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I 摘要 就目前的小區(qū)來看 由于一般住宅小區(qū)的車位設置在項目設計和規(guī)劃階段就已經確 定了數量 因此在已建設成的住宅小區(qū)中再設置機動車位 實際上是很難再有所作為了 因此車位的緊缺就成為今后較長時間內的業(yè)主的一大生活難題和物業(yè)管理公司管理難點 了 建造立體鋼結構車庫可能就是解決停車位不足的可靠的途徑之一 本文簡要介紹了各類立體停車庫的結構和特點 和小區(qū)車庫的發(fā)展概況 并對立體停 車庫的設計要點進行了簡要的說明 本文重點介紹了立體車庫升降的結構設計和停車設備 傳動系統(tǒng)的設計 本設計重點內容包括升降機構的結構設計 材料的選擇 制造方法 在升降傳動系統(tǒng)設計中升降鏈條的設計計算 鏈輪的設計計算 升降部分的電機選擇和校核 鋼絲繩的選擇和計算也是本設計重點 本設計的主要特點是 節(jié)省資源 控制方便 關鍵詞 立體停車庫 升降裝置 鏈驅動 II Abstract On the current quarter general residential neighborhood parking spaces in the project design and planning stages have been identified on the quantity So has the construction of residential quarters as further set up vehicle spaces is actually very difficult to do anything of Thus the shortage of parking spaces on the future of a long time one of the owners of large problems in life and property management companies for the management of difficult Construction of a three dimensional steel garage may solve the shortage of parking spaces one of the surest ways The paper summarizes the structure and the features of different of parking place The introduction of the main performance parameters and introduced too This paper mainly introduces the design of main components of its elevator and conveying appliance The design focus include lifting the structure design the choice of materials manufacturing methods Movements in the design of transmission chain of design movements the sprocket design Motor movements of the options and checking rope choice and calculation of the design is key The design main characteristic is saves the investment the control is convenient Keywords stereo garage elevating gear chain actuation 3 目 錄 第一章緒論 1 1 課題的背景及意義 1 1 2 課題的關鍵技術及國內外研究現(xiàn)狀 3 1 2 1 國外研究現(xiàn)狀 3 1 2 2 國內研究現(xiàn)狀 4 第二章 設計的基本思想和方案比較 2 1 移動方案的比較 5 2 2 橫移機構方式的選用 5 2 2 1 橫移的方式和電機的放置位置 6 2 3 提升機構所選用方式的比較和選擇 7 2 3 1 提升的原理和電機安放位置 8 2 3 2 設計時注意要點 9 2 4 設計數據 9 第三章 升降橫移設備的結構設計 3 1 橫移結構設計 11 3 1 1 托盤的結構設計 11 3 1 2 導軌的設計 13 3 2 升降機構的結構設計 13 3 3 升降橫移機構整體框架設計 13 3 3 1 材料的選擇 14 3 3 2 制造方法 15 3 3 3 結構的強度校核 15 第四章 升降橫移停車設備傳動系統(tǒng)的設計 4 1 橫移傳動系統(tǒng)設計 17 4 1 1 平移裝置中齒輪 齒條 傳動驅動電機的選擇 17 4 1 2 齒輪 齒條的設計 19 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇 21 4 1 4 鍵聯(lián)結的強度校核 22 4 4 2 升降傳動系統(tǒng)的設計 23 4 2 1 升降傳動系統(tǒng)的內容介紹 23 4 2 2 升降機構的工作原理 23 4 2 3 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇計算和校核 23 4 2 4 驅動機構的設計 27 4 2 5 軸承壽命的計算 33 4 2 6 滾筒與定滑輪的選擇 33 4 2 7 升降機構的控制與維護 33 結論 35 致謝 36 參考文獻 37 1 第一章 緒論 1 1 課題的背景和意義 隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展 擁有私家車的家庭越來越多 而與此相 對應的是城市停車狀況的尷尬 以北京市為例 截止 2006 年底 市區(qū)僅有公共停車場 827 處 共計車位 5 6 萬個 僅占市區(qū)機動車擁有量的 8 5 停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛 盾十分突出 上海的情況也讓人無法樂觀 僅有的 227 個地下車庫使用面積不足 60 萬平 方米 只能滿足 1 3 萬輛機動車停放的要求 路邊停車漸呈泛濫之勢 比例高達 64 而且還有繼續(xù)上升之勢 據建設部城市交通工程技術中心對全國 15 個大城市停車現(xiàn)狀的 調查 城市機動車保有量與停車位之比平均為 4 84 1 這一比值對于渴望 車者有其位 的車主來說 形式不容樂觀 停車難產生最主要的原因是城市建設規(guī)劃上的準備不足 上世紀 80 年代初期 北京市權威部門對 2000 年北京汽車發(fā)展數的預測僅僅是 70 萬 80 萬輛 而事實上到新世紀鐘聲敲響之前 北京市汽車總量則足足比預期多了 100 萬輛 其中私人小客車的數量就高達 45 萬輛 面對迅速發(fā)展的城市車流 停車設施建設的落后 也就不足為奇 停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通 車輛停放狀態(tài) 問題 靜態(tài)交通是 相對于動態(tài)交通 車輛行駛狀態(tài) 而存在的一種交通形態(tài) 二者相互聯(lián)系 互相影響 停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內容 隨著城市的不斷發(fā)展 各種車輛的不斷增加 對 停車設施的需求也在不斷增加 如果兩者之間失去平衡 城市里就會出現(xiàn)停車難的一系 列問題 數據顯示 最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在 15 20 而同時期城 市停車基礎設施的平均增長速度只有 2 3 特別是大城市的機動車擁有量的增長速度 遠遠超過停車基礎設施的增長速度 因此 我們必須重視城市停車難的問題 并積極探 求解決的措施 專家們指出 解決城市靜態(tài)交通問題 大體分為軟硬兩種措施 所謂軟措施 就是 通過政策法規(guī) 限制路面停車 提高停車場利用效率 使部分車主更愿意改乘公共交通 工具 以減少機動車對停車場的需求 而硬措施 主要包括增建停車場 建設地下及立 體停車場 利用其它空間滿足停車需求 而無論采取什么措施 在規(guī)劃后再收拾殘局 于局限內彌補不足 政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小 隨著人類社會的不斷進步和科學技術的發(fā)展 人類的生產 生活方式趨于集中 城 市的規(guī)模越來越大 人們在城市里的生存空間卻越來越小 于是出現(xiàn)了要利用空間的理 念 城市中開始建設立體建筑 立體交通和立體停車 作為現(xiàn)代大都市的標志 城市中 2 心商住區(qū)高樓大廈林立 社區(qū)道路 高架交通干道 立交橋和地下鐵路 編織出城市立 體交通網 汽車的住宅 停車場也有了長足的發(fā)展 由平面停車向立體停車 由簡單的機 械車庫向計算機管理高度自動化的現(xiàn)代立體停車演變 成為具有較強的實用性 觀賞性 和適合城市環(huán)境的建筑 伴隨著汽車進入家庭 城市動態(tài) 靜態(tài)交通管理制度的不斷完 善和人們對居住環(huán)境要求的提高 給停車產業(yè)提供了前所未有發(fā)展機遇 停車產業(yè)市場 前景廣闊 作為現(xiàn)代大都市的標志 立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展 道路擁擠 車滿為 患已成為當今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音 發(fā)展立體停車已成為人們的共識 目前我 國經濟正處在高速發(fā)展時期 隨著人們生活水平的不斷提高 汽車進入家庭的步伐正在 加快 停車產業(yè)市場前景廣闊 機械式立體車庫既可以大面積使用 也可以見縫插針設 置 還能與地面停車場 地下車庫和停車樓組合實施 是解決城市停車難最有效的手段 也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路 當前 我國許多大城市如北京 上海 深圳都開始大力 發(fā)展機械式立體停車產業(yè) 機械車庫與傳統(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 40 平方米的面積 而如果采用雙層機械車庫 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 人在車庫內或車不 停準位置 由電子控制的整個設備便不會運轉 應該說 機械車庫從管理上可以做到徹 底的人車分流 在地下車庫中采用機械存車 還可以免除采暖通風設施 因此 運行中的耗電量比 工人管理的地下車庫低得多 機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)的每個組團中或每棟樓下都可以 隨機設立機械停車樓 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 近年來 隨著經濟的發(fā)展 我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高 汽車數 量的不斷增加 截至 2003 年底 我國個人汽車保有量為 12427672 輛 其中 個人轎車 4890387 輛 比 2002 年增加 1462441 輛 增長率為 42 7 但與此同時 汽車停車場地 的增長卻不能與之同步 汽車泊位與汽車數量的比例嚴重失調 由此帶來停車難 違章 停車 停車管理困難等一系列問題 當以往的路邊 人行道上停車 地下或地面停車場 均解決不了上述問題時 采用機械式立體停車設備是一個非常有效的措施 機 械 式立 體停車設備又名立體車庫 它占地空間小 并且可最大限度地利用空間 安全方便 是 3 解決城市用地緊張 緩解停車難的一個有效手段 國家計委已明確機械式立體停車設備 及城市立體停車場為國家重點支持的產業(yè) 1998 年 1 月 1 日起執(zhí)行的 國家計委 6 號令 把機械式停車序和立體停車場列入 國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè) 產品和技術日錄 國家 海關總署對機械式停車產品規(guī)定 國內投資項目給予免征進口稅 上述措施為我國立體 車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件 也為我國解決城市停車間題提供了機會 可以預見 立體車庫具有非常廣闊的市場前景 1 2 課題的關鍵技術及其國內外研究現(xiàn)狀 1 2 1 國外研究現(xiàn)狀 早在 50 多年前 立體停車就在國外有所發(fā)展 先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車 設備 利用住宅空地建起 2 4 層升降橫移停車設備 適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和 停車塔 利用廣場 建筑物下面的空間建設地下車庫 自 70 年代末起 世界經濟高速發(fā) 展 汽車逐漸普及 保有量不斷增加 迫使地少人多 車多的國家 地區(qū)和一些發(fā)達國 家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用 以日本 美國 德國等為代表的 發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平 韓國和我國的港 澳 臺地區(qū)的停 車業(yè)也通過引進 移植制造 得到了蓬勃發(fā)展 較好地解決了本地區(qū)的停車難 并開始向 外輸出技術和出口產品 目前世界停車產業(yè)正向多元化發(fā)展 其停車技術幾乎包含了當今機械 電子 液壓 光學 磁控和計算機技術等領域的所有成熟先進技術 機械方面 應用了許多新材料 新工藝 設備結構采用模塊化設計 便于組合使用 易于安裝拆卸 鋼結構選用新型優(yōu) 質鋼材 既提高了設備的強度和剛度 又使設備輕巧美觀 載車板采用一次成型的鍍鋅 板或彩涂板組裝 美觀 強韌 耐用 控制技術方面 廣泛采用可編程序控制器和矢量 變頻變壓調速閉環(huán)控制技術 使運行高速平穩(wěn) 節(jié)省電力 振動和噪音也趨于最小 控 制形式有 按鈕式 鎖匙式 IC 卡式 鍵盤式 觸摸屏式 遙控式等 安全元件采用各 種光柵顯示屏 光電管 機械式行程開關 磁性接近開關 光敏感應開關等 安全保護 裝置日臻完善 如汽車出入聲光引導和定位 汽車尺寸和重量自動識別 限速保護與多 重機構互鎖 停車泊位自動跟蹤 鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償 汽車圖象攝影對比安全檢測 自動消防滅火系統(tǒng)等 日本是最早應用機械式車庫的國家之一 其在上世紀 60 年代初就開發(fā)并使用可最大 限度的利用空間的機械式停車設備 當時日本全國汽車保有量大約為 500 萬輛 大多采 用的是垂直循環(huán)式停車設備 從 80 年代開始 日本開始向亞洲地區(qū)的韓國 中國及臺灣 地區(qū)出口產品及技術 韓國機械車庫技術是日本機械停車技術的派生 其機械停車產業(yè) 4 從 20 世紀 70 年代中期開始起步 80 年代開始引進日本技術 經過消化生產和本土化 90 年代開始為供應使用階段 由于這幾個階段得到政府的高度重視 各種機械停車設備 得到普遍開發(fā)和利用 韓國近幾年增長速度都在 30 左右 目前韓國停車設備行業(yè)進入 穩(wěn)步發(fā)展階段 1 2 2 國內研究現(xiàn)狀 我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始 90 年代開始引進和生產 停車設備 在北京 上海 廣州 深圳等地都有使用 參照日本等國標準制定的我國行 業(yè)標準也于近幾年出臺 目前停車設備生產廠已發(fā)展到幾百家 生產各種類型的停車設 備 有些停車設備已開始出口 機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑 不僅包含 了機械停車設備 其規(guī)劃建設涉及到區(qū)域整體景觀 交通疏導 建筑結構 供電照明 通訊監(jiān)視 通風排水 環(huán)境保護 安全消防 收費管理等各學科領域 就停車設備本身 而言 其機械結構的發(fā)展已形成了停車設備獨有的技術特征 需要多學科 多專業(yè)的復 合型人才積極參與 把國外停車技術和各領域的成熟技術移植到我國停車產業(yè) 開發(fā)出 安全 經濟 高效 節(jié)能 省地的產品 滿足國內外市場的需求 在我國的停車產業(yè)發(fā)展中還存在一些問題 如沒有統(tǒng)一的技術標準 多數產品是仿 效或引進國外技術制造 技術水平低 缺少具有一定規(guī)模的企業(yè) 生產能力不足 市場 競爭無序 個別企業(yè)為搶占市場 采取低價競爭 缺少科研設計單位的參與 技術 創(chuàng)新能力嚴重不足 政策不配套 對停車產業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等 解決上述問題 需要我們在政策市場 管理和技術多方面做出努力 政策方面應參照發(fā)達國家的有關政 策法規(guī) 規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數量 實現(xiàn)投資主體多元化 確定車庫的 管理屬性和停車收費標準 給予投資和經營者相應的優(yōu)惠政策 使其有利可圖 市場方 面應建立車庫市場運行機制 利用價格杠桿調高占路停車收費標準 逐步消除 路滿庫 空 現(xiàn)象 鼓勵按市場規(guī)則經營車庫 并實施政府監(jiān)督和政策調控 使停車產業(yè)良性發(fā) 展 5 在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫 第二章 立體車庫整體方案比較和選擇 2 1 移動方案的比較 機械式立體停車庫有許多種類型 根據其工作原理可分為 升降橫移式 水平循環(huán) 式 平面移動式等等 采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設備叫做升降橫 移式立體停車庫 由于升降橫移式停車庫的類型比較多 規(guī)?？纱罂尚?對場地的適應 性強 因此采用這一類型的停車庫十分的普遍 升降橫移式立體停車庫每個車位均有載車板 所需存取車輛的載車板通過升降橫移 運動到達地面層 駕駛員進入車庫 存取車輛 完成存取過程 停泊在這類車庫內地面 的車只作橫移 不必升降 上層車位或下層車位需要通過中間層橫移出空位 將載車板 升或降到地面層 駕駛員才可以進入車庫內將汽車開進或開出車庫 升降橫移式立體停 車庫的布置型式主要有兩種 半地下布置型式和地上布置型式 本設計是三層九位七車的小型立體車庫 多用于居民小區(qū) 其簡圖如下所示 圖 2 1 立體車庫各車位移動方案 移動方案 6 將 2 號 5 號車位作為空位 1 3 號車位可以直接進行存取車 在存取 4 號車時 將 1 號車位移動到 2 號車位上 4 號車位降到 1 位進行存取車 在存取 6 號車時 將 3 號車位移動到 2 號車位上 6 降到 3 號車位上 進行存取車 在存取 7 號車時 將 2 號車位移動到 8 號車位上 1 號車位移動到 2 號車位上再移到 5 號車位上 4 號車位移動到 1 號車位上再移到 2 號車位上 7 號車位降到 1 號車位上 進行存取車 在存取 9 號車時 原理同 7 號車位一樣 2 2 橫移機構方式的選用 就目前的立體車庫能儲存的車輛數目來說 大致可把立體車庫分為兩大類 即大型 立體車庫和小型立體車庫 本設計的立體車庫是三層九位的 屬于小型立體車庫 存取車輛較少 從停車位到 出車庫所要運行的距離較近 即使速度較低 存取車的時間也不會太長 所以小型車庫 里采用托盤作為載車容器就可以了 能夠使托盤平穩(wěn)在在水平方向上移動的方式有多種 根據動力源是 驅動裝置 是否在托盤上 可以將橫移分為兩種 一種是將驅動裝 置放在托盤上 通過驅動鏈條來實現(xiàn)傳動 但這種方式現(xiàn)在使用不多 只有在大型的立 體車庫里才使用 由于電機放在托盤上 托盤在存取車的過程中不斷的運動 給電機提 供電源和對電機進行控制都比較難實現(xiàn) 驅動裝置安放在固定件上是實現(xiàn)托盤橫移的另一種方式 這種方式都可以方便為其 提供動力源并對其進行控制 也可以提高安全系數 也比較美觀 對車庫的效率和外觀 沒有影響 電機一般放在地面和框架上 所以 本設計的橫移部分的驅動裝置不安放在托盤上 而是安放在地面上和框架上 為實現(xiàn)托盤的橫移而采用的驅動方式有三種 1 利用液壓系統(tǒng)進行驅動 2 利用電機帶動鏈條進行驅動 3 利用電機帶動齒輪 齒條系統(tǒng)進行驅動 液壓系統(tǒng)復雜 造價高 維修難 不易維護 鏈傳動是一種不錯的傳動方式 傳動 精度高 設計 購買方便 但和齒輪 齒條嚙合的傳動方式比較起來 鏈傳動的效率低 7 了一點 所以 采用電機驅動的方式來實現(xiàn)托盤的橫向移動 中間的傳動裝置采用齒輪 和齒條的嚙合 2 2 1 橫移的方式和電機放置位置 根據前面的所述 底層橫移部分的動力源采用電機 而且 電機不是安裝在托盤上 同時決定采用齒輪和齒條嚙合的傳動方式 按照常規(guī)規(guī)定將齒輪作為齒輪和齒條嚙合傳 動的主動件 固定在水平面上 為了不防礙轎車的存取 電機和齒輪只能放在車庫的后 方 齒輪水平放置 所以齒輪軸的軸向為豎直方向 如果電機水平放置 電機軸的軸向 為水平方向 這種情況下 把電機的動力傳遞給齒輪需要兩個相互嚙合的圓錐齒輪 圓 錐齒輪的設計 制造和安裝都比較麻煩 從而導致成本費用比較高 對于小型車庫來說 經濟性不好 同時 兩個圓錐齒輪的齒輪軸很難固定 而且占用了較多的縱向水平面積 故決定采用電機豎直放置的方法 電機豎直安放也存在兩種方式 其一 電機軸的軸向向上安放 這種方式下 雖然 容易實現(xiàn)電機定位 無論采用底座定位還是凸緣定位都很容易定位 但是 由于要求齒 輪安放在水平面上 電機則只有安放在地平面下 這樣需要為電機用混凝土澆注一個基 坑 這樣的話 電機的安放和維修都比較困難 故不采用此方式 當電機豎直安放且電機軸的軸向向下時 只需要一個聯(lián)軸器就可以把電機軸和齒輪 軸聯(lián)在一塊 從而實現(xiàn)傳動力的目的 此處的電機依靠凸緣來定位 采用這種方式的缺 點就是電機不容易固定 為了解決這一個問題決定設計一個機架 用來支撐和固定電機 此處還要考慮減速器的存在 從車庫的規(guī)模來看 此車庫為小型車庫 平移速度要 求不高 因為平移距離都比較小 速度大了就容易產生較大慣量 不利于制動 使安全 系數降低 同時 從時間的角度來看 對于此車庫 在速度較低的情況下 存取車的時 間也是很短的 所以 此車庫要求速度較低 初步定位 4m min 眾所周知 電機的輸出 轉速一般比較高 所以 在此處減速器是必不可少的部件 目前 減速器已經成為一種 比較規(guī)范的標準件 設計和選擇都比較容易 不過 此處為了安裝方便 決定選用帶有 減速器的電動機 為了減低成本 安裝方便 此車庫的電動機都采用帶有減速器的電動 機 具體的型號根據具體的設計而定 電動機和齒輪都固定在地平面上了 齒條就只有作為齒輪 齒條嚙合傳動方式的運 動件了 齒條可以焊接在托盤的后面的側面上 也可以使用螺栓固定在托盤后方 由于 齒條的長度和托盤的寬度一樣 尺寸補角長 如果采用焊接的方法 由于熱脹冷縮的原 8 因 在焊接的過程中 回使齒條變形 從而影響齒輪和齒條間懂得嚙合精度 所以決定 齒條和托盤間的聯(lián)接方式采用螺栓聯(lián)接 齒條的寬度由它所承受的載荷而定 具體設計 見第三章 齒條的厚度由多哥因素決定 其一 齒條的強度需要滿足一定的強度要求 其二 由于滾筒的存在 齒條應該用螺栓固定在托盤的后方的邊框的上方 而不是托盤 后面的豎直側面上 這種情況下要求 齒條和邊框在水平方向上喲一定的重合度 其三 要考慮滾輪的寬度 最后要考慮齒條的分度線要和齒輪的分度圓相切 2 3 提升機構所用方式的比較和選擇 常見的三種方式是液壓方式 鏈條提升方式和鋼絲繩提升方式 一 鋼絲繩提升 鋼絲繩具有承載能力強 重量輕的特點 但它卻具有彈性 使用時間長了會產生伸 長量 使得傳動精度降低 從而使得托盤不能準確到達所應到達的位置 而且 鋼絲繩 容易自行扭轉和松散 二 液壓提升 液壓系統(tǒng)驅動是一套十分復雜的驅動系統(tǒng) 它的設計 制造成本較高 而且維修 檢 測費用也相對較高 液壓系統(tǒng)的故障很難檢查 如果哪個輸油管道出現(xiàn)問題 將會在一 定時間內大大降低車庫的工作效率 而如果液壓站出現(xiàn)了問題 后果將更加嚴重 故此 此設計沒有采用液壓驅動系統(tǒng)作為提升機構 三 鏈條提升 鏈傳動為電動機通過連軸器 鏈條 鏈輪 來帶動托盤實現(xiàn)升降的 成本低 安全 易維護 維修 鏈條傳動兼有齒輪傳動和帶傳動的特點 與齒輪傳動比較 鏈傳動較易安裝 成本 低廉 遠距離傳動時其結構要比齒輪傳動輕便得多 與帶傳動比較 鏈傳動的平均傳動 比準確 傳動效率高 需要的張緊力小 壓軸力也小 結構尺寸緊湊 能在低速重載下 較好的工作 能適應較惡劣的環(huán)境如油污和高溫等場合 綜上所述 升降機構的設計 電動機作為動力源 利用鏈條和鏈輪的嚙合傳遞動力 帶動滾筒纏繞鋼絲繩來實現(xiàn)上層托盤的升降 2 3 1 提升的原理和電機安放位置 為了制造 安裝方便 上下層的托盤基本相同 無論是尺寸 還是組成都基本相同 區(qū)別就在于 底層的托盤有滾輪 而上層的托盤有滑輪 此處重點來說明一下鏈輪 鏈 條和提升電機及相關組成部分 9 從電機的安裝和美觀的角度來考慮 電機應該防在車庫框架后方的橫梁上 而且一 個托盤需要兩個電動機 一側一個水平放置在橫梁上 此處電機的定位依靠底盤來定位 提升用的電機和平移用的電機一樣也選用帶有減速器的電機 鏈傳動最常見的方式就是利用一條閉合的鏈條 把一根軸上的動力傳遞到另一根軸 上 兩個鏈輪要求在同一個水平面上 本設計中要求鏈條傳遞動力 還要求鋼絲繩傳遞 運動 所以采用閉合鏈條 鋼絲繩是采用一端固定 一端固定在滾筒上 這種情況下 一個托盤只有兩根鋼絲繩在承載 對鋼絲繩的要求較高 如果托盤上前端有一個鋼絲繩 的固定端 后端有一個鋼絲繩的固定端 這種情況下托盤有四根鋼絲繩來承載 安全系 數較高 但框架上的鏈條較復雜 制造不方便 如果鋼絲繩固定在框架縱向梁的前部 然后和托盤上兩個滑輪配合 最后回到縱向梁的后部 示意圖如下圖所示 這種方式不 但有四根鋼絲繩來承載 而且提升平穩(wěn) 安全系數高 所以就采用這種方式 G12F 圖 2 2 上層托盤和轎車提升的簡圖 由于上層托盤提升到固定位置時 需要在此處長時間停滯 所以需要在鏈輪軸上安 裝制動器 制動器應該選用常閉型的制動器 因為托盤挺在固定位置的時間比托盤運動 的時間長很多 電機軸和鏈輪軸之間也采用凸緣式聯(lián)軸器進行聯(lián)接 2 3 2 設計時注意要點 1 按照不同的工況 選用相應的標準鏈條 這是基本原則 但是由于具體工況的多 樣性和復雜性 而且標準的覆蓋面總是有限的 因此必要時也可以在規(guī)格 尺寸 參數 符合標準的同時對此鏈條的性能提出較高的要求 并以此向鏈條廠咨詢協(xié)商定貨 2 設計時應盡量采用標準鏈條 如遇到標準鏈條不能滿足設計要求時 有時要進行 非標準聯(lián)體設計 此時要盡量查找國內外有關標準 參照標準提供的尺寸參數 改選較 好的材質等 3 鏈傳動是利用中間撓性鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運動和動力的 它具有帶 傳動和齒輪傳動的優(yōu)點 其缺點是瞬間傳動比變化 因為鏈節(jié)與鏈輪相嚙合時 可看成 是鏈節(jié)繞在多邊形的鏈輪上 鏈的節(jié)距 p 愈大 鏈輪齒數 z 愈小 則鏈速的不均勻性以 及附加的動載荷大 設計鏈傳動時 在滿足鏈傳動傳遞功率的前提下 應盡可能選用較 10 小的節(jié)距和較多的齒數 4 鏈傳動安裝時 兩鏈輪軸的平行度至關重要 特別是速度較高的鏈傳動及多排鏈 傳動 其兩輪軸線的平行度達不到規(guī)定精度時 會使鏈與鏈輪嚙合狀況惡化 并將加大 沖擊與振動 5 對于傳遞動力的鏈傳動 當鏈速較高時 其潤滑就成為重要的問題 應采用推薦 的潤滑方式進行潤滑 否則 它將嚴重影響鏈的壽命 6 設計鏈傳動時 應加裝防護罩或防護裝置 2 4 設計數據 本課題設定轎車的幾何參數為 車身長為 4700mm 車身寬為 1700mm 車身高為 1550mm 總重是 2000Kg 托盤為載車容器 其尺寸應該大于轎車的尺寸 故托盤的尺 寸初步定為 長 L 5400mm 寬 W 2000mm 為了保證托盤的自由運動 左右兩個立柱間 的距離應該大于托盤的寬度 因為這樣既有利于轎車的存取 也有利于托盤的安放 所 以把左右兩個立柱間的距離定為 2100mm 基坑的長度為 6500mm 這是托盤和車庫框架 的大體尺寸 11 第三章 升降橫移設備的結構設計 3 1 橫移結構設計 3 1 1 托盤的結構設計 1 托盤的基本尺寸的設計 此立體車庫適合小區(qū)使用 所停車輛為轎車和微型面包車 一般轎車的基本參數 長 L 4700mm 寬 W 1700mm 高 H 1550mm 初步確定托盤的基本尺寸 長 L 5400mm 寬 W 2000mm 2 托盤上基本零部件的選擇和設計 a 滾輪的設計 1 直接將滾輪安裝在托盤上 在存車位上安裝導軌 輕軌 滾輪直接在導軌上 滾動 可以減少摩擦力 而且托盤移動平穩(wěn) 滾輪在安裝中有中心軸 軸焊接在托盤上 軸承選擇內圈固定 外圈旋轉 其結構簡圖 如圖 3 2 所示 12 1 軸承 2 滾筒 3 軸承端蓋 4 軸 圖 3 2 滾輪示意圖 b 托盤主體結構的材料選擇 托盤示意簡圖見零件圖 A1 1 外框空心鋼管的選擇 選用結構用冷彎矩形空心鋼管 GB6728 86 選擇的尺寸 邊長 70mm 壁厚 t 4 0 mm 理論重量 7 966 m 另選用的結構用冷彎矩形空心鋼管 GB 6728 86 選擇的尺寸 200 mm 100 mm 壁厚 t 4 00 mm 理論重量 m 2 托盤中用于承載汽車的鋼板的選擇 根據 GB3277 82 選擇菱形花紋鋼板 以增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦力 厚度 5 寬 0 35mm 其它鋼板 如承載用的平行與水平面的鋼板 根據 GB709 88 選擇 厚度 5 mm 寬度 0 35mm 對于鋼板厚度 5mm 理論重量 39 2 m 2 厚度 4mm 理論重量 31 42 m 2 菱形花紋鋼板厚度 5mm 理論重量 42 30 m 2 3 角鋼的選擇 根據 GB9787 88 選擇碳素鋼 Q235 A 尺寸為 50 50 5mm 的熱軋鋼等 邊角鋼理論重 量 1 822 m 4 托盤整體采用焊接的方法 焊縫均采用手工電弧焊 焊縫不能有透 熔 蝕等缺陷 修刺倒棱 焊后退火處理 綜上所述得出 如圖 菱形鋼板 寬 W 0 4m 長 L 5 4m 矩形鋼板 寬 W 0 15m 長 L 5 4m 方形鋼板 寬 W 0 1m 長 L 2m 中間鋼板 寬 W 1 2m 長 L 5 4m 13 邊上鋼板 寬 W 0 45m 長 L 3m 得出 方型鋼管 M 1 7 966 m 2 2 1m 33 46 矩形鋼管 M 2 18 m 2 5 4m 194 4 中間鋼板 M 3 31 42 m 2 5 4m 1 2m 203 47 菱形鋼板 M 4 42 3 m 2 4 0 45m 1 2m 81 22 角鋼 M 5 1 822 m 4 0 063 0 46 邊上鋼板 M 6 39 25 m 2 2 0 45m 3m 94 2 其它重量 M 7 4 83 所以上層托盤總重量為 M 總 M 1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 630 由于底層托盤上有滾輪和齒條 估算滾輪重量 M 滾 0 8 4 3 2 齒條采用 45 號鋼 淬火 密度為 7 9 103 m 3 長度為 L 2150 寬度為 W 100 高度為 H 60 M 齒條 2150 100 60 7 9 10 3 m 3 10 12 101 91 底層托盤總重量為 624 101 91kg 725 91 故底層托盤的重量初步定為 730 3 1 2 導軌的設計 由于轎車和托盤的重量達到 2330 故選擇 GB11264 89 中的輕軌 型號 30 查其總 高是 108 總寬是 108 總長是基坑的長度 由車架的設計部分可以得知基坑的長度 為 6500 其截面如圖 3 4 所示 圖 3 4 托 盤 的 軌 道 潤滑方式 采用人工加油的方式直接向導軌上澆油 不需要專門的潤滑裝置 3 2 升降機構的結構設計 14 升降橫移式立體停車庫的結構設計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 車庫運行的好壞 所以如何設計主框架部分 載車板部分和傳動系統(tǒng)成為影響整個立體 停車庫的關鍵因素 3 3 升降橫移機構整體框架設計 在此設計中 因為上層的托盤和其上面的轎車重量都有框架來承受 所以框架不僅要 結構簡單 制造容易 還要求滿足一定的強度要求 主框架底座部分用混凝土澆注 立柱直接筑在混凝土中 因為立柱上安裝有導軌 載 車板的槽鋼內裝有導靴 兩者需要相配合 立柱的間距應該根據載車板的寬度而定 其 結構如下圖 圖 3 5 主框架圖 3 3 1 材料的選擇 在工程結構中 鋼結構是應用比較廣泛的一種建筑結構 一些高度或跨度比較大的結 構 載荷或吊起重量很大的結構 有較大振動的結構 高溫車間的結構等等 采用其它 建筑材料 目前尚有困難或不是很經濟 有時候也滿足不了強度要求 則可考慮用鋼結 構 本設計中采用鋼結構用于升降裝置的支撐及立體車庫的主框架結構 這種鋼結構具 有以下的幾個優(yōu)點 1 材料強度高 在相同的載荷條件下 采用鋼結構時 結構的自重較小 當跨度和載荷相同時 剛 架的重量只有混凝土層架重量的 1 4 1 3 如果用薄臂型鋼屋架 則可更強 由于重量 輕 便于運輸安裝 2 安全可靠 15 鋼材質地均勻 各向同性 彈性模量大 具有良好的塑性和韌性 3 工業(yè)化生產程度高 與其它建筑結構相比 鋼結構工業(yè)化生產程度高 能成批大量生產 制造精度高 采用工廠制造 工地安裝的施工方法 可縮短周期 降低造價 提高經濟效益 4 具有一定的耐熱性 溫度在 35 度以內鋼的性質變化很小 溫度達到 30 度以后強度逐漸下降 達到 45 度 60 度時 強度為零 因此鋼結構防火性較鋼筋混凝土差 一般用于溫度不高于 25 度 的場合 同時鋼結構設計時應滿足下列要求 1 結構必須有足夠的強度 鋼性和穩(wěn)定性 2 要符合建筑物的使用要求 要有良好的耐久性 3 盡可能節(jié)約鋼材 減輕鋼結構重量 4 盡可能縮短制造安裝時間 節(jié)約勞動時間 5 結構要便于運輸 維護 6 可能條件下 盡量注意美觀 特別是外露機構 根據以上各項要求 鋼結構設計應重視貫徹和研究節(jié)約鋼材 降低造價的各種措施 做到技術先進 經濟合理 安全適用 確保質量 3 3 2 制造方法 立柱采用工子鋼 因為工子鋼有很強的承載壓力的能力 一共有 8 根立柱 前后各 有 4 根 采用澆注的方法固定在混凝圖中 地面采用混凝土 橫梁采用寬 高為 2000mm 100mm 的冷彎矩形空心鋼管 GB6728 86 因為提升機構的電動機 聯(lián)軸器和 制動器要放在橫梁上 所以矩形空心鋼管平放在立柱上 采用焊接的方法連接 縱向梁的選擇比較困難 因為縱向梁不僅可以用冷彎矩形空心鋼管 也可以采用角 鋼相對放置構成 由前面的設計知道 鏈輪的結構要放在縱向梁上 不管采用那種方式 的縱向梁 鏈輪的底板都可以方便的固定在縱向梁上 但是 當采用前者的方法時 需 要在冷彎矩形空心鋼管上開矩形孔 制造比較麻煩 所以決定采用兩個角鋼相對放置的 方法來制造縱向梁 兩個角鋼之間存在一定的距離 距離由鏈條的寬度來定 縱向梁也 采用焊接的方式固定在橫梁上 3 3 3 結構的強度校核 16 由上面的分析知道 鏈輪安裝在縱向梁上 縱向梁要承受轎車和托盤的重量 同時 由于縱向梁跨度比較大 所以在整個鋼架中 對縱向梁的校核最為重要 現(xiàn)在來分析縱向梁所受的載荷 取托盤 含轎車 為研究對象 分析受力示意圖如圖 3 2 所示 G12F 圖 3 6 受力分析示意圖 由于四根鏈條同時承載 所以每根鏈條所受載荷 F 為 F G 1 G2 4 1600 630 9 8N 4 5463 5N 因為每個托盤有四根鏈條來承載 每條鏈條所承受的拉力為 5537N 鏈條固定在兩根 角鋼上 所以有每根角鋼承受的力為 2768 5N 不過 角鋼上要承受兩個這樣的力 兩個 力的距離如圖 3 7 所示 因為角鋼的兩端固定在橫向梁上 所以角鋼可以近似的簡化為 簡支梁 它的受力分析圖和彎矩圖如圖 3 7 所示 lF a b 1s c Mmxl 3 7 縱向梁的受力分析 角鋼的承受的最大正應力為 max Mmax W 式中 M max 梁的最大彎矩 W 抗彎截面系數 17 梁的最大彎矩由圖 3 3 可知 抗彎截面系數和角鋼的材料有關 查閱 機械設計手冊 知道所選的抗彎截面系數為 6 32 10 6 所以有 max 2768 5 1 65 106 6 32 2 361 3Mpa 對于材料 Q235 查閱 GB700 88 知道 在 375Mpa 500Mpa 之間 故縱向梁是安全的 第四章 升降橫移停車設備傳動系統(tǒng)的設計 4 1 橫移傳動系統(tǒng)設計 橫移機構傳動示意圖 123456 1 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機 2 聯(lián)軸器 3 齒輪軸 4 齒輪 5 齒條 6 滾輪 圖 4 1 橫移傳動示意簡圖 4 1 1 平移裝置中齒輪 齒條 傳動驅動電動機的選擇 取托盤 含轎車 為研究對象 受力分析示意圖 18 圖 4 2 托盤受力分析示意圖 由上圖可以知道 托盤運行條件是 F1 Nf 查閱 摩擦 磨損與潤滑手冊 第二冊 機械工業(yè)出版社 得知 在任何滾動軸承中 克服摩擦所消耗的功率可以按下式計算的平均摩擦力來計算 Nf faP Nf 軸承所受的摩擦力 fa 滾動摩擦系數平均值 P 按一般動力計算公式得的軸承上的當量載荷 查閱 摩擦手冊 表 19 14 得知部件中由于采用接觸式密封 存在制造誤差和裝配誤 差 工況加重和潤滑劑污染等 fa 的值應該擴大一倍 fa 1 8 10 3 2 對于深溝球軸承 本設計采用 應用廣 P Fr Kv Ks Kt Fr 徑向力 Kv 旋轉系數 Ks 安全系數 Kt 溫度系數 Fr G1 G2 1600 740 9 8N 22932N 由于是外圈旋轉 取 Kv 1 2 查閱 摩擦手冊 得 Ks 1 1 由表 19 11 得知 Kt 1 0 得 P 22932N 1 2 1 1 1 0 30270 2N 由上式 Nf fa P 30270 2N 2 1 8 10 3 108 9N Nf F 1 F1 2T d T 9 55 103 n 由于是小型立體車庫 適用于小區(qū) 移動速度不宜過快 故托盤的移動速度初步定位 V 4m s 19 得 P F V 1000 60 108 9 4 1000 60 7 3 10 3Kw 在此設計中平移部分只需移動一個車位 移動距離較近 從而要求速度較低 查閱 機 械設計手冊 第五卷 四 表 22 1 61 選用 YCJ140 和 Y90S 4 一體的 YCJ 齒輪減速三相異 步電動機 電動機的額定功率為 P 0 75Kw 額定轉速為 n 26r min 輸出轉距為 T 259N m 校核 F 2T d d 2T F 2 259N m 109 4N 4 73 T 9 55 103 7 3 10 3Kw 30r min T 259N m T 實際需要轉距 故此電動機合適 由于動力從電動機傳送到托盤要經過聯(lián)軸器 齒輪 齒條等部件 傳遞到托盤上的動 力也會減少 從而使轉距見效 所以齒輪直徑和傳動軸的直徑應該大于 4 08 mm 4 1 2 齒輪 齒條的設計 1 選擇齒輪 齒條的材料 查閱 機械設計工程學 中國礦業(yè)大學出版社 表 8 17 齒輪選用 45 號鋼調質 表面淬火 HBS1 245 275 齒條選用 45 號鋼正火 表面淬火 HBS2 210 240 2 按齒面接觸疲勞強度設計計算 托盤的橫移速度 V 4m min 0 067m s 齒輪的角速度 W 2n 60 V Wr Wd 2 r 齒輪分度圓半徑 d 分度圓直徑 0 067m s d 2 得 d 0 22m 220 齒輪采用硬齒面 非對稱分布 查 機械設計 1 的表 8 23 得齒寬系數 d 0 4 齒輪模數 m 可由 機械傳動裝置設計手冊 上冊 卜炎主編 查得 m 10 d mz Z 齒輪齒數 220 10z 得 z 22 20 此齒輪齒數 z 在推薦值 20 到 40 中可以選取 故 z 22 符合 參考 機械設計 1 表 8 14 和表 8 15 選取 齒輪的齒距 p m 3 14 10 31 4 齒條的齒數 z 2 L 條 p 2100 31 4 66 87 取整數 z2 67 檢驗校核 查閱 機械設計 1 得 由式 8 15 得 載荷系數 K K A KV K K KA 使用系數 KV 動載荷系數 K 齒向載荷系數 K 齒間載荷系數 由表 8 20 得 K A 1 25 由圖 8 57 得 初值 Kvt 1 15 由圖 8 60 得 K 1 03 由公式 8 55 及 0 得 1 88 3 2 1 22 1 67 1 1 69 由表 8 21 得 K 1 15 則載荷系數 K 的初值為 Kt 1 25 1 15 1 04 1 15 1 72 得 Kt 1 72 由圖 8 14 得節(jié)點影響系數 Z H 2 5 0 x 1 x2 0 由圖 6 65 得重合度系數 Z 0 87 0 由式 8 69 得 許用接觸應力 H Hlim ZN ZW SH ZN 接觸強度壽命系數 ZW 硬化系數 SH 接觸強度安全系數 接觸疲勞極限應力 Hlim1 Hlim2 查圖 8 69 得 Hlim1 570N 2 Hlim2 460N 2 由式 8 70 得 應力循環(huán)次數 N 1 60njLh 按預期壽命 5 年 每天工作 300 天 每天工作 8 小時來算 Lh 5 300 8 N1 60 30 1 8 300 5 2 16 107 N2 N1 u 0 7 107 得 N1 2 16 107 N2 0 7 107 21 由圖 8 70 得 Z N1 1 14 ZN2 1 2 由圖 8 71 得 Z W 1 由表 8 27 得 S H 1 1 由公式 H Hlim ZN ZW SH 得 H1 570N 2 1 14 1 1 1 591N 2 H2 460N 2 1 14 1 1 1 510N 2 綜上所述 d 1的設計初值 d1t為 d1t 2KT 1 1 3 d 1 3 u 1 1 2 u1 3 ZE ZH Z H 2 1 3 K 載荷系數 Z H 節(jié)點影響系數 T 1 輸出轉距 Z 重合度系數 d 齒寬系數 H 許用接觸應力 U 齒數比 Z E 彈性系數 d1t 2 1 72 2 24 10 5 1 3 0 41 3 3 04 1 1 3 3 041 3 189 8 2 5 0 87 591 2 1 3 161 47 d1 220 d 1t 161 47 所以選出齒輪 d1 220 可用 齒厚 b d d1t 0 4 161 47 64 齒條寬 b2 64 齒輪寬 b1 b2 5 10 70 由于采用正常齒輪 所以齒頂高系數 ha 0 8 頂隙系數 c 取 c 0 3 分度圓的壓力角度數為 20 確定齒輪的其它參數如下 分度圓直徑 d mz 10 22 220 齒頂高 h a ha m 0 8 10 8 齒根高 h f ha c m 11 齒全高 h 2h a c m 19 齒頂圓直徑 d a d 2ha 220 2 8 236 齒根圓直徑 d f d 2hf 220 2 11 198 基圓直徑 d b dcos 220 cos 20 206 7 齒距 p m 31 4 齒厚 s m 2 15 7 齒槽寬 e m 2 15 7 基圓齒距 p b pcos 29 5 發(fā)向齒距 p n pb 29 5 22 頂隙 c c m 0 3 10 3 故齒輪采用鑄造齒輪 結構采用普通結構 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇 1 類型的選擇 電動機 P 0 75Kw Y90S 4 型 故選擇 YL 型凸緣聯(lián)軸器 具有結構簡單 重量輕 制造成本低 傳動 精度高等優(yōu)點 2 載荷計算 公稱轉距 T N fd1 2 Nf 托盤受的平均摩擦力 d1 齒輪分度圓直徑 T 109 4 10 3 220 2 12 034N m 查閱 機械設計 1 表 14 1 得工況系數 KA KA 1 5 計算轉距 T ca KAT 1 5 12 034 18 05N m 3 型號選擇 參考系數 電動機的輸出軸徑是 30 從 GB5842 86 中查得 YL5 型凸緣聯(lián)軸器的許用轉距是 63N m 許用最大轉速是 5500 r min 軸徑為 22 30 之間 故 YL5 型凸緣聯(lián)軸器合適 4 1 4 鍵聯(lián)接的強度校核 鍵 軸和輪轂的材料都是鋼 查閱 機械設計 表 7 1 得 許用積應壓力 p 100 120MPa 取其平均值 p 110MPa 1 對于半聯(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 L1 L b 32 10 22 h1 0 5h 0 5 8 4 h1 鍵與轂的接觸高度 L1 鍵的接觸長度 d 軸直徑 靜聯(lián)接 查 機械設計 公式 7 1 得 T 1 2 h 1 L1d p 23 p 2T h1 L1d 2 12 034 103 4 12 30 9 6Mp p 110Mp 所以 該平鍵的擠壓強度足夠 鍵是安全的 半聯(lián)軸器與軸之間平鍵安全 2 對于齒輪與軸之間的聯(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 T 1 2 h1 L1d p T 公稱轉距 L1 鍵的接觸長度 h1 鍵與轂的接觸高度 d 軸的直徑 p 許用擠壓應力 p 2T h1 L1d 2 12 034 103 4 20 40 7 6Mp p 故齒輪與軸之間的鍵是安全的 4 2 升降傳動系統(tǒng)的設計 4 2 1 升降傳動系統(tǒng)的內容介紹 本章主要對鏈條 連輪 鋼絲繩的選擇計算與校核 驅動機構的設計 主要包括電 動機的選擇和校核 聯(lián)周器的選擇和校核 制動器的選擇 鏈輪軸的設計計算與校核 軸承的壽命計算 升降傳動系統(tǒng)的控制和維護 升降傳動示意簡圖 1 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機 2 鏈輪 3 滾筒 4 鋼絲繩 5 滑輪 6 固定端 7 橫梁 1234567 24 圖 4 3 升降傳動示意簡圖 4 2 2 升降機構的工作原理 每塊載車板上都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng) 其工作原理 見圖 4 3 所示 電機順時針旋轉時 載車板上升 電機逆時針旋轉時載車板下降 根據載車板及車輛確定鏈條所需的傳動力 根據傳動力及載車板移動速度確定電機功 率 根據車身高度確定上下載車板間的距離 根據這個距離確定鋼絲繩的長度 最后根 據傳動力確定鏈輪大小 鏈節(jié)形狀及大小 4 2 3 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇計算和校核 4 2 3 1 鏈條的選擇計算 由于此車庫要求提升速度要求較低 線速度應該小于 0 6m s 屬于低載重形式的鏈 傳動 低速鏈 如果低速鏈也按疲勞考慮 用額定功率曲線選擇和計算 結果常不經 濟 所以采用靜強度計算的方式確定鏈的規(guī)格 查 機械設計 第四版 公式 14 21 得 鏈條的靜強度計算公式為 s Q KAF FC Ff N p 式中 s 靜強度安全系數 Q 鏈條抗拉載荷 KA 工況系數 F 工作拉力 FC 離心力引起的拉力 Ff 垂度拉力 NP 許用安全系數 一般為 4 8 此處選擇為 8 由上式確定鏈條的型號 也就是求出鏈條的抗拉載荷 由于動力源是電動機 而且根據轎車和托盤的重量 可以知道提升機構屬于中型升降機 查閱 機械 設計大典 表 36 2 5 可以得到 K A 1 4 F 5463 5N 由于 v 0 6m s 4m s 查閱 機械設計 第四版 表 14 1 可得 20A 鏈在單排是抗拉載荷是 86 7KN 選擇 20A 號鏈作為本設計的傳動鏈 由表 14 1 得到滾子鏈的具體參數如下 內鏈節(jié)內寬 b1 18 90 內鏈節(jié)外寬 b2 27 46 25 外鏈節(jié)外寬 b3 27 51 節(jié)距 p 31 75 滾子直徑 d1 19 05 由升降系統(tǒng)傳動示意圖得鏈條的長度 L L 1800mm 考慮到鏈條與鏈輪的嚙合和其它因素 決定取 L 2000mm 則鏈條的節(jié)數 n 為 n L p 2000 31 75 63 4 2 3 2 鏈輪的設計計算和確定參數 于滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合 設計靈活 本設計采用一種常用的三圓弧 一直線的齒型 其特點 1 齒型與滾子嚙合時的接觸應力小 2 嚙合性能好 1 由于線速度小于 0 6m s 查閱 中國機械設計大典 表 36 2 4 得下面結果 Z 15 2 確定鏈輪的其它參數 由 機械設計 第四版 公式 14 2 得 d p sin 180 z 式中 d 鏈輪的分度圓直徑 p 配用鏈條的節(jié)距 z 鏈輪的齒數 d 31 75 sin 180 15 31 75 sin12 31 75 0 2079 151 2 為了制造方便 d 取整數值 d 151 由 機械設計 第四版 公式 14 3 得 da p 0 54 cot180 12 式中 d a 齒頂圓直徑 z 鏈輪的齒數 p 配用鏈條的節(jié)距 da 31 75 0 54 cot12 170 所以 da取為 170 由 機械設計 第四版 公式 14 4 得 df d d1 151 19 05 131 95 取整數為 df 132 26 由 機械設計 第四版 公式 14 5 得 dg p cot 180 z 1 04h 0 76 式中 dg 齒側凸圓直徑 h 內鏈板高度 由 機械設計 第四版 表 14 1 查得 h 30 18 所以有 d g 31 75 cot12 1 04 30 18 0 76 116 75 取 d g 116 先假設與鏈輪配合的軸的軸徑 dK為 40 現(xiàn)在來計算腹板式單排鑄造鏈輪的主要 結構尺寸 查閱 中國機械設計大典 表 36 2 22 知 輪轂厚度 h1為 h1 9 5 dK 6 0 01 d 6 5 40 6 0 01 151 17 68 由 中國機械設計大典 表 36 2 2 同時得知 L 4h1 dh dk 2h1 R 0 04p 上述式中 L 輪轂寬度 Dh 輪轂直徑 R 圓角半徑 h1 17 68 p 31 75 d k 40 得到 L 70 71 d h 75 36 R 1 27 L d h和 R 分別取為 71 76 1 由于 dh 76 d g 117 所以 dh 可以取為 76 腹板厚度 t 由與它配合鏈的節(jié)距決定 由 中國機械設計大典 表 36 2 22 知 當 p 31 75 時 t 取為 14 3 由綜合上面數據得到鏈輪的示意簡圖如圖 4 4 27 圖 4 4 鏈輪的示意簡圖 4 2 3 3 提升部分鋼絲繩的選擇和計算 鋼絲繩提升受力分析 托盤是由四根鋼絲繩承載 所以每根鋼絲繩所受的拉力 F 為 F G1 G2 4 630 1600 9 8 5463 5N 5 5KN 由 鋼絲繩中國標準匯編 查得表 4 1 知道 表 4 1 鋼絲繩中國標準匯編 公稱直徑 允許偏差 最小破斷拉力 不松散直徑增大 值不大于 參考重量結構 MM KN MM KG 100M 2 40 0 30 4 45 0 25 2 66X IWS 3 20 0 30 8 90 0 28 6 3 4 00 0 40 12 45 0 43 6 7 4 80 0 40 18 60 0 48 9 7 5 60 0 40 24 90 0 51 12 8 6 40 0 40 31 20 0 53 16 4 8 00 0 60 43 60 0 61 25 8 9 50 0 70 64 10 0 69 36 2 得鋼絲繩選擇公稱直徑為 3 2mm 最小破斷拉力為 8 9KN 28 設計車庫共 3 層 上層托盤下降到最底下 所需要的最大高度為 4000mm 托盤上兩 個滑輪之間的距離為 2400mm 所以鋼絲繩長度為 L L 2400 4000 2 10400mm 4 2 4 驅動機構的設計 4 2 4 1 升降機構驅動電動機的選擇和校核 在鋼絲繩的設計中已經知道每條鋼絲繩所受的力為 5537N 鏈輪的直徑為 151 則 所產生的力矩 T 為 T F d 2 T 5463 5 151 2 1000 412 49N m 因為 P T n 10 3 9 55 412 49 30 10 3 9 55 1 28kw 查閱 機械設計手冊 表 22 1 61 選擇 YCJ170 和 Y112M 4 安裝在一起的 YCJ 系列齒輪 減速三相異步電動機 其參數如下 功率 P 4kw 輸出轉速 n 65r min 輸出轉距 T 1 552N m 因為 T 1 T 所以提升所選用的 YCJ170 和 Y112M 4 安裝在一起的 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動機合 適 4 2 4 2 聯(lián)軸器的選擇 公稱轉距為 T 9550 P n 式中 P n 分別是電動機的額定功率和轉速 得 T 9550 4 65 587 6N m 查閱 機械設計 表 14 1 得工況系數為 KA 1 5 計算轉距為 Tca KA T 1 5 587 6N m 881 4N m 參考數據 電動機軸徑 45 29 齒輪軸軸徑 45 從 GB5843 86 中查得 YL 10型凸緣聯(lián)軸器滿足要求 所以此處選擇 YL10型凸緣聯(lián)軸器 4 2 4 3 制動器的選擇 由于采用直接抱緊輪軸的方式實行制動 所以選擇短行程塊式制動器 由于采用電動 機作為動力源 為了確保動力中斷時轎車安全 應選用長閉式制動器 查 機械設計 第四版 16 5 公式得 Tc T z 式中 T c 計算制動轉距 Tz 制動器的轉動轉距 本設計垂直制動 被制動的不僅有慣性質量 還有垂直載荷 在此種類型的制動中 垂直載荷是主要的 慣性質量相對較小 故在計算中可以不予考慮 垂直制動時的計算 制動轉距按下式計算 Tc S Tt 式中 T c 計算制動轉距 S 制動安全系數 查 中國機械設計大典 表 40 3 2 得 S 2 0 Tt 換算到制動軸上的負載轉距 垂直制動時的負載轉距由下式計算而得 Tt mgD0 n 式中 m 垂直升降物體及其叼具質量 g 重力加速度 D0 制動軸的軸徑 n 制動軸的轉速 所以得 Tt 2230 9 8 40 10 3 65 13 45N m 則 T c S Tt 2 13 45 26 9N m 4 2 4 4 鏈輪軸的設計計算與校核 1 鏈輪軸上的功率 P2和轉速 n1的計算 查閱 中國機械設計大典 表 40 4 6 選用機座號為 16 的電磁制動器 其制動轉距 是 120N m 故設備合適 由于鏈輪通過聯(lián)軸器直接和電機的輸出軸相連 所以鏈輪軸和電機的輸出軸擁有一樣的 30 轉速 都為 65r min 所以有 n1 65r min 轉距 T 可以通過鏈輪的直徑和鏈條所承受的力來確定 T F d 2 式中 F 鏈條承受的力 由前面計算知道為 5463 5N d 鏈輪的直徑 由前面計算知道為 151 所以有 T 5463 5 151 2 1000 412 49N m 于是有 P2 T n1 9550 412 49 65 9550 2 85kw 初步估算軸的最小直徑 選取材料為 45 號鋼 調質處理 查閱 機械設計 表 15 3 取 A0 110 于是有 dmin A0P21