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摘 要
在對(duì)國(guó)內(nèi)外車庫(kù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)做了充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,以較為典型的升降橫移式立體車庫(kù)為研究對(duì)象，選擇三層三列式車庫(kù)結(jié)構(gòu)作為研究模型。綜合考慮立體車庫(kù)制造成本和運(yùn)行安全的雙重因素。
簡(jiǎn)單介紹了車庫(kù)的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對(duì)車庫(kù)的控制系統(tǒng)也作了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，依據(jù)升降橫移式立體車庫(kù)的運(yùn)行原理，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行了一系列傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，包括提升系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，橫移系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，還運(yùn)用力學(xué)理論對(duì)升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析，包括升降橫移式立體車庫(kù)的框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度和升降傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度等。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)國(guó)家關(guān)于機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、升降橫移式立體車庫(kù)的實(shí)際，在升降橫移式立體車庫(kù)中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對(duì)安全，使得整個(gè)車庫(kù)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：立體停車庫(kù)；升降橫移式立體車庫(kù)；鋼結(jié)構(gòu)；安全措施
Abstract
In the domestic and international current situation and trend of development for garage. Based on sufficient investigation, to choose a more typical of up-down and translation stereo garage as the research object, to choose the three layer three row type garage structure as research model. Considering the three-dimensional garage manufacturing cost and operation safety of the double factors.
Briefly introduces the main structure and characteristics of the garage, the garage control system are briefly described, based on the up-down and translation stereo garage operation principle, use of mechanical design knowledge are a series of transmission scheme design, including the upgrading of the transmission system design, shifting the transmission system design, also according to the theory of mechanics up-down and translation stereo garage structure mechanical analysis is carried out, including up-down and translation stereo garage frame structure strength, shifting transmission system axial strength and axial strength of lifting transmission system. In order to make parking equipment to meet the use requirements, according to the country about mechanical parking equipment General requirements for safety standards, up-down and translation stereo garage is actual, in the up-down and translation stereo garage to use some safety technique, so as to ensure the absolute safety of the vehicle, the garage can be safe and steady operation.
Keywords: stereo parking garage; up-down and translation stereo garage; steel structure; safety measures
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒 論 1
1.1 課題來(lái)源與背景 1
1.2 機(jī)械式立體停車庫(kù)發(fā)展概況 1
1.3 立體停車庫(kù)分類及優(yōu)點(diǎn) 3
1.4 研究升降橫移式立體停車庫(kù)的意義 6
1.5 升降橫移式車庫(kù)的工作原理 7
1.6 升降橫移式庫(kù)機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能 8
第2章 方案總體設(shè)計(jì) 10
2.1 方案總體設(shè)計(jì) 10
2.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 10
2.3 傳動(dòng)方案的選擇 12
第3章 主框架部分 14
3.1 鋼結(jié)構(gòu)形式的選擇 14
3.2 鋼結(jié)構(gòu)部分材料的選擇 14
第4章 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16
4.1 升降電動(dòng)機(jī)的選擇 16
4.2 升降鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 18
4.3 升降軸的設(shè)計(jì) 20
4.4 聯(lián)軸器及鍵的選擇 22
4.5 軸承的選擇 23
4.6 鋼絲繩和滑輪的選用 24
4.7 卷筒的設(shè)計(jì) 24
4.8 升降軸的強(qiáng)度校核 25
第5章 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28
5.1 橫移電動(dòng)機(jī)的選擇 28
5.2 橫移鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 29
5.3 橫移傳動(dòng)軸A的設(shè)計(jì) 32
5.4 聯(lián)軸器及鍵的選擇 34
5.5 軸承的選擇與計(jì)算 35
5.6 橫移車輪與導(dǎo)軌的選擇 36
第6章 安全防護(hù)措施 38
6.1 防墜落裝置設(shè)計(jì) 38
6.2 其他防護(hù)措施 39
第7章 車庫(kù)的控制系統(tǒng) 40
結(jié) 論 42
致 謝 43
參考文獻(xiàn) 44
CONTENTS
Abstract I
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Topic origin and background 1
1.2 Mechanical parking development 1
1.3 Parking classification and advantages 3
1.4 Studies of up-down and translation stereo garage meaning 6
1.5 Lifting cross-sliding type garage principle of work 7
1.6 Lifting cross-sliding type garage mechanical parts structure and function 8
Chapter 2 The whole scheme design 10
2.1 The general design of the schemes 10
2.2 Transmission scheme design 10
2.3 The choice of transmission 12
Chapter 3 Steel structure material selection 14
3.1 Steel structure form selection 14
3.2 Steel structure material selection 14
Chapter 4 Lifting transmission system design 16
4.1 Lifting motor selection 16
4.2 Lifting chain transmission design 18
4.3 Lift shaft design 20
4.4 Coupling and key selection 22
4.5 Bearing selection 23
4.6 Wire rope and pulley selection 24
4.7 Reel design 24
4.8 Lift shaft strength analysis 25
Chapter 5 Transverse transmission system design 28
5.1 Traverse motor selection 28
5.2 Traverse chain transmission design 29
5.3 Transverse shaft A design 32
5.4 Coupling and key selection 34
5.5 Bearing selection and calculation 35
5.6 Traverse wheel and track selection 36
Chapter 6 Security protection measures 38
6.1 Anti-dropping device design 38
6.2 Other protective measures 39
Chapter 7 Control system 40
Conclusions 42
Thanks 43
Reference 44
- 44 -
第1章 緒 論
1.1 課題來(lái)源與背景
近幾年來(lái)，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現(xiàn)了停車難和亂停車的現(xiàn)象。在解決城市停車難的問(wèn)題中，歐美國(guó)家和亞洲國(guó)家采取的措施有所不同。但立體化停車是各個(gè)國(guó)家都積極采取的措施，尤其是全自動(dòng)化的機(jī)械式立體停車庫(kù)，在很多國(guó)家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。
機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。機(jī)械式立體停車設(shè)備以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，引起了各界的重視，得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械式立體停車庫(kù)可充分利用空間，在有限場(chǎng)地上，最大限度停放車輛，是改善城市交通，緩解城市停車難的新途徑。
就當(dāng)前社會(huì)對(duì)于立體停車庫(kù)的需求，本文介紹了各種型式立體停車庫(kù)的特點(diǎn)，選出了一種能廣泛滿足社會(huì)需求的機(jī)械式立體停車庫(kù)，升降橫移式立體停車庫(kù)作為研究對(duì)象，它也是比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一些大城市已運(yùn)用其實(shí)現(xiàn)許多停車問(wèn)題。該車庫(kù)依據(jù)升降橫移類機(jī)械式停車設(shè)備運(yùn)行原理，采用鋼架結(jié)構(gòu)搭建而成。
1.2 機(jī)械式立體停車庫(kù)發(fā)展概況
機(jī)械式停車設(shè)備的應(yīng)用已有30多年的歷史了。發(fā)展較早、較好的有日本、韓國(guó)、德國(guó)等。在亞洲，機(jī)械式停車設(shè)備采用較早應(yīng)用較普遍的是日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣省。
日本從事機(jī)械式立體停車庫(kù)及其設(shè)備開發(fā)、制造的共有200多家，其中生產(chǎn)機(jī)械式立體停車設(shè)備的約100多家，比較大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日成、東急、內(nèi)外及昭和起重機(jī)等，產(chǎn)品既有出口的，也有進(jìn)口的。
韓國(guó)機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)的發(fā)展歷程比較平穩(wěn)。20世紀(jì)70年代中期為起步階段，80年代為引進(jìn)階段，90年代為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段受到了政府的高度重視，各種機(jī)械式停車設(shè)備得到了普遍的開發(fā)和利用，年遞增速度達(dá)到30%；2000年以來(lái)為發(fā)展階段，自動(dòng)化停車設(shè)備將隨供應(yīng)量不斷的擴(kuò)大而迅速發(fā)展。
我國(guó)在20世紀(jì)80年代初開始研制和使用機(jī)械式停車設(shè)備。80年代是起步階段，90年代以來(lái)，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車進(jìn)入家庭后，停車設(shè)備的應(yīng)用逐步推廣，己經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)，步入了引進(jìn)、開發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初步發(fā)展階段?，F(xiàn)在從事停車設(shè)備制造的企業(yè)數(shù)約有100家，其中主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)超過(guò)50家。首批獲得國(guó)家頒發(fā)的立體停車設(shè)備制造企業(yè)資質(zhì)的企業(yè)有22家。產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研制開發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，控制型式有按鈕式、IC卡式、觸摸屏式、密碼鑰匙式、遙控式等，有些設(shè)備還采用了總線控制技術(shù)；傳動(dòng)裝置采用內(nèi)藏式，以增大停車空間并保護(hù)各傳動(dòng)元件不受污染和腐蝕，提高了設(shè)備的耐久性；機(jī)構(gòu)中采用了模塊化設(shè)計(jì)，這樣便于組合使用，又易于安裝拆卸，且可縮短施工周期;還采用一些新材料、新工藝，如采用H型鋼做鋼梁，組合的鍍鋅板或一體成型的鍍鋅板坐載車板；安全保護(hù)方面采用了聲光引導(dǎo)、定位裝置及自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。目前品種的滿足率己達(dá)90%左右，有的品種填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到50%以上。
由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機(jī)械停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40 平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21 層）立體式車庫(kù)的話，50 平方米的土地面積上便可存放40 輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。
機(jī)械車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。
在機(jī)械車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。機(jī)械車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問(wèn)題提供了方便條件。
1.3 立體停車庫(kù)分類及優(yōu)點(diǎn)
1. 立體停車庫(kù)的分類：
停車庫(kù)就其結(jié)構(gòu)特征來(lái)分類，可分為平面式及立體式，平面式又分為地下平面式停車庫(kù)、地上平面式停車庫(kù)；立體停車庫(kù)又可分為自行式立體停車庫(kù)、半自動(dòng)立體停車庫(kù)和全自動(dòng)立體停車庫(kù)，而全自動(dòng)立體停車庫(kù)還可分為兩層或多層平面式全自動(dòng)立體停車庫(kù)、豎向密集型全自動(dòng)立體停車庫(kù)以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動(dòng)立體停車庫(kù)。
目前，立體車庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式。
(1). 升降橫移式
升降橫移式立體車庫(kù)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、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車庫(kù)適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。
圖 1-1 升降橫移式立體停車庫(kù)
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。
2) 價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。
3) 可采用自動(dòng)控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。
4) 存取車迅速，等候時(shí)間短。
5) 運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。
6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場(chǎng)的使用。
安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護(hù)器、急停開關(guān)等。
(2). 巷道堆垛式
巷道堆垛式立體車庫(kù)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(kù)適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
圖 1-2 巷道堆垛式立體停車庫(kù)
(3). 垂直提升式立體車庫(kù)
垂直提升式立體車庫(kù)類似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車位，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(kù)一般高度較高（幾十米），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，但占地卻最小。
圖 1-3 垂直提升式立體停車庫(kù)
(4). 垂直循環(huán)式
圖 1-4 垂直循環(huán)式立體停車庫(kù)
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1）占地少，兩個(gè)泊位面積可停6~10 輛車。
2）外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。
3）價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。
4）可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。
2. 立體車庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)：
立體停車系統(tǒng)，特別是自動(dòng)立體停車設(shè)備在國(guó)際上發(fā)展迅猛，在國(guó)內(nèi)倍受青睞是因?yàn)楸仍械睦鲜酵＼噹?kù)有著較多的優(yōu)點(diǎn)：
??? 1). 高倍率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
??? 自動(dòng)立體停車庫(kù)停車容量大。占地面積小，也可停放各種類型的車輛，特別是轎車。而投資卻比同等容量的地下停車庫(kù)少，施工周期卻短，耗電省，占地面積也遠(yuǎn)比地下車庫(kù)少。
??? 2). 外觀同建筑協(xié)調(diào)，管理方便
??? 自動(dòng)立體停車庫(kù)最適合用于商場(chǎng)、賓館、辦公樓前、旅游區(qū)。在老式卻獨(dú)具風(fēng)格的建筑物前，采用優(yōu)質(zhì)合金材料，用新型裝飾材料，可以達(dá)到耳目一新的效果。
??? 許多裝置基本無(wú)須專門的操作人員，一個(gè)司機(jī)就可單獨(dú)完成。
??? 3). 完備的配套設(shè)施及“ 綠色”環(huán)保
??? 自動(dòng)立體車庫(kù)具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認(rèn)裝置、緊急制動(dòng)裝置、防止突然落下裝置、過(guò)載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、車輛超長(zhǎng)及超高檢測(cè)裝置等等，如果應(yīng)用于公共場(chǎng)合，還可以配有計(jì)時(shí)裝置，滿足收費(fèi)要求。存取過(guò)程可由人工完成，也可以配備計(jì)算機(jī)設(shè)備全自動(dòng)完成，這也給今后的開發(fā)設(shè)計(jì)留有大的空間。
??由于車輛在存取過(guò)程中只在極短的時(shí)間內(nèi)低速行駛，故而噪聲、排氣極其輕微。
1.4 研究升降橫移式立體停車庫(kù)的意義
升降橫移式立體停車庫(kù)是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，它主要涉及機(jī)械、電子、建工等多個(gè)領(lǐng)域，它需要各方面的專業(yè)技術(shù)人員協(xié)同工作。在現(xiàn)代化大都市中，升降橫移式立體車庫(kù)己經(jīng)滲入到人們的各個(gè)生活領(lǐng)域，在機(jī)關(guān)、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū)等許多地方，升降橫移式立體停車庫(kù)成了一道必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。但是我國(guó)的機(jī)械式停車庫(kù)技術(shù)發(fā)展比較晚，大部分還沿用著日本80年代的技術(shù)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，轎車擁有量的迅速膨脹，機(jī)械式車庫(kù)的現(xiàn)有功能已落后于人們的要求?，F(xiàn)有車庫(kù)技術(shù)的不足主要表現(xiàn)在取車得時(shí)間比較長(zhǎng)，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計(jì)形式比較陳舊。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質(zhì)量的立體停車庫(kù)，都是運(yùn)用大量的外匯從國(guó)外進(jìn)口的，并且售后服務(wù)也得不到令人滿意的保障。為了打破這種依賴進(jìn)口的格局，打出具有自身特色的車庫(kù)產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有重大突破，從而帶動(dòng)國(guó)內(nèi)車庫(kù)行業(yè)的發(fā)展，因此，對(duì)升降式立體停車庫(kù)的系統(tǒng)研究顯得尤為重要。
1.5 升降橫移式車庫(kù)的工作原理
升降橫移式立體車庫(kù)是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。升降橫移式立體車庫(kù)每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過(guò)升、降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過(guò)程。停泊在這類車庫(kù)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過(guò)中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫(kù)。
圖 1-5 七車位升降橫移式立體車庫(kù)工作原理圖
圖1-5 為一個(gè)地上7車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理是：三層三個(gè)車位可以升降，二層兩個(gè)車位可以升降和平移，一層的兩個(gè)車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時(shí)借用。1 、2號(hào)車位可以直接存放車輛；7 號(hào)車位需下降后再存放車輛；3 號(hào)車位，則需先將1 號(hào)和2號(hào)載車板右移，再將3號(hào)載車板下降；4 號(hào)車位，則需先將2 號(hào)載車板右移，再將4號(hào)存車板下降；5號(hào)車位需要先將1、2、3、4號(hào)四個(gè)載車板右移，再將5號(hào)載車板下降；6號(hào)車位則需要先將2、4號(hào)載車板右移，再將6號(hào)載車板降下。由于升降橫移式停車設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，介紹系統(tǒng)各機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意的組合、排列，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。
1.6 升降橫移式庫(kù)機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能
以三層三列式立體車庫(kù)為模型建立研究對(duì)象。升降橫移式立體車庫(kù)主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。下面我們重點(diǎn)對(duì)車庫(kù)的主要組成(圖1-6所示)進(jìn)行分析。
圖 1-6 升降橫移式立體車庫(kù)主要組成
(1) 結(jié)構(gòu)框架
立體車庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫(kù)中選用鋼架結(jié)構(gòu)(如圖1-6所示)。
結(jié)構(gòu)主體采用熱制方鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強(qiáng)度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。
(2) 上載車板及其提升系統(tǒng)
每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理如圖1-5 ，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
(3) 下載車板及其橫移系統(tǒng)
由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝于長(zhǎng)傳動(dòng)軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。
(4) 安全裝置
上載車板上裝有上下行程極限開關(guān)和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測(cè)各裝兩只掛鉤，上載車板兩側(cè)相應(yīng)位置處各裝兩只耳環(huán)，當(dāng)上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動(dòng)套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機(jī)常閉制動(dòng)器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動(dòng)器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關(guān)和防碰撞板。行程極限開關(guān)的作用是使載車板橫移到位后自動(dòng)停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時(shí)，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時(shí)，切斷橫移電機(jī)電源，橫移停止。
(5) 控制系統(tǒng)
升降橫移式立體停車設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。對(duì)于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設(shè)備，PLC 主要要控制二、三層五個(gè)升降電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和一、二層四個(gè)橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng)報(bào)警顯示裝置等。
第2章 方案總體設(shè)計(jì)
2.1 方案總體設(shè)計(jì)
升降橫移式立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)車庫(kù)中非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)是升降橫移式立體停車庫(kù)的主要組成部分，主框架部分承擔(dān)著整個(gè)升降橫移式立體停車庫(kù)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(gè)立體停車庫(kù)的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動(dòng)系統(tǒng)決定著升降橫移式立體停車庫(kù)運(yùn)行的好壞，所以如何設(shè)計(jì)主框架部分、載車板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)成為影響整個(gè)立體停車庫(kù)的關(guān)鍵因素。
1. 總體布局：
根據(jù)預(yù)期的設(shè)計(jì)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(jì)的車庫(kù)采用三層結(jié)構(gòu)，一層和二層各兩個(gè)停車位和一個(gè)空位，三層三個(gè)停車位。需要場(chǎng)地大概為長(zhǎng)8m，寬6m，高6m。
2. 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇：
本次設(shè)計(jì)是針對(duì)的轎車的存取，可以滿足驅(qū)動(dòng)力要求的機(jī)構(gòu)可以是液壓馬達(dá)或液壓泵，柴油機(jī)，汽油機(jī)和電動(dòng)機(jī)等。在車輛存取的過(guò)程中，要求升降或者橫移動(dòng)作平穩(wěn)，并且考慮到噪聲的大小和啟動(dòng)的頻率以及便于控制，本次設(shè)計(jì)采用電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3. 提升方式的設(shè)計(jì)與選擇：
提升的方式有鏈提升和鋼絲繩提升等，通過(guò)分析，本次設(shè)計(jì)采用鋼絲繩提升，并采用雙滾筒，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)提升，并可以提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化。
2.2 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要功用是傳遞原動(dòng)機(jī)的功率，變換運(yùn)動(dòng)的形式以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的要求。傳動(dòng)裝置的性能、質(zhì)量及設(shè)計(jì)布局的合理與否，直接影響機(jī)器的工作性能、重量、成本及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，合理擬定傳動(dòng)方案具有十分重要的意義。一般常用以下幾種傳動(dòng)方案：
方案一：帶傳動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動(dòng)；具有傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖、吸振的特性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；可起過(guò)載保護(hù)作用。
1-電動(dòng)機(jī) 2-滾筒 3-傳動(dòng)軸 4-傳動(dòng)帶
圖2-1 帶傳動(dòng)
方案二：鏈傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳動(dòng)功率大，過(guò)載能力強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸??；可在惡劣環(huán)境中工作；易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動(dòng)；結(jié)構(gòu)輕便，成本低。
1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-滾筒 4-減速器 5-傳動(dòng)鏈
圖2-2 鏈傳動(dòng)
方案三：直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命較長(zhǎng)，傳動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，承載能力高，功率和速度適應(yīng)范圍廣。其結(jié)構(gòu)如圖2-3：
1-電動(dòng)機(jī) 2-減速器 3-滾筒 4-直齒大齒輪 5-直齒小齒輪
圖2-3 直齒輪傳動(dòng)
2.3 傳動(dòng)方案的選擇
好的傳動(dòng)方案除應(yīng)滿足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，還應(yīng)尺寸緊湊、成本低廉，傳動(dòng)效率高等。故對(duì)更方案進(jìn)行價(jià)值分析，由表3-1和表3-2選出較好的方案。
表2-1 定性判定與價(jià)值對(duì)應(yīng)
判定
不用
差
中等
滿意
較好
好
很好
超目標(biāo)
理想
價(jià)值P
0.1
0.2
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
表2-2 傳動(dòng)方案選擇的使用價(jià)值表
設(shè) 計(jì) 指 標(biāo)
加權(quán)因子
方案一
方案二
方案三
價(jià)值
價(jià)值
價(jià)值
傳動(dòng)精度
0.2
0.02
0.5
0.05
0.8
0.08
功 率
0.2
0.02
0.4
0.04
0.5
0.05
效 率
0.8
0.12
0.8
0.12
0.2
0.03
圓周速度
0.2
0.02
0.2
0.02
0.2
0.02
（續(xù)表）
設(shè) 計(jì) 指 標(biāo)
加權(quán)因子
方案一
方案二
方案三
價(jià)值
價(jià)值
價(jià)值
制造安裝
0.8
0.16
0.8
0.16
0.2
0.04
價(jià) 格
0.7
0.105
0.6
0.09
0.4
0.06
壽 命
0.3
0.03
0.5
0.05
0.5
0.05
平穩(wěn)噪聲小
0.6
0.06
0.3
0.03
0.6
0.06
總使用價(jià)值
0.535
0.56
0.39
升降橫移式立體車庫(kù)的傳動(dòng)要求傳動(dòng)力矩較大，傳動(dòng)速度較慢，經(jīng)過(guò)比較和分析，帶傳動(dòng)不能提供較大的傳動(dòng)力矩，容易發(fā)生打滑等現(xiàn)象，安全系數(shù)較低，所以本方案不予采用。鏈傳動(dòng)和直齒輪輪傳動(dòng)方案都可以滿足傳動(dòng)的要求，但鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)相比，除滿足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，尺寸緊湊、成本低廉，安裝和維護(hù)都比較方便。綜上所述，此次方案設(shè)計(jì)采用方案二。
第3章 主框架部分
3.1 鋼結(jié)構(gòu)形式的選擇
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(qiáng)度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有較好的強(qiáng)度和剛度。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)要求，有單注形式、跨梁形式、后懸臂形式等。單注形式結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、搬運(yùn)方便，給駕駛員一種導(dǎo)向作用，也便于設(shè)置平衡裝置，故本設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)部分采用單注形式，其結(jié)構(gòu)如圖3-1。
圖3-1 單柱鋼結(jié)構(gòu)形式
3.2 鋼結(jié)構(gòu)部分材料的選擇
車庫(kù)骨架全由鋼材結(jié)構(gòu)組成，主要由立柱、橫梁、斜拉桿、加強(qiáng)肋等構(gòu)成；本次設(shè)計(jì)主要采用熱扎H型鋼結(jié)構(gòu)，材料均選牌號(hào)為Q235-A。
查參考文獻(xiàn)[10]表7-9初選立柱型號(hào)為20 GB707-88，該車庫(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)為400mm，厚度為30mm，鋼材上安裝四個(gè)地腳螺栓，保證立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的強(qiáng)度。立柱截面形狀如圖3-2所示。
圖3-2 立柱
橫粱采用工字形截面，如圖3-3所示，型號(hào)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3-3 橫梁的工字形截面
斜拉桿、加強(qiáng)肋均采用熱扎等邊角鋼截面，角鋼號(hào)數(shù)為10 GB9787-88，截面形狀如圖3-4所示。
圖3-4 斜拉桿、加強(qiáng)肋的等邊角鋼截面
本次鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇的鋼材承載能力強(qiáng)，且型鋼強(qiáng)度高、耐壓、耐彎能力強(qiáng)，根據(jù)受力分析知其遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足設(shè)計(jì)要求，故無(wú)須對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。
第4章 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在升降傳動(dòng)系統(tǒng)中，我們采用鋼絲繩傳動(dòng)型式。鋼絲繩傳動(dòng)形式的升降傳動(dòng)系統(tǒng)一般是由電機(jī)、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲組成。在鋼絲繩傳動(dòng)型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動(dòng)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(dòng))，當(dāng)載車板需要升降時(shí)，提升電機(jī)便會(huì)通過(guò)其正反轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)載車板的升和降。示意圖如圖4-1所示：
1-載車板 2-卷筒 3-升降軸 4-鏈輪 5-電動(dòng)機(jī) 6-鋼絲繩
圖4-1 升降傳動(dòng)示意圖
4.1 升降電動(dòng)機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知電動(dòng)機(jī)輸出功率：
（4-1）
式中 ——工作機(jī)所需功率
——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率
鏈傳動(dòng)總效率：
（4-2）
式中 ——鏈傳動(dòng)效率，查得=0.96
——滾動(dòng)軸承效率，查得=0.99，兩對(duì)，
代入數(shù)據(jù)得：
則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：=3.12kw
選擇臺(tái)灣明椿電動(dòng)機(jī)廠生產(chǎn)的停車設(shè)備專用交流減速電動(dòng)機(jī)，型號(hào)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4-2。
圖4-2 電機(jī)的外形圖
表4-1 升降電機(jī)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
4.2 升降鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
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(dòng)比
初取傳動(dòng)比 i = 1.5。
1. 選擇鏈輪齒數(shù)、
根據(jù)傳動(dòng)比i=1.5，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-3查得工作情況系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=0.887,鏈長(zhǎng)系數(shù)
選擇雙排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.7
計(jì)算額定功率
根據(jù)額定功率和轉(zhuǎn)速查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13選擇滾子鏈型號(hào)為24A，鏈節(jié)距P=38.1mm
鏈號(hào)標(biāo)記為24A—2×44GB1243-1997
4. 確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L及中心距
L=Lp×P/1000=44×38.1/1000=1.68 m
5. 計(jì)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(qiáng)度校核鏈條
由于鏈條處于低速重載傳動(dòng)中，其靜強(qiáng)度占主要地位。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式：
（4-3）
式中 ——靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
——工況系數(shù)，查表12-2-3??；
——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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-9查得：q=5.6kg/m；時(shí)，可以忽略。
——懸垂力，，其中為系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對(duì)水平面的傾角，，則
；
——許用安全系數(shù)，。
代入數(shù)據(jù)得：
符合強(qiáng)度要求。
8. 潤(rùn)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(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.16查得潤(rùn)滑方式為人工定期潤(rùn)滑。
4.3 升降軸的設(shè)計(jì)
升降軸是升降電機(jī)動(dòng)力通過(guò)鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖：
圖4-3 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(jī)械設(shè)計(jì)》表9-1查得=640MPa。查
表9-3，取C=60，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（9-2）得
所求為軸的最細(xì)處，即裝聯(lián)軸器處（圖5-2）。但因此處有個(gè)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(shí)選擇聯(lián)軸器。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(zhǎng)度83mm。
2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）初定各段直徑，見表4-2
表4-2 升降軸各段直徑
位置
軸頸/mm
說(shuō)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(zhǎng)度，見表4-3
表4-3 升降軸各段長(zhǎng)度
位置
軸段長(zhǎng)度/mm
說(shuō)明
裝聯(lián)軸器軸段
1-2
=83
該段的長(zhǎng)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
（續(xù)表）
位置
軸段長(zhǎng)度/mm
說(shuō)明
裝鏈輪軸段
3-4
=82
該段長(zhǎng)度由鏈輪輪轂寬度決定，考慮鏈輪的安裝，該軸段長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)械設(shè)計(jì)》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合代號(hào)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(hào)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。
4.4 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(jī)械設(shè)計(jì)》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(jī)械設(shè)計(jì)》知校核公式為：
（4-4）
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(zhǎng)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。
4.5 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(hào)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(jì)算公式為：
（4-5）
查表知：，當(dāng)量動(dòng)載荷為。對(duì)于球軸承，，，代入數(shù)據(jù)得：
可知軸承壽命足夠長(zhǎng)，選擇符合要求。
3. 軸承潤(rùn)滑
由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤(rùn)滑即可，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤(rùn)滑即可，對(duì)承受較大載荷來(lái)說(shuō)此種潤(rùn)滑方式十分適宜。
4.6 鋼絲繩和滑輪的選用
1. 鋼絲繩直徑的確定
按GB/T3811-1983計(jì)算
（4-6）
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(jī)械設(shè)計(jì)》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(lái)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(shí)體滑輪，材料為鑄鋼。由鋼絲繩的直徑d，按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖8.1-8選擇一般密封，無(wú)內(nèi)軸套的E型滑輪。其標(biāo)記為：
滑輪 E16×225-55 JB/T9005.3-1999
4.7 卷筒的設(shè)計(jì)
卷筒的類型按JB/T9006.2-1999選擇A型卷筒，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表8.1-47進(jìn)行卷筒的幾何尺寸計(jì)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(jì)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(zhǎng)：
無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 ,
固定鋼絲繩所需
中間光滑部分長(zhǎng)度 m = 43mm
卷筒長(zhǎng)度
4.8 升降軸的強(qiáng)度校核
1. 軸的受力分析
軸的力學(xué)模型如下圖：
圖4-4 軸力學(xué)模型圖
根據(jù)升降傳動(dòng)軸的受力情況，此軸主要受扭矩作用，所以只要對(duì)軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力強(qiáng)度校核即可，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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3-7所示：
圖4-5 扭矩示意圖
可以看出軸的第二個(gè)鍵槽中心截面（即與鏈輪配合處）受扭矩最大，為危險(xiǎn)截面，應(yīng)對(duì)它進(jìn)行扭應(yīng)力強(qiáng)度較核：
（4-7）
式中 ；
。
代入數(shù)據(jù)可得：。
由此可知強(qiáng)度符合要求，設(shè)計(jì)合理。
第5章 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
橫移傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是使載車板平移到指定位置，其傳動(dòng)主要是靠電機(jī)帶動(dòng)鏈輪使?jié)L輪在軌道上移動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖5-1。
1-主動(dòng)輪 2-鏈輪 3-電動(dòng)機(jī) 4-載車板 5-從動(dòng)輪
圖5-1 橫移傳動(dòng)示意圖
5.1 橫移電動(dòng)機(jī)的選擇
初設(shè)承載總質(zhì)量M=2000kg，橫移速度V=0.15m/s，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得摩擦因子μ=0.2，則帶動(dòng)橫移軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需功率：
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知電動(dòng)機(jī)輸出功率：
（5-1）
式中 ——工作機(jī)所需功率
——減速機(jī)與工作機(jī)之間的總效率
鏈傳動(dòng)總效率：
(5-2)
式中 ——鏈傳動(dòng)效率，查得=0.96
——滾動(dòng)軸承效率，查得=0.99，兩對(duì)，
代入數(shù)據(jù)得：
則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：=0.594kw
由于橫移的速度較慢，要求橫移電機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，為使結(jié)構(gòu)緊湊，本設(shè)計(jì)根據(jù)輸出功率選擇由臺(tái)灣明椿電機(jī)廠生產(chǎn)的交流減速電動(dòng)機(jī)，型號(hào)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(dòng)機(jī)相同，見圖4-2。電機(jī)的主要安裝和外形尺寸如下表：
表5-1電機(jī)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
5.2 橫移鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
初選橫移輪直徑D=160mm，則車輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)為
由于電機(jī)轉(zhuǎn)速和車輪轉(zhuǎn)速幾乎相同，故傳動(dòng)比為1。
1. 初選鏈輪齒數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-6查得，則從動(dòng)鏈輪齒數(shù)
2. 確定計(jì)算功率
由于載荷比較平穩(wěn)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》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(jì)算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節(jié)距P
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-5查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz=1.0,選擇單排鏈，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表6-4查得多排鏈系數(shù)Kp=1.0
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.14查得長(zhǎng)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(jī)械設(shè)計(jì)》圖6.13選擇滾子鏈的型號(hào)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(shí)際長(zhǎng)度 L及中心距
L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm
6. 計(jì)算鏈速
7. 計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q
圓周力F=1000/V=（1000×0.75）/0.11=6818N
按平均布置查《機(jī)械設(shè)計(jì)》取壓軸力系數(shù)
有
8. 按靜強(qiáng)度校核鏈條
由于鏈條處于低速重載傳動(dòng)中，其靜強(qiáng)度占主要地位。
由參考文獻(xiàn)[5]知，鏈條靜強(qiáng)度計(jì)算式：
（5-3）
式中 ——靜強(qiáng)度安全系數(shù)；
——工況系數(shù)，查表12-2-3??；
——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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時(shí)，可以忽略。
——懸垂力，，其中為系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對(duì)水平面的傾角，，則
；
——許用安全系數(shù)，。
代入數(shù)據(jù)得：
符合強(qiáng)度要求。
9. 潤(rùn)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(rùn)滑方式為人工定期潤(rùn)滑。
10. 鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14.2-19查得主要結(jié)構(gòu)尺寸如圖5-2：
圖5-2 橫移鏈輪
5.3 橫移傳動(dòng)軸A的設(shè)計(jì)
橫移傳動(dòng)軸A是一層車庫(kù)橫移電機(jī)動(dòng)力通過(guò)鏈輪輸入的一段，它的結(jié)構(gòu)如下圖：
圖5-3 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(jī)械設(shè)計(jì)》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（圖3.2）。但因此處有個(gè)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(shí)選擇聯(lián)軸器。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(zhǎng)度44mm。
2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）初定各段直徑，見下表：
表5-2 橫移軸各段直徑
位置
軸頸/mm
說(shuō)明
裝鏈輪軸段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
裝車輪軸段
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(hào)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)軸器段
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(zhǎng)度，見下表：
表5-3 橫移軸各段長(zhǎng)度
位置
軸段長(zhǎng)度/mm
說(shuō)明
裝鏈輪軸段
1-2
=38
該段的長(zhǎng)度由鏈輪輪轂寬度決定，故取38mm
自由段
2-3
=52
考慮軸上零件安裝的位置，取52mm
裝車輪軸段
3-4
=78
該段長(zhǎng)度由車輪輪轂的寬度決定，故取78mm
（續(xù)表）
位置
軸段長(zhǎng)度/mm
說(shuō)明
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(zhǎng)度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號(hào)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(zhǎng)度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長(zhǎng)度略短于與聯(lián)軸器配合長(zhǎng)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)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(hào)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(hào)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(hào)為H7/k6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位靠過(guò)盈配合來(lái)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。
5.4 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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用剛性聯(lián)軸器。
2. 鍵的選擇與