十层垂直式立体车库设计.doc

吉林建筑大学本科毕业设计 i 摘摘 要要 都市停车难是当前我国大中城市中普遍存在的一种现象。长期以来被忽视 的静态交通建设加上停车场、泊车位的严重不足，使都市面临前所未有的压力。 机械式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特之处被广泛的应用在酒 店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。 本设计主要是关于垂直升降式立体停车库和主要零部件的选择。垂直升降 式立体停车库就其组成部分而言，可分为三大部分:车库结构部分、传动机构部 分和控制系统部分。 传动结构由升降传动、旋转传动和横移传动三个部分组成。该立体车库就 是通过旋转机构选择车位方向，升降电梯承载车辆到指定高度，横移机构利用 叉梳实现存取车辆；本设计选择以可编程控制器(plc)作为车库控制系统的控制 核心，并根据车库工作时输入输出的工作参量，完成可编程控制器的选择。垂 直式立体停车库具有非常广阔的发展空间和前景，使立体停车库实现智能化， 网络化,标准化。 关键词关键词: 停车，垂直升降式立体停车库，升降电梯，横移叉梳，可编程控制器 吉林建筑大学本科毕业设计 ii abstract city parking is difficult in large and medium cities, which is a current widespread phenomenon in china. since the static state transport facilities were neglected for a long and a serious of parking spaces were short, so the city is facing unprecedented pressure. mechanical parking as a new parking facilities, their uniqueness has been widely used in hotels, guest houses, institutions, as well as resident plots and so on. this design is mainly about on the circular elevator type parking and the major components of the selection. the parking of circular elevator can be divided into three parts by its components: the garage structure part, transmission part and control system part. the transmission structure is composed of fluctuation transmission, the revolving transmission and sliding part. the direction of vehicles is selected by the revolving transmission in the parking spaces, and the elevator carries vehicles to the specified height, and the sliding components get access to vehicles through the fork comb; the programmable controllers (plc) control system as the center control garage in the design, according to the work of input and output parameters of garage, which can complete programmable controllers option. the parking of circular elevator has a very broad space for development and prospects, which can lead to intellectualization, achieve the network and realize the standardization in the future. keywords: parking, the parking of circular elevator, elevators, the sliding fork comb, plc 吉林建筑大学本科毕业设计 iii 目录目录 摘摘 要要i abstract.ii 目录目录.iii 第第 1 章章 绪绪 论论1 1.1 机械式停车库的基本概念 .1 1.2 国内外立体车库的发展状况及前景.1 1.3 机械式停车库的分类及特征.3 1.4 垂直升降式立体停车库的设计概要.6 第第 2 章章 垂直升降式停车库的结构设计垂直升降式停车库的结构设计9 2.1 垂直升降式车库主要组成部分.9 2.2 提升机构的设计.9 2.3 旋转机构的设计.15 2.4 横移机构的设计.21 5.3 动力计算26 2.5 托盘的设计.27 第第 3 章章 垂直升降式立体车库检测系统与安全垂直升降式立体车库检测系统与安全30 3.1 立体车库承载能力试验.30 3.2 立体车库检测系统及安全措施.31 总结与展望总结与展望33 致致 谢谢34 参考文献参考文献35 吉林建筑大学本科毕业设计 1 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 机械式停车库的基本概念机械式停车库的基本概念 随着城市化进程的加速，日益增多的汽车带来了城市停车厂不足以及由此 引发的一系列问题，是我们在城市中紧凑的地方内对停车空间、停车方式进行 新的探索。停车库也有底面向地下、有单层向多层发展，停车方式亦由坡道式 向机械式发展。 机械停车库是利用机械设备提高单位面积停车数量的停车方式，他是使用 机械设备作为运送或既运送且停放车辆的汽车库，分为运送器和停车位两部分。 运送器是机械停车设备中承托和运送汽车的总称，它包括托架、托板和台车等。 停车位是汽车为停放汽车而划位，他由车辆本身的尺寸加四周必须的距离组成。 1.2 国内外立体车库的发展状况及前景国内外立体车库的发展状况及前景 随着人类社会的不断进步和科学技术的不断发展，人类的生产、生活方式 日渐趋于集中，城市规模越来越大，而城市中的人均生存空间变得越来越小， 于是充分利用城市空间的理念并应用到城市发展的一些领域，如立体建筑、立 体交通、立体仓库、立体停车库等。除出租车外，一般情况下机动车 10%20%的 时间在路行驶，80%90%的时间停着，这就需要提供大量的空间给机动车停 放，停车难往往会成为城市交通的主要负担。因此，“停”的问题在整个交通 过程中的地位不容忽视。尤其在市中心，商业、餐饮等繁华地段，人口密度大， 车辆多，空地少；高楼密集的住宅小区更是“车满为患”，引发了令人担忧的 机动车辆挤占公用道路和绿化场地、占据生活空间。轿车不断增加，城市停车 难问题日益突出，不仅影响城市交通畅通和城市景观，而且破坏城市绿化美化。 汽车数量的增长与停车位短缺的矛盾日益突出，停车难的问题几乎覆盖了全国 大大小小的城市，产生了目前中国日益突出的停车难问题。 吉林建筑大学本科毕业设计 2 图 1-1 停车难 机械停车库始于 20 实际 60 年代，当时的机械停车库只是用垂直升降机来 代替坡道，水平驾驶仍需要人驾驶，面积和体积和节省并不十分明显。到了 20 世纪 70 年代逐渐向全机械化、自动化方向发展，把每辆车所需要的停车面 积和空间竟可能压缩到最小，车库实际上成为停放车辆的容器，基本上不需要 通风与人员进入停车室内空间，减少了许多为了解决安全问题的增设的设施， 这样充分发挥了机械停车库的优势。进入 20 世纪 90 年代，随着电脑自能化管 理和自动化仓储技术的发展，出现了自动化仓储式机械停车库，更加提高了土 地利用率。 多年来，在城市交通建设中，只注重解决动态交通修路，不重视解决 静态交通建停车场，造成现有停车位远远不能满足停车需求的严重局面。 都市停车难已是当前我国大中城市中普遍存在的一种现象，在城市市区各大小 区、商场、医院、车站等地体现最为突出，停车场的发展远远滞后于实际需要， 停车位的供需矛盾越来越突出。长期以来被忽视的静态交通建设，由于停车场、 泊车位的严重不足，更加会面临前所未有的压力。其中采用立体停车库就是充 分利用停车空间和缓解停车空间不足的行之有效方法。由平面停车场发展到立 吉林建筑大学本科毕业设计 3 体停车库，使得在同样占地面积的情况下能停纳更多的车，在城市中立体停车 库具有较强的实用性，也十分适合城市建筑环境。与此同时，汽车数量的增长 将带来巨大的停车市场。在一些发达国家和地区，立体停车库早已成为当地最 有效地解决停车问题的主要方式。 立体停车库能得到进一步的发展，还在于它自身的诸多优点： 1.节省占地面积，节省大量投资 2.出入库管理方便，省时省力 3.可避免车辆的丢失和损坏 4.配置灵活 立体车库的发展在国外，尤其在日本己有近 30 至 40 年的历史，无论在技 术上还是在经验上均已获得了成功。美、德、日、韩等国家的产品代表了国际 上的领先水平，国内立体车库多为进口德国和韩国的产品。在西欧、东南亚、 韩国和日本得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行 业体系。我国于 90 年代初开始研究开发立体车库，距今己有十多年的历程。由 于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住户商 用面积的矛盾，立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，己被广大用户 接受。 1.3 机械式停车库的分类及特征机械式停车库的分类及特征 机械停车场按停车位的空间配置方向大致可以分为垂直方向配置和水平方 向配置两大类。此外，还可以根据汽车的驶入位置，汽车入库后的动作形式分 类。常见的机械式停车场的种类如下： 1.垂直升降式 运行原理：该设备通过 plc 控制系统，在垂直方向上垂直运转。汽车停在 托架上，托架随传动系统作升降运动，车位辐射状分布，以升降台回转；可将 所存取车位升降至地面实现立体存放 机型特点：占地面积小，存车方便快捷;设置灵活;可在生活区建筑旁的间 隙安装;运行平稳，无震动噪音，符合环保要求;主要组成部分：回转升降装置、 吉林建筑大学本科毕业设计 4 高速提升装置、平移装置、整机计算机控制系统以及一套完整的停车检测系统、 安全保护系统、自动消防系统等。 2.多层升降横移式 运行原理：该设备的顶层载车板可上下升降；二（三、四）层载车板既可 升降，又可横移；二、三、四层和底层都有一个空位，可以通过横移载车板变 换空位，使空位正上方的载车板下降到底层，完成存取车过程底层载车板上的 汽车可直接出车。 机型特点：升降驱动系统为钢丝绳四点吊挂式，运行平稳可靠，保证车辆 升降安全；对有限的停车空间，可数倍停放车辆，可节省大量空间； plc 电脑 控制，操作简单，存取方便。按钮、触摸屏、 ic 卡可任选；设有防坠落装置， 使用安全可靠，避免发生坠落事故；光电检测，控制车辆规格及停放位置，使 车辆有序停放；光电安全检测，人员误入运行自动停止，确保车库的安全性； 设有急停按钮，非常情况下急停，避免发生意外事故；优秀的钢材及表面热浸 锌，且内外表面双层镀锌，电控元件全部进口国际名牌，使产品具有高度安全 及长久耐用的优异品质。 吉林建筑大学本科毕业设计 5 3.平面移动（有托盘式） 运行原理：通过升降机的垂直升降和搬运器的平面往复运动，将车辆自动 移送到多层平面布置的停车区域的装置，多层平面移动式。采用自动仓储原理， 透过升降机及搬运小车，将载车板及车辆由入口地面层下降到地下指定层，在 由搬运小车横向移动，将车子存（取）到设定的车位上。 特点：每层的搬运器和升降机分别动作，互不干扰，提高了车辆的出入库 速度。停车规模可达到 80-120 辆；采用人性化设计，提高了舒适性。采取多 重保险措施，安全性能卓越；采用变频调速技术，运行平稳，定位准确；设置 多种安全保护装置，停车安全；配置高效，外形美观。 4.多层循环式 吉林建筑大学本科毕业设计 6 运行原理：通过载车板左右移动与升降的相互配合，使载车板循环运动， 从而实现车辆多层存放。根据需要，出入口可加设回转盘，避免倒车麻烦，适 用于无法设置坡道的场所。 特点：比自助停车方式空间利用效率高达 6 倍，因此可以充分地利用拥 挤的地下空间；采用最新技术，安装层数最高可达 6 层；采用高速升降方式， 缩短了出入库的时间；为内置转盘结构（上部升入式），方便了前进出入库， 采用数字键操作方式，使用简单；最适宜建于地形细长且面积只允许设置一个 出入口的场所。 1.4 垂直升降式立体停车库的设计概要垂直升降式立体停车库的设计概要 1.4.11.4.1 垂直升降式立体停车库的存取方式垂直升降式立体停车库的存取方式 垂直升降式停车库的存取方式有以下几种：左右两侧存取方式、扇形存取 方式、圆周存取方式等。左右两侧存取方式就是电梯井道在中间，停车位在井 道左右两侧，每一层有两个停车位，升降电梯升降到停车层后，横移装置可以 左右存取车，存取机构简单，但是存放的车辆较少。扇形存取方式就是停车位 依电梯井道为中心作扇形分布，升降电梯升降到停车层后，横移机构按扇形存 取车辆，这样就增加了停车位，但存取机构复杂。圆周存取方式就是停车位以 电梯井道为中心作圆周分布，每一层的停车位最多，车库面积较小。本设计选 用圆周存取方式。 吉林建筑大学本科毕业设计 7 图 1-2 电梯式立式停车库结构图 1.4.21.4.2 垂直升降式停车库的设计参数垂直升降式停车库的设计参数 该车库用在大型公共区域，要求面积小，外形美观。根据停车类型，停车 厂设计标准有关规定和实际使用性，选用如下实际参数 垂直升降式停车库 适停车辆轿车，微型车 总停车位60 位 每层停车位6 位 最大容车尺寸5.05m（长）1.85m（宽）1.65m（高） 最大容车重量 2000kg 车库标准层高2.2m(第一层 3.15m，地下层 2m) 车库占地面积 118.32 吉林建筑大学本科毕业设计 8 电源交流 380v，50hz 功率 35kw 电梯升降速度 45m/min 转台旋转速度 6r/min 取车时间0100s 存车时间.0100s 车辆提升方式电梯垂直升降 车辆选位方式转盘旋转 存取车辆方向始终向前 出入口数量2 个 控制方式plc 控制 消防设备co2 灭火 主构架钢结构 表 1-1 车库设计参数 吉林建筑大学本科毕业设计 9 第第 2 章章 垂直升降式停车库的结构设计垂直升降式停车库的结构设计 2.1 垂直升降式车库主要组成部分垂直升降式车库主要组成部分 垂直升降式停车库主要由主框架部分、提升机构、横移机构、旋转机构及 安全防护装置五大部分组成。 垂直升降式车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分承担着整 个停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性影响着整个立体停车库的重 量、材料和成本的多少以及安全性，提升机构是整个车库垂直运行的主要部件， 横移机构实现了存取车的住整个过程，旋转机构负责车辆停放的取向。 2.2 提升机构的设计提升机构的设计 2.2.12.2.1 设计原理设计原理 采用电梯提升结构，曳引机选择有减速器的，钢丝绳用曳引比是 1：1 的绕 法。箱体固定在导架上，导架带动箱体沿导轨运动。 吉林建筑大学本科毕业设计 10 1、升降机构 2、停车架 3、托盘 4、存取机构 5、回转机构 6、升降平台 7、配重 图 1-3 提升机构示意图 2 2.2.2.2.2 驱动形式驱动形式： 驱动形式为电机驱动，控制方式可根据用户要求采用变压调速控制或变频 变压调速控制，其调速性能和运行平稳性能车库的要求。平层精度15mm， 构造相对简单，设备体积小，制造成本较低，其驱动装置布置形式如图 1-4 所 示： 吉林建筑大学本科毕业设计 11 图 1-4 驱动装置示意图 图中： 1电动机； 2联轴器 1； 3制动器； 4减速器； 5联轴器 2； 6支承件； 7钢丝绳； 8曳引轮 9联轴器 因图中三个联轴器的类型不一致故特别标明。 其具体工作原理如下： 电动机 1 得电双轴输出经联轴器 2 与短轴相联，短轴穿过制动器 3 联入减速器 4，经过减速器输出由联轴器 5 传给长传动轴，长传动轴再带动曳引轮 8 旋转，在 钢丝绳 7 产生的摩擦力的作用力下提升或放下箱体运动，其中 6 为支承件。 2.2.32.2.3 曳引电动机的选择曳引电动机的选择 曳引电机是驱动电梯上下运动的动力源，其运行情况比较复杂。运行过程 中要频繁的起动、制动、正转、反转，而且负载变化很大，经常工作在重复短 时状态、电动状态、再生制动状态的情况下。因此，要求曳引电机不但应能适 吉林建筑大学本科毕业设计 12 应频繁起、制动的要求，而且启动电流小，启动力矩大，机械特性硬，噪声小， 当供电电压在额定电压正负 7%的范围内变化时，还能正常启动和运行。因此电 梯用曳引电机是专用电机，功率的计算一般用一下公式： 102 )1 (vg p 式中p曳引电机功率； 电梯平衡系数（一般取 0.450.5） ； g电梯轿厢额定载重量（kg） ； 电梯的机械总效率； v电梯升降速度（m/min） 。 电梯轿厢额定载重量 3500kg，电梯升降速度 45m/min,一般采用有齿曳引机 的电梯，电梯机械总效率取 0.50.55，则根据公式可得： kwp 7 . 20 6055 . 0 102 45)5 . 01 (3500 查表选用 ytd 交流双速电动机 ytd-250m，其参数见下表： 功率电压电流转速启动电流启动转矩 效率功率因素转速差 22kw380v46.2a936r/min 254a3.03r/min0.840.866.4% 表 2-1 电动机参数 2.2.32.2.3 曳引轮直径的选择曳引轮直径的选择 曳引轮直径与电梯的运行速度、曳引电机减速比、电动机转速、曳引比等 参数有关，通常按下式计算： n ivi d 减曳 60 式中： d曳引轮直径； n电动机转速； v电梯轿厢升降速度； 曳引比，与绕法有关； 曳 i 吉林建筑大学本科毕业设计 13 曳引机减速机的减速比； 减 i 电动机的转速 936r/min，电梯轿厢升降速度 45m/min,曳引机减速器减速比 选用 64:2，曳引比选用 1:1，根据公式可得： md44 . 0 4355. 0 26093614 . 3 6414060 2.2.42.2.4 曳引钢丝绳直径和根数的选择曳引钢丝绳直径和根数的选择 1曳引钢丝绳直径的选择 在电梯中，曳引钢丝绳终日悬挂重物，对于工作繁忙的电梯曳引机钢丝绳， 每天要在同一个地方弯曲几百次乃至上千次。弯曲疲劳破坏和表面磨损是造成 钢丝绳报废的主要原因。 1为了延长钢丝绳的使用寿命，通常规定 40 1 d d 其中：d曳引轮的直径 m； d曳引钢丝绳的直径 m。 曳引钢丝绳的直径不应小于 8mm。 故可选择： mdd011 . 0 44 . 0 40 1 40 1 查表选择：d=11mm，采用 619s+nf 钢丝绳最小破断栽荷为 70.7kn，近低 重量为 36.1kg/100m。 2. 曳引钢丝绳根数的选择 从确保规定的安全系数方面考虑，确定曳引钢丝绳的根数 n, 可采用下列公 式 )( )( 10 1 jzu kpsk kqg n g轿厢重力； q额定载重力； k 钢丝绳的表载安全系数； j s 单根钢丝绳的破断拉力； 0 吉林建筑大学本科毕业设计 14 k曳引比zu 1：1 k=1；zu 2：1 k=2；zu p 轿厢在最底层位置时，提升高度内单根曳引钢丝绳的重力。 1 根据实际设计情况之轿厢重力为 1470n，额定载重力为 1960n，钢丝绳的 静载安全系数如采用三个或三个以上的曳引钢丝绳的曳引电梯取 12，单根钢丝 绳的破断拉力为 58400n，轿厢在最底层时的，提升高度内单根的曳引重力为 90n。则 =4 )( )( 10 1 jzu kpsk kqg n )129058400(1 128 . 9)15002000( 电梯在实际应用中一般选用 46 根钢丝绳，这里确定钢丝绳的根数为 4。 2.2.52.2.5 配重的选用配重的选用 配重又称平衡重，可以平衡轿厢的重量和部分电梯负载的重量，减少电动 机功率的损耗，当电梯负载与配重十分匹配时，还可以减小钢丝绳与强悍轮之 间的曳引力，延长钢丝绳的寿命，如果轿厢或 配重撞在缓冲器上后，电梯失去 曳引条件，避免了冲顶事故的发生。 通常采用如下公式计算： kqgw 其中 w为配重总重量 g为轿厢自重 q为轿厢额定载重量 k为电梯平衡系数（一般取 0.40.5，以钢丝绳两端重量之差值 最小为好） ； 根据设计参数可知 =2000+0.5 1500=2750kg;kqgw 吉林建筑大学本科毕业设计 15 2.3 旋转机构的设计旋转机构的设计 机构采用圆盘旋转定位，托盘横向运动存放车辆。具体形式是；汽车驶入 车库后，计算机分析所要停放的车位，旋转平台旋转将汽车旋转到指定方向， 提升机构将汽车提升到指定高度，然后托盘横向运动，实现存放，如下结构示 意图： 图 1-5 旋转机构示意图 吉林建筑大学本科毕业设计 16 2.3.12.3.1 旋转电机的选择旋转电机的选择 电动机的容量选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量 小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常或使电动机因长期过载而过早 损坏，容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，因经常不在满载下运 作其效率和功率因数都较低造成浪费，电动机容量主要由电动机运行时发热条 件而定，而发热又与其工作有关，本设计适用于间歇性运作的情况下 根据如下公式，选择电动机的功率 9550 tn p 其中: p 为选择功率； n 为电机转速，根据设计参数取 6r/min； 为总效率，是圆锥齿轮传动效率，一般为 0.940.97， 21 1 是摩擦传动效率，一般取 0.850.92. 2 吉林建筑大学本科毕业设计 17 t 为转动力矩，4013134 . 2 5 . 08 . 93500rnt 代入公式可得： kw tn p5 . 0 90 . 0 95 . 0 9550 640131 9550 选用型号 y80m1-4 的电动机，具体参数为，功率 0.55 kw 、电压 380 v 、 转速 1390 r/min。 2.3.22.3.2 圆锥齿轮传动的设计计算圆锥齿轮传动的设计计算 已知输入功率(稍大于齿轮的实际功率)，小齿轮的转速为kwp55 . 0 1 ，大齿轮的转速为，转动比，由电机驱动，工min/1390 1 rn min/6 2 rn 3i 作寿命（每年工作 350 天） ，运转平稳，转向不变。 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 按传动方案，选用直齿圆锥齿轮，齿形制,o 齿形角，60110jb 0 20 齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位。1 a h2 . 0 c 0 0 m 运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 8 级精度。 材料选择，小齿轮材料为 40cr（调质） ，硬度为 280hbs，大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为 240hbs。 选小齿轮齿数，则23 1 z69233 12 zz 2.按齿面接触疲劳强度设计 运用如下公式： 3 2 1 2 1 5 . 01 92 . 2 rrf e t ktz d 确定公式内的各计算值 查得材料弹性影响系数。mpaze 8 . 189 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的mpa h 600 1lim 接触疲劳强度极限。mpa h 550 2lim 吉林建筑大学本科毕业设计 18 计算应力循环次数 小齿轮： 9 1 1045 . 2 712350113906060 h njln 大齿轮： 8 9 1 2 1037 . 8 3 1045 . 2 n n 查得接触批量寿命系数 93. 0 1 hn k 97 . 0 2 hn k 计算接触疲劳许用应力 mpampa s k hhn h 55860093 . 0 1lim1 1 mpampa s k hhn h 5 . 53355097 . 0 2lim2 2 试选，查得2 . 1 v k 875. 125 . 1 5 . 1, 1, 0 . 1 kkka 所以，25. 2875 . 1 0 . 12 . 10 . 1 kkkkk va 转矩计算为 mmn n p t 3 5 1 5 1 1078 . 3 1390 55 . 0 10 5 . 95 10 5 . 95 查表取齿宽系数， 3 1 r 计算 试算小齿轮的分度圆直径，代入中的较小的值得 h mmd t 7 . 33 3 3 1 5 . 01 3 1 1078 . 3 25 . 2 5 . 533 8 . 189 92 . 2 3 2 3 2 1 计算圆周速度 v s m nd v t 28. 4 100060 139079.58 100060 11 计算载荷系数 根据，8 级精度，查得， s m v28 . 4 23. 1 v k 吉林建筑大学本科毕业设计 19 所以，。31 . 2 875 . 1 23 . 1 0 . 1 kkkkk va 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径： mm k k dd t t 34 25 . 2 31 . 2 7 . 33 3 3 11 技术模数 mm z d m478 . 1 23 34 1 1 3 按齿根弯曲疲劳强度设计 公式： 1)5 . 01 ( 4 22 1 2 1 3 f safa rr yy uz kt m 确定公式内的各计算值 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度mpa fe 500 1 。mpa fe 380 2 查得弯曲疲劳寿命系数，9 . 0,86 . 0 21 fnfn kk 1）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，则4 . 1s mpa s k fefn f 14.307 4 . 1 50086 . 0 11 1 mpa s k ffn f 39.244 4 . 1 3809 . 0 212 21 2）载荷系数31 . 2 k 3）节圆锥角 435.18 1 arctan 1 u 565.71435.1890 1 4）当量齿数 24 435.18cos 23 cos 1 1 1 z zv 218 565.171cos 69 cos 2 2 2 z zv 吉林建筑大学本科毕业设计 20 5）查取齿开系数 65. 2 1 fa y115 . 2 2 fa y 6）查取应力校正系数 58 . 1 1sa y86 . 1 2 sa y 7）计算大小齿轮的，并加以比较。 f safay y 0136 . 0 14.307 58 . 1 65 . 2 1 11 f safay y 01619. 0 29.244 86 . 1 115 . 2 2 22 f safa yy 大齿轮的数值大。 8） 设计计算 135 . 1 01619 . 0 1323) 3 1 5 . 01 ( 3 1 1078 . 3 31 . 2 4 222 3 3 m 综合分析考虑，取23,5 . 1 1 zmmm 得，mmzmdzuz5 .345 . 123,69323 1112 4几何尺寸计算 （1）计算大端分度圆直径 mmmzd mmd 5 . 1035 . 169 5 . 34 22 1 （2）计算节锥顶距 mmu d r55.5413 2 5 . 34 1 2 22 a)节圆锥角 “ 1 62618425.18 “ 2 543371565.71 b)大端齿顶圆直径 mmmdda35.37 6 2618cos5 . 12 5 . 34cos2 0 111 mmmdda45.104 543371cos5 . 12 5 . 103cos2 0 222 吉林建筑大学本科毕业设计 21 c)齿宽 mmmmrb r 5 . 34 5 . 103 3 1 取mmbb35 21 2.4 横移机构的设计横移机构的设计 2.4.12.4.1 对存取机构的设计对存取机构的设计 对存取机构进行设计，必须了解其功能的具体要求。首先要求存取机构能准确 定位。由于汽车的体积跟质量都很大，存取机构应尽可能的设计的轻巧，以使其运动 惯量不至于太大而影响准停要求。其次，要求存取机构动作快，工作效率高。第三， 要求存取机构安全措施完备，如提升机构与横移机构要互锁等。 垂直升降式立体车库采用螺杆副存取车方式，结构简单紧凑，自身质量轻。存取 车辆功能主要由丝杠装置实现。 在提升轿厢上安装有两条载车板轨道，它由滚轮跟钢板制成，起支撑载车板和导 向作用。横移机构布置在两条载车板轨道之间，功能是驱动载车板做横移动作，他主 要由横移驱动丝杠、螺母和电机组成。 存车时。电机转动带动丝杠做直线运动使载车板进入停车位；取车时，电机反向运 动，通过推拉销将载车板拉出停车位。 吉林建筑大学本科毕业设计 22 2.4.22.4.2 丝杠螺母机构的选择与计算 2.4.2.12.4.2.1 确定滚珠丝杠副的导程 滚珠丝杠副的导程按下式计算： (2.4(2.4(2.4） 式中 滚珠丝杠副的导程， （） ；hpmm 工作台最高移动速度， （） ；maxvmin/m 电机最高转速， （） ；maxnmin/r 由进给系统设计要求知： =2.5maxvmin/m 查阅机械设计手册13得： 步进电机110bf003的最高转速=500。maxnmin/r 将数值代入上式(5-1)可得：ph5。mm 故取 ph=s=6。mm 5.2.2 强度计算 动载强度计算 1）对于燕尾型导轨的牵引力计算 fm=kfx+f(+2fy+g) (2.5)fz 取 k=1.4 f=0.2 考虑工作台在移动过程中只受 g 影响 故 f=(2.6) 1m fg =0.2309.8 =58.8()n 考虑工作台在加工时静止只受 fx影响 max max n v ph 吉林建筑大学本科毕业设计 23 故 f= kf(2.7) 2mx =1.49.8130 =1783.6()n 故 fm= f f=58.81783.6=1842.4 1m2m nnn 2）.计算最大动载荷 c 当转速时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式是工作表面的疲 min 10rn 劳点蚀，因此要进行动载强度计算，其计算动载荷应小于或等于滚珠 )(ncc 丝杠螺母副的额定动载荷，即 (2.8)reqhdcfffftc 3 式中 动载荷系数；df 硬度影响系数；hf 当量动载荷，；eqfn 滚珠丝杠螺母副的额定动载荷，；rfn 寿命，以为一个单位。tr 6 10 (2.9) 式中 t使用寿命，；h n循环次数； 滚珠丝杠的当量转速，。 eqn min r 取 t=15000h (3.0) min 667.416 6 10005 . 2max r s v neq 代入数据可得： n tn t eq 6 6 10 10 60 吉林建筑大学本科毕业设计 24 375 10 15000667.41660 6 t 取 2 . 1df 取 f=1.0 h 当工作载荷单调连续或周期性单调连续变化时，则 (3.1)n ffff f mm eq667.1208 3 8 .58 6 . 17832 3 2 3 212minmax 式中 、最大和最小工作载荷，。maxfminfn 所以 计算可得： kncc 5 . 10667.12080 . 12 . 1375 3 查阅机械设计手册7选取 cbm4006-5 型滚珠丝杠副 （） ，所以刚度满足要求。cacknc851.15 3）静载强度计算 当转速时，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为滚珠 min 10rn 接触面上产生较大塑性变形，影响正常工作。为此进行静载强 度计算，最大计算静载荷为： nffffhdoc32.21406 .17830 . 12 . 1max （3.2） 式中 硬度影响系数；hf 查机械设计手册7可得：cbm4006-5 型滚珠丝杠副额定静 载荷，所以满足要求。滚珠丝杠螺母的主要ocoafnc 47985 参数如表 1-2 所示： 表 1-2 滚珠丝杠螺母副的主要参数 吉林建筑大学本科毕业设计 25 5.2.3 螺 母选择 由于数控 机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求，故选择螺母时要注重其刚度 的保证。推荐按高刚度要求选择预载的螺母型式。其中插管式外循 环的端法兰双螺母应用最为广泛。它适用重载荷传动、高速驱动及 精密定位系统。并在大导程、小导程和多头螺纹中具有独特优点， 且较为经济。 滚珠的工作圈数 i 和列数 j。根据所要求性能、工作寿命，推荐按表5- 2选取。 表1-3 要求特性插管式(ij) 滚珠循环流畅 1.52 1.53 2.51 刚性 2.52 2.53 法兰形状。按安装空间由标准形状选择，亦可根据需要制成特 殊法兰形状。 (3) 导程精度选择 根据机床定位精度，确定滚珠丝杠副导程的精度等级。一般情 况下，推荐按下式估算： 滚珠丝杠副型号 cbm4006-5 公称直径400dmm 导程6hpmm 钢球直径969 . 3 wdmm 丝杠外径 5 . 39dmm 螺纹底径 1 . 351dmm 额定动载荷nca15851 额定静载荷nca479850 接触刚度 m n r1131 吉林建筑大学本科毕业设计 26 5 . 2 005 . 0 360 675 . 0 360 s i e(0.250.6)td 式中：e累计代表导程偏差，m; td机床有效行程的定位精度，m。 5.3 动力计算 传动件转动惯量的计算 5.3.1 齿轮转动惯量的计算 1）传动比的计算 2）初步分配传动比 按获得最小转动惯量的原则分配传动比 i=i i i = 122 2 1 i 得 i =1.52 i =1.64 12 3）初步估计齿轮 模数 m=1.25 小齿轮 z =27 1 大齿轮 412752. 1112ziz 171b mm202bmm mmmzd75.332725. 111 mmmzd25.514125 . 1 22 mm dd 5 .42 2 25.5175.33 2 21 1 小齿轮303z 大齿轮493064 . 1 324ziz mmb263mmb284 mmmzd5 .373025. 133 吉林建筑大学本科毕业设计 27 mmmzd25.614925. 144 mm dd 375.49 2 25.61 5 . 37 2 43 2 2.5 托盘的设计托盘的设计 2.5.12.5.1 托盘在存取车中的重要作用托盘在存取车中的重要作用 立体车库存车时，存车客户将车开到载车托盘，然后离开车辆，此后车辆就由 车 库自动完成车辆的存入库位。在这个过程中，车辆就一直停放在载车托盘上，车辆的 存入库位都是由车库对载有汽车的载车托盘运动，由载车托盘带着汽车存入库位。同 样，取车时，立体车库对载有汽车的载车托盘做一系列的机械运动，载车托盘带着汽 车从库位运动到出口，客户从托盘上开走汽车，完成取车过程。可见，载车托盘在立 体车库中有至关重要的作用。车库完成一系列的机械运动均是对载车托盘的运动，由 载车托盘带着汽车完成对车辆的存取。 载车托盘作为车库存取车工程中车辆的载体，托盘使用量大。立体车库设计多少 库容量，就必须有相应数量的载车托盘，载车托盘的设计成本直接影响车库的车 本。 载车托盘的重量不仅直接影响车库的整体重量，而且影响的运营成本。 2.5.22.5.2 托盘的结构设计托盘的结构设计 立体车库的载车托盘按结构形式有拼版氏和框架式两种。拼版氏载车托盘 是用镀锌板一次冲压或滚压整体成形，然后拼装成托盘，最后用螺栓紧固 连接。在拼装前，先对组件进行各类表面处理（如电镀、烤漆等），使载 车板轻巧、美观。整体折弯成型的载车板运输方便、通用性互换性好，强度大、 吉林建筑大学本科毕业设计 28 刚度好、重量轻、减少基础支承力；而且由于是整体折弯成型，车板厚度小， 一 般厚度为5.0-5.5毫米，对建筑净空高度要求最小；可以保证载车托盘同地面零 坡 度，倒车无须加油门，适应新老板。整体折弯成型结构形式适合于批量生产。 框架式载车托盘是先用型钢和钢板焊接承载框架，然后在两侧停车通道和中间 突 起的顶面铺设不同厚度的钢板，多数采用中间突起结构。这种载车板的优点是 可 按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，这种结构形式较适合车型 变 化较多的小批量生产。 在行车通道上铺设5mm 厚的防滑钢板，中间的凸起部分铺设5mm 厚的普 通 钢板，面层钢板的承载框架焊接在一起行车载车托盘，托盘示意图见2-0。 图2-0 托盘示意图 为方便司机存车，行车通道上涂上鲜艳的黄色油漆，以起到引导存车的作 用。在载车托盘的底部与停车位上的钢梁相对应的位置上装有滑动罩，起 吉林建筑大学本科毕业设计 29 导向以及减少摩擦的作用。在载车板的两侧都安装有托钩，工作时，通过 电机旋转，带动载车板的横移。 2.5.32.5.3 托盘尺寸设计托盘尺寸设计 载车托盘是汽车的载体，故托盘的长宽必须大与汽车的长宽，这样才能放的下汽 车。 托盘的长宽由所停放的汽车的长宽和安全裕量所决定。为了安全起见，汽车托盘必须 比汽车在长宽方面要稍微大一些，这个大的量即为安全裕量。故托盘的长宽设计如下： 托盘的长宽公式为： 2)-(3 u2+lmax =b 1)-(3 u2+wmax=a 式中： a设计车库的托盘宽度 b设计车库托盘的长度 设计托盘所能停的最大车型的宽度maxw 设计托盘所能停的最大车型长度maxl u设计托盘的安全裕量 由于本车库设计所能停放的车型为小型轿车和中型轿车，故车体的最大宽度 =1800mm，车体的最大长度= 4700mm，为了保证车体与人的自由出入，宽maxwmaxl 度的安全裕量取 350mm，长度的安全裕量取 150mm，将上述两个值带入 3-1，3-2 可 得 吉林建筑大学本科毕业设计 30 托盘的长宽尺寸。 5000mm=1502+4700=u2+lmax=b 2500mm=3502+1800=u2+wmax=a 即托盘的长设计为 5.0m，宽设计为 2.5m。 第第 3 章章 垂直升降式立体车库检测系统与安全垂直升降式立体车库检测系统与安全 停车库的本身性能及安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价 性与车库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对 于环形电梯式立体停车库，不仅要对它本身承载能力做试验，还应配务有相应 的安全装置。 3.1 立体车库承载能力试验立体车库承载能力试验 1. 无载试验方法 每个车位完成出入库动作各一个循环，如果各机构运转正常，无 变形及异响，横移动作中滚轮无啃轨、卡轨、偏斜运行和障碍等现 象，限位装置动作正常；提升动作中定位准确，钢丝绳顺序排列， 无干涉现象，安全构正确到位，上下限位正常，则认为本试验结果 良好。 2. 额定负载试验方法 每层任选一车位，在固定叉梳上模拟汽车车轮位置按额定载荷 6：4 的比例均匀放置集中载荷，完成出入库动作各三个循环，如果 各机构运转正常，无变形及异响；横移动作中制动器动作正常，定 吉林建筑大学本科毕业设计 31 位准确，无溜车现象；提升动作中定位准确无下滑现象，上下限位 动作正常，则认为本试验结果良好。 3. 超载试验方法 每层任选一车位，在固定叉梳上模拟汽车车轮位置按 6：4 的比 例放置额定负载的 1.1 倍，完成出入库动作各一个循环。如果各部 件能完成其功能试验，并在随后进行的目测检查中没有发现裂纹、 永久变形，机构或结构的构件无损坏，连接处也没出现松动或损坏， 则认为本试验结果良好。 3.2 立体车库检测系统及安全措施立体车库检测系统及安全措施 为了保证车库的安全使用并防止因操作不当而产生的意外，垂 直升降式立体车库必须具备检测系统及安全措施。 1. 车头是否超出检测 当车开进停车托盘时，要对其是否前后停放到位进行检测，防止 车头或车尾，车高超出车库所允许的范围，以免在车位上升过程中 对车造成破坏。 2. 钢丝绳的防断、防脱 提升箱体用钢丝绳、滑轮、链轮来实现，采用霍尔元件来检测钢 丝绳的断头数，把它传输给上位机储存，到一定限度系统会自动报 警。在滑轮上安装一防脱机构，防脱机构可防止钢丝绳由于有偏角 或钢丝绳松动而出现脱轮现象。如图 吉林建筑大学本科毕业设计 32 2-1 钢丝防脱机构 图 2-2 吊钩 在电梯上位，均设有安全挂钩，挂钩也为两种状态，即挂钩 通电打开和断电闭合，并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状态 信息。电梯向上运行过程中，检测