為：12A—62GB/T1243-1997 5. 確定鏈實(shí)際長度 L及中心距 L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm 6. 計(jì)算鏈速 7. 計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q 圓周力F=1000/V=（1000×0.75）/0.11=6818N （3.7） 按平均布置由文獻(xiàn)[5]查取壓軸力系數(shù) 有 （3.8） 根據(jù)鏈速v=0.11m/s，潤滑方式為人工定期潤滑。 8. 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。 3.2.4 橫移傳動軸A的設(shè)計(jì) 橫移傳動軸A是一層車庫橫移電機(jī)動力通過鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖3.11： 圖3.11 橫移軸A 1. 估算軸的基本直徑 選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)[5]表15-1查得=640MPa。 (3.9) 由文獻(xiàn)[5]查表15-3，取A0=110，由式(3.9)得。 所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處（圖3.11）。但因此處有個鍵槽，故軸頸應(yīng)增大5%，即，則。 為了使所選的直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器。由由文獻(xiàn)[9]查得采用剛性聯(lián)軸器，取與軸配合的的半聯(lián)軸器孔徑28mm，故軸頸28mm，與軸配合長度44mm。 2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）初定各段直徑，見下表3.4： 表3.4 橫移軸各段直徑 位置 軸頸/mm 說明 裝鏈輪軸段1-2 =28 與鏈輪的內(nèi)孔配合，故取28mm 自由段 2-3 =32 鏈輪的右端用軸肩定位，故取32mm 裝車輪軸段 3-4 =45 與車輪的內(nèi)孔配合，并便于拆裝，故取45mm 軸環(huán)段 4-5 =50 考慮車輪的軸向定位，故取50mm 自由段 5-6 =34 考慮軸承的軸向定位，故取34mm 裝軸承段 6-7 =32 由軸承的內(nèi)孔決定。初選深溝球軸承，型號為6232，其內(nèi)孔尺寸d=32，故取32mm 自由段 7-8 =30 考慮聯(lián)軸器左端的軸向定位，故取30mm 裝聯(lián)軸器段 8-9 =28 與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相適應(yīng)，故取28mm （2）確定各段長度，見下表3.5： 表3.5 橫移軸各段長度 位置 軸段長度/mm 說明 裝鏈輪軸段 1-2 =38 該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取38mm 自由段 2-3 =52 考慮軸上零件安裝的位置，取52mm 裝車輪軸段 3-4 =78 該段長度由車輪輪轂的寬度決定，故取78mm 軸環(huán)段 4-5 =10 考慮到車輪的定位，一般為軸肩高度的1.4倍，取10mm 自由段 5-6 =46 考慮到軸承的安裝位置，取46mm 裝軸承段 6-7 =17 該段長度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號為6332，寬17mm，故取17mm 自由段 7-8 =22 考慮聯(lián)軸器的安裝位置，取22mm 裝聯(lián)軸器段 8-9 =41 因半聯(lián)軸器與軸配合部分的長度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長度略短于與聯(lián)軸器配合長度，故取41mm 3. 軸上零件的周向固定 鏈輪，車輪和半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，由文獻(xiàn)[9]查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為25mm。為保證鏈輪與軸的周向固定，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合代號為H7/r6；同樣，車輪輪轂與軸連接處，選用平鍵為車輪與軸的配合代號為H7/k6,長為32mm；半聯(lián)軸器與軸連接和鏈輪，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合代號為H7/k6；滾動軸承與軸的周向定位靠過盈配合來保證，此處選H7/r6。 4. 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯(lián)軸器處的鍵槽布置在同一軸面上 3.2.5 橫移軸的強(qiáng)度校核 1. 軸的受力分析 軸的力學(xué)模型如下圖3.12： 圖3.12 軸力學(xué)模型圖 根據(jù)升降傳動軸的受力情況，此軸主要受扭矩作用，所以只要對軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力強(qiáng)度校核即可，由文獻(xiàn)[5]可知校核公式為： (3.10) （1）求出軸傳遞的扭矩： (3.11) （2）求軸上的作用力： 鏈輪上的圓周力 (3.12) 鏈輪上的徑向力 (3.13) Mh=Ft×L=82.42×4=329.68kn·m Mv=Fr×L=29.67×4=118.68kn·m M=350.39kn·m 該軸的彎矩和扭矩圖如圖3.13所示： 圖3.13 彎矩和扭矩示意圖 可以看出軸的最右端受扭矩最大，為危險截面，應(yīng)對它進(jìn)行扭應(yīng)力強(qiáng)度較核： (3.14) 式中 ； 。 (3.15) 由文獻(xiàn)[5]表15-1可得[τ]=90MPa， 代入數(shù)據(jù)可得： 。 (3.16) 由此可知強(qiáng)度符合要求，設(shè)計(jì)合理。 3.2.6 聯(lián)軸器及鍵的選擇 1. 聯(lián)軸器的選擇 由前可知與聯(lián)軸器配合處直徑為28mm，查文獻(xiàn)[9]選用剛性聯(lián)軸器。 2. 鍵的選擇與校核 （1）由文獻(xiàn)[5]查表6-1選普通平鍵： （2）校核 查文獻(xiàn)[5]知校核公式為： (3.17) ——許用擠壓應(yīng)力，查表6-2知：。 k=0.5h 聯(lián)軸器與軸配合的鍵：，，代入上述公式(3.17)可得： =150Mpa 鏈輪與軸配合的鍵：，，代入校核公式(3.17)可得： =150Mpa 由此可知鍵的選擇能滿足要求。 3.3 升降傳動系統(tǒng) 在升降傳動系統(tǒng)中，我們采用電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)帶動鋼絲繩傳動型式。鋼絲繩傳動形式的升降傳動系統(tǒng)一般是由電機(jī)、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲等組成。在鋼絲繩傳動型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動搬運(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)，當(dāng)搬運(yùn)器需要升降時，提升電機(jī)便會通過其正反轉(zhuǎn)來帶動卷筒順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)器的升和降。示意圖如圖3.14所示 圖3.14 升降傳動示意圖 3.3.1 升降傳動系統(tǒng)電動機(jī)的選擇 升降所需功率P = G × V = 3000×9.8×0.1 = 2940 W (3.18) 選擇型號為Y112M-2型號的三相異步電動機(jī)如表3.6： 表3.6 Y112M-4型號發(fā)動機(jī)性能 型號 功率(kw) 電流(A) 轉(zhuǎn)速r/min Y112M-2 4 8.2 2890 初定卷筒直徑為40mm,載車板上升速度V = 0.1 m/s,求得卷筒的轉(zhuǎn)速: 由 (3.19) 得 鏈輪的傳動比 初取傳動比 i 1= 62 初選圓柱齒輪的傳動比為i2=2 初選渦輪蝸桿的傳動比為i3=31 3.3.2對載車板的受力分析 已知載車板的厚度為30mm，長為4m寬為2.3m簡化如下圖3.15所示 圖3.15載車板簡化受力分析圖 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1可得45鋼的許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=60Mpa 得剪力圖和彎矩圖如圖3.16： 圖3.16載車板受力剪力圖和彎矩圖 W=1/6×b×h2=1/6×2.3×0.032=0.000345 F= Mmax = W[σ-1]=20.7×103N mmax=F/g=2070KG 因此遠(yuǎn)大于載車板上邊的重量因此校核合格。 3.3.3 減速齒輪的設(shè)計(jì) 初取齒輪傳動傳動比為i2=2 初選主動輪齒數(shù)z1=24 從動輪z2=48 選用直尺齒輪傳動 運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)器,速度不高,故采用七級精度 根據(jù)文獻(xiàn)[5]表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì))硬度為280HBS、大齒輪材料為45鋼(調(diào)質(zhì))硬度為240HBS、二者材料硬度相差為40HBS. 工作壽命30年(設(shè)每年工作300天),工作平穩(wěn),轉(zhuǎn)向變化. 　齒面接觸強(qiáng)度的計(jì)算公式為： (3.20) 試初選Kt=1.3 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩 T1=9550P/n=26.5N.M 由文獻(xiàn)[5]表10-7選取齒寬系數(shù)Φd=1 由文獻(xiàn)[5]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa? 由文獻(xiàn)[5]圖10-21d查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。 由文獻(xiàn)[5]式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 N1=60n1jLh (3.21) N1=60×1440×1×（2×8×300×30）=1.24416×1010 N2=N1/3.2=3.888×109 由文獻(xiàn)[5]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.90；KHN2=0.95。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由文獻(xiàn)[5]式（10-12）得 [σH]=KHN1σlim1/S (3.22) [σH]1=KHN1σlim1/S=0.9×600MPa=540MPa [σH]2=KHN2σlim2/S=0.95×550MPa=522.5MPa 計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，代入[σH]中較小的值。 =43.993mm 計(jì)算圓周速度v V=3.31m/s 計(jì)算齒寬b。 b=Φd×d1t (3.23) B=1×43.993mm=43.993mm Mt=d1t/z1 (3.24) Mt=43.993/24mm=1.833mm 根據(jù)v=3.29m/s，7級精度，由文獻(xiàn)[5]圖10-8查得動載荷系數(shù)Kv=1.12 直齒輪，Kha=Kfa=1 由文獻(xiàn)[5]表10-2查得使用系數(shù)KA=1 由文獻(xiàn)[5]表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，KHβ=1.423，KFβ=1.35 故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1.594 (3.25) d1=47.086mm m=d1/z1=2.76mm 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) (3.26) 由文獻(xiàn)[5]圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFEI=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa； 由文獻(xiàn)[5]圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85，KFN2=0.88； 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=2，由文獻(xiàn)[5]式10-12得 [σF]1=0.85×500/2MPa=212.5Mpa [σF]2=0.88×380/2MPA=167.2MPa K=KAKVKFαKFβ=1×1.12×1×1.35=1.512 由文獻(xiàn)[5]表10-5查得 YFa1=2.65；YFa2=2.22 由文獻(xiàn)[5]表10-5查得YSa1=1.58；YSa2=1.76 =1.66mm 所以就取m為整數(shù)m=2mm d1=mz1=2×24=48mm d2=mz2=2×48=96mm a=（d1+d2）/2=72mm B2=Φdd1=48mm，B1=53mm。 當(dāng)齒頂圓直徑da《160mm時可以做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。 初選小軸為35mm，大軸為70mm。 3.