畢業(yè)立體自行車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目：立體自行車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì) 院 （部）： 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)械112 姓 名： 江治國(guó) 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 劉輝 完成日期： 2015年6月15日 目 錄 專(zhuān)心---專(zhuān)注---專(zhuān)業(yè) 摘要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)燃油車(chē)的耗油量加劇增加，能源危機(jī)問(wèn)題變得日益嚴(yán)峻，自行車(chē)成為一種綠色交通

2、工具。但是，自行車(chē)的存放成為一個(gè)大的問(wèn)題，怎樣把自行車(chē)存放到一個(gè)安全而且占用空間小的地方成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。立體車(chē)庫(kù)已經(jīng)出現(xiàn)了一段時(shí)間，效果比較好，仿照立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)，占地面積小、存取方便的立體自行車(chē)庫(kù)也隨之出現(xiàn)。這對(duì)于自行車(chē)的存放有著重大意義。 本文主要介紹了立體自行車(chē)庫(kù)通過(guò)控制系統(tǒng)控制機(jī)械手抓取自行車(chē)，升降旋轉(zhuǎn)存取的工作過(guò)程。 關(guān)鍵詞：自行車(chē)庫(kù)；控制系統(tǒng)；機(jī)械手；升降旋轉(zhuǎn)； Stereo bicycle garage ABSTRACT With the development of economy, the traditional fuel car's fuel con

3、sumption increase increases, the energy crisis problem become increasingly serious, the bicycle as a kind of green transport. But the bike store into a big problem, how to store your bike to a safe and small footprint place become a urgent problem. Three-dimensional garage there have been a period o

4、f time, the effect is better, like the design of the stereo garage, cover an area of an area small, easy to access the stereo garage itself also emerged. This has great significance for bike store. This article mainly introduced the three-dimensional garage itself through control system control man

5、ipulator grabbing bicycle, lifting the working process of the rotating access. Key words: automatic garage; Control system; Manipulator; Lifting rotation; 1前言 1.1選題背景及意義 交通車(chē)輛尾氣排放使得環(huán)境污染已成為嚴(yán)重的世界性問(wèn)題，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)燃油車(chē)的耗油量加劇增加，能源危機(jī)問(wèn)題變得日益嚴(yán)峻，自行車(chē)成為一種綠色交通工具，既保留了非機(jī)動(dòng)車(chē)的輕便，又融入機(jī)動(dòng)車(chē)的方便，而且車(chē)身占用車(chē)位小，大大提高了非機(jī)動(dòng)車(chē)道的通行效率，

6、非常適合城市內(nèi)短程出行，具有其他交通工具無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，所以自行車(chē)作為一種環(huán)保交通工具越來(lái)越受到人們的青睞。然而，自行車(chē)的存放卻成為一個(gè)急需解決的問(wèn)題。當(dāng)我們騎行自行車(chē)上班、購(gòu)物、游玩時(shí)都需存放自行車(chē)，而現(xiàn)在基本就是在指定地點(diǎn)順序存放。這樣存放雖然方便，但是很不安全。與汽車(chē)停放相比占用車(chē)位小，可是在商場(chǎng)等人流較大的場(chǎng)所仍然占據(jù)很大的空間，不方便人們的生活。所中以需要設(shè)計(jì)一種占地面積小，存放方便而且安全的自行車(chē)車(chē)庫(kù)。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，。目前我國(guó)進(jìn)行環(huán)保建設(shè)，自行車(chē)停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體自行車(chē)車(chē)庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車(chē)場(chǎng)

7、、地下車(chē)庫(kù)和停車(chē)樓組合實(shí)施，是解決城市停自行車(chē)難的最有效的手段，也是停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。 伴隨人類(lèi)社會(huì)從高碳向低碳的轉(zhuǎn)型，自行車(chē)的使用日漸頻繁，故而實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的方便存放是必須的。而且可以通過(guò)自行車(chē)的立體存放節(jié)約更多的空間來(lái)進(jìn)行其余的建設(shè)。21世紀(jì)是“綠色環(huán)?！钡氖兰o(jì)，環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約問(wèn)題已成為新世紀(jì)最為突出的兩大主題。這兩大問(wèn)題成為了“綠色交通工具”研究開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用的積極因素。隨著各種各樣自行車(chē)的出現(xiàn)，立體自行車(chē)車(chē)庫(kù)將擁有著較為廣闊的市場(chǎng)前景。 1.2國(guó)內(nèi)外立體自行車(chē)庫(kù)的發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的大多都是立體車(chē)庫(kù)，立體自行車(chē)庫(kù)基本沒(méi)有出現(xiàn)。日本出現(xiàn)了為自行車(chē)設(shè)計(jì)的停車(chē)庫(kù)。這

8、款日本的立體自行車(chē)庫(kù)就給我們提供了一種很好的思路，它的空間都位于地下，采用全自動(dòng)的設(shè)計(jì)，你只要將自行車(chē)放到平臺(tái)上，按下按鈕，自行車(chē)就會(huì)被存儲(chǔ)到地下車(chē)庫(kù)。而需要取車(chē)的時(shí)候只需要將特定的取車(chē)卡在掃描儀上刷一下，您的自行車(chē)就會(huì)在半分鐘內(nèi)被自動(dòng)調(diào)出。一套這樣的車(chē)庫(kù)可以存儲(chǔ)9400輛自行車(chē)，每部車(chē)每天的花費(fèi)也僅需100日元。 我們現(xiàn)在的自行車(chē)停放狀況都是雜亂無(wú)章，而且占用空間大。 圖1-1停車(chē)場(chǎng) 這種自行車(chē)停車(chē)場(chǎng)自行車(chē)擺放隨意，自行車(chē)安全也沒(méi)有保障，遇到陰天下雨的情況自行車(chē)還容易損壞。雖然現(xiàn)在有些專(zhuān)門(mén)看管自行車(chē)的，也有一些自行車(chē)棚，但是仍然改變不了停自行車(chē)不方便的現(xiàn)狀。 下面就是日本設(shè)計(jì)的自

9、行車(chē)庫(kù)， 圖1-2日本立體自行車(chē)庫(kù) 這種自行車(chē)車(chē)庫(kù)可以停放200多輛自行車(chē)，運(yùn)作效率非常的高，十幾秒內(nèi)就可以取到自己的車(chē)。存取只要輕輕刷一下卡就可以了，方便簡(jiǎn)潔不需多余的步驟，存取系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)作，你的車(chē)子就上來(lái)了。放在這地下車(chē)庫(kù)里就不需要擔(dān)心被偷了，而且不怕風(fēng)吹日曬和雨淋。 1.3本研究課題總體方案設(shè)計(jì) 本說(shuō)明書(shū)主要是先通過(guò)計(jì)算確定立體自行車(chē)庫(kù)各運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常工作時(shí)所承受的負(fù)載和扭力來(lái)選擇合適型號(hào)的步進(jìn)電機(jī)以及各運(yùn)行機(jī)構(gòu)的控制元件，著重點(diǎn)在分析、設(shè)計(jì)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，主要研究?jī)?nèi)容包括：控制系統(tǒng)總體方案分析設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等。 由

10、于設(shè)計(jì)內(nèi)容要滿(mǎn)足本課題的功能要求，要完成的立體自行車(chē)庫(kù)主要是單片機(jī)編寫(xiě)程序通過(guò)各種芯片控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到功能要求的正常的功能運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)人們按下存、取車(chē)功能按鈕，單片機(jī)接到指令后按照內(nèi)部設(shè)定程序一步步運(yùn)行將信息傳送給步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，利用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的變頻調(diào)速控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的平移、旋轉(zhuǎn)、升降等功能，并且可以通過(guò)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的反接相線(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)改變各機(jī)構(gòu)運(yùn)行方向，控制步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器對(duì)步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分功能改變各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。更人性化的方面在于，單片機(jī)將各種信息形象地傳輸給顯示模塊，，例如升降機(jī)構(gòu)限位指示燈，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器正常工作指示燈及不同機(jī)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)故障指示燈。一旦出現(xiàn)故障，立即顯示出來(lái)，工作人員

11、及時(shí)處理，避免不必要的財(cái)產(chǎn)損失。 本次設(shè)計(jì)所采用的單柱式升降機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)與單柱式舉升機(jī)結(jié)構(gòu)相似，簡(jiǎn)圖如圖1.1所示。 圖1-3單柱式舉升機(jī)三維簡(jiǎn)圖 2立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)方案選擇 本設(shè)計(jì)的運(yùn)輸系統(tǒng)為升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組合。利用升降旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)把自行車(chē)存入不同分層、不同位置車(chē)庫(kù)的任務(wù)。我們需要考慮到多方面的需求，比如運(yùn)輸效率、承重、穩(wěn)定性等。我分別對(duì)升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了不同的方案設(shè)計(jì)。 2.1.1升降機(jī)構(gòu)方案選擇 設(shè)計(jì)升降機(jī)構(gòu)考慮的問(wèn)題有:(1)速度曲線(xiàn):立體自行車(chē)庫(kù)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用升降機(jī)和平移存取構(gòu)型。自行車(chē)存取時(shí)間限制在20s，要求

12、傳動(dòng)裝置可高速度運(yùn)行。要求升降機(jī)構(gòu)具有很高的平層精度,以減小撞擊。為了保證安全、低噪聲、起制動(dòng)平穩(wěn)，要求傳動(dòng)裝置具有自動(dòng)加減速功能，升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。(2)負(fù)載機(jī)械特征:升降機(jī)構(gòu)是頻繁起制動(dòng)設(shè)備,其運(yùn)行中的大量時(shí)間處在加減速的過(guò)程中,升降機(jī)構(gòu)帶有對(duì)重，因此它的負(fù)載機(jī)械特征分布于坐標(biāo)系的四個(gè)象限內(nèi)。當(dāng)升降平臺(tái)靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，表現(xiàn)為靜態(tài)負(fù)載機(jī)械特性。當(dāng)其加減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)負(fù)載機(jī)械特性(除含靜態(tài)特性外，還含加速度造成的慣性轉(zhuǎn)矩)。 這里我們找到三種升降機(jī)構(gòu)，滾珠絲杠、剪叉式升降機(jī)、鋼絲繩曳引這三種方式。分別對(duì)三種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析： 一、滾珠絲杠 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

13、轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，或者將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲杠是工具機(jī)械和精密機(jī)械上經(jīng)常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線(xiàn)性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。 圖2-1 滾珠絲杠 滾珠絲杠具有以下特點(diǎn)： 1、摩擦損失小、傳動(dòng)效率高 由于的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下，即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滑動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。 2、精度高 滾珠絲杠副是一般是

14、用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面，對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3、高速進(jìn)給和微進(jìn)給可能 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4、軸向剛度高 滾珠絲杠副可以加與預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力，在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí)，由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。 5、不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性 綜合立體自行車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)需求，在垂直方向的升降運(yùn)動(dòng)需要比較大的進(jìn)給，而且滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的承

15、載能力較低，工作環(huán)境的要求比較高，不太適合 立體自行車(chē)庫(kù)的升降運(yùn)動(dòng)。 二、剪叉式升降機(jī) 剪叉式升降機(jī)是用途廣泛的高空作業(yè)專(zhuān)用設(shè)備。它的剪叉機(jī)械結(jié)構(gòu)，使升降臺(tái)起升有較高的穩(wěn)定性。產(chǎn)品主要用各種工作層間貨物上下運(yùn)送；立體車(chē)庫(kù)和地下車(chē)庫(kù)層高間汽車(chē)舉升等。產(chǎn)品液壓系統(tǒng)設(shè)置防墜、超載安全保護(hù)裝置，各樓層和升降機(jī)工作臺(tái)面均可設(shè)置操作按鈕，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)控制。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，承載量大，升降平穩(wěn)，安裝維護(hù)簡(jiǎn)單方便，是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的低樓層間替代電梯的理想貨物輸送設(shè)備。 圖2-2剪叉式升降機(jī) 剪叉式升降機(jī)特點(diǎn)： 剪叉式升降機(jī)采用高強(qiáng)度錳鋼鉅形管制作。設(shè)有防止升降機(jī)超載的安全保護(hù)裝置。設(shè)有防止液壓管路破裂的安全保

16、護(hù)閥。設(shè)有停電情況下的應(yīng)急下降裝置。該產(chǎn)品適用于各行業(yè)高空設(shè)備安裝、檢修等可移動(dòng)性高空作業(yè)。根據(jù)不同要求可選擇不同動(dòng)力形式（如：三相交流電源、單相交流電源、直流電源和內(nèi)燃動(dòng)力等），加配上手動(dòng)液壓裝置，可在停電或無(wú)電源場(chǎng)所照常升降工作，并可加伸縮平臺(tái)，在平臺(tái)長(zhǎng)度不足時(shí)可延伸至所需位置，從而提高工作效率。 剪叉式升降機(jī)常見(jiàn)的用于高空作業(yè)，在這里我們打算用于車(chē)庫(kù)工作平臺(tái)的升降，但是立體自行車(chē)庫(kù)的層數(shù)較多。剪叉式升降機(jī)大多用在凈升高度低的場(chǎng)所，不適合立體自行車(chē)庫(kù)的多層結(jié)構(gòu)。 三、鋼絲繩曳引 鋼絲繩曳引指的是利用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)平臺(tái)升降的，平臺(tái)沿固定導(dǎo)軌完成升降。相比于電梯的曳引系統(tǒng)，本方案比較簡(jiǎn)單，

17、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，拖動(dòng)平臺(tái)沿導(dǎo)軌豎直運(yùn)動(dòng)。 圖2-3絞車(chē)（鋼絲繩曳引） 鋼絲繩曳引機(jī)構(gòu)通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，能夠滿(mǎn)足立體自行車(chē)庫(kù)升降機(jī)構(gòu)的需求。 2.1.2旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案選擇 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的方案選擇為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)上固定上述的升降機(jī)構(gòu)。 電動(dòng)機(jī)與圓盤(pán)之間的傳動(dòng)方式選用兩種方案帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。 一、 帶傳動(dòng) 帶傳動(dòng)是利用張緊在帶輪上的柔性帶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力傳遞的一種機(jī)械傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)原理的不同，有靠帶與帶輪間的摩擦力傳動(dòng)的摩擦型帶傳動(dòng)，也有靠帶與帶輪上的齒相互嚙合傳動(dòng)的同步帶傳動(dòng)。 帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸

18、間傳遞動(dòng)力，且其造價(jià)低廉、不需潤(rùn)滑、維護(hù)容易等特點(diǎn)，在近代機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用十分廣泛。摩擦型帶傳動(dòng)能過(guò)載打滑、運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動(dòng)比不準(zhǔn)確（滑動(dòng)率在2%以下）；同步帶傳動(dòng)可保證傳動(dòng)同步，但對(duì)載荷變動(dòng)的吸收能力稍差，高速運(yùn)轉(zhuǎn)有噪聲。 帶傳動(dòng)除用以傳遞動(dòng)力外，有時(shí)也用來(lái)輸送物料、進(jìn)行零件的整列等。 傳動(dòng)帶的種類(lèi)通常是根據(jù)工作機(jī)的種類(lèi)、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。若有多種傳動(dòng)帶滿(mǎn)足傳動(dòng)需要時(shí)，則可根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的緊湊性、生產(chǎn)成本和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，以及市場(chǎng)的供應(yīng)等因素，綜合選定最優(yōu)方案。 但是考慮到電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)的轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相差較大，即所需的傳動(dòng)比必須要大，所以帶傳動(dòng)方案不合適。

19、 二、齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)形式。它的傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長(zhǎng)。 齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)：瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定。非圓齒輪傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比能按需要的變化規(guī)律來(lái)設(shè)計(jì)。傳動(dòng)比范圍大，可用于減速或增速。速度（指節(jié)圓圓周速度）和傳遞功率的范圍大，可用于高速（v>40m/s），中速和低速（v<25m/s）的傳動(dòng)；功率從小于1W到105KW。傳動(dòng)效率高。一對(duì)高精度的漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪，效率可達(dá)99%以上結(jié)構(gòu)緊湊，適用于近距離傳動(dòng)。制造成本較高。某些具有特殊齒形或精度很高的齒輪，因需要專(zhuān)用的或高精度的機(jī)床，刀具和量?jī)x等，故制造工藝復(fù)雜，成本高。精度不高的齒輪，傳動(dòng)時(shí)的噪聲，振

20、動(dòng)和沖擊大，污染環(huán)境。無(wú)過(guò)載保護(hù)作用 齒輪傳動(dòng)類(lèi)型有 1.圓柱齒輪傳動(dòng) 用于平行軸間的傳動(dòng)，一般傳動(dòng)比單級(jí)可到8，最大20，兩級(jí)可到45，最大60，三級(jí)可到200，最大300。傳遞功率可到10萬(wàn)千瓦，轉(zhuǎn)速可到10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分，圓周速度可到300米/秒。單級(jí)效率為0.96～0.99。直齒輪傳動(dòng)適用于中、低速傳動(dòng)。斜齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適用于中、高速傳動(dòng)。人字齒輪傳動(dòng)適用于傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合形式有3種：外嚙合齒輪傳動(dòng)，由兩個(gè)外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條傳動(dòng)，可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線(xiàn)移動(dòng)，或者

21、相反。 2.錐齒輪傳動(dòng) 用于相交軸間的傳動(dòng)。單級(jí)傳動(dòng)比可到6，最大到8，傳動(dòng)效率一般為0.94～0.98。直齒錐齒輪傳動(dòng)傳遞功率可到370千瓦，圓周速度5米/秒。斜齒錐齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒輪承載能力較高，但制造較難，應(yīng)用較少。曲線(xiàn)齒錐齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳遞功率可到3700千瓦，圓周速度可到40米/秒以上。 3.雙曲面齒輪傳動(dòng) 用于交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)。單級(jí)傳動(dòng)比可到10，最大到100，傳遞功率可到750千瓦，傳動(dòng)效率一般為0.9～0.98，圓周速度可到30米/秒。由于有軸線(xiàn)偏置距，可以避免小齒輪懸臂安裝。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)和拖拉機(jī)的傳動(dòng)中。 4.螺旋齒輪傳動(dòng) 用于交錯(cuò)間的傳動(dòng)，傳動(dòng)比可到5，

22、承載能力較低，磨損嚴(yán)重，應(yīng)用很少。 5.蝸桿傳動(dòng) 交錯(cuò)軸傳動(dòng)的主要形式，軸線(xiàn)交錯(cuò)角一般為90°。蝸桿傳動(dòng)可獲得很大的傳動(dòng)比，通常單級(jí)為8～80，用于傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1500；傳遞功率可達(dá)4500千瓦；蝸桿的轉(zhuǎn)速可到3萬(wàn)轉(zhuǎn)/分；圓周速度可到70米/秒。蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可以自鎖，但自鎖時(shí)傳動(dòng)效率低于0.5。蝸桿傳動(dòng)齒面間滑動(dòng)較大，發(fā)熱量較多，傳動(dòng)效率低，通常為0.45～0.97。 6.圓弧齒輪傳動(dòng) 用凸凹圓弧做齒廓的齒輪傳動(dòng)?？蛰d時(shí)兩齒廓是點(diǎn)接觸，嚙合過(guò)程中接觸點(diǎn)沿軸線(xiàn)方向移動(dòng)，靠縱向重合度大于1來(lái)獲得連續(xù)傳動(dòng)。特點(diǎn)是接觸強(qiáng)度和承載能力高，易于形成油膜，無(wú)根切現(xiàn)象，齒面磨損較均

23、勻，跑合性能好；但對(duì)中心距、切齒深和螺旋角的誤差敏感性很大，故對(duì)制造和安裝精度要求高。 7.擺線(xiàn)齒輪傳動(dòng) 用擺線(xiàn)作齒廓的齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)齒面間接觸應(yīng)力較小，耐磨性好，無(wú)根切現(xiàn)象，但制造精度要求高，對(duì)中心距誤差十分敏感。僅用于鐘表及儀表中。 8.行星齒輪傳動(dòng)?　 具有動(dòng)軸線(xiàn)的齒輪傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)類(lèi)型很多，不同類(lèi)型的性能相差很大，根據(jù)工作條件合理地選擇類(lèi)型是非常重要的。常用的是由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒輪和行星架組成的普通行星傳動(dòng)，少齒差行星齒輪傳動(dòng)，擺線(xiàn)針輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。行星齒輪傳動(dòng)一般是由平行軸齒輪組合而成，具有尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，輸入軸和輸出軸可在同一直線(xiàn)上。其應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。

24、 根據(jù)電動(dòng)機(jī)與圓盤(pán)的傳動(dòng)需求，暫定選擇圓柱齒輪。 2.1.3平移機(jī)構(gòu)方案選擇 平移機(jī)構(gòu)選擇的機(jī)構(gòu)是滾珠絲杠絲杠和導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，聯(lián)軸器的一端與平移步進(jìn)電機(jī)軸固接，另一端與絲杠一端固接，步進(jìn)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械手在絲杠上橫向移動(dòng)，光軸作為導(dǎo)軌控制方向。 按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例，滾珠絲杠（已基本取代梯形絲桿，俗稱(chēng)絲桿）是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)確等。 滾珠絲杠軸承為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類(lèi)繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于機(jī)床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式

25、、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓。? 可根據(jù)用途選擇適當(dāng)類(lèi)型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從CO-C7的6個(gè)等級(jí)）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從C7-C10的3個(gè)等級(jí)）。另外，為應(yīng)付用戶(hù)急需交貨的情況，還有已對(duì)軸端部進(jìn)行了加工的成品，可自由對(duì)軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶(hù)選擇使用。 滾珠絲杠軸承以多年來(lái)所累積制品技術(shù)為基礎(chǔ)，從材料、熱處理、制造、檢查至出貨，都是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠繁Ｖ贫葋?lái)加以管理，因此具有高信賴(lài)性。 圖2-5 絲杠導(dǎo)軌 2.2立體自

26、行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)執(zhí)行元件選擇 立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)主要包括了升降機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)。升降機(jī)構(gòu)主要有步進(jìn)電機(jī)、鋼絲繩、卷筒、減速器及制動(dòng)器等。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要有步進(jìn)電機(jī)、帶輪、圓盤(pán)、皮帶等。平移機(jī)構(gòu)主要有步進(jìn)電機(jī)、絲杠、導(dǎo)軌、聯(lián)軸器等 。 2.2.1升降機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件選擇 一、升降電動(dòng)機(jī)的選擇 1、機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù) 鋼絲繩及工作物總質(zhì)量M 滾筒直徑D 滾筒質(zhì)量m 滾筒的機(jī)械效率η 加減速時(shí)間比A 75kg 0.15m 1kg 0.9 0.5 運(yùn)動(dòng)距離L 減速機(jī)機(jī)械效率 減速比i 每次定位時(shí)間t

27、 外力 6.5m 0.7 1 0.2s 0 表2-1機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù) 1) 速度曲線(xiàn) 加速時(shí)間 =0.1s 2) 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速 減速機(jī)輸出軸角加速度??? =195rad/sp 減速機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 N=100rpm 步進(jìn)電機(jī)輸出軸角加速度 =195rad/sp 步進(jìn)電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 100rp

28、m 3) 計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩 減速機(jī)軸向負(fù)載 F=Mg=73.5N 減速機(jī)軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 步進(jìn)電機(jī)軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩 4) 步進(jìn)電機(jī)軸加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算 鋼絲繩及工作物慣量 kg 滾筒的慣量 折合到減速機(jī)軸的負(fù)載慣量 步進(jìn)電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)矩 步

29、進(jìn)電機(jī)功率計(jì)算 通過(guò)上網(wǎng)查閱資料：選擇三相混合式步進(jìn)電機(jī)，型號(hào)為130BYG350B-200，工作電壓：交流220V，額定電流：5.2A，轉(zhuǎn)速：500rpm, 轉(zhuǎn)矩：30-50NM。 2.啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算 啟動(dòng)時(shí)間為： （2-5） 其中： 靜力矩為： 有效啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為： 工業(yè)領(lǐng)域一般要求升降機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間為1s～5s，計(jì)算<1s，在電氣設(shè)計(jì)方面，可以適當(dāng)增加啟動(dòng)電阻，來(lái)增長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，因此，此處所選電動(dòng)機(jī)合適。 4.制動(dòng)時(shí)間計(jì)算 制動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： 式中： 當(dāng)起升速度小于時(shí)，

30、，，故經(jīng)計(jì)算驗(yàn)證該電機(jī)滿(mǎn)足要求。 二、鋼絲繩的選擇 鋼絲繩斷裂拉力計(jì)算公式為： 式中：—鋼絲繩所許可的最大斷裂拉力，N； —單根鋼絲線(xiàn)的直徑，mm； n—鋼絲繩中鋼絲線(xiàn)的總根數(shù)； —單根鋼絲線(xiàn)的抗拉強(qiáng)度，Pa； —鋼絲繩的橫截面面積，； —鋼絲繩中鋼絲線(xiàn)的不均勻搓捻所引起的受載不均勻的矯正系數(shù)； 由于負(fù)載高達(dá)800N，所以鋼絲繩所能承受的斷裂拉力應(yīng)大于最大負(fù)載800N。選擇鋼絲繩結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖： 圖2-6鋼絲繩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 單根鋼絲的直徑為

31、4mm,鋼絲繩中鋼絲的總根數(shù)n為49根，鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1670Pa。 型鋼絲繩破斷拉力為： ； 通過(guò)計(jì)算得知，選用 型鋼芯鋼絲繩合適，因?yàn)榇虽摻z繩的斷裂拉力大于所承受的負(fù)載，鋼絲多且細(xì)，且鋼絲繩的撓性好。 三、滾筒的選擇 滾筒直徑設(shè)定為：D=0.15m 選取滾筒時(shí)應(yīng)當(dāng)注意不宜選取長(zhǎng)度太長(zhǎng)的滾筒，原因是滾筒提升負(fù)載時(shí)長(zhǎng)度太長(zhǎng)容易產(chǎn)生彎曲，可以選取較大直徑的滾筒。選用滾筒直徑由參考文獻(xiàn)：張質(zhì)文等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：北京鐵道出版社，2001：201～253.附表13選用，滾筒容納鋼絲繩工字槽尺寸由附表14-3查得，，槽底半徑。 2.滾筒尺寸為：

32、取整得； 公式中每個(gè)參數(shù)的意義及取值 附加安全系數(shù) 滾槽不切槽部分長(zhǎng)度 滾筒計(jì)算時(shí)所取直徑 鋼絲繩倍率 2 160mm 161mm 1 表2-2公式中每個(gè)參數(shù)的意義及取值 滾筒體壁厚的確定 滾筒體壁厚的確定，至今還沒(méi)有比較精確的計(jì)算方法，只要是鋼絲繩在滾筒上的壓力分布難以確定，但是，可以用近似的計(jì)算方法計(jì)算： 經(jīng)計(jì)算滾筒體壁厚??； 4.滾筒壁壓應(yīng)力校核： 選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力為： 所以，抗壓強(qiáng)度是足夠的； 5.滾筒的抗拉強(qiáng)度的轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度。因?yàn)?/p>

33、滾筒的長(zhǎng)度不超過(guò)3d，鋼絲繩位于輥中間輥承受最大彎矩。滾筒承受最大彎矩： 滾筒斷面系數(shù)為： 式中：D—滾筒外徑，； —滾筒內(nèi)徑，； 合成應(yīng)力為： 式中：——許用拉應(yīng)力為 綜上， 所以，該滾筒抗拉強(qiáng)度滿(mǎn)足要求； 因此，該滾筒參數(shù)設(shè)定為 滾筒直徑 滾筒長(zhǎng)度 滾筒槽形槽底半徑 滾筒繩槽尺寸 倍率 2.2.2旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件選擇 旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)的選擇 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)考慮到旋轉(zhuǎn)平臺(tái)最多一次旋轉(zhuǎn)一周，所以，應(yīng)通過(guò)皮帶減速，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)重量為100kg，半徑為1.5m，

34、利用下面所給公式計(jì)算減速裝置所承受的轉(zhuǎn)矩： 減速裝置輸出功率計(jì)算 由公式： 計(jì)算得： 減速裝置效率：； 電機(jī)功率： 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：選Y系列（IP44）三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90S-6，技術(shù)規(guī)格見(jiàn)下表： 額定功率 額定電流 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 額定轉(zhuǎn)矩 機(jī)身重量 0.75Kw 2.3A 910r/min 2 23kg 表2-3步進(jìn)電機(jī)技術(shù)規(guī)格 電機(jī)與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的總傳動(dòng)比為： ； 設(shè)計(jì)皮帶減速機(jī)構(gòu)，選擇合適的傳動(dòng)比。 2.2.3平

35、移機(jī)構(gòu)執(zhí)行元件選擇 一、平移步進(jìn)電機(jī)的選擇 聯(lián)軸器的一端與平移步進(jìn)電機(jī)軸固接，另一端與絲杠一端固接，步進(jìn)電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)機(jī)械手在絲杠上橫向移動(dòng)，光軸作為導(dǎo)軌控制方向。 選擇絲杠作為水平移動(dòng)的元件，絲杠參數(shù)為：有效導(dǎo)程長(zhǎng)2m，絲杠重量為5kg，平移步進(jìn)電機(jī)功率的計(jì)算公式可以根據(jù)參考文獻(xiàn)：璞良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2006：84～86. 公式 ： 式中：—步進(jìn)電機(jī)軸承受的負(fù)載，800N； —步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，； —步進(jìn)電機(jī)所需靜功率，Kw；

36、 η—機(jī)械效率，0.952； 由公式2-3計(jì)算得， 查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：選擇110系列兩相混合式步進(jìn)電機(jī)型號(hào)110HS12,技術(shù)規(guī)格見(jiàn)下表： 步距角 保持轉(zhuǎn)矩? 額定電流? 轉(zhuǎn)子慣量? 定位轉(zhuǎn)矩 電機(jī)重量 (°) N.M A Kg.cm2 g.cm Kg 1.8? 12 5 4 3 5 表2-4 步進(jìn)電機(jī)技術(shù)規(guī)格 二、聯(lián)軸器的選擇 要使電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸器是不可避免的，選擇合適的力矩聯(lián)軸器，可以按照下面的式子計(jì)算得出： 式中: —

37、所求聯(lián)軸器的摩擦力矩，； —平移步進(jìn)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩， —平移步進(jìn)電機(jī)所能承受的最大轉(zhuǎn)矩，； —平移步進(jìn)電機(jī)軸上電機(jī)轉(zhuǎn)子額定傳動(dòng)慣量，； —平移步進(jìn)電機(jī)銘牌上的額定轉(zhuǎn)速，； —平移步進(jìn)電機(jī)軸至聯(lián)軸器的傳動(dòng)比和傳動(dòng)機(jī)械效率； t—起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間，s； 所以， 2.3立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 下圖是立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 圖2-7運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2.3.1升降機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 導(dǎo)軌應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足的基本要求有：導(dǎo)向精度和精度保持度、剛度和承載能力、摩擦力要小、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作要方便等。 本設(shè)

38、計(jì)選用的是直線(xiàn)導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的界面形式如下 表2-5直線(xiàn)導(dǎo)軌截面形狀 升降機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌需要承受水平和豎直的力矩的作用，并且需要一定大的承載能力，綜合考慮，選擇矩形導(dǎo)軌作設(shè)計(jì)方案。 這里我們選用導(dǎo)軌尺寸 表2-6導(dǎo)軌截面參數(shù) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度為2000mm 常用的導(dǎo)軌材料主要有鑄鐵、鋼和塑料等。這里我們選用的是鋼，鋼導(dǎo)軌使用的材料和其處理方式為：（1）45、40Cr、T8、T10、GCr15等，表面淬硬或全淬硬度為HRC52~58；（2）15、20Cr等，滲碳淬硬至HRC56~62。 以下是導(dǎo)軌面的受力計(jì)算： 導(dǎo)軌的損壞模式主要是磨損，磨損與導(dǎo)軌面所承受的壓強(qiáng)有很大關(guān)系。此外，導(dǎo)軌

39、面的接觸形變也與壓強(qiáng)近似的成正比。因此，在初選導(dǎo)軌尺寸以后，要根據(jù)尺寸計(jì)算導(dǎo)軌所受壓強(qiáng)，使其在可承受范圍內(nèi)。 1、受力分析 通常導(dǎo)軌受力比較復(fù)雜，力的作用點(diǎn)大多數(shù)不在導(dǎo)軌的中心。首先把這些力換算為作用在導(dǎo)軌中心的里P和力矩M。 圖2-8 導(dǎo)軌受力分析 2、壓強(qiáng)的計(jì)算 大多數(shù)情況下，導(dǎo)軌的剛度遠(yuǎn)大于接觸剛度，可以只考慮變形對(duì)壓強(qiáng)分布的影響。沿導(dǎo)軌上的直線(xiàn)變形和壓強(qiáng)可視為線(xiàn)性分布，寬度上為均布。故在動(dòng)導(dǎo)軌上的壓強(qiáng)為： 它們應(yīng)該小于許用壓強(qiáng)。 2.3.2升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 工作平臺(tái)主要靠升降機(jī)構(gòu)帶動(dòng)進(jìn)行豎直方向上的升降運(yùn)動(dòng)，從而使平臺(tái)上的平移機(jī)構(gòu)可以帶動(dòng)夾持機(jī)構(gòu)夾持自

40、行車(chē)。 工作平臺(tái)的尺寸初定為2000mm，寬度1000mm，厚度20mm的矩形鋼板。 平臺(tái)受力分析如圖： 圖2-9 平臺(tái)受力分析 假設(shè)平臺(tái)承受最大臨界力Fmax=M=50Kg在校核軸的危險(xiǎn)截面時(shí)，由于平臺(tái)所受的彎矩可以忽略不計(jì)，只進(jìn)行剪切強(qiáng)度的校核，軸的切應(yīng)力： 因?yàn)檩S的兩側(cè)受到對(duì)稱(chēng)切應(yīng)力，所以 0.62MPa 查閱機(jī)械工程手冊(cè)得45#鋼調(diào)制處理的許用切應(yīng)力為30-40MPa,所以平臺(tái)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 2.3.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圓盤(pán)設(shè)計(jì) 圓盤(pán)是承載整個(gè)升降平移機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)，而且還需要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的功能。 初選為圓盤(pán)直徑為1000mm，厚度為40mm，旋轉(zhuǎn)孔徑直徑為20mm。 圓

41、盤(pán)的受力非常簡(jiǎn)單受力分析如圖： 圖2-10 圓盤(pán)受力分析 圓盤(pán)主要受力是來(lái)自升降系統(tǒng)的壓力，如圖2-10所示，圓盤(pán)所受最大力Fmax=F-f。圓盤(pán)所受應(yīng)力σ=Fmax ∕A=3.78 MPa 查閱機(jī)械工程手冊(cè)得45#鋼調(diào)制處理的許用切應(yīng)力為30-40MPa,所以圓盤(pán)滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 2.3.4平移機(jī)構(gòu)絲杠機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 平移機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要就是絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算，首先從絲杠的選型開(kāi)始： 初步選取絲杠公稱(chēng)直徑20mm，導(dǎo)程5mm。 滾珠絲杠的工作長(zhǎng)度計(jì)算： 絲杠的工作載荷： F=400N 由于兩方向絲杠的公況為，每天開(kāi)機(jī)十二小時(shí)，每年300個(gè)工作日。工作八年以上，依工作要求和工

42、作條件，初選外循環(huán)插管式，預(yù)緊采用雙螺母型，圓螺母調(diào)隙，導(dǎo)珠管凸出式，3級(jí)精度，定位滾珠副，絲杠材料：鋼； 滾道硬度為58~62HRC，螺紋右旋，型號(hào)為CLT-2004-3.5-P3，。 絲杠的傳動(dòng)精度為 絲杠的轉(zhuǎn)速： 絲杠的工作載荷： F=400N 絲杠的校核： 壽命計(jì)算： 滿(mǎn)足壽命要求。 式中 F――軸向載荷，取F＝800N; ――壽命系數(shù), ――工作壽命,取=15000 ――載荷系數(shù),取=1.2 ――動(dòng)載荷硬度影響系數(shù),取=1.0 ――短行程系數(shù),取=1.0 ――轉(zhuǎn)速系數(shù),取=0.5107 靜載荷條件計(jì)算: 滿(mǎn)足條件 螺母長(zhǎng)度72m

43、m, , 余程為 10mm X方向螺紋長(zhǎng)度 取支撐跨矩 絲杠全長(zhǎng)最大為780mm Y方向螺紋長(zhǎng)度: L=500+350+20=870mm 取支撐跨矩: 絲杠全長(zhǎng)最大為910mm F—F 支撐方式的絲杠不受壓縮力作用，不校核壓桿穩(wěn)定性 絲杠彎曲振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速: 查表 ， 預(yù)拉深量：取溫升 螺紋深長(zhǎng)量: 絲杠的全長(zhǎng)深長(zhǎng)量： 取預(yù)拉伸量： 預(yù)拉伸力： 所選絲杠預(yù)拉伸力滿(mǎn)足要求。 3立體自行車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)選用的是單片機(jī)控制。 自行車(chē)立體車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通

44、過(guò)控制系統(tǒng)信息交流的平臺(tái)(界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識(shí)別的控制信息通過(guò)輔助設(shè)備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來(lái)完成立體自行車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作。 在立體自行車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn);其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載工作平臺(tái)能橫移到預(yù)定位置以及載車(chē)板能上升或下降到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，采用了光電開(kāi)關(guān)。本設(shè)計(jì)的自行車(chē)庫(kù)選用按鈕操作，界面清楚，易于操作。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器如煙溫傳感器以及安全預(yù)警裝置，因本系統(tǒng)只有開(kāi)關(guān)

45、量輸入而無(wú)模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能力和隔離變壓器就能滿(mǎn)足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。 圖3-1單片機(jī)的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3.2立體型車(chē)庫(kù)運(yùn)輸系統(tǒng)的控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3.2.1控制系統(tǒng)各部分步進(jìn)電機(jī)控制方案設(shè)計(jì) 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的接口接收一定頻率的脈沖信號(hào)，DIR接口接收到高電平信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)保持正轉(zhuǎn)，平移（旋轉(zhuǎn)、升降）機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)指定功能，到指定位置后，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器使能端ENA變?yōu)榈碗娖?，步進(jìn)電機(jī)軸抱死，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。在其他部分實(shí)現(xiàn)一定功能后，間隔一定時(shí)間，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器使能端ENA變?yōu)楦唠娖?，步進(jìn)電機(jī)軸自由，DIR接口轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖叫盘?hào)，步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，平移（

46、旋轉(zhuǎn)、升降）機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)回縮恢復(fù)原位功能。 3.2.2單片機(jī)選型及I/O口分配 單片機(jī)I/O口是最為重要的控制端口，是單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能的基本要素，有控制高低電平輸入輸出的功能。根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要，對(duì)單片機(jī)的型號(hào)是：英特爾公司的MCS-51系列單片機(jī)，128BRAM，16個(gè)2位定時(shí)器，計(jì)數(shù)器和5個(gè)中斷源，還有4個(gè)8位的I/O并行接口：P0、P1、P2、P3，完全能夠滿(mǎn)足控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。 以下是I/O分配表： 地 址 代表含義 地 址 代表含義 P1.0 平移步進(jìn)電機(jī)脈沖接收端 P2.0 升降步進(jìn)電機(jī)脈沖接收端 P1.1 平移步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向 P2.1 升降步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

47、方向 P1.2 平移步進(jìn)電機(jī)使能端 P2.2 升降步進(jìn)電機(jī)使能端 表3-1 I/O分配表 3.2.3步進(jìn)電機(jī)控制程序 (1)以下程序語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、電機(jī)抱死和脈沖頻率的控制； #include sbit mai=P1^0; sbit Forward=P1^1; sbit en=P1^2; unsigned int i=0,j=0; unsigned char Count=0 ; unsigned int Count2=0 ; void main() { Time0_Init(); while(1) { if(Cou

48、nt2<=10000) { Forward=1; en=1; if(Count>=2) { mai=1; Count=0; mai=0; } } else if(Count2>10000&&Count2<20000) { Forward=1; en=0; } else if(Count2>=20000&&Count2<30000) { Forward=0; en=1; if(Count>=2) {

49、mai=1; Count=0; mai=0; } } Else { en=0; } } } (2) 定時(shí)程序語(yǔ)句可以比較精確的控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，C語(yǔ)言程序如下； void Time0_Init() { TMOD = 0x01; TH0 = 0xFE; TL0 = 0x33; IE = 0x82; TR0 = 1; } void Time0_Int() interrupt 1 { TH0 = 0xFE; TL0 = 0x33; Count++; Count2++; 4總 結(jié) 經(jīng)

50、過(guò)近兩個(gè)月的設(shè)計(jì)工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要完成了以下任務(wù)： （1）完成了立體自行車(chē)庫(kù)總體方案的設(shè)計(jì)； （2）完成了自行車(chē)立體車(chē)庫(kù)零部件設(shè)計(jì)和繪制； （3）完成了控制部分的設(shè)計(jì)與原理圖的繪制； （4）撰寫(xiě)了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； （5）完成了實(shí)物模型的加工、安裝。 傳統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)如自行車(chē)停車(chē)架或者停車(chē)棚之類(lèi)的存在太多缺點(diǎn)，建造成本雖然低廉，但只適合少量的自行車(chē)停放，若存放同樣多的自行車(chē)，傳統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)將會(huì)占用大范圍的土地面積，本次設(shè)計(jì)的立體自行車(chē)庫(kù)充分參考了日本地下立體自行車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)理念，充分利用三維空間，有效地緩解了交通壓力，車(chē)庫(kù)內(nèi)間隔式車(chē)位有效的防止車(chē)輛之間的碰撞，立體車(chē)庫(kù)不但美化城市，而且還具有

51、防盜功能。當(dāng)今世界，智能化越來(lái)越普及，智能化帶給人們高生活水平，節(jié)省人力、物力，智能化的立體自行車(chē)庫(kù)在未來(lái)的大都市中將具有重大作用。 本設(shè)計(jì)的自行車(chē)立體車(chē)庫(kù)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用了簡(jiǎn)單的升降、旋轉(zhuǎn)以及平移機(jī)構(gòu)，加工簡(jiǎn)單，安裝方便，適合應(yīng)用在各種自行車(chē)停車(chē)場(chǎng)所。存放簡(jiǎn)單，只需要20多秒就可以存取成功，省時(shí)省力。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中我們遇到了很多專(zhuān)業(yè)性的困難，通過(guò)查找專(zhuān)業(yè)書(shū)籍和網(wǎng)上查閱以及指導(dǎo)老師的幫助，終于完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。但是自己的動(dòng)手操作能力還是不足，設(shè)計(jì)方案存在不合理之處，設(shè)計(jì)中還是有許多的不足之處，，希望讀者們批評(píng)指正。 謝辭 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在劉輝老師的悉心指導(dǎo)下完成。從畢

52、業(yè)設(shè)計(jì)選題、查閱文獻(xiàn)、參考現(xiàn)狀、方案分析、系統(tǒng)分析到論文撰寫(xiě)，老師都提供了對(duì)我們很有幫助的建議。劉老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識(shí)，誨人不倦的教學(xué)精神，平易近人、寬以待人和豁達(dá)的胸懷，在學(xué)術(shù)上和為人上都是我的楷模和榜樣，他實(shí)事求是的作風(fēng)，深深感染著我，使我深受啟發(fā)，必將終生受益。雖然老師在設(shè)計(jì)期間腳傷不能來(lái)校，但是還是在網(wǎng)上對(duì)我們進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)，最后帶傷來(lái)到學(xué)校進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作，真誠(chéng)的向劉輝老師致以崇高的敬意和無(wú)限的感謝之情! 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際關(guān)系和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等方

53、面有重要的作用。 此外，我還要感謝我大學(xué)四年所有基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課老師們，是他們傳授給我扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。 其次，我要感謝我的同學(xué)們，尤其同組的張圣賢同學(xué)、孫碩添同學(xué)和郭長(zhǎng)帥同學(xué)，彌補(bǔ)了我動(dòng)手能力上的不足，在設(shè)計(jì)加工的過(guò)程中，在孫碩添同學(xué)的幫助下學(xué)會(huì)了很多工具的使用。實(shí)驗(yàn)室的其他小組的同學(xué)們也給了我們?cè)S多幫助。小組同學(xué)通力合作，共同努力，才完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，我想對(duì)我所有的老師，我的同學(xué)們致以最誠(chéng)摯的感謝，我的家人和朋友們幫助我學(xué)習(xí)，我成功路上的每一步都源于你們的支持和幫助！ 參考文獻(xiàn) [1].濮良貴，紀(jì)名剛 機(jī)械設(shè)計(jì)[M] 北京：高

54、等教育出版社 [2].李正吾等編著.機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用?[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1990 [3]. 高鐘毓. 機(jī)電控制工程. 北京：清華大學(xué)出版社 [4]. 張春雷.《電機(jī)選用安裝與故障檢修》，北京，中國(guó)電力出版社，2007 [5]. 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).單行本.機(jī)械傳動(dòng)[M] 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 [6]. 王芳卿.立體停車(chē)庫(kù)及其控制.電器傳動(dòng)，1998 [7]. 國(guó)家機(jī)械工業(yè)局，機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《簡(jiǎn)易升降類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備》1999 [8]. 梁庚煌.運(yùn)輸機(jī)械手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社. 1987 [9]. 張忠夫 機(jī)電傳動(dòng)與控制2006 [10]. 陳位宮 工程力學(xué) 高等教育出版社2000 [11]. 宋曼華等編，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，機(jī)械與電子，2001 [12]. 中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部，機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備類(lèi)別、型式與基本參數(shù)》，1998 [13]. 中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)，停車(chē)設(shè)備管理委員會(huì)編，機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)，海洋出版社，?2001 [14]. 付翠玉，關(guān)景泰，立體車(chē)庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2005