升降横移式机械立体车库设计

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 立体车库设计 IV 摘 要 本文主要以研究升降横移式立体车库为例，对该类型的立体车库进行机械结构和控制系统两方面的研究设计。 机械车库是一种可以存取停放车辆的机械设备，而以立体化存放形式的机械车库称为机械式立体车库。作为一种典型的跨学科产品，机械立体车库自身集合了机械、电子、信息等现代化技术。机械立体车库的类型很多，其中升降横移式立体车库在中国被广泛使用，因此本文选择设计升降横移式立体车库。这种车库的特点是存取汽车效率高，技术成熟、造价便宜、形式简单、操作容易、自动化程度高。 本文研究中国立体车库的发展现状及未来趋势后，选择典型的三层三列升降横移式立体车库进行设计。立体车库的设计可以分为四部分：整体框架结构、机械传动系统、安全防护机构以及系统控制部分。本文主要围绕这四大部分，依据升降横移式立体车库的工作原理，利用所学专业知识并查阅相关书籍完成整个机械车库的设计。首先，对框架部分进行结构设计与材料选用。其次，对传动系统进行设计，内容主要包括选用电机、计算链轮参数、选用轴承和键、设计并校核传动轴等。同时，根据国家对机械停车设备安全的通用标准，在设计过程中利用一些必要的机械机构使得立体车库更加方便安全。最后，对可编程控制器(PLC)的控制原理进行相应的描述以及设计控制系统的控制流程图，完成对立体车库控制系统的设计。 关键词：立体车库；升降横移式；安全技术；可编程控制器 Abstract In this paper, to study lifting and transferring parking, for example, the type of study design parking garage two aspects of the mechanical structure and control system. Mechanical access to the garage is a parked vehicle, machinery and equipment, and to be stored in the form of three-dimensional mechanical garage called three-dimensional mechanical garage. As a typical interdisciplinary product, three-dimensional mechanical garage own collection of mechanical, electronic, and other modern information technology. Type three-dimensional mechanical garage, many of them lifting and transferring parking is widely used in China, so choose the design of lifting and transferring garage. This garage is characterized by high access to vehicle efficiency; technology is mature, low cost, in the form of simple, easy operation, high degree of automation. After this paper, three-dimensional garage development status of China and the future trend, select the typical three-tier three lifting and transferring garage design. Stereo garage design can be divided into four parts: the overall frame structure, mechanical transmission system, security agencies and the system control section. In this paper, revolves around four parts, according to lifting and transferring parking works, the use of learned expertise and access to relevant books garage complete the mechanical design. First, the frame portion structural design and material selection. Secondly, the design of the drive system, mainly including the selection of motors, the sprocket parameters, selection of bearings and keys, design and check the drive shaft and so on. Meanwhile, according to the national common standards for machinery safety parking equipment, the use in the design process so that the necessary mechanical system is more convenient and safe parking garage. Finally, the programmable logic controllers (PLC) control principle for controlling a flow chart corresponding description and design of the control system to complete the three-dimensional garage control system design. Key Words: Stereo garage; Lift move transversely type; Security technology; PLC 目 录 摘 要 I Abstract II 引言 1 1 绪 论 1 1.1 概论 1 1.2 课题研究背景 1 1.3 课题研究意义 1 1.4 机械式立体车库发展概况 2 2 方案总体设计 2 2.1 车库类型的分类与选择 2 2.2 立体车库的主要要求参数 7 2.3 驱动形式的选择设计 7 2.4 提升方式的选择设计 7 2.5 立体车库方案设计 8 2.6 载车板的设计 9 2.7 框架的选择和设计 9 3 升降系统 11 3.1 升降系统结构 11 3.2 升降电机功率的计算 11 3.3 齿轮减速机的选择 11 3.4 升降链传动设计 12 3.5 链轮设计 13 3.6 钢丝的选择 17 3.7 卷筒设计 18 3.8 升降轴的设计 18 3.9 滑轮的设计 19 3.10 轴承的选择与校核 20 3.11 联轴器的选择 21 3.12 键的选择与校核 21 4 横移系统 22 4.1 横移系统结构设计 22 4.2 横移电机功率的计算 22 4.3 齿轮减速机的选择 22 4.4 横移链传动设计 23 4.5 链轮设计 24 4.6 横移导轮与导轨的设计 27 4.7 横移轴的设计 28 4.8 联轴器的选择 30 4.9 键的选用与校核 31 4.10 轴承的设计 31 5 安全机构设计 32 5.1 安全防坠落机构的设计 32 5.2 其他安全防护装置 33 6 控制系统 33 6.1 系统简介 33 6.2 系统操作 35 7 结 论 35 致谢 36 参考文献 37 附录 38 第40页 共42页 立体车库设计 引言 随着中国家庭汽车拥有量的不断提高以及城市街道汽车乱停乱放的现象日趋严重，立体车库以其优异的空间利用率逐渐进入人们视野而成为城市中的一道亮丽风景线。加之地价高涨，土地资源紧缺，同时在规划一个停车场地的时候要考虑很多因素，城市规划者更希望在节约土地的同时能保证提高人民的生活水平。与传统停车库相比，立体车库的外观和性能以及效率上都是占有优势的。它既缓解了城市空间资源紧缺，又适应了人们对科技产品的追求心态。 1 绪论 1.1 概述 本次毕业设计的题目是“立体车库设计”。按要求运用所学专业知识同时查阅科技文献来完成立体车库的整体设计。 1.2课题研究背景 如今，中国城市化进程加快，普通民众的收入普遍提高，为了出行方便，不少家庭都添置了小轿车，城市交通拥挤以及停车难的问题也逐渐凸显。人们越来越习惯于使用小气车出行，但是城市道路停车设施跟不上汽车增加的速度，造成了城市街道以及公共场所乱停乱放的现象严重，破坏了城市交通的正常秩序，也影响了干净整洁的市容市貌。动态交通和静态交通都出现了严重的拥堵问题。 “据统计，截止至2015年底，中国的汽车保有量达2.4亿辆。相关部门初步计算，汽车保有量年净增长量约为1900万辆。但目前我国大城市小汽车数量与停车位数量的平均比例约为，中小城市平均约为，而发达国家这方面比例平均约为。目前，中国有35个城市的汽车保有量超百万辆。”汽车数量与停车设施的不匹配加大了交通管制压力，随着中国城市化的不断发展，我们需要建设更多的停车位。 1.3 课题研究意义 机械立体车库对比于传统地面与地下车库，具有其突出的优势，首先体现在它节约土地的特点上。传统的地下车库或者露天车库一般都要留出足够的行车通道，那么40平方米的面积就只能建造一个车位。与传统地面或地下车库相比，多层结构的机械立体车库可以使地面的使用率提高80%到90%，就比如占地50平米的10层机械立体车库可以存放大约20辆车，这样可以提高对有限的土地资源的利用率，同时也节省了土地开发成本。如今城市快速发展，需要对性能优异且工作高效的机械立体车库进行研究和推广[13]。 1.4 机械式立体车库发展概况 1.4.1外国发展概况 国外对立体车库的研究工作表较早。其中，德国、日本和韩国是机械车库技术发展具有代表性的几个国家。目前世界上立体车库技术最先进的国家是德国，时至今日，德国的立体车库车库设备已经研发了多种型号和系列。在亚洲，我们的邻居日本是最早开始立体车库的相关研发工作的国家。由于日本是岛国，国土面积小，使得立体车库在日本得到青睐。自从日本在1959年从西方引进建造立体车库的相关技术，经过24年发展，日本就已经在本土建造了各种类型的立体车库近25000座，平均容座率达到十辆，最大的车库甚至可以容纳几百辆汽车停放。 韩国的立体车库技术基本来源于日本。20世纪80年代从日本引进了机械立体车库技术。由于韩国政府对该行业的高度重视，使得立体车库行业在韩国得到蓬勃发展，近几年来，韩国的机械停车设备建造增长速度都在30％以上。 1.4.2国内发展概况 在20世纪80年代中期，中国大陆开始机械立体车库的研发。20世纪90年代初，为了学习国外先进技术，中国大陆开始从国外引进成熟的有关机械式立体车库生产的技术。目前，中国有关于机械式立体车库的生产企业达到了几百家，并且还呈现上升趋势。目前，国内的机械立体车库设备还是注重于满足功能。建造时并没有系统全面的综合，比如在建设立体车库时没有充分结合周边地势环境的特点。同时，立体车库的生产制造水平并没有得到很大的提高，普遍都停留在传统的生产模式上。 驾驶者在使用车库时更希望的是缩短汽车的存取时间，且存取过程方便安全。但是那些投资开发商会将成本视为第一考虑条件，而车库的使用者希望使用的立体车库能够具备完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障引导处理系统等。在各方技术水平基本相同的条件下，在如今的中国机械市场，成本的投入和产品的质量往往是相互制约，即价格高的质量好，价格低的质量差。这些都是制约国内车库发展的关键因素。 2 方案总体设计 2.1 车库类型的分类与选择 依据国家标准JB/T8713，根据机械式立体车库的结构性能以及工作原理大致可以分为以下九种类型: 2.1.1升降横移式立体车库 其工作原理是通过车位横移和车位升降相配合完成汽车的存取。特点是型式比较多，规模的大小不限制，场地适应性强，可编程PLC控制可靠性高，造价低廉，出车快。国内市场使用率以上。缺点是必须空出一个以上的车位，在链条牵引运动时不具备防倾斜功能。如图2-1所示。 图2-1 升降横移形式 2.1.2垂直循环类立体车库 其工作原理是在垂直方向上做循环车位来存取汽车。特点是节省场地，不需要很大的场地就可以建造一个大型停车场。设置灵活，可以单独建造也可基于建筑物本身建造该类型车库，还能多台组合在一起。设置有安全装置，避免发生意外。国内市场使用率。缺点是其结构复杂，容易发生故障，车库出车时间长，实用性不高。如图2-2所示。 图2-2垂直循环形式 2.1.3水平循环类立体车库 其工作原理是利用车位在水平方向上循环运动来存取汽车。特点是没有进出车道，因此节省场地面积，可建于狭长地形。特殊结构也减少了通风设备的使用，降低了相关费用。国内市场使用率为。缺点是只有一个进出口，所以存取时间长，实用性差。如图2-3所示。 图2-3水平循环形式 2.1.4多层循环类立体车库 其工作原理是利用载车板的上下循环运动实现在多层车库中完成汽车存取。特点是没有坡道，节约场地，自动存取，快捷方便。宜建于细长地形同时地面只能建造一个出入口的场地。国内市场使用率。缺点是结构复杂，容易发生故障，排队取车时间过长，实用性差。如图2-4所示。 图2-4多层循环形式 2.1.5堆垛类立体车库 其工作原理是利用巷道堆垛机将进入到搬运器的汽车保持水平然后垂直移动到存车位，同时利用存取装置来存取车辆。这种类型的车库智能化水平高，且具有很高的技术含量，建造地点可以选择室内、室外、地上、地下。车库可容纳车位多，安全性能好。国内市场占有率为。缺点是设备的结构复杂，故障率高，远端取车时间长，实用性差。如图2-5所示。 图2-5堆垛形式 2.1.6垂直升降类立体车库 其工作原理是利用提升机的升降和装在提升机上的横移机构来将汽车或者载车板换位，实现汽车存取。特点是空间利用率很高，宜建造在汽车集聚点。国内市场占有率为。缺点是结构复杂，技术要求高，建造成本高，容易发生故障，高峰时车库出车时间长，实用性差。如图2-6所示。 图2-6垂直升降形式 2.1.7简易升降式立体车库 其工作原理是使用升降机构或者俯仰机构将汽车从车库中存取。特点是结构比较简单，操作方便，占地面积小。国内市场占有率。缺点是结整体构不科学，力学 结构不合理，存在较大的安全隐患，如果不改进就将面临淘汰。如图2-7所示。 图2-7简易升降形式 2.1.8汽车专用升降机 该类型车库原理是利用汽车专用升降机将不同平面的车辆进行搬运。特点是可以建设在有高度差的地方，简单方便，提高车库利用率。国内市场占有率。缺点是它只起到搬运作用，不具备直接存取功能。如图2-8所示。 图2-8汽车专用升降机形式 2.1.9平面移动式立体车库 其工作原理是在同一平面上利用起重机移动车辆完成存取过程。特点是一般建设在地下或者半地下，其中地平面层为自走式，大大降低了立体车库的投资费用，而且地面层也可以存放大尺寸车辆。国内市场占有率为。缺点是结构复杂，故障率高，存车超过20辆时，排队取车时间过长，实用性差。如图2-9所示。 图2-9平面移动形式 综上所述，升降横移式立体车库在我国使用更广泛，与其他立体车库相比占有一定的优势，同时结合课题要求，本设计选择升降横移式立体车库作为设计对象[14]。 2.2 立体车库的主要要求参数 （1）对象：三层三列七车位升降横移式立体车库。 （2）每个车位承受的重量：2.4吨 （3）单个车位的尺寸（长×宽×高）： 2.3 驱动形式的选择设计 本文设计的车库目的是实现对汽车的存取，而满足条件的驱动方式可以有液压泵、柴油机、汽油机、马达等。由于设计要求车库在存取过程平稳、安全、噪音小，同时要求驱动要频繁启动，便于控制。对比以上驱动形式，综合考虑选用电机驱动为最优方案。 2.4 提升方式的选择设计 升降横移式立体车库中主要有链提升、钢丝绳提升、液压提升、丝杠提升等方式。而对于三层及三层以上的立体车库，基于建造成本对比，链条提升或钢丝绳提升的优势更加明显。考虑到链提升噪音大以及建造成本高的缺点，我选择采用钢丝绳提升方式，双滚筒结构。 2.5 立体车库方案设计 2.5.1设计原理 每个车位都配备有独立的驱动系统，其中，第一层只有两个车位，每个车位只能实现横移运动。第二层只有两个车位，每个车位既能在该层高度实现横移又能与第一层之间实现下降与上升复位。第三层设计有三个车位，每个车位只能与低层之间实现下降与上升复位而不具备横移功能。该方案的主要原理就是：下层车位通过平移复位为上层车位的升降“让”出通道，每个车位都有自己独立的运动系统，特别是中间层车位同时装配升降和横移系统。其中平移机构设置导向机构，升降机构由于可以保持竖直方向而不需设置导向机构，基于此原理，则要求升降与横移动作必须分开进行。原理图如图2-10所示。 图2-10升降横移原理图 2.5.2设计传动方案 升降系统和横移系统是设计机械立体车库最重要的两部分，载车板运行过程中有严格的位置和速度要求，所以传动方式设计是否合理直接影响到立体车库的工作效率和安全性、平稳性和建造成本等因素。选择科学的合理的传动方案就显得十分必要了。一般有以下几种传动方案： 1） 齿轮传动，该传动特点是传动比稳定，结构紧凑效率高，工作可靠、寿命长，使用面广。但是齿轮传动要求安装精度高，制造成本高和市场价格较贵，且齿轮传动不适合传动距离过大的场合。 2） 带传动，该传动特点是结构简单、维护方便、传动平稳、能缓冲吸振，制造价格便宜，安装方便且噪音小，适合较大距离传动。但是由于其易磨损寿命短，传动过程存在打滑的特点，并不适合安全要求很高的场合。 3） 链传动，与摩擦型带传动相比较，链条的传动过程不打滑，能保持准确的传动比，安装简单。与齿轮传动相比，链传动制造价格更低廉，安装方便，适合远距离传动。链传动的缺点是只能平行轴间通向传动，工作有噪声，比较适合在平缓传动要求的场合下使用。 4） 涡轮蜗杆传动，传动平稳无噪声，能够获得很大的传动比，具有自锁性。但是其磨损大导致传动效率低且易发热，适合于传动距离短的减速装置。 综上所述，基于立体车库的工作要求，选择链传动方式为设计目标。 2.6 载车板的设计 地面层载车板： 由车位尺寸要求（长×宽×高）：，则载车板尺寸应大一些，设计尺寸为（长×宽）：，厚度为60mm，载车板材料为热浸镀锌波纹板，经标准化流水线加工制作而成。经过专业加工后的载车板具有高强度、高互换性和高防腐蚀性的特点。为方便车辆进出，在载车板前段设置一段200mm小斜坡。为引导车辆进出，在载车板两边设计凸沿。为保证车辆能稳定地停留在载车板上，在载车板上表面设置凸起防滑条。载车板后部留出400mm平台安装平移装置。 第二、三层载车板： 基本样式与第一层载车板相同，车位高度为1600mm，减少后部400mm平台。所以第二、三层载车板尺寸为（长×宽）：。 2.7 框架的选择和设计 立体车库一般以钢筋混凝土和钢结构建造，由于车库对于建材并没有特殊要求，所以我选择工程上普遍使用的型钢。与钢筋混凝土相对比，钢结构具有可靠性高；材料力学性能好；结构的自重小；材料的力学性能好；结构制作简单，施工周期短等特点。 框架结构包括立柱和横梁，参考同类型机械立体车库所使用的钢材同时结合本车库的结构特点，本车库立柱选用矩形冷弯空心型钢结构《机械设计手册》 (GB/T6728-2002)，截面形状为矩形。根据表3，结合实际工作条件，选择型钢尺寸为。理论重量为59.1Kg/m，横截面面积为75.2。型钢的材料选择优质碳素结构钢45号钢。车库横梁选用热轧H型钢，根据《机械设计手册》GB/T 11263-20表3，结合实际工作要求，选择型钢尺寸为，t1=8mm，t2=12mm。理论重量为49.9Kg/m，横截面面积为63.53cm2。型钢的材料选择优质碳素结构钢45号钢。钢材之间的连接方式如图2-11所示。 框架结构形式设计如图2-12所示。 3 升降系统 3.1 升降系统结构 升降系统采用电机驱动钢丝绳卷扬拉升汽车的模式。其结构如图3-1所示。 图3-1 3.2 升降电机功率的计算 为了平稳安全地将车辆提升到指定高度。设计速度，预估计载车板重量为，所载车辆的最大重量为。提升重量= +=。提升重力=·g=，取g=9.8N/Kg。考虑各个传动部件的传动效率如下： 链条传动； 滚动轴承传动； 联轴器传动； 传动总效率=。 考虑到在传动过程中的摩擦损耗，所以将计算功率提高。所以电机功率为： ·· 3.3 齿轮减速机的选择 根据计算出的功率，选择停车设备专用的齿轮减速机。根据类型表选择型号为的减速机。功率为，减速比为100，输出转速为。 该类型减速机的安装尺寸如图3-2 图3-2 减速电机外形安装尺寸 表3-1 安装尺寸参数： h M N A Q S C H 170 210 160 285 230 18 30 270 D d L T U S1 E 195 50 75 53.5 14 M12 100 3.4 升降链传动设计 根据链条的工作情况，由于升降链传动所传动的功率较大，所以选择小节距的单排滚子链。如图3-3： 图3-3 单排滚子链结构 3.4.1链轮齿数的确定 小链轮的齿数不应过少，一般≥17。选取小齿轮齿数为20，一般链传动的传动比≤6，这里我设计=。所以大齿轮的齿数=,。 3.4.2计算功率 查《机械设计》表9-6得工况系数=1.0，查《机械设计》图9-13得主动链轮齿数系数=1.26，单排链=1，所以计算功率为： 3.4.3链条节数LP计算 一般中心距，但由于传动比较小，可初设计=10p，所以链条节数为： 由LP通常为偶数，一般不使用过渡链节，所以将LP设计为46。 3.4.4链条中心距 由已计算出=3.78KW，主动小链轮转速为。查《机械设计》图9-11，选用链条号为28A的链条。查《机械设计》表9-1，24A号链条节距p=44.45mm。由节距可以确定中心距长度aMAX。 由(LP-Z1)/(Z2-Z1)=(46-20)/(30-20)=2.6，查《机械设计》表9-7得=0.24962。所以： (12)实际的中心距a ，一般取 3.4.5链条速度V 根据V=0.4445m/s，链号为28A。查《机械设计》图9-14，确定润滑方式为滴油润滑。 3.4.6作用在轴上的压轴力Fp 有效圆周力 当链轮垂直布置时压力轴系数。压轴力的近似值为： 3.4.7低速情况下链条传动的静强度校核 对于链传动在低速情况下工作，链条容易发生过载拉断而失效，所以应按照静强度计算，校核其静强度安全系数s即： （3-1） 式中： =169KN为双排链条的极限拉伸载荷（见《机械设计》表9-1）；m=1为链条排数； =1为工况系数；Fe=6749.15N为有效圆周力。 所以，所以所选链条符合设计要求。 3.4.8结论 链条型号28A，链轮齿数为20，为30，链条节数为46，单排链，，中心距=459mm。 3.5 链轮设计 本滚子链轮设计依照国家标准设计。 3.5.1链轮齿形 链轮的齿形最重要的性能要求是确保链条的链节能够平稳自由地进入和退出啮合，不易脱链，且形状简单易加工制造。主要参数标注如图3-4所示。 图3-4 链轮参数标注 3.5.2链轮结构设计 图3-5为几种常见的链轮结构。对于双排小链轮可以直接做成图（a）所示的整体结构， （a） (b) (c) (d) 图3-5 常见的链轮结构 3.5.3分度圆直径d 由分度圆直径，已知小链轮齿数为=，大链轮齿数为=，查表知链条节距P=44.45mm，滚子外径=25.4mm。由公式得，小链轮分度圆直径：。大链轮分度圆直径：。 3.5.4齿顶圆直径da 链轮的齿顶圆直径,公式代入数据可求得，小链轮齿顶圆直径： 取整为305mm。 大链轮齿顶圆直径： 取整为447mm。 3.5.5滚子定位圆弧半径ri 根据公式，所以链轮滚子定位圆弧半径 。 3.5.6齿根圆直径 小链轮齿根圆直径。 大链轮齿根圆直径。 3.5.7分度圆弦齿高计算 齿高。 3.5.8最大齿根距 对于奇数齿:，小链轮最大齿根距： 大链轮最大齿根距： 3.5.9齿侧凸缘直径 根据公式，查表知内链板高度。所以将数据代入公式得小链轮： 取整为dg1=236mm，同样求得大链轮： 取整为dg2=378mm。 3.5.10轮毂厚度h ，为孔的直径。K的取值依据表1。 表1 对于小链轮，由于的减速机的轴头直径为50mm，所以小链轮孔的直径，小链轮分度圆直径，查表1取k=9.5。所以小链轮轮毂厚度： 厚度取整数。预设计升降轴直径为80mm，所以大链轮孔的直径，小链轮分度圆直径，查表1取k=9.5。大链轮轮毂厚度： 厚度取整数h大=27。 3.5.11齿侧圆弧半径re 根据公式，所以依据公式求得小链轮的齿侧圆弧半径： 大链轮的齿侧圆弧半径： 3.5.12轮毂长度l 由l=3.3h， 小链轮轮毂长度。 大链轮轮毂长度，长度取整数所以。 3.5.13轮毂直径dh 由 小链轮轮毂直径。 大链轮轮毂直径。 3.5.14齿宽 由单排 （ （3-2） 所以，取。 3.5.15齿侧半径 由，取。 3.5.16倒角宽 由 （3-3） 所以。 3.5.17倒角深h 由倒角深。 3.5.18齿侧凸缘圆角半径 由齿侧凸缘圆角半径。 3.5.19最小齿沟角α 小链轮： 大链轮： 3.5.20材料与热处理 依据《机械设计》表9-15，由于链轮的工作特点，要求制造链轮的材料的抗变形能力强且能耐冲击耐磨损，根据链轮设计标准，选择制造链轮的材料为50号钢，热处理方式为淬火、回火。 3.5.21计算结果：单位mm 参数 类型 齿数 分度圆直径d 齿顶圆直径da 齿根圆直径df 分度圆弦齿高ha 齿沟角 αmin 齿侧凸缘直径dg 轮毂厚度 h 齿侧圆弧半径re 小链轮 20 284.14 305 258.48 12 115.5o 236 20 67.06 大链轮 30 425.24 447 399.58 12 117o 378 27 97.54 参数 类型 齿数 轮毂长度 l 轮毂直径 dh 齿宽 bf 齿侧半径 rx 倒角宽 ba 倒角深 h 齿侧凸缘圆角半径ra 滚子定位圆弧半径ri 小链轮 20 66 90 23 45 5.78 22.23 1.78 12.83 大链轮 30 90 134 23 45 5.78 22.23 1.78 12.83 3.6 钢丝的选择 作为载车板与提升装置的连接部分，钢丝绳的设计校核十分重要。运行过程中钢丝绳一旦断裂，将会对整个停车设备和汽车造成非常严重的伤害，所以选择性能优质，抗拉能力强的钢丝绳很关键。钢丝绳的直径d，根据国家标准GB8918-88。 d=cFmax （3-4） 式子中，d—钢丝绳公称直径 c—选择系数 —钢丝绳承受的最大静拉力 根据表8.1-8，工作级别为M6，选择系数c=0.104，，所以。根据《机械设计手册》G/B8918-2006，选择圆股纤维芯钢丝绳，钢丝绳公称直径为d=9mm，钢丝绳公称抗拉强度为的纤维芯钢丝绳。其最小破断拉力为47.6kN，满足设计要求。 3.7 卷筒设计 3.7.1第三层卷筒设计 由以上计算知，第三层最大起升高度H2=3600mm，减速机输出转速为n0=30r/min，链传动的传动比i=3，所以卷筒转速n=n0/i=30÷3=10 r/min。由原设计车辆提升速度为V升=0.08m/s。卷筒直径为D，其大小是两侧绳槽中心的距离，由相关关系可知V= πDn/60。则 取D值为153mm。根据实际使用要求，设计固定钢丝绳的卷筒部分圈数为ZA=1.5，螺旋绳槽之间的槽距为P=1.2d=1.2×9=10.8mm。卷筒上设置螺旋绳槽的部分的长度为LA：。无螺旋绳槽的端部长度LB=30.6mm，用于固定钢丝绳的部分长度mm，光滑部分m=20mm。所以卷筒总长度。 第二层卷筒与第三层卷筒相同。 3.8 升降轴的设计 3.8.1升降轴的材料选取 轴的材料主要是碳钢和合金钢。参考《机械设计》表15-1中，根据机械立体车库的升降轴的实际使用要求，选择轴材料为40Cr，热处理方式为调质处理。 3.8.2初定升降轴的最小直径 据《机械设计》表15-3，取A0=105，所以得：。扭力比较大，需要在轴上开键槽，所以轴径增大2%，所以有键配合处，dmin=70.79mm。 3.8.3升降轴的功率、转速、扭矩计算 升降轴功率为P1，由减速电机输出功率P=3KW，则P1=P·η1=3×0.97=2.91 KW。由前面计算知升降轴转速为v=10r/min。升降轴扭矩为T，由前面计算知滚筒直径为D=153mm，滚筒受力G总=27.5KN，所以T=G总·D2=27.5×153÷2=2103.75N·m。 3.8.4轴的结构设计 升降轴结构如图3-6所示。升降轴各段尺寸如表3-9所示。 图3-6 升降轴结构图 表3-2升降轴尺寸表 位置 轴直径/mm 说明与长度取值 联轴器组装段 A-B dAB=65 根据半联轴器结构，确定该段轴长度为140mm 自由段 B-C dBC=74 半联轴器采用轴肩定位，确定该段轴长度为980mm 轴环段 C-D dCD=95 该段轴作用是轴向定位大链轮，所以该段长度取15mm 大链轮 D-E dDE=80 该段轴与大链轮配合，且该段长度应小于链轮轮毂长度便于轴向定位，故长度取88mm 自由段 E-F dEF=74 该段轴要安装套筒同时定位半联轴器和链轮，故长度取137mm 联轴器组装段 F-G dFG=65 根据半联轴器结构，确定该段轴长度为140mm 3.8.5升降轴受力与强度校核 由于升降轴主要受到扭矩作用，考虑到键槽、轴肩和过度配合引起应力集中都会减弱升降轴的疲劳强度，但是由于前面根据较宽裕的扭转强度来确定了轴的最小直径，所以只需校核直径最小的A-B段和F-G段。 轴的扭矩T图如图3-7所示： A D G 图3-7升降轴扭矩图 由以上分析计算可以判断出截面B为危险截面，故对截面B进行强度校核。扭矩T=1031000N·mm。根据《机械设计》式15-1。 [τT] 查《机械设计》表15-3知40Cr钢的，所以τT<[τT]，设计符合强度要求。 3.9 滑轮的设计 3.9.1滑轮结构的设计 滑轮的作用是对钢丝绳进行导向和支撑，同时改变钢丝绳的拉力方向或者平衡钢丝绳受到的拉力。参考国家标准JB/T 9005.9选择F型带滑动轴承的铸造滑轮。 3.9.2滑轮材料的选择以及热处理 本设计中滑轮主要承受的是中等载荷，所以滑轮材料要具备一定的强度和耐磨性。参考《机械设计手册》GB/T11352-2009表2，选择滑轮材料为铸钢ZG270-500，热处理为退火。 3.9.3滑轮的主要参数设计 滑轮的基本结构尺寸如图3-8 图3-8滑轮结构尺寸图 参照《机械设计手册》GB/T27546-2011表1以及表2，钢丝绳的直径为d=9mm，所以图中标注尺寸；W=21mm；D =165mm；H=17.5mm；D2=50；D7=30 3.10 轴承的选择与校核 3.10.1轴承的选用 依据轴的结构设计，且升降轴主要受到径向载荷，查国家标准GB/T276-94选择深沟球轴承型号为6414。 3.10.2轴承的寿命校核 根据KOYO6414轴承样本知其额定动载荷Cr=144KN，轴承所受最大当量动载荷为p=13475N，转速n=10r/min，查参考文献《机械设计》式13-5，对于球轴承e=3；代入数据得 所以本升降系统所选轴承寿命满足设计要求。 3.10.3轴承的润滑 本设计中升降轴的转速比较低，所以轴承可采用脂润滑，方法是在轴承座中加入适量的润滑脂即可，此种润滑方式适合轴在重载低速情况下。 3.11 联轴器的选择 已知横移轴与联轴器连接处直径为65mm，选择刚性联轴器。升降轴轴受到的公称转矩： 参照《机械设计手册》GB/T5843-2003选用型号为GY8的凸缘联轴器其许用扭矩为3150N·m，许用最大转速为4800r/min，轴径为60~80mm之间，故所选联轴器符合要求。 3.12 键的选用与校核 3.12.1键的选择 卷筒轴与卷筒的连接使用普通双圆头平键，参照《机械设计》表6-1选择平键尺寸为b=22mm，h=14mm，长度L为80mm。大链轮与升降轴的连接使用普通双圆头平键，参照《机械设计》表6-1选择平键尺寸为b=22mm，h=14mm，长度L为80mm，采用单键布置。卷筒轴、升降轴与联轴器连接使用普通圆头平键，参照《机械设计》表6-1选择平键尺寸为b=20mm，h=12mm，长度L为110mm 3.12.2键的校核 参考《机械设计》表6-2材料为钢的键的许用应力σp=120~150MPa，普通平键连接的强度校核参考《机械设计》式6-1。 卷筒轴与卷筒配合键：d=50mm，单键的工作长度为l=。带入上述公式得： 升降轴与大链轮配合键：d=80mm，l=。带入上述公式得： 卷筒轴与卷筒配合键：d=65mm，双键的工作长度为l=。带入上述公式得： 由以上计算证明所选键符合强度要求。 4 横移系统 4.1 横移系统结构设计 横移系统结构简图如图4-1所示，减速电机通过链传动带动导轮在导轨上运动。 图4-1 横移系统原理简图 4.2 横移电机功率的计算 横移机构是利用减速电机通过链传动带动导轮在轨道上平移。 为了降低载车载横移过程中的惯性，平稳安全地将车辆横移到指定水平位置。设计横移一个车位宽度距离W=2300mm的时间为t=14s则横移速度=W/1000t=2300÷1000÷14=0.16m/s。预估计载车板横移重量= 2750kg，横移过程中滚轮与轨道的摩擦系数μ=0.02，则轨道摩擦力f=N=1.3475KN，取g=9.8N/Kg。考虑各个传动部件的传动效率如下： 链条传动=0.97；滚动轴承传动；联轴器传动，传动总效率。所以电机功率为： P=f·（KW）。 4.3 齿轮减速机的选用 根据计算出的功率，选择停车设备专用的齿轮减速机。如下表选择型号为的减速机。功率为0.25KW，减速比为50，输出转速为30r/min。 该类型减速机的安装外形尺寸如图4-2。 图4-2 减速电机外形尺寸 表4-1升降电机尺寸表 h M N A Q S C H 115 120 90 175 140 11 15 175 D d L T U S1 E 150 28 45 31 8 M8 65 4.4 横移链传动设计 由于该链传动所传递的功率比较小，故选用节距较小的单排滚子链。外形尺寸标注如图3-3。 4.4.1链轮齿数的确定 小链轮的齿数不应过少，初选小齿轮齿数Z1为18，一般链传动的传动比i≤6，通常取i=2~3.5，这里我设计i=1.5。所以大齿轮的齿数Z2=Z1×i=18×1.5=27。 4.4.2计算功率Pca 查《机械设计》表9-6得工况系数KA=1.0，查《机械设计》图9-13得主动链轮齿数系数KZ=1.42，单排链，所以计算功率为： Pca=KA·KZ·P=1×1.42×0.25=0.355 KW 4.4.3链条节数LP计算 一般中心距a0=（30~50）p，由于传动比较小，现初设计a0=30p，所以链条节数为： 由LP通常为偶数，为了避免使用过渡链节，将LP设计为62。 4.4.4链条中心距 由已计算出Pca=0.355KW，主动小链轮转速为30r/min。查图9-11，选用链条号为10A的链条。查《机械设计》表9-1，10A号链条节距p=15.875mm。由节距可以确定中心距长度。 由，查表9-7得f1=0.24935。所以 (12)实际的中心距a ，一般取 4.4.5链条速度V 根据V=0.2286m/s，链号为10A。查《机械设计》图9-14，确定润滑方式为定期人工润滑。 4.4.6计算作用在轴上的压轴力Fp 链轮的有效圆周力Fe==1000×0.25/0.2286=1093.61N，当链轮垂直布置时压力轴系数。压轴力Fp的近似值为。 4.4.7低速情况下链条传动的静强度校核 对于低速情况下的链传动，链条容易发生过载拉断而失效，所以应按照静强度计算，校核其静强度安全系数s即： （4-1） 式中：FQ=21.8KN为单排链条的极限拉伸载荷（见《机械设计》表9-1）；m=1为链条排数；KA=1为工况系数；Fe=1093.61N为有效圆周力。 所以 ，所以所选链条符合设计要求。 4.4.8结论 链条型号10A，链轮齿数Z1为18，Z2为27，链条节数为86，，中心距为a =312.4mm。 4.5 链轮设计 本滚子链轮齿形依照国家标准GB1244-85设计。 4.5.1链轮齿形 链轮的齿形最重要的性能要求是确保链条的链节能够平稳自由地进入和退出啮合，不易脱链，且形状简单易加工制造。主要参数标注如图3-4。 4.5.2链轮结构设计 由于计算出的链轮都比较小，所以对于横移系统所使用的大链轮和小链轮均选用如图4.（a）所示的整体结构。 4.5.3链轮分度圆直径d 由分度圆直径，已知小链轮齿数为Z1=18，大链轮齿数为Z2=27，查表知链条节距P=15.875mm，滚子外径=10.16mm。由公式得，小链轮分度圆直径15.875sin180o18=91.42mm。大链轮分度圆直径 15.875sin(180o27)=136.74 mm。 4.5.4齿顶圆直径da 链轮的齿顶圆直径,将数据带入公式可求得，小链轮齿顶圆直径 15.875×[0.54+1/tan(180o/18)]=98.6mm，取整数为99mm。求得大链轮齿顶圆直径 15.875×[0.54+1/tan(180o/27)]=144.39mm，取整数为144mm。 4.5.5滚子定位圆弧半径ri 根据公式rimin=0.505dr，所以链轮滚子定位圆弧半径ri=0.505dr=0.505×10.16=5.1308mm 4.5.6齿根圆直径 小链轮齿根圆直径91.42-2×5.1308=81.16mm。 大链轮齿根圆直径136.74-2×5.1308=126.48mm。 4.5.7分度圆弦齿高 标准齿高0.27×15.875=4.29mm。 4.5.8最大齿根距 对于奇数齿:，小链轮最大齿根距91.42cos90o18-2×5.1308=80.81mm。大链轮最大齿根距136.74cos90o27-2×5.1308=126.25mm。 4.5.9齿侧凸缘直径dg ，查表知内链板高度h2=15.09mm。所以代入公式求得小链轮： 大链轮： 。 4.5.10轮毂厚度h ，dk为孔的直径。K的取值依据表1。 表1 对于小链轮，由于的减速机的轴头直径为28mm，所以小链轮孔的直径dk1=28mm，小链轮分度圆直径d小 =91.42mm，根据表1取k=4.8。所以小链轮轮毂厚度4.8+286+0.01×91.42=10.38mm，厚度取整数所以h小=10mm。预设计横移轴直径为40mm，所以设计大链轮孔的直径dk2=40mm，大链轮分度圆直径d大=136.74 mm，查表1取k=6.4。大链轮轮毂厚度6.4+406+0.01×136.74=14.43mm，厚度取整数h大=14mm。 4.5.11齿侧圆弧半径re 根据公式，所以小链轮的齿侧圆弧半径0.12×10.16×18+2=24.38mm。大链轮的齿侧圆弧半径0.12×10.16×27+2=35.35mm。 4.5.12轮毂长度l 由l=3.3h，lmin=2.6h 小链轮轮毂长度3.3×10=33mm。 大链轮轮毂长度3.3×14=46.2mm，长度取整数所以l2=46mm。 4.5.13轮毂直径dh 由 小链轮轮毂直径28+2×10=48mm。 大链轮轮毂直径40+2×14=68mm。 4.5.14齿宽bf 由单排 （ （4-2） 所以bf=0.95×9.4=8.93mm，取bf=9mm。 4.5.15齿侧半径rx 由rx≥p，取rx=16mm。 4.5.16倒角宽ba 由ba= （4-3） 所以ba=0.13×15.875=2.06mm。 4.5.17倒角深度h 倒角深 4.5.18齿侧凸缘圆角半径ra 由齿侧凸缘圆角半径0.04。 4.5.19齿沟角α 小链轮： 大链轮： 4.5.20材料与热处理 依据《机械设计手册》表9-15，依据《机械设计》表9-15，由于链轮的工作特点，要求制造链轮的材料的抗变形能力强且能耐冲击耐磨损。根据链轮设计标准，选择制造链轮的材料为50号钢，热处理方式为淬火、回火。 4.5.21计算结果：单位mm 参数 类型 齿数 分度圆直径d 齿顶圆直径da 齿根圆直径df 分度圆弦齿高ha 齿沟角 αmin 齿侧凸缘直径dg 轮毂厚度 h 齿侧圆弧半径re 小链轮 18 91.42 99 81.16 4.29 115o 73 10 24.38 大链轮 27 136.74 144 126.48 4.29 116.67o 119 14 35.35 参数 类型 齿数 轮毂长度 l 轮毂直径 dh 齿宽 bf 齿侧半径 rx 倒角宽 ba 倒角深 h 齿侧凸缘圆角半径 ra 滚子定位圆弧半径ri 小链轮 18 33 48 9 16 2.06 7.94 0.635 5.1308 大链轮 27 46 68 9 16 2.06 7.94 0.635 5.1308 4.6 横移导轮与导轨的设计 4.6.1导轮与导轨的结构设计 选择导轮结构，必须保证横移过程的稳定性和导轮的承载能力。由设计横移速度为V横=0.16m/s，转速n=20r/min,所以车轮直径。参考《机械设计手册》标准JB/T6392-2008选择双轮缘车轮，车轮直径为D=160mm，车轮型号：SL—160×100 JB/T 6392,其结构如图4-3。 导轨的选择轻型钢轨，参照《机械设计手册》标准YB/T 5055-1993选择型号QU80钢轨，其结构如图4-4。 图4-3 图4-4 导轮的主要尺寸参数如下表： 表4-2导轮的参数 基本尺寸/mm 其它尺寸/mm 160 190 100 95 45 60 120 30 导轨的主要尺寸参数如下表： 表4-3导轨的参数（单位mm） 型号 QU80 80 87 130 32 130 35 26 400 26 44 8 6 1.5 4.6.2导轮与导轨材料的选择 导轮和导轨主要作用是承载和导向，要求导轮和导轨具有较高的强度和耐磨性。参考《机械设计手册》GB/T 699选择45号钢。 4.6.3材料热处理 淬火+低温回火，热处理后应达到以下要求：导轮承载踏面和凸沿内侧面达到硬度HB300~380，导轨上表面以及两侧接触面达到HB300~380，接触面以及淬硬层HB300的地方淬硬深度要达到10~15mm。 4.7 横移轴的设计 4.7.1横移轴的材料选取 轴的材料主要是碳钢和合金钢。参考《机械设计》表15-1中，根据机械立体车库的横移轴的实际使用要求，选择横移轴材料为40钢，热处理方式为调质处理。 4.7.2横移轴的功率、转速计算 横移轴功率为P2，由减速电机输出功率P=0.25KW，则P2=P·=0.25×0.97=0.2425 KW。由前面计算知横移轴转速为n=10r/min。 4.7.3初定轴的最小直径 选用轴的材料为40Cr钢，对横移轴进行调质处理。据《机械设计》表15-3，取A0=103，所以得： =103×30.242510=29.8mm。该轴主要受到较小扭转力，只需一个键槽，所以轴径增大3%，所以有键配合处，dmin=30.