設(shè)計(jì)說明書-三層三列式七位升降橫移立體車庫(kù)設(shè)計(jì)

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三層七位升降橫移立體車庫(kù) 摘要 升降橫移式立體車庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì) 每模塊可設(shè)計(jì)成多層次形式 車位數(shù) 相比之前可以翻倍 從而達(dá)到緩解或解決停車難的問題 本升降橫移立體車庫(kù)占地 面積小 成本相對(duì)較低可以設(shè)置在小區(qū) 校區(qū)等人口集中但停車位少的地方 本文簡(jiǎn)要介紹了立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu) 特點(diǎn)及發(fā)展情況 簡(jiǎn)要介紹了住宅小區(qū) 校區(qū)小型立體停車庫(kù)設(shè)計(jì)的要點(diǎn) 主要介紹了三層七位立體車庫(kù)升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和它的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 并做到 配置靈活 節(jié)約資源 降低成本 控制方便 本三層七位立體車庫(kù)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 升降系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 橫移系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 材料選擇以及對(duì)其中零部件的校核 關(guān)鍵詞 車庫(kù) 托盤 立體 Three layers of seven parking space vertical and horizontal moving stereo garage stereo garage Abstract The vertical and horizontal moving three dimensional garage adopts the modular design each module can be designed into a multi level form the number of parking Spaces can be doubled compared to before so as to alleviate or solve the problem of parking This vertical and horizontal three dimensional parking garage covers a small area the cost is relatively low can be set in the community campus and other places with a concentrated population but few parking Spaces This paper briefly introduces the structure characteristics and development of three dimensional parking garage This paper briefly introduces the main points of the design of the small three dimensional parking garage in the residential area and campus This paper mainly introduces the structural design and transmission system design of the three storey seven digit garage lifting system and realizes the following aspects flexible configuration resource saving cost reduction and convenient control The main design contents of this three floor seven position three dimensional garage include lifting system structure design lateral system design material selection and check of the parts Keywords the garage choose pallet three dimensiona 目 錄 第 1 章 緒 論 1 1 1 課題背景及意義 1 1 2 立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)外研究史與現(xiàn)狀 2 1 2 1 國(guó)外研究史與現(xiàn)狀 2 1 2 2 國(guó)內(nèi)研究史與現(xiàn)狀 2 1 3 設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 3 第 2 章 升降橫移系統(tǒng)的比較與選擇 4 2 1 移動(dòng)方案的確定 4 2 2 載車板橫移方式的選用 5 2 2 1 橫移方式的選擇 5 2 2 2 橫移驅(qū)動(dòng)的選擇 5 2 2 3 電機(jī)放置位置 6 2 3 托盤提升系統(tǒng)的比較和選擇 7 2 3 1 提升方式的比較與選擇 7 2 3 2 電機(jī)安放位置與鏈傳動(dòng)系統(tǒng) 8 2 3 3 鏈條設(shè)計(jì)時(shí)注意要點(diǎn) 8 第 3 章 車庫(kù)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3 1 托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3 1 1 托盤的基本尺寸 10 3 1 2 托盤上重要零部件的選擇和設(shè)計(jì) 10 3 2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 12 3 3 橫移傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 13 3 4 框架的設(shè)計(jì) 13 3 4 1 框架材料的選擇 14 3 4 2 框架主體材料的選擇 15 3 4 3 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核 15 第 4 章 升降橫移立體車庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 18 4 1 橫移傳動(dòng)設(shè)計(jì) 18 4 1 1 橫移裝置中鏈輪 鏈條 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 18 4 1 2 鏈輪 鏈條的設(shè)計(jì) 20 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì) 22 4 1 4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 23 4 2 升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 4 2 1 升降傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)容簡(jiǎn)介 24 4 2 2 升降機(jī)構(gòu)的工作原理 25 4 2 3 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 25 4 2 3 1 升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇和校核 25 4 2 3 2 聯(lián)軸器的選擇 26 4 2 3 3 制動(dòng)器的選擇 26 4 2 4 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇 27 4 2 4 1 鏈條的選擇 27 4 2 4 2 提升部分鋼絲繩的選擇和計(jì)算 28 4 2 4 3 鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 29 4 2 4 4 鍵的加工方法 尺寸的確定與強(qiáng)度校核 32 4 2 5 軸承的選擇與壽命計(jì)算 33 4 2 6 滾筒與定滑輪的選擇 33 4 2 6 1 滾筒的選擇 33 4 2 6 2 滑輪的選擇 33 4 2 7 傳動(dòng)部件的維護(hù) 34 第 5 章 升降橫移立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 結(jié) 論 37 致 謝 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 1 40 1 第 1 章 緒 論 1 1 課題背景及意義 我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)正在快速發(fā)展 汽車的產(chǎn)量隨之迅速增加 越來越 多的家庭擁有自己的汽車 這就對(duì)應(yīng)了城市停車難的尷尬局面 以北京為例 2005 年 北京市機(jī)動(dòng)車保有量還是 258 3 萬輛 備案停車位有 71 8 萬個(gè) 缺口為 186 5 萬個(gè) 1 而在 2017 年末北京汽車保有量 596 9 萬輛 共有停車位 190 6 萬 個(gè) 缺口高達(dá) 371 3 萬個(gè) 僅兩年時(shí)間缺口就增長(zhǎng)了一倍有余 2 從數(shù)量上來看 當(dāng)前北京停車位的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)追趕不上機(jī)動(dòng)車的數(shù)量 而停車位的大量增加已不斷 地在蠶食這個(gè)城市寶貴的土地資源和公共空間 有停車狀況的調(diào)查顯示了我國(guó) 15 個(gè)主要城市的城市交通工程和技術(shù)中心的建設(shè) 車輛與城市停車位的比例平均高 達(dá) 4 84 1 這很高的車輛與停車位比值對(duì)于渴望 有車停 的車主來說就是可望 而不可即 停車難的主要原因是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快 城市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展前就建設(shè)好 了并且對(duì)城市規(guī)劃準(zhǔn)備不足 面對(duì)城市汽車行業(yè)與交通的飛速發(fā)展 停車設(shè)施建 設(shè)的滯后也是很正常的事情 要解決城市交通擁堵的問題 一般有兩種措施 其一 政府進(jìn)行有效管理 通過政策 法規(guī)限制道路上停車 有效的提高停車場(chǎng)的利用率 建設(shè)更快速的交 通方案 讓更多的車主更加愿意轉(zhuǎn)向公共交通 從而降低城市機(jī)動(dòng)車對(duì)停車位的 需求 第二種措施為 增建停車場(chǎng) 城市里土地資源有限 可以建設(shè)更多的地下 車庫(kù)或立體車庫(kù) 實(shí)施這些措施 都需要政府和有關(guān)管理部門舍得投入經(jīng)濟(jì)與相 關(guān)人才的培養(yǎng) 原本人工地下車庫(kù)中要極力的保證其保暖通風(fēng) 就要增加很多相關(guān)設(shè)備 而 使用機(jī)械式停車設(shè)備就不需要這些設(shè)備了 因此使用機(jī)械式停車設(shè)備就極大的節(jié) 約了電力資源 機(jī)械式車庫(kù)一般為一個(gè)個(gè)單一的裝配體 充分的發(fā)揮了其土地占 用少 一體化程度低的優(yōu)勢(shì)便于隨機(jī)設(shè)置在小區(qū) 校區(qū)的每一組或每一幢樓附近 為車位不足地區(qū)的停車問題提供了便利條件 2 1 2 立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)外研究史與現(xiàn)狀 1 2 1 國(guó)外研究史與現(xiàn)狀 國(guó)外 20 世紀(jì)就開始發(fā)展了立體停車設(shè)備 最初設(shè)計(jì)是為家庭使用 設(shè)計(jì)雙 層停車設(shè)備利用家庭房屋的開放空間 建造 2 4 層立體停車設(shè)備 隨著他們對(duì)該 設(shè)備的改進(jìn) 使其能夠設(shè)置在城市的停車建筑與塔樓 利用廣場(chǎng)和建筑物下的合 適空間建造地下車庫(kù) 自 20 世紀(jì) 70 年代末以來 隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 汽 車開始普及 擁有的汽車數(shù)量也就不斷增加 停車問題也隨之而來 因此 發(fā)達(dá) 國(guó)家積極開始了機(jī)械停車設(shè)備的研究 3 美國(guó) 日本 德國(guó)等國(guó)家對(duì)機(jī)械式停車 設(shè)備研究早 因此其研究處于世界領(lǐng)先地位 韓國(guó)及中國(guó)港澳臺(tái)地區(qū)的停車產(chǎn)業(yè) 也通過引進(jìn)他們的設(shè)備 再進(jìn)行仿造 日本是最早使用機(jī)械式車庫(kù)的國(guó)家之一 在 20 世紀(jì) 60 年代初 日本設(shè)計(jì)制 造了可以最大化利用空間的垂直循環(huán)停車設(shè)備 20 世紀(jì) 80 年代起 日本向韓國(guó) 中國(guó)大陸和臺(tái)灣等出口機(jī)械式停車設(shè)備產(chǎn)品和技術(shù) 韓國(guó)的機(jī)械式車庫(kù)技術(shù)是日 本車庫(kù)技術(shù)的衍生 其機(jī)械式車庫(kù)研究起始于 20 世紀(jì) 70 年代中期 并在 20 世 紀(jì) 80 年代引進(jìn)了日本的技術(shù) 經(jīng)過深入研究 消化 和本地化設(shè)計(jì) 最終于 20 世紀(jì) 90 年代開始使用機(jī)械式車庫(kù) 4 韓國(guó)發(fā)展機(jī)械式車庫(kù)這些階段受到政府的高 度重視 因此其機(jī)械停式車設(shè)備也得到了大力的開發(fā)和利用 目前 韓國(guó)停車設(shè) 備行業(yè)已進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段 1 2 2 國(guó)內(nèi)研究史與現(xiàn)狀 我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)的研發(fā)起始于 20 世紀(jì) 80 年代中期 并于 20 世紀(jì) 90 年代引 進(jìn)停車設(shè)備的生產(chǎn) 目前 我國(guó)多個(gè)大城市列如北京 上海 深圳等地依然在使 用引進(jìn)的機(jī)械式車庫(kù) 近年來隨著機(jī)械式車庫(kù)發(fā)展的需要 我國(guó)頒布了參照機(jī)械 式車庫(kù)發(fā)展比較完善的日美 美國(guó)等國(guó)家機(jī)械式車庫(kù)標(biāo)準(zhǔn) 制定的適合我國(guó)機(jī)械 式停車設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 目前 我國(guó)停車設(shè)備生產(chǎn)廠家遍布全國(guó) 可以生產(chǎn)已有的 各類停車設(shè)備 部分停車設(shè)備也已經(jīng)開始出口 5 機(jī)械式立體車庫(kù)是機(jī)械式停車 設(shè)備中使用最為廣泛的 機(jī)械式立體車庫(kù)很具有綜合性 因?yàn)樗粌H是機(jī)械式停 車設(shè)備 還需要有設(shè)計(jì)規(guī)劃及其涉及的各個(gè)學(xué)科 如材料 通信監(jiān)控 環(huán)保 安 3 全和消防等 在機(jī)械式停車設(shè)備的材料中 想要達(dá)到建設(shè)更輕更方便的機(jī)械式車 庫(kù) 就需要開發(fā)設(shè)計(jì)或利用已有的承載能力更強(qiáng) 材料更輕的鋼材 縱觀機(jī)械式 立體車庫(kù) 它要求掌握了多學(xué)科領(lǐng)域和多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與 將國(guó)外停 車技術(shù)相關(guān)的成熟技術(shù)移植到我國(guó)停車行業(yè)中 設(shè)計(jì)開發(fā)出更加合適的產(chǎn)品 滿 足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求 我國(guó)停車行業(yè)處于發(fā)展中而且還存在一些問題 例如 大部分產(chǎn)品是引進(jìn)國(guó) 外技術(shù)生產(chǎn)的或模仿外國(guó)的 技術(shù)水平較低 缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)缺乏一 定規(guī)模導(dǎo)致生產(chǎn)能力不足 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)是無序 個(gè)體企業(yè)通過低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)來搶占市場(chǎng) 導(dǎo)致市場(chǎng)停車價(jià)格混亂 科研設(shè)計(jì)單位參與不足導(dǎo)致的技術(shù)創(chuàng)新嚴(yán)重不足 政策 不配套導(dǎo)致的停車行業(yè)的發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后 想要解決這一系列問題 需要從 政策 管理 技術(shù) 市場(chǎng)等方面作出努力 1 3 設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù) 針對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題 校區(qū)小型汽車停車裝置設(shè)計(jì) 選擇小汽車的幾何參數(shù) 參考如下 車身長(zhǎng)度小于 4700 mm 車身寬度小于 1700 mm 車身高度小于 1550 mm 總重量小于 2000 kg 選擇托盤來承載小汽車 其尺寸必須大于車輛尺寸 故初始設(shè)置托盤尺寸為 長(zhǎng) L 5400 mm 寬 W 2000 mm 為了使托盤方便升降 橫移 左邊立柱和右邊立柱之間的距離應(yīng)該大于托盤的寬度 所以左右立柱之間 的距離設(shè)置為 2100 mm 4 第 2 章 升降橫移系統(tǒng)的比較與選擇 2 1 移動(dòng)方案的確定 機(jī)械式立體車庫(kù)種類多種多樣 按移動(dòng)情況可分為 升降橫移類立體車庫(kù) 垂直循環(huán)類立體車庫(kù) 水平循環(huán)類立體車庫(kù) 平面移動(dòng)類立體車庫(kù)等 升降橫移 立體車庫(kù)顧名思義就是是通過垂直升降和水平移動(dòng)車輛結(jié)合的立體車庫(kù) 它通過 先升降移動(dòng)再水平移動(dòng)或先水平移動(dòng)再升降移動(dòng)使載車板在指定位置 升降橫移立體車庫(kù)可以置其中部分在地下的半地式也可以全在地面的地上式 為了不影響附近建筑的安全性 本設(shè)計(jì)為地上式 車庫(kù)的每個(gè)停車位均設(shè)有載車 板 車輛按照規(guī)定停在載車板上 通過載車板升降和橫向運(yùn)動(dòng)到達(dá)指定位置 取 車時(shí) 載車板通過升降橫移到達(dá)地面層 車主就可以完成取車 本升降橫移立體 車庫(kù)第一層的載車板只需要做水平移動(dòng) 中間載車板有升降移動(dòng)和橫向移動(dòng) 頂 部載車板只需要升降移動(dòng) 通過路徑的優(yōu)化和空位的選擇 該方案中載車板位移 的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)模式可以最大程度地節(jié)省車輛的存取時(shí)間 規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)路徑示意圖如 下 圖 2 1 存取車移動(dòng)路徑方案 為了使車主更快的存取車輛提高存取車效率 將地面層與第二層中間設(shè)為空 位 存取車方案如下 地面層 1 2 號(hào)車位可以直接進(jìn)行存取車 第二層 3 號(hào)車位存取車輛時(shí) 先右移一個(gè)車位 然后下降到地面層 車主 開始存取車輛 4 號(hào)車位存取車輛時(shí) 先左移一個(gè)車位 然后下降到地面層 車 5 主開始存取車輛 第三層 5 號(hào)車位存取車輛時(shí) 1 3 號(hào)車位自動(dòng)右移一個(gè)車位 然后 5 號(hào)車 位下降到地面層 車主開始存取車輛 6 號(hào)車位存取車輛時(shí) 直接下降到地面層 車主開始存取車輛 7 號(hào)車位存取車輛時(shí) 2 4 號(hào)車位自動(dòng)左移一個(gè)車位 然后 7 號(hào)車位下降到地面層 車主開始存取車輛 控制車庫(kù)載車板運(yùn)動(dòng)采用 PLC 可編程控制器 其部分主要程序見 附件 1 2 2 載車板橫移方式的選用 我們可以根據(jù)立體車庫(kù)本身可停放的車輛數(shù)量進(jìn)行判斷 立體車庫(kù)大致可以 分為大型立體車庫(kù)和小型立體車庫(kù) 本次設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)為三層共七個(gè)車位 可 供存取的車輛較少 因此屬于一個(gè)小型的立體車庫(kù) 本設(shè)計(jì)為升降橫移立體車庫(kù)自然要使車在空中進(jìn)行升降橫移 車本身不會(huì)在 空中移動(dòng) 這時(shí)候就需要一個(gè)承載車輛的容器承載著它運(yùn)動(dòng) 車庫(kù)只能停放小汽 車 所以使用托盤作為載車容器完全可以滿足使用要求 2 2 1 橫移方式的選擇 能夠使載車板做升降和橫移運(yùn)動(dòng)的辦法有很多 下面就拿其中小部分做簡(jiǎn)介 根據(jù)驅(qū)動(dòng)裝置是否在托盤上區(qū)別 橫向移動(dòng)可以分為兩種 其中一種是將驅(qū) 動(dòng)裝置安置于固定部件上 這樣安置不僅可以方便地為載車板提供動(dòng)力源并進(jìn)行 控制 還可以提高安全系數(shù) 也能使車庫(kù)更美觀 這種方法現(xiàn)在主要用于大型立 體車庫(kù)中 將驅(qū)動(dòng)裝置安置于托盤上是實(shí)現(xiàn)托盤橫向移動(dòng)的另一種方式 它的動(dòng)力傳動(dòng) 可以通過驅(qū)動(dòng)鏈條實(shí)現(xiàn) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置放置在托盤上時(shí) 存取車輛的過程中 車主 開動(dòng)車輛前 托盤在不斷上下 左右移動(dòng) 雖然給電機(jī)供電和控制制造了一定難 度 但只要對(duì)電機(jī)電路進(jìn)行合理布設(shè) 編寫合理的控制程序就可以逐一解決 所 以本設(shè)計(jì)的采用此方案 6 2 2 2 橫移驅(qū)動(dòng)的選擇 載車板橫移方式確定了 那么需要確定其橫向運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式 現(xiàn)在有三種 驅(qū)動(dòng)方式 1 利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 2 利用電機(jī)帶動(dòng)鏈條進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 3 電機(jī)帶動(dòng)齒輪齒條系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 液壓系統(tǒng)精度較高并且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)但相比于其他系統(tǒng)它更為復(fù)雜 昂貴且維修 和維護(hù)困難 鏈傳動(dòng)是一種良好的傳動(dòng)方式 并具有傳動(dòng)精度高 設(shè)計(jì)和購(gòu)買方 便等優(yōu)點(diǎn) 但與齒輪齒條嚙合的傳動(dòng)方式相比 鏈傳動(dòng)的效率略低 齒輪齒條嚙 合傳動(dòng)雖然傳遞動(dòng)力大 工作平穩(wěn) 但其安裝精度與成本較高 且不宜作遠(yuǎn)距離 傳動(dòng) 綜上所述 托盤的驅(qū)動(dòng)裝置選擇放在托盤上且橫向運(yùn)動(dòng)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式實(shí) 現(xiàn) 中間傳動(dòng)裝置采用鏈輪與鏈輪嚙合 2 2 3 電機(jī)放置位置 橫向移動(dòng)部分的動(dòng)力源為電機(jī) 且電機(jī)安裝在托盤的下方 同時(shí) 決定采用 鏈輪鏈條嚙合的傳動(dòng)方式 電機(jī)采用水平放置 所以電機(jī)輸出軸的軸向?yàn)樗?為了節(jié)約成本 提高效益 主動(dòng)鏈輪與被動(dòng)鏈輪需要采用垂直放置的方法 這樣 就不需要其他多余的配件了 電機(jī)水平安放也存在兩種方式 其一 電機(jī)軸的軸向朝左右安放 這種方式 下 電機(jī)本身就要占用較大的空間 如果在安裝配套的橫移零件將會(huì)占用更大的 空間 而且固定電機(jī)的橫梁或電機(jī)的底座要加造成材料的浪費(fèi) 故不采用此方式 當(dāng)電機(jī)水平安放且電機(jī)軸的軸向朝前時(shí) 可以直接把電機(jī)輸出軸和鏈輪配合在一 起 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)力的目的 電機(jī)輸出的速度和我們需要的速度會(huì)不一樣 所以這里還應(yīng)該考慮減速器的 存在 車庫(kù)為小型立體車庫(kù) 平移速度不高 因?yàn)槠揭凭嚯x相對(duì)較小 如果轉(zhuǎn)速 越高 則容易產(chǎn)生的慣性越大 不利于制動(dòng) 降低了安全系數(shù) 同時(shí) 從時(shí)間的 7 角度來看 存取在本車庫(kù)的車輛在低速的情況下 存取汽車的時(shí)間也是非常短的 因此 該車庫(kù)需要較低的移動(dòng)速度 初始定位 4 m min 眾所周知 電機(jī)的輸出 速度一般比較高 因此減速器在這里是一個(gè)必不可少的部件 目前 減速器已成 為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)件 設(shè)計(jì)和選型都很方便 但為了安裝方便 決定選用帶減速 器的電機(jī)且本車庫(kù)電機(jī)均采用帶減速器的電機(jī) 具體型號(hào)根據(jù)具體設(shè)計(jì)確定 2 3 托盤提升系統(tǒng)的比較和選擇 為方便制造和安裝 設(shè)計(jì)的上 中 下三層托盤完全相同 但上中下層由載 車板和其他部件組成的托盤有一定差別 三層的托盤相比 第二層托盤比地面層 托盤多了提升系統(tǒng)的設(shè)備 第三層托盤比地面層托盤少了橫移系統(tǒng)設(shè)備 但多提 升系統(tǒng)的設(shè)備 2 3 1 提升方式的比較與選擇 常見的三種提升系統(tǒng)有鋼絲繩提升系統(tǒng) 液壓提升系統(tǒng)和鏈條提升系統(tǒng) 一 鋼絲繩提升系統(tǒng) 鋼絲繩承載能力強(qiáng) 重量輕 在爬行速度提升和其他需求拉動(dòng)重物時(shí) 能夠 準(zhǔn)確根據(jù)指定的標(biāo)準(zhǔn)加速或減速停車 鋼絲繩具有彈性 使用很長(zhǎng)一段時(shí)間后將 伸長(zhǎng)和它本身很容易扭曲和放松 會(huì)使傳輸精度降低 二 液壓驅(qū)動(dòng)提升系統(tǒng) 液壓提升傳動(dòng)系統(tǒng)非常復(fù)雜 維護(hù)檢測(cè)較為困難 設(shè)計(jì)制造 維護(hù)與測(cè)試成 本高 如果車庫(kù)使用液壓提升系統(tǒng) 無論輸油管道出現(xiàn)什么問題 在一定的時(shí)間 內(nèi) 車庫(kù)的工作效率會(huì)大大降低 而且 如果液壓站出現(xiàn)問題 后果會(huì)更加嚴(yán)重 6 三 鏈條提升系統(tǒng) 鏈條提升系統(tǒng)具有成本低 安全 維修方便的特點(diǎn) 鏈傳動(dòng)可以看做是齒輪 傳動(dòng)與皮帶傳動(dòng)的綜合 它的安裝更加方便快捷 平均傳動(dòng)比更加精確 傳輸效 率也更高 在長(zhǎng)距離傳動(dòng)中 鏈傳動(dòng)整體結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕得多 所需要的拉力 小 所以需要的壓力也小且低速重載性能好 8 綜上所述 托盤提升系統(tǒng)選擇以電機(jī)作為動(dòng)力 通過鏈傳動(dòng)傳遞動(dòng)力 帶動(dòng) 滾筒纏繞鋼絲繩 實(shí)現(xiàn)托盤的升降 2 3 2 電機(jī)安放位置與鏈傳動(dòng)系統(tǒng) 為了安裝 使用方便和美觀 將電機(jī)安裝在車庫(kù)框架后面的橫梁上 原則上 一個(gè)托盤需要兩個(gè)電機(jī) 左右兩邊各一個(gè)電機(jī)水平放置在橫梁上 兩個(gè)電機(jī)同時(shí) 轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)托盤平穩(wěn)升降 這里電機(jī)的位置取決于托盤 且提升和橫移用的電機(jī)是 帶有減速裝置的電動(dòng)機(jī) 為節(jié)約成本 本設(shè)計(jì)采用將左右兩側(cè)滾輪與一根軸裝配 電機(jī)驅(qū)動(dòng)此軸旋轉(zhuǎn) 實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的收放 本設(shè)計(jì)用鋼絲繩拉動(dòng)載車板 需要對(duì)鋼絲繩安裝進(jìn)行確定 如果鋼絲繩一端 固定在滾筒上 那么載車板上只加載了兩根鋼絲繩 這需要使用高級(jí)鋼絲繩 但 如果載車板的前端和后端分別提供一個(gè)固定鋼絲繩的點(diǎn) 在這種情況下 載車板 有四個(gè)鋼絲繩索承受負(fù)荷 這樣安全系數(shù)更高 要實(shí)現(xiàn)這樣的固定方式就需要鋼 絲繩固定在載車板的前部然后與托盤框架縱梁上的兩個(gè)滑輪相匹配 最后回到載 車板的后部 原理圖如下 該方法不僅具有四根鋼索的承載特性 而且具有舉升 平穩(wěn) 安全系數(shù)高的特點(diǎn) 其提升系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如下 G12F 圖 2 2 托盤提升系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 多數(shù)車主停車時(shí)間較長(zhǎng) 因此當(dāng)托盤被提升至指定位置時(shí) 就需要長(zhǎng)時(shí)間懸 掛 此時(shí)一定要在鏈輪軸上安裝制動(dòng)器 制動(dòng)器采用常閉式 因?yàn)橥斜P停留的時(shí) 間要比托盤移動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)得多 2 3 3 鏈條設(shè)計(jì)時(shí)注意要點(diǎn) 1 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)鏈條 如果標(biāo)準(zhǔn)鏈條不能滿足設(shè)計(jì)要求 這個(gè) 時(shí)候就需要進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)鏈條的設(shè)計(jì) 對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件的設(shè)計(jì) 我們要尋找國(guó)內(nèi)外相 9 關(guān)的標(biāo)準(zhǔn) 參考標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的尺寸與材料 2 鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比是瞬變的 當(dāng)鏈節(jié)與鏈輪嚙合時(shí) 可以看做鏈條纏繞在 正多邊形的鏈輪上 如果鏈條的鏈距 p 越大鏈輪齒數(shù) z 越小 那么鏈速的不均勻 性和附加動(dòng)載荷也就越大 所以在設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí) 要在滿足傳動(dòng)功率的前提下 盡可能選擇小節(jié)距和多齒數(shù)的鏈條 鏈輪 6 3 在鏈傳動(dòng)安裝時(shí) 要嚴(yán)格把握兩個(gè)配合的鏈輪軸線平行度 當(dāng)并行鏈輪 沒有達(dá)到指定的精度 鏈條和鏈輪之間的嚙合情況就會(huì)惡化 會(huì)產(chǎn)生更大的沖擊 和振動(dòng) 4 鏈條傳動(dòng)系統(tǒng)中 當(dāng)鏈輪與鏈條嚙合的轉(zhuǎn)速較高時(shí) 其潤(rùn)滑也是一個(gè)需 要著重注意的問題 鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑應(yīng)采用廠商推薦的潤(rùn)滑方式 否則會(huì)嚴(yán) 重影響鏈條的使用壽命 5 設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí) 為了安全與環(huán)保 應(yīng)該安裝防護(hù)罩或防護(hù)裝置 以免雜 物干擾鏈輪與鏈條的嚙合 也避免了鏈條旋轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑劑的外滲污染環(huán)境 10 第 3 章 車庫(kù)設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 升降橫移立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是整個(gè)車庫(kù)設(shè)計(jì)的必要部分 本立體車庫(kù)的主 框架 托盤和傳動(dòng)系統(tǒng)是最主要部件 主框架承載要車庫(kù)所以單元的重量 因此 框架的穩(wěn)定性和可靠性影響著整個(gè)立體車庫(kù) 車庫(kù)整體的重量 材料 成本以及 安全性 決定了立體車庫(kù)的運(yùn)行 因此 如何設(shè)計(jì)主框架部件 托盤部件和傳動(dòng) 系統(tǒng)是整個(gè)立體車庫(kù)的關(guān)鍵 3 1 托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 1 托盤的基本尺寸 本車庫(kù)適合大部分居住小區(qū)和校區(qū)使用 可停放的車輛為小轎車和微型面包 車 根據(jù)設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)確定托盤的基本尺寸 長(zhǎng) L 5400 mm 寬 W 2000 mm 3 1 2 托盤上重要零部件的選擇和設(shè)計(jì) 1 滾輪的設(shè)計(jì) 與滾輪配合的軸固定在托盤下方指定位置 導(dǎo)軌 輕軌 安裝在承載托盤下 的橫梁上 滾輪直接在導(dǎo)軌上滾動(dòng) 可以使托盤平穩(wěn)移動(dòng) 安裝時(shí) 軸承選擇內(nèi) 圈固定外圈旋轉(zhuǎn) 結(jié)構(gòu)示意圖如圖 3 1 所示 11 1 軸承 2 滾輪 3 軸承端蓋 4 軸 圖 3 1 滾輪示意圖 2 托盤材料選擇 1 外框材料的選擇 外框選擇使用結(jié)構(gòu)用冷彎空心型鋼 為了使用方便與減低成本 所以我們從 GB T 6728 2017 中選擇方形型鋼管 其尺寸為 邊長(zhǎng) B 70 mm 壁厚 t 4 0 mm 理論重量 M 7 966 kg m 2 載車板材料的選擇 根據(jù) GB T 33974 2017 花紋鋼板有菱形花紋 扁豆形花紋 園豆形花紋和 組合形花紋 為了增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦力 選擇菱形花紋鋼板 選擇 的尺寸 基本厚度 8 0 mm 紋高不小于 0 90 mm 理論重量 LX 67 1 kg m2 3 吊環(huán)材料的選擇 吊環(huán)需要一個(gè)抗拉強(qiáng)度足夠的材料 初步選擇普通碳素鋼 Q235 它的密度 7 8 g cm3 尺寸為 長(zhǎng) 100 mm 寬 20 mm 高 250 mm 其上端為半徑為 50 mm 的半圓 且與該半圓同心處去除了直徑為 60 mm 的圓 見圖 3 2 圖 3 2 吊環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖 4 托盤縱梁材料的選擇 12 縱梁上要安放升降橫移系統(tǒng)所要用的電機(jī)及相應(yīng)設(shè)施 這里選用 20a 熱軋工 字鋼 單根長(zhǎng)度為 5934 mm 理論質(zhì)量為 27 929 kg m 3 托盤組裝方式 托盤的組裝采用焊接的方法 托盤的組裝采用焊接的方法 需要所有焊縫采 用手工電弧焊焊接 焊縫滿足無滲透 熔化 腐蝕等缺陷 焊接完成后及時(shí)進(jìn)行 修邊 倒角和退火處理 綜上所述 因?yàn)橥斜P鋼材為 菱形鋼板 W 0 008 m 需要總長(zhǎng) L 9 26 m 方形型鋼管寬 B 0 07 m 長(zhǎng) L 5 4 m 所以根據(jù)質(zhì)量等于理論質(zhì)量乘以長(zhǎng)度或面積或體積 方形型鋼管 M 1 7 966kg m 9 26m 73 76516 kg 菱形鋼板 M 2 67 1kg m2 5 4m 2m 724 68 kg 四個(gè)吊環(huán) M 3 7 8g cm3 472 cm3 10 3 4 14 7264 kg 兩根縱梁 M 4 27 929kg 5934 10 3m 2 331 46 kg 其他重量 M 5 20 kg 總質(zhì)量公式 M 總 M1 Mn 3 1 所以 M 總 1164 63156 kg 固底層托盤的重量初步定為 1165 kg 根據(jù) 材料力學(xué) 第 5 版 吊環(huán)承受正應(yīng)力為 7 FN A 3 2 所以每個(gè) 吊環(huán) 742 68kg 73 76516 kg 2000kg 9 8N kg 4 200mm2 10 5 3 5 10 5 Mpa 235 Mpa 因此此吊環(huán)滿足使用要求 13 3 2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 由于小車和托盤的重量最多可達(dá) 3165 kg 故選用 GB T 11264 2012 型輕軌 30 檢查總高度為 107 95 mm 總寬度為 107 95 mm 軌道焊接于車庫(kù)的第一二 層對(duì)應(yīng)的橫梁上 其總長(zhǎng)與框架總長(zhǎng)相等為 7500 mm 其截面如圖 3 3 所示 圖 3 3 托盤的軌道 潤(rùn)滑方式 導(dǎo)軌直接加潤(rùn)滑油 采用手動(dòng)加油方式 無需特殊潤(rùn)滑裝置 3 3 橫移傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 一個(gè)橫移的載車板需要兩根傳動(dòng)軸 需要承載載車板與汽車的總重量 其受 力分析如圖 3 4 圖 3 4 傳動(dòng)軸受力分析 因?yàn)?M F x 3 3 14 所以傳動(dòng)軸受最大力矩 Mmax 170 N m 因?yàn)?M W 對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 40 1 Mpa 235 Mpa 所以傳動(dòng)軸材 料選擇 Q235 鋼 3 4 框架的設(shè)計(jì) 在本設(shè)計(jì)中 托盤和小車的重量由框架承擔(dān) 因此框架不僅需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 易于制造 而且要滿足強(qiáng)度要求 主框架的 8 根立柱由混凝土直接固定于地面 由于導(dǎo)軌焊接在橫梁上 滑輪 需要與導(dǎo)軌配合接觸 所以立柱之間的距離需要根據(jù)載車板的寬度來確定 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下 圖 3 5 主框架簡(jiǎn)圖 3 4 1 框架材料的選擇 現(xiàn)在的大部分工程結(jié)構(gòu)中 大量的采用了鋼結(jié)構(gòu) 在一些高跨結(jié)構(gòu) 大荷載 或起重結(jié)構(gòu) 大振動(dòng)結(jié)構(gòu) 高溫車間結(jié)構(gòu)等使用鋼結(jié)構(gòu)是最經(jīng)濟(jì) 最方便的 本 設(shè)計(jì)的主框架采用鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn) 1 鋼結(jié)構(gòu)重量輕 鋼結(jié)構(gòu)整體看起來比較笨重 但與其他工程材料相比 受載相同時(shí) 使用鋼 結(jié)構(gòu)重量更輕 體積更小 拆裝極為方便 15 2 材料強(qiáng)度高 在使用條件相同情況下 鋼結(jié)構(gòu)能夠承載很大的載荷 具有很高的強(qiáng)度 極 大的滿足使用要求 3 具有一定耐熱性 達(dá)到一定溫度時(shí) 隨著溫度的升高強(qiáng)度會(huì)就降低 溫度小于 30 時(shí)鋼的性能 變化不大 當(dāng)溫度達(dá)到 30 時(shí)強(qiáng)度逐漸下降 達(dá)到 45 60 時(shí)強(qiáng)度為零 4 工業(yè)化生產(chǎn)程度高 與其他建筑結(jié)構(gòu)相比 鋼結(jié)構(gòu)具有較高的工業(yè)生產(chǎn)程度 可以自動(dòng)化批量生 產(chǎn) 具有較高的制造精度 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列要求 1 結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度 鋼性與穩(wěn)定性 2 要與周圍建筑協(xié)調(diào)且滿足車庫(kù)的使用要求 3 盡可能節(jié)約鋼材 減輕鋼結(jié)構(gòu)重量 4 要有足夠的使用壽命 5 安裝便捷 維護(hù)容易 6 要做好防腐蝕措施 3 4 2 框架主體材料的選擇 工字鋼承載能力強(qiáng) 因此立柱采用工字鋼 選用熱軋工字鋼 GB T 706 88 中的 25a 型號(hào)可以滿足使用要求 立柱共 8 根 4 根在前 4 根在后 通過澆筑 固定在混凝土中 橫梁為 H 200 mm B 100 mm 壁厚 t 6 mm 的冷彎矩形 空心鋼管 GB T 6728 2017 由于提升機(jī)構(gòu)的電機(jī) 制動(dòng)器等均安裝在橫梁上 矩形空心鋼管焊接連接平鋪在立柱上 縱梁不僅可以選擇冷彎矩形空心鋼 還可以選擇角鋼或工字鋼 從前面的設(shè) 計(jì)中我們可以知道 鏈輪結(jié)構(gòu)在縱梁上 無論縱梁的類型如何 鏈輪底板都可方 便地固定在縱梁上 為了方便安裝與結(jié)構(gòu)的安全 決定采用工字鋼作為縱梁 縱 16 梁選擇熱軋工字鋼 GB T 706 88 中的 20a 型號(hào)可以滿足使用要求 縱梁也通過 焊接固定在橫梁上 3 4 3 結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核 因?yàn)殒溳啺惭b在縱梁上 縱梁需要承受小車和托盤的重量 同時(shí) 由于縱梁 跨度大 縱梁的校核是整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)中最重要的環(huán)節(jié) 設(shè)托盤上已停好轎車 托盤受力示意圖如圖 3 6 所示 G12F 圖 3 6 托盤受力示意圖 從圖中可以知道四根鋼絲繩同時(shí)拉住托盤及小汽車 所以每根鋼絲繩所受載 荷 F 為 F G 1 G2 4 2000 1165 kg 9 8 N kg 4 7754 25 N 由于每個(gè)托盤有四條鋼絲繩 每條鋼絲繩受到的拉力為 7754 25 N 鋼絲繩 固盤固定在兩根工字鋼上 每一根工字鋼受力為 3877 125 N 角鋼所受的力矩如 圖 3 5 所示 由于工字鋼兩端固定在橫梁上 工字鋼可近似簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁 它的 受力分析圖和彎矩圖如圖 3 7 所示 17 lF a b 1s c Mmxl 圖 3 7 縱向梁的受力分析 角鋼的承受的最大正應(yīng)力為 max Mmax W 3 4 其中 Mmax 梁的最大彎矩 W 抗彎截面系數(shù) 8 梁的最大彎矩如圖 3 7 所示 角鋼的彎曲截面系數(shù)與角鋼材料有關(guān) 根據(jù) 械設(shè)計(jì)手冊(cè) 我們知道所選擇的彎曲截面系數(shù)為 6 32 10 6 9 Mmax Fa 3 5 所以有 max 3877 125N 0 112 m 31 5 10 8 m3 137 9 Mpa 對(duì)于材料 Q235 查閱 GB700 88 知道 在 375Mpa 500Mpa 之間 故縱向 梁是安全的 18 第 4 章 升降橫移立體車庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本車庫(kù)為升降橫移立體車庫(kù) 所以它需要升降系統(tǒng)與橫移系統(tǒng)兩個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng) 這兩個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)乎到存取車的效率與安全 所以下面將仔細(xì)簡(jiǎn)紹 4 1 橫移傳動(dòng)設(shè)計(jì) 橫移機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖 19 1 鏈輪 2 鏈條 3 聯(lián)軸器 4 傳動(dòng)軸 5 滾輪 6 YCJ 系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī) 圖 4 1 橫移傳動(dòng)示意簡(jiǎn)圖 4 1 1 橫移裝置中鏈輪 鏈條 傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 取托盤 含轎車 為研究對(duì)象 受力分析示意圖 圖 4 2 托盤受力分析示意圖 在任何滾動(dòng)軸承中 克服摩擦所消耗的功率可以按平均摩擦力來計(jì)算 其公 式為 Nf fa P 4 1 Nf 軸承所受的摩擦力 fa 滾動(dòng)摩擦系數(shù)平均值 P 按一般動(dòng)力計(jì)算公式得的軸承上的當(dāng)量載荷 20 查閱 摩擦學(xué)手冊(cè) 可知 部件中采用了接觸式密封就存在制造和裝配誤差 且在工作條件惡化和潤(rùn)滑油污染的情況下 fa 值應(yīng)加倍 10 所以 fa 1 8 10 3 2 3 6 10 3 本設(shè)計(jì)采用深溝球軸承 其軸向承載能力 P Fr Kv Ks Kt 4 2 Fr 徑向力 Kv 旋轉(zhuǎn)系數(shù) Ks 安全系數(shù) Kt 溫度系數(shù) Fr G1 G2 4 3 所以 Fr 2000 1165 kg 9 8 N kg 31017 N 因?yàn)檩S承為外圈旋轉(zhuǎn) 取 Kv 1 2 根據(jù) 摩擦學(xué)手冊(cè) 可以得到 Ks 1 1 且由表 19 11 得到 Kt 1 0 由公式 4 2 得 P 31017 N 1 2 1 1 1 0 40942 44 N Nf fa P 4 4 Nf 40942 44 N 2 1 8 10 3 147 393 N Nf F1 4 5 F1 2T d 4 6 T 9 55 103 n 4 7 由于設(shè)計(jì)是適用于小區(qū) 校區(qū)的小型立體車庫(kù) 橫移速度不宜過快 因此托 盤的移動(dòng)速度初定為 V 4 m min 21 功率 P F1 1000 V 60 4 8 所以 P 功率 147 393 4 1000 60 9 8 10 3 Kw PD K PC 4 9 式中 PD YCJ 電機(jī)的額定功率 PC 實(shí)際所需要的轉(zhuǎn)軸輸出功率 K 負(fù)荷系數(shù) 這里取 K 1 25 所以 PD 1 25 9 8 10 3 Kw 1 225 10 2 Kw 存取車輛時(shí) 中每層的橫移系統(tǒng)只需移動(dòng)一個(gè)車位 移動(dòng)距離近 對(duì)速度的 要求較低 查閱 JB T 6447 2010 選用機(jī)座號(hào) 71 電動(dòng)機(jī)規(guī)格代號(hào) 80M1 4 的 YCJ 齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī) 選用該電動(dòng)機(jī)的額定功率為 P 0 55 Kw 額定轉(zhuǎn)速為 n 87 r min 輸出 轉(zhuǎn)距為 T 輸出 57 N m 電機(jī)輸出軸直徑 D 28 mm 校核 F 2T d 4 10 所以 d 2T F 2 259 147 393 3 5 mm 由于動(dòng)力通過層層的傳遞 最終傳遞到托盤上的動(dòng)力與轉(zhuǎn)距會(huì)減小 所以鏈 輪直徑和傳動(dòng)軸的直徑應(yīng)該大于 3 5 mm 實(shí)際需要轉(zhuǎn)距 T 9 55 103 9 8 10 3 Kw 87 r min 1 1 N m T d1t 161 47 mm 所以設(shè)計(jì)的鏈輪可用 4 1 3 聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì) 因?yàn)槭褂?YCJ 系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī) 該電機(jī)只能使用聯(lián)軸器與其他部件連接 所以聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)必不可少 1 選擇類型 前面選擇的電動(dòng)機(jī)額定功率 P 0 55 Kw 選擇 YL 型凸緣聯(lián)軸器可以使結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單 重量更輕而且制造成本低 2 計(jì)算載荷 公稱轉(zhuǎn)距 T Nfd1 2 4 15 Nf 托盤受的平均摩擦力 d1 鏈輪分度圓直徑 所以 T 147 393 10 3 193 2 1 4223 10 2 N m 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 1 從表 14 1 得工況系數(shù) KA 1 5 轉(zhuǎn)距 Tca KAT 11 4 16 所以 Tca 1 5 14 223 2 13345 10 2 N m 3 選擇型號(hào) 參考系數(shù) 電動(dòng)機(jī)的輸出軸徑是 30mm 根據(jù) GB5842 86 知道 YL5 型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)距 T 63 N m 許用最大 轉(zhuǎn)速 n 5500 r min 軸徑 d 22 30 mm 聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)都在 YL5 型凸緣聯(lián)軸器 的范圍內(nèi) 因此此聯(lián)軸器可以作為電機(jī)與鏈輪的聯(lián)軸器 4 1 4 鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 本升降橫移立體車庫(kù)主要零部件都是鋼材 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 得到許用擠壓 壓力 p 100 120 MPa 取平均值 p 110 MPa 12 25 半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵 尺寸 b h L 10 8 32 鍵的工作長(zhǎng)度 L L b 4 17 所以 L 32 10 22 mm 鍵與轂的接觸高度 h 0 5h 0 5 8 4 mm 靜聯(lián)接有公式 T 1 2 h1 L1d p 4 18 式中 d 軸的直徑 所以 p 2T h L d 2 12 034 103 4 12 28 19 91Mp p 110 Mp 因此半聯(lián)軸器與軸之間平鍵的擠壓強(qiáng)度足夠 鍵是安全的 鏈輪和軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 b h L 12 8 32 b 鍵寬度 h 鍵高度 L 鍵長(zhǎng)度 鍵的工作長(zhǎng)度 L1 L b 32 10 20 mm T 1 2 h1 L1d p 4 19 T 公稱轉(zhuǎn)距 L1 鍵的接觸長(zhǎng)度 h1 鍵與轂的接觸高度 d 軸的直徑 p 許用擠壓應(yīng)力 p 2T h L d 2 12 034 103 4 20 40 7 52 Mp T1 所以提升所選用的機(jī)座號(hào) 200 電動(dòng)機(jī)規(guī)格代號(hào) 100L2 4 的 YCJ 齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)滿足使用要求 4 2 3 2 聯(lián)軸器的選擇 公稱轉(zhuǎn)距為 T 9550 P n 4 21 式中 P 電動(dòng)機(jī)的額定功率 n 電機(jī)轉(zhuǎn)速 所以 T 9550 3 22 5 1273 33 N m 根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式 Tca KA T 4 22 28 式中 T 公稱轉(zhuǎn)矩 KA 工況系數(shù) 此處 KA 1 5 所以 Tca 1 5 1273 33N m 1909 995 N m 參考數(shù)據(jù) 電動(dòng)機(jī)軸徑 55mm 鏈輪軸軸徑 55mm 從 GB5843 86 中查得 YL10 型凸緣聯(lián)軸器能夠滿足要求 因此選擇 YL10 型凸緣聯(lián)軸器 4 2 3 3 制動(dòng)器的選擇 升降橫移系統(tǒng)采用的直接抱緊輪軸的方式實(shí)行制動(dòng) 所以選擇短行程塊式制 動(dòng)器且為了設(shè)備安全 采用短行程塊長(zhǎng)閉式制動(dòng)器 13 查 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 16 5 公式 Tc Tz 4 23 式中 Tc 計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)距 Tz 制動(dòng)器的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)距 14 升降豎直運(yùn)動(dòng)中承載著重荷 所以制動(dòng)時(shí)要考慮到載荷以及本身的慣性 但 在豎直運(yùn)動(dòng)速度小 制動(dòng)時(shí)重載是主要的 而慣性量相對(duì)較小可與在計(jì)算中忽略 因此升降豎直制動(dòng)時(shí)的計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)距按下式計(jì)算 Tc S Tt 4 24 式中 Tt 換算到制動(dòng)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)距 Tc 計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)距 S 制動(dòng)安全系數(shù) 查 中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典 表 40 3 2 得 S 2 0 由公式 Tt mgD0 n 4 25 m 豎直升降物體的質(zhì)量 g 重力加速度 D0 制動(dòng)軸的軸徑 n 制動(dòng)的軸的轉(zhuǎn)速 15 29 垂直制動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)距 Tt 3165 9 8 55 10 3 22 5 75 82 N m 則 Tc S Tt 2 75 82 151 64 N m 4 2 4 鏈輪 鏈條 鋼絲繩的選擇 4 2 4 1 鏈條的選擇 因?yàn)樯邓俣仍?0 6m s 及以下 鋼絲繩盤直徑為 0 26m 所以鋼絲繩盤所在 軸的轉(zhuǎn)速 n 0 6 3 14 0 26 60 44 1 r min 這里設(shè)此軸轉(zhuǎn)速 n 36 r min 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速 n 22 5 r min 所以傳動(dòng)比 i 36 22 5 1 6 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速與額定功率 初選 24A 滾子鏈 所以節(jié)距 p 38 1mm 滾子 直徑 d1 22 23mm 排距 pt 45 44 內(nèi)鏈板高度 h2 36 2mm 設(shè)小鏈輪齒數(shù) z1 21 小鏈輪分度圓直徑由公式 4 11 得 d2 255 8 mm 材 料選擇 Q235 A 采用焊接后退火熱處理 齒面硬度可達(dá) 140HBS 對(duì)大鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比 i 1 6 所以 z2 z1 i 33 6 取 z2 34 所以實(shí)際傳動(dòng)比 i 34 21 1 619 材料選擇與小鏈輪相同的材料 為了完全 平穩(wěn)運(yùn)行 升降系統(tǒng)中的鏈傳動(dòng)采用雙鏈傳動(dòng) 由鏈板疲勞強(qiáng)度限定的功率 P0 0 003z11 08n10 9 p 25 4 3 0 0028p 6 5355 kw 由滾子套筒沖擊疲勞強(qiáng)度限定的額定功率 P0 950 z11 5p0 8 n11 5 7786 44kw 由 機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 7 2 5 與表 7 2 7 得 Km 2 K A 1 又因?yàn)?P0 KA p Km Tc 故設(shè)備合適 由于鏈輪的軸通過聯(lián)軸器和電機(jī)的輸出軸相連 所以鏈輪軸和電機(jī)的輸出軸 擁有一樣的轉(zhuǎn)速 所以有 n 1 35 r min 轉(zhuǎn)距 T 的確定可以通過下式計(jì)算 31 T F d 2 4 27 式中 F 鏈條有效圓周力 F 1000P v 6175 7 N d 鏈輪的直徑 由前面計(jì)算知道為 260 mm 所以有 T 6175 7 260 2 1000 802 841 N m 于是有 P 2 T n1 9550 802 841 22 5 9550 1 892 kw 初步估算軸的最小直徑 材料為 45 號(hào)鋼 調(diào)質(zhì)處理 查閱 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 15 3 取 A0 110 于是有 dmin A0P21 3 n11 3 110 1 9221 3 351 3 41 8mm 鏈輪軸的最小直徑應(yīng)該是安裝聯(lián)軸器處軸的軸徑 取 dmin 42mm 2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1 軸要與聯(lián)軸器配合得好就需要達(dá)到聯(lián)軸器軸向定位的要求 因此第二段 軸的右段需要設(shè)置一個(gè)軸肩 其直徑取 d1 60 mm 第二段軸的最右端直徑可以 取 d2 50 mm 2 由上面的聯(lián)軸器的選擇知道 第一段長(zhǎng)度取為 80mm 左邊的軸肩只起定 位作用 所以決定取長(zhǎng)度為 5 mm 右邊軸即要安裝鏈輪 又要安裝制動(dòng)器 所 以決定取為 185 mm 由此設(shè)計(jì)出軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見零件圖 3 確定軸上的圓角為 R2 軸上倒角為 2 45 4 求軸上的載荷 有效圓周力 Fe 1000 P2 v 4 28 所以 Fe 1000 1 892 0 607152 3116 2 N 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 確定軸承的支點(diǎn)位置 采用深溝球軸承 支點(diǎn)就在軸承的中點(diǎn) 所以兩個(gè)支點(diǎn)間的跨距為 81 7 5 2 96mm 軸的受力如圖 32 4 5 a 圖 4 5 a 受力圖 在軸的 H 平面內(nèi)有 M B 0 Ft L2 RH2 L2 L3 0 Ft Fe 3116 2 N 所以有 3116 2 48 R H2 48 48 0 RH2 1558 1 N 在軸的 H 平面內(nèi)有 Y 0 Ft RH2 RH1 所以有 RH1 1558 1 N MH RH1 L2 2 4 29 所以 MH 37394 4 N mm 37 3944 N m 根據(jù)總彎矩圖和扭矩圖 求出計(jì)算彎矩 Mb 如圖 4 5 b 圖 4 5 b 彎矩圖 由 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 16 3 2 的公式 Mb M2 T 2 1 2 4 33 30 Mb 當(dāng)量彎矩 M 合成彎矩 T 輸出轉(zhuǎn)矩 應(yīng)力校正系數(shù) 通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力 而由扭矩產(chǎn)生的扭矩剪切 應(yīng)力往往不是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 因此 在計(jì)算彎矩時(shí) 必須考慮循環(huán)特異性差異的 影響 考慮實(shí)際工況 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí) 取 0 6 故 Mb 37394 42 0 6 802841 2 1 2 483154 N mm 5 按彎矩合成應(yīng)力來校核軸的強(qiáng)度 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì) 第四版 公式 16 3 b Mb W 4 31 式中 b 彎曲應(yīng)力 W 軸的抗彎截面系數(shù) Mb 當(dāng)量彎矩 所以 W d3 32 bt d t 2 2 d2 3 14 503 32 14 7 50 7 2 2 50 10453 61 mm3 所以 b 483 154 1 045361 10 5 46 22 106 N m2 軸的材料為 45 號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理 由 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) 1 表 15 1 得 1 60Mpa 60 106 N m b 所以鏈輪中心軸的強(qiáng)度符合安全要求 17 4 2 4 4 鍵的加工方法 尺寸的確定與強(qiáng)度校核 1 鍵的尺寸與加工方法的確定 鏈輪 半聯(lián)軸器和軸的軸向定位采用平鍵連桿 第一段軸直徑為 45 mm 根 34 據(jù) GB1096 79 選擇 A 型普通平鍵 其寬度 b 14 mm 高度 h 9 mm 長(zhǎng)度 L 63 mm 用鍵槽銑刀加工鍵槽 為了保證半聯(lián)軸器和軸具有良好的配合對(duì)中性 配合公差選擇為 H7 K6 同時(shí)鏈輪和軸也使用 H7 K6 配合 2 鍵的強(qiáng)度校核 初選該鍵的材料為 Q235 半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 L b h 56 14 9 鍵的工作長(zhǎng)度 L L b 56 14 42 mm 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K 0 5 h 4 5 mm 所以有 p 2T 103 k l d2 2 802 841N m 103 10 3 4 5 10 3m 42 10 3m 50 10 3m 170 Mpa 235 Mpa 該平鍵的抗擠壓強(qiáng)度足夠 能夠在此安全使用 鏈輪與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸 b h L 14 9 63 由于要求在同一軸承上傳遞的扭矩是相同的 所以只應(yīng)考慮鍵的尺寸 兩個(gè) 鍵之間的尺寸差異不大 所以鏈輪和軸之間的平鍵聯(lián)接是安全的 4 2 5 軸承的選擇與壽命計(jì)算 此處選擇滾動(dòng)軸承 210 其基本動(dòng)態(tài)載荷額定值 C 27 0 KN 動(dòng)量載荷 P 不 受軸向力 因此可以寫成 P F t 2 F t 是鏈輪作用在軸上的徑向力 因?yàn)闈L動(dòng)軸承相對(duì)于鏈輪中心對(duì)稱 所以 P 是 Ft 的一半 即 P 3116 12 2 1558 06 N 軸承的壽命計(jì)算公式為 Lh C P 106 n 60 4 32 本設(shè)計(jì)選用的是深溝球軸承 其 3 35 所以 L h 27 103 1558 06 3 106 36 43 60 2 38 106 h 該軸承可以使用 2 38 106 小時(shí) 即可以使用 275 46 年 因此軸承滿足使用要 求 4 2 6 滾筒與定滑輪的選擇 4 2 6 1 滾筒的選擇 滾筒的基本尺寸為 長(zhǎng)度 L 200mm 外圍直徑 d 150mm 內(nèi)直徑 d 50mm 4 2 6 2 滑輪的選擇 滑輪為定滑輪 它不省力但可以改變力的方向 本車庫(kù)升降系統(tǒng)可以使用定 滑輪支撐鋼絲繩且改變受力方向 滑輪尺寸 滑輪槽寬 W 10mm 外圓直徑 d 100mm 滑輪槽深 h 20mm 4 2 7 傳動(dòng)部件的維護(hù) 鏈傳動(dòng)通過手動(dòng)定期潤(rùn)滑 其潤(rùn)滑方法為 用刷子或油壺定期在鏈條內(nèi)鏈板 之間的間隙注油 為了工作安全與使周圍環(huán)境清潔 需要用鑄造成型或材料焊接的護(hù)罩封閉鏈 傳動(dòng) 這樣還可以防止灰塵進(jìn)入 降低噪音 但為了方便潤(rùn)滑或維修 護(hù)罩需要 有 門 或易卸下 定期檢查維護(hù)鏈傳動(dòng) 提升運(yùn)動(dòng)等傳動(dòng)裝置的零部件 確保鏈條 鏈輪 鋼 絲繩等零件的完好 如有損壞及時(shí)更換以確保升降機(jī)構(gòu)安全 平穩(wěn)運(yùn)行 36 第 5 章 升降橫移立體車庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 要保證本立體車庫(kù)存取車方便有效 就需要一個(gè)合適的控制器進(jìn)行控制 下 面將說明本車庫(kù)選用的控制器 在當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的社會(huì)中 控制器已經(jīng)十分普及且種類繁多 如果按照 其傳遞信息是否連續(xù) 可分為離散控制器和連續(xù)控制器 如果按照操作所用到的 身體器官或者控制行為可分為手控制器 足控制器與語音控制器 也可以按照控 制器運(yùn)動(dòng)類別的不同分為旋轉(zhuǎn)控制器 擺動(dòng)控制器 按壓控制器 滑動(dòng)控制器以 及牽拉控制器 然而這些控制器在這里雖然可以起到控制作用但控制不便且存取 車效率不高 因此選擇 PLC 可編程控制器并編寫合適的程序可以大大提高存取車 的效率 因?yàn)槭切⌒土Ⅲw車庫(kù) 為了節(jié)約成本 因此不必要設(shè)置為全自動(dòng)存取車的立 37 體車庫(kù) 通過按下對(duì)應(yīng)車位的按鍵 該車位將在 PLC 的控制下降到地面層 車主 完成存取車 從前面我們可以知道 1 2 號(hào)車位直接進(jìn)行存取車輛不需要按鍵 所以我們只需要設(shè)置 5 個(gè)按鍵對(duì)應(yīng)其余 5 個(gè)車位 在每個(gè)車位的載車板下安裝了一個(gè)可以承載 3000kg 的輪輻式測(cè)力拉壓力重 量稱重傳感器 當(dāng)每個(gè)車位上重量超過 1200kg 載車板質(zhì)量為 1165kg 時(shí) 給 PLC 一個(gè)輸入 PLC 再控制報(bào)警器輸入的電壓使車主知道車輛開始在載車板上了 或者給管理人員提示有較大 重 的雜物在載車板上 可以及時(shí)清理 因?yàn)檐噹?kù)每個(gè)按鍵對(duì)應(yīng) PLC 一個(gè)輸入端 加上其中的一些控制 選擇 CPU 為 1215CDCDCDC 的 PLC 該 PLC 工作存儲(chǔ)器為 125KB 電源為 24VDC 板載 DI14 24VDC 漏型 源型 板載 DQ10 24VDC 及 AI2 和 AQ2 板載 6 個(gè)高速計(jì)數(shù) 器和 4 個(gè)脈沖輸出 信號(hào)板擴(kuò)展板載 I O 多達(dá) 3 個(gè)用于串行通信的通信模塊 多達(dá) 8 個(gè)用于 I O 擴(kuò)展的信號(hào)模塊 0 04 ms 1000 條指令 2 個(gè) PROFINET 端 口 用于編程 HMI 和 PLC 間數(shù)據(jù)通信 18 當(dāng)按下按鍵 3 時(shí) PLC 控制 3 號(hào)車位先右移一個(gè)車位再下降一個(gè)車位到達(dá)地 面層 此時(shí)車主可以進(jìn)行存放車輛 車輛存放好后 車主再次按下按鍵 3 3 號(hào) 車位先進(jìn)行上升一個(gè)車位再左移一個(gè)車位回到原位置 如果車主存放好車輛 5 分 鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 3 號(hào)按鍵 PLC 將自動(dòng)默認(rèn)車已經(jīng)停好 執(zhí)行再次按下按鍵 3 的操作將車位回到原位置 當(dāng)按下按鍵 5 時(shí) PLC 控制 1 3 號(hào)車位右移一個(gè)車位再將 5 號(hào)車位直接下 降兩個(gè)車位到達(dá)地面層 此時(shí)車主可以進(jìn)行存放車輛 車輛存放好后 車主再次 按下按鍵 5 5 號(hào)車位先進(jìn)行上升兩個(gè)車位 1 3 號(hào)車位再左移一個(gè)車位回到原位 置 如果車主存放好車輛 5 分鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 5 號(hào)按鍵 PLC 將自動(dòng)默認(rèn)車已經(jīng)停好執(zhí)行再次按下按鍵 5 的操作將車位回到原位置 4 7 按鍵執(zhí)行的程序和 3 5 按鍵相似 只是將左右移變?yōu)榱擞易笠?當(dāng)按 鍵 6 按下時(shí) PLC 控制 6 號(hào)車位直接下降兩個(gè)車位到達(dá)地面層 此時(shí)車主可以進(jìn) 行存放車輛 車輛存放好后 車主再次按下按鍵 6 6 號(hào)車位直接上升兩個(gè)車位 回到原位置 如果車主存放好車輛 5 分鐘或者車在載車板上 5 分鐘都沒下車去按 38 6 號(hào)按鍵 PLC 將自動(dòng)默認(rèn)車已經(jīng)停好執(zhí)行再次按下按鍵 6 的操作將車位回到原 位置 PLC 部分程序見 附錄 1 結(jié) 論 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 汽車也隨之快速走進(jìn)每個(gè)家庭 隨著全國(guó)經(jīng)濟(jì)與 時(shí)間的推移 無論農(nóng)村還是城市 挨家挨戶都將擁有屬于自己的汽車 但隨之而 來的就是土地越來越緊缺 為解決城市停車難的局面 立體車庫(kù)是必經(jīng)之路 我 國(guó)立體車庫(kù)雖然發(fā)展了十多年 但仍處于初涉階段 使用的仍是上世紀(jì) 90 年代 的設(shè)計(jì)技術(shù) 這些落后的技術(shù)不能完全滿足當(dāng)代社會(huì) 還需要對(duì)它的設(shè)計(jì)水平 經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行研發(fā)完善 再這樣的情況下 本文查閱了國(guó)內(nèi)外較多的立體車庫(kù)文 獻(xiàn) 對(duì)升降橫移立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了研究 得到了如下的結(jié)論 1 升降或橫移系統(tǒng)的移動(dòng)速度不能太快 要以完全為主 把安全放在