設(shè)計(jì)說明書-三層三列式七位升降橫移立體車庫設(shè)計(jì)

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三層七位升降橫移立體車庫 摘要 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì) 每模塊可設(shè)計(jì)成多層次形式 車位數(shù) 相比之前可以翻倍 從而達(dá)到緩解或解決停車難的問題 本升降橫移立體車庫占地 面積小 成本相對較低可以設(shè)置在小區(qū) 校區(qū)等人口集中但停車位少的地方 本文簡要介紹了立體停車庫的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)及發(fā)展情況 簡要介紹了住宅小區(qū) 校區(qū)小型立體停車庫設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 主要介紹了三層七位立體車庫升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和它的傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 并做到 配置靈活 節(jié)約資源 降低成本 控制方便 本三層七位立體車庫的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 橫移系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 材料選擇以及對其中零部件的校核 關(guān)鍵詞 車庫 托盤 立體 Three layers of seven parking space vertical and horizontal moving stereo garage stereo garage Abstract The vertical and horizontal moving three dimensional garage adopts the modular design each module can be designed into a multi level form the number of parking Spaces can be doubled compared to before so as to alleviate or solve the problem of parking This vertical and horizontal three dimensional parking garage covers a small area the cost is relatively low can be set in the community campus and other places with a concentrated population but few parking Spaces This paper briefly introduces the structure characteristics and development of three dimensional parking garage This paper briefly introduces the main points of the design of the small three dimensional parking garage in the residential area and campus This paper mainly introduces the structural design and transmission system design of the three storey seven digit garage lifting system and realizes the following aspects flexible configuration resource saving cost reduction and convenient control The main design contents of this three floor seven position three dimensional garage include lifting system structure design lateral system design material selection and check of the parts Keywords the garage choose pallet three dimensiona 目 錄 第 1 章 緒 論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 立體車庫國內(nèi)外研究史與現(xiàn)狀 2 1 2 1 國外研究史與現(xiàn)狀 2 1 2 2 國內(nèi)研究史與現(xiàn)狀 2 1 3 設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 3 第 2 章 升降橫移系統(tǒng)的比較與選擇 4 2 1 移動方案的確定 4 2 2 載車板橫移方式的選用 5 2 2 1 橫移方式的選擇 5 2 2 2 橫移驅(qū)動的選擇 5 2 2 3 電機(jī)放置位置 6 2 3 托盤提升系統(tǒng)的比較和選擇 7 2 3 1 提升方式的比較與選擇 7 2 3 2 電機(jī)安放位置與鏈傳動系統(tǒng) 8 2 3 3 鏈條設(shè)計(jì)時注意要點(diǎn) 8 第 3 章 車庫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3 1 托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3 1 1 托盤的基本尺寸 10 3 1 2 托盤上重要零部件的選擇和設(shè)計(jì) 10 3 2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 12 3 3 橫移傳動軸的設(shè)計(jì) 13 3 4 框架的設(shè)計(jì) 13 3 4 1 框架材料的選擇 14 3 4 2 框架主體材料的選擇 15 3 4 3 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核 15 第 4 章 升降橫移立體車庫傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 4 1 橫移傳動設(shè)計(jì) 18 4 1 1 橫移裝置中鏈輪 鏈條 傳動驅(qū)動電動機(jī)的選擇 18 4 1 2 鏈輪 鏈條的設(shè)計(jì) 20 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì) 22 4 1 4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 23 4 2 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 4 2 1 升降傳動系統(tǒng)內(nèi)容簡介 24 4 2 2 升降機(jī)構(gòu)的工作原理 25 4 2 3 驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 4 2 3 1 升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動電動機(jī)的選擇和校核 25 4 2 3 2 聯(lián)軸器的選擇 26 4 2 3 3 制動器的選擇 26 4 2 4 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇 27 4 2 4 1 鏈條的選擇 27 4 2 4 2 提升部分鋼絲繩的選擇和計(jì)算 28 4 2 4 3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 29 4 2 4 4 鍵的加工方法 尺寸的確定與強(qiáng)度校核 32 4 2 5 軸承的選擇與壽命計(jì)算 33 4 2 6 滾筒與定滑輪的選擇 33 4 2 6 1 滾筒的選擇 33 4 2 6 2 滑輪的選擇 33 4 2 7 傳動部件的維護(hù) 34 第 5 章 升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 結(jié) 論 37 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 1 40 1 第 1 章 緒 論 1 1 課題背景及意義 我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)正在快速發(fā)展 汽車的產(chǎn)量隨之迅速增加 越來越 多的家庭擁有自己的汽車 這就對應(yīng)了城市停車難的尷尬局面 以北京為例 2005 年 北京市機(jī)動車保有量還是 258 3 萬輛 備案停車位有 71 8 萬個 缺口為 186 5 萬個 1 而在 2017 年末北京汽車保有量 596 9 萬輛 共有停車位 190 6 萬 個 缺口高達(dá) 371 3 萬個 僅兩年時間缺口就增長了一倍有余 2 從數(shù)量上來看 當(dāng)前北京停車位的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)追趕不上機(jī)動車的數(shù)量 而停車位的大量增加已不斷 地在蠶食這個城市寶貴的土地資源和公共空間 有停車狀況的調(diào)查顯示了我國 15 個主要城市的城市交通工程和技術(shù)中心的建設(shè) 車輛與城市停車位的比例平均高 達(dá) 4 84 1 這很高的車輛與停車位比值對于渴望 有車停 的車主來說就是可望 而不可即 停車難的主要原因是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快 城市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展前就建設(shè)好 了并且對城市規(guī)劃準(zhǔn)備不足 面對城市汽車行業(yè)與交通的飛速發(fā)展 停車設(shè)施建 設(shè)的滯后也是很正常的事情 要解決城市交通擁堵的問題 一般有兩種措施 其一 政府進(jìn)行有效管理 通過政策 法規(guī)限制道路上停車 有效的提高停車場的利用率 建設(shè)更快速的交 通方案 讓更多的車主更加愿意轉(zhuǎn)向公共交通 從而降低城市機(jī)動車對停車位的 需求 第二種措施為 增建停車場 城市里土地資源有限 可以建設(shè)更多的地下 車庫或立體車庫 實(shí)施這些措施 都需要政府和有關(guān)管理部門舍得投入經(jīng)濟(jì)與相 關(guān)人才的培養(yǎng) 原本人工地下車庫中要極力的保證其保暖通風(fēng) 就要增加很多相關(guān)設(shè)備 而 使用機(jī)械式停車設(shè)備就不需要這些設(shè)備了 因此使用機(jī)械式停車設(shè)備就極大的節(jié) 約了電力資源 機(jī)械式車庫一般為一個個單一的裝配體 充分的發(fā)揮了其土地占 用少 一體化程度低的優(yōu)勢便于隨機(jī)設(shè)置在小區(qū) 校區(qū)的每一組或每一幢樓附近 為車位不足地區(qū)的停車問題提供了便利條件 2 1 2 立體車庫國內(nèi)外研究史與現(xiàn)狀 1 2 1 國外研究史與現(xiàn)狀 國外 20 世紀(jì)就開始發(fā)展了立體停車設(shè)備 最初設(shè)計(jì)是為家庭使用 設(shè)計(jì)雙 層停車設(shè)備利用家庭房屋的開放空間 建造 2 4 層立體停車設(shè)備 隨著他們對該 設(shè)備的改進(jìn) 使其能夠設(shè)置在城市的停車建筑與塔樓 利用廣場和建筑物下的合 適空間建造地下車庫 自 20 世紀(jì) 70 年代末以來 隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 汽 車開始普及 擁有的汽車數(shù)量也就不斷增加 停車問題也隨之而來 因此 發(fā)達(dá) 國家積極開始了機(jī)械停車設(shè)備的研究 3 美國 日本 德國等國家對機(jī)械式停車 設(shè)備研究早 因此其研究處于世界領(lǐng)先地位 韓國及中國港澳臺地區(qū)的停車產(chǎn)業(yè) 也通過引進(jìn)他們的設(shè)備 再進(jìn)行仿造 日本是最早使用機(jī)械式車庫的國家之一 在 20 世紀(jì) 60 年代初 日本設(shè)計(jì)制 造了可以最大化利用空間的垂直循環(huán)停車設(shè)備 20 世紀(jì) 80 年代起 日本向韓國 中國大陸和臺灣等出口機(jī)械式停車設(shè)備產(chǎn)品和技術(shù) 韓國的機(jī)械式車庫技術(shù)是日 本車庫技術(shù)的衍生 其機(jī)械式車庫研究起始于 20 世紀(jì) 70 年代中期 并在 20 世 紀(jì) 80 年代引進(jìn)了日本的技術(shù) 經(jīng)過深入研究 消化 和本地化設(shè)計(jì) 最終于 20 世紀(jì) 90 年代開始使用機(jī)械式車庫 4 韓國發(fā)展機(jī)械式車庫這些階段受到政府的高 度重視 因此其機(jī)械停式車設(shè)備也得到了大力的開發(fā)和利用 目前 韓國停車設(shè) 備行業(yè)已進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段 1 2 2 國內(nèi)研究史與現(xiàn)狀 我國機(jī)械式車庫的研發(fā)起始于 20 世紀(jì) 80 年代中期 并于 20 世紀(jì) 90 年代引 進(jìn)停車設(shè)備的生產(chǎn) 目前 我國多個大城市列如北京 上海 深圳等地依然在使 用引進(jìn)的機(jī)械式車庫 近年來隨著機(jī)械式車庫發(fā)展的需要 我國頒布了參照機(jī)械 式車庫發(fā)展比較完善的日美 美國等國家機(jī)械式車庫標(biāo)準(zhǔn) 制定的適合我國機(jī)械 式停車設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 目前 我國停車設(shè)備生產(chǎn)廠家遍布全國 可以生產(chǎn)已有的 各類停車設(shè)備 部分停車設(shè)備也已經(jīng)開始出口 5 機(jī)械式立體車庫是機(jī)械式停車 設(shè)備中使用最為廣泛的 機(jī)械式立體車庫很具有綜合性 因?yàn)樗粌H是機(jī)械式停 車設(shè)備 還需要有設(shè)計(jì)規(guī)劃及其涉及的各個學(xué)科 如材料 通信監(jiān)控 環(huán)保 安 3 全和消防等 在機(jī)械式停車設(shè)備的材料中 想要達(dá)到建設(shè)更輕更方便的機(jī)械式車 庫 就需要開發(fā)設(shè)計(jì)或利用已有的承載能力更強(qiáng) 材料更輕的鋼材 縱觀機(jī)械式 立體車庫 它要求掌握了多學(xué)科領(lǐng)域和多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與 將國外停 車技術(shù)相關(guān)的成熟技術(shù)移植到我國停車行業(yè)中 設(shè)計(jì)開發(fā)出更加合適的產(chǎn)品 滿 足國內(nèi)外市場的需求 我國停車行業(yè)處于發(fā)展中而且還存在一些問題 例如 大部分產(chǎn)品是引進(jìn)國 外技術(shù)生產(chǎn)的或模仿外國的 技術(shù)水平較低 缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)缺乏一 定規(guī)模導(dǎo)致生產(chǎn)能力不足 市場競爭是無序 個體企業(yè)通過低價競爭來搶占市場 導(dǎo)致市場停車價格混亂 科研設(shè)計(jì)單位參與不足導(dǎo)致的技術(shù)創(chuàng)新嚴(yán)重不足 政策 不配套導(dǎo)致的停車行業(yè)的發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后 想要解決這一系列問題 需要從 政策 管理 技術(shù) 市場等方面作出努力 1 3 設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 針對本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 校區(qū)小型汽車停車裝置設(shè)計(jì) 選擇小汽車的幾何參數(shù) 參考如下 車身長度小于 4700 mm 車身寬度小于 1700 mm 車身高度小于 1550 mm 總重量小于 2000 kg 選擇托盤來承載小汽車 其尺寸必須大于車輛尺寸 故初始設(shè)置托盤尺寸為 長 L 5400 mm 寬 W 2000 mm 為了使托盤方便升降 橫移 左邊立柱和右邊立柱之間的距離應(yīng)該大于托盤的寬度 所以左右立柱之間 的距離設(shè)置為 2100 mm 4 第 2 章 升降橫移系統(tǒng)的比較與選擇 2 1 移動方案的確定 機(jī)械式立體車庫種類多種多樣 按移動情況可分為 升降橫移類立體車庫 垂直循環(huán)類立體車庫 水平循環(huán)類立體車庫 平面移動類立體車庫等 升降橫移 立體車庫顧名思義就是是通過垂直升降和水平移動車輛結(jié)合的立體車庫 它通過 先升降移動再水平移動或先水平移動再升降移動使載車板在指定位置 升降橫移立體車庫可以置其中部分在地下的半地式也可以全在地面的地上式 為了不影響附近建筑的安全性 本設(shè)計(jì)為地上式 車庫的每個停車位均設(shè)有載車 板 車輛按照規(guī)定停在載車板上 通過載車板升降和橫向運(yùn)動到達(dá)指定位置 取 車時 載車板通過升降橫移到達(dá)地面層 車主就可以完成取車 本升降橫移立體 車庫第一層的載車板只需要做水平移動 中間載車板有升降移動和橫向移動 頂 部載車板只需要升降移動 通過路徑的優(yōu)化和空位的選擇 該方案中載車板位移 的動態(tài)運(yùn)動模式可以最大程度地節(jié)省車輛的存取時間 規(guī)劃的運(yùn)動路徑示意圖如 下 圖 2 1 存取車移動路徑方案 為了使車主更快的存取車輛提高存取車效率 將地面層與第二層中間設(shè)為空 位 存取車方案如下 地面層 1 2 號車位可以直接進(jìn)行存取車 第二層 3 號車位存取車輛時 先右移一個車位 然后下降到地面層 車主 開始存取車輛 4 號車位存取車輛時 先左移一個車位 然后下降到地面層 車 5 主開始存取車輛 第三層 5 號車位存取車輛時 1 3 號車位自動右移一個車位 然后 5 號車 位下降到地面層 車主開始存取車輛 6 號車位存取車輛時 直接下降到地面層 車主開始存取車輛 7 號車位存取車輛時 2 4 號車位自動左移一個車位 然后 7 號車位下降到地面層 車主開始存取車輛 控制車庫載車板運(yùn)動采用 PLC 可編程控制器 其部分主要程序見 附件 1 2 2 載車板橫移方式的選用 我們可以根據(jù)立體車庫本身可停放的車輛數(shù)量進(jìn)行判斷 立體車庫大致可以 分為大型立體車庫和小型立體車庫 本次設(shè)計(jì)的立體車庫為三層共七個車位 可 供存取的車輛較少 因此屬于一個小型的立體車庫 本設(shè)計(jì)為升降橫移立體車庫自然要使車在空中進(jìn)行升降橫移 車本身不會在 空中移動 這時候就需要一個承載車輛的容器承載著它運(yùn)動 車庫只能停放小汽 車 所以使用托盤作為載車容器完全可以滿足使用要求 2 2 1 橫移方式的選擇 能夠使載車板做升降和橫移運(yùn)動的辦法有很多 下面就拿其中小部分做簡介 根據(jù)驅(qū)動裝置是否在托盤上區(qū)別 橫向移動可以分為兩種 其中一種是將驅(qū) 動裝置安置于固定部件上 這樣安置不僅可以方便地為載車板提供動力源并進(jìn)行 控制 還可以提高安全系數(shù) 也能使車庫更美觀 這種方法現(xiàn)在主要用于大型立 體車庫中 將驅(qū)動裝置安置于托盤上是實(shí)現(xiàn)托盤橫向移動的另一種方式 它的動力傳動 可以通過驅(qū)動鏈條實(shí)現(xiàn) 當(dāng)驅(qū)動裝置放置在托盤上時 存取車輛的過程中 車主 開動車輛前 托盤在不斷上下 左右移動 雖然給電機(jī)供電和控制制造了一定難 度 但只要對電機(jī)電路進(jìn)行合理布設(shè) 編寫合理的控制程序就可以逐一解決 所 以本設(shè)計(jì)的采用此方案 6 2 2 2 橫移驅(qū)動的選擇 載車板橫移方式確定了 那么需要確定其橫向運(yùn)動的驅(qū)動方式 現(xiàn)在有三種 驅(qū)動方式 1 利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動 2 利用電機(jī)帶動鏈條進(jìn)行驅(qū)動 3 電機(jī)帶動齒輪齒條系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動 液壓系統(tǒng)精度較高并且運(yùn)動平穩(wěn)但相比于其他系統(tǒng)它更為復(fù)雜 昂貴且維修 和維護(hù)困難 鏈傳動是一種良好的傳動方式 并具有傳動精度高 設(shè)計(jì)和購買方 便等優(yōu)點(diǎn) 但與齒輪齒條嚙合的傳動方式相比 鏈傳動的效率略低 齒輪齒條嚙 合傳動雖然傳遞動力大 工作平穩(wěn) 但其安裝精度與成本較高 且不宜作遠(yuǎn)距離 傳動 綜上所述 托盤的驅(qū)動裝置選擇放在托盤上且橫向運(yùn)動采用電機(jī)驅(qū)動方式實(shí) 現(xiàn) 中間傳動裝置采用鏈輪與鏈輪嚙合 2 2 3 電機(jī)放置位置 橫向移動部分的動力源為電機(jī) 且電機(jī)安裝在托盤的下方 同時 決定采用 鏈輪鏈條嚙合的傳動方式 電機(jī)采用水平放置 所以電機(jī)輸出軸的軸向?yàn)樗?為了節(jié)約成本 提高效益 主動鏈輪與被動鏈輪需要采用垂直放置的方法 這樣 就不需要其他多余的配件了 電機(jī)水平安放也存在兩種方式 其一 電機(jī)軸的軸向朝左右安放 這種方式 下 電機(jī)本身就要占用較大的空間 如果在安裝配套的橫移零件將會占用更大的 空間 而且固定電機(jī)的橫梁或電機(jī)的底座要加造成材料的浪費(fèi) 故不采用此方式 當(dāng)電機(jī)水平安放且電機(jī)軸的軸向朝前時 可以直接把電機(jī)輸出軸和鏈輪配合在一 起 實(shí)現(xiàn)傳動力的目的 電機(jī)輸出的速度和我們需要的速度會不一樣 所以這里還應(yīng)該考慮減速器的 存在 車庫為小型立體車庫 平移速度不高 因?yàn)槠揭凭嚯x相對較小 如果轉(zhuǎn)速 越高 則容易產(chǎn)生的慣性越大 不利于制動 降低了安全系數(shù) 同時 從時間的 7 角度來看 存取在本車庫的車輛在低速的情況下 存取汽車的時間也是非常短的 因此 該車庫需要較低的移動速度 初始定位 4 m min 眾所周知 電機(jī)的輸出 速度一般比較高 因此減速器在這里是一個必不可少的部件 目前 減速器已成 為相對標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)和選型都很方便 但為了安裝方便 決定選用帶減速 器的電機(jī)且本車庫電機(jī)均采用帶減速器的電機(jī) 具體型號根據(jù)具體設(shè)計(jì)確定 2 3 托盤提升系統(tǒng)的比較和選擇 為方便制造和安裝 設(shè)計(jì)的上 中 下三層托盤完全相同 但上中下層由載 車板和其他部件組成的托盤有一定差別 三層的托盤相比 第二層托盤比地面層 托盤多了提升系統(tǒng)的設(shè)備 第三層托盤比地面層托盤少了橫移系統(tǒng)設(shè)備 但多提 升系統(tǒng)的設(shè)備 2 3 1 提升方式的比較與選擇 常見的三種提升系統(tǒng)有鋼絲繩提升系統(tǒng) 液壓提升系統(tǒng)和鏈條提升系統(tǒng) 一 鋼絲繩提升系統(tǒng) 鋼絲繩承載能力強(qiáng) 重量輕 在爬行速度提升和其他需求拉動重物時 能夠 準(zhǔn)確根據(jù)指定的標(biāo)準(zhǔn)加速或減速停車 鋼絲繩具有彈性 使用很長一段時間后將 伸長和它本身很容易扭曲和放松 會使傳輸精度降低 二 液壓驅(qū)動提升系統(tǒng) 液壓提升傳動系統(tǒng)非常復(fù)雜 維護(hù)檢測較為困難 設(shè)計(jì)制造 維護(hù)與測試成 本高 如果車庫使用液壓提升系統(tǒng) 無論輸油管道出現(xiàn)什么問題 在一定的時間 內(nèi) 車庫的工作效率會大大降低 而且 如果液壓站出現(xiàn)問題 后果會更加嚴(yán)重 6 三 鏈條提升系統(tǒng) 鏈條提升系統(tǒng)具有成本低 安全 維修方便的特點(diǎn) 鏈傳動可以看做是齒輪 傳動與皮帶傳動的綜合 它的安裝更加方便快捷 平均傳動比更加精確 傳輸效 率也更高 在長距離傳動中 鏈傳動整體結(jié)構(gòu)比齒輪傳動輕得多 所需要的拉力 小 所以需要的壓力也小且低速重載性能好 8 綜上所述 托盤提升系統(tǒng)選擇以電機(jī)作為動力 通過鏈傳動傳遞動力 帶動 滾筒纏繞鋼絲繩 實(shí)現(xiàn)托盤的升降 2 3 2 電機(jī)安放位置與鏈傳動系統(tǒng) 為了安裝 使用方便和美觀 將電機(jī)安裝在車庫框架后面的橫梁上 原則上 一個托盤需要兩個電機(jī) 左右兩邊各一個電機(jī)水平放置在橫梁上 兩個電機(jī)同時 轉(zhuǎn)動帶動托盤平穩(wěn)升降 這里電機(jī)的位置取決于托盤 且提升和橫移用的電機(jī)是 帶有減速裝置的電動機(jī) 為節(jié)約成本 本設(shè)計(jì)采用將左右兩側(cè)滾輪與一根軸裝配 電機(jī)驅(qū)動此軸旋轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的收放 本設(shè)計(jì)用鋼絲繩拉動載車板 需要對鋼絲繩安裝進(jìn)行確定 如果鋼絲繩一端 固定在滾筒上 那么載車板上只加載了兩根鋼絲繩 這需要使用高級鋼絲繩 但 如果載車板的前端和后端分別提供一個固定鋼絲繩的點(diǎn) 在這種情況下 載車板 有四個鋼絲繩索承受負(fù)荷 這樣安全系數(shù)更高 要實(shí)現(xiàn)這樣的固定方式就需要鋼 絲繩固定在載車板的前部然后與托盤框架縱梁上的兩個滑輪相匹配 最后回到載 車板的后部 原理圖如下 該方法不僅具有四根鋼索的承載特性 而且具有舉升 平穩(wěn) 安全系數(shù)高的特點(diǎn) 其提升系統(tǒng)簡圖如下 G12F 圖 2 2 托盤提升系統(tǒng)簡圖 多數(shù)車主停車時間較長 因此當(dāng)托盤被提升至指定位置時 就需要長時間懸 掛 此時一定要在鏈輪軸上安裝制動器 制動器采用常閉式 因?yàn)橥斜P停留的時 間要比托盤移動的時間長得多 2 3 3 鏈條設(shè)計(jì)時注意要點(diǎn) 1 設(shè)計(jì)時應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)鏈條 如果標(biāo)準(zhǔn)鏈條不能滿足設(shè)計(jì)要求 這個 時候就需要進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)鏈條的設(shè)計(jì) 對于非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì) 我們要尋找國內(nèi)外相 9 關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的尺寸與材料 2 鏈傳動的傳動比是瞬變的 當(dāng)鏈節(jié)與鏈輪嚙合時 可以看做鏈條纏繞在 正多邊形的鏈輪上 如果鏈條的鏈距 p 越大鏈輪齒數(shù) z 越小 那么鏈速的不均勻 性和附加動載荷也就越大 所以在設(shè)計(jì)鏈傳動時 要在滿足傳動功率的前提下 盡可能選擇小節(jié)距和多齒數(shù)的鏈條 鏈輪 6 3 在鏈傳動安裝時 要嚴(yán)格把握兩個配合的鏈輪軸線平行度 當(dāng)并行鏈輪 沒有達(dá)到指定的精度 鏈條和鏈輪之間的嚙合情況就會惡化 會產(chǎn)生更大的沖擊 和振動 4 鏈條傳動系統(tǒng)中 當(dāng)鏈輪與鏈條嚙合的轉(zhuǎn)速較高時 其潤滑也是一個需 要著重注意的問題 鏈輪傳動系統(tǒng)的潤滑應(yīng)采用廠商推薦的潤滑方式 否則會嚴(yán) 重影響鏈條的使用壽命 5 設(shè)計(jì)鏈傳動時 為了安全與環(huán)保 應(yīng)該安裝防護(hù)罩或防護(hù)裝置 以免雜 物干擾鏈輪與鏈條的嚙合 也避免了鏈條旋轉(zhuǎn)時潤滑劑的外滲污染環(huán)境 10 第 3 章 車庫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 升降橫移立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個車庫設(shè)計(jì)的必要部分 本立體車庫的主 框架 托盤和傳動系統(tǒng)是最主要部件 主框架承載要車庫所以單元的重量 因此 框架的穩(wěn)定性和可靠性影響著整個立體車庫 車庫整體的重量 材料 成本以及 安全性 決定了立體車庫的運(yùn)行 因此 如何設(shè)計(jì)主框架部件 托盤部件和傳動 系統(tǒng)是整個立體車庫的關(guān)鍵 3 1 托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 1 托盤的基本尺寸 本車庫適合大部分居住小區(qū)和校區(qū)使用 可停放的車輛為小轎車和微型面包 車 根據(jù)設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)確定托盤的基本尺寸 長 L 5400 mm 寬 W 2000 mm 3 1 2 托盤上重要零部件的選擇和設(shè)計(jì) 1 滾輪的設(shè)計(jì) 與滾輪配合的軸固定在托盤下方指定位置 導(dǎo)軌 輕軌 安裝在承載托盤下 的橫梁上 滾輪直接在導(dǎo)軌上滾動 可以使托盤平穩(wěn)移動 安裝時 軸承選擇內(nèi) 圈固定外圈旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 1 所示 11 1 軸承 2 滾輪 3 軸承端蓋 4 軸 圖 3 1 滾輪示意圖 2 托盤材料選擇 1 外框材料的選擇 外框選擇使用結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼 為了使用方便與減低成本 所以我們從 GB T 6728 2017 中選擇方形型鋼管 其尺寸為 邊長 B 70 mm 壁厚 t 4 0 mm 理論重量 M 7 966 kg m 2 載車板材料的選擇 根據(jù) GB T 33974 2017 花紋鋼板有菱形花紋 扁豆形花紋 園豆形花紋和 組合形花紋 為了增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦力 選擇菱形花紋鋼板 選擇 的尺寸 基本厚度 8 0 mm 紋高不小于 0 90 mm 理論重量 LX 67 1 kg m2 3 吊環(huán)材料的選擇 吊環(huán)需要一個抗拉強(qiáng)度足夠的材料 初步選擇普通碳素鋼 Q235 它的密度 7 8 g cm3 尺寸為 長 100 mm 寬 20 mm 高 250 mm 其上端為半徑為 50 mm 的半圓 且與該半圓同心處去除了直徑為 60 mm 的圓 見圖 3 2 圖 3 2 吊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖 4 托盤縱梁材料的選擇 12 縱梁上要安放升降橫移系統(tǒng)所要用的電機(jī)及相應(yīng)設(shè)施 這里選用 20a 熱軋工 字鋼 單根長度為 5934 mm 理論質(zhì)量為 27 929 kg m 3 托盤組裝方式 托盤的組裝采用焊接的方法 托盤的組裝采用焊接的方法 需要所有焊縫采 用手工電弧焊焊接 焊縫滿足無滲透 熔化 腐蝕等缺陷 焊接完成后及時進(jìn)行 修邊 倒角和退火處理 綜上所述 因?yàn)橥斜P鋼材為 菱形鋼板 W 0 008 m 需要總長 L 9 26 m 方形型鋼管寬 B 0 07 m 長 L 5 4 m 所以根據(jù)質(zhì)量等于理論質(zhì)量乘以長度或面積或體積 方形型鋼管 M 1 7 966kg m 9 26m 73 76516 kg 菱形鋼板 M 2 67 1kg m2 5 4m 2m 724 68 kg 四個吊環(huán) M 3 7 8g cm3 472 cm3 10 3 4 14 7264 kg 兩根縱梁 M 4 27 929kg 5934 10 3m 2 331 46 kg 其他重量 M 5 20 kg 總質(zhì)量公式 M 總 M1 Mn 3 1 所以 M 總 1164 63156 kg 固底層托盤的重量初步定為 1165 kg 根據(jù) 材料力學(xué) 第 5 版 吊環(huán)承受正應(yīng)力為 7 FN A 3 2 所以每個 吊環(huán) 742 68kg 73 76516 kg 2000kg 9 8N kg 4 200mm2 10 5 3 5 10 5 Mpa 235 Mpa 因此此吊環(huán)滿足使用要求 13 3 2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 由于小車和托盤的重量最多可達(dá) 3165 kg 故選用 GB T 11264 2012 型輕軌 30 檢查總高度為 107 95 mm 總寬度為 107 95 mm 軌道焊接于車庫的第一二 層對應(yīng)的橫梁上 其總長與框架總長相等為 7500 mm 其截面如圖 3 3 所示 圖 3 3 托盤的軌道 潤滑方式 導(dǎo)軌直接加潤滑油 采用手動加油方式 無需特殊潤滑裝置 3 3 橫移傳動軸的設(shè)計(jì) 一個橫移的載車板需要兩根傳動軸 需要承載載車板與汽車的總重量 其受 力分析如圖 3 4 圖 3 4 傳動軸受力分析 因?yàn)?M F x 3 3 14 所以傳動軸受最大力矩 Mmax 170 N m 因?yàn)?M W 對軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 40 1 Mpa 235 Mpa 所以傳動軸材 料選擇 Q235 鋼 3 4 框架的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中 托盤和小車的重量由框架承擔(dān) 因此框架不僅需要結(jié)構(gòu)簡單 易于制造 而且要滿足強(qiáng)度要求 主框架的 8 根立柱由混凝土直接固定于地面 由于導(dǎo)軌焊接在橫梁上 滑輪 需要與導(dǎo)軌配合接觸 所以立柱之間的距離需要根據(jù)載車板的寬度來確定 結(jié)構(gòu)簡圖如下 圖 3 5 主框架簡圖 3 4 1 框架材料的選擇 現(xiàn)在的大部分工程結(jié)構(gòu)中 大量的采用了鋼結(jié)構(gòu) 在一些高跨結(jié)構(gòu) 大荷載 或起重結(jié)構(gòu) 大振動結(jié)構(gòu) 高溫車間結(jié)構(gòu)等使用鋼結(jié)構(gòu)是最經(jīng)濟(jì) 最方便的 本 設(shè)計(jì)的主框架采用鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn) 1 鋼結(jié)構(gòu)重量輕 鋼結(jié)構(gòu)整體看起來比較笨重 但與其他工程材料相比 受載相同時 使用鋼 結(jié)構(gòu)重量更輕 體積更小 拆裝極為方便 15 2 材料強(qiáng)度高 在使用條件相同情況下 鋼結(jié)構(gòu)能夠承載很大的載荷 具有很高的強(qiáng)度 極 大的滿足使用要求 3 具有一定耐熱性 達(dá)到一定溫度時 隨著溫度的升高強(qiáng)度會就降低 溫度小于 30 時鋼的性能 變化不大 當(dāng)溫度達(dá)到 30 時強(qiáng)度逐漸下降 達(dá)到 45 60 時強(qiáng)度為零 4 工業(yè)化生產(chǎn)程度高 與其他建筑結(jié)構(gòu)相比 鋼結(jié)構(gòu)具有較高的工業(yè)生產(chǎn)程度 可以自動化批量生 產(chǎn) 具有較高的制造精度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時應(yīng)滿足下列要求 1 結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度 鋼性與穩(wěn)定性 2 要與周圍建筑協(xié)調(diào)且滿足車庫的使用要求 3 盡可能節(jié)約鋼材 減輕鋼結(jié)構(gòu)重量 4 要有足夠的使用壽命 5 安裝便捷 維護(hù)容易 6 要做好防腐蝕措施 3 4 2 框架主體材料的選擇 工字鋼承載能力強(qiáng) 因此立柱采用工字鋼 選用熱軋工字鋼 GB T 706 88 中的 25a 型號可以滿足使用要求 立柱共 8 根 4 根在前 4 根在后 通過澆筑 固定在混凝土中 橫梁為 H 200 mm B 100 mm 壁厚 t 6 mm 的冷彎矩形 空心鋼管 GB T 6728 2017 由于提升機(jī)構(gòu)的電機(jī) 制動器等均安裝在橫梁上 矩形空心鋼管焊接連接平鋪在立柱上 縱梁不僅可以選擇冷彎矩形空心鋼 還可以選擇角鋼或工字鋼 從前面的設(shè) 計(jì)中我們可以知道 鏈輪結(jié)構(gòu)在縱梁上 無論縱梁的類型如何 鏈輪底板都可方 便地固定在縱梁上 為了方便安裝與結(jié)構(gòu)的安全 決定采用工字鋼作為縱梁 縱 16 梁選擇熱軋工字鋼 GB T 706 88 中的 20a 型號可以滿足使用要求 縱梁也通過 焊接固定在橫梁上 3 4 3 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核 因?yàn)殒溳啺惭b在縱梁上 縱梁需要承受小車和托盤的重量 同時 由于縱梁 跨度大 縱梁的校核是整個鋼結(jié)構(gòu)中最重要的環(huán)節(jié) 設(shè)托盤上已停好轎車 托盤受力示意圖如圖 3 6 所示 G12F 圖 3 6 托盤受力示意圖 從圖中可以知道四根鋼絲繩同時拉住托盤及小汽車 所以每根鋼絲繩所受載 荷 F 為 F G 1 G2 4 2000 1165 kg 9 8 N kg 4 7754 25 N 由于每個托盤有四條鋼絲繩 每條鋼絲繩受到的拉力為 7754 25 N 鋼絲繩 固盤固定在兩根工字鋼上 每一根工字鋼受力為 3877 125 N 角鋼所受的力矩如 圖 3 5 所示 由于工字鋼兩端固定在橫梁上 工字鋼可近似簡化為簡支梁 它的 受力分析圖和彎矩圖如圖 3 7 所示 17 lF a b 1s c Mmxl 圖 3 7 縱向梁的受力分析 角鋼的承受的最大正應(yīng)力為 max Mmax W 3 4 其中 Mmax 梁的最大彎矩 W 抗彎截面系數(shù) 8 梁的最大彎矩如圖 3 7 所示 角鋼的彎曲截面系數(shù)與角鋼材料有關(guān) 根據(jù) 械設(shè)計(jì)手冊 我們知道所選擇的彎曲截面系數(shù)為 6 32 10 6 9 Mmax Fa 3 5 所以有 max 3877 125N 0 112 m 31 5 10 8 m3 137 9 Mpa 對于材料 Q235 查閱 GB700 88 知道 在 375Mpa 500Mpa 之間 故縱向 梁是安全的 18 第 4 章 升降橫移立體車庫傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本車庫為升降橫移立體車庫 所以它需要升降系統(tǒng)與橫移系統(tǒng)兩個傳動系統(tǒng) 這兩個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)乎到存取車的效率與安全 所以下面將仔細(xì)簡紹 4 1 橫移傳動設(shè)計(jì) 橫移機(jī)構(gòu)傳動示意圖 19 1 鏈輪 2 鏈條 3 聯(lián)軸器 4 傳動軸 5 滾輪 6 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機(jī) 圖 4 1 橫移傳動示意簡圖 4 1 1 橫移裝置中鏈輪 鏈條 傳動驅(qū)動電動機(jī)的選擇 取托盤 含轎車 為研究對象 受力分析示意圖 圖 4 2 托盤受力分析示意圖 在任何滾動軸承中 克服摩擦所消耗的功率可以按平均摩擦力來計(jì)算 其公 式為 Nf fa P 4 1 Nf 軸承所受的摩擦力 fa 滾動摩擦系數(shù)平均值 P 按一般動力計(jì)算公式得的軸承上的當(dāng)量載荷 20 查閱 摩擦學(xué)手冊 可知 部件中采用了接觸式密封就存在制造和裝配誤差 且在工作條件惡化和潤滑油污染的情況下 fa 值應(yīng)加倍 10 所以 fa 1 8 10 3 2 3 6 10 3 本設(shè)計(jì)采用深溝球軸承 其軸向承載能力 P Fr Kv Ks Kt 4 2 Fr 徑向力 Kv 旋轉(zhuǎn)系數(shù) Ks 安全系數(shù) Kt 溫度系數(shù) Fr G1 G2 4 3 所以 Fr 2000 1165 kg 9 8 N kg 31017 N 因?yàn)檩S承為外圈旋轉(zhuǎn) 取 Kv 1 2 根據(jù) 摩擦學(xué)手冊 可以得到 Ks 1 1 且由表 19 11 得到 Kt 1 0 由公式 4 2 得 P 31017 N 1 2 1 1 1 0 40942 44 N Nf fa P 4 4 Nf 40942 44 N 2 1 8 10 3 147 393 N Nf F1 4 5 F1 2T d 4 6 T 9 55 103 n 4 7 由于設(shè)計(jì)是適用于小區(qū) 校區(qū)的小型立體車庫 橫移速度不宜過快 因此托 盤的移動速度初定為 V 4 m min 21 功率 P F1 1000 V 60 4 8 所以 P 功率 147 393 4 1000 60 9 8 10 3 Kw PD K PC 4 9 式中 PD YCJ 電機(jī)的額定功率 PC 實(shí)際所需要的轉(zhuǎn)軸輸出功率 K 負(fù)荷系數(shù) 這里取 K 1 25 所以 PD 1 25 9 8 10 3 Kw 1 225 10 2 Kw 存取車輛時 中每層的橫移系統(tǒng)只需移動一個車位 移動距離近 對速度的 要求較低 查閱 JB T 6447 2010 選用機(jī)座號 71 電動機(jī)規(guī)格代號 80M1 4 的 YCJ 齒輪減速三相異步電動機(jī) 選用該電動機(jī)的額定功率為 P 0 55 Kw 額定轉(zhuǎn)速為 n 87 r min 輸出 轉(zhuǎn)距為 T 輸出 57 N m 電機(jī)輸出軸直徑 D 28 mm 校核 F 2T d 4 10 所以 d 2T F 2 259 147 393 3 5 mm 由于動力通過層層的傳遞 最終傳遞到托盤上的動力與轉(zhuǎn)距會減小 所以鏈 輪直徑和傳動軸的直徑應(yīng)該大于 3 5 mm 實(shí)際需要轉(zhuǎn)距 T 9 55 103 9 8 10 3 Kw 87 r min 1 1 N m T d1t 161 47 mm 所以設(shè)計(jì)的鏈輪可用 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì) 因?yàn)槭褂?YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機(jī) 該電機(jī)只能使用聯(lián)軸器與其他部件連接 所以聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)必不可少 1 選擇類型 前面選擇的電動機(jī)額定功率 P 0 55 Kw 選擇 YL 型凸緣聯(lián)軸器可以使結(jié)構(gòu) 簡單 重量更輕而且制造成本低 2 計(jì)算載荷 公稱轉(zhuǎn)距 T Nfd1 2 4 15 Nf 托盤受的平均摩擦力 d1 鏈輪分度圓直徑 所以 T 147 393 10 3 193 2 1 4223 10 2 N m 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 1 從表 14 1 得工況系數(shù) KA 1 5 轉(zhuǎn)距 Tca KAT 11 4 16 所以 Tca 1 5 14 223 2 13345 10 2 N m 3 選擇型號 參考系數(shù) 電動機(jī)的輸出軸徑是 30mm 根據(jù) GB5842 86 知道 YL5 型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)距 T 63 N m 許用最大 轉(zhuǎn)速 n 5500 r min 軸徑 d 22 30 mm 聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)都在 YL5 型凸緣聯(lián)軸器 的范圍內(nèi) 因此此聯(lián)軸器可以作為電機(jī)與鏈輪的聯(lián)軸器 4 1 4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 本升降橫移立體車庫主要零部件都是鋼材 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 得到許用擠壓 壓力 p 100 120 MPa 取平均值 p 110 MPa 12 25 半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵 尺寸 b h L 10 8 32 鍵的工作長度 L L b 4 17 所以 L 32 10 22 mm 鍵與轂的接觸高度 h 0 5h 0 5 8 4 mm 靜聯(lián)接有公式 T 1 2 h1 L1d p 4 18 式中 d 軸的直徑 所以 p 2T h L d 2 12 034 103 4 12 28 19 91Mp p 110 Mp 因此半聯(lián)軸器與軸之間平鍵的擠壓強(qiáng)度足夠 鍵是安全的 鏈輪和軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 b h L 12 8 32 b 鍵寬度 h 鍵高度 L 鍵長度 鍵的工作長度 L1 L b 32 10 20 mm T 1 2 h1 L1d p 4 19 T 公稱轉(zhuǎn)距 L1 鍵的接觸長度 h1 鍵與轂的接觸高度 d 軸的直徑 p 許用擠壓應(yīng)力 p 2T h L d 2 12 034 103 4 20 40 7 52 Mp T1 所以提升所選用的機(jī)座號 200 電動機(jī)規(guī)格代號 100L2 4 的 YCJ 齒輪減速三相異步電動機(jī)滿足使用要求 4 2 3 2 聯(lián)軸器的選擇 公稱轉(zhuǎn)距為 T 9550 P n 4 21 式中 P 電動機(jī)的額定功率 n 電機(jī)轉(zhuǎn)速 所以 T 9550 3 22 5 1273 33 N m 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式 Tca KA T 4 22 28 式中 T 公稱轉(zhuǎn)矩 KA 工況系數(shù) 此處 KA 1 5 所以 Tca 1 5 1273 33N m 1909 995 N m 參考數(shù)據(jù) 電動機(jī)軸徑 55mm 鏈輪軸軸徑 55mm 從 GB5843 86 中查得 YL10 型凸緣聯(lián)軸器能夠滿足要求 因此選擇 YL10 型凸緣聯(lián)軸器 4 2 3 3 制動器的選擇 升降橫移系統(tǒng)采用的直接抱緊輪軸的方式實(shí)行制動 所以選擇短行程塊式制 動器且為了設(shè)備安全 采用短行程塊長閉式制動器 13 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 16 5 公式 Tc Tz 4 23 式中 Tc 計(jì)算制動轉(zhuǎn)距 Tz 制動器的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)距 14 升降豎直運(yùn)動中承載著重荷 所以制動時要考慮到載荷以及本身的慣性 但 在豎直運(yùn)動速度小 制動時重載是主要的 而慣性量相對較小可與在計(jì)算中忽略 因此升降豎直制動時的計(jì)算制動轉(zhuǎn)距按下式計(jì)算 Tc S Tt 4 24 式中 Tt 換算到制動軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)距 Tc 計(jì)算制動轉(zhuǎn)距 S 制動安全系數(shù) 查 中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典 表 40 3 2 得 S 2 0 由公式 Tt mgD0 n 4 25 m 豎直升降物體的質(zhì)量 g 重力加速度 D0 制動軸的軸徑 n 制動的軸的轉(zhuǎn)速 15 29 垂直制動時的負(fù)載轉(zhuǎn)距 Tt 3165 9 8 55 10 3 22 5 75 82 N m 則 Tc S Tt 2 75 82 151 64 N m 4 2 4 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇 4 2 4 1 鏈條的選擇 因?yàn)樯邓俣仍?0 6m s 及以下 鋼絲繩盤直徑為 0 26m 所以鋼絲繩盤所在 軸的轉(zhuǎn)速 n 0 6 3 14 0 26 60 44 1 r min 這里設(shè)此軸轉(zhuǎn)速 n 36 r min 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 n 22 5 r min 所以傳動比 i 36 22 5 1 6 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速與額定功率 初選 24A 滾子鏈 所以節(jié)距 p 38 1mm 滾子 直徑 d1 22 23mm 排距 pt 45 44 內(nèi)鏈板高度 h2 36 2mm 設(shè)小鏈輪齒數(shù) z1 21 小鏈輪分度圓直徑由公式 4 11 得 d2 255 8 mm 材 料選擇 Q235 A 采用焊接后退火熱處理 齒面硬度可達(dá) 140HBS 對大鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈傳動傳動比 i 1 6 所以 z2 z1 i 33 6 取 z2 34 所以實(shí)際傳動比 i 34 21 1 619 材料選擇與小鏈輪相同的材料 為了完全 平穩(wěn)運(yùn)行 升降系統(tǒng)中的鏈傳動采用雙鏈傳動 由鏈板疲勞強(qiáng)度限定的功率 P0 0 003z11 08n10 9 p 25 4 3 0 0028p 6 5355 kw 由滾子套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的額定功率 P0 950 z11 5p0 8 n11 5 7786 44kw 由 機(jī)械傳動設(shè)計(jì)手冊 表 7 2 5 與表 7 2 7 得 Km 2 K A 1 又因?yàn)?P0 KA p Km Tc 故設(shè)備合適 由于鏈輪的軸通過聯(lián)軸器和電機(jī)的輸出軸相連 所以鏈輪軸和電機(jī)的輸出軸 擁有一樣的轉(zhuǎn)速 所以有 n 1 35 r min 轉(zhuǎn)距 T 的確定可以通過下式計(jì)算 31 T F d 2 4 27 式中 F 鏈條有效圓周力 F 1000P v 6175 7 N d 鏈輪的直徑 由前面計(jì)算知道為 260 mm 所以有 T 6175 7 260 2 1000 802 841 N m 于是有 P 2 T n1 9550 802 841 22 5 9550 1 892 kw 初步估算軸的最小直徑 材料為 45 號鋼 調(diào)質(zhì)處理 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15 3 取 A0 110 于是有 dmin A0P21 3 n11 3 110 1 9221 3 351 3 41 8mm 鏈輪軸的最小直徑應(yīng)該是安裝聯(lián)軸器處軸的軸徑 取 dmin 42mm 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1 軸要與聯(lián)軸器配合得好就需要達(dá)到聯(lián)軸器軸向定位的要求 因此第二段 軸的右段需要設(shè)置一個軸肩 其直徑取 d1 60 mm 第二段軸的最右端直徑可以 取 d2 50 mm 2 由上面的聯(lián)軸器的選擇知道 第一段長度取為 80mm 左邊的軸肩只起定 位作用 所以決定取長度為 5 mm 右邊軸即要安裝鏈輪 又要安裝制動器 所 以決定取為 185 mm 由此設(shè)計(jì)出軸的結(jié)構(gòu)簡圖見零件圖 3 確定軸上的圓角為 R2 軸上倒角為 2 45 4 求軸上的載荷 有效圓周力 Fe 1000 P2 v 4 28 所以 Fe 1000 1 892 0 607152 3116 2 N 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖 確定軸承的支點(diǎn)位置 采用深溝球軸承 支點(diǎn)就在軸承的中點(diǎn) 所以兩個支點(diǎn)間的跨距為 81 7 5 2 96mm 軸的受力如圖 32 4 5 a 圖 4 5 a 受力圖 在軸的 H 平面內(nèi)有 M B 0 Ft L2 RH2 L2 L3 0 Ft Fe 3116 2 N 所以有 3116 2 48 R H2 48 48 0 RH2 1558 1 N 在軸的 H 平面內(nèi)有 Y 0 Ft RH2 RH1 所以有 RH1 1558 1 N MH RH1 L2 2 4 29 所以 MH 37394 4 N mm 37 3944 N m 根據(jù)總彎矩圖和扭矩圖 求出計(jì)算彎矩 Mb 如圖 4 5 b 圖 4 5 b 彎矩圖 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 16 3 2 的公式 Mb M2 T 2 1 2 4 33 30 Mb 當(dāng)量彎矩 M 合成彎矩 T 輸出轉(zhuǎn)矩 應(yīng)力校正系數(shù) 通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)的變應(yīng)力 而由扭矩產(chǎn)生的扭矩剪切 應(yīng)力往往不是對稱循環(huán)應(yīng)力 因此 在計(jì)算彎矩時 必須考慮循環(huán)特異性差異的 影響 考慮實(shí)際工況 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力時 取 0 6 故 Mb 37394 42 0 6 802841 2 1 2 483154 N mm 5 按彎矩合成應(yīng)力來校核軸的強(qiáng)度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 公式 16 3 b Mb W 4 31 式中 b 彎曲應(yīng)力 W 軸的抗彎截面系數(shù) Mb 當(dāng)量彎矩 所以 W d3 32 bt d t 2 2 d2 3 14 503 32 14 7 50 7 2 2 50 10453 61 mm3 所以 b 483 154 1 045361 10 5 46 22 106 N m2 軸的材料為 45 號鋼調(diào)質(zhì)處理 由 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) 1 表 15 1 得 1 60Mpa 60 106 N m b 所以鏈輪中心軸的強(qiáng)度符合安全要求 17 4 2 4 4 鍵的加工方法 尺寸的確定與強(qiáng)度校核 1 鍵的尺寸與加工方法的確定 鏈輪 半聯(lián)軸器和軸的軸向定位采用平鍵連桿 第一段軸直徑為 45 mm 根 34 據(jù) GB1096 79 選擇 A 型普通平鍵 其寬度 b 14 mm 高度 h 9 mm 長度 L 63 mm 用鍵槽銑刀加工鍵槽 為了保證半聯(lián)軸器和軸具有良好的配合對中性 配合公差選擇為 H7 K6 同時鏈輪和軸也使用 H7 K6 配合 2 鍵的強(qiáng)度校核 初選該鍵的材料為 Q235 半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 L b h 56 14 9 鍵的工作長度 L L b 56 14 42 mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K 0 5 h 4 5 mm 所以有 p 2T 103 k l d2 2 802 841N m 103 10 3 4 5 10 3m 42 10 3m 50 10 3m 170 Mpa 235 Mpa 該平鍵的抗擠壓強(qiáng)度足夠 能夠在此安全使用 鏈輪與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 b h L 14 9 63 由于要求在同一軸承上傳遞的扭矩是相同的 所以只應(yīng)考慮鍵的尺寸 兩個 鍵之間的尺寸差異不大 所以鏈輪和軸之間的平鍵聯(lián)接是安全的 4 2 5 軸承的選擇與壽命計(jì)算 此處選擇滾動軸承 210 其基本動態(tài)載荷額定值 C 27 0 KN 動量載荷 P 不 受軸向力 因此可以寫成 P F t 2 F t 是鏈輪作用在軸上的徑向力 因?yàn)闈L動軸承相對于鏈輪中心對稱 所以 P 是 Ft 的一半 即 P 3116 12 2 1558 06 N 軸承的壽命計(jì)算公式為 Lh C P 106 n 60 4 32 本設(shè)計(jì)選用的是深溝球軸承 其 3 35 所以 L h 27 103 1558 06 3 106 36 43 60 2 38 106 h 該軸承可以使用 2 38 106 小時 即可以使用 275 46 年 因此軸承滿足使用要 求 4 2 6 滾筒與定滑輪的選擇 4 2 6 1 滾筒的選擇 滾筒的基本尺寸為 長度 L 200mm 外圍直徑 d 150mm 內(nèi)直徑 d 50mm 4 2 6 2 滑輪的選擇 滑輪為定滑輪 它不省力但可以改變力的方向 本車庫升降系統(tǒng)可以使用定 滑輪支撐鋼絲繩且改變受力方向 滑輪尺寸 滑輪槽寬 W 10mm 外圓直徑 d 100mm 滑輪槽深 h 20mm 4 2 7 傳動部件的維護(hù) 鏈傳動通過手動定期潤滑 其潤滑方法為 用刷子或油壺定期在鏈條內(nèi)鏈板 之間的間隙注油 為了工作安全與使周圍環(huán)境清潔 需要用鑄造成型或材料焊接的護(hù)罩封閉鏈 傳動 這樣還可以防止灰塵進(jìn)入 降低噪音 但為了方便潤滑或維修 護(hù)罩需要 有 門 或易卸下 定期檢查維護(hù)鏈傳動 提升運(yùn)動等傳動裝置的零部件 確保鏈條 鏈輪 鋼 絲繩等零件的完好 如有損壞及時更換以確保升降機(jī)構(gòu)安全 平穩(wěn)運(yùn)行 36 第 5 章 升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 要保證本立體車庫存取車方便有效 就需要一個合適的控制器進(jìn)行控制 下 面將說明本車庫選用的控制器 在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的社會中 控制器已經(jīng)十分普及且種類繁多 如果按照 其傳遞信息是否連續(xù) 可分為離散控制器和連續(xù)控制器 如果按照操作所用到的 身體器官或者控制行為可分為手控制器 足控制器與語音控制器 也可以按照控 制器運(yùn)動類別的不同分為旋轉(zhuǎn)控制器 擺動控制器 按壓控制器 滑動控制器以 及牽拉控制器 然而這些控制器在這里雖然可以起到控制作用但控制不便且存取 車效率不高 因此選擇 PLC 可編程控制器并編寫合適的程序可以大大提高存取車 的效率 因?yàn)槭切⌒土Ⅲw車庫 為了節(jié)約成本 因此不必要設(shè)置為全自動存取車的立 37 體車庫 通過按下對應(yīng)車位的按鍵 該車位將在 PLC 的控制下降到地面層 車主 完成存取車 從前面我們可以知道 1 2 號車位直接進(jìn)行存取車輛不需要按鍵 所以我們只需要設(shè)置 5 個按鍵對應(yīng)其余 5 個車位 在每個車位的載車板下安裝了一個可以承載 3000kg 的輪輻式測力拉壓力重 量稱重傳感器 當(dāng)每個車位上重量超過 1200kg 載車板質(zhì)量為 1165kg 時 給 PLC 一個輸入 PLC 再控制報(bào)警器輸入的電壓使車主知道車輛開始在載車板上了 或者給管理人員提示有較大 重 的雜物在載車板上 可以及時清理 因?yàn)檐噹烀總€按鍵對應(yīng) PLC 一個輸入端 加上其中的一些控制 選擇 CPU 為 1215CDCDCDC 的 PLC 該 PLC 工作存儲器為 125KB 電源為 24VDC 板載 DI14 24VDC 漏型 源型 板載 DQ10 24VDC 及 AI2 和 AQ2 板載 6 個高速計(jì)數(shù) 器和 4 個脈沖輸出 信號板擴(kuò)展板載 I O 多達(dá) 3 個用于串行通信的通信模塊 多達(dá) 8 個用于 I O 擴(kuò)展的信號模塊 0 04 ms 1000 條指令 2 個 PROFINET 端 口 用于編程 HMI 和 PLC 間數(shù)據(jù)通信 18 當(dāng)按下按鍵 3 時 PLC 控制 3 號車位先右移一個車位再下降一個車位到達(dá)地 面層 此時車主可以進(jìn)行存放車輛 車輛存放好后 車主再次按下按鍵 3 3 號 車位先進(jìn)行上升一個車位再左移一個車位回到原位置 如果車主存放好車輛 5 分 鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 3 號按鍵 PLC 將自動默認(rèn)車已經(jīng)停好 執(zhí)行再次按下按鍵 3 的操作將車位回到原位置 當(dāng)按下按鍵 5 時 PLC 控制 1 3 號車位右移一個車位再將 5 號車位直接下 降兩個車位到達(dá)地面層 此時車主可以進(jìn)行存放車輛 車輛存放好后 車主再次 按下按鍵 5 5 號車位先進(jìn)行上升兩個車位 1 3 號車位再左移一個車位回到原位 置 如果車主存放好車輛 5 分鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 5 號按鍵 PLC 將自動默認(rèn)車已經(jīng)停好執(zhí)行再次按下按鍵 5 的操作將車位回到原位置 4 7 按鍵執(zhí)行的程序和 3 5 按鍵相似 只是將左右移變?yōu)榱擞易笠?當(dāng)按 鍵 6 按下時 PLC 控制 6 號車位直接下降兩個車位到達(dá)地面層 此時車主可以進(jìn) 行存放車輛 車輛存放好后 車主再次按下按鍵 6 6 號車位直接上升兩個車位 回到原位置 如果車主存放好車輛 5 分鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 38 6 號按鍵 PLC 將自動默認(rèn)車已經(jīng)停好執(zhí)行再次按下按鍵 6 的操作將車位回到原 位置 PLC 部分程序見 附錄 1 結(jié) 論 隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 汽車也隨之快速走進(jìn)每個家庭 隨著全國經(jīng)濟(jì)與 時間的推移 無論農(nóng)村還是城市 挨家挨戶都將擁有屬于自己的汽車 但隨之而 來的就是土地越來越緊缺 為解決城市停車難的局面 立體車庫是必經(jīng)之路 我 國立體車庫雖然發(fā)展了十多年 但仍處于初涉階段 使用的仍是上世紀(jì) 90 年代 的設(shè)計(jì)技術(shù) 這些落后的技術(shù)不能完全滿足當(dāng)代社會 還需要對它的設(shè)計(jì)水平 經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行研發(fā)完善 再這樣的情況下 本文查閱了國內(nèi)外較多的立體車庫文 獻(xiàn) 對升降橫移立體車庫的結(jié)構(gòu)與傳動系統(tǒng)進(jìn)行了研究 得到了如下的結(jié)論 1 升降或橫移系統(tǒng)的移動速度不能太快 要以完全為主 把安全放在