PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),psh4d,立體,車庫,傳動(dòng),機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
重 慶 理 工 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）文 獻(xiàn) 綜 述
題 目 PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
二級(jí)學(xué)院 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 109040202
姓 名 施長明 學(xué) 號(hào) 10904020223
指導(dǎo)教師 系 主 任
時(shí) 間 2013.3
1994年國家制訂了汽車產(chǎn)業(yè)政策,將汽車工業(yè)作為國家的支柱產(chǎn)業(yè),從而有效地刺激了汽車工業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展,但同時(shí)也帶來了一系列問題。轎車激增,城市停車難問題日益突出,不僅影響了道路交通順暢,污染了城市觀瞻,更破壞了城市的綠化美化。因此出現(xiàn)了利用空間理念建立的立體停車系統(tǒng)。隨著城市的發(fā)展，立體停車系統(tǒng)也得到了長足的進(jìn)步：由簡單的機(jī)械停車設(shè)備發(fā)展到由計(jì)算機(jī)管理的高度自動(dòng)化現(xiàn)代立體停車庫，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑[1]。
一.立體停車庫的由來
立體車庫是根據(jù)自動(dòng)物流系統(tǒng)物料傳輸?shù)脑? 采用多層高架式存放車輛的大型停車設(shè)備。它發(fā)祥于年代的美國, 是在繁華擁擠的都市里, 為了解決停車難所采取的一種措施。50年代以后, 伴隨著私人小汽車的大量涌現(xiàn), 美國、西歐相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫。到了六七十年代, 德國、日本、國等國家以及香港和臺(tái)灣等地區(qū)則大有后來居上之勢(shì)。近年來, 立休車庫從造型、結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動(dòng)、監(jiān)測(cè)、材料、保險(xiǎn)等方面不斷更新?lián)Q代, 日趨完美, 并廣泛應(yīng)用于賓館、商業(yè)大樓、各種娛樂場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、碼頭及繁華商業(yè)街等車輛密集地區(qū)。立體車庫的誕生, 盡管仍有不盡人意之處, 但它的確為緩解交通擁擠解決停車難開辟了一條新的途徑[2]。
二.立體停車庫的優(yōu)點(diǎn)
隨著經(jīng)濟(jì)的騰飛，城市中的停車難的問題也越來越嚴(yán)重。在寸土寸金的市中心等車輛集中的地區(qū)，只能想空中、向地下發(fā)展，因此建造相當(dāng)數(shù)量的立體停車庫已成為必須，同時(shí)立體停車庫也有不少優(yōu)點(diǎn)：
1.節(jié)約空間
一般情況下，其占地面積約為平面停車場(chǎng)的1/2—1/2.5，機(jī)械式“立?！避噹煸诘叵潞偷孛娑伎砂惭b，最大的好處就是可以充分利用小面積向空中發(fā)展，盡量多存車輛，是土地資源緊缺、車輛容量大的場(chǎng)所最佳停車方式。
2.自動(dòng)化操控，使用方便。
立體停車庫自動(dòng)化程度高，可以進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式升降。安裝了立體停車庫的大型地下停車場(chǎng)則配套安裝停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)，由經(jīng)過專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的工作人員進(jìn)行24小時(shí)值守調(diào)度。
3.立體停車庫建設(shè)成本大大低于傳統(tǒng)停車場(chǎng)。
據(jù)了解，傳統(tǒng)停車場(chǎng)的占地和建設(shè)成本相當(dāng)昂貴。一般來說，普通地上停車位每個(gè)占地在15平方米左右，地下停車場(chǎng)每個(gè)車位的占地面積則至少在25平方米以上。如果使用立體停車庫，在30平方米的空地上就可以安裝一組8車位立體停車庫，平均每個(gè)車位占地面積不到4平方米。就建設(shè)成本而言，目前小區(qū)房產(chǎn)開發(fā)商建一個(gè)地下車位需投資6-8萬元，某些高檔寫字樓地下停車位第建設(shè)成本更是高達(dá)十幾萬元。如果安裝立體車庫，在空間面積不變的情況下盡量增加停車位，可以將每個(gè)停車位的建設(shè)成本攤薄到5-6萬元。
4.安全可靠、美化環(huán)境。
配備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，各種安全機(jī)構(gòu)，自動(dòng)報(bào)警，消費(fèi)系統(tǒng)及其他防范設(shè)施。汽車不會(huì)損壞，丟失。因地制宜，利用零星空地，配以外形美觀的車庫，美化城市環(huán)境[3]。
三.幾種庫型的介紹
城市停車場(chǎng)可分為自行式停車場(chǎng)和機(jī)械式停車場(chǎng)，與自行式停車場(chǎng)相比，機(jī)械式停車庫有以下優(yōu)勢(shì)：立體車庫以其占地面積小，空間利用率高，投資省，操作簡便等特點(diǎn)，在日本、歐美等發(fā)達(dá)國家得到了普遍應(yīng)用，并日益成為緩解城市停車難的首選方案。
機(jī)械式立體車庫又分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種類型，根據(jù)機(jī)械停車設(shè)備的構(gòu)造及其工作原理，機(jī)械式立體車庫的型式：主要有升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式、垂直或水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、平面移動(dòng)式、簡易升降式、汽車升降機(jī)等九種。目前我國主要有升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式等三大類型最常使用。
1.升降橫移式
升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、多層半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。工作原理：設(shè)備為多層多列布置，每個(gè)停車位設(shè)置一個(gè)載車板;除頂層外每層設(shè)一空位，作為交換車位;除底層以外的所有車位均能自行升降，除頂層以外的所有車位均能自行橫移。當(dāng)某一車位需存(取)車輛時(shí)，該車位下方到空位之間的所有車位向空位方向橫移一個(gè)車位的距離，該車位下方形成一個(gè)升降通道，此時(shí)該車位便可自由升降。當(dāng)車位降至地面后，車輛便可開進(jìn)或開出。
適用范圍：住宅小區(qū)、賓館、酒店、單位自用。此類立體車庫適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。
主要特點(diǎn)：占地面積少，空間利用率高，可根據(jù)用戶要求增加層數(shù)和列數(shù)，提高車位數(shù)量?？稍O(shè)計(jì)為全封閉式，以協(xié)調(diào)周邊環(huán)境。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音，運(yùn)行速度快，存取時(shí)間短。設(shè)有防墜落，防碰撞，防過載等一系列安全保護(hù)裝置。
2.巷道堆垛式
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存(取)。因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。工作原理：在兩側(cè)泊位的中央設(shè)有巷道堆垛機(jī).整個(gè)車庫的運(yùn)行均由堆垛機(jī)來完成。汽車入庫時(shí)，停在出(入)庫臺(tái)上，堆垛機(jī)從出(入)庫臺(tái)上取走汽車后，在巷道內(nèi)行走并根據(jù)存車的位置進(jìn)行升降，將汽車運(yùn)送到指定層的泊位旁，堆垛上的存取機(jī)構(gòu)將汽車從堆垛機(jī)送入泊位;取車過程與進(jìn)車過程相反。巷道堆垛式立體車庫是一種集機(jī)、光、電、自動(dòng)控制為一體的全自動(dòng)化立體停車產(chǎn)品。
適用范圍：主要用于大型密集式存車場(chǎng)所，如劇院、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、大型商場(chǎng)、車站、機(jī)場(chǎng)等。
主要特點(diǎn)：可設(shè)置于地上、地下或半地下，充分利用有效空間。載車板的升降和行走同時(shí)運(yùn)行，整個(gè)過程全自動(dòng)完成，存取車方便快捷。具有停車數(shù)量多、容積率高、全封閉式管理、集中監(jiān)控、運(yùn)行可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
3.垂直提升式
垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理.在提升機(jī)的兩側(cè)布置停車泊位。一般地面需一個(gè)汽車旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高(幾十米)，但地面投影面積較小。對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地面積是所有立體車庫類型中最小的。車庫可單獨(dú)設(shè)置，也可設(shè)在建筑物內(nèi)部，可數(shù)套并排建設(shè)。
工作原理：設(shè)備中間為升降通道，兩側(cè)為停車位。通道內(nèi)設(shè)一升降轎廂。每個(gè)停車位有一載車盤，載車盤可橫向移動(dòng)。在升降電機(jī)的牽引下，轎廂可升降至任一層車位，并通過機(jī)械手將載車盤從兩側(cè)車位中取出或送入兩側(cè)車位。轎廂升降到與地面持平時(shí)，車輛可開進(jìn)或開出。
適用范圍：寫字樓、醫(yī)院、商業(yè)區(qū)、賓館等場(chǎng)地狹小或車輛密集的場(chǎng)所。
主要特點(diǎn)：充分利用有限空間，為客戶帶來最大的利益，以狹小的空間，爭(zhēng)取最多的停車空間，也可將1—3層設(shè)在地下，與地下停車場(chǎng)聯(lián)通，有效利用地下空間。運(yùn)轉(zhuǎn)存取時(shí)間短，車輛停放平穩(wěn)、無噪音，運(yùn)行速度快，符合城市環(huán)保要求。
4.水平或垂直循環(huán)式
循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備是采用水平或垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使車庫內(nèi)所有車輛做與地面平行或垂直方向的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到存取車輛的停車設(shè)備。
工作原理：水平循環(huán)式車庫一般設(shè)在地下，可以二層或多層，存車時(shí)由升降機(jī)做升降和水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將車輛送入指定位置的載車板上;取車時(shí)車庫的升降機(jī)到達(dá)被取車輛的層數(shù)，然后做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的車輛載車板，將車自動(dòng)橫移到升降升降機(jī)上，然后降到地面水平位置上，便可開出車輛。
垂直循環(huán)則通過減速電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu).在牽引機(jī)構(gòu)鏈條上，每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存車托架隨鏈條一起作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到存取車輛的目的。
應(yīng)用范圍：小區(qū)、企事業(yè)單位、小型超市、公寓等。
主要特點(diǎn)：占地面積小，不需進(jìn)出車道，場(chǎng)地利用率高。水平循環(huán)式可利用建筑物的地下層。垂直循環(huán)式可有效利用零散地塊，提高停車場(chǎng)的存車能力，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低，采用多種保護(hù)措施，安全保障好。但由于是整體循速度較慢，不適合于大規(guī)模停車[4]。
四.立體車庫在國內(nèi)外的現(xiàn)狀
自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是極不均衡的，德國開發(fā)早，技術(shù)居于領(lǐng)先地位，在二層及多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了Ｈ型、Ｕ型和Ｖ型。日本由于國土面積小而應(yīng)用最廣，自從 1959 年引進(jìn)了建造機(jī)械式立體停車庫技術(shù)之后，到 1983 年，就已經(jīng)在本土上共建造了 25454 座多種形式的機(jī)械式車庫，平均每座容車量達(dá)到十輛左右，最多的能達(dá)到百輛以上。從上世紀(jì)七十年代末期起，車庫容量年遞增率為 5-7，已經(jīng)趕上了同期汽車擁有量的年遞增率 4-6，從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動(dòng)立體車庫的發(fā)展，即密集型自動(dòng)立體停車庫的發(fā)展。1993 年，在日本東京舉行的世界立體自動(dòng)停車設(shè)備展覽會(huì)盛況空前[5]。
進(jìn)入20世紀(jì)以來，在國內(nèi)舉辦了多個(gè)與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會(huì)，2006 年十月在上海舉辦的“2006 上海國際停車設(shè)備和智能系統(tǒng)展覽會(huì)”同樣熱鬧非凡，它吸引了來自德、日、美等世界上知名的停車設(shè)備制造商，全自動(dòng)立體停車設(shè)備的容車能力及其技術(shù)完備，先進(jìn)程度已被世界廣泛承認(rèn)和接受。國內(nèi)正處于經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展階段，目前已有國外多種停車設(shè)備出現(xiàn)在國內(nèi)市場(chǎng)上[6]。
停車裝置種類繁多，必須通過詳盡的技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)分析才可以有明智的決斷，有效的利用一切有利因素，建造出經(jīng)濟(jì)技術(shù)都合理的停車裝置?？傊?，在我們面臨著建設(shè)現(xiàn)代化大都市的重任和土地資源寸土萬金的情況下，設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和使用這一現(xiàn)代化設(shè)備是可行的、明智的選擇。它的前景將是無限美好的[7]。
停車裝置這一潛在市場(chǎng)也漸漸的明朗起來了，這給國內(nèi)的企業(yè)經(jīng)營者們?cè)黾恿藟毫蛣?dòng)力，應(yīng)聯(lián)合科研、生產(chǎn)與使用者，共同推進(jìn)這一高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。去搶占這一新興的市場(chǎng)?？梢詳嘌?，將來這一市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)一定是激烈的[8]。
我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(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。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(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[9]。機(jī)械式立體車庫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，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場(chǎng)的需求。
五.結(jié)束語
立體車庫可根據(jù)用戶的需要或場(chǎng)地的大小進(jìn)行不同形式的組合，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用靈活等特點(diǎn)。它適用于路邊、賓館、商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、車站等地。若將它用于地面停車場(chǎng)或地下停車庫，將使停車容量增加60%，可大大提高使用率。
參考文獻(xiàn)
[1]任秉海.立體車庫:城市縫隙中的商[J].財(cái)會(huì)月刊，2000年01期
[2]王天奇.立體車庫及其市場(chǎng)前景[J].機(jī)電一體化，1996.4.
[3]立體車庫的巧妙好處不可忽視[J].泊鼎停車系統(tǒng),2012.
[4]曹希華.淺析推廣和發(fā)展立體停車庫的市場(chǎng)前景[J].河北鋼鐵集團(tuán)，2012.
[5]自動(dòng)立體停車裝備行業(yè)發(fā)展空間大[N].城市經(jīng)濟(jì)導(dǎo)報(bào)，2012.4.
[6]自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)的發(fā)展[J].德盛利立體停車設(shè)備，2013.
[7]立體升降設(shè)備技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)分析[J].金冠機(jī)械，2013.
[8]立體體車庫設(shè)備區(qū)別于平面停車場(chǎng)[J].京林立體車庫，2012.
[9]楊智.淺談立體車庫自動(dòng)化控制系統(tǒng)及運(yùn)用[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2008.1
[10]美宏志，任軍，姚勝永.發(fā)達(dá)國家機(jī)動(dòng)化早中期的城市停車對(duì)策[J].城市規(guī)劃，2002.
[11]中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì).機(jī)械式立體停車庫[M].海洋出版社，2001.
重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
編號(hào)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
二級(jí)學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí) 109040202
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 職稱
時(shí) 間
目 錄
摘 要 …………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
1 緒論………………………………………………………………………………………1
1.1 立體停車庫的設(shè)計(jì)背景和意義……………………………………………………1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………1
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………1
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………2
1.3 立體停車庫的類型…………………………………………………………………2
1.3.1 升降橫移式 ……………………………………………………………………3
1.3.2 巷道堆垛式 ……………………………………………………………………3
1.3.3 垂直提升式 ……………………………………………………………………4
1.3.4 水平或垂直循環(huán)式 ……………………………………………………………5
2 橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………………7
2.1 第一層橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………7
2.1.1 第一層基本參數(shù)確定 …………………………………………………………7
2.1.2 第一層橫移電機(jī)選擇 …………………………………………………………8
2.1.3 第一層傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………9
2.2 第二層橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………19
2.2.1 第二層基本參數(shù)確定…………………………………………………………19
2.2.2 第二層橫移電機(jī)選擇…………………………………………………………20
2.2.3 第二層傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………21
3 總結(jié) ……………………………………………………………………………………32
致謝 ………………………………………………………………………………………33
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………………34
重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘 要
本文主要是對(duì)PSH4D型立體停車庫的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。PSH4D型立體停車庫一共有三層，每個(gè)停車位都有一個(gè)載車板，而第一層和第二層各有一個(gè)空位。上層的載車板如果要移動(dòng)到下層，就需要將下層的載車板橫向移開，為上層的載車板提供空間進(jìn)行升降。因此，第一層和第二層的每個(gè)停車位都有一個(gè)橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)載車板進(jìn)行橫向移動(dòng)。由于第三層停車位上的載車板只需要進(jìn)行升降移動(dòng)，不需要進(jìn)行橫向移動(dòng)，所以第三層沒有橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要靠電機(jī)帶動(dòng)鏈輪使?jié)L輪在軌道上滾動(dòng)，從而讓載車板進(jìn)行橫向移動(dòng)。
第一層的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載車板直接連成一體，第二層的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)則置于車位架上。橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、滾輪、鏈輪和支承座等幾部分組成，對(duì)橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也就主要是對(duì)這幾部分的選擇和設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：立體停車庫 橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 載車板
Abstract
This paper is mainly designed traversing transmission mechanism of PSH4D type stereo garage. PSH4D type stereo garage a total of three layers, each parking space has a car, and the first and second layers each have a vacancy. The car carrying board to move to a lower level, you need to lower the car sideways, to provide space for the car carrying board for lifting. Therefore, each parking spaces in the first layer and the second layer has a transverse transmission mechanism for horizontal movement of the vehicle loading plate. Because of the third layers of parking spaces on the board only needs to carry on the lifting movement, without the need for lateral movement, so the third layer without traversing transmission mechanism. Transverse transmission mechanism is mainly driven by the motor wheel to wheel rolling on the track, so that the car carrying board to move horizontally.
Traversing transmission mechanism of the first layer and the board is directly connected, traversing drive mechanism of the second layer are arranged in the parking rack. Traversing transmission mechanism is mainly composed of a motor, transmission shaft, roller, sprocket and the supporting seat is composed of several parts, design of the transverse transmission mechanism is mainly on the selection and design of these parts.
Key words: stereo garage , traversing transmission mechanism , car-carrying board
II
重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 立體停車庫的設(shè)計(jì)背景和意義
隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市中可利用的空地越來越少。同時(shí)，隨著居民生活水平的日漸提高，城市私家車的擁有量也越來越多，隨之而來的便是“停車難”的問題。在城市的車輛密集區(qū)，由于受到原有占地面積的限制，汽車停泊困難，交通阻塞。另外，城市交通建設(shè)由于只重視修建公路，從而忽略了停車場(chǎng)的建設(shè)，因此造成了現(xiàn)有的停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足停車需求的嚴(yán)重局面。由于停車位的嚴(yán)重不足，迫使大量汽車占道停放，這大大的影響了城市交通和市容環(huán)境。因此，我們必須重視城市的“停車難”問題，并積極探求解決的措施。
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，發(fā)展立體停車庫已經(jīng)成為被“停車難”問題困擾多時(shí)的人們所達(dá)成的共識(shí)。目前我國的停車產(chǎn)業(yè)屬于起步階段，市場(chǎng)前景廣闊。立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市“停車難”最有效的手段，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀[1]
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
日本在上個(gè)世紀(jì)五十年代中期就對(duì)立體停車庫問題進(jìn)行研究，并在1960年建成了一個(gè)有四個(gè)車位的兩段式立體停車庫，通過引進(jìn)西歐的先進(jìn)技術(shù)，僅東京市就在六十年代末建成了各種大小形式不同的立體停車庫一共40個(gè)，到了1971年，日本開始發(fā)展裝配自行式立體停車庫。根據(jù)日本建設(shè)廳的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)，在日本從事立體停車庫的設(shè)備開發(fā)、制造的公司就有200多家，而日本目前已經(jīng)投入使用的立體停車位超過了300萬個(gè)，其中數(shù)量最多的是升降橫移式立體停車庫。韓國的立體停車設(shè)備技術(shù)主要是由日本派生出來的。韓國從上世紀(jì)七十年代中期開始研究立體停車庫，在八十年代開始引進(jìn)日本的技術(shù)，并通過消化生產(chǎn)和本土化改進(jìn)，在九十年代開始推廣和使用立體停車庫。由于韓國政府對(duì)立體停車庫的高度重視，各種立體停車設(shè)備在韓國得到普遍的開發(fā)和利用。近幾年，韓國的立體停車設(shè)備的增長速度都在30%左右。西歐許多國家對(duì)立體停車設(shè)備的開發(fā)和利用比較早，由于歐洲國家的人口少，土地資源也比較富余，停車問題表現(xiàn)得并不突出，停車設(shè)備的應(yīng)用量也不是很大，立體停車設(shè)備多以巷道堆垛式為主。
伴隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，由全電腦自動(dòng)控制的，并且采用變頻調(diào)速技術(shù)的新一代立體停車設(shè)備首先在美國、德國和日本出現(xiàn)，隨后，英國、法國、瑞士和韓國等國家也緊跟著開始仿效?，F(xiàn)在，日本在立體停車設(shè)備的技術(shù)研究和開發(fā)、制造、管理等方面的水平都處于國際領(lǐng)先地位，其所修建成的立體停車庫的數(shù)量和停車輛同樣也位居世界前列。
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國在二十世紀(jì)八十年代初期開始研制和使用立體停車庫。進(jìn)入九十年代，隨著我國汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，特別是汽車進(jìn)入普通大眾家庭以后，立體停車庫的應(yīng)用也隨之逐步推廣開來。目前，我國已經(jīng)形成了新興的立體停車行業(yè)，進(jìn)入了引進(jìn)、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段。我國現(xiàn)在從事立體停車設(shè)備的制造企業(yè)已有30多家。產(chǎn)品通過技術(shù)引進(jìn)和自我研制開發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平已經(jīng)有了很大的提高。如今，我國立體停車設(shè)備的國產(chǎn)化率已達(dá)到50%以上，而且一些科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)高校也開始研究和開發(fā)符合我國國情的立體停車設(shè)備。
當(dāng)今我國的停車場(chǎng)需求量正在不斷增大，盡管我國立體停車設(shè)備工業(yè)的起步較晚，但是人們已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到立體停車庫修建的必要性和緊迫性，并且我國也開始了立體停車庫的研究和開發(fā)，另外我國在控制、機(jī)械、電子等方面都具備一定的基礎(chǔ)，相信我國的立體停車設(shè)備技術(shù)會(huì)得到快速的發(fā)展。
1.3 立體停車庫的類型[2]
城市停車場(chǎng)可分為自行式停車場(chǎng)和機(jī)械式停車場(chǎng)兩大類，與傳統(tǒng)的自行式停車場(chǎng)相比，機(jī)械式停車場(chǎng)主要有一下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：
（1）節(jié)省占地面積，空間利用率高；
（2）使用方便，操作簡單；
（3）便于安全管理；
（4）節(jié)能、環(huán)保，能改善市容。
機(jī)械式立體停車庫又分為全自動(dòng)和半自動(dòng)兩種類型。根據(jù)機(jī)械式立體停車設(shè)備的構(gòu)造及其工作原理，機(jī)械式立體停車庫的型式主要有升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式、垂直循環(huán)式、水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、平面移動(dòng)式、簡易升降式、汽車升降機(jī)等九種。目前我國主要有升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式等三大類型最常使用。
1.3.1 升降橫移式
升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、多層半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此類立體車庫適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。
工作原理：設(shè)備為多層多列布置，每個(gè)停車位設(shè)置一個(gè)載車板；除頂層外每層設(shè)一空位，作為交換車位；除底層以外的所有車位均能自行升降，除頂層以外的所有車位均能自行橫移。當(dāng)某一車位需存（?。┸囕v時(shí)，該車位下方到空位之間的所有車位向空位方向橫移一個(gè)車位的距離，該車位下方形成一個(gè)升降通道，此時(shí)該車位便可自由升降。當(dāng)車位降至地面后，車輛便可開進(jìn)或開出，見圖1.1。
圖1.1 升降橫移式立體車庫示意圖
適用范圍：住宅小區(qū)、賓館、酒店、單位自用。
主要特點(diǎn)：占地面積少，空間利用率高，可根據(jù)用戶要求增加層數(shù)和列數(shù)，提高車位數(shù)量?？稍O(shè)計(jì)為全封閉式，以協(xié)調(diào)周邊環(huán)境。運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，無噪音，運(yùn)行速度快，存取時(shí)間短。設(shè)有防墜落，防碰撞，防過載等一系列安全保護(hù)裝置。
1.3.2 巷道堆垛式
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存（?。?。因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
工作原理：在兩側(cè)泊位的中央設(shè)有巷道堆垛機(jī)．整個(gè)車庫的運(yùn)行均由堆垛機(jī)來完成。汽車入庫時(shí)，停在出（入）庫臺(tái)上，堆垛機(jī)從出（入）庫臺(tái)上取走汽車后，在巷道內(nèi)行走并根據(jù)存車的位置進(jìn)行升降，將汽車運(yùn)送到指定層的泊位旁，堆垛上的存取機(jī)構(gòu)將汽車從堆垛機(jī)送入泊位；取車過程與進(jìn)車過程相反。巷道堆垛式立體車庫是一種集機(jī)、光、電、自動(dòng)控制為一體的全自動(dòng)化立體停車產(chǎn)品，見圖1.2。
圖1.2 巷道堆垛式立體車庫示意圖
適用范圍：主要用于大型密集式存車場(chǎng)所，如劇院、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館、大型商場(chǎng)、車站、機(jī)場(chǎng)等。
主要特點(diǎn)：可設(shè)置于地上、地下或半地下，充分利用有效空間。載車板的升降和行走同時(shí)運(yùn)行，整個(gè)過程全自動(dòng)完成，存取車方便快捷。具有停車數(shù)量多、容積率高、全封閉式管理、集中監(jiān)控、運(yùn)行可靠、效率高等優(yōu)點(diǎn)。
1.3.3 垂直提升式
垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理．在提升機(jī)的兩側(cè)布置停車泊位。一般地面需一個(gè)汽車旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高(幾十米)，但地面投影面積較小。對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地面積是所有立體車庫類型中最小的。車庫可單獨(dú)設(shè)置，也可設(shè)在建筑物內(nèi)部，可數(shù)套并排建設(shè)。
工作原理：設(shè)備中間為升降通道，兩側(cè)為停車位。通道內(nèi)設(shè)一升降轎廂。每個(gè)停車位有一載車盤，載車盤可橫向移動(dòng)。在升降電機(jī)的牽引下，轎廂可升降至任一層車位，并通過機(jī)械手將載車盤從兩側(cè)車位中取出或送入兩側(cè)車位。轎廂升降到與地面持平時(shí)，車輛可開進(jìn)或開出，見圖1.3。
圖1.3 垂直升降式立體車庫示意圖
適用范圍：寫字樓、醫(yī)院、商業(yè)區(qū)、賓館等。
主要特點(diǎn)：充分利用有限空間，為客戶帶來最大的利益，以狹小的空間，爭(zhēng)取最多的停車空間，也可將1—3層設(shè)在地下，與地下停車場(chǎng)聯(lián)通，有效利用地下空間。運(yùn)轉(zhuǎn)存取時(shí)間短，車輛停放平穩(wěn)、無噪音，運(yùn)行速度快，符合城市環(huán)保要求。
1.3.4 水平或垂直循環(huán)式
循環(huán)類機(jī)械式停車設(shè)備是采用水平或垂直旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，使車庫內(nèi)所有車輛做與地面平行或垂直方向的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到存取車輛的停車設(shè)備。
工作原理：水平循環(huán)式車庫一般設(shè)在地下，可以二層或多層，存車時(shí)由升降機(jī)做升降和水平旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將車輛送入指定位置的載車板上；取車時(shí)車庫的升降機(jī)到達(dá)被取車輛的層數(shù)，然后做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的車輛載車板，將車自動(dòng)橫移到升降升降機(jī)上，然后降到地面水平位置上，便可開出車輛，見圖1.4。
圖1.4 水平循環(huán)式立體車庫示意圖
垂直循環(huán)則通過減速電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)．在牽引機(jī)構(gòu)鏈條上，每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存車托架隨鏈條一起作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到存取車輛的目的，見圖1.5。
圖1.5 垂直循環(huán)式立體車庫示意圖
應(yīng)用范圍：小區(qū)、企事業(yè)單位、小型超市、公寓等。
主要特點(diǎn)：占地面積小，不需進(jìn)出車道，場(chǎng)地利用率高。水平循環(huán)式可利用建筑物的地下層。垂直循環(huán)式可有效利用零散地塊，提高停車場(chǎng)的存車能力，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低，采用多種保護(hù)措施，安全保障好。但由于是整體循速度較慢，不適合于大規(guī)模停車。
2 橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1 第一層橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第一層的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與載車板直接連成一體，橫移導(dǎo)軌也直接鋪設(shè)在地面上，滾輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)從而帶動(dòng)載車板一起運(yùn)動(dòng)，見圖2.1。
圖2.1 第一層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)
2.1.1 第一層基本參數(shù)確定
第一層基本參數(shù)的確定主要涉及第一層車位長、寬、高的尺寸確定和第一層載車板長和寬的尺寸確定以及重量的確定。首先在網(wǎng)上查得我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膸卓钇嚨某叽绾椭亓孔鳛閰⒖迹姳?.1。
表2.1 生活中常見幾款汽車尺寸和重量
生產(chǎn)廠商
車型
尺寸（長×寬×高）/mm
質(zhì)量/Kg
長安福特
?？怂?
4534×1823×1483
1338
上海大眾
朗逸
4605×1765×1460
1325
上海大眾
帕薩特
4870×1834×1472
1550
通過表2.1的數(shù)據(jù)，第一層基本參數(shù)設(shè)計(jì)為
第一層車位長L=6.2m，寬W=2.6m，高H=2.4m
第一層載車板長A=4.7m，寬B=2.22m，重量M載車板=300Kg
2.1.2 第一層橫移電機(jī)選擇
橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)通過鏈輪把力傳給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上的滾輪再帶動(dòng)載車板一起運(yùn)動(dòng)。
電機(jī)輸出的牽引力為F。
要使?jié)L輪不打滑，電機(jī)輸出的牽引力F應(yīng)該大于滾輪所受到導(dǎo)軌對(duì)其的摩擦力Ff, 即F>Ff。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-10，鋼-鋼滾動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.15
由表2.1取汽車的重量為M汽車=1600Kg
載車板、汽車和其他一些機(jī)構(gòu)的總重量M=M載車板+M汽車+M其他=2000Kg
Ff=μMg=0.15×2000×9.8=2940N
載車板從一個(gè)車位移動(dòng)到相鄰車位所需時(shí)間為t，載車板的橫移速度為v
取t=26s
則v===0.1m/s
電機(jī)所需的輸出功率為P
P=Ff×v=2940×0.1=294W
考慮安全問題，取安全系數(shù)S=1.2
P0=P×S=294×1.2=352.8W
選用GH型臥式三相齒輪減速電機(jī)，型號(hào)為GH22-200-60S
圖2.2 GH型臥式三相齒輪減速電機(jī)
額定功率P額=0.4KW
滿載轉(zhuǎn)速n電機(jī)=30r/min
額定轉(zhuǎn)矩T額=11.6Kg·m
減速比i電機(jī)=1:50
電機(jī)質(zhì)量m電機(jī)=14Kg
2.1.3 第一層傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第一層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)軸、鏈輪、軸承座、滾動(dòng)軸承和端蓋等組成，下面將對(duì)滾子鏈、滾子鏈鏈輪、傳動(dòng)軸和滾動(dòng)軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。
圖2.3 第一層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)
（1）滾子鏈的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈由于其應(yīng)用最廣泛，生產(chǎn)量大，從低速到較高速，從輕載到重載都適用，并且配上各種附件也可以用于輸送[4]，因此在鏈傳動(dòng)中我們選用標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈，見圖2.4。
圖2.4 滾子鏈
滾輪直徑為D，取D=70mm
滾輪轉(zhuǎn)速n滾輪===27.3r/min
傳動(dòng)比i===1.1
小鏈輪齒數(shù)為Z1，大鏈輪齒數(shù)為Z2
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-5，取小鏈輪齒數(shù)Z1=17
則大鏈輪齒數(shù)Z2=i×Z1=1.1×17=18.7
由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)[5]。
取Z2=19
設(shè)計(jì)功率為Pd
Pd=
P——傳遞功率，KW
KA——工作情況參數(shù)
KZ——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
Km——復(fù)排鏈排數(shù)系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-6,KA=1.0
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-7,KZ=0.887
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-8,Km=1
Pd==KW=0.45 KW
根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小鏈輪轉(zhuǎn)速n小確定鏈條節(jié)距p
小鏈輪轉(zhuǎn)速n小=n電機(jī)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》圖8-2-2，選08A型滾子鏈
節(jié)距p=12.7mm
排距pt=14.38mm
滾子直徑d1=7.92mm
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm
內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-5，初定中心距a0
a0=30p=30×12.7=381mm
鏈節(jié)數(shù)Lp0==78
為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)Lp0圓整為偶數(shù)Lp
則Lp=78
鏈條長度L===0.99m
理論中心距a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka
Ka——中心距計(jì)算系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-9,Ka=0.25
a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka=12.7×(2×78-17-19)×0.25=381mm
實(shí)際中心距a’=a-△a
△a=0.002 a0=0.002×381=0.762mm
a’=a-△a=381-0.762=380.238mm
平均鏈速為v鏈
v鏈=== 0.11m/s
有效圓周力為Ft
Ft===3636N
作用在軸上的力為FQ
對(duì)于水平傳動(dòng)FQ=1.15KAFt=1.15×1.0×3636=4180N
根據(jù)節(jié)距p與鏈速v鏈，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》圖8-2-4，選擇第I種潤滑方式
(2)滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì)
圖2.5 滾子鏈鏈輪
圖2.6 滾子鏈鏈輪軸向齒廓
1)小鏈輪的設(shè)計(jì)
已知：小鏈輪齒數(shù)Z1=17，配用鏈條的節(jié)距p=12.7mm，排距pt=14.38mm，滾子外徑d1=7.92mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm，內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
分度圓直徑d===69.12mm
齒頂圓直徑da
damax=d+1.25p-d1=69.12+1.25×12.7-7.92=77.075mm
damin===72.705mm
damin≤da≤damax
da值取整數(shù)[5]
取da=74mm
齒根圓直徑df=d-d1=69.12-7.92=61.2mm
分度圓弦齒高h(yuǎn)a
hamax===4.575mm
hamin=0.5(p-d1)=0.5×（12.7-7.92）=2.39mm
hamin≤ha≤hamax
取ha=4mm
最大齒根距離LX
奇數(shù)齒最大齒根距離LX===60.91mm
側(cè)齒凸緣直徑
dg===54.63mm
dg值取整數(shù)[5]
取dg=55mm
齒寬bfi=0.93b1=0.93×7.85=7.3mm
齒側(cè)倒角ba公稱=0.13p=0.13×12.7=1.651mm
齒側(cè)半徑rx公稱=p=12.7mm
齒全寬bfn
單排齒全寬bfn=bfi=7.3mm
2)大鏈輪的設(shè)計(jì)
已知：大鏈輪齒數(shù)Z2=19，配用鏈條的節(jié)距p=12.7mm，排距pt=14.38mm，滾子外徑d1=7.92mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm，內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
分度圓直徑d===77.16mm
齒頂圓直徑da
damax=d+1.25p-d1=77.16+1.25×12.7-7.92=85.115mm
damin===80.871mm
damin≤da≤damax
da值取整數(shù)[5]
取da=82mm
齒根圓直徑df=d-d1=77.16-7.92=69.24 mm
分度圓弦齒高h(yuǎn)a
hamax===4.512mm
hamin=0.5(p-d1)=0.5×（12.7-7.92）=2.39mm
hamin≤ha≤hamax
取ha=4mm
最大齒根距離LX
奇數(shù)齒最大齒根距離LX===68.98mm
側(cè)齒凸緣直徑
dg===62.79mm
dg值取整數(shù)[5]
取dg=64mm
齒寬bfi=0.93b1=0.93×7.85=7.3mm
齒側(cè)倒角ba公稱=0.13p=0.13×12.7=1.651mm
齒側(cè)半徑rx公稱=p=12.7mm
齒全寬bfn
單排齒全寬bfn=bfi=7.3mm
(3)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)軸在工作的時(shí)候主要受到滾子鏈對(duì)它的壓力FQ，軸承座對(duì)它的壓力，軌道對(duì)它的支承反力F1和F2以及電機(jī)對(duì)它的轉(zhuǎn)矩。對(duì)軸進(jìn)行受力分析，如圖2.7
圖2.7 軸受力圖
軸所受的扭矩T軸===135714.73N·mm
作用在軸上的力為FQ=4180N
==4900 N
計(jì)算支撐反力F1，F(xiàn)2
ΣF1=0：F2=4743.25N
ΣF2=0：F1=9236.75N
圖2.8 剪力圖
圖2.9 彎矩圖
圖2.10 轉(zhuǎn)矩圖
軸的直徑為d
d≥
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理[δ+1]=215MPa
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取α=0.3[5]
d≥=34.37mm
初選軸的危險(xiǎn)截面的直徑d=45mm
軸的校核
1)軸的彎扭合成條件
δca=≤[δ+1]
式中M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
α——折合系數(shù)
[δ+1]——靜應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取α=0.3[5]
軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)W===8946.18 mm3
δca===97.58 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理[δ+1]=215 MPa
δca≤[δ+1]
故軸安全
2)疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核
S=
式中δ-1——材料的彎曲疲勞極限，MPa
M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
WT——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)，mm3
Kδ——彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)
Kτ——剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)
[S]——許用安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理δ-1=275 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-12，Kδ=2.06，Kτ=1.64
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-21， [S]=1.3
軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)W===8946.18 mm3
軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)WT===17892.35 mm3
S==1.36
S≥[S]
故軸危險(xiǎn)截面疲勞強(qiáng)度校核通過
3)靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核
SS=≥[SS]
式中δS——材料的屈服極限，MPa
M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
WT——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)，mm3
Fa——作用在軸上的軸向載荷，N
[SS]——靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理δS=355MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-22，鑄造軸[SS]=1.6
SS==3.61
SS≥[SS]
故軸危險(xiǎn)截面的靜強(qiáng)度校核通過
(4)滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-2，根據(jù)各軸承特點(diǎn)選用深溝球軸承，其特點(diǎn)和應(yīng)用是與尺寸相同其他類型軸承相比較，此類軸承摩擦損失最小，極限轉(zhuǎn)速高，工作中允許內(nèi)外圈軸線偏差量≤8′-16′，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低[4]，見圖2.10。
圖2.11 深溝球軸承尺寸
根據(jù)傳動(dòng)軸的尺寸查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-49，選擇代號(hào)為6008的深溝球軸承
外形尺寸：d=40mm，D=68 mm，B=15 mm，r=1 mm，d1≈48.8 mm，D1≈59.2 mm
安裝尺寸：damin=46 mm，DaMax=62 mm，raMax=1 mm
基本額定載荷：Cr=13.2KN，C0r=9.42 KN
滾動(dòng)軸承基本額定壽命計(jì)算
Lh10=
式中Lh10——以小時(shí)數(shù)(h)表示的軸承的基本額定壽命
n軸承——軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min
Cr——基本額定動(dòng)載荷，N
Pr——當(dāng)量動(dòng)載荷，N
ε——指數(shù)
n軸承=n軸=27.3r/min
Cr=13200N
Pr===4900N
對(duì)于球軸承，ε=3[5]
Lh10===11934.92h
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-17，間斷使用的機(jī)械Lh′=8000h
Lh10≥Lh′
故軸承額定壽命達(dá)到預(yù)期壽命
2.2 第二層橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
第二層的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)置于車位架上，橫移導(dǎo)軌安裝在主框架上，滾輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)從而帶動(dòng)車位架和載車板一起運(yùn)動(dòng)，見圖2.12。
圖2.12 第二層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)
2.2.1 第二層基本參數(shù)確定
第二層基本參數(shù)的確定主要涉及第二層車位長、寬、高的尺寸確定和第二層載車板長和寬的尺寸確定以及重量的確定。表2.1已在網(wǎng)上查得我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷膸卓钇嚨某叽绾椭亓俊?
通過表2.1的數(shù)據(jù)，第二層基本參數(shù)設(shè)計(jì)為
第二層車位長L=6.2m，寬W=2.6m，高H=1.8m
第二層載車板長A=5.4m，寬B=2.1m，重量M載車板=200Kg
第二層車位架重量M車位架=300Kg
2.1.2 第二層橫移電機(jī)選擇
橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)通過鏈輪把力傳給傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸上的滾輪再帶動(dòng)車位架和載車板一起運(yùn)動(dòng)。
電機(jī)輸出的牽引力為F。
要使?jié)L輪不打滑，電機(jī)輸出的牽引力F應(yīng)該大于滾輪所受到導(dǎo)軌對(duì)其的摩擦力Ff, 即F>Ff。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-10，鋼-鋼滾動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.15
由表2.1取汽車的重量為M汽車=1600Kg
載車板、汽車和其他一些機(jī)構(gòu)的總重量M=M車位架+M載車板+M汽車+M其他=2200Kg
Ff=μMg=0.15×2200×9.8=3234N
載車板從一個(gè)車位移動(dòng)到相鄰車位所需時(shí)間為t，載車板的橫移速度為v
取t=26s
則v===0.1m/s
電機(jī)所需的輸出功率為P
P=Ff×v=3234×0.1=323.4W
考慮安全問題，取安全系數(shù)S=1.2
P0=P×S=323.4×1.2=388.08W
選用GH型臥式三相齒輪減速電機(jī)，型號(hào)為GH22-200-60S，見圖2.2。
額定功率P額=0.4KW
滿載轉(zhuǎn)速n電機(jī)=30r/min
額定轉(zhuǎn)矩T額=11.6Kg·m
減速比i電機(jī)=1:50
電機(jī)質(zhì)量m電機(jī)=14Kg
2.1.3 第二層傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第一層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)主要由傳動(dòng)軸、鏈輪、軸承座、滾動(dòng)軸承和端蓋等組成，下面將對(duì)滾子鏈、滾子鏈鏈輪，傳動(dòng)軸和滾動(dòng)軸承進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。
圖2.13 第二層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)
（1）滾子鏈的設(shè)計(jì)
標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈由于其應(yīng)用最廣泛，生產(chǎn)量大，從低速到較高速，從輕載到重載都適用，并且配上各種附件也可以用于輸送[4]，因此在鏈傳動(dòng)中我們選用標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈，見圖2.4。
滾輪直徑為D，取D=70mm
滾輪轉(zhuǎn)速n滾輪===27.3r/min
傳動(dòng)比i===1.1
小鏈輪齒數(shù)為Z1，大鏈輪齒數(shù)為Z2
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-5，取小鏈輪齒數(shù)Z1=17
則大鏈輪齒數(shù)Z2=i×Z1=1.1×17=18.7
由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與鏈節(jié)數(shù)互質(zhì)[5]。
取Z2=19
設(shè)計(jì)功率為Pd
Pd=
P——傳遞功率，KW
KA——工作情況參數(shù)
KZ——小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
Km——復(fù)排鏈排數(shù)系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-6,KA=1.0
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-7,KZ=0.887
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-8,Km=1
Pd===0.45 KW
根據(jù)設(shè)計(jì)功率Pd和小鏈輪轉(zhuǎn)速n小確定鏈條節(jié)距p
小鏈輪轉(zhuǎn)速n小=n電機(jī)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》圖8-2-2，選08A型滾子鏈
節(jié)距p=12.7mm
排距pt=14.38mm
滾子直徑d1=7.92mm
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm
內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-5，初定中心距a0
a0=30p=30×12.7=381mm
鏈節(jié)數(shù)Lp0==78
為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)Lp0圓整為偶數(shù)Lp
則Lp=78
鏈條長度L===0.99m
理論中心距a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka
Ka——中心距計(jì)算系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表8-2-9,Ka=0.25
a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka=12.7×(2×78-17-19)×0.25=381mm
實(shí)際中心距a’=a-△a
△a=0.002 a0=0.002×381=0.762mm
a’=a-△a=381-0.762=380.238mm
平均鏈速為v鏈
v鏈=== 0.11m/s
有效圓周力為Ft
Ft===3636N
作用在軸上的力為FQ
對(duì)于垂直傳動(dòng)FQ=1.05KAFc=1.05×1.0×3636=3818N
根據(jù)節(jié)距p與鏈速v鏈，查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》圖8-2-4，選擇第I種潤滑方式
(2)滾子鏈鏈輪的設(shè)計(jì)，見圖2.5，圖2.6
1)小鏈輪的設(shè)計(jì)
已知：小鏈輪齒數(shù)Z1=17，配用鏈條的節(jié)距p=12.7mm，排距pt=14.38mm，滾子外徑d1=7.92mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm，內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
分度圓直徑d===69.12mm
齒頂圓直徑da
damax=d+1.25p-d1=69.12+1.25×12.7-7.92=77.075mm
damin===72.705mm
damin≤da≤damax
da值取整數(shù)[5]
取da=74mm
齒根圓直徑df=d-d1=69.12-7.92=61.2mm
分度圓弦齒高h(yuǎn)a
hamax===4.575mm
hamin=0.5(p-d1)=0.5×（12.7-7.92）=2.39mm
hamin≤ha≤hamax
取ha=4mm
最大齒根距離LX
奇數(shù)齒最大齒根距離LX===60.91mm
側(cè)齒凸緣直徑
dg===54.63mm
dg值取整數(shù)[5]
取dg=55mm
齒寬bfi=0.93b1=0.93×7.85=7.3mm
齒側(cè)倒角ba公稱=0.13p=0.13×12.7=1.651mm
齒側(cè)半徑rx公稱=p=12.7mm
齒全寬bfn
單排齒全寬bfn=bfi=7.3mm
2)大鏈輪的設(shè)計(jì)
已知：大鏈輪齒數(shù)Z2=19，配用鏈條的節(jié)距p=12.7mm，排距pt=14.38mm，滾子外徑d1=7.92mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm，內(nèi)鏈板高度h2=12.07mm
分度圓直徑d===77.16mm
齒頂圓直徑da
damax=d+1.25p-d1=77.16+1.25×12.7-7.92=85.115mm
damin===80.871mm
damin≤da≤damax
da值取整數(shù)[5]
取da=82mm
齒根圓直徑df=d-d1=77.16-7.92=69.24 mm
分度圓弦齒高h(yuǎn)a
hamax===4.512mm
hamin=0.5(p-d1)=0.5×（12.7-7.92）=2.39mm
hamin≤ha≤hamax
取ha=4mm
最大齒根距離LX
奇數(shù)齒最大齒根距離LX===68.98mm
側(cè)齒凸緣直徑
dg===62.79mm
dg值取整數(shù)[5]
取dg=64mm
齒寬bfi=0.93b1=0.93×7.85=7.3mm
齒側(cè)倒角ba公稱=0.13p=0.13×12.7=1.651mm
齒側(cè)半徑rx公稱=p=12.7mm
齒全寬bfn
單排齒全寬bfn=bfi=7.3mm
(3)傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
傳動(dòng)軸在工作的時(shí)候主要受到滾子鏈對(duì)它的壓力FQ，軸承座對(duì)它的壓力，軌道對(duì)它的支承反力F1和F2以及電機(jī)對(duì)它的轉(zhuǎn)矩。對(duì)軸進(jìn)行受力分析，如圖2.14
圖2.14 軸受力圖
軸所受的扭矩T軸===135714.73N·mm
作用在軸上的力為FQ=3818N
==5390 N
計(jì)算支撐反力F1，F(xiàn)2
ΣF1=0：F2=5233.25N
ΣF2=0：F1=9726.75N
圖2.15 剪力圖
圖2.16 彎矩圖
圖2.17 轉(zhuǎn)矩圖
軸的直徑為d
d≥
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理[δ+1]=215MPa
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取α=0.3[5]
d≥=38.28mm
初選軸的危險(xiǎn)截面的直徑d=45mm
軸的校核
1)軸的彎扭合成條件
δca=≤[δ+1]
式中M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
α——折合系數(shù)
[δ+1]——靜應(yīng)力時(shí)軸的許用彎曲應(yīng)力，MPa
當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取α=0.3[5]
軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)W===8946.18 mm3
δca===134.76 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理[δ+1]=215 MPa
δca≤[δ-1]
故軸安全
2)疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核
S=
式中δ-1——材料的彎曲疲勞極限，MPa
M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
WT——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)，mm3
Kδ——彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)
Kτ——剪切疲勞極限的綜合影響系數(shù)
[S]——許用安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理δ-1=275 MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-12，Kδ=1.46，Kτ=1.28
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-21， [S]=1.3
軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)W===8946.18 mm3
軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)WT===17892.35 mm3
S==1.39
S≥[S]
故軸危險(xiǎn)截面疲勞強(qiáng)度校核通過
3)靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核
SS=≥[SS]
式中δS——材料的屈服極限，MPa
M——軸危險(xiǎn)截面上的彎矩，N·mm
T——軸危險(xiǎn)截面上的轉(zhuǎn)矩，N·mm
W——軸危險(xiǎn)截面上的抗彎截面模數(shù)，mm3
WT——軸危險(xiǎn)截面上的抗扭截面模數(shù)，mm3
Fa——作用在軸上的軸向載荷，N
[SS]——靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-1，45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理δS=355MPa
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5-1-22，鑄造軸[SS]=1.6
SS==2.62
SS≥[SS]
故軸危險(xiǎn)截面的靜強(qiáng)度校核通過
(4)滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-2，根據(jù)各軸承特點(diǎn)選用深溝球軸承，其特點(diǎn)和應(yīng)用是與尺寸相同其他類型軸承相比較，此類軸承摩擦損失最小，極限轉(zhuǎn)速高，工作中允許內(nèi)外圈軸線偏差量≤8′-16′，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低[4]，見圖2.11。
根據(jù)傳動(dòng)軸的尺寸查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-49，選擇代號(hào)為6008的深溝球軸承
外形尺寸：d=40mm，D=68 mm，B=15 mm，r=1 mm，d1≈48.8 mm，D1≈59.2 mm
安裝尺寸：damin=46 mm，DaMax=62 mm，raMax=1 mm
基本額定載荷：Cr=13.2KN，C0r=9.42 KN
滾動(dòng)軸承基本額定壽命計(jì)算
Lh10=
式中Lh10——以小時(shí)數(shù)(h)表示的軸承的基本額定壽命
n軸承——軸承工作轉(zhuǎn)速，r/min
Cr——基本額定動(dòng)載荷，N
Pr——當(dāng)量動(dòng)載荷，N
ε——指數(shù)
n軸承=n軸=27.3r/min
Cr=13200N
Pr===5390N
對(duì)于球軸承，ε=3[5]
Lh10===8966.89h
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表6-1-17，間斷使用的機(jī)械Lh′=8000h
Lh10≥Lh′
故軸承額定壽命達(dá)到預(yù)期壽命
3 總 結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)在龔海峰老師的指導(dǎo)下，以及通過查閱網(wǎng)絡(luò)和圖書館的各種相關(guān)資料，現(xiàn)在已經(jīng)了解PSH4D型立體停車庫橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理，并完成對(duì)立體停車庫第一層和第二層的橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的初期，通過收集日常生活中常見的汽車尺寸和重量，確定停車位和載車板的尺寸，接著再查閱有關(guān)手冊(cè)選定電機(jī)、滾子鏈、鏈輪和軸承等零部件的型號(hào)、尺寸，之后再對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行校核運(yùn)算，并且通過CAD作圖更加了解了橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)，以及橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在整個(gè)立體停車庫中的重要作用。
本設(shè)計(jì)由于時(shí)間和自身的水平有限，可能還存在很多錯(cuò)誤和遺漏，希望各位老師批評(píng)指正。
致 謝
經(jīng)過三個(gè)月的努力，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)終于按期完成。特別感謝龔海峰老師的指導(dǎo)，感謝同學(xué)和室友的支持，感謝母校的培養(yǎng)！
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 王瑞剛，吳成東.立體停車場(chǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].交通與運(yùn)輸，2005.2
[2] 曹希華，孫勝軍，蘭蘭.推廣機(jī)械智能立體車庫及其制造業(yè)的建議[J].河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼公司第二鋼軋廠,2012.4.1
[3] 吳宗澤，羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].高等教育出版社，2006.5
[4] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.6
[5] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2006.
[6] 孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].高等教育出版社，2006.
[7] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008.1
[8] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].高等教育出版社，2009.7
[9] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].高等教育出版社，2004.1
[10] 廖念釗，古瑩菴，莫雨松，李碩根，楊興駿.互換性與技術(shù)測(cè)量[M].北京計(jì)量出版社，2010.1
[11] 繆立新，楊寬. 城市經(jīng)營性停車場(chǎng)投資機(jī)會(huì)分析[J].城市規(guī)劃，2001
35
收藏