雙層升降橫移式立體車庫畢業(yè)設(shè)計

1、貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第1頁本科畢業(yè)論文（設(shè)計）論文（設(shè)計）題目：自動立體車庫結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化j班級：機自094學(xué) 號：0908030125學(xué)生姓名：盍典指導(dǎo)教師：蔡家斌2013年5月25日與,貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨 立進行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期：貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第ii頁目 錄摘 要iii第一章前 言11.1 立體

2、車庫概述 11.2 立體車庫的分類11.3 立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 4第二章總體方案的擬定62.1 升降橫移式立體車庫工作原理 62.2 外部框架方案的選擇62.2.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點 62.2.2 框架的選擇82.3 橫移傳動機構(gòu)的設(shè)計92.4 升降傳動機構(gòu)的設(shè)計102.4.1 設(shè)計方案的比較102.4.2 升降方案的確定102.5 設(shè)計數(shù)據(jù)11第三章 各機構(gòu)的設(shè)計、計算及校核 123.1 載車板重量估算 123.2 受力梁的計算、選型與校核 123.2.1 縱梁的計算、選型與校核 123.2.2 橫梁的計算、選型與校核 163.3 受力柱的計算、選型與校核 193.4 橫移機構(gòu)的設(shè)計計算

3、203.4.1 橫移電機的選擇 203.4.2 橫移傳動鏈的選擇與計算213.4.3 橫移鏈輪的尺寸計算233.4.4 橫移鏈的靜強度計算253.4.5 橫移鏈的使用壽命計算253.4.6 橫移鏈的耐磨損工作能力計算 253.4.7 滾子鏈的抗膠合工作能力計算 273.5 升降機構(gòu)的設(shè)計計算273.5.1 升降電機的選擇 273.5.2 減速機與傳動軸之間鏈傳動的選擇與計算 273.5.3 提升軸上雙排鏈輪的尺寸計算 293.5.4 提升鏈的選擇與計算 313.5.5 提升鏈輪的尺寸計算 333.5.6 升降鏈的靜強度計算343.5.7 升降鏈的耐磨損工作能力計算 353.5.8 升降鏈的抗膠

4、合工作能力計算 363.6 傳動軸的設(shè)計與校核36第四章立體車庫控制部分的設(shè)計 434.1 控制系統(tǒng)總體設(shè)計434.2 立體車庫檢測點分布434.3 控制器的選擇444.4 plc的選型及i/o 口的分配444.5 控制程序編制45第五章結(jié) 論49參考文獻50致 謝51附錄立體車庫cad圖52貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第iii頁自動立體車庫結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要立體車庫是一種用以實現(xiàn)在較小面積停放更多車輛的機械設(shè)備，本文介紹了立體車庫的基本情況和主要分類，并以雙層升降橫移式立體車庫為設(shè)計對象，對立體車庫進行 了綜合分析。升降橫移立體車庫可分為三個部分，即車庫框架、傳動機構(gòu)、控制系統(tǒng)， 車庫

5、框架和傳動機構(gòu)同屬于機械部分。 機械部分主要完成了外部框架結(jié)構(gòu)的選型及力學(xué) 計算和校核，對比了各種傳動方式的特點，設(shè)計了升降機構(gòu)和橫移機構(gòu)，完成了立體車 庫鏈傳動、提升軸等部分的計算與校核。電氣部分采用三菱fx2n-80mr型plc為控制核心，完成了 plc的i/o分配、流程圖繪制、接線圖繪制，并編寫了部分控制系統(tǒng)梯形 圖。關(guān)鍵詞：立體車庫，升降橫移，鏈傳動，plc貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第3頁第一章前言1.1 立體車庫概述幾十年來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人們的生活日新月異，曾幾何時，作為權(quán)力與 身份象征的汽車已經(jīng)成為們?nèi)巳粘Ｉ畹囊徊糠郑杆俚钠占伴_來。然而，隨著我國城 市化率越來越高，

6、城市的數(shù)量不僅越來越多，其體積也越來越大，產(chǎn)生的停車難問題越 來越凸顯出來。就普通住宅小區(qū)而言，私家汽車增加的數(shù)目早已超過大多數(shù)小區(qū)建設(shè)時 的規(guī)劃，這使得許多車輛只能停在道路兩邊，給本已擁擠不堪的城市交通帶來了更多隱 患。車輛無處停放在很大程度上是城市發(fā)展到一定程度，滯后的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與高昂的 用地成本相互作用產(chǎn)生的結(jié)果，也是經(jīng)濟高速發(fā)展后，城市規(guī)劃部門對未來車輛數(shù)量預(yù) 估不足造成的。因此，提高停車的空間利用率就成了解決這一問題的最佳選擇，立體車 庫就這樣應(yīng)運而生了。立體車庫顧名思義就是通過機械式結(jié)構(gòu)讓車庫“立體”起來，使其成為像住宅一樣 的多層結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)用較少的用地面積停更多車輛。與傳統(tǒng)停

7、車方式相比較，立體車庫 具有節(jié)省占地面積、出人庫管理方便、存取車省時省力、配置靈活等特點，在一般住宅 小區(qū)，若使用雙層升降橫移式立體車庫，可節(jié)約近一半用地面積；在某些大型商場和城 市中心地帶采用的垂直升降式立體車庫由于存車庫可達2025層，可存放4050輛車,而占地面積僅需50 m20止匕外，立體車庫和傳統(tǒng)的地下停車場相比能夠更加有效的保證人們的安全，人在 車庫內(nèi)或車停的位置不正確時，自動停車系統(tǒng)便不會啟動，以保證人車安全。應(yīng)該說， 機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。1.2 立體車庫的分類立體車庫諸多的優(yōu)勢使得它擁有廣闊的發(fā)展前景。因此，各種類型的立體車庫應(yīng)運 而生，根據(jù)使用規(guī)模和使用地

8、點不同，立體車庫主要有以下幾種：(1)水平循環(huán)式立體車庫顧名思義，它是一種采用一個水平循環(huán)運動的車位系統(tǒng)來存取和停放車輛的立體車 庫，可分為圓形循環(huán)式和箱型循環(huán)式兩種形式。它具有這些優(yōu)點：能夠省去進出車道， 適合建于狹長地形的地方，因此可以降低通風(fēng)裝置的費用，而且若多層重疊可建成大型 停車場。雖然安裝性價比較高，但由于大多數(shù)情況下只有一個出入口，因此建的越大取 車越困難，特別是在上下班高峰取車時間過長，因此難以廣泛推廣。圖1.1水平循環(huán)式立體車庫(2)垂直升降式立體車庫這種結(jié)構(gòu)的立體車庫一般是兩個停車板為一層，由一個提升機將車輛運送到指定層次停車，結(jié)構(gòu)原理與電梯類似，這種停車庫一般可以建成數(shù)十

9、米高，由于每層只停兩輛 車，因此占地面積一般不到 50平方米，由于它土地利用率極高，因此非常適合在寸土 寸金的都市繁華地段，其在歐美及日本的大城市中應(yīng)用非常的多。不過由于層數(shù)太高， 立體車庫的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)會比較復(fù)雜，因此故障發(fā)生情況較多且建設(shè)維護成本會 比較高。圖1.2垂直升降式立體車庫(3)升降橫移式立體車庫升降橫移式立體車庫大多數(shù)為小型停車庫，一般為 25層，采用鏈傳動或鋼絲純 傳動的方式來提升載車板，頂層以下每層空出一個車位，以方便下層車橫移給上層車讓 出通道。它型式多樣，建設(shè)成本低，并且能適應(yīng)許多場地，特別是居民住宅小區(qū)停車的 需要，因此應(yīng)用極其廣泛。圖1.3升降橫移式立體車庫貴

10、州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第 5頁(4)巷道堆垛式立體車庫巷道堆垛式立體車庫的運行原理在一定程度上和堆垛式倉儲中心相似，通過一個可升降橫移的搬運機將車輛運送到各個停車位。一般規(guī)模較大，封閉性高，監(jiān)控檢測設(shè)備 多種多樣，因此可實現(xiàn)車輛防盜及保護人員安全，適用于大型地下停車庫的建立。但是 由于規(guī)模較大，因此建設(shè)成本較高，維護不易。圖1.4巷道堆垛式立體車庫立體車庫種類繁多，形式多樣，除以上主要四種以外，還有垂直循環(huán)式、多層循環(huán) 式、多層圓盤旋轉(zhuǎn)式，平面移動式等，這些種類由于應(yīng)用較少，因此不做介紹。1.3 立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r就發(fā)展類型來說，自動立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是不盡相同的，德

11、國開發(fā)最早，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年引進了建造機械式立體停車 庫技術(shù)之后，其已經(jīng)在本土上共建造了數(shù)萬座多種形式的機械式車庫，平均每座容車量 達到十輛左右，最多的能達到百輛以上。從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動立體車 庫的發(fā)展，即密集型自動立體停車庫的發(fā)展。進入20世紀(jì)以來，在國內(nèi)舉辦了多個與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會，這些展覽會吸引 了來自德、日、美等世界上知名的停車設(shè)備制造商，全自動立體停車設(shè)備的容車能力及 其技術(shù)完備，先進程度已被世界廣泛承認(rèn)和接受。國內(nèi)正處于經(jīng)濟與建設(shè)發(fā)展階段，立 體車

12、庫系統(tǒng)在國內(nèi)大型城市的發(fā)展已有一定時間， 在解決停車難的問題上取得了較為良 好的效果，但在一些三線城市及大多數(shù)中小城市還未普及開來。就控制技術(shù)來說，目前國內(nèi)外大多數(shù)自動立體停車裝備系統(tǒng)采用plc控制，通訊方式以有線通信為主。盡管 plc在功能特點上有很多優(yōu)勢，完全能夠滿足小型立體停車 系統(tǒng)的需求，但是對于大型立體停車系統(tǒng)而言，運行速度和生產(chǎn)的成本兩個方面成為了 制約其發(fā)展的因素。在運行速度方面，plc的運算速度只能達到腳(微秒)級，這隨著大 型電子智能化立體車庫的發(fā)展已經(jīng)逐漸地不能滿足出庫對控制芯片的要求了；在生產(chǎn)成本方面，大型電子智能化立體車庫需要的i/o點數(shù)比較多，如果用plc的控制方法，

13、生 產(chǎn)成本將會很高，這對于降低電子智能化立體車庫的存取車的成本來說是一個嚴(yán)峻的挑 戰(zhàn)。有線通信作為一種已經(jīng)趨于成熟的通信技術(shù)，具有多方面的優(yōu)勢特點。首先，低損 耗、高容量、低色散的單模光纖在通信干線中占絕對的主導(dǎo)地位。其次，智能型網(wǎng)絡(luò)及 外圍設(shè)備用電纜作為接口。由于立體車庫的特殊性，有線通信方式在車庫的應(yīng)用中存在 一些問題，具體表現(xiàn)如下：(1)由于plc的i/o點數(shù)限制，有線線纜布線的復(fù)雜，使系統(tǒng)采集的信號數(shù)量有限， 對于大型智能型立體車庫的實現(xiàn)是一個瓶頸，性能很難再有進一步的提升。其次，有線 傳輸電纜在車輛調(diào)度過程中，隨拖車板升降橫移，很容易出現(xiàn)故障，對于規(guī)模巨大的車 庫，成本較高、布線復(fù)雜

14、而且影響美觀。(2) rs-485通信速度慢，不支持熱插拔、需要專門的驅(qū)動程和485卡，給使用帶來諸多不便。因此，就未來大型化和智能化立體車庫的發(fā)展來看，作為控制核心，用 dsp外擴 cpld比plc更有優(yōu)勢。首先在運行速度方面，plc的運算速度只能達到us級，而dsp 的運算速度可以到ns級，因此能更好地滿足電子高智能化立體車庫對于控制芯片的要 求；在生產(chǎn)成本方面，由于立體車庫需要的 i/o點數(shù)比較多，如果用plc的控制方法， 生產(chǎn)成本將會很高，但是用 dsp+cpld實現(xiàn)的話會在生產(chǎn)成本上大大降低，目前 dsp 外擴cpld的方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；在功能擴展方面，dsp在片內(nèi)集成了各種

15、工 業(yè)上常用的各種模塊，為立體車庫功能的升級提供了強大的硬件保障。另外，相比于傳 統(tǒng)的通信方式，無線通信能解決有線通信無法解決的問題。利用無線通信代替原來的有 線通信方式，可有效增加采集信號的數(shù)量，提高立體車庫的智能性，為進一步的技術(shù)升級 打下基礎(chǔ)，避免了布線的復(fù)雜性，有利于故障的迅速定位和設(shè)備維護，同時可以大大節(jié) 省立體車庫有線線纜的成本，當(dāng)立體車庫規(guī)模較大時尤為明顯。采用無線通信方式代替 有線通信方式，使立體車庫能夠監(jiān)控的信號更加豐富，工作更加穩(wěn)定可靠，為新型電子 高智能化立體車庫的實現(xiàn)打下了堅實的基礎(chǔ)。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第 7頁第二章總體方案的擬定2.1 升降橫移式立體車庫工作

16、原理本次設(shè)計所做為雙層升降橫移式立體車庫，這也是升降橫移立體車庫中最為簡單， 但同時也是最為典型的設(shè)計。立體車庫的上層只能夠進行升降，而下層只可以橫移，下 層有一個車位空出，以便下層兩個載車板能夠橫移方便。下層車位存取車無需移動或升 降，可由駕駛員直接駛?cè)胲噹焱＼嚕蠈榆囄淮孳囆柘扔上聦訖M移電機帶動下層載車板 橫移留出空位，然后上層升降電機驅(qū)動上層載車板向下移動到下層，以便駕駛員停車入 庫，人離開車庫后升降電機反轉(zhuǎn)，將載車板重新拉回上層，然后橫移電機反轉(zhuǎn)，將下層 載車板移動到原有位置，駕駛員取車時，步驟與存車相同。車庫工作原理示意圖如下， 其中6號車位空缺：圖2.1升降橫移式立體車庫工作原理示

17、意圖2.2 外部框架方案的選擇2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點在工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)是最為常用的材料之一，一般可作為梁、柱、板、支架等結(jié) 構(gòu)材料，而且各種連接用件，如螺栓、螺釘，鍵，以及傳動機構(gòu)如軸、鋼絲繩等等都由 鋼結(jié)構(gòu)制造。鋼結(jié)構(gòu)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用廣泛，因此本次設(shè)計的升降橫移式立體車庫 外部框架結(jié)構(gòu)也采用鋼結(jié)構(gòu)框架，它具有如下特性：(1)強度高，重量輕鋼材強度較高，彈性模量亦高，因而鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件小而輕。當(dāng)今有多種強度等級的鋼 材，即使強度較低的鋼材，其密度與強度的比值一般也小于混凝土和木材，從而在同樣 受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小，可以做成跨度較大的結(jié)構(gòu)。(2)塑性和韌性好鋼結(jié)構(gòu)的抗拉和抗壓強度相同，塑性

18、和韌性均好，適于承受沖擊和動力荷載，有較 好的抗震性能。(3)工業(yè)化程度高，工期短。鋼結(jié)構(gòu)都為工廠制作，具備成批大件生產(chǎn)和品精度高等特點；采用工廠制造、工地 安裝的施丁方法，有效地縮短工期，為降低造價、發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益創(chuàng)造條件。(4) 密封性好。鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接后可以做到安全密封，能夠滿足一些要求氣密性和水密性好的 高壓容器、大型油庫、氣柜油罐和管道等的要求。(5)抗震性能好。鋼結(jié)構(gòu)由于白重輕和結(jié)構(gòu)體系相對較柔，受到的地震作用較小，鋼材又具有較高的 抗拉和抗壓強度以及較好的塑性和韌性，因此在國內(nèi)外的歷次地震中，鋼結(jié)構(gòu)是損壞最 輕的結(jié)構(gòu)，已公認(rèn)為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。(6)

19、耐熱性較好。溫度在250以內(nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250的場合。當(dāng) 溫度達到300以上時，強度逐漸下降，600c時，強度降至不到三分之一，在這種場 合，對鋼結(jié)構(gòu)必須采取防護措施。(7)耐火性差鋼結(jié)構(gòu)耐火性差，鋼材表面溫度達 300400攝氏度以后，其強度和彈性模量顯著下 降，600攝氏度時幾乎降到零。當(dāng)耐火要求較高時，需要采取保護措施，如在鋼結(jié)構(gòu)外 面包混凝土或其他防火板材，或在構(gòu)件表面噴涂一層含隔熱材料和化學(xué)助劑等的防火涂 料，以提高耐火等級。(8)耐銹蝕性差鋼結(jié)構(gòu)耐銹蝕性較差，特別在潮濕和有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，容易銹蝕，需要定期 維護，增加了維護費用2.2.2框架的選擇

20、立體車庫的外部框架結(jié)構(gòu)主要由梁和柱組成， 一般升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)主要有 三種形式，即單柱式、后懸臂式和跨梁式。單柱式有四根前立柱、四根后立柱，結(jié)構(gòu)穩(wěn) 定，但立柱較多連接較多，在三層以上立體車庫中應(yīng)用較多；后懸臂式車庫前面沒有立 柱，主要靠后面懸臂結(jié)構(gòu)進行支撐，因此后部受力較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如單柱式，但由 于前面無柱，存取車比較方便，多用于升降機構(gòu)為螺母絲杠方式傳動的立體車庫中；跨 梁式前后各有兩根立柱分立左右，中間不設(shè)立柱，因此存取車容易，不過由于中間沒有 支撐柱，因此車庫不易做的過長，此結(jié)構(gòu)多用于地下雙層立體車庫。本次設(shè)計由于只是 二層車庫，且單層停3輛車，跨度不大，因此選用跨梁式結(jié)構(gòu)就

21、能夠滿足要求。圖2.2單柱式框架圖2.3懸臂式框架圖2.4跨梁式框架圖2.5立體車庫框架結(jié)構(gòu)2.3 橫移傳動機構(gòu)的設(shè)計立體車庫的橫移傳動方式采用鏈傳動， 由電機驅(qū)動鏈輪鏈條將轉(zhuǎn)動傳給裝有導(dǎo)輪的 橫移軸，橫移軸上前后各安裝有一個導(dǎo)輪，為主動輪，另外在載車板的另一邊同樣裝前 后兩個導(dǎo)輪，但無電機驅(qū)動，為從動輪。導(dǎo)輪邊緣制造成凸緣結(jié)構(gòu)，以保證導(dǎo)輪只沿著 導(dǎo)軌橫向移動而不脫離軌道。電機安裝在載車板一端邊緣上，與橫移傳動軸上下豎直安 裝，這樣不會占用載車板的空間，以防止車輛碰撞橫移電機。橫移機構(gòu)亦可使用電機與 橫移軸直接用聯(lián)軸器連接，不過這種做法需要一層載車板高度足夠容納下電機。也可使 用電機安裝齒輪，

22、驅(qū)動裝在載車板后部的齒條的方式，但與鏈傳動相比，齒輪齒條傳動 制造成本太高，且齒條太長，不易安裝維護，鏈傳動方式成本低更，傳動精度及效率也 比較高。圖2.6橫移機構(gòu)工作示意圖（1-從動鏈輪，2-主動鏈輪，3-電機，4-主軸，5-載車板，6-行走輪，7-導(dǎo)軌）貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第13頁2.4 升降傳動機構(gòu)的設(shè)計2.4.1 設(shè)計方案的比較目前升降橫移式立體車庫主要有以下幾種設(shè)計方案：(1)液壓傳動液壓傳動具有通用性、多功能性和可控性的特點，與其他傳動方式相比，它有如下優(yōu)點：1、在同等功率的情況下，液壓裝置的體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。2、液壓傳動工作平穩(wěn)。3、能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無極調(diào)速。4、

23、操作簡單、安全。5、易于實現(xiàn)過載保 護，且由于能夠自行潤滑，因此使用壽命較長。6、液壓元件都已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造及使用。但是液壓系統(tǒng)一般比較復(fù)雜，元件精度要求較高，因此成本較高，而且液壓傳動不 能保證嚴(yán)格的傳動比，其傳動效率也不高，因此本次設(shè)計不采用液壓傳動。(2)鋼絲繩傳動鋼絲繩傳動在立體車庫升降機構(gòu)中應(yīng)用廣泛，主要是因為它有承載能力強，結(jié)構(gòu)簡 單便于維護等優(yōu)點，但由于本次設(shè)計是二層升降結(jié)構(gòu)，提升距離不大，采用鋼絲繩傳動 后卷筒價格太高，而且鋼絲繩提升載車板的平穩(wěn)性沒有鏈傳動高，因此放棄使用此提升 方式。(3)鏈傳動鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均

24、傳動比，傳動效率高， 軸上徑向壓力小，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠適應(yīng)高溫和潮濕的環(huán)境，具制造和安裝精度要求較低， 成本也低。適合用在低速重載，工作環(huán)境惡劣等場合。因此選用鏈傳動作為升降機構(gòu)非 常適合。2.4.2 升降方案的確定上層升降系統(tǒng)采用鏈傳動需要進行二次傳遞，首先是從電機減速機通過鏈傳動將轉(zhuǎn) 動傳遞到提升軸，然后再通過提升軸上處于兩端的鏈輪將載車板提升。電機減速機固定安裝在橫梁上，提升軸上安裝有 3個鏈輪，1個用于連接電機，另外兩個分居兩側(cè)，為 提升的主動輪。第二次傳動的兩鏈輪大小相同，且中心距固定不變但必須大于提升高度， 另有兩支撐用的鏈輪，其作用是使與載車板相連接的提升鏈條能夠與之前兩鏈輪鏈條上

25、 下相切，使鏈條只受到的拉力水平，鏈條相連處采用非標(biāo)準(zhǔn)連接。升降機構(gòu)示意圖如下:圖2.7升降機構(gòu)工作示意圖2.5 設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計參數(shù)如下：車長：4700mm 車寬：1800mm 車高：1450mm 車重：2000kg橫移速度：6.8m/min升降速度：4.8m/min因此預(yù)估車庫尺寸為：單個車庫寬度：2500mm則車庫總寬：2500=7500mm車庫長：5600mm 下層高（出入庫高）：2000mm第三章 各機構(gòu)的設(shè)計、計算及校核3.1載車板重量估算根據(jù)以上車庫及車輛尺寸，確定載車板尺寸為（ mm 5000x2200x5,選用45鋼為 材料制造，則密度為7.85ml03kg/m3,載車板重量為：

26、33m =5 2.2 5 107.85 103 = 431.75kg由于載車板上還有其他附件，因此將載車板重量修整為m板=450kg o3.2受力梁的計算、選型與校核根據(jù)預(yù)先設(shè)計的結(jié)構(gòu)，受力梁分為橫梁和縱梁，載車板和汽車的重量直接作用在縱 梁上，縱梁則壓在橫梁上，因此受力梁的計算需要進行兩次，即縱梁和橫梁的計算。3.2.1 縱梁的計算、選型與校核本次設(shè)計車庫共有4根縱梁，其中邊上的兩根受力比中間兩根輕一半，因此若 4根 縱梁選用尺寸相同，只需對中間兩根縱梁進行校核。中間縱梁的受力分析簡圖如下：a v bcl dr； /ifl3j 1 2 月圖3.1縱梁受力簡圖其中，fa與fd為橫梁對縱梁的支撐

27、力，f1與f2為載車板與汽車對縱梁的拉力，11 =l3 = 400mm ,12 =4200mm。載車板與汽車重量為 m總=450+2000= 2450kg ,因此重力g總=m總g = 24500n ,其中g(shù)取10n/kg。則：fa = fd = f1 = f2 = g總 -：2 = 12250n(1)計算剪力彎矩對于ab段：fsi s =12250 nmi = faxi0xi li對于bc段：fs2 =fa-fi =0nm 2 = fax2 - f1 x2 -lili m x2 li i2由于ab段與cd段載荷對稱，因此不必計算。(2)畫剪力彎矩圖12250n圖3.2縱梁剪力圖圖3.3縱梁彎矩

28、圖由上圖可看出，ab與cd段受剪力最大，為fs,max =12250 n , bc段受彎矩最大,為m max =4900n m。（3）縱梁的選型對于立體車庫鋼結(jié)構(gòu)一般選擇 q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為材料的工字鋼作為建筑材料，它具有良好的塑性和焊接性能，成型能力很好，并具有一定的強度，適合于橋梁、 建筑等工程結(jié)構(gòu)，實用性能好，價格相對也很便宜，性價比高。查機械設(shè)計課程設(shè)計 手冊q235參數(shù)如下:表3.1 q235性能參數(shù)鋼材抗拉、抗壓和抗彎f抗剪fv端面承壓fce牌號厚度或直徑（mrmq235鋼16215125325選取熱軋h型鋼尺寸如下:（h-高度，b-寬，ti-腹板厚度，t2-翼緣厚度，r-工

29、藝圓角）圖3.4熱軋h型鋼截面尺寸貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第 17頁表3.2縱梁熱軋h型鋼尺寸規(guī)格類別型號(高度x寬度)截面尺寸(mm)截面面積(c m2)截面特性參數(shù)hm中翼緣h x b t1 t2慣性矩(cm4)300x200294 x 2008122073.03ix11400iy1600慣性半徑(cm)ix iy12.5 4.69截面模數(shù)(cm3)wx wy779 160(4)縱梁的校核 1、彎曲正應(yīng)力強度校核由于梁的bc段受彎矩最大，故對其進行校核，根據(jù)簡明材料力學(xué)有公式:一 =mmax ： imaxwz4900 n mmax3- =6.29mpa - 2 235mpa779cm3

30、因此，縱梁的彎曲正應(yīng)力強度滿足要求。2、彎曲切應(yīng)力強度校核由剪力圖可知,梁在ab及cd段受剪力最大，查機械設(shè)計可知 卜 二 105mpa ,故對其進行校核:*f s , s,max z ： ! i maxi zt1- max帶入上表數(shù)據(jù),計算得:fsbh2 - b -t1 (h -2t2)212250 0.2 0.32 -0.192 0.27628 11400 10 0.008 =5.67mpamax =5.67mpa 105mpa因此，縱梁的彎曲切應(yīng)力強度滿足要求。3.2.2 橫梁的計算、選型與校核根據(jù)本次設(shè)計，橫梁有前后兩根，所受力為縱梁對它的壓力以及柱的支撐力，由此 可畫出橫梁的受力分析

31、圖如下：圖3.5橫梁受力簡圖其中，fa與ff為柱對橫梁梁的支撐力，fi、f2、f3與f4為縱梁對橫梁的壓力,l1 12 13 =2500mm , 14 15 50mm。載車板與汽車重量為m總=450 + 2000 = 2450kg ,因此單個車位載車時重力g總=m總g = 24500 n ,其中g(shù)取10n/kg。則:f1 =f4 =6總 一：2 - 2 = 6125nf2 =f3 =2f1 w2250nfa =fff1f2f3f4= 18375n(1)計算剪力彎矩對于ab段:fs1 = fa = 18375 nmi =fax對于bc段:fs2 =fa -巳=12250 nm 2 = fax2

32、- f1 x2 - 14l 4 一 x2 _ ll對于cd段:fs3 =fa -fi/2 =0nm 3 - f ax3 _ f1 x3 _ 14 - f2 x3 - 11 111l - x3 - li l 2由于de段與ef段分別與bc段、ab段載荷對稱，因此不必計算(2)畫剪力彎矩圖圖3.6橫梁剪力圖圖3.7橫梁彎矩圖由上圖可看出，ab與ef段受剪力最大，為fs,max=18375n , cd段受彎矩最大,max=30931.25 n m。貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第21頁（3）橫梁的選型選擇橫梁的材料與縱梁相同，選擇的型號如下：表3.3橫梁熱軋h型鋼尺寸規(guī)格類別型號（高 度x寬 度）截面

33、尺寸（mm）截面(c m2)截面特性參數(shù)慣性矩慣性半徑截面模數(shù)hm中 翼緣h x bt1t2r(cm4)(cm)(cm3)ixiyixiywxwy200x150194x 150 69“ 39.71662740 5088.30 3.57283 67.7（4）橫梁的校核1、彎曲正應(yīng)力強度校核由于梁的cd段受彎矩最大，故對其進行校核，根據(jù)簡明材料力學(xué)有公式:-maxm max . | _ |wz、-max30931.25n m283cm3= 109.30mpa 三二=235mpa因此，橫梁的彎曲正應(yīng)力強度滿足要求2、彎曲切應(yīng)力強度校核由剪力圖可知，梁在ab及ef段受剪力最大，查機械設(shè)計可知 bl10

34、5mpa ,故對其進行校核:一八*_ fs,max sz，, max _-i zt1max j bh2 - b1 (h -2t2)28i zt1帶入上表數(shù)據(jù)，計算得：18375 0.15 0.22 -(0.15 -0.006) (0.2 - 2 0.009)218 2740 10* 0.006= 17.187mpamax =10.815mpa = 105mpa因此，橫梁的彎曲切應(yīng)力強度滿足要求。3.3受力柱的計算、選型與校核根據(jù)設(shè)計，二層立體車庫受力柱僅受壓力，受力簡圖如下:其中，f =g總m3+4 =18375n ,l=2500mm,選擇h型鋼材料梁相同，型號如下:表3.4立柱熱軋h型鋼尺寸

35、規(guī)格型號（高類別度x寬截面尺寸（mm）度）hm中翼緣h x btit2r截面面積(cm2)慣性矩(cm4)ixiy截面特性參數(shù)慣性半徑(cm)ix iy截面模數(shù)(cm3)wx wy150x 100 148x100 6913 27.2 2040 151 6.17 2.35 140 30.25查簡明材料力學(xué)和機械設(shè)計手冊可得:e =206 105n/cm2_ 22c-p =200 10 n / cm pj =235 102n/cm2計算壓桿柔度范圍九1：e206 105-12 ?100.200 10計算壓桿柔度九：ul九=imin其中，n為不同條件下的壓桿長度因數(shù)，對于一端固定，一端自由的桿取 n

36、 = 2,2imin = 2.35cm ,則：uli r1 min2 2502.35:213因為九之%,故需用歐拉公式計算臨界壓力，根據(jù)歐拉公式:fcr二2e= 27.252 _ 5二 206 102132= 122116.5n查機械設(shè)計手冊金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)n.、= 1.83,取n,、=3,則n122116.518375vjvj6.6 一 n.因此立柱足夠安全，滿足設(shè)計需求3.4 橫移機構(gòu)的設(shè)計計算3.4.1 橫移電機的選擇載車板與汽車重量為 m總=450+2000 = 2450kg ,因此重力g總=m總g = 24500n ,其中g(shù)取10n/kg,由于下層載車板在滾動導(dǎo)軌上滾動，查機

37、械設(shè)計手冊可看出鋼輪與鋼軌之間的滾動摩擦因素為n=0.05,初取滾輪直徑為 d=80mm,載車板橫移速度為v =6.8m/min ,則摩擦力為:f下=6總卜=1225n貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第#頁驅(qū)動力矩為:m = f下 r =1225 0.08 =49nm滾輪轉(zhuǎn)速為:v 6.8 n =二 d二 0.08:27.06r/min根據(jù)公式：則需電動機最小功率為:一 c cpm =9550 n mnp = -955049 27.069550:0.1388kw選用上海萬鑫機電有限公司生產(chǎn)的 gh臥式齒輪減速馬達,額定功率為0.2kw減速比可達31800,轉(zhuǎn)速為1350r/min ,輸出轉(zhuǎn)矩為58

38、nm表3.5各種材料滾動摩擦力取值表摩擦副材料數(shù)摩擦副材料數(shù)軟鋼與軟鋼約 0.05表面淬火車輪與鋼軌 圓錐形車輪0.08-0.1木材與鋼0.03-0.04圓柱形車輪0.05-0.07木材與木材0.05-0.08鋼輪與木面0.15-0.25鋼板間的滾子0.02-0.07橡膠輪胎與瀝青路面約 0.25鑄鐵輪或鋼輪與鋼軌約 0.05橡膠輪胎與混凝土路 面約 0.15鑄鐵與鑄鐵0.051-1.5在選擇電機減速機時,生產(chǎn)廠家有減速比為50的減速器，若選擇這個減速比，則電機減速機輸出轉(zhuǎn)速為:n 額1350n出二 -i 50=27r / min與滾輪所需轉(zhuǎn)速相當(dāng),因此采用傳動比為1:1的鏈傳動3.4.2 橫

39、移傳動鏈的選擇與計算(1)選擇鏈輪齒數(shù)貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第25頁取鏈輪齒數(shù)zi =z2 =17。(2)確定計算功率根據(jù)機械設(shè)計表9-6查得ka =1.1，由圖9-13查得kz =1.52，單排鏈，電機減速器效率為95%則計算功率為pca = kakzp 95% =1.1 1.52 0.22 95% = 0.31768kw(3)選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)pca =0.31768kw及n=27r/min ,查圖9-11,可選10a查表9-1 ,鏈條節(jié)距為p =15.875mm。(4)計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初 選中心 距 a0 =(30 50) p = (30 50) m 15.875mm = 4

40、76.25 793.75mm。 取a0 =550mm ,相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為lp。2 曳 4 z2p 2(z2 -z1)2 衛(wèi)=25502 二 a015.87517 172(17 -17)215.875i 2二 550:86.29為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計算出的鏈節(jié)數(shù)lp0圓整為偶數(shù)lp=86節(jié)p plp -z a = p( 2查機械設(shè)計手冊得當(dāng)鏈傳動的傳動比為 1時，鏈傳動的最大中心距公式為)548 mm86-17)=15.875 (2(5)計算鏈速v,確定潤滑方式60 100027 17 15.87560 1000:0.121m/s由v = 0.121m/s和鏈號10a,查圖9-14可知應(yīng)采

41、用定期人工潤滑(6)計算鏈傳動作用在軸上的軸壓力fpp0.19.有效圓周力為：fe -10001000-1570nv0.121鏈輪垂直布置時的壓軸力系數(shù) kfp =1.05 ,則壓軸力為fp kfpfe =1.05 1570 ： 1648.5n表3.6 10a滾子鏈主要參數(shù)iso鏈號節(jié)距p滾子直 徑d1max內(nèi)鏈節(jié) 內(nèi)寬b min銷軸直徑2max內(nèi)鏈板高度h2max排鏈pt抗拉載 荷單排 minmm10a15.87510.1618.99.415.0918.1121.83.4.3 橫移鏈輪的尺寸計算表3.7橫移鏈輪齒槽形狀參數(shù)名稱符計算公式及結(jié)果號最小齒槽形狀最大齒槽形狀齒側(cè)圓 弧半徑reax

42、=0.12d1(z + 2)=23.16m，2.， mremin =0.008dl(4 +180) = 38.12mm滾子定 位圓弧 半徑ririmin =0.505dl = 5.13mmrimax = 0.505dl +0.0693/& = 5.28mm滾子定 位角a_ 90*_max -140 -134*42、z_ 90 0_口min 120 j 11422、 z表3.8橫移鏈輪主要尺寸參數(shù)名稱符號計算公式及結(jié)果分度圓直 徑dp15.875d =-7p”?= 86.39mm180n180nsin i sin i z j u7 j齒頂圓直 徑da(1.6 ) damin = d + p 1

43、i - d1 =91 mmi z jdamax =d +1.25p d1 = 96mm齒根圓直 徑dfdf =d -d1 =86.39-10.16 = 76.23mm齒高hahamin = 0.5( p - d1 )= 2.86mm0.8phamax =0.625 p 0.5d +- = 5.59mm z確定的最 大軸凸緣 直徑dg.180, c ,c c ccdg pcot-1.04h2 -0.76 -68mmz表3.9橫移鏈輪軸向齒廓尺寸參數(shù)名稱符號計算公式及結(jié)果bf1bf1 =0.95bl = 8.93mm齒側(cè)倒角baba 公稱=0.13p = 2.06mm齒側(cè)半徑rxrx公稱=p =

44、15.875 mm齒全寬bfnbfn =(n -1 )pt +bf1 = 8.93mm3.4.4 橫移鏈的靜強度計算在低速重載鏈的傳動中，鏈條的靜強度占有主要地位。通常鏈速小于0.6m/s屬于低速鏈傳動，所以橫移傳動鏈屬于低速鏈，但由計算可看出其負(fù)載并不大，為了安全考 慮，本次設(shè)計依然進行靜強度計算。鏈條的靜強度計算式為n 二 qjnlkaf fc ff其中，f為圓周力；fc是離心力引起的拉力，按fc=qv2計算，當(dāng)vm4m/s可以 忽略不計；ff為懸垂拉力，查機械設(shè)計手冊圖 14.2-6經(jīng)計算得出。則ka=1.1f =1570nff =12.4n q=21.8kn21800n 二1.1 15

45、70 12.4完全能夠滿足靜強度。3.4.5 橫移鏈的使用壽命計算由于鏈條傳遞功率小于額定功率，且橫移鏈傳遞功率較小，因此可不用進行使用壽 命計算。3.4.6 橫移鏈的耐磨損工作能力計算滾子鏈的磨損壽命計算公式為：貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第27頁t =91500cic2c3pr如 /p pi +1 1 p _ 3.2d2其中，t磨損使用壽命；lp為鏈條節(jié)數(shù)；v為鏈速；乙為小鏈輪齒數(shù)；i傳動比；p為鏈條節(jié)距；（里）為許用磨損伸長率，一般取3%; d2滾子鏈銷軸直徑；g為磨損系數(shù), pc2為節(jié)距系數(shù)，c3為齒數(shù)速度系數(shù)，可查機械設(shè)計手冊獲得; pr為銀鏈的壓強，計算公式為:kaf fc ffc

46、6 : a其中ka為工況系數(shù)；f為有效圓周力；fc為離心力引起的拉力；ff為垂懸力；a 為銀鏈承壓面積a = d2b2,為滾子鏈銷軸直徑，b2為套筒長度，由此可計算得2a = d2b2 = 5.09 13.84 = 70.4mm則錢鏈的壓強pr為prkaffcffa1.1 1570 12.470.4 10上口 24.7mpa由pr =24.7mpa可查出c1 =5.8、c2 =1.39、c3 = 1 ;其他數(shù)據(jù)都已在上面計算得出,因此鏈的磨損使用壽命為：391500 3 空父烏 pr j v i +1 1 p 1 3.2d20.0315.8753.2 5.093c.lcc 5.8父1.39父1

47、、867父191500 父父、24.70 0.1212=562028h貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）第#頁3.4.7 滾子鏈的抗膠合工作能力計算pn .1.5911 .873nmin25.41000，對于a系列的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈，其計算公式如下:82.5pf(7.95嚴(yán)(1.0278)z1 (1.323嚴(yán)上式中，hmm為小鏈輪不發(fā)生膠合的極限轉(zhuǎn)速。帶入數(shù)據(jù)，計算可得出:nmin =2435.3r/min3.5 升降機構(gòu)的設(shè)計計算3.5.1 升降電機的選擇上層載車板與汽車重量為 m總=450 + 2000 = 2450kg , 6總=m總g = 24500 n ,鏈傳動: 0.96,電機減速機效率一般為

48、 0.95,則總效率 刈=0.96x 0.95 % 0.912 ,升降速度為 v=4.8m/min則升降電動機的功率至少為p =g總上 mvm =24500m（4.8+60戶0.912 定2049w可以選用臺灣明椿電氣機械公司生產(chǎn)的mlpk型功率為2.2kw的立體車庫專用電機，其具有40100多個檔位的減速機搭配可供選擇。3.5.2 減速機與傳動軸之間鏈傳動的選擇與計算通過設(shè)計初期的分析，在選擇電機減速機減速比時，選擇生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的減速比為 100的減速器，若選擇這個減速比，則根據(jù)廠家提供的資料，電機減速機輸出轉(zhuǎn)速及輸 出轉(zhuǎn)矩為：n出=13r /min貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第29頁設(shè)計鏈

49、傳動傳動比為i =1.47 0(1)選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)馬=17,大鏈輪的齒數(shù)為z2=1.47m25 =25。(2)確定計算功率根據(jù)機械設(shè)計表 9-6查得ka =1.1 ,由圖9-13查得kz =1.52 ,雙排鏈取kp =1.75,電機減速器效率為95%則計算功率為pca =kakzp 92%1.1 1.52 2.2 95% d= 1.997kwkp1.75(3)選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)pca =1.997kw及n=13r/min ,查圖9-11,可選20a。查表9-1 ,鏈條節(jié)距為p =31.75mm。(4)計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初 選中心 距 a0 =(30 50) p = (30 50)

50、父 31.75mm = 952.5 1587.5mm 。 取a0 =1000mm ,相應(yīng)的鏈長節(jié)數(shù)為a0 z1 z2z2 - z 2 p 1000 17 25 25-17 2 31.75l 2 z-z2 (jz2_z1)2 -p- = 2 ()284 04p p 22 二a。31.7522二1000為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計算出的鏈節(jié)數(shù) lp0圓整為偶數(shù)lp=84節(jié)。 pp此處鏈傳動選擇上下安裝，兩輪錯開。因此中心距可以任意，不再計算中心距。(5)計算鏈速v,確定潤滑方式v 二 nz1p60 100013 17 31.75:0.117m/s60 1000貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)第 31頁

51、由v = 0.117m/s和鏈號20a,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤滑(6)計算鏈傳動作用在軸上的軸壓力 fp有效圓周力為：fe =1000 p =1000 2.2 0.95 ： 17863n v0.117鏈輪垂直布置時的壓軸力系數(shù) kfp =1.05 ,則壓軸力為fp kfpfe=1.05 10882 =18756n表3.10 20a型滾子鏈主要參數(shù)iso鏈 號節(jié)距p滾子直 徑&max內(nèi)鏈節(jié) 內(nèi)寬“ min銷軸直 徑d2max內(nèi)鏈板高度h2max排鏈pt抗拉載 荷雙排 minmm20a31.7519.0518.99.5430.1835.76173.53.5.3提升軸上雙排鏈輪的尺寸計算表3.11提升軸上雙排鏈輪的齒槽形狀參數(shù)名稱符計算公式及結(jié)果號最小齒槽形狀最大齒槽形狀齒側(cè)圓 弧半徑reremax =0.12d1(z + 2)=43.43m，2 ， 一mremin =0.008dl(4 +180) = 71.48mm滾子定 位圓弧 半徑ririmin =0.505dl = 9.62mmrimax = 0.505dl +0.0693/& = 9.80mm滾子定 位角ar 90rmax =140 - =136 =4、 zr 90srmin =120 =116 吃4 z貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（