機械畢業設計(論文)-升降橫移式立體車庫的設計【全套圖紙】-PAGEII-摘要在對國內外車庫現狀及發展趨勢做了充分調研的基礎上,以較為典型的升降橫移式立體車庫為研究對象，選擇三層三列式車庫結構作為研究模型。綜合考慮立體車庫制造成本和運行安全的雙重因素。簡單介紹了車庫的主體結構和特點，對車庫的控制系統也作了簡單的說明，依據升降橫移式立體車庫的運行原理，運用機械設計相關知識進行了一系列傳動方案的設計，包括提升系統的傳動設計，橫移系統的傳動設計，還運用力學理論對升降橫移式立體車庫的結構進行了力學分析，包括升降橫移式立體車庫的框架結構的強度、橫移傳動系統中軸的強度和升降傳動系統中軸的強度等。為了使停車設備滿足使用要求，根據國家關于機械式停車設備通用安全要求的標準、升降橫移式立體車庫的實際，在升降橫移式立體車庫中使用了一些必要的安全技術，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩的運行。關鍵詞：立體停車庫；升降橫移式立體車庫；鋼結構；安全措施AbstractInthedomesticandinternationalcurrentsituationandtrendofdevelopmentforgarage.Basedonsufficientinvestigation,tochooseamoretypicalofup-downandtranslationstereogarageastheresearchobject,tochoosethethreelayerthreerowtypegaragestructureasresearchmodel.Consideringthethree-dimensionalgaragemanufacturingcostandoperationsafetyofthedoublefactors.Brieflyintroducesthemainstructureandcharacteristicsofthegarage,thegaragecontrolsystemarebrieflydescribed,basedontheup-downandtranslationstereogarageoperationprinciple,useofmechanicaldesignknowledgeareaseriesoftransmissionschemedesign,includingtheupgradingofthetransmissionsystemdesign,shiftingthetransmissionsystemdesign,alsoaccordingtothetheoryofmechanicsup-downandtranslationstereogaragestructuremechanicalanalysisiscarriedout,includingup-downandtranslationstereogarageframestructurestrength,shiftingtransmissionsystemaxialstrengthandaxialstrengthofliftingtransmissionsystem.Inordertomakeparkingequipmenttomeettheuserequirements,accordingtothecountryaboutmechanicalparkingequipmentGeneralrequirementsforsafetystandards,up-downandtranslationstereogarageisactual,intheup-downandtranslationstereogaragetousesomesafetytechnique,soastoensuretheabsolutesafetyofthevehicle,thegaragecanbesafeandsteadyoperation.Keywords:stereoparkinggarage;up-downandtranslationstereogarage;steelstructure;safetymeasures第1章緒論1.1課題來源與背景近幾年來，隨著汽車工業和建筑業兩大支柱產業的快速發展，在一些大、中城市相繼出現了停車難和亂停車的現象。在解決城市停車難的問題中，歐美國家和亞洲國家采取的措施有所不同。但立體化停車是各個國家都積極采取的措施，尤其是全自動化的機械式立體停車庫，在很多國家和地區都得到了快速的發展。機械車庫與傳統的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優越性。首先，機械車庫具有突出的節地優勢。機械式立體停車設備以其獨特的優點，引起了各界的重視，得到了廣泛的應用。機械式立體停車庫可充分利用空間，在有限場地上，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。就當前社會對于立體停車庫的需求，本文介紹了各種型式立體停車庫的特點，選出了一種能廣泛滿足社會需求的機械式立體停車庫，升降橫移式立體停車庫作為研究對象，它也是比較典型的機電一體化產品。一些大城市已運用其實現許多停車問題。該車庫依據升降橫移類機械式停車設備運行原理，采用鋼架結構搭建而成。1.2機械式立體停車庫發展概況機械式停車設備的應用已有30多年的歷史了。發展較早、較好的有日本、韓國、德國等。在亞洲，機械式停車設備采用較早應用較普遍的是日本、韓國和我國臺灣省。日本從事機械式立體停車庫及其設備開發、制造的共有200多家，其中生產機械式立體停車設備的約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、內外及昭和起重機等，產品既有出口的，也有進口的。韓國機械式停車設備行業的發展歷程比較平穩。20世紀70年代中期為起步階段，80年代為引進階段，90年代為供應使用階段。由于這幾個階段受到了政府的高度重視，各種機械式停車設備得到了普遍的開發和利用，年遞增速度達到30%；2000年以來為發展階段，自動化停車設備將隨供應量不斷的擴大而迅速發展。我國在20世紀80年代初開始研制和使用機械式停車設備。80年代是起步階段，90年代以來，隨著汽車工業和建筑業的發展，尤其是轎車進入家庭后，停車設備的應用逐步推廣，己經形成了新興的停車設備行業，步入了引進、開發、制造、使用相結合的初步發展階段。現在從事停車設備制造的企業數約有100家，其中主機生產企業超過50家。首批獲得國家頒發的立體停車設備制造企業資質的企業有22家。產品經引進技術和自我研制開發，生產技術水平有了很大的提高。許多設備采用了當前機械、電子、液壓、光學、磁控和計算機等領域的先進技術，控制型式有按鈕式、IC卡式、觸摸屏式、密碼鑰匙式、遙控式等，有些設備還采用了總線控制技術；傳動裝置采用內藏式，以增大停車空間并保護各傳動元件不受污染和腐蝕，提高了設備的耐久性；機構中采用了模塊化設計，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；安全保護方面采用了聲光引導、定位裝置及自動消防滅火系統等。目前品種的滿足率己達90%左右，有的品種填補了國內空白，產品國產化率達到50%以上。由于很多新建小區內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，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。機械車庫與傳統的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優越性。首先，機械車庫具有突出的節地優勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，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，這可以大大地節省有限的土地資源，并節省土建開發成本。機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。在機械車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發揮其用地少、可化整為零的優勢，在住宅區的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區解決停車難的問題提供了方便條件。1.3立體停車庫分類及優點1.立體停車庫的分類：停車庫就其結構特征來分類，可分為平面式及立體式，平面式又分為地下平面式停車庫、地上平面式停車庫；立體停車庫又可分為自行式立體停車庫、半自動立體停車庫和全自動立體停車庫，而全自動立體停車庫還可分為兩層或多層平面式全自動立體停車庫、豎向密集型全自動立體停車庫以及特殊造型結構全自動立體停車庫。目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環式、箱型水平循環式、圓形水平循環式。(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、半地下等多種形式，車位數從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。圖1-1升降橫移式立體停車庫產品特點：1)節省占地，配置靈活，建設周期短。2)價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。3)可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。4)存取車迅速，等候時間短。5)運行平穩，工作噪聲低。6)適用于商業、機關、住宅小區配套停車場的使用。安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護器、急停開關等。(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。圖1-2巷道堆垛式立體停車庫(3).垂直提升式立體車庫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車位，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），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，但占地卻最小。圖1-3垂直提升式立體停車庫(4).垂直循環式圖1-4垂直循環式立體停車庫產品特點：1）占地少，兩個泊位面積可停6~10輛車。2）外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。3）價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。4）可采用自動控制，運行安全可靠。2.立體車庫的優點：立體停車系統，特別是自動立體停車設備在國際上發展迅猛，在國內倍受青睞是因為比原有的老式停車庫有著較多的優點：

1).高倍率的技術經濟指標

自動立體停車庫停車容量大。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少，施工周期卻短，耗電省，占地面積也遠比地下車庫少。

2).外觀同建筑協調，管理方便

自動立體停車庫最適合用于商場、賓館、辦公樓前、旅游區。在老式卻獨具風格的建筑物前，采用優質合金材料，用新型裝飾材料，可以達到耳目一新的效果。

許多裝置基本無須專門的操作人員，一個司機就可單獨完成。

3).完備的配套設施及“綠色”環保

自動立體車庫具有完整的安全系統，如障礙物確認裝置、緊急制動裝置、防止突然落下裝置、過載保護裝置、漏電保護裝置、車輛超長及超高檢測裝置等等，如果應用于公共場合，還可以配有計時裝置，滿足收費要求。存取過程可由人工完成，也可以配備計算機設備全自動完成，這也給今后的開發設計留有大的空間。

由于車輛在存取過程中只在極短的時間內低速行駛，故而噪聲、排氣極其輕微。1.4研究升降橫移式立體停車庫的意義升降橫移式立體停車庫是一種比較典型的機電一體化產品形式，它主要涉及機械、電子、建工等多個領域，它需要各方面的專業技術人員協同工作。在現代化大都市中，升降橫移式立體車庫己經滲入到人們的各個生活領域，在機關、賓館酒店、醫院和居民區等許多地方，升降橫移式立體停車庫成了一道必不可少的基礎設施。但是我國的機械式停車庫技術發展比較晚，大部分還沿用著日本80年代的技術。隨著我國經濟的飛速發展，轎車擁有量的迅速膨脹，機械式車庫的現有功能已落后于人們的要求。現有車庫技術的不足主要表現在取車得時間比較長，智能化程度比較低，安全程度不夠，設計形式比較陳舊。上海和北京等地現有的許多高質量的立體停車庫，都是運用大量的外匯從國外進口的，并且售后服務也得不到令人滿意的保障。為了打破這種依賴進口的格局，打出具有自身特色的車庫產品，就得要在原有技術上有重大突破，從而帶動國內車庫行業的發展，因此，對升降式立體停車庫的系統研究顯得尤為重要。1.5升降橫移式車庫的工作原理升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機械式停車設備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內將汽車開進或開出車庫。圖1-5七車位升降橫移式立體車庫工作原理圖圖1-5為一個地上7車位的升降橫移式停車設備，其工作原理是：三層三個車位可以升降，二層兩個車位可以升降和平移，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時借用。1、2號車位可以直接存放車輛；7號車位需下降后再存放車輛；3號車位，則需先將1號和2號載車板右移，再將3號載車板下降；4號車位，則需先將2號載車板右移，再將4號存車板下降；5號車位需要先將1、2、3、4號四個載車板右移，再將5號載車板下降；6號車位則需要先將2、4號載車板右移，再將6號載車板降下。由于升降橫移式停車設備對場地的適應性強，介紹系統各機械部分部件結構和功能可根據不同的地形和空間進行任意的組合、排列，規模可大可小，對土建的要求比較低，因此，應用非常廣泛。1.6升降橫移式庫機械部分部件結構和功能以三層三列式立體車庫為模型建立研究對象。升降橫移式立體車庫主要由結構框架部分、載車板部分、橫移系統、提升系統、控制系統、安全防護系統六大部分組成。下面我們重點對車庫的主要組成(圖1-6所示)進行分析。圖1-6升降橫移式立體車庫主要組成(1)結構框架立體車庫一般主要以鋼結構和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中選用鋼架結構(如圖1-6所示)。結構主體采用熱制方鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強度和剛度，輕巧、美觀，并可二次拆卸安裝，運輸方便。(2)上載車板及其提升系統每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統。其工作原理如圖1-5，電機順時針旋轉時，載車板上升，電機逆時針旋轉時，載車板下降。根據載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據車身高度確定上下載車板間的距離，根據這個距離確定鏈條的長度，最后根據傳動力確定鏈輪大小，鏈節形狀及大小。(3)下載車板及其橫移系統由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節省材料，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立的電機減速機傳動系統。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另兩只為獨立安裝的從動輪。電機減速機驅動長傳動軸運轉，長傳動軸上的主動鋼輪在導軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導軌間的摩擦系數確定橫移電機的驅動功率。(4)安全裝置上載車板上裝有上下行程極限開關和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側相應位置處各裝兩只耳環，當上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環內，以防止升降電機常閉制動器慢釋放后，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和防碰撞板。行程極限開關的作用是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止。(5)控制系統升降橫移式立體停車設備的控制系統采用PLC可編程序控制器控制，主要有手動、自動、復位、急停四種控制方法。自動控制應用于平時的正常工作狀態，手動控制應用于調試、維修狀態，復位應用于排除故障場合，急停應用于發現異常的緊急場合。對于本文中所列的7車位升降橫移式立體停車設備，PLC主要要控制二、三層五個升降電機的正反轉和一、二層四個橫移電機的正反轉。此外要控制上層車位上安全鉤的電磁鐵和系統報警顯示裝置等。第2章方案總體設計2.1方案總體設計升降橫移式立體停車庫的結構設計在整個車庫中非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動系統是升降橫移式立體停車庫的主要組成部分，主框架部分承擔著整個升降橫移式立體停車庫的總量，而且它的輕重、穩定性和可靠性以及載車板部分還影響著整個立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動系統決定著升降橫移式立體停車庫運行的好壞，所以如何設計主框架部分、載車板部分和傳動系統成為影響整個立體停車庫的關鍵因素。1.總體布局：根據預期的設計要求，要達到7車位的中小型轎車的存取目標，本次設計的車庫采用三層結構，一層和二層各兩個停車位和一個空位，三層三個停車位。需要場地大概為長8m，寬6m，高6m。2.驅動機構的設計與選擇：本次設計是針對的轎車的存取，可以滿足驅動力要求的機構可以是液壓馬達或液壓泵，柴油機，汽油機和電動機等。在車輛存取的過程中，要求升降或者橫移動作平穩，并且考慮到噪聲的大小和啟動的頻率以及便于控制，本次設計采用電動機作為驅動機構。3.提升方式的設計與選擇：提升的方式有鏈提升和鋼絲繩提升等，通過分析，本次設計采用鋼絲繩提升，并采用雙滾筒，可以實現平穩提升，并可以提升結構設計的簡化。2.2傳動方案的設計機械傳動系統主要功用是傳遞原動機的功率，變換運動的形式以實現預定的要求。傳動裝置的性能、質量及設計布局的合理與否，直接影響機器的工作性能、重量、成本及運轉費用，合理擬定傳動方案具有十分重要的意義。一般常用以下幾種傳動方案：方案一：帶傳動，易于實現兩軸中心距較大的傳動；具有傳動平穩，緩沖、吸振的特性；結構簡單，成本低；可起過載保護作用。1-電動機2-滾筒3-傳動軸4-傳動帶圖2-1帶傳動方案二：鏈傳動，平均傳動比準確，工作可靠，效率較高；傳動功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸小；可在惡劣環境中工作；易于實現較大中心距的傳動；結構輕便，成本低。1-電動機2-聯軸器3-滾筒4-減速器5-傳動鏈圖2-2鏈傳動方案三：直齒輪傳動，傳動效率高，結構緊湊，工作可靠，壽命較長，傳動準確平穩，承載能力高，功率和速度適應范圍廣。其結構如圖2-3：1-電動機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2.3傳動方案的選擇好的傳動方案除應滿足工作機的性能和適應工作條件外，還應尺寸緊湊、成本低廉，傳動效率高等。故對更方案進行價值分析，由表3-1和表3-2選出較好的方案。表2-1定性判定與價值對應判定不用差中等滿意較好好很好超目標理想價值P表2-2傳動方案選擇的使用價值表設計指標加權因子方案一方案二方案三價值價值價值傳動精度0.20.020.50.050.80.08功率0.20.020.40.040.50.05效率3圓周速度0.20.020.20.020.20.02（續表）設計指標加權因子方案一方案二方案三價值價值價值制造安裝4價格0.70.1050.60.090.40.06壽命0.30.030.50.050.50.05平穩噪聲小0.60.060.30.030.60.06總使用價值0.5350.560.39升降橫移式立體車庫的傳動要求傳動力矩較大，傳動速度較慢，經過比較和分析，帶傳動不能提供較大的傳動力矩，容易發生打滑等現象，安全系數較低，所以本方案不予采用。鏈傳動和直齒輪輪傳動方案都可以滿足傳動的要求，但鏈傳動與齒輪傳動相比，除滿足工作機的性能和適應工作條件外，尺寸緊湊、成本低廉，安裝和維護都比較方便。綜上所述，此次方案設計采用方案二。第3章主框架部分3.1鋼結構形式的選擇停車設備的鋼結構主要采用熱軋H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼板焊接成型，用高強度螺栓連接成框架結構，具有較好的強度和剛度。根據不同的結構要求，有單注形式、跨梁形式、后懸臂形式等。單注形式結構緊湊，安裝、搬運方便，給駕駛員一種導向作用，也便于設置平衡裝置，故本設計鋼結構部分采用單注形式，其結構如圖3-1。圖3-1單柱鋼結構形式3.2鋼結構部分材料的選擇車庫骨架全由鋼材結構組成，主要由立柱、橫梁、斜拉桿、加強肋等構成；本次設計主要采用熱扎H型鋼結構，材料均選牌號為Q235-A。查參考文獻[10]表7-9初選立柱型號為20GB707-88，該車庫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，邊長為400mm，厚度為30mm，鋼材上安裝四個地腳螺栓，保證立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的強度。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，型號為熱扎工字鋼18GB706-88，側面橫梁因受力較小，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、加強肋均采用熱扎等邊角鋼截面，角鋼號數為10GB9787-88，截面形狀如圖3-4所示。圖3-4斜拉桿、加強肋的等邊角鋼截面本次鋼結構設計選擇的鋼材承載能力強，且型鋼強度高、耐壓、耐彎能力強，根據受力分析知其遠遠滿足設計要求，故無須對其進行強度校核。第4章升降傳動系統設計在升降傳動系統中，我們采用鋼絲繩傳動型式。鋼絲繩傳動形式的升降傳動系統一般是由電機、減速系統、卷筒、滑輪、鋼絲組成。在鋼絲繩傳動型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動載車板上下升降。鋼絲繩一端與載車板相連結，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動)，當載車板需要升降時，提升電機便會通過其正反轉來帶動卷筒順時針或逆時針旋轉實現載車板的升和降。示意圖如圖4-1所示：1-載車板2-卷筒3-升降軸4-鏈輪5-電動機6-鋼絲繩圖4-1升降傳動示意圖4.1升降電動機的選擇初設升降速度v=0.15m/s，載重M=2000kg，提升所需功率為：由機械設計手冊知電動機輸出功率：（4-1）式中——工作機所需功率——減速機與工作機之間的總效率鏈傳動總效率：（4-2）式中——鏈傳動效率，查得=0.96——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對，代入數據得：則電動機的輸出功率為：=3.12kw選擇臺灣明椿電動機廠生產的停車設備專用交流減速電動機，型號為MLPK55370603，功率P=3.7kw，頻率為50HZ，電壓220V，速比為60，輸出轉速為。其外形見圖4-2。圖4-2電機的外形圖表4-1升降電機的尺寸表ADEFGHLJK525150210260190152142.285MXYZPQTW230255160170654043.5104.2升降鏈傳動的設計初定卷筒直徑D=200mm,載車板上升速度V=0.15m/s,求得卷筒的轉速。由得，鏈輪的傳動比初取傳動比i=1.5。1.選擇鏈輪齒數、根據傳動比i=1.5，查《機械設計》表6-6取小鏈輪齒數=17則大鏈輪齒數=27。2.確定鏈條鏈節數Lp初定中心距取a=10p，則節距取Lp=443.計算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節距P由《機械設計》表6-3查得工作情況系數由《機械設計》表6-5查得小鏈輪齒數系數Kz=0.887,鏈長系數選擇雙排鏈，由《機械設計》表6-4查得多排鏈系數Kp=1.7計算額定功率根據額定功率和轉速查《機械設計》圖6.13選擇滾子鏈型號為24A，鏈節距P=38.1mm鏈號標記為24A—2×44GB1243-19974.確定鏈實際長度L及中心距L=Lp×P/1000=44×38.1/1000=1.68m5.計算鏈速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有7.按靜強度校核鏈條由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。由《機械設計手冊》知，鏈條靜強度計算式：（4-3）式中——靜強度安全系數；——工況系數，查表12-2-3取；——鏈條極限拉伸載荷，=249.1kN；——有效圓周力，；——離心力引起的力，，其中為鏈條質量，可由《機械設計手冊》表12-2-9查得：q=5.6kg/m；時，可以忽略。——懸垂力，，其中為系數，查《機械設計手冊》圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則；——許用安全系數，。代入數據得：符合強度要求。8.潤滑方式的選擇根據鏈速v=0.25m/s和鏈節距P=38.1mm，按《機械設計》圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。4.3升降軸的設計升降軸是升降電機動力通過鏈輪輸入的一段，它的結構如下圖：圖4-3升降軸結構圖1.估算軸的基本直徑選用45鋼，調質處理，由《機械設計》表9-1查得=640MPa。查表9-3，取C=60，由《機械設計》式（9-2）得所求為軸的最細處，即裝聯軸器處（圖5-2）。但因此處有個鍵槽，故軸頸應增大5%，即。為了使所選的直徑與聯軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯軸器。由《機械設計》查得采用剛性聯軸器，取與軸配合的的半聯軸器孔徑40mm，故軸頸，與軸配合長度83mm。2.軸的結構設計（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說明裝聯軸器軸段1-2=40與半聯軸器的內孔配合，故取40mm自由段2-3=46半聯軸器的右端用軸肩定位，故取46mm裝鏈輪軸段3-4=50與鏈輪輪轂的內孔配合，并便于拆裝，故取50mm軸環段4-5=60考慮鏈輪的軸向定位，故取60mm自由段5-6=46考慮半聯軸器左端的軸向定位，故取46mm裝聯軸器段6-7=40與聯軸器的內孔徑相適應，故取40mm（2）確定各段長度，見表4-3表4-3升降軸各段長度位置軸段長度/mm說明裝聯軸器軸段1-2=83該段的長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（續表）位置軸段長度/mm說明裝鏈輪軸段3-4=82該段長度由鏈輪輪轂寬度決定，考慮鏈輪的安裝，該軸段長略短于輪轂的寬，故取82mm軸環段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考慮提升部分的結構，取792mm裝聯軸器段6-7=83該段的長度由鏈輪輪轂寬度決定，故取83mm3.軸上零件的周向固定半聯軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機械設計》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為80mm，半聯軸器與軸的配合代號為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為H7/k6。4.考慮軸的結構工藝性考慮軸的結構工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。4.4聯軸器及鍵的選擇1.聯軸器的選擇由前可知與聯軸器配合處直徑為40mm，查參考文獻[2]選用剛性聯軸器。2.鍵的選擇與校核（1）查《機械設計》表9-4選普通平鍵：與聯軸器配合的選用：鍵12×80GB/T1095-1990；與鏈輪配合選用：鍵14×80GB/T1095-1990。（2）校核：查《機械設計》知校核公式為：（4-4）式中T——傳遞的轉矩，；——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度；——鍵的工作長度，圓頭平鍵；——軸的直徑；——許用擠壓應力，查表6-2知：。聯軸器與軸配合的鍵：，，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[10]選軸承型號為6238GB/T276-94。2.軸承壽命校核查參考文獻[1]知軸承壽命計算公式為：（4-5）查表知：，當量動載荷為。對于球軸承，，，代入數據得：可知軸承壽命足夠長，選擇符合要求。3.軸承潤滑由于傳動軸轉速比較低，故軸承采用脂潤滑即可，在軸承座內加入足夠的脂潤滑即可，對承受較大載荷來說此種潤滑方式十分適宜。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——選擇系數由表81-8確定選擇系數C=0.104根據《機械設計》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=133.0KN2.滑輪的選擇滑輪用來導向和支撐，以改變鋼絲繩傳遞力的方向。該滑輪受載荷比較小，一般制成實體滑輪，材料為鑄鋼。由鋼絲繩的直徑d，按《機械設計手冊》表8.1-64查得與鋼絲繩直徑匹配的滑輪直徑D=225mm。滑輪的型式由《機械設計手冊》圖8.1-8選擇一般密封，無內軸套的E型滑輪。其標記為：滑輪E16×225-55JB/T9005.3-19994.7卷筒的設計卷筒的類型按JB/T9006.2-1999選擇A型卷筒，根據《機械設計》表8.1-47進行卷筒的幾何尺寸計算：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=1.5卷筒上有螺旋部分長：無繩槽卷筒端部尺寸,固定鋼絲繩所需中間光滑部分長度m=43mm卷筒長度4.8升降軸的強度校核1.軸的受力分析軸的力學模型如下圖：圖4-4軸力學模型圖根據升降傳動軸的受力情況，此軸主要受扭矩作用，所以只要對軸進行扭轉應力強度校核即可，由《機械設計》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鍵槽中心截面（即與鏈輪配合處）受扭矩最大，為危險截面，應對它進行扭應力強度較核：（4-7）式中；。代入數據可得：。由此可知強度符合要求，設計合理。第5章橫移傳動系統設計橫移傳動系統的作用是使載車板平移到指定位置，其傳動主要是靠電機帶動鏈輪使滾輪在軌道上移動。其結構如圖5-1。1-主動輪2-鏈輪3-電動機4-載車板5-從動輪圖5-1橫移傳動示意圖5.1橫移電動機的選擇初設承載總質量M=2000kg，橫移速度V=0.15m/s，由機械設計手冊查得摩擦因子μ=0.2，則帶動橫移軸轉動所需功率：由機械設計手冊知電動機輸出功率：（5-1）式中——工作機所需功率——減速機與工作機之間的總效率鏈傳動總效率：(5-2)式中——鏈傳動效率，查得=0.96——滾動軸承效率，查得=0.99，兩對，代入數據得：則電動機的輸出功率為：=0.594kw由于橫移的速度較慢，要求橫移電機的轉速較低，為使結構緊湊，本設計根據輸出功率選擇由臺灣明椿電機廠生產的交流減速電動機，型號為MLPK40075803，額定電壓220V，功率P=0.75w，速比30，輸出轉速n=18r/min。其外形圖與升降電動機相同，見圖4-2。電機的主要安裝和外形尺寸如下表：表5-1電機外形尺寸(mm)ADEFGHLJK36590140175120111523.4265MXYZPQTW16517511612545403175.2橫移鏈傳動的設計初選橫移輪直徑D=160mm，則車輪的轉速應為由于電機轉速和車輪轉速幾乎相同，故傳動比為1。1.初選鏈輪齒數由《機械設計》表6-6查得，則從動鏈輪齒數2.確定計算功率由于載荷比較平穩，由《機械設計》查表6-3得工況系數=1.0，因此==0.75kw3.初定中心距，確定鏈條鏈節數Lp初定中心距取，則鏈節數取Lp=80節4.計算單排鏈所能傳遞的功率及鏈節距P由《機械設計》表6-5查得小鏈輪齒數系數Kz=1.0,選擇單排鏈，由《機械設計》表6-4查得多排鏈系數Kp=1.0由《機械設計》圖6.14查得長度系數=0.98故所需傳遞的功率為根據額定功率和轉速查《機械設計》圖6.13選擇滾子鏈的型號為12A，由表6-1查得鏈節距P=19.05mm鏈標記為：12A—62GB/T1243-19975.確定鏈實際長度L及中心距L=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm6.計算鏈速7.計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《機械設計》取壓軸力系數有8.按靜強度校核鏈條由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。由參考文獻[5]知，鏈條靜強度計算式：（5-3）式中——靜強度安全系數；——工況系數，查表12-2-3取；——鏈條極限拉伸載荷，=31.1kN；——有效圓周力，；——離心力引起的力，，其中為鏈條質量，可由《機械設計手冊》表12-2-9查得：q=1.50kg/m；時，可以忽略。——懸垂力，，其中為系數，由《機械設計手冊》查圖12-2-3得：，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則；——許用安全系數，。代入數據得：符合強度要求。9.潤滑方式的選擇根據鏈速v=0.11m/s和鏈節距P=19.05mm，按圖6.16查得潤滑方式為人工定期潤滑。10.鏈輪的結構設計鏈輪的結構選為整體式，材料為45鋼，熱處理為淬火、回火，齒面硬度40~50HRC。由《機械設計手冊》表14.2-19查得主要結構尺寸如圖5-2：圖5-2橫移鏈輪5.3橫移傳動軸A的設計橫移傳動軸A是一層車庫橫移電機動力通過鏈輪輸入的一段，它的結構如下圖：圖5-3橫移軸A1.估算軸的基本直徑選用45鋼，調質處理，由《機械設計》表9-1查得=640MPa。查表9-3，取C=110，由式（9-2）得。所求為軸的最細處，即裝聯軸器處（圖3.2）。但因此處有個鍵槽，故軸頸應增大5%，即，則。為了使所選的直徑與聯軸器孔徑相適應，故需同時選擇聯軸器。由《機械設計手冊》查得采用剛性聯軸器，取與軸配合的的半聯軸器孔徑28mm，故軸頸28mm，與軸配合長度44mm。2.軸的結構設計（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說明裝鏈輪軸段1-2=28與鏈輪的內孔配合，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與車輪的內孔配合，并便于拆裝，故取45mm軸環段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由軸承的內孔決定。初選深溝球軸承，型號為6232，其內孔尺寸d=32，故取32mm自由段7-8=30考慮聯軸器左端的軸向定位，故取30mm裝聯軸器段8-9=28與聯軸器的內孔徑相適應，故取28mm（2）確定各段長度，見下表：表5-3橫移軸各段長度位置軸段長度/mm說明裝鏈輪軸段1-2=38該段的長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該段長度由車輪輪轂的寬度決定，故取78mm（續表）位置軸段長度/mm說明軸環段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該段長度由軸承的寬度決定，該軸承為深溝球軸承，代號為6332，寬17mm，故取17mm自由段7-8=22考慮聯軸器的安裝位置，取22mm裝聯軸器段8-9=41因半聯軸器與軸配合部分的長度為44mm，為保證軸的端面不接觸，取該段長度略短于與聯軸器配合長度，故取41mm3.軸上零件的周向固定鏈輪，車輪和半聯軸器的周向定位均采用平鍵連接，按由《機械設計手冊》查得平鍵尺寸（GB/T1096-2003），鍵槽采用鍵槽銑刀加工，長為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為H7/k6；半聯軸器與軸連接和鏈輪，選用平鍵為，半聯軸器與軸的配合代號為H7/k6；滾動軸承與軸的周向定位靠過盈配合來保證，此處選H7/r6。4.考慮軸的結構工藝性考慮軸的結構工藝性，軸肩處的圓角半徑R值為2.5，軸端倒角c=2mm；為便于加工，鏈輪和半聯軸器處的鍵槽布置在同一軸面上。5.4聯軸器及鍵的選擇1.聯軸器的選擇由前可知與聯軸器配合處直徑為28mm，查《機械設計手冊》選用剛性聯軸器。2.鍵的選擇與校核（1）《機械設計手冊》表9-4選普通平鍵：與聯軸器配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；與小鏈輪配合選用：鍵8×30GB/T1096-2003；與車輪配合選用：鍵14×70GB/T1096-2003。（2）校核查《機械設計手冊》知校核公式為：（5-4）式中T——傳遞的轉矩，由；——鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，h為鍵的高度；——鍵的工作長度，圓頭平鍵；——軸的直徑；——許用擠壓應力，查表6-2知：。聯軸器與軸配合的鍵：，，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。5.5軸承的選擇與計算1.軸承的選用及校核軸承均選用深溝球軸承，查《機械設計手冊》選軸承型號為6238GB/T276-94。軸承壽命校核：查參考文獻[1]知軸承壽命計算公式為：（5-5）查表知：，當量動載荷為。對于球軸承，，，代入數據得：可知軸承壽命足夠長，選擇符合要求。2.軸承潤滑由于傳動軸轉速比較低，故軸承采用脂潤滑即可，在軸承座內加入足夠的脂潤滑即可，對承受較大載荷來說此種潤滑方式十分適宜。5.6橫移車輪與導軌的選擇由《機械設計手冊》按JB/T6392.2-1992選擇雙輪緣車輪，車輪的直徑為160mm。其標記為：車輪SL-160×48JB/T6392.1，車輪的材料選擇45鋼，其結構如圖5-4。導軌的選擇按《機械設計手冊》表8.1-117選擇輕型鋼軌（GB/T11264-1989），其結構如圖5-5。車輪的主要尺寸如下表：表5-4車輪的主要尺基本尺寸/mm參考尺寸/mmDD1BB1dd1D2S1601909080457012020導軌的主要尺寸如下表：表5-5導軌的主要尺寸截面尺寸/mm軌高底寬頭寬頭高腰高底高腰厚ABCDEFt1071077527602016圖5-4車輪圖5-5導軌第6章安全防護措施6.1防墜落裝置設計由于載車板上停有汽車，在升降電機停止工作時，電機會被倒拉反轉，使車板自動下落。因此需要加以制動。經過許多方案的設計和比較，得出較優的設計，運用防墜落掛鉤和掛環，在載車板停穩后將載車板懸掛在掛鉤上，從而阻止電機被倒拉。但電機在工作時，制動裝置是不需要的，我們又采用電磁鐵通電頂開制動桿，從而達到消除制動的效果。如圖6-11-載車板2-掛環3-電磁鐵4-制動桿5-掛鉤圖6-1防墜落結構原理圖當電機不工作時，電磁鐵無電，制動桿桿左端由于彈簧作用力而使掛鉤掛住掛環，從而阻止載車板下落。當電機要運行時，電磁鐵給電，吸引制動桿使掛鉤脫離掛環，從而消除制動。由于該裝置電磁鐵控制原理，因此它制動的效果是快捷的，只要設置限位開關使載車板到達停放的位置時，掛環與掛鉤可以相互結合即可。因而這種方案還是比較好的，既可以實現快捷有效的控制，便于智能控制，又可以提供可靠地安全保護。6.2其他防護措施除了防墜落裝置，車庫的其他防護裝置也必不可少。除了一般建筑要求的消防措施等之外，該立體車庫還需有;(1)載車板上有無車檢測在每個載車板上的一條對角線上安放一套光電開關，用于檢測載車板上有無車。(2)載車板平移運動是否到位檢測只有下層載車板有平移運動，在每個車位上分別安裝一只限位開關，用于檢測載車板平移運動是否到位。(3)載車板升降是否到位檢測只有上層載車板有升降運動，在每個載車板下方和框架下方分別安裝一只限位開關，用于檢測載車板下降和上升是否到位。(4)人員誤入檢測在進入車庫的大門口裝有光電傳感器，在整個裝置在運行的過程中如果光電傳感器接受到有物體誤入的話就立刻停止運行，以保證人員安全。第7章車庫的控制系統操作簡單、快捷，使用方便，安全可靠，維護量小，為用戶提供一個安全、簡易的使用環境，這是對自動化立體停車設備的基本要求。整個車庫設計由一臺PLC對車庫進行統一的管理和監控，通過PLC控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內車輛的調入調出由PLC根據當前各車位的車輛存放情況，按照相應的調度策略調度車輛進出。立體車庫的自動存取車控制系統包括弱電與強電兩套系統。弱電系統主要包括各種信號的采集、報警與控制輸出。PLC輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關斷。強電系統包括載車板電機控制線路、控制電機正反轉接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車