重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 編號 畢業設計（論文） 題目 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 二級學院 機械工程學院 專 業 機械設計制造及其自動化 班 級 109040202 學生姓名 施長明 學號 10904020223 指導教師 職稱 時 間 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 目 錄 摘 要 Abstract 1 緒論 1 1.1 立體停車庫的設計背景和意義 1 1.2 國內外研究現狀 1 1.2.1 國外研究現狀 1 1.2.2 國內研究現狀 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 水平或垂直循環式 5 2 橫移傳動機構的設計 7 2.1 第一層橫移傳動機構設計 7 2.1.1 第一層基本參數確定 7 2.1.2 第一層橫移電機選擇 8 2.1.3 第一層傳動系統設計 9 2.2 第二層橫移傳動機構設計 19 2.2.1 第二層基本參數確定 19 2.2.2 第二層橫移電機選擇 20 2.2.3 第二層傳動系統設計 21 3 總結 32 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 致謝 33 參考文獻 34 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 I 摘 要 本文主要是對 PSH4D 型立體停車庫的橫移傳動機構進行設計。 PSH4D 型立體停車庫一共有三層，每個停車位都有一個載車板，而第一層和第二層各有一個空位。上層的載車板如果要移動到下層，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行升降。因此，第一層和第二層的每個停車位都有一個橫移傳動機構對載車板 進行橫向移動。由于第三層停車位上的載車板只需要進行升降移動，不需要進行橫向移動，所以第三層沒有橫移傳動機構。橫移傳動機構主要靠電機帶動鏈輪使滾輪在軌道上滾動，從而讓載車板進行橫向移動。 第一層的橫移傳動機構與載車板直接連成一體，第二層的橫移傳動機構則置于車位架上。橫移傳動機構主要由電動機、傳動軸、滾輪、鏈輪和支承座等幾部分組成，對橫移傳動機構的設計也就主要是對這幾部分的選擇和設計。 關鍵詞 ：立體停車庫 橫移傳動機構 載車板 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫移傳動機構設計 II 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 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 1 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 2 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 3 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 4 1 緒論 1.1 立體停車庫的設計背景和意義 隨著我國城市建設的快速發展，城市中可利用的空地越來越少。同時，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，由于受到原有占地面積的限制，汽車停泊困難， 交通重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 5 阻塞。另外，城市交通建設由于只重視修建公路，從而忽略了停車場的建設，因此造成了現有的停車位遠遠不能滿足停車需求的嚴重局面。由于停車位的嚴重不足，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。 作為現代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發展，發展立體停車庫已經成為被“停車難”問題困擾多時的人們所達成的共識。目前我國的停車產業屬于起步階段，市場前景廣闊。立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下車庫和停 車樓組合實施，是解決城市“停車難”最有效的手段，也是停車產業發展的必由之路。 1.2 國內外研究現狀 1 1.2.1 國外研究現狀 日本在上個世紀五十年代中期就對立體停車庫問題進行研究，并在 1960 年建成了一個有四個車位的兩段式立體停車庫，通過引進西歐的先進技術，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，到了 1971 年，日本開始發展裝配自行式立體停車庫。根據日本建設廳的調查和統計，在日本從事立體停車庫的設備開發、制造的公司就有 200 多家，而日本目前已經投入使用的立體停車位超過了 300 萬個，其中數量最多的是升降橫移式立體停車庫。韓國的立體停車設備技術主要是由日本派生出來的。韓國從上世紀七十年代中期開始研究立體停車庫，在八十年代開始引進日本的技術，并通過消化生產和本土化改進，在九十年代開始推廣和使用立體停車庫。由于韓國政府對立體停車庫的高度重視，各種立體停車設備在韓國得到普遍的開發和利用。近幾年，韓國的立體停車設備的增長速度都在 30%左右。西歐許多國家對立體停車設備的開發和利用比較早，由于歐洲國家的人口少，土地資源也比較富余，停車問題表現得并不突出，停車設備的應用量也不是很大，立體停 車設備多以巷道堆垛式為主。 伴隨著電力電子技術和計算機技術的飛速發展，由全電腦自動控制的，并且采用變頻調速技術的新一代立體停車設備首先在美國、德國和日本出現，隨后，英國、法國、瑞士和韓國等國家也緊跟著開始仿效。現在，日本在立體停車設備的技術研究和開發、制造、管理等方面的水平都處于國際領先地位，其所修建成的立體停車庫的數量和停車輛同樣也位居世界前列。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 6 1.2.2 國內研究現狀 我國在二十世紀八十年代初期開始研制和使用立體停車庫。進入九十年代，隨著我國汽車工業和建筑業的發展，特別是汽車進入普通大眾家庭以后，立 體停車庫的應用也隨之逐步推廣開來。目前，我國已經形成了新興的立體停車行業，進入了引進、開發、制造、使用相結合的初步發展階段。我國現在從事立體停車設備的制造企業已有 30 多家。產品通過技術引進和自我研制開發，生產技術水平已經有了很大的提高。如今，我國立體停車設備的國產化率已達到 50%以上，而且一些科研機構和大學高校也開始研究和開發符合我國國情的立體停車設備。 當今我國的停車場需求量正在不斷增大，盡管我國立體停車設備工業的起步較晚，但是人們已經充分認識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，另外我國在控制、機械、電子等方面都具備一定的基礎，相信我國的立體停車設備技術會得到快速的發展。 1.3 立體停車庫的類型 2 城市停車場可分為自行式停車場和機械式停車場 兩大類 ，與傳統的自行式停車場相比，機械式停車場主要有一下幾點優勢： （ 1）節省占地面積，空間利用率高； （ 2）使用方便，操作簡單； （ 3）便于安全管理； （ 4）節能、環保，能改善市容。 機械式立體停車庫又分為全自動和半自動兩種類型。根據機械式立體停車設備的構造及其工作原理，機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、垂直循環式、水平循環式、多層循環式、平面移動式、簡易升降式、汽車升降機等九種。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計，每單元可設計成兩層、三層、四層、五層、多層半地下等多種形式，車位數從幾個到上百個。此類立體車庫適用于地面及地下停重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 7 車場，配置靈活，造價較低。 工作原理：設備為多層多列布置，每個停車位設置一個載車板；除頂層外每層設一空位，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。當某一車位需存（取）車輛時，該車位下方到空位之間的所有車位向空位方向橫移一個車位的距離，該車位下方形成一個升降通道，此時該車位便可自由升降。當車位降至地面后，車輛便可開進或開出，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、賓館、酒店、單位自用。 主要特點：占地面積少，空間利用率高，可根據用戶要求增加層數和列數，提高車位數量。可設計為全封閉式，以協調周邊環境。運轉平穩，無噪音，運行速度快，存取時間短。設有防墜落，防碰撞，防過載等一系列安全保護裝置。 1.3.2 巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進行存（取）。因此對堆垛機的技術要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數需要較多的客戶使用。 工作原理：在兩側泊位的中央設有巷道堆垛機整個車庫的運行均由堆垛機來完成。汽車入庫時，停在出（入）庫臺上，堆垛機從出（入）庫臺上取走汽車后，在巷道內行走并根據存車的位置進行升降，將汽車運送到指定層的泊位旁，堆垛上的存取機構將汽車從堆垛機送入泊位；取車過程與進車過程相反。巷道堆垛式立體車庫是一重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 8 種集機、光、電、自動控制為一體的全 自動化立體停車產品，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所，如劇院、運動場館、大型商場、車站、機場等。 主要特點：可設置于地上、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運行，整個過程全自動完成，存取車方便快捷。具有停車數量多、容積率高、全封閉式管理、集中監控、運行可靠、效率高等優點。 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的兩側布置停車泊位。一般地面需一個汽車旋轉臺，可省去司機調頭。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。對設備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地面積是所有立體車庫類型中最小的。車庫可單獨設置，也可設在建筑物內部，可數套并排建設。 工作原理：設備中間為升降通道，兩側為停車位。通道內設一升降轎廂。每個停車位有一載車盤，載車盤可橫向移動。在升降電機的牽引下，轎廂可升降至任一層車位，并通過機械手將載車盤從兩側車位中取出或送入兩側車位。轎廂升降到與地面持平時，車輛可開進或開出，見圖 1.3。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 9 圖 1.3 垂直升降式立體車庫示意圖 適用范圍：寫字樓、醫院、商業區 、賓館等。 主要特點：充分利用有限空間，為客戶帶來最大的利益，以狹小的空間，爭取最多的停車空間，也可將 1 3 層設在地下，與地下停車場聯通，有效利用地下空間。運轉存取時間短，車輛停放平穩、無噪音，運行速度快，符合城市環保要求。 1.3.4 水平或垂直循環式 循環類機械式停車設備是采用水平或垂直旋轉機構，使車庫內所有車輛做與地面平行或垂直方向的循環運動，從而達到存取車輛的停車設備。 工作原理：水平循環式車庫一般設在地下，可以二層或多層，存車時由升降機做升降和水平旋轉運動，將車輛送入指定位置的載車板上；取車時車 庫的升降機到達被取車輛的層數，然后做旋轉運動對準相應的車輛載車板，將車自動橫移到升降升降機上，然后降到地面水平位置上，便可開出車輛，見圖 1.4。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 10 圖 1.4 水平循環式立體車庫示意圖 垂直循環則通過減速電機帶動傳動機構在牽引機構鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車托架，當電機啟動時，存車托架隨鏈條一起作循環運動，從而達到存取車輛的目的，見圖 1.5。 圖 1.5 垂直循環式立體車庫示意圖 應用范圍：小區、企事業單位、小型超市、公寓等。 主要特點：占地面積小，不需進出車道，場地利用率高。水平循環式可利用建筑物 的地下層。垂直循環式可有效利用零散地塊，提高停車場的存車能力，結構簡單、操作方便、維護保養費用低，采用多種保護措施，安全保障好。但由于是整體循速度重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 11 較慢，不適合于大規模停車。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 12 2 橫移傳動機構的設計 2.1 第一層橫移傳動機構設計 第一層的橫移傳動機構與載車板直接連成一體，橫移導軌也直接鋪設在地面上，滾輪在導軌上滾動從而帶動載車板一起運動，見圖 2.1。 圖 2.1 第一層橫移傳動系統 2.1.1 第一層基本參數確定 第一層基本參數的確定主要涉及第 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。首先在網上查得我們日常生活中常見的幾款汽車的尺寸和重量作為參考，見表 2.1。 表 2.1 生活中常見幾款汽車尺寸和重量 生產廠商 車型 尺寸（長寬高） /mm 質量 /Kg 長安福特 福克斯 453418231483 1338 上海大眾 朗逸 460517651460 1325 上海大眾 帕薩特 487018341472 1550 通過表 2.1 的數據，第一層基本參數設計為 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 第一層橫移電機選擇 橫移傳動機構由電機通過鏈輪把力傳給傳動軸，傳動軸上的滾輪再帶動載車板一起運動。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 13 電機輸出的牽引力為 F。 要使滾輪不打滑，電機輸出的牽引力 F 應該大于滾輪所受到導軌對其的摩擦力Ff, 即 FFf。 查機械設計課程設計手冊表 1-10，鋼 -鋼滾動摩擦系數 =0.15 由表 2.1 取汽車的重量為 M 汽車 =1600Kg 載車板、汽車和其他一些機構的總重量 M=M 載車板 +M 汽車 +M 其他 =2000Kg Ff=Mg=0.1520009.8=2940N 載車板從一個車位移動到相鄰車位所需時間為 t，載車板的橫移速度為 v 取 t=26s 則 v=tW=266.2=0.1m/s 電機所需的輸出功率為 P P=Ffv=29400.1=294W 考慮安全問題，取安全系數 S=1.2 P0=PS=2941.2=352.8W 選用 GH 型臥式三相齒輪減速電機，型號為 GH22-200-60S 圖 2.2 GH 型臥式三相齒輪減速電機 額定功率 P 額 =0.4KW 滿載轉速 n 電機 =30r/min 額定轉矩 T 額 =11.6Kgm 減速比 i 電機 =1:50 電機質量 m 電機 =14Kg 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 14 2.1.3 第一層傳動系統設計 第一層橫移傳動系統主要由傳動軸、鏈輪、軸承座、滾動軸承和端蓋等組成，下面將對滾子鏈、滾子鏈鏈輪、傳動軸和滾動軸承進行設計和計算。 圖 2.3 第一層橫移傳動系統 （ 1）滾子鏈的設計 標準滾子鏈由于其應用最廣泛，生產量大，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，因此在鏈傳動中我們選用標準滾子鏈，見圖 2.4。 圖 2.4 滾子鏈 滾輪直徑為 D，取 D=70mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 15 滾輪轉速 n 滾輪 =Dv=07.0 6=27.3r/min 傳動比 i=滾輪電機nn = 3.2730 =1.1 小鏈輪齒數為 Z1，大鏈輪齒數為 Z2 根據機械設計實用手冊表 8-2-5，取小鏈輪齒數 Z1=17 則大鏈輪齒數 Z2=i Z1=1.117=18.7 由于鏈節數通常是偶數，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數為奇數，并盡可 能與鏈節數互質 5。 取 Z2=19 設計功率為 Pd Pd=MZAKK PK P 傳遞功率， KW KA 工作情況參數 KZ 小鏈輪齒數系數 Km 復排鏈排數系數 查機械設計實用手冊表 8-2-6,KA=1.0 查機械設計實用手冊表 8-2-7,KZ=0.887 查機械設計實用手冊表 8-2-8,Km=1 Pd=MZAKK PK = 1887.0 4.00.1 KW=0.45 KW 根據設計功率 Pd和小鏈輪轉速 n 小 確定鏈條 節距 p 小鏈輪轉速 n 小 =n 電機 查機械設計實用手冊圖 8-2-2，選 08A 型滾子鏈 節距 p=12.7mm 排距 pt=14.38mm 滾子直徑 d1=7.92mm 內鏈節內寬 b1=7.85mm 內鏈板高度 h2=12.07mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 16 根據機械設計實用手冊表 8-2-5，初定中心距 a0 a0=30p=3012.7=381mm 鏈節數 Lp0=02122102Z2a2apZZZp =78 為了避免使用過渡鏈節，應將計算出的鏈節數 Lp0 圓整為偶數 Lp 則 Lp=78 鏈條長度 L=1000pLp =1000 7.1278 =0.99m 理論中心距 a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka Ka 中心距計算系數 查機械設計實用手冊 表 8-2-9,Ka=0.25 a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka=12.7(278-17-19)0.25=381mm 實際中心距 a=a-a a=0.002 a0=0.002381=0.762mm a=a-a=381-0.762=380.238mm 平均鏈速為 v 鏈 v 鏈 =100060 nZ 11 p=100060 7.123017 = 0.11m/s 有效圓周力為 Ft Ft=鏈vP1000 = 11.0 4.01000 =3636N 作用在軸上的力為 FQ 對于水平傳動 FQ=1.15KAFt=1.151.03636=4180N 根據節距 p 與鏈速 v 鏈 ， 查機械設計實用手冊圖 8-2-4，選擇第 I 種潤滑方式 (2)滾子鏈鏈輪的設計 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 17 圖 2.5 滾子鏈鏈輪 圖 2.6 滾子鏈鏈輪軸向齒廓 1)小鏈輪的設計 已知：小鏈輪齒數 Z1=17，配用鏈條的節距 p=12.7mm，排距 pt=14.38mm，滾子外徑 d1=7.92mm，內鏈節內寬 b1=7.85mm，內鏈板高度 h2=12.07mm 分度圓直徑 d=1Z180sinp=17180sin7.12=69.12mm 齒頂圓直徑 da damax=d+1.25p-d1=69.12+1.2512.7-7.92=77.075mm damin=11 )6.11(d dZp = 92.7-）17 6.1-1（7.1212.69 =72.705mm damindadamax da 值取整數 5 取 da=74mm 齒根圓直徑 df=d-d1=69.12-7.92=61.2mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 18 分度圓弦齒高 ha hamax=11 5.0p）Z8.0625.0（ d = 92.75.07.12)17 8.06 2 5.0( =4.575mm hamin=0.5(p-d1)=0.5（ 12.7-7.92） =2.39mm haminhahamax 取 ha=4mm 最大齒根距離 LX 奇數齒 最大齒根距離 LX=1190cosd dZ = 92.7-1790cos12.69 =60.91mm 側齒凸緣直徑 dg= 76.0h04.1-Z1 8 0c o tp21 = 76.0-07.1204.1-17180cot7.12 =54.63mm dg值 取整數 5 取 dg=55mm 齒寬 bfi=0.93b1=0.937.85=7.3mm 齒側倒角 ba 公稱 =0.13p=0.1312.7=1.651mm 齒側半徑 rx 公稱 =p=12.7mm 齒全寬 bfn 單排齒全寬 bfn=bfi=7.3mm 2)大鏈輪的設計 已知：大鏈輪齒數 Z2=19，配用鏈條的節距 p=12.7mm，排距 pt=14.38mm，滾子外徑 d1=7.92mm，內鏈節內寬 b1=7.85mm，內鏈板高度 h2=12.07mm 分度圓直徑 d=2Z180sinp=19180sin7.12=77.16mm 齒頂圓直徑 da damax=d+1.25p-d1=77.16+1.2512.7-7.92=85.115mm damin=12 )6.11(d dZp = 92.7-）19 6.1-1（7.1216.77 =80.871mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 19 damindadamax da 值取整數 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 ha hamax=12 5.0p）Z8.0625.0（ d = 92.75.07.12)19 8.06 2 5.0( =4.512mm hamin=0.5(p-d1)=0.5（ 12.7-7.92） =2.39mm haminhahamax 取 ha=4mm 最大齒根距離 LX 奇數齒 最大齒根距離 LX=1290cosd dZ = 92.7-1990cos16.77 =68.98mm 側齒凸緣直徑 dg= 76.0h04.1-Z1 8 0c o tp22 = 76.0-07.1204.1-19180cot7.12 =62.79mm dg值 取整數 5 取 dg=64mm 齒寬 bfi=0.93b1=0.937.85=7.3mm 齒側倒角 ba 公稱 =0.13p=0.1312.7=1.651mm 齒側半徑 rx 公稱 =p=12.7mm 齒全寬 bfn 單排齒全寬 bfn=bfi=7.3mm (3)傳動軸的設計 傳動軸在工作的時候主要受到滾子鏈對它的壓力 FQ，軸承座對它的壓力4Mg，軌道對它的支承反力 F1 和 F2 以 及電機對它的轉矩。對軸進行受力分析，如圖 2.7 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 20 圖 2.7 軸受力圖 軸所受的扭矩 T 軸 =軸軸nP9549 = 3.27388.09549 =135714.73Nmm 作用在軸上的力為 FQ=4180N 4Mg=4 8.92000 =4900 N 計算支撐反力 F1， F2 F1=0： F2=4743.25N F2=0： F1=9236.75N 圖 2.8 剪力圖 圖 2.9 彎矩圖 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 21 圖 2.10 轉矩圖 軸的直徑為 d d3122) T(M10 根據機械設計實用手冊表 5-1-1， 45 號鋼調質處理 +1=215MPa 當扭轉切應力為靜應力時，取 =0.35 d3122) T(M10 =34.37mm 初選軸的危險截面的直徑 d=45mm 軸的校核 1)軸的彎扭合成條件 ca=W22 ）T（ M +1 式中 M 軸危險截面上的彎矩， Nmm T 軸危險截面上的轉矩， Nmm W 軸危險截面 上的抗彎截面模數， mm3 折合系數 +1 靜應力時軸的許用彎曲應力， MPa 當扭轉切應力為靜應力時，取 =0.35 軸危險截面上的抗彎截面模數 W=32d3 =32453 =8946.18 mm3 ca=W22 ）T（ M =18.8946）73.1 3 5 7 1 43.0（8 7 2 0 0 0 22 =97.58 MPa 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 22 查機械設計實用手冊表 5-1-1， 45 號鋼調質處理 +1=215 MPa ca+1 故軸安全 2)疲勞強度安全系數校核 S= )(3）K（221- SWTKWMT 式中 -1 材料的彎曲疲勞極限， MPa M 軸危險截面上的彎矩， Nmm T 軸危險截面上的轉矩， Nmm W 軸危險截面上的抗彎截面模數， mm3 WT 軸危險截面上的抗扭截面模數， mm3 K 彎曲疲勞極限的綜合影響系數 K 剪切 疲勞極限的綜合影響系數 S 許用安全系數 查機械設計實用手冊表 5-1-1， 45號鋼調質處理 -1=275 MPa 查機械設計實用手冊表 5-1-12， K=2.06， K=1.64 查機械設計實用手冊表 5-1-21， S=1.3 軸危險截面上的抗彎截面模數 W=32d3 =32453 =8946.18 mm3 軸危險截面上的抗扭截面模數 WT=16d3 =16453 =17892.35 mm3 S=221-)(3）K（TWTKWM =1.36 SS 故軸危險截面疲勞強度校核通過 3)靜強度安全系數校核 SS=22s)(3)(TaWTAFWM SS 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 23 式中 S 材料的屈服極限， MPa M 軸危險截面上的彎矩， Nmm T 軸危險截面上的轉矩， Nmm W 軸危險截面上的抗彎截面模數， mm3 WT 軸危險截面上的抗扭截面模數， mm3 Fa 作用在軸上的軸向載荷， N SS 靜強度的許用安全系數 查機械設計實用手冊表 5-1-1， 45號鋼調質處理 S=355MPa 查機械設計 實用手冊表 5-1-22，鑄造軸 SS=1.6 SS=22s)(3)(TaWTAFWM =3.61 SS SS 故軸危險截面的靜強度校核通過 (4)滾動軸承的設計 查機械設計實用手冊表 6-1-2，根據各軸承特點選用深溝球軸承，其特點和應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，極限轉速高，工作中允許內外圈軸線偏差量 8-16，大量生產，價格最低 4，見圖 2.10。 圖 2.11 深溝球軸承尺寸 根據傳動軸的尺寸查機械設計實用手冊表 6-1-49，選擇代號為 6008 的深溝球軸承 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 24 外形尺寸： d=40mm， D=68 mm， B=15 mm， r=1 mm， d148.8 mm， D159.2 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 滾動軸承基本額定壽命計算 Lh10=軸承6 )(n6010rrPC 式中 Lh10 以小時數 (h)表示的軸承的基本額定壽命 n 軸承 軸承工作轉速， r/min Cr 基本額定動載荷， N Pr 當量動載 荷， N 指數 n 軸承 =n 軸 =27.3r/min Cr=13200N Pr=4Mg=4 8.92000 =4900N 對于球軸承， =35 Lh10= 軸承6 )(n6010rrPC = 36 ）490013200（3.2760 10 =11934.92h 查機械設計實用手冊表 6-1-17，間斷使用的機械 Lh=8000h Lh10Lh 故軸承 額定壽命達到預期壽命 2.2 第二層橫移傳動機構設計 第二 層的橫移傳動機構置于車位架上，橫移導軌安裝在主框架上，滾輪在導軌上滾動從而帶動車位架和載車板一起運動，見圖 2.12。 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 25 圖 2.12 第二層橫移傳動系統 2.2.1 第二層基本參數確定 第二層基本參數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 已在網上查得我們日常生活中常見的幾款汽車的尺寸和重量。 通過表 2.1 的數據，第二層基本參數設計為 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 第二層橫移電機選擇 橫移傳動機構由電機通過鏈輪把力傳給傳動軸，傳動軸上的滾輪再帶動車位架和載車板一起運動。 電機輸出的牽引力為 F。 要使滾輪不打滑，電機輸出的牽引力 F 應該大于滾輪所受到導軌對其的摩擦力Ff, 即 FFf。 查機械設計課程設計手冊表 1-10，鋼 -鋼滾動摩擦系數 =0.15 由表 2.1 取汽車的重量為 M 汽車 =1600Kg 載車板、汽車和其他一些機構的總重量 M=M 車位架 +M 載車板 +M 汽車 +M 其他 =2200Kg Ff=Mg=0.1522009.8=3234N 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 26 載車板從一個車位移動到相鄰車位所需時間為 t，載車板的橫移速度為 v 取 t=26s 則 v=tW=266.2=0.1m/s 電機所需的輸出功率為 P P=Ffv=32340.1=323.4W 考慮安全問題，取安全系數 S=1.2 P0=PS=323.41.2=388.08W 選用 GH 型臥式三相齒輪減速電機，型號為 GH22-200-60S，見圖 2.2。 額定功率 P 額 =0.4KW 滿載轉速 n 電機 =30r/min 額定轉矩 T 額 =11.6Kgm 減速比 i 電機 =1:50 電機質量 m 電機 =14Kg 2.1.3 第二層傳動系統設計 第一層橫移傳動系統主要由傳動軸、鏈輪、軸承座、滾動軸承和端蓋等組成，下面將對滾子鏈、滾子鏈鏈輪，傳動軸和滾動軸承進行設計和計算。 圖 2.13 第二層橫移傳動系統 （ 1）滾子鏈的設計 標準滾子鏈由于其應用最廣泛，生產量大，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，因此在鏈傳動中我們選用標準滾子鏈，見重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 27 圖 2.4。 滾輪直徑為 D，取 D=70mm 滾輪轉速 n 滾輪 =Dv=07.0 6=27.3r/min 傳動比 i=滾輪電機nn = 3.2730 =1.1 小鏈輪齒數為 Z1，大鏈輪齒數為 Z2 根據機械設計實用手冊表 8-2-5，取小鏈輪齒數 Z1=17 則大鏈輪齒數 Z2=iZ1=1.117=18.7 由于鏈節數通常是偶數，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，常取鏈輪齒數為奇數，并盡可能與鏈節數互質 5。 取 Z2=19 設計功率為 Pd Pd=MZAKK PK P 傳遞功率， KW KA 工作情況參數 KZ 小鏈輪齒數系數 Km 復排鏈排數系數 查機械設計實用手冊表 8-2-6,KA=1.0 查機械設計實用手冊表 8-2-7,KZ=0.887 查機械設計實用手冊表 8-2-8,Km=1 Pd=MZAKK PK = 1887.0 4.00.1 =0.45 KW 根據設計功率 Pd和小鏈輪轉速 n 小 確定鏈條節距 p 小鏈輪轉速 n 小 =n 電機 查機械設計實用手冊圖 8-2-2，選 08A 型滾子鏈 節距 p=12.7mm 排距 pt=14.38mm 滾子直徑 d1=7.92mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 28 內鏈節內寬 b1=7.85mm 內鏈板高度 h2=12.07mm 根據機械設計實用手冊表 8-2-5，初定中心距 a0 a0=30p=3012.7=381mm 鏈節數 Lp0=02122102Z2a2apZZZp =78 為了避免使用過渡鏈節，應將計算出的鏈節數 Lp0 圓整為偶數 Lp 則 Lp=78 鏈條長度 L=1000pLp =1000 7.1278 =0.99m 理論中心距 a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka Ka 中心距計算系數 查機械設計實用手冊表 8-2-9,Ka=0.25 a=p(2Lp-Z1-Z2)Ka=12.7(278-17-19)0.25=381mm 實際中心距 a=a-a a=0.002 a0=0.002381=0.762mm a=a-a=381-0.762=380.238mm 平均鏈速為 v 鏈 v 鏈 =100060 nZ 11 p=100060 7.123017 = 0.11m/s 有效圓周 力為 Ft Ft=鏈vP1000 = 11.0 4.01000 =3636N 作用在軸上的力為 FQ 對于垂直傳動 FQ=1.05KAFc=1.051.03636=3818N 根據節距 p 與鏈速 v 鏈 ， 查機械設計實用手冊圖 8-2-4，選擇第 I 種潤滑方式 (2)滾子鏈鏈輪的設計，見圖 2.5，圖 2.6 1)小鏈輪的設計 已知：小鏈輪齒數 Z1=17，配用鏈條的節距 p=12.7mm，排距 pt=14.38mm，滾子外徑 d1=7.92mm，內鏈節內寬 b1=7.85mm，內鏈 板高度 h2=12.07mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 29 分度圓直徑 d=1Z180sinp=17180sin7.12=69.12mm 齒頂圓直徑 da damax=d+1.25p-d1=69.12+1.2512.7-7.92=77.075mm damin=11 )6.11(d dZp = 92.7-）17 6.1-1（7.1212.69 =72.705mm damindadamax da 值取整數 5 取 da=74mm 齒根圓直徑 df=d-d1=69.12-7.92=61.2mm 分度圓弦齒高 ha hamax=11 5.0p）Z8.0625.0（ d = 92.75.07.12)17 8.06 2 5.0( =4.575mm hamin=0.5(p-d1)=0.5（ 12.7-7.92） =2.39mm haminhahamax 取 ha=4mm 最大齒根距離 LX 奇數齒 最大齒根距離 LX=1190cosd dZ = 92.7-1790cos12.69 =60.91mm 側齒凸緣直徑 dg= 76.0h04.1-Z1 8 0c o tp21 = 76.0-07.1204.1-17180cot7.12 =54.63mm dg值 取整數 5 取 dg=55mm 齒寬 bfi=0.93b1=0.937.85=7.3mm 齒側倒角 ba 公稱 =0.13p=0.1312.7=1.651mm 齒側半徑 rx 公稱 =p=12.7mm 齒全寬 bfn 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 30 單排齒全寬 bfn=bfi=7.3mm 2)大鏈輪的設計 已知：大鏈輪齒數 Z2=19，配用鏈條的節距 p=12.7mm，排距 pt=14.38mm，滾子外徑 d1=7.92mm，內鏈節內寬 b1=7.85mm，內鏈板高度 h2=12.07mm 分度圓直徑 d=2Z180sinp=19180sin7.12=77.16mm 齒頂圓直徑 da damax=d+1.25p-d1=77.16+1.2512.7-7.92=85.115mm damin=12 )6.11(d dZp = 92.7-）19 6.1-1（7.1216.77 =80.871mm damindadamax da 值取整數 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 ha hamax=12 5.0p）Z8.0625.0（ d = 92.75.07.12)19 8.06 2 5.0( =4.512mm hamin=0.5(p-d1)=0.5（ 12.7-7.92） =2.39mm haminhahamax 取 ha=4mm 最大齒根距離 LX 奇數齒 最大齒根距離 LX=1290cosd dZ = 92.7-1990cos16.77 =68.98mm 側齒凸緣直徑 dg= 76.0h04.1-Z1 8 0c o tp22 = 76.0-07.1204.1-19180cot7.12 =62.79mm dg值 取整數 5 取 dg=64mm 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 31 齒寬 bfi=0.93b1=0.937.85=7.3mm 齒側倒角 ba 公稱 =0.13p=0.1312.7=1.651mm 齒側半徑 rx 公稱 =p=12.7mm 齒全寬 bfn 單排齒全寬 bfn=bfi=7.3mm (3)傳動軸的設計 傳動軸在工作的時候主要受到滾子鏈對它的壓力 FQ，軸承座對它的壓力4Mg，軌道對它的支承反力 F1 和 F2 以及電機對它的轉矩。對軸進行受力分析，如圖 2.14 圖 2.14 軸受力圖 軸所受的扭矩 T 軸 =軸軸nP9549 = 3.27388.09549 =135714.73Nmm 作用在軸上的力為 FQ=3818N 4Mg=4 8.92200 =5390 N 計算支撐反力 F1， F2 F1=0： F2=5233.25N F2=0： F1=9726.75N 圖 2.15 剪力圖 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 32 圖 2.16 彎矩圖 圖 2.17 轉矩圖 軸的直徑為 d d3122) T(M10 根據機械設 計實用手冊表 5-1-1， 45 號鋼調質處理 +1=215MPa 當扭轉切應力為靜應力時，取 =0.35 d3122) T(M10 =38.28mm 初選軸的危險截面的直徑 d=45mm 軸的校核 1)軸的彎扭合成條件 ca=W22 ）T（ M +1 式中 M 軸危險截面上的彎矩， Nmm T 軸危險截面上的轉矩， Nmm W 軸危險截面上的抗彎截面模數， mm3 重慶理工大學畢業論文 PSH4D 型立體停車庫橫 移傳動機構設計 33 折合系數 +1 靜應力時軸的許用 彎曲應力， MPa 當扭轉切應力為靜應力時，取 =0.35 軸危險截面上的抗彎截面模數 W=32d3 =32453 =8946.18 mm3 ca=W22 ）T（ M =18.8946）73.1357143.0（1204910 22 =134.76 MPa 查機械設計實用手冊表 5-1-1， 45 號鋼調質處理 +1=215 MPa ca-1 故軸安全 2)疲勞強度安全系數校核 S= )(3）K（221- SWTKWMT 式中 -1 材料的彎曲疲勞極限， MPa M 軸危險截面上的彎矩， Nmm T 軸危險截面上的轉矩， Nmm W 軸危險截面上的抗彎截面模數， mm3 WT 軸危險截面上的抗扭截面模數， mm3 K 彎曲疲勞極限的綜合影響系數 K 剪切 疲勞極限的綜合影響系數 S 許用安全系數 查機械設計實用手冊表 5-1-1， 45號鋼調質處理 -1=275 MPa 查機械設計實用手冊表 5-1-12， K=1.46， K=1.28 查機械設計實用手冊表 5-1-21， S=1.3 軸危險截面上的抗彎截面模數 W=32d3 =32453 =8946.1