升降橫移立體車庫機械系統(tǒng)設(shè)計

升降橫移立體車庫機械系統(tǒng)設(shè)計,升降,立體車庫,機械,系統(tǒng),設(shè)計 升降橫移立體車庫機械系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 立體停車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。機械式立體停車庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素。升降橫移式立體停車庫作為一種新興的停車設(shè)備，以其獨特的特點被廣泛的應(yīng)用在酒店、賓館、機關(guān)單位以及居民小區(qū)等各種場所。 本文結(jié)合了實際的工程項目，并以升降橫移式立體停車庫為例，對升降橫移式立體停車庫進(jìn)行系統(tǒng)的專門論述。升降橫移式立體停車庫就其組成部分而言，可分為三大部分:車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動機構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。傳動結(jié)構(gòu)部分中，主要對傳動軸的設(shè)計提出改造方案，并從理論上提出改造的依據(jù)。停車庫的傳動型式是升降橫移式立體停車庫傳動機構(gòu)的核心問題，在實際應(yīng)用中，升降型式主要有:鏈條傳動和鋼絲繩傳動。因而對傳動形式進(jìn)行討論，并且進(jìn)行選擇和校核。 關(guān)鍵詞:升降橫移式立體停車庫，鋼結(jié)構(gòu)，傳動機構(gòu)，鋼絲繩 The Mechanical System Design Of UP—Down And Translation Stereo Garage ABSTRACT Mechanical parking system is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays，the hard-to-park problem has become a common phenomenon .. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the typical mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage，and regards of the two factors of cost of manufacture and operational Efficiency synthetically，The dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，as a new kind of parking equipment，is applied in cabarets、hotels、departments and etc. By its wonderful traits. This paper discusses the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base technically according to practical projects and two types of applied car-base .According to the form of the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，it is made of three parts :part of car-base structure、part of driving-framework and part of control system .The steel structure，as the main body of car-base，has many forms. The plan of reform in the transmission shaft design is brought forward and the paper also puts forward the plan’s academic base about part of the drive structure. Dragging-form is the core of the driving-framework in the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，in practical，it has two types : Chains ripe-dragging and cable wire-dragging. Key words : Dragging-forms of Multiplayer Up-down and Car-base，Steel Structure ，Transmission，Wire Rope 目錄 摘 要 iii ABSTRACT ii 第1章 總體設(shè)計 1 1.1車庫工作原理 1 1.2升降橫移式立體停車庫的總體布局 1 1.3傳動系統(tǒng) 2 1.3.1升降傳動系統(tǒng) 2 1.3.2橫移傳動系統(tǒng) 3 1.4鋼結(jié)構(gòu)框架的選擇與設(shè)計 4 1.5載車板 6 第2章 參數(shù)計算 8 2.1升降系統(tǒng)參數(shù)計算 8 2.1.1升降電機的選擇 8 2.1.2升降鏈傳動的設(shè)計 9 2.1.3升降軸設(shè)計 11 2.1.4聯(lián)軸器與鍵的選擇 13 2.1.5軸承的選擇 14 2.1.6鋼絲繩和滑輪的選用 15 2.1.7卷筒的設(shè)計 15 2.1.8升降軸的強度校核 16 2.2橫移系統(tǒng)參數(shù)計算 18 2.2.1橫移電機的選擇 18 2.2.2橫移鏈傳動的設(shè)計 19 2.2.3橫移傳動軸的設(shè)計 21 2.2.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 24 2.2.5軸承的選擇 25 2.2.6橫移車輪和導(dǎo)軌的選擇 25 第3章 升降橫移車庫裝配圖與零件圖設(shè)計 27 3.1設(shè)計橫移立體車庫裝配圖（A0） 27 2.2一層載車板裝配圖（A3） 27 2.3二層移動平臺裝配圖（A3） 28 2.4升降軸零件圖（A3） 28 2.5升降大鏈輪零件圖（A3） 29 第4章 升降橫移車庫Soildworks三維造型設(shè)計以及動畫視頻仿真 30 參考文獻(xiàn) 32 個人小結(jié) 33 第1章 總體設(shè)計 1.1車庫工作原理 該設(shè)備的頂層載車板只需上下升降；中層載車板既可升降，又可橫移；底層載車板只需左右橫移。中層和底層都有一個空位，可以通過橫移載車板變換空位，使空位正上方的頂層載車板下降到底層。底層載車板上的汽車可直接出車。整個過程即可完成。 根據(jù)機械式三層升降橫移式立體停車庫的運行方式，車庫總體采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。在整個機構(gòu)中有立柱、橫梁和縱梁還有橫移導(dǎo)軌等組成。底層有可以橫移的載車板；二層有移動的框架利用滑輪帶動載車板一起做橫移運動，并且裝有能使載車板升降的提升裝；，三層采用框架結(jié)構(gòu)只能升降。升降運動采用升降電動機、鏈條或鋼絲繩提升；橫移運動借助導(dǎo)軌采用交流減速橫移電動機和滑輪驅(qū)動。 1.2升降橫移式立體停車庫的總體布局 升降橫移式立體停車庫由于適應(yīng)性強而備受青睞，該類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(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內(nèi)的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需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(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫，升降由一臺電機驅(qū)動，通過鋼絲繩拖動搬運器垂直升降，橫向移動借助導(dǎo)軌，也是利用一臺電機便可實現(xiàn)車位的移動，它的主要優(yōu)點在于同一層的車位移動獨立，可以自由動作，并且動作時間短，縮短了存取車的時間。 升降橫移立體車庫可以分成鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)五大部分組成。因為我們主要研究的是機械部分因而主要對鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、傳動系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計。 由于升降橫移式立體停車庫對場地的適應(yīng)性較強，可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意組合、排列，規(guī)?？纱罂尚?，對土建的要求比較低，因此，升降橫移式立體停車庫應(yīng)用十分廣泛普遍。 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)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(dān)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(shè)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(guān)鍵因素。 根據(jù)預(yù)期的設(shè)計要求，要達(dá)到7車位的中小型轎車的存取目標(biāo)，本次設(shè)計的車庫采用三層結(jié)構(gòu)，一層和二層各兩個停車位和一個空位，三層三個停車位。需要場地大概為長8m，寬6m，高6m。 1.3傳動系統(tǒng) 升降橫移式立體停車庫的傳動系統(tǒng)分為升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)。在升降橫移式立體停車庫中傳動系統(tǒng)是其核心部分，傳動系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系著整個車庫的安全，盡管升降橫移式停車庫的種類型式很多，其工作原理都大致相同，均是每一個車位都有一搬運器，所需存取車輛的搬運器通過升降、橫移運動到達(dá)預(yù)定位置，進(jìn)行車輛存取，完成存取全過程。也就是停泊在地面層的車輛只作橫移，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，將搬運器降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫內(nèi)存取車輛。 1.3.1升降傳動系統(tǒng) 在升降傳動系統(tǒng)中，我們采用鋼絲繩傳動型式。鋼絲繩傳動形式的升降傳動系統(tǒng)一般是由電機、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲組成。在鋼絲繩傳動型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動載車板上下升降。鋼絲繩一端與載車板相連結(jié)，鋼絲繩另一端纏繞卷筒上(載車板的前端鋼絲繩與后端鋼絲繩必須同方向繞著卷筒轉(zhuǎn)動)，當(dāng)載車板需要升降時，提升電機便會通過其正反轉(zhuǎn)來帶動卷筒順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)載車板的升和降。示意圖如圖1-1所示： 1- 載車板 2-卷筒 3-升降軸 4-鏈輪 5-電動機 6-鋼絲繩 圖1-1 升降傳動示意圖 1.3.2橫移傳動系統(tǒng) SH升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)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(dān)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(shè)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(guān)鍵因素。 根據(jù)預(yù)期的設(shè)計要求，要達(dá)到7車位的中小型轎車的存取目標(biāo)，本次設(shè)計的車庫采用三層結(jié)構(gòu)，一層和二層各兩個停車位和一個空位，三層三個停車位。需要場地大概為長8m，寬6m，高6m。 橫移傳動系統(tǒng)的作用是使載車板平移到指定位置，其傳動主要是靠電機帶動鏈輪使?jié)L輪在軌道上移動。其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 1-主動輪 2-鏈輪 3-電動機 4-載車板 5-從動輪 圖1-2 橫移傳動示意圖 1.4鋼結(jié)構(gòu)框架的選擇與設(shè)計 停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)主要采用熱軋H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼板焊接成型，用高強度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有較好的強度和剛度。據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求，有單立柱形式、跨梁形式、后懸臂形式等。如圖1-3所示，單柱形式在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定性好，其強度、剛度比較好，安裝也較方便，特別適用于多層式和重列式的升降橫移類立體停車庫。但是這種形式不便于車輛的駛?cè)耄噹斓某杀疽蚕鄳?yīng)的提高了。跨梁形式中應(yīng)用比較典型的是二柱結(jié)構(gòu)型式，這種型式的停車設(shè)備的最大優(yōu)點視野寬闊，存取車方便。不利的方面主要表現(xiàn)在對設(shè)備運行的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)框架的強度、剛度、設(shè)計要求高。它主要用于二層升降橫移類立體停車庫。因而我們采用單柱形式。 圖：（a）單立柱形式 圖：（b）跨梁形式 圖：（c）后懸臂形式 圖1-3 升降橫移式立體停車庫主框架的典型形式 在升降橫移式立體停車庫的主框架設(shè)計中一個重要部分—安裝連接形式設(shè)計的是否合理直接影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、安裝速度及經(jīng)濟效益，常規(guī)的主框架的連接有焊接，鉚接與螺栓連接三種。扭剪型高強螺栓是一種新型連接方法，具有受力性能好、耐疲勞、可拆換、施工方便及安全可靠等優(yōu)點，同普通螺栓相比，單位體積耗鋼減少30~50%，近年來在主框架的設(shè)計中廣為采用。因此使用扭剪型高強螺栓連接。 車庫骨架全由鋼材結(jié)構(gòu)組成，主要由立柱、橫梁、斜拉桿、加強肋等構(gòu)成；本次設(shè)計主要采用熱扎H型鋼結(jié)構(gòu)，材料均選牌號為Q235-A。 查參考文獻(xiàn)[10]表7-9初選立柱型號為20 GB707-88，該車庫全部重量由立柱承受，立柱外型截面為正方形，中間為空的，外型尺寸為：正方形邊長為250mm,立柱厚度為40mm，高度為5100mm,立柱底部上焊有一塊正方形鐵板，邊長為400mm，厚度為30mm，鋼材上安裝四個地腳螺栓，保證立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的強度。立柱截面形狀如圖1-4所示。 圖1-4 立柱 橫粱采用工字形截面，如圖1-5所示，型號為熱扎工字鋼18 GB706-88，側(cè)面橫梁因受力較小，主要起連接作用，因此只需要外形合適就可以，可采用和正面橫梁一樣的連接方法，選熱扎槽鋼16即可。 圖1-5 橫梁的工字形截面 斜拉桿、加強肋均采用熱扎等邊角鋼截面，角鋼號數(shù)為10 GB9787-88，截面形狀如圖1-6所示。 圖1-6 斜拉桿、加強肋的等邊角鋼截面 本次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇的鋼材承載能力強，且型鋼強度高、耐壓、耐彎能力強，根據(jù)受力分析知其遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計要求，故無須對其進(jìn)行強度校核。 1.5載車板 用來承載入庫車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼板式兩種。拼板式載車板如圖1.7所示用鍍鋅鋼板一次性沖壓或滾壓成組裝件，并用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組建進(jìn)行各類表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運輸方便、通用互換性好，強度大、剛度好、重量輕、減少基礎(chǔ)承力；而且由于是整體折彎成型，車板厚度小，一般厚度為50～55毫米，整體折彎成型結(jié)構(gòu)形式適合于批量生產(chǎn)?？蚣苁捷d車板如圖1.8所示是先用型鋼和鋼板焊接成承載框架，然后在兩側(cè)停車通道和中間突起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板，多數(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)。這種載車板的優(yōu)點是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，這種結(jié)構(gòu)形式較適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。 圖1.7 拼版式載車板 1—防墜落裝置 2、4—空心方鋼 3—3mm鋼板 5、6—角鋼 圖1.8 框架式載車板 我們這里采用第二種載車板方式——框架式載車板，由空心矩形方鋼、角鋼和鋼板焊接而成載車板框架，在框架上面鋪設(shè)鋼板，中間突起。同時在行車通道上安裝防滑鋼板，它和中間突起的鋼板一起，防止汽車在存取時產(chǎn)生縱向或橫向的滑動。在底層載車板中裝有橫移機構(gòu)帶動載車板做橫移移動。并且在載車板兩側(cè)裝有防墜樓裝置，防止因意外發(fā)生的事故。 第2章 參數(shù)計算 2.1升降系統(tǒng)參數(shù)計算 2.1.1升降電機的選擇 初設(shè)升降速度v=0.15m/s，載重M=1700kg，提升所需功率為： 由機械設(shè)計手冊知電動機輸出功率： （2-1） 式中：——工作機所需功率 ——減速機與工作機之間的總效率 鏈傳動總效率： （2-2） 式中：——鏈傳動效率，查得=0.96 ——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對， 代入數(shù)據(jù)得： 則電動機的輸出功率為：=3.12kW 選擇臺灣明椿電動機廠生產(chǎn)的停車設(shè)備專用交流減速電動機，型號為MLPK55370603，功率P = 3.7kW，頻率為50HZ，電壓220V，速比為60，輸出轉(zhuǎn)速為。其外形見圖2-1。 圖2-1 電機的外形圖 表2-1 升降電機的尺寸表 A D E F G H L J K 525 150 210 260 190 15 21 42.2 85 M X Y Z P Q T W 230 255 160 170 65 40 43.5 10 2.1.2升降鏈傳動的設(shè)計 初定卷筒直徑D=200mm,載車板上升速度V = 0.15 m/s,求得卷筒的轉(zhuǎn)速。 由得， 鏈輪的傳動比 初取傳動比 i = 1.5。 1. 選擇鏈輪齒數(shù)、 根據(jù)傳動比i=1.5，查《機械設(shè)計》表6-6取小鏈輪齒數(shù)=17則大鏈輪齒數(shù)=27。 2. 確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距a=10p，則節(jié)距 取Lp = 44 3. 計算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P 由《機械設(shè)計》表6-3查得工作情況系數(shù)， 由《機械設(shè)計》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=0.887,鏈長系數(shù) 選擇雙排鏈，由《機械設(shè)計》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.7 計算額定功率： 根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機械設(shè)計》圖6.13選擇滾子鏈型號為24A，鏈節(jié)距P=38.1 mm。 鏈號標(biāo)記為 24A—2×44GB1243-1997。 4. 確定鏈實際長度 L及中心距a L=Lp×P/1000=44×38.1/1000=1.68 m 5. 計算鏈速 6. 作用在軸上的壓軸力Q 圓周力F=1000P/V=（1000×3.7）/0.25=14800N 按平均布置取壓軸力系數(shù)有 7. 按靜強度校核鏈條 由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。 由《機械設(shè)計手冊》知，鏈條靜強度計算式： （2-3） 式中：——靜強度安全系數(shù)； ——工況系數(shù)，查表12-2-3取； ——鏈條極限拉伸載荷，=249.1kN； ——有效圓周力，； ——離心力引起的力，，其中為鏈條質(zhì)量，可由《機械設(shè)計手冊》表12-2-9查得：q=5.6kg/m；時，可以忽略。 ——懸垂力，，其中為系數(shù)，查《機械設(shè)計手冊》圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則； ——許用安全系數(shù)，。 代入數(shù)據(jù)得： 符合強度要求。 8. 潤滑方式的選擇 根據(jù)鏈速v=0.25m/s和鏈節(jié)距P=38.1mm，按《機械設(shè)計》圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。 2.1.3升降軸的設(shè)計 升降軸是升降電機動力通過鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖： 圖2-2 升降軸結(jié)構(gòu)圖 1. 估算軸的基本直徑 選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表9-1查得=640MPa。查 表9-3，取C=60，由《機械設(shè)計》式（9-2）得： 所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處。但因此處有個鍵槽，故軸頸應(yīng)增大5%，即。 為了使所選的直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器。由《機械設(shè)計》查得采用剛性聯(lián)軸器，取與軸配合的的半聯(lián)軸器孔徑40mm，故軸頸，與軸配合長度83mm。 2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）初定各段直徑，見表2-2 表2-2 升降軸各段直徑 位置 軸頸/mm 說明 裝聯(lián)軸器軸段 1-2 =40 與半聯(lián)軸器的內(nèi)孔配合，故取40mm 自由段 2-3 =46 半聯(lián)軸器的右端用軸肩定位，故取46mm 裝鏈輪軸段 3-4 =50 與鏈輪輪轂的內(nèi)孔配合，并便于拆裝，故取50mm 軸環(huán)段 4-5 =60 考慮鏈輪的軸向定位，故取60mm 自由段 5-6 =46 考慮半聯(lián)軸器左端的軸向定位，故取46mm 裝聯(lián)軸器段 6-7 =40 與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相適應(yīng)，故取40mm （2）確定各段長度，見表2-3 表2-3 升降軸各段長度 位置 軸段長度/mm 說明 裝聯(lián)軸器軸段 1-2 =83 該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取83mm 自由段 2-3 =35 考慮軸上零件安裝的位置，取52mm 裝鏈輪軸段 3-4 =82 該段長度由鏈輪輪轂寬度決定，考慮鏈輪的安裝，該軸段長略短于輪轂的寬，故取82mm 軸環(huán)段 4-5 =10 考慮到車輪的定位，一般為軸肩高度的1.4倍，取10mm 自由段 5-6 =792 考慮提升部分的結(jié)構(gòu)，取792mm 裝聯(lián)軸器段 6-7 =83 該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取83mm 3. 軸上零件的周向固定 半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機械設(shè)計》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合代號為H7/k6。同樣，鏈輪轂與軸連接處，選用平鍵為，為保證鏈輪與軸的周向固定，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合代號為H7/k6。 4. 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯(lián)軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。 2.1.4升降軸的設(shè)聯(lián)軸器及鍵的選擇 1. 聯(lián)軸器的選擇 由前可知與聯(lián)軸器配合處直徑為40mm，查參考文獻(xiàn)[2]選用剛性聯(lián)軸器。 2. 鍵的選擇與校核 （1） 查《機械設(shè)計》表9-4選普通平鍵： 與聯(lián)軸器配合的選用：鍵12×80 GB/T1095-1990； 與鏈輪配合選用： 鍵14×80 GB/T1095-1990。 （2） 校核： 查《機械設(shè)計》知校核公式為： （2-4） 式中： T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，； ——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度； ——鍵的工作長度，圓頭平鍵； ——軸的直徑； ——許用擠壓應(yīng)力，查表6-2知：。 聯(lián)軸器與軸配合的鍵：，，代入上述公式可得： 鏈輪與軸配合的鍵：，，代入校核公式可得： 由此可知鍵的選擇能滿足要求。 2.1.5軸承的選擇 1. 軸承的選用及校核 軸承均選用深溝球軸承，查參考文獻(xiàn)[10]選軸承型號為6238 GB/T276-94。 2. 軸承壽命校核 查參考文獻(xiàn)[1]知軸承壽命計算公式為： （2-5） 查表知：，當(dāng)量動載荷為。對于球軸承，，，代入數(shù)據(jù)得： 可知軸承壽命足夠長，選擇符合要求。 3. 軸承潤滑 由于傳動軸轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤滑即可，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤滑即可，對承受較大載荷來說此種潤滑方式十分適宜。 2.1.6鋼絲繩和滑輪的選用 1. 鋼絲繩直徑的確定 按GB/T3811-1983計算 （2-6） 式中： d——鋼絲繩的最小直徑 ——鋼絲繩的最大靜拉力 C——選擇系數(shù) 由表81-8確定選擇系數(shù) C = 0.104 根據(jù)《機械設(shè)計》P27-9，選擇圓股鋼絲繩-合成纖維芯鋼絲繩。 d = 16mm , , 最小破斷拉力 F = 133.0KN 2. 滑輪的選擇 滑輪用來導(dǎo)向和支撐，以改變鋼絲繩傳遞力的方向。該滑輪受載荷比較小，一般制成實體滑輪，材料為鑄鋼。由鋼絲繩的直徑d，按《機械設(shè)計手冊》表8.1-64查得與鋼絲繩直徑匹配的滑輪直徑D=225mm?；喌男褪接伞稒C械設(shè)計手冊》圖8.1-8選擇一般密封，無內(nèi)軸套的E型滑輪。其標(biāo)記為： 滑輪 E16×225-55 JB/T9005.3-1999 2.1.7卷筒的設(shè)計 卷筒的類型按JB/T9006.2-1999選擇A型卷筒，根據(jù)《機械設(shè)計》表8.1-47進(jìn)行卷筒的幾何尺寸計算： 最大起升高度 Hmax = 5.4m， 繩槽槽距 P = 1.2d = 19.2mm,卷筒槽底直徑 D = 180.8mm， 卷筒計算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑）=200mm。 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) =1.5 卷筒上有螺旋部分長： 無繩槽卷筒端部尺寸 , 固定鋼絲繩所需 中間光滑部分長度 m = 43mm 卷筒長度 2.1.8升降軸的強度校核 1. 軸的受力分析 軸的力學(xué)模型如下圖： 圖2-3 軸力學(xué)模型圖 根據(jù)升降傳動軸的受力情況，此軸主要受扭矩作用，所以只要對軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力強度校核即可，由《機械設(shè)計》可知校核公式為： （1）求出軸傳遞的扭矩： （2）求軸上的作用力： 鏈輪上的圓周力 鏈輪上的徑向力 A處切向力： B處切向力： A處扭矩： B處扭矩： 該軸的扭矩圖如圖2-4所示： 圖2-4 扭矩示意圖 可以看出軸的第二個鍵槽中心截面（即與鏈輪配合處）受扭矩最大，為危險截面，應(yīng)對它進(jìn)行扭應(yīng)力強度較核： （2-7） 式中 ； 。 代入數(shù)據(jù)可得：。 由此可知強度符合要求，設(shè)計合理。 2.2橫移系統(tǒng)參數(shù)計算 2.2.1橫移電機的選擇 初設(shè)承載總質(zhì)量M=2000kg，橫移速度V=0.15m/s，由機械設(shè)計手冊查得摩擦因子μ=0.2，則帶動橫移軸轉(zhuǎn)動所需功率： 由機械設(shè)計手冊知電動機輸出功率： （2-8） 式中 ——工作機所需功率 ——減速機與工作機之間的總效率 鏈傳動總效率： （2-9） 式中： ——鏈傳動效率，查得=0.96 ——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對， 代入數(shù)據(jù)得：。 則電動機的輸出功率為：=0.594kw 由于橫移的速度較慢，要求橫移電機的轉(zhuǎn)速較低，為使結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計根據(jù)輸出功率選擇由臺灣明椿電機廠生產(chǎn)的交流減速電動機，型號為MLPK40075803，額定電壓220V，功率P=0.75w，速比30，輸出轉(zhuǎn)速n=18r/min。 其外形圖與升降電動機相同，見圖2-1。電機的主要安裝和外形尺寸如下表： 表2-4電機外形尺寸(mm) A D E F G H L J K 365 90 140 175 120 11 15 23.42 65 M X Y Z P Q T W 165 175 116 125 45 40 31 7 2.2.2橫移鏈傳動的設(shè)計 初選橫移輪直徑D=160mm，則車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為 由于電機轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，故傳動比為1。 1. 初選鏈輪齒數(shù) 由《機械設(shè)計》表6-6查得，則從動鏈輪齒數(shù) 2. 確定計算功率 由于載荷比較平穩(wěn)，由《機械設(shè)計》查表6-3得工況系數(shù)=1.0，因此 ==0.75kw 3. 初定中心距，確定鏈條鏈節(jié)數(shù)Lp 初定中心距,則鏈節(jié)數(shù) 取Lp = 42。 4. 計算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P 由《機械設(shè)計》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排鏈，由《機械設(shè)計》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0 由《機械設(shè)計》圖6.14查得長度系數(shù)=0.98故所需傳遞的功率為 根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機械設(shè)計》圖6.13選擇滾子鏈的型號為12A，由表6-1查得鏈節(jié)距P=19.05mm 鏈標(biāo)記為：12A—62GB/T1243-1997 5. 確定鏈實際長度 L及中心距 L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm 6. 計算鏈速 7. 計算作用在軸上的壓軸力Q 圓周力F=1000/V=（1000×0.75）/0.11=6818 N 按平均布置查《機械設(shè)計》取壓軸力系數(shù) 有 8. 按靜強度校核鏈條 由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。 由參考文獻(xiàn)[5]知，鏈條靜強度計算式： （2-10） 式中：——靜強度安全系數(shù)； ——工況系數(shù)，查表12-2-3取； ——鏈條極限拉伸載荷，=31.1kN； ——有效圓周力，； ——離心力引起的力，，其中為鏈條質(zhì)量，可由《機械設(shè)計手冊》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時，可以忽略。 ——懸垂力，，其中為系數(shù)，由《機械設(shè)計手冊》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則 ； ——許用安全系數(shù)，。 代入數(shù)據(jù)得： ，符合強度要求。 9. 潤滑方式的選擇 根據(jù)鏈速v=0.11m/s和鏈節(jié)距P=19.05mm，按圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。 10. 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 鏈輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。由《機械設(shè)計手冊》表14.2-19查得主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2： 圖2-5 橫移鏈 2.2.3橫移傳動軸的設(shè)計 橫移傳動軸A是一層車庫橫移電機動力通過鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖： 圖2-6 橫移軸A 1. 估算軸的基本直徑 選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設(shè)計》表9-1查得=640MPa。 查表9-3，取C=110，由式（9-2）得。 所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處。但因此處有個鍵槽，故軸頸應(yīng)增大5%，即，則。 為了使所選的直徑與聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng)，故需同時選擇聯(lián)軸器。由《機械設(shè)計手冊》查得采用剛性聯(lián)軸器，取與軸配合的的半聯(lián)軸器孔徑28mm，故軸頸28mm，與軸配合長度44mm。 2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）初定各段直徑，見下表： 表2-5 橫移軸各段直徑 位置 軸頸/mm 說明 裝鏈輪軸 1-2 =28 與鏈輪的內(nèi)孔配合，故取28mm 自由段 2-3 =32 鏈輪的右端用軸肩定位，故取32mm 裝車輪軸 3-4 =45 與車輪的內(nèi)孔配合，并便于拆裝，故取45mm 軸環(huán)段 4-5 =50 考慮車輪的軸向定位，故取50mm 自由段 5-6 =34 考慮軸承的軸向定位，故取34mm 裝軸承段 6-7 =32 由軸承的內(nèi)孔決定。初選深溝球軸承，型號為6232，其內(nèi)孔尺寸d=32，故取32mm 自由段 7-8 =30 考慮聯(lián)軸器左端的軸向定位，故取30mm 裝聯(lián)軸器 8-9 =28 與聯(lián)軸器的內(nèi)孔徑相適應(yīng)，故取28mm （2）確定各段長度，見下表： 表2-6 橫移軸各段長度 位置 軸段長度/mm 說明 裝鏈軸段1-2 =38 該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取38mm 自由 2-3 =52 考慮軸上零件安裝的位置，取52mm 裝車輪軸3-4 =78 該段長度由車輪輪轂的寬度決定，故取78mm 軸環(huán)段4-5 =10 考慮到車輪的定位，一般為軸肩高度的1.4倍，取10mm 自由段5-6 =46 考慮到軸承的安裝位置，取46mm 裝軸承段6-7 =17 該段長度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號為6332，寬17mm，故取17mm 自由段7-8 =22 考慮聯(lián)軸器的安裝位置，取22mm 裝聯(lián)軸器段8-9 =41 因半聯(lián)軸器與軸配合部分的長度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長度略短于與聯(lián)軸器配合長度，故取41mm 3. 軸上零件的周向固定 鏈輪，車輪和半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機械設(shè)計手冊》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為25mm。為保證鏈輪與軸的周向固定，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合代號為H7/r6；同樣，車輪輪轂與軸連接處，選用平鍵為車輪與軸的配合代號為H7/k6；半聯(lián)軸器與軸連接和鏈輪，選用平鍵為，半聯(lián)軸器與軸的配合代號為H7/k6；滾動軸承與軸的周向定位靠過盈配合來保證，此處選H7/r6。 4. 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性 考慮軸的結(jié)構(gòu)工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯(lián)軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。 2.2.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 1. 聯(lián)軸器的選擇 由前可知與聯(lián)軸器配合處直徑為28mm，查《機械設(shè)計手冊》選用剛性聯(lián)軸器。 2. 鍵的選擇與校核 （1）《機械設(shè)計手冊》表9-4選普通平鍵： 與聯(lián)軸器配合選用：鍵 8×30 GB/T1096-2003； 與小鏈輪配合選用：鍵 8×30 GB/T1096-2003； 與車輪配合選用： 鍵 14×70 GB/T1096-2003。 （2）校核 查《機械設(shè)計手冊》知校核公式為： （2-11） 式中： T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，由； ——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度； ——鍵的工作長度，圓頭平鍵； ——軸的直徑； ——許用擠壓應(yīng)力，查表6-2知：。 聯(lián)軸器與軸配合的鍵：，，代入上述公式可得： 鏈輪與軸配合的鍵：，，代入校核公式可得： 由此可知鍵的選擇能滿足要求。 2.2.5軸承的選擇 1. 軸承的選用及校核 軸承均選用深溝球軸承，查《機械設(shè)計手冊》選軸承型號為 6238 GB/T276-94。 軸承壽命校核： 查參考文獻(xiàn)[1]知軸承壽命計算公式為： （2-12） 查表知：，當(dāng)量動載荷為。對于球軸承，，，代入數(shù)據(jù)得： 可知軸承壽命足夠長，選擇符合要求。 2. 軸承潤滑 由于傳動軸轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤滑即可，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤滑即可，對承受較大載荷來說此種潤滑方式十分適宜。 2.2.6橫移車輪與導(dǎo)軌的選擇 由《機械設(shè)計手冊》按JB/T6392.2-1992選擇雙輪緣車輪，車輪的直徑為160mm。其標(biāo)記為：車輪 SL-160×48 JB/T6392.1，車輪的材料選擇45鋼，其結(jié)構(gòu)如圖2-7。 導(dǎo)軌的選擇按《機械設(shè)計手冊》表8.1-117選擇輕型鋼軌（GB/T11264-1989），其結(jié)構(gòu)如圖2-8。 車輪的主要尺寸如下表： 表2-7 車輪的主要尺 基本尺寸/mm 參考尺寸/mm D D1 B B1 d d1 D2 S 160 190 90 80 45 70 120 20 導(dǎo)軌的主要尺寸如下表： 表2-8 導(dǎo)軌的主要尺寸 截面尺寸/mm 軌高 底寬 頭寬 頭高 腰高 底高 腰厚 A B C D E F t 107 107 75 27 60 20 16 圖2-7 車輪 圖2-8 導(dǎo)軌 第3章 升降橫移車庫裝配圖與零件圖設(shè)計 3.1設(shè)計橫移立體車庫裝配圖（詳見附件） 3.2一層載車板裝配圖（詳見附件） 3.3二層移動平臺裝配圖（詳見附件） 3.4升降軸零件圖（詳見附件） 3.5升降大鏈輪零件圖（詳見附件） 第4章 升降橫移車庫Soildworks三維造型設(shè)計以及動畫視頻仿真 截圖： 視頻截圖： 參考文獻(xiàn) [1] 吳克堅 于曉紅 錢瑞明. 機械設(shè)計 北京：高等教育出版社 2003 [2] 中國重型機械工業(yè)協(xié)會，停車設(shè)備管理委員會編.機械式立體車庫[M]. 北京：海洋出版社， 2001：33~47. [3] 杜桂榮,宋曼華.多層升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003,29(6):64～66. [4] 常紅梅，楊永平.機電一體化立體停車庫的PLC控制[J].起重運輸機械1993，33(4)：62-67. [5] 張壽明,盧金鼎.多層升降橫移式立體停車庫及其控制仁[J].電氣自動化，2003，15(2):28~31. [6] 成大先. 機械設(shè)計手冊[M].第五版·第3卷. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1992:86~128. [7] 門艷忠. 機械設(shè)計[M]. 北京：北京大學(xué)出版社，2010:113~129. [8] 中華人民共和國機械工業(yè)部，機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).機械式停車設(shè)備類別、型式與基本參數(shù)[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1998:28~54. 個人總結(jié) 這次機械設(shè)計課程作業(yè)是設(shè)計設(shè)計橫移立體車庫。拿到這個作業(yè)，開始覺得特別難，沒有思緒。如今，大作業(yè)已經(jīng)做完了，學(xué)到了很多，也收獲了很多。 ????????從剛開始的知網(wǎng)的論文查找，到資料整理和熟悉，到最后報告的撰寫。從建模到畫圖，整個過程是對我們的這門課程的綜合考察。要學(xué)的東西很多，也學(xué)了很多。非常感謝圖書館豐富的資料，以及方便的互聯(lián)網(wǎng)。 ????????整個報告，讓我又一次對機械設(shè)計課程有了復(fù)習(xí)和深刻認(rèn)識，同時，讓我也對CAD和SolidWorks有了更進(jìn)一步學(xué)習(xí)。同時，也讓我對機械制圖能力也得到了提升。 班級：大三1班 學(xué)號： 02013114 簽字： - 33 -