簡(jiǎn)易升降子母機(jī)式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)易升降子母機(jī)式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì),簡(jiǎn)易升降子母機(jī)式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì),簡(jiǎn)易,升降,母機(jī),立體車庫(kù),設(shè)計(jì) 湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)易升降子母機(jī)式立體車庫(kù)的設(shè)計(jì) SIMPLE MOVEMENTS PICKTURE MACHINE TYPE PAKING ARTICLE 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 （1）班 指導(dǎo)老師及職稱： 副教授 學(xué) 院：工學(xué)院 湖南·長(zhǎng)沙 提交日期：2013年5月 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng) 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 目 錄 摘要……………………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………1 1前言…………………………………………………………………………………2 1.1課題背景…………………………………………………………………………2 1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 ……………………………………………………………………3 1.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………4 1.4 主要研究?jī)?nèi)容……………………………………………………………………4 2 方案選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 5 2.1立體車庫(kù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………5 2.1.1車型及車庫(kù)參數(shù)………………………………………………………………5 2.1.2 車庫(kù)工作流程…………………………………………………………………5 2.2 液壓系統(tǒng)部件的選擇與計(jì)算……………………………………………………5 2.2.1液壓缸的選擇與計(jì)算…………………………………………………………5 2.2.2液壓泵的選擇…………………………………………………………………8 2.2.3泵電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………………9 2.3傳動(dòng)部件的選擇與計(jì)算…………………………………………………………10 2.3.1減速機(jī)的選擇…………………………………………………………………10 2.3.2鏈條的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………10 2.3.3鏈輪的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………12 2.4軸承和軸承座的類型……………………………………………………………15 2.4.1軸承的類型……………………………………………………………………15 2.4.2軸承座的類型…………………………………………………………………15 2.5其它主要零件的選擇……………………………………………………………15 2.5.1停車梁的選擇…………………………………………………………………15 2.5.2支承梁與活動(dòng)梁的選擇………………………………………………………15 2.6本章小結(jié)…………………………………………………………………………17 3 主要部件強(qiáng)度剛度校核……………………………………………………………17 3.1.1主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核……………………………………………………………17 3.1.2主動(dòng)軸的剛度校核……………………………………………………………19 3.1.3從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核……………………………………………………………21 3.1.4從動(dòng)軸的剛度校核……………………………………………………………25 3.2軸承和鍵的校核…………………………………………………………………27 3.2.1軸承的校核……………………………………………………………………27 3.2.2鍵的強(qiáng)度校核…………………………………………………………………28 3.3梁的強(qiáng)度和剛度校核……………………………………………………………29 3.3.1梁的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算……………………………………………………………29 3.3.2活動(dòng)梁的強(qiáng)度和剛度校核……………………………………………………30 3.3.3停車梁的強(qiáng)度和剛度校核……………………………………………………36 3.4本章小結(jié)…………………………………………………………………………40 結(jié)束語(yǔ)…………………………………………………………………………………40 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………40 致謝 ……………………………………………………………………………………41 簡(jiǎn)易垂直升降式立體車庫(kù) 學(xué) 生： 指導(dǎo)老師： (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：近年來(lái)，隨著人民生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人購(gòu)買了私家車。數(shù)量眾多的汽車停放，對(duì)城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問(wèn)題的出現(xiàn)，也給機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來(lái)了巨大的商機(jī)和廣闊的市場(chǎng)。 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。 在此設(shè)計(jì)中，通過(guò)利用杠桿和鏈傳動(dòng)曳引活動(dòng)梁實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的二層存取。 在完成確保雙層車輛均可自由存取的總體框架的設(shè)計(jì)后，對(duì)鏈傳動(dòng)存取車輛裝置及其零部件、活動(dòng)梁及停車梁等主要結(jié)構(gòu)及其零部件進(jìn)行計(jì)算校核。 該立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，比較適合于家庭用戶。 關(guān)鍵詞：立體車庫(kù)；杠桿；鏈傳動(dòng); 曳引 ；校核 Simple vertical lift parking garage Student:zhangqiushi Tutor:zhouguangyong (College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:In recent years, with the continuous improvement of people's living standards, more and more people buy private cars. The number of cars parked plays a significant impact on the city's traffic and the environment. Parking difficult problems arise, but also to the mechanical parking equipment industry has brought great business opportunities and a broad market. Residents parking spaces in a lot of new residential ratio of 1:1, in order to solve the contradiction between the commercial area of the parking space covers an area of household, parking equipment its average cycle small footprint unique characteristics, has been the majority of users accept . In this design, achieved through the use of leverage and chain drive traction of the beams to access the second floor of the car. Completed to ensure that the design of the overall framework of double vehicles are free to access, access to vehicles, chain drive device and its components, the beams and parking beam structure and its components are calculated check. The three-dimensional garage is simple in structure, easy to operate, low cost, more suitable for home users. Key words: Stereoscopic Garage; Level; Transportation of Chain; Tractor-driven; Check 1 前言 1.1 課題背景 近年來(lái)，隨著人民生活水平的不斷提高，越來(lái)越多的人購(gòu)買了私家車。數(shù)量眾多的汽車停放，對(duì)城市的交通和環(huán)境起著重大的影響。而停車難問(wèn)題的出現(xiàn)，也給機(jī)械停車設(shè)備行業(yè)帶來(lái)了巨大的商機(jī)和廣闊的市場(chǎng)。在這商機(jī)與競(jìng)爭(zhēng)并存的時(shí)候，我國(guó)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(lái)市場(chǎng)是巨大的，但對(duì)產(chǎn)品的需求，將會(huì)向兩個(gè)極端發(fā)展：一個(gè)極端就是價(jià)格的極端，市場(chǎng)大量需要低價(jià)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(jià)格優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)，這一部分的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將達(dá)到70%-80%；另一個(gè)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(guò)國(guó)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?cè)诶脵C(jī)械停車設(shè)備存取車時(shí)，首先追求的是存取車速度、等待時(shí)間以及方便程度。此外，未來(lái)的機(jī)械停車設(shè)備市場(chǎng)，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(guó)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(gè)充滿生機(jī)的朝陽(yáng)行業(yè)，機(jī)械停車設(shè)備的技術(shù)也將得到長(zhǎng)足的發(fā)展。 機(jī)械式立體車庫(kù)可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題的重要途徑。 同時(shí)，選擇庫(kù)型時(shí)也要注意庫(kù)容量、停放車輛規(guī)格、存車時(shí)間、車位周轉(zhuǎn)率、管理收費(fèi)方式、土地價(jià)格、土地面積、設(shè)備投資及回報(bào)等方面。 垂直升降式停車系統(tǒng)也叫電梯塔式車庫(kù)、電梯式停車塔等。它是用提升機(jī)將車輛升降到指定層，并用存取車機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。電梯塔式車庫(kù)具有占地小，結(jié)構(gòu)緊湊、存車密度高、存取車方便快捷的特點(diǎn)。特別適合建造都市中心區(qū)，是解決城市中心區(qū)停車難問(wèn)題的最佳模式之一。 在對(duì)國(guó)內(nèi)外車庫(kù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了充分認(rèn)知的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)時(shí)我的知識(shí)和能力，選擇簡(jiǎn)易單個(gè)體車庫(kù)結(jié)構(gòu)為研究模型。簡(jiǎn)易垂直升降式立體車庫(kù)就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫(kù)結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。本課題簡(jiǎn)單介紹了車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)在此不作分析說(shuō)明，依據(jù)垂直升降式立體車庫(kù)的運(yùn)行原理，運(yùn)用力學(xué)理論對(duì)垂直升降式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的力學(xué)分析，包括垂直升降式立體車庫(kù)的框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等。利用Pro\E建立立體車庫(kù)三維圖形。在Pro\E繪制圖形過(guò)程中，再對(duì)部件選型中不合適的進(jìn)行替換，以達(dá)到最佳效果，最后再導(dǎo)成二維圖形。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)垂直升降式立體車庫(kù)的實(shí)際， 在垂直升降式立體車庫(kù)中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對(duì)安全，使得整個(gè)車庫(kù)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。 1.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 早在50多年前，立體停車就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)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(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫(kù)。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)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(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)和我國(guó)的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過(guò)引進(jìn)--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(shù)和出口產(chǎn)品。 目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)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(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，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(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。 日本是最早應(yīng)用機(jī)械式車庫(kù)的國(guó)家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)日本全國(guó)汽車保有量大約為500萬(wàn)輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國(guó)、中國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國(guó)機(jī)械車庫(kù)技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過(guò)消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，韓國(guó)近幾年增長(zhǎng)速度都在30%左右。目前韓國(guó)停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。 1.3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀： 我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)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(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定的我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械式立體車庫(kù)是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國(guó)外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國(guó)停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求 在我國(guó)的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問(wèn)題，如沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場(chǎng)，采取低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問(wèn)題，需要我們?cè)谡呤袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫(kù)的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營(yíng)者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場(chǎng)方面應(yīng)建立車庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫(kù)空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營(yíng)車庫(kù)，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 1.4 主要研究?jī)?nèi)容 基于立體停車設(shè)備廣闊的市場(chǎng)前景，結(jié)合國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀，決定研究設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單的家庭用雙層立體車庫(kù)，設(shè)計(jì)以成本低廉，操作方便為原則。 2 方案選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1 立體車庫(kù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1 車型及車庫(kù)參數(shù) 車型選擇為中小型轎車，以桑塔納LX為例車輛總長(zhǎng)4546mm，總寬1690mm，總高1427mm，質(zhì)量1030kg。軸距為2548mm，輪距前1411mm，后1422mm。由于設(shè)計(jì)定位于低成本的簡(jiǎn)易型雙層立體車庫(kù)，所以決定采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)易俯仰式立體車庫(kù)。車庫(kù)總長(zhǎng)6700mm，總寬2330mm，停車總高度3500mm，二層車板距地面1900mm，二層停車板最大承受質(zhì)量為1500kg，俯仰角度為10o。 2.1.2 車庫(kù)工作流程 此立體車庫(kù)的工作原理是二層停車板處于水平位置到指定位置時(shí)，下層車輛都可自由出入。當(dāng)有車輛需要進(jìn)出二層停車位時(shí)，啟動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)使液壓缸的柱塞下降從而使停車梁整體下降。當(dāng)停車梁下降到指定位置時(shí)，液壓泵停止工作，此時(shí)車輛通過(guò)停車梁進(jìn)出二層停車板，液壓泵再次工作推動(dòng)柱塞上升，在停車板到達(dá)水平位置后停止工作，到此完成了上層車輛的進(jìn)出。通過(guò)上述動(dòng)作便可實(shí)現(xiàn)雙層立體停車。 2.2 液壓系統(tǒng)部件的選擇與計(jì)算 2.2.1 液壓缸的選擇與計(jì)算 （1）計(jì)算受力 在設(shè)計(jì)初，所有的質(zhì)量都是未知的，所以估取車輛自重2噸約為20KN，停車梁與各梁的自重為1噸約10KN。停車梁的長(zhǎng)度為6500mm，兩支點(diǎn)的中心距為4300mm。其受力情況見(jiàn)圖2.2。 圖2.2停車梁受力分析 Figure 2.2 Parking Liang stress analysis 其中，F(xiàn)x-液壓缸的力在Y方向上的投影；（N） G1-液壓缸的力在X方向上的投影；（N） G2-車重作用在停車梁上的力；（N） F1-支承梁作用在停車梁上的力；（N） F2、F2’-分別是停車梁靜止和上升時(shí)的摩擦力；（N）摩擦系數(shù)取0.5 按計(jì)算公式 計(jì)算 式中，當(dāng)槽鋼即停車梁靜止時(shí)；當(dāng)停車梁上升時(shí)。 解得 N N N N（靜止時(shí)）N（上升時(shí)） 每側(cè)受力 N N N N（靜止時(shí)） N（上升時(shí)） 當(dāng)液壓缸工作時(shí)，認(rèn)為停車梁處于水平位置，但受力的情況如圖2.3所示： 圖2.3停車梁受力分析 Figure 2.3 Parking Liang stress analysis 按公式 計(jì)算 解得 N N 作用在每一側(cè)的力分別為 N N （2）作用在耳環(huán)銷軸上的力 計(jì)算耳環(huán)銷軸上的力的目的在于確定作用在液壓缸上的力，靜止和舉升時(shí)液壓缸上的力按照 (2.1) 靜止時(shí) N N N 舉升時(shí) N N N 液壓缸在工作時(shí)也就是液壓缸達(dá)到最大行程時(shí)，液壓缸所產(chǎn)生的力只是保持現(xiàn)有狀態(tài)，此時(shí)N。因此，液壓缸的計(jì)算按著最大力的情況下計(jì)算。 （3）液壓缸的計(jì)算 已知液壓缸輸出的力N，工作壓力P未知，但按照液壓元件手冊(cè)上選取，考慮到負(fù)載的變化，所以選取負(fù)載5KN～10KN對(duì)應(yīng)的工作壓力1.5MPa～2MPa，故取MPa。根據(jù)液壓缸的理論輸出力F和系統(tǒng)選定的壓力。計(jì)算內(nèi)徑按計(jì)算公式 (2.2) 式中，-理論輸出力(N)；-系統(tǒng)壓力(MPa)； (2.3) 式中，-活塞桿的實(shí)際作用力=7360N； -負(fù)載率；取=0.6 -液壓缸的總效率；假設(shè)液壓缸的密封采用橡膠圈則1（容積效率）=0.9 N 缸筒內(nèi)徑 mm 取缸徑標(biāo)準(zhǔn)值mm。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)缸徑選擇液壓缸，確定為冶金設(shè)備用的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，型號(hào)為Y-HGI-6.3Mpa100/56×860L1F6HLQ。 設(shè)定速度比，已知行程為860mm，令其在30s內(nèi)伸出，則 m/s m/s 式中，-活塞桿伸出的速度（m/s）；-活塞桿收回時(shí)的速度（m/s），則下降時(shí)需用的 時(shí)間為s （4）液壓缸的結(jié)構(gòu)及安裝尺寸 液壓缸的結(jié)構(gòu)和尺寸安裝分別見(jiàn)圖2.4和表2.1，2.2。 圖2.4液壓缸尺寸 Figure 2.4 Hydraulic cylinder size 表2.1液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 Table 2.1 Hydraulic cylinder structure size 缸徑D(mm) 活塞桿直徑 (mm) 油口尺寸 聯(lián)接螺紋 桿端螺紋 d(mm) 100 56 表2.2液壓缸的安裝尺寸 Table 2.2 Hydraulic cylinder mounting dimensions 缸徑 TV VG BA FB 100 135 180 68 22 2.2.2液壓泵的選擇 已知活塞桿伸出的速度m/s，根據(jù)計(jì)算公式 ( 2.4 ) 式中，-液壓缸的流量及泵的實(shí)際流量（L/min）； -液壓缸活塞的有效面積（m2） -液壓缸的容積效率；取，故L/min 因此，泵的實(shí)際流量L/min估取泵的容積效率為，則泵的理論流量 L/min 若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為r/min，則泵的排量 ml/r 泵的選擇因根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來(lái)選擇，在固定設(shè)備中液壓系統(tǒng)的正常工作壓力為泵的額定壓力的70%～80%，對(duì)于系統(tǒng)工作壓力為2MPa，則泵的額定壓力在2.5MPa～3MPa。此外泵的流量須大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量，以保證有足夠的壽命，泵的類型應(yīng)選用內(nèi)嚙合齒輪泵。根據(jù)額定壓力和排量確定泵的型號(hào)為G（P）A3-25，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.3 表2.3液壓泵技術(shù)參數(shù) Table 2.3 Hydraulic Pump Technical parameters 排量ml/r 壓力MPa 轉(zhuǎn)速r/min 效率 質(zhì)量kg 外型尺寸 額定 最高 容積 總效 長(zhǎng)×寬×高 33.0 10 940 80% 85% 19.4 203×152×150 2.2.3泵電動(dòng)機(jī)的選擇 泵的輸出功率 （2.5） 式中，-工作壓力 -泵的流量 已知工作壓力MPa， l/min， 則泵的輸出功率 kw 而泵的輸人功率 kw 因?yàn)楸玫妮斎斯β始礊殡妱?dòng)機(jī)的機(jī)械功率，故電動(dòng)機(jī)的功率為0.973kw。選用R系列三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.4 表2.4三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) Table 2.4 three-phase induction motors parameters 型號(hào) 額定功率kw 滿載時(shí) 重量kg Y112M-6 1.5 轉(zhuǎn)速r/min 電流A 效率 功率因子 3.3 940 3.91 77.5 0.74 2.3傳動(dòng)部件的選擇與計(jì)算 2.3.1減速機(jī)的選擇 通過(guò)測(cè)量可以初步知道活動(dòng)梁所走的長(zhǎng)度約為5000mm。如果要在30s內(nèi)收回，則鏈輪的線速度m/s。估取大鏈輪的分度圓直徑mm，活動(dòng)梁與停車板的質(zhì)量約為300kg。 1.鏈條所承受的拉力 KN，其中G為行車板與活動(dòng)梁的重力。傳遞功率 kw，則設(shè)計(jì)功率為 kw，此功率即為電動(dòng)機(jī)功率。式中，-工況系數(shù)；取=1.0；-小鏈輪齒輪系數(shù)，取小鏈輪齒數(shù)17，則=0.887；-多排鏈排數(shù)系數(shù)；取=2 2.鏈輪轉(zhuǎn)速為 r/min，式中，-鏈輪線速度；-分度圓半徑，=50 N·m。 3.中心鏈輪的扭矩 N·m。式中，-鏈條所受力；-分度圓半徑。估取小鏈輪的分度圓直徑mm，則電動(dòng)機(jī)的扭矩N·m。 4.根據(jù)設(shè)計(jì)擺線針輪減速機(jī)，該減速機(jī)傳動(dòng)比范圍大、體積小、重量輕、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。選用電動(dòng)機(jī)的扭矩N·m和功率kw，選擇擺線針輪減速機(jī)8085，該減速機(jī)功率0.18kw，輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，輸出轉(zhuǎn)速43r/min，輸出軸直徑18mm，重量1.1kg。 2.3.2鏈條的設(shè)計(jì) 1.小鏈輪上的鏈條計(jì)算 小鏈輪的轉(zhuǎn)速r/min，估算大鏈輪的轉(zhuǎn)速為r/min。 （1）傳動(dòng)比 計(jì)算傳動(dòng)比按公式計(jì)算，則。小鏈輪的齒數(shù)，則大鏈輪的齒數(shù)取22，則實(shí)際傳動(dòng)比，那么n2的實(shí)際轉(zhuǎn)速為r/min。 （2）鏈條節(jié)距 由設(shè)計(jì)功率和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1，選用0.8A型的鏈條，其節(jié)距mm。檢驗(yàn)小鏈輪孔徑孔徑dk最大可以達(dá)到34mm，而電動(dòng)機(jī)輸出軸mm，所以滿足使用要求。 （3）初定中心距 小鏈輪與大鏈輪之間的中心距暫取 （4）鏈條節(jié)數(shù)Lp 節(jié) 式中，、-小鏈輪和大鏈輪齒數(shù)；-初定中心距；所以取60節(jié)。 （5）鏈條長(zhǎng)度L m 式中，-鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距 （6）理論中心距a mm， 式中，-鏈條節(jié)距；-鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)；、-小鏈輪和大鏈輪的齒數(shù)；通過(guò)查表得mm； （7）鏈速v m/s 式中，-小鏈輪齒數(shù)；-小鏈輪轉(zhuǎn)速；-鏈條節(jié)距； （8）有效圓周力F N 式中，-傳遞功率，kw；-鏈條速度(m/s)；作用在軸上的拉力N 式中，-有效圓周力；-工況系數(shù)；取 2.大鏈輪上鏈條的計(jì)算 因?yàn)榉侄葓A直徑相同且齒數(shù)均等于22個(gè)齒，所以傳動(dòng)比。 （1）鏈條節(jié)距P 鏈條的型號(hào)為08A，所以mm。 （2）初定中心距a0 由于結(jié)構(gòu)需要，選用的中心距mm （3）鏈條節(jié)數(shù)Lp 節(jié),取952節(jié) 式中，；；,大鏈輪的齒數(shù)； （4）鏈條長(zhǎng)度L m， 式中，-鏈條節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距。 （5）理論中心距a 因，故理論中心距mm，式中，-鏈條節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距；-鏈輪齒數(shù)。 （6）鏈速v m/s， 式中，-鏈輪齒數(shù)，；-鏈輪轉(zhuǎn)速，r/min；-鏈輪節(jié)距，mm 3.鏈條的結(jié)構(gòu) 鏈條的結(jié)構(gòu)如圖2.5，傳動(dòng)用短節(jié)距精密滾子鏈。由于鏈輪的中心距較大，所以鏈條的支承采用托板式支承方式，托板上可以襯以軟鋼、塑料或耐油橡膠，滾子可以在其上滾動(dòng)。由于中心距較大采用4段且兩段之間留有一定的距離，利用鏈條的自重下垂張緊。 圖2.5鏈條的結(jié)構(gòu) Figure 2.5 Chain structure 2.3.3鏈輪的設(shè)計(jì) 1.鏈輪基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)：小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù)。鏈條的節(jié)距mm。鏈條的滾子外徑mm。 2.鏈輪的主要尺寸 （1）分度圓的直徑按照公式 （2.5） 式中，-鏈條節(jié)距；-鏈條齒數(shù)； 小鏈輪分度圓直徑mm 大鏈輪分度圓直徑mm （2）齒頂圓直徑按公式 （2.6） 則小鏈輪 mm mm 取小鏈輪齒頂圓 mm 而大鏈輪齒頂圓 mm mm 大鏈輪齒頂圓取 mm （3）齒根圓直徑按公式 （2.7） 式中，-分度圓直徑；-滾子外徑； 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 3.鏈輪材料的熱處理 由于鏈輪的工作條件需要耐磨損而且無(wú)劇烈沖擊振動(dòng)，所以鏈輪材料為45鋼淬火處理表面硬度達(dá)到40～50HRC。 4.鏈輪結(jié)構(gòu) 由于鏈輪的齒數(shù)較少且分度圓直徑較小，所以采用整體式鋼制小鏈輪。主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.6。 圖2.6鏈輪結(jié)構(gòu) Figure 2.6 sprocket structure （1）輪轂厚度H （2.8） 式中，-常數(shù)，取孔徑；-分度圓直徑； 小鏈輪輪轂厚度為 mm 大鏈輪輪轂厚度為 mm 中心處大鏈輪 mm，mm 則mm （2）輪轂長(zhǎng)度L （2.9） 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 中心鏈輪 mm （3）輪轂直徑dh 按公式計(jì)算，式中，-孔徑；-輪轂厚度； 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 中心鏈輪mm （4）齒寬bf 由于節(jié)距mm，所以按計(jì)算，式中，-鏈條的內(nèi)節(jié)內(nèi)寬； mm 所以mm， mm取齒寬mm。 （5）齒側(cè)倒角ba mm 式中，-節(jié)距； （6）齒側(cè)半徑Y(jié) mm （7）齒全寬bfm mm 式中，-排數(shù)；-齒寬；-排距 2.4軸承和軸承座的類型 2.4.1軸承的類型 根據(jù)鏈輪的軸徑來(lái)選用軸承，考慮到主、從動(dòng)軸可能會(huì)受到軸向力，所以軸承選用既能承受軸向力又能承受徑向力的角接觸球軸承，其外形尺寸見(jiàn)圖2.7。 基本尺寸：mm mm mm 安裝尺寸：mm mm mm 軸承代號(hào)：7209C 基本額定動(dòng)載荷 KN KN 2.4.2軸承座的類型 軸承座是固定和限制軸承運(yùn)動(dòng)的機(jī)件，所以軸承座要與軸承相匹配。其選用軸承座結(jié)構(gòu)圖2.8。 圖2.7軸承尺寸 Figure 2.7 bearing size 2.5其它主要零件的選擇 2.5.1停車梁的選擇 停車梁作為主要承重的梁，需要有良好的機(jī)械性能和力學(xué)性能，以及能夠使1其外觀設(shè)計(jì)美觀簡(jiǎn)潔。所以可選用槽鋼，其外形尺寸見(jiàn)表2.5。 2.5.2支承梁與活動(dòng)梁的選擇 支承梁作為一個(gè)主要支承，要考慮到各個(gè)方向的受力情況，所受力能夠得到有效支撐而不發(fā)生變形和斷裂，但要盡可能減小自身的重量，所以采用冷彎矩形空心型鋼，其規(guī)格見(jiàn)表2.6。 活動(dòng)梁的重量不能過(guò)重，這會(huì)給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)較大的負(fù)荷，在保證強(qiáng)度和剛度的情況下減小自重。所以，活動(dòng)梁也采用冷彎矩形空心型鋼。為了保證有足夠的強(qiáng)度和剛度決定采用雙層冷彎矩形空心型鋼。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2.9，規(guī)格見(jiàn)表2.11。 圖2.8軸承座尺寸 圖2.9空心型鋼結(jié)構(gòu) Figure 2.8 Bearing Block Size Figure 2.9 hollow steel structure 表2.5冷彎矩形空心型鋼規(guī)格 Table 2.5 cold-formed rectangular hollow steel specifications 邊長(zhǎng) 壁厚mm 理論重量kg/m 截面面積cm2 A B 150 100 5.0 18.334 23.356 表2.6冷彎矩形空心型鋼規(guī)格 Table 2.6 cold-formed rectangular hollow steel specifications 邊長(zhǎng) 壁厚 mm 理論重量 kg/m 截面面積 cm2 A B 100 50 5.0 10.484 13.356 80 40 5.0 6.710 8.547 2.6本章小結(jié) 本章主要根據(jù)要設(shè)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)液壓系統(tǒng)部件、傳動(dòng)部件進(jìn)行選擇與計(jì)算，其中主要是對(duì)液壓缸、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、減速電機(jī)、鏈條及鏈輪的選擇和計(jì)算，另外通過(guò)是上述零部件的選擇確定了軸承的類型及梁的選擇。 3 主要部件強(qiáng)度剛度校核 3.1軸的強(qiáng)度和剛度校核 在設(shè)計(jì)過(guò)程中隨著計(jì)算的深入，其結(jié)構(gòu)形式以明確。梁的重量可以初步確定，活動(dòng)梁的總成重量約為300kg。這個(gè)力作用在兩根軸的兩側(cè)，若假設(shè)將質(zhì)量看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，作用在中心處。并把梁看作一個(gè)直桿，則所受的力如圖3.1 圖3.1活動(dòng)梁受力分析 圖中，-從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁的支承力；-主動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁的支承力；-活動(dòng)梁與行車板的自重； 按照公式： (3.1) 計(jì)算 解得 N N 每一側(cè)軸上的力為 N N 3.1.1主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 首先將主動(dòng)軸簡(jiǎn)化，受力情況如圖3.2。 圖3.2主動(dòng)軸受力分析 圖中，-活動(dòng)梁作用在主動(dòng)軸上的力；N -鏈條通過(guò)鏈輪作用在主動(dòng)軸上的力；N -有效圓周力；N ，-垂直面、水平面的軸承支反力； -主動(dòng)軸中心輪上的扭矩；N·m -主動(dòng)軸兩側(cè)鏈輪上的扭矩；N·m 1.求垂直面內(nèi)的支反力 根據(jù)公式： 計(jì)算 解得 N N 2.求水平面內(nèi)的支反力 根據(jù)公式： 計(jì)算 解得 N N 3.計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 A點(diǎn)彎矩： N·m B點(diǎn)彎矩： N·m C點(diǎn)彎矩： N·m 4.計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 A點(diǎn)彎矩： N·m B點(diǎn)彎矩： N·m C點(diǎn)彎矩： N·m 5.求合成彎矩 A點(diǎn)合成彎矩： N·m B點(diǎn)合成彎矩： N·m C點(diǎn)合成彎矩： N·m 6.軸的轉(zhuǎn)矩T 由已知條件可知主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩N·m 7.求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩Me 從上式中可以看出B截面最危險(xiǎn)，認(rèn)為軸的扭切力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取折合系數(shù)，則有 N·m 8.計(jì)算軸危險(xiǎn)截面處的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，因此在危險(xiǎn)截面處選用mm強(qiáng)度夠用。 3.1.2主動(dòng)軸的剛度校核 1.撓度y的計(jì)算 由于作用在軸上的力并非單獨(dú)得，所以需用疊加原理來(lái)求撓度。 （1）當(dāng)圓周力單獨(dú)作用時(shí) 圓周力單獨(dú)作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.3。 圖3.3主動(dòng)軸受圓周力時(shí) Figure 3.3 drive shaft by circumferential force 圖中，-圓周力，即N,mm,mm,mm 因?yàn)?，所以撓度mm 式中，-為彈性模量，取MPa；-慣性矩。在該力的作用下中間位置的撓度 mm， （2）在F2和F′合力作用時(shí) 合力作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3-6， 圖3-4主動(dòng)軸受合力時(shí) Figure 3-4 drive shaft by force 圖中符號(hào)的含義P為F2和F′合力，其中mm，mm N·m 撓度的計(jì)算公式分別為 mm mm 撓度在中心處的y值為 mm，滿足一般用途的軸(0.0003～0.0005),軸的總長(zhǎng)0.5706～0.9510mm。 2.轉(zhuǎn)角的計(jì)算θ 轉(zhuǎn)角的計(jì)算依然采用疊加的方法。 （1）當(dāng)圓周力F單獨(dú)作用時(shí) 圓周力F單獨(dú)作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.3，圖中全部符號(hào)含義相等且數(shù)值相等，則 rad rad （2）在F2和F′合力作用時(shí) 合力作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.6，圖中全部符號(hào)含義相等且數(shù)值相等， rad rad 因此A，C處的轉(zhuǎn)角為：rad rad，兩值均小于向心球軸承的許用值。 3.扭矩的變形計(jì)算 由于主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)采用了階梯軸，所以扭矩變形計(jì)算公式為 （3.2）式中，-為切變模量，取MPa；轉(zhuǎn)矩-N·m；-極慣性； -軸的長(zhǎng)度；則rad滿足要求。 3.1.3從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 1.活動(dòng)梁與行車板處于非工作狀態(tài) 非工作狀態(tài)是指活動(dòng)梁與行車板在停車梁和行車板組成的空間內(nèi)，此時(shí)軸的受力只是使軸發(fā)生純彎曲。其受力情況如圖3.5。 圖3.5從動(dòng)軸受力分析 Figure 3.5 driven shaft stress analysis 圖中，-靜止時(shí)活動(dòng)梁與行車板作用于從動(dòng)軸上的力；-鏈條對(duì)從動(dòng)軸產(chǎn)生的力；、-軸承給軸的垂直面和水平面的支反力； （1）求垂直面內(nèi)的支反力 按公式 得 N。 （2）求水平面內(nèi)的支反力 按公式 則 N。 （3）計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 垂直面內(nèi)的彎矩 N·m （4）計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 水平面內(nèi)的彎矩 N·m （5）求合成彎矩 合成的彎矩 N·m （6）軸的轉(zhuǎn)矩 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩與主動(dòng)軸兩端的鏈輪轉(zhuǎn)矩相同，即N·m。 （7）當(dāng)量轉(zhuǎn)矩Me N·m 式中，-軸上所承受的最大彎矩；-從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩；-折合系數(shù)，認(rèn)為軸上的扭應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取。 （8）計(jì)算從動(dòng)軸的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，考慮到鍵的作用會(huì)對(duì)軸有所削弱，故將軸徑增大4%，即mm，應(yīng)此取軸徑mm。 2.活動(dòng)梁與行車板處于工作狀態(tài) 車型以桑塔納LX為例。已知軸距為2548mm，輪距前1414mm，后1422mm，總長(zhǎng)4546mm，總寬1690mm，總高1427mm，質(zhì)量為1030kg。估取活動(dòng)梁與行車板最大能承受的質(zhì)量為1500kg，即滿載質(zhì)量為1500kg。 情況1：當(dāng)車正向進(jìn)入，反向退出時(shí)。 由于一般的轎車都采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)。所以，故取車的質(zhì)心在離前輪中心1000mm處。因此活動(dòng)梁和行車板的受力如圖3.6。 圖3.6正向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 Figure 3.6 Forward into the active beam stress analysis 圖中，-所選用車型的重力，N最大負(fù)載時(shí)N； 、-活動(dòng)梁和行車板對(duì)車的支反力； 根據(jù)公式 得 當(dāng)車重N時(shí)，N，N 而F1、F2又將力平分給同一軸上的車輪， 所以每個(gè)車輪的所受的力為 N N 當(dāng)車重N時(shí)，N N 每個(gè)車輪所受的力為 N N 情況2：當(dāng)車反向進(jìn)入，正向退出時(shí)。此時(shí)活動(dòng)梁和行車板所受力見(jiàn)圖3.7。 圖3.7反向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 Figure 3.7 reverse into the activities of beam stress analysis 圖中，-為車重N，最大時(shí)N。 、-活動(dòng)梁和行車板在車反向進(jìn)入正向開出時(shí)的支反力； 根據(jù)公式 得 當(dāng)車重N時(shí)，N N，同軸上的每個(gè)車輪的受力為F3、F4的一半，即N，N 當(dāng)車重N時(shí)，N N，同軸上每個(gè)車輪所受的力為 N N 計(jì)算當(dāng)車正向進(jìn)入情況時(shí)，作用在從動(dòng)軸上的力。此時(shí)活動(dòng)梁與停車板處于工作狀態(tài)，其受力情況如圖3.8所示。 圖3.8正向進(jìn)入從動(dòng)軸受力分析 Figure 3.8 Forward into the driven shaft stress analysis 圖中，，-車對(duì)活動(dòng)梁和行車板的作用力； 當(dāng)N時(shí)， N N 當(dāng)N時(shí)，N N 其中，-從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁和行車板的支承力；-活動(dòng)梁和行車板的重力； -翻板鉸接處對(duì)于活動(dòng)梁和行車板的支反力； 根據(jù)力學(xué)公式 (3.3) 得 則 N N N 而每側(cè)所受的力為 N N N 當(dāng)車重N時(shí)，N N N 每側(cè)所受的力為 N N N 此時(shí)從動(dòng)軸所受的力如圖3.9所示 圖3.9從動(dòng)軸受力分析 Figure 3.9 driven shaft stress analysis （1）求垂直面內(nèi)的支反力 根據(jù) 得 。當(dāng)車重N時(shí)，N，當(dāng)車重N時(shí)，。 （2）求水平面內(nèi)的支反力 根據(jù) 得 N （3）垂直面內(nèi)的彎矩 垂直面內(nèi)的彎矩為 N·m（N） N·m（N） （4）水平面內(nèi)的彎矩 水平面內(nèi)的彎矩為 N·m N （5）求合成彎矩圖 合成的彎矩為 N·m （N） N·m （N） （6）軸的轉(zhuǎn)矩 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩與主動(dòng)軸兩端的鏈輪轉(zhuǎn)矩相同,即N·m。 （7）當(dāng)量彎矩Me 因?yàn)椋?N·m（N） N·m（N） （8）計(jì)算從動(dòng)軸的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，則從動(dòng)軸直徑為 N·m mm（N） N·m mm（N） 考慮到鍵的作用會(huì)對(duì)軸有所削弱，故將軸徑d增大4%，即mm應(yīng)此取軸徑mm。 計(jì)算當(dāng)車反向進(jìn)入正向情況時(shí)，作用在從動(dòng)軸上的力。受力情況如圖3.10所示。 圖3.10反向進(jìn)入從動(dòng)軸受力分析 Figure 3.10 reverse into the driven shaft stress analysis 圖中， -為車隊(duì)活動(dòng)梁和行車板的作用力； N N（N） N N（N） 根據(jù)公式 得 當(dāng)N時(shí)，N N N 每側(cè)受力為 N N N 當(dāng)N時(shí)，N N N 每側(cè)受力為 N N N 從結(jié)果中可以得出無(wú)論車正向還是反向駛?cè)牖顒?dòng)梁和行車板。從動(dòng)軸直徑mm可以滿足要求。因此正向和反向駛?cè)胱饔迷趶膭?dòng)軸上的力相等，所以其強(qiáng)度和剛度校核滿足要求。 3.1.4從動(dòng)軸的剛度校核 1、從動(dòng)軸處于非工作狀態(tài) 非工作狀態(tài)是指活動(dòng)梁和停車板組成的空間內(nèi)。此時(shí)從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁和行車板只是起到支承作用，而沒(méi)有外力作用在從動(dòng)軸上。 （1）撓度y的計(jì)算 從動(dòng)軸所受力見(jiàn)圖3.11 圖3.11從動(dòng)軸受力分析 Figure 3.11 the driven shaft stress analysis 圖中，-為所有外力作用在軸上的合力； 撓度 mm mm 此值小于一般用途的軸(0.0003～0.0005)的使用要求。 （2）轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角 rad rad 2.從動(dòng)軸處于工作狀態(tài) 此時(shí)車自身的重量通過(guò)活動(dòng)梁和行車板傳遞給從動(dòng)軸，從而有外力作用在從動(dòng)軸上。 （1）撓度y的計(jì)算 從動(dòng)軸的受力如圖3.11所示，當(dāng)車重N時(shí) mm mm 當(dāng)車重N時(shí), mm mm滿足一般用途的軸(0.0003～0.0005)的要求。 （2）轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 當(dāng)N時(shí)，rad rad； 當(dāng)時(shí)，rad rad，所有轉(zhuǎn)角θ的值均滿足向心軸承的要求。 3.2軸承和鍵的校核 3.2.1軸承的校核 軸承的型號(hào)為7209C，基本額定載荷 KN KN， 轉(zhuǎn)速r/min。 1.主動(dòng)軸軸承的計(jì)算 （1）軸承支反力Fr 根據(jù)計(jì)算公式 (3.4) 式中，-垂直支反力，垂直支反力包括 N和N； -水平支反力，水平支反力包括 N和N； （2）內(nèi)部軸向力S 計(jì)算公式為 ，所以 N N （3）軸向力Fa 由于此軸作為一種聯(lián)接支承，考慮到槽鋼即停車梁的變形等因素會(huì)使軸產(chǎn)生軸向的拉伸與壓縮，故取N。 （4）比較S1＋Fa和S2 軸向力 N 軸向力 N （5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 根據(jù)公式的各值與1.14比較來(lái)選擇徑向系數(shù)x和軸向系數(shù)y。因?yàn)? ， 所以徑向系數(shù)，軸向系數(shù) ，故當(dāng)量動(dòng)載荷為 N N （6）軸承的壽命計(jì)算 軸承壽命h，基本額定動(dòng)載荷N，當(dāng)量動(dòng)載荷N，壽命指數(shù)，轉(zhuǎn)速r/min。如果按一年360天計(jì)算，每天工作24小時(shí)，則該軸承可以工作20年。 2.從動(dòng)軸軸承的計(jì)算 由于軸承隨著載荷的增大，壽命縮短的這一情況。從動(dòng)軸軸承的計(jì)算按照車的自重通過(guò)活動(dòng)梁和停車板作用在軸上的力，而產(chǎn)生的軸承支反力進(jìn)行計(jì)算。 （1）軸承的支反力 N 由于 ，，所以 N （2）內(nèi)部軸向力S 內(nèi)部軸向力的計(jì)算公式為 ，所以 N （3）軸向力Fa 考慮到變量會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生拉伸和壓縮，所以初選N。 （4）比較S1＋Fa和S2 軸向力 N 軸向力 N （5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 因?yàn)?；，所以取徑向系?shù)，，軸向系數(shù) ，故當(dāng)量動(dòng)載荷為 N N （6）軸的壽命計(jì)算 h 式中，-為當(dāng)量動(dòng)載荷，其值為N。如果一年按360天計(jì)算，全天工作24小時(shí)，那么可以工作4年。每天工作8小時(shí)可工作10年。 3.2.2鍵的強(qiáng)度校核 鍵的強(qiáng)度計(jì)算公式如下 平鍵工作面擠壓應(yīng)力： (3.5) 鍵的剪切應(yīng)力： (3.6) 式中，傳遞轉(zhuǎn)矩N·m；軸的直徑mm；鍵的工作長(zhǎng)度mm；鍵與轂的接觸高度；鍵的寬度mm；鍵的許用擠壓應(yīng)力MPa；鍵的許用切應(yīng)力MPa 滿足 滿足 鍵的類型：根據(jù)軸的直徑mm，以及所需要的長(zhǎng)度選用C型鍵代號(hào)分別為10×45 GB1567-79(90)，10×36 GB1567-79(90)兩種型號(hào)的鍵。在校核鍵的強(qiáng)度時(shí)，只校核了鍵的工作長(zhǎng)度mm的鍵。因?yàn)殒I的工作長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則擠壓應(yīng)力和剪切壓力越小，所以只需校核較短鍵的強(qiáng)度。 3.3梁的強(qiáng)度和剛度校核 3.3.1梁的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算 已知梁的材料為Q235A，屈服點(diǎn)MPa，抗拉強(qiáng)度375～500MPa。根據(jù)得，式中，-極限應(yīng)力；-安全系數(shù)；對(duì)于塑性材料極限力一般為屈服極限，為對(duì)應(yīng)屈服極限的安全系數(shù)。一般情況下，靜載時(shí)1.2～2.5，所以梁的許用應(yīng)力MPa。根據(jù)最大的剪應(yīng)力準(zhǔn)則（第三強(qiáng)度理論）認(rèn)為：促使材料達(dá)到極限狀態(tài)的因素是最大剪應(yīng)力，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到了軸向拉伸極限應(yīng)力，材料就屈服了。因此屈服應(yīng)力取MPa。 1.計(jì)算冷彎矩形空心型鋼的自由扭轉(zhuǎn)，所以按照閉口薄壁截面桿件扭轉(zhuǎn)時(shí)，最大減應(yīng)力發(fā)生在壁厚最小處，則最大剪應(yīng)力為 MPa滿足。 因?yàn)榇藭r(shí)計(jì)算的行車板和活動(dòng)梁只是按照空心型鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算，而未考慮空心型鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實(shí)際上活動(dòng)梁是由雙層空心型鋼鑲套在一起的，所以最大剪應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)角均小于計(jì)算值。 2.計(jì)算停車梁的自由扭轉(zhuǎn) 停車梁是有槽鋼制成，所以其自由扭轉(zhuǎn)即槽鋼的自由扭轉(zhuǎn)。由于槽鋼屬于開口薄壁截面，所以扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角為 MPa