升降横移式多层立体车库及其传动设计

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 ==================== 摘要 多层立体车库是利用较少的空间为一般车辆提供大量停车位置和安全储存的设施。随着城市里私家车数量的增加,停车问题在大中城市普遍存在。由于多层立体车具有可以充分的利用空间资源,充分经变成了应对大城市里的静态交通问题的重要对策之一。 本文的利用地理优势,最大化增加停车数量之优点。现在已在深入分析了世界各国的停车库的发展状况和未来的趋势之后,以相对来说使用比较方便容易普及的升降横移型立体车库本文的讨论目标,选择三乘三,七车位式车库结构为对象,并且在这个过程中多方面分析了立体车库的制造运行成本和运行过程中的安全与否这两个因素。 文中具体说明了升降横移式多层立体车库的种类还有各自的优缺点,运用了提升和移动实体车库力学理论的运行原理,对车库所运用的机械结构进行了综合分析,包括框架结构的横向运动型停车设备强度、轴向和横向传动系统、电梯驱动系统的强度和轴向强度等。 由于要使这种多层立体车库达到实际应用的目的,文中根据机械停车设备的实际情况制定了一般的安全标准。以确保车库运行过程中不会出现安全事故,然后车库就可以安全稳定的投入到实际使用中去。 关键词：立体车库，钢结构，驱动，系统，强度，安全 1 Abstract A multi-storey garage is a facility that USES less space to provide a large number of parking Spaces and safe storage for general vehicles.As the number of private cars in cities increases, parking problems are common in large and medium-sized cities.Because multi-layer car has the ability to fully utilize the space resources, fully utilize the geographical advantage, maximize the advantage of the parking quantity.It has become one of the most important solutions to the static traffic problems in big cities.Based on the in-depth analysis of the development of the parking garage in countries around the world situation and the trend of the future, to use relatively more convenient and easy to spread to move type stereo garage in this paper, the discussion of the target, choose three by three, seven type of parking garage structure as the object, and in the process of stereo garage is analyzed by running cost and security or not these two factors in the process of operation. This paper details the types of multilayer three-dimensional garage for lifting and moving type and their respective advantages and disadvantages, applying the ascension and mobile entity garage mechanics theory, the operation principle of the mechanical structure on the use of the garage are carried on the comprehensive analysis, including the frame structure of the horizontal type parking equipment strength, axial and transverse transmission system, the elevator drive system strength and axial strength, etc. In order to achieve the practical application of this multi-layer parking garage, the paper sets general safety standards according to the actual situation of mechanical parking equipment.In order to ensure that no safety accidents occur during the garage operation, the garage can be safely and securely invested in actual use. Keywords: stereo garage, steel structure, drive, system, strength, safety 64 目录 第1章 绪论 8 1.1 课题的背景和意义 8 1.2 多层立体停车库的发展概况 10 1.3 立体停车库分类及各自优缺点 12 1.3.1 立体停车库的分类 12 1.3.2 立体车库的优点 15 1.4 研究升降横移式立体停车库的意义 16 1.5 升降横移式车库的工作原理 17 1.6 升降横移式库机械部分部件结构和功能 18 第2章 总体设计方案 20 2.1 总体设计方案 20 2.1.1 总体布局 20 2.1.2 驱动机构的设计与选择 20 2.1.3 提升方式的设计与选择 21 2.2 传动方案的设计 21 2.3 传动方案的选择 23 第3章 主框架部分 25 3.1 钢结构形式的选择 25 3.2 钢结构部分材料的选择 26 第4章 升降传动系统设计 28 4.1 升降电动机型号的选择 29 4.2 升降链传动的设计 30 4.2.1 链轮齿数、的选择 31 4.2.2 链条链节数Lp的确定 31 4.2.3 单排链所能传递的功率及链节距P的计算 32 4.2.4 链实际长度 L及中心距的确定 32 4.2.5 链速的计算 33 4.2.6 轴上的压轴力Q的计算 33 4.2.7 按静强度校核链条 33 4.2.8 润滑方式的选择 34 4.3 升降轴的设计 35 4.3.1 估算轴的基本直径 35 4.3.2 轴的结构设计 35 4.3.3 轴上零件的周向固定 37 4.4 联轴器及键的选择 38 4.4.1 联轴器的选择 38 4.4.2 键的选择与校核 38 4.5 轴承的选择 39 4.5.1 轴承的选用及校核 39 4.5.2 轴承的寿命校核 39 4.5.3 轴承润滑方式的选择 40 4.6 钢丝绳和滑轮的选择及相关数据计算 40 4.6.1 钢丝绳直径的确定 40 4.6.2 滑轮的选择 41 4.7 卷筒的设计 42 4.8 升降轴的强度校核 42 第5章 横移传动系统设计 45 5.1 横移电动机的选择 46 5.2 横移链传动的设计 47 5.2.1 链轮齿数的确定 48 5.2.2 确定计算功率 48 5.2.3 中心距和链条链节数Lp的计算 48 5.2.4 单排链传递功率及链节距P的计算 48 5.2.5 链实际长度 L和中心距a的计算 49 5.2.7 轴上的压轴力Q的计算 49 5.2.8 链条的静强度校核 50 5.2.9 确定润滑方式 51 5.2.10 链轮的结构确定 51 5.3 横移传动轴A的设计 52 5.3.1 估算轴的基本直径 53 5.3.2 轴的结构设计 53 5.3.3 轴上零件的周向固定 56 5.4 联轴器及键的选择 56 5.4.1 联轴器的选择 56 5.4.2 键的选择与校核 56 5.5 轴承的选择与计算 58 5.5.1 轴承的选用和校核 58 5.5.2 轴承润滑方式的选择 59 5.6 横移车轮与导轨的选择 59 第6章 安全防护措施 61 6.1 防坠落装置设计 61 6.2 其他防护措施 62 6.2.1 载车板状态检测 62 6.2.2 载车板移动准确性检测 62 6.2.3 载车板升降准确性检测 63 6.2.4 放置人员与动物误入检测 63 结 论 64 致 谢 64 参考文献 66 第1章 绪论 1.1 课题的背景和意义 近些年来，随着我国的经济水平持续提高,人民群众收入不断增加,我国私家车的数量也不断的攀升。因此出现了一个急需解决的问题,就是能为这些数量迅速增长的汽车提供合理停车位置的场地越来越急缺。我们的生活中,走在街上的人们都会看到这样的情况:人们因为找不到停车位,就把都把车随意的停在路边,这样不仅仅会造成道路堵塞,还会导致许多的安全问题出现。根据国家建设部和交通部的共同调查,城市里汽车的数量与停车位数量的比例越来越大。人们面临的问题早已经不是买不起汽车,而是买了汽车却发现开出去之后却没有地方停车。 图1-1因为找不到车位随意停放的汽车 根据相关报告指出,一方面我国汽车的数量在中国城市的平均增长率为15%-20%。另一方面我国城市里的各种停车设备数量的平均增长率是可怜的2%-3%,所以,我们现在亟须把如何有效处理城市车辆停放的问题放到日程上来。 但是怎样解决呢?解决目前城市里的静态交通问题,大致上来说可以从两个方面着手,一是软措施方面,二是硬措施方面。 软措施方面,就是通过政府的干预,制定各种规章制度,限制这样车辆胡乱停放的行为,这样人们会把车尽量的停在停车场而不是大街小巷。还有部分有车人士因为停车难又不让乱停车会更愿意选择骑像共享单车一样的绿色交通工具,这样就减少了停车场的压力,但是这样并不能彻底的解决停车难的问题。因此与并不能去除病根的软措施相比，我们应该进一步利用立体的停车空间,问题才能迎刃而解,在国外已经有很多先进的技术投入到了停车场的建造上,下面都会有所介绍。 大城市的特点之一就是琳琅满目的高层楼房和各种利用空中资源的设施,就拿河南省的省会郑州来说，郑州每到交通高峰期，整个路上满是车辆，鸣笛声此起彼伏，车多人多的现象不仅仅降低了到人们的生活质量，抢车位争车位的现象也越来越影响社会的和谐。多层机械式立体车库能够使用有限的地面面积创造更多的停车位置,本来只能够停放一辆车的空间现在可以停放五辆、十辆甚至更多。这样就可以最大限度的规避停车难的问题。多层立体停车库能够使地面面积的使用率远远超过了100%,这在寸土寸金的大城市里绝对是诱人的优点。所以发展立体车库是未来的大势所趋。 与此同时,我国的科技水平也在不断的向前进步,机械式的车库不但使人们在停车时感觉到更加的方便,而且还能保证人们的安全,如果人还在车库里面或者车还没有停准位置,车库移动装置便会检测到,从而停止运转，这样的设备不仅仅可以解决棘手的问题，还可以使车辆的停放更加安全。 1.2 多层立体停车库的发展概况 立体车库这个概念已经提出很多年了，虽然我们现在在日常生活中还不常见,但是多层立体式停车库在生活中的实际使用其实已经有30多个年头了。工业比较发达的国家，比如德国，早早的就用上了立体车库。而在我们亚洲,立体车库数量多的是国土面积比较小的日本还有韩国。 在日本,有很多生产立体车库还有和立体车库有关的配件的公司，因为他们的工业发展比较迅速，而且第二次世界大战以后，日本的经济在美国的扶持下渐渐强大了起来，甚至到了在亚洲一枝独秀的地步，所以日本的立体车库也在这样的基础下发展迅猛[1]。 韩国的立体停车库行业的发展过程相对其他国家来说比较稳定。与日本类似，韩国也是二战以后经济发展飞快的亚洲国家，上世纪90年代，韩国和新加坡、香港、日本并称为亚洲四小龙，因此，在这样的经济条件下，韩国的汽车数量直线上升，立体车库也得到了快速的发展。 图1-2韩国LG研发的塔式立体车库 我国在20世纪80年代开始进行机械式立体停车设备的研究。在进入90年代以后,随着我国汽车制造业还有建筑类产业的不断进步,特别是私家车出现在平民百姓家之后,各种各样的提供停车的设备才开始慢慢发展起来,于是停车类产业的发展也跟着慢慢有了长足的进步。现在在我国,有大量生产与立体停车库有关零件的公司。在这里面,从事主机研制的公司超过了50所。他们生产的产品在经过引进外国的技术和在公司内部进行自我研究更新之后,产品的质量和之前相比产生了很大的进步。国内的设备大多都采用了当前相对来说比较先进的机械、电子、液压、光学、磁控。截止到目前,我国投入使用的立体车库国产化率已经达到了50%以上。 目前很多现代化小区虽然给住户配备了停车位，但是远远满足不了人们的需求,况且小区的面积是一定的，而现在甚至有一家多车、人人都开车的情况出现，这时候建设足够的停车库所需要的面积就出现了严重的短缺。所以本文研究的这种立体车库凭借其占地小,提供空间大的优点,迅速获得了大众的青睐。笔者认为，多层立体车库的优点主要体现在多层立体车库占用的面积比传统车库小。传统的地下车库因为都在一个平面上，所以车都是一个挨一个进行停放，这样需要的面积是巨大的。举个例子来说，你现在要停三十辆车，你不仅仅要拿出这三十辆车所占的面积，你还要为他们设计安全的通道，设计合理的进出路线，车与车之间还要留出一定的距离。而使用立体车库，就可以利用上面的空间进行存放车辆，底层的面积只要几辆车的就可以了。这样一算，停下这三十辆车所用的面积远远的大于把这三十辆车叠起来放置的面积。而且立体车库的层数越多,就越节约停车的面积,这和城市里为了增多居民的住房面积而建筑更高的大楼是一个道理。 1.3 立体停车库分类及各自优缺点 1.3.1 立体停车库的分类 现在的立体车库的类型如图1-3中所示[3]，下面选择四种最常见的进行简单的介绍。 图1-3机械式立体停车库种类树状图 (1)升降横移类 图1-4 升降横移类立体停车库 这种升降横移类立体车库可以设计成多种多样的规格，车位数量也可以随意调整。最大的优点是装配比较方便灵活,占地面积小，并且造价相对来说比较低。 (2)仓储类 图1-5仓储类立体停车库 仓储类立体车库优点是可以存放大量的车辆，适合大公司，大企业使用，缺点也很明显，这种车库不是可升降横移式，取车放车时需要堆垛机，而堆垛机的价格比较昂贵，技术要求也比较高，容错率小，容易发生安全事故。 （3）垂直升降类 图1-6 垂直升降类立体停车库 垂直升降类的立体停车库看起来更像一部为汽车设计的电梯，其核心便是升降机，汽车通过车库里的升降机进行日常的存取。 （4）循环类 图1-7 循环类立体停车库 循环类机械式停车库是通过减速电机带动牵引构件链条来带动存车托架做循环运动的停车设备。这种设备方便存取，司机存车时只需要把车开到准确的位置然后出库即可。而取车时只需要输入所取车辆的编号即可进入存车托架取出车辆。 1.3.2 立体车库的优点 立体停车库近几年不仅仅在国际上一些发达国家正在进行普及，在国内的一些大城市也正充当越来越重要的角色[2]，立体车库的优点主要有以下几点: （1)蕴含巨大的经济潜力 现在大城市里的房价不断飙升，随之而来的是土地面积的紧缺，甚至在一线城市达到了寸土寸金的地步。因此城市里并没有那么多的空间去建设普通的车库，而立体车库的出现节约了大量的土地面积，而土地面积就代表着巨大的经济效益。 （2)外观同建筑协调 立体停车库因为采用的新技术，新材料，所以和以前的车库比起来更加的美观，而且还可以根据立体车库所在地点的建筑风格去对其进行适当的装饰和改造，最后达到和周围的环境和谐统一的效果，这是以往的车库所做不到的。 （3)完备的配套设施及“ 绿色”环保 立体车库在建设过程中会加入许多高科技的设备来确保停车的安全，而且载车板上可以配备计时器，方便收取停车费用，从而节省大量的人力资源，而且在车库的运行过程中全程都是电动，完全不会对环境产生污染。立体车库还具有很大的可塑造性，可以为以后更多的设计留下空间。 1.4 研究升降横移式立体停车库的意义 升降横移式立体停车库虽然是现代科技的产物，但在笔者看来，立体车库就像高楼大厦一样，也是这个时代的发展趋势。人类之所以去建造高楼大厦，是因为人口数量越来越多，不得不利用上层的空间进行居住，从而为日常的活动留下空间。而现在汽车数量增速惊人，美国甚至被比喻成汽车轮子上的国家，大量的汽车不仅仅需要大量的燃料，也需要大量的停车空间进行停放，地面上的空间已经远远的满足不了需求，因此升降横移式立体车库的出现是人类社会的进步，是文明的进一步发展，而我国在这方面投入的精力远远比不上发达国家，一些大城市里高质量立体车库大多是从外国进口的，我国自主研发的立体车库因为技术的限制，还达不到令人满意的程度。所以我们要花时间去研究去更新我们的技术，争取能取得重大突破。 1.5 升降横移式车库的工作原理 升降横移式立体车库主要通过对载车板的移动来实现汽车的存入和取出。车库里的每一个车位都配备有载车板，汽车就停放在载车板上，载车板移动时也带动汽车一起移动，这样就可以把车库任意位置的汽车移动到底层，还可以把底层的汽车移动到高层的空位上，把空的载车板放到下面，方面停车。 图 1-8 七车位升降横移式立体车库工作原理图 图1-8为一个地上7车位的升降横移式立体车库，车库的主要动力来源是电动机产生的牵引力，通过钢缆传动实现载车板的上下和水平移动。整个车库的车位均可以水平移动，而第二层和第三层的车位可以上下垂直移动，第一层的不可以上下移动，因为有两个空车位的存在，因此整个车库里的任意一个车位都可以移动到任意一个位置，这样可以实现车辆的方便存取。这样的立体车库机动性很强，可以适应任何场地，而且对周围环境的要求不高，适合广泛的应用。 1.6 升降横移式库机械部分部件结构和功能 本文所研究的三层三列式立体车库主要由结构框架、载车板、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。下面对车库的主要组成(图1-9所示)进行分析。 图 1-9 升降横移式立体车库主要组成 (1) 结构框架 该立体车库的框架的结构的主体上采用的是热制方钢、角钢还有钢板制造，这样的好处是立体车库不仅仅轻巧美观，而且还有一定的刚度，方便移动地点，比较灵活。 (2) 上载车板及其提升系统 上载车板工作原理如图1-8 ,电机的顺逆时针旋转可以控制载车板的上升和下降。电机功率则通过载车板的移速来确定，上下载车板间的距离由所存的车辆类型的最大高度来确定。 (3) 下载车板及其横移系统 下载车板因为不需要上下移动，因此可以适当的缩短其长度，以达到节约原料的目的。两块下载车板都有一套独立的电机减速机传动系统，载车板下面的钢轮可以使其在导轨上移动，电机的功率需要通过载车板和车辆的总重量等因素进行具体计算。 (4) 安全装置 安全装置主要是为了防止上载车板突然下落砸坏车辆或者伤到停车者，主要的方式是在上载车板上安装上下行程的极限开关还有防坠落装置。当出现故障时，载车板突然下落，这时纵梁下面的四只挂钩就会落入到四只耳环内，防止其进一步的下落造成事故。当载车板在升降横移的时候碰到了人或者其他障碍物时，防碰撞板会感应到阻力，自动的断电使电机停止运动。 (5) 控制系统 升降横移式立体车库主要是采用PLC控制器控制，可以实现平时正常使用时的自动控制状态，急停可以应对车库发生突然故障，手动主要用于车库按时检修时的调试，此外，还有复位控制方法方便的排除故障。 第2章 总体设计方案 2.1 总体设计方案 升降横移式立体车库作为一个需要载重具有一定质量汽车的设备，它的结构设计决定着它的工作稳定性、耐久性还有安全性。因此在谈及其它的细节之前，我们应该先确定车库的整体结构设计。车库的主要组成有主框架、载车板和传动系统这三部分，主框架部分决定了车库的稳定性，因为其承担着载车板传动系统还有汽车等等的所有重量。传动系统决定了车库的运行流畅度还有稳定性。而载车板质量的好坏，直接影响到汽车停放的安全性。所以这三个部分的设计是整个车库设计的重点。 2.1.1 总体布局 本文所设计的立体车库是三层三列七车位的结构，提供停车服务的对象是普通中小型的家用轿车。根据生活经验，本车库顺利运行大致需要场地的面积为长宽高8m*6m*6m。 2.1.2 驱动机构的设计与选择 因为立体车库需要提升和移动的对象是汽车，所以车库的驱动装置可以有很多选择，考虑到车库的工作地点与人们的住所距离很近，所以本次设计我最后决定选择作为立体车库的主要动力来源的设备是电动机。电动机有两个优点，第一，电动机的工作声音很小，不会对附近住着的人的生活造成干扰，试想如果是柴油机汽油机什么的作为动力来源，那每次存车取车都会造成不少的噪声污染；第二，电动机的能源是可再生能源，并且是不会排放任何对环境有害的气体还有污染物等等，所以电动机是比较合适的选择。 2.1.3 提升方式的设计与选择 用电动机作为动力把载车板拉起来的方式有很多种，但是因为车库的体积比较小，所以使用钢丝绳进行提升，这样不仅仅可以简化结构的设计，系统运行起来也会更加的稳定。 2.2 传动方案的设计 机械传动系统的主要作用是通过电动机把电能转化成动能，并通过一系列的传动系统，最后可以把电动机产生的动力传送到载车板上，然后载车板就可以带着上面的汽车进行的上下左右移动。所以传动系统的设计还是很重要的，它可以直接的影响到整个车库的运行流畅度还有稳定性，所以设计一个合理的传动方案对车库的高效率工作有很大作用。一般有以下几种常用的传动方案: 方案一:带传动,结构简单,容易维护，成本低，而且由于滑动摩擦的存在，还可起过载保护作用。 图2-1 带传动 方案二：链传动,链传动由于不存在滑动摩擦，所以平均传动比带传动准确,而且具有效率较高;传动功率大的优点,;对工作环境的要求不高，便于安装维护，结构紧凑。 图2-2 链传动 方案三：直齿轮传动,具有传动效率高,结构紧凑,承载能力高,功率和速度适应范围广的优点，但是其缺点是成本较高，安装与维护也比较繁琐。其结构如图2-3: 图2-3 直齿轮传动 2.3 传动方案的选择 合理的传动方案不仅仅要实现车库的正常运行，还要具有结构紧凑，能够保证车库的高效率运行，安装成本低的优点，现对上述方案方案进行分析,由下面的两个表格可以选出较好的方案[5]。 表2-1 定性判定与价值对应 表2-2 传动方案选择的使用价值表 升降横移式立体车库中的传动系统的传动特点很明显，它并不需要很快的速度，但是需要很大的力去保证可以实现载车板的提升和移动。在这样的条件下，如果采用带传动，皮带和带轮之间的摩擦力如果不足以满足驱动的条件，则不可避免的发生打滑现象，对车库的运行造成安全隐患，故予以排除。除了带传动，链传动和齿轮传动其实都可以让车库正常的运行，但是由于链传动的成本比较低，而且维护方便，更适合用在立体车库上，所以,此次方案设计选用方案二比较合理。 第3章 主框架部分 3.1 钢结构形式的选择 结构上的单柱形式可以很容易的保持装备的平衡，而且结构还特别简单，安装起来一点不麻烦，故本文设计的中体车库的钢结构部分采用单柱式,这种结构的大致样式如下图所示。 图3-1 单柱式钢结构 3.2 钢结构部分材料的选择 本文设计的车库的架构时所用到的钢材有很大一部分都是热扎H型钢,立体车库骨架的主要构成为立柱、横梁、斜拉杆、加强肋等，所选用的刚材料均选牌号为。 查阅《实用用钢铁材料手册》[10]可以得出，此处最合适的立柱型号为，因为这个立柱承受着车库以及将来要停到车库上面的汽车还有停车司机的全部重量，为了让立柱能够安全的完成支撑的任务，立柱的截面设计成正方形是最合适的，因为这样更加稳，然后这个正方形的中间是空的，这样的话立柱比较结实，可以承受更多的重量。本文所设计的立柱的具体大小为：正方形边长为,最后为了让设计的立柱更加不容易倒下，还设计了在立柱贴近地面的那一端焊了一块正方形的铁板，根据立柱本身横截面的大小，把这块铁板的边长设计为，铁板的厚度为3cm，在这块铁板靠近边缘的位置还安装了，这样的话就可以通过这个铁板更好的把立柱固定在地上，立柱不会那么容易倒下。在这块铁板上还焊上肋板，这样一来就更结实了，立柱的截面形状如图3-2所示。 图3-2 立柱 横梁采用工字型钢，如图所示，型号为工字钢，侧面横梁主要起连接作用，基本上不会承受很大的力，长度够就可以了，设计时要简化材料的类型，所以选择热轧槽钢16就可以了。 图3-3 横梁的工字形截面 考虑到整个车库需要稳定性，因此需要在车库上加上斜拉杆和加强肋，这两个部分的强度要求比较高，因此材料的选择是热扎等边角钢截面，这个角钢的型号为，截面的具体形状如下图所示。 图3-4 斜拉杆、加强肋的等边角钢截面 第4章 升降传动系统设计 在整个立体车库所有传动系统里面，所需要的功率最大的是升降传动系统，升降传动需用电动机的动力把载车板拉上去，在这里面，需要用钢丝绳来传递电动机的力量，就可以达到传动的目的了，升降系统的大致示意图如下图所示： 图4-1 升降传动示意图 4.1 升降电动机型号的选择 考虑到取车停车并不需要很快的速度，而且速度太快也不能保证车库工作时的安全。所以设置本文所设计的车库载车板的升降速度为，载重 ，由公式可以计算出工作时所需要的功率为： 查阅《机械设计手册》可以找到电动机的输出功率计算公式为： 式中 查阅资料可得链传动总效率计算公式为： 式中 代入数据可以得到： 所以就可以算出电动机的输出功率应该是 通过查资料，相对来说比较合适做这个升降系统的动力源的电动机为台湾明椿电动机厂生产的专门供停车设备使用的交流减速电动机。电动机的外观详情见下图。 图4-2 电机的外形图 表4-1 升降电机的尺寸表 4.2 升降链传动的设计 因为车库所需的提升速度较慢，所以卷筒直径应该设计的小一点，现确定所用的卷筒直径为,有由上文可知，设计的载车板上升的速度为,故可以根据公式并且代入相关的数据可以很方便的求得卷筒的转速。 由公式得， 链轮传动比 所以通过上面的计算可以得出所要使用的链轮的传动比为。 4.2.1 链轮齿数、的选择 上文可以方便得出传动比，查阅《机械设计》[7]可得现在应该取小链轮的齿数，如果这样取得话，根据传动比，则可以算出大链轮的齿数为。 4.2.2 链条链节数Lp的确定 根据实际情况，大致确定中心距，然后就可以算出节距为 取 4.2.3 单排链所能传递的功率及链节距P的计算 通过查阅《机械设计》可以查到查得工况系数 根据实际情况，然后查阅《机械设计》中的相关图表我们可以得出小链轮齿数系数, 链长系数，如果选择双排链，查阅《机械设计》[7]中的表格可得出多排链的系数 现在计算可得额定功率 按照上文计算出来的额定功率的数值和转速通过查询《机械设计》[7] 可以得出要选择的滚子号是，链的节距 链号标记为 4.2.4 链实际长度 L及中心距的确定 4.2.5 链速的计算 4.2.6 轴上的压轴力Q的计算 圆周力 查阅资料可得应取压轴力系数，此时可以计算得出轴上的轴压力 4.2.7 按静强度校核链条 因为立体车库的横移系统中所使用的链条的工作速度很慢，所以我们在进行链条使用的可行性及安全性校核时，应该把对链条的静强度校核作为校核的主要内容。 查阅《机械设计手册》[6]可得，链条的静强度计算公式为： 式中静强度安全系数； ； ； ，查阅《机械设计手册》[6]可得： 当这种情况出现时，可以忽略不计。 ， 查阅《机械设计手册》[6]可以得出：， 为两轮中心线对水平面的倾角，则代入数据可以算出 ； 。 代入数据通过计算可以得出： 因为链条的静强度数值大于静强度的安全系数，所以该链条满足强度要求。 4.2.8 润滑方式的选择 求得的链速和链节距分别是根据《机械设计》[7]中的相关图表可以查得此处最合适的润滑方式是人工定期润滑。 4.3 升降轴的设计 升降轴在车库的工作过程中起到很重要的作用，它的的结构如下图： 图4-3 升降轴结构图 4.3.1 估算轴的基本直径 由车库传动的具体情况以及传动的强度，该横移轴的制造材料选用45钢即可，处理方式选择为调质处理，通过《机械设计》[7]可以查到=640MPa。根据实际情况取C=60，现在可以得出 所求为轴的最细处，即装联轴器处。但因此处有个键槽，故轴颈应增大5%，即。 为了使所选的直径与联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器。由《机械设计》查得采用刚性联轴器，取与轴配合的的半联轴器孔径40mm，故轴颈，与轴配合长度83mm。 4.3.2 轴的结构设计 （1）轴上的各段的直径尺寸如下图所示： 表4-2 升降轴各段 （2）轴上的各段的长度尺寸如下图所示： 表4-3 升降轴各段长度 4.3.3 轴上零件的周向固定 在这个部分，半联轴器的所有周向定位都是用的，查阅资料可得平键的尺寸为键槽的，半联轴器与轴的配合代号为。一样的道理可以得出，链轮毂与轴连接的地方，要保证链轮与轴的周向固定，最后选择的链轮轮毂与轴的配合代号为H7/k6。 4.4 联轴器及键的选择 4.4.1 联轴器的选择 查阅参考文献[2]可得此处最好用刚性联轴器。 4.4.2 键的选择与校核 （1） 查阅《机械设计》[7]这个地方选用普通平键最为合适： 与联轴器配合的选用：键 与链轮配合选用：键 （2）键的校核： 查阅《机械设计》[7]可得键的校核公式为： 式中 T； ； 。 联轴器与轴配合的键：，，代入上述公式并通过计算可得： 链轮与轴配合的键：， 将数据代入校核式可得： 由计算结果可得符合要求，设计合理。 4.5 轴承的选择 4.5.1 轴承的选用及校核 根据设计的实际情况，本设计里面选用的轴承都是深沟球轴承，通过查阅《机械设计手册》可得可选择的轴承的最佳型号是。 4.5.2 轴承的寿命校核 查参考文献[1]可以得到轴承寿命的计算公式为： 通过查表可得：，当量动载荷为。对于球轴承，，，代入数据并通过计算可得： 由计算结果可以知道，轴承可以使用很长时间，所以可以放心投入使用。 4.5.3 轴承润滑方式的选择 因为车库的运行速度低，所以轴承的旋转速度也很低，所以轴承润滑时用脂润滑就可以了，这种润滑方式很适合在低速高强度环境下工作的轴承。 4.6 钢丝绳和滑轮的选择及相关数据计算 4.6.1 钢丝绳直径的确定 按计算可得： 式中 C --选择系数 查阅资料可以得出选择系数的大小为 查阅《机械设计》可得，钢丝绳的材料选择圆股钢丝绳-合成纤维芯钢丝绳最为合适: , 最小破断拉力 4.6.2 滑轮的选择 车库中的滑轮起到的作用主要是导向，安装上滑轮之后，可以改变钢丝绳传递力的方向。因为这个滑轮受到的力不大，所以滑轮的材料确定为铸钢。由钢丝绳的直径d，查阅《机械设计手册》[6]可以得出与钢丝绳直径相匹配的滑轮直径D=225mm。滑轮的型式可以由《机械设计手册》[6]中的资料选择一般密封，无内轴套的E型滑轮。其标记为： 滑轮 4.7 卷筒的设计 本车库所用的卷筒类型是选择A型卷筒，查阅《机械设计》[7]可以的得出卷筒的几何尺寸计算公式： 卷筒的最大起升高度 绳槽槽距和卷筒槽底直径分别 卷筒的计算直径是 =200mm 固定钢丝绳的安全圈数=1.5 卷筒上的螺旋部分长度： 无绳槽卷筒端部尺寸, 固定钢丝绳所需要的长度 中间的光滑部分的长度 卷筒的长度 4.8 升降轴的强度校核 轴的力学模型如下图所示： 图4-4 轴力学模型图 ，此轴所受的力主要是扭转力，因此现在只需要对此轴进行扭转应力的强度校核， ： （1）求出轴传递的扭矩： （2）求轴上的作用力： 链轮上的圆周力： 链轮上的径向力： A处的切向力： 该轴的扭矩图如图3-7所示： 图4-5 扭矩示意图 可以看出轴的第二个键槽中心截面受扭矩最大，太危险，应该对它进行强度较核： 。 代入数据可得： 由计算结果可得，此设计合理。 第5章 横移传动系统设计 立体车库的横移传动系统的作用是通过移动载车板的位置，带动载车板上的汽车进行位置的更换。这样可以通过和升降系统进行配合，取车时，把需要取的汽车换到底层，存车时，把空的载车板放到底层。这样就可以实现车辆在立体车库里的存取，其主要的一动方式是通过载车板下面的传动轮来移动载车板。横移传动系统的结构如图5-1。 图5-1 横移传动示意图 5.1 横移电动机的选择 因为载车板主要停放的是汽车，考虑到现在汽车的一般重量和载车板的重量，设定载车板要承载的总质量为，横移速度是，由《机械设计手册》[6]查得摩擦因子，这时可以通过公式算出当主动轮通过电动机带动载车板移动时，所需要电动机输出的功率为： 由《机械设计手册》[6]可得电动机总的输出功率计算公式为： 式中 可以求出来链传动的总效率是： 式中 代入上面的数据可以得到： 则可以计算出电动机的输出功率为： 在载车板进行横移时，为了安全起见和实际操作中的要求，载车板的移动速度是很慢的，因此带动载车板横移的电动机的转速不需太高，笔者根据上文所算得的所需要的以及和车库设计上的相匹配程度，选择由台湾明椿电机厂[20]生产的交流减速电动机，型号为，额定电压为，功率为速比30，输出转速n=18r/min。 这个电机的具体外形图见图4-2。电机的外形尺寸如下表所示： 表5-1电机外形尺寸(mm) 5.2 横移链传动的设计 考虑到横移的速度很慢，所以选择横移轮直径，由公式可以具体算出来车轮的理论旋转速度是： 由上面的公式算出来的电动机的转速和车轮的转速进行比较可得，电机转速和车轮转速大致是相同，所以选择的传动比是1。 5.2.1 链轮齿数的确定 由《机械设计》[7]可以查到， 则从动链轮齿数 5.2.2 确定计算功率 根据具体情况，由《机械设计》[7]可以查到工况系数，因此 5.2.3 中心距和链条链节数Lp的计算 暂时确定中心距，则链接数 取 5.2.4 单排链传递功率及链节距P的计算 由《机械设计》可以查到小链轮齿数系数多排链系数， 长度系数，将上述查到的数值代入公式可以得到： 现在用上文中所求得的额定功率和转速的具体数值可以查《机械设计》[7]中的表格可以查出应该选择型号为12A的滚子链最为合适，继续查表可得最为适当的链节距 链标记为： 5.2.5 链实际长度 L和中心距a的计算 由相关公式可以算出： 5.2.6 具体链速的计算 5.2.7 轴上的压轴力Q的计算 圆周力 查《机械设计》[7]可得这时应该取的合适的压轴力系数为 然后又有 5.2.8 链条的静强度校核 根据立体车库的横移系统中所使用的链条的工作速度很慢，所以我们在进行链条使用的可行性及安全性校核时，应该把对链条的静强度校核作为校核的主要内容。 查阅参考文献[5]可以得到，链条的静强度的计算公式为： 式中 ； ； ，其中是链条本身的重量，可以通过《机械设计手册》[6]查到：具体的数值为；在这样的条件下，并且时，的大小存在与否并不影响。 ， ，通过《机械设计手册》[7]中的图表可以查到：，在这个式子中，代表的是中心距，则可以确定，代表的是两个轮子之间的中心线水平面的夹角，将这些数据代入式子中，然后这样就可以通过计算得出 然后进一步将上述数据代入静强度的计算公式可以得出： 因为所求得的静强度安全系数的数值大于许用安全系数数值，所以这种方案是可行的。 5.2.9 确定润滑方式 根据链速v=0.11m/s和链节距P=19.05mm，由这两个数值在《机械设计手册》中查得该设备的最佳滑方式是人工定期润滑。 5.2.10 链轮的结构确定 根据车库横移设备的设计实际情况还有这个设备运行时的具体情况，我们可以确定链轮的结构设计成最为合适，然后又考虑到链轮的具体受力情况及其工作强度，可以选择制作链轮的最合适的材料是45钢，链轮的热处理为淬火、回火，链轮的齿面硬度。查阅《机械设计手册》[6]中的图表可以查到这个链轮的结构示意图及其具体的所示： 图5-2 横移链轮 5.3 横移传动轴A的设计 立体车库的最底层的载车板只能进行横向移动，下面设计的横移传动轴A是车库横移电动机的动力的传动设备，这样可以实现把电动机的动力作用在车库的载车板上，让车库可以正常工作，这个设备的大致结构如图所示： 图5-3 横移轴A 5.3.1 估算轴的基本直径 由车库传动的具体情况以及传动的强度，该横移轴的制造材料选用45钢即可，处理方式选择为调质处理，通过《机械设计》[7]可以查到。 因为上面所求得的数值是整个轴的最细的地方，但是因为这个地方刚好有一个键槽，所以为了安全起见和安装的可行性，这个地方的轴颈应该再增大5%，所以，则。 因为要让上文选择的直径与联轴器的孔径可以达到刚好匹配，所以现在同时选择相配的联轴器比较合适。由《机械设计手册》[6]可以查到这种情况下我们采用刚性联轴器最为合适，现在我们可以选择与轴配合的半联轴器孔径28mm，故轴颈28mm，与轴配合长度44mm。 5.3.2 轴的结构设计 （1）轴上的各段的尺寸如下图所示： 表5-2 横移轴各段直径 （2）轴上各段的长度： 表5-3 横移轴各段长度 5.3.3 轴上零件的周向固定 链轮，车轮和半联轴器的周向定位都是使用的平键连接，按由《机械设计手册》查得平键尺寸，键槽采用键槽铣刀加工，长为25mm。为保证链轮与轴的周向固定，故选择链轮轮毂与轴的配合代号为H7/r6；同样，车轮轮毂与轴连接处，选用平键为车轮与轴的配合代号为H7/k6；半联轴器与轴连接和链轮，选用平键为，半联轴器与轴的配合代号为H7/k6；滚动轴承与轴的周向定位靠过盈配合来保证，此处选H7/r6。 5.4 联轴器及键的选择 5.4.1 联轴器的选择 由前可知与联轴器配合处直径为28mm，查《机械设计手册》[6]可得，此处最合适的方案是选用刚性联轴器。 5.4.2 键的选择与校核 （1）查阅《机械设计手册》[6]可得此处最合适的键是普通平键，在不同的部位配合所选的键的类型如下所示： 与联轴器配合选用：键8×30 GB/T1096-2003； 与小链轮配合选用：键8×30 GB/T1096-2003； 与车轮配合选用：键14×70 GB/T1096-2003。 （2）键的校核 查阅《机械设计手册》[6]可得键的校核公式为： 式中 T ——传递的转矩，由； ——键与轮毂键槽的接触高度，； ——键的工作长度，圆头平键； ——轴的直径； ——许用挤压应力，查表6-2知：。 联轴器与轴配合的键：，，将以上的数据代入上面查得的公式通过计算可以得到： ，，将以上数据逐一代入键的校核公式并通过计算可以得到： 由此可知此键满足要求。 5.5 轴承的选择与计算 5.5.1 轴承的选用和校核 根据立体车库设计的实际情况及其各部分的受力情况，本设计里面选用的轴承都是深沟球轴承，通过查阅《机械设计手册》[6]可得可选择的轴承的最佳。 下面是轴承的寿命校核和计算过程： 轴承寿命计算公式[1]为： 经过查阅具体文献可以得到：，当量动载荷为 。对于深沟球轴承，，代入上面的数据并且经过具体的计算可以得出： 由上面的计算结果可知轴承可以放心投入使用。 5.5.2 轴承润滑方式的选择 通过查阅相关资料可得，该轴承的最佳润滑方式是。 5.6 横移车轮与导轨的选择 通过查阅资料可得，本文设计的立体车库载车板下的最合适的车轮为双轮缘车轮，考虑到整个车库的面积还有载车板的大小，所以设计的合适的车轮的直径是。这样的车轮的标记是：车轮 因为车轮承受的应力并不算大，所以车轮的材料可以选择45钢，车轮形状的具体结构如图5-4所示。 载车板运行时所需的导轨材料及类型通过查阅《机械设计手册》[6]可得出，最佳的选择是轻型钢轨，这种轻型钢轨的具体结构请参见本文图5-5。 车轮载车板下面的车轮的主要尺寸见下表： 表5-4 车轮的主要尺 车轮运行所需的导轨的主要尺寸如下表： 表5-5 导轨的主要尺 图5-4 车轮 图5-5 导轨 第6章 安全防护措施 6.1 防坠落装置设计 汽车停放到载车板上之后，因为电机不再工作，因此载车板在汽车的重量下可能会发生下落，所以要设计防坠落装置。在参考很多防坠落设计之后，笔者觉得最适合本文所设计车库的防坠落方式是运用防坠落挂钩和挂环，载车板停稳之后，就会自动的悬挂在挂钩上，这样可以防止载车板下落。但时当电机在工作的时候，这套制动装置是不需要的，所以在不需要时就采用电磁铁通电的方式顶开制动杆，这样就可以消除制动。如图6-1所示： 图6-1 防坠落结构原理图 当电机停止工作时，电磁铁无没有通电，这时制动杆左端在弹簧的作用力下使挂钩挂住挂环。当电机运行的时候，由于电磁铁中通电，此时可以吸引制动杆使挂钩脱离挂环，这样就可以消除制动。因为电磁铁进入工作状态很快，因此这套装置可以很有效的在防止车库坠落的同时不影响其正常工作。 6.2 其他防护措施 要保证车库运行的绝对安全，光有防坠落设施是不够的，下面列举几个其他的安全措施。 6.2.1 载车板状态检测 本车库的七个载车板上均放置有一套光电开关，光电开关的位置在载车板的对角线处，这样可以检测到载车板上有没有车辆。 6.2.2 载车板移动准确性检测 在每个下层载车板上都放置一个限位开关，这个开关可以检测到载车板的移动位置是否准确，如果出现错误，则自动切断电源。 6.2.3 载车板升降准确性检测 在每个上载车板下方和框架下方都分别安装一只限位开关，这个开关可以检测到载车板下降和上升是否到位。 6.2.4 放置人员与动物误入检测 在车库的出入口装有光电开关，如果在车库运行过程中有人类或者动物误入，则自动切断电源，车库停止运行。 结 论 本文根据设计要求，结合实际情况完成了升降横移式立体车库的设计。文中的重点是立体车库的升降系统和横移系统进行了设计和计算，这也是立体车库的核心部分，并且对关键的零部件进行了校核，以保证设计的可行性。最后设计了立体车库中的安全设施，以保证车库在运行过程中不会出现安全事故。正如本文绪论中所言，在现在的形势下，立体车库具有很大的发展前景，但是目前我国的工业水平还和发达国家有很大的差距，我们国家应该加大在这方面的研究力度，迎头赶上，这也需要我们一代又一代的机械工作者的共同努力。 致 谢 随着设计的完成，大学四年的美好时光也一去不复返了。时间过的是那么的快，还没来的及仔细品味美好的青葱校园，我们已经在通往象牙塔之外的世界的路上已经渐行渐远了，尽管还不想承认，但是，是的，我们要毕业了。 完成这篇设计说明书几乎用到了我在大学里学到的所有知识，也算是对我大学学习生涯的一次回顾。在写的时候我还能感觉到当时在课堂上初步接触这一个个公式时的心情，中间我碰到了很多自己不能独立解决的问题，感谢我的毕设导师秦老师不厌其烦的指导，没有她的帮助，我没办法完成这个设计。感谢我的父母养育了我，给我接受教育的机会，这样才有今天的我。 最后，还要感谢在大学里和我并肩前行的同学们，他们不仅仅给我的是陪伴，也教会了我很多书上学不到的东西。他们是陪我一起笑过、哭过的人，我们共同度过了最美好的几年。现在分别的日子就在眼前了，但是也许生活就是这样，永远不会变的事情就是一直在改变。 参考文献 [1]付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战[M]. 北京：机械工业出版社，2005:1~25 [2]中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编.机械式立体车库[M]. 北京：海洋出版社， 2001：33~47. 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