基于PLC的立体车库系统设计论文.doc

毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 题题 目目 立体车库系统设计 姓姓 名名 学学 号号 所在学院所在学院 机械工程 专业专业班班级级 06 机自-机电 4 班 目 录 摘 要 .1 ABSTRACT 2 1 绪 论 4 1.1 立体车库概述.4 1.2 立体车库的发展现状.5 1.3 立体车库的研究内容及研究意义 7 2 总体方案的确定 .9 2.1 几种机械停车设备的特点及比较.9 2.2 总体方案确定10 3 整体机械结构的设计 13 3.1 机械结构的主要组成部分13 3.2 钢结构部分的设计13 3.3 载车板的设计15 3.4 传动系统的设计16 3.4.1 传动机构的组成 16 3.4.2 传动机构的主要参数 17 3.4.3 传动链和链轮的选择 17 3.4.4 链的设计计算 18 3.4.5 链轮的设计计算 20 3.4.6 滚子链的静强度计算 25 3.4.7 链条的使用寿命计算 26 3.4.8 链条的耐磨工作能力计算 27 3.4.9 电动机的选择 29 3.4.10 减速器的选择 .30 3.4.11 轴承的选择 .30 3.4.12 轴的选择 .31 3.5 安全防护措施的设计35 4 立体车库控制系统设计 38 4.1 PLC 控制流程图 39 4.2 PLC 接线图 40 4.3 PLC 梯形图及程序 41 结 论 .43 参 考 文 献 44 致 谢 .45 毕业设计（论文）专用纸 0 摘 要 随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展，在一些大、中城市相继出现了 停车难和乱停车的现象。在解决城市城市停车难的问题中，机械式立体停车设备以其 独特的优点，引起了各界的重视，得到了广泛的应用。 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立 体停车设备的发展在国外，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于 90 年代初开始研究开发机械立体停车设备。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许 多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库平均 一辆车就要占据 40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高 80-90，如果采用地上多层（21 层）立体式车库的话，50 平方米的土地面积上便 可存放 40 辆车，这可以大大地节省有限的土地资源。 论文以研究工作的进展顺序为序，分章、节逐一论述了课题的来源，目的及意义， 设计过程，在设计中遇到的问题与难点及其解决方法与措施。在第一章里主要介绍了 立体车库的概念、分类及各自的特点，发展现状，研究内容和研究意义等。在第二章 主要介绍了总体方案的确定，通过各种类型停车库的比较，选择自己的设计类型；在 确定升降橫移式后，再通过几种方案的比较来确定总体方案及具体的布局设计。第三 章介绍了整体机械结构的设计，涉及机械结构的组成部分及各个部分的设计，组成部 分有一个图形示意，钢结构部分包括车库常用钢结构的分类、主体钢结构框架以及相 应钢结构材料的选择，载车板主要是类型的选择；传动系统是重点，在这里我介绍了 传动系统的组成、传动系统的主要参数、传动系统主要组成部件传动链和链轮的设计 计算、电动机和减速器的选择、轴的设计计算等。第四章主要是控制部分的设计包括 PLC控制流程图、接线图、梯形图及程序。结论是对这次毕业设计的总结和回顾。 关键词:立体停车设备，传动设计，控制系统，升降机构，安全性 1 Abstract Along with the fast development of two major of pillar industry of the automobile industry and building industry, the city one after another appears to park the car the phenomenon of the difficult and disorderly parking in somely bigly,.In resolve the city city park the car difficult problem, stereoscopic parking equipments of the machine type with its special advantage, caused the value of the public, get the extensive application. The vehicle has no a the society, economy, transportation that the problem for park is a city to develop output result to certain extent, the development of the stereoscopic parking equipments is abroad, particularly at Japan already is close to 3040 years of history, all have already acquired the success on the technique still on the experience regardless.The our country also starts study to develop the stereoscopic parking equipments of machine at the beginning of in 90s, being apart from to already have the process of the decade now.Because a lot of set up the little inhabitant inside the area to go together with the car to compare to 1 lately:1, for solving the parking lot to cover the area and inhabitants company to use the antinomy of the area, stereoscopic machine parking equipments with it average the bicycle covers the small special characteristic of area, have already been accept by the large customer. The machine garage and traditional get off the database to compare naturally, in many respect display the superiority.First, the machine garage has an advantage of outstanding stanza.Before underground garage because of toing stay to go the car passage enough, average car will occupy 40 areas of the square meters, but if a layer of adoption machine garage, can make the utilization rate of the ground raise 80%-90%, if an up many type garages with stereoscopic layer(21 layers) of adoption, can deposit 40 2 cars then on 50 areas of the land of the square meters, this resources that can save the limited land consumedly, and save the soil to set up to develop the cost. Currently the society contain a lot of mature and technical parking equipmentses for example:Ascend and descend horizontal move the type;Perpendicular and circulating type;Level circulation type;The flat surface moves the type;A of tunnel;The perpendicular rise and fall type;Simple rise and fall.Pass the comparison and analysises to these garages type characteristicses, I was end to choose a garage type that is the design. Thesis with research the progress of the work is in proper order for the preface, dividing the chapter, stanza to discuss the source of the topic one by one, purpose and meaning, the design process, problem meet in the design with a little bit difficult and it resolve method and measure.At design the process part, detailed discussed the total structure of equipments design, horizontal move to spread to move the system design and promote to spread to move the system design, access the car structure design, control the system design and safe protection design. Keyword: stereoscopic parking equipments，The structure design，Control the system，PLC，Safety 3 1 绪 论 1.1 立体车库概述 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立 体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近 3040 年的历史，无论在技术上还是在 经验上均已获得了成功。我国也于 90 年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已 有十年的历程。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，链驱动双层升降横移式立体车库停车设备以其平均单车占 地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 链驱动双层升降横移式车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优 越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车 通道，平均一辆车就要占据 40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的 使用率提高 8090，如果采用地上多层（21 层）立体式车库的话 50 平方米的土 地面积上便可存放 40 辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 链驱动双层升降横移式车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全， 人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，链驱动双 层升降横移式车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量 比工人管理的地下车库低得多。链驱动双层升降横移式车库一般不做成套系统，而是 以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个 组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。这对眼下车库短缺的小区解决停车难 的问题提供了方便条件。 在中华人民共和国机械行业标准 JB/T 8713-1998 ：机械式停车设备类别，形式， 4 基本参数要目中，对机械式停车设备进行了划分，其类别代号如下： 升降横移类，代号为 SH，是指通过设备的垂直升降和水平横移进行移动，实现车 辆存取功能的停车设备。 垂直循环类，代号为 CX，是指通过搬运器在垂直平面内做连续的循环移动，来实 现车辆存取功能的停车设备。 水平循环类，代号为 SX，是指搬运器在水平平面内排列成 2 列或 2 列以上连续循 环列尖转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。 多层循环类，代号为 DX，是指车辆搬运器在垂直平面内排成 2 层或 2 层以上做连 续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取的停车设备。 平面移动类，代号为 PY，是指存车位与搬运器在同一水平面内，通过搬运器在水 平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。 巷道堆垛类，代号为 XD，是指存车位在巷道一边或两边多层布置，通过搬运器在 巷道内做水平，垂直或水平垂直复合运动，实现车辆的存取功能的停车设备。 垂直升降类，代号为 CS，是指停车位分布在井道周围，通过升降搬运器在专用升 降通道内做升降移动，时间车辆存取功能的停车设备。 简易升降类，代号为JS，是指通过单一搬运器的升降，俯仰或二三层搬运器的整 体升降，俯仰，实现车辆二三层车辆存取功能的停车设备。 汽车升降机类代号为QS;是指搬运器运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降运行进 行多层平层对位，从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位，实现车辆存取功能的停车 设备。 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行 存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车 库适用于车位数需要较多的客户使用。 巷道堆垛式立体车库设备是20世纪60年代后欧洲根据自动化立体车库原理设计的 一种专门用于停放小型汽车的停车设备。该种车库设备采用先进的计算机控制，是一 种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体全封闭车库，存车安全等特点。该 类车库主要适应大型密集式存车。 5 1.2 立体车库的发展现状 城市停车不但要占用相当规模的土地与空间，而且停车空间的分布和集中程度与 城市土地级差收益的等级划分情况是一致的。这就是说，城市中土地价值最高的地区， 也正是停车需求量最高的地区，而且是停车空间的扩展相当困难，需要付出很高的代 价，机械式停车设备的应用为解决停车难问题提供了很好的方法。 解决停车难问题，欧美国家与亚洲国家采取的措施有所不同。但立体停车都是各 个国家积极采取的措施，尤其是全自动化的停车设备，在很多国家和地区都得到了快 速的发展。 机械式停车设备的应用已有 30 多年的历史了。发展较早、较好的有日本、韩国、 德国等。在亚洲，机械式停车设备应用较早、应用较普遍的是日本、韩国和我国台湾 省。 日本从 20 世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。 当时日本全国汽车保有量约为 500 万辆，采用的大多是垂直循环式停车设备。80 年代 开始向韩国、中国和我国台湾省出口产品和技术。90 年代初，其汽车保有量达到 6200 万辆，机械式停车设备也得到了高速发展，年底增长率达到 30%以上，品种也从单一的 垂直循环式发展为多种型式，至今已开发生产出 九大类近百个品种，还包括停车自重不大于 13t 的大型客车、载货汽车、自卸车、 工程车等的机械式停车设备。在日本，机械式停车场已超出了单纯用于停车的功能， 而是发展成了与城市环境融为一体，具有较强的实用性、观赏性和经济开发价值的城 市建筑。 日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有 200 多家，其中生产机械 式停车设备的公司约有 100 多家，比较大的公司有石川岛播磨、新明和、日精、三菱 重工、大福、日成、东急、内外及昭和起重机等，产品有出口，也有进口的。日本目 前每年投运的机械式停车设备在 10 万个车位以上。 韩国机械式停车设备行业的发展历程比较平稳。20 世纪 70 年代中期为起步阶段， 80 年代为引进阶段，90 年代为供应使用阶段。由于这几个阶段收到了政府的高度重视， 各种机械式停车设备得到了普遍的开发和利用，年底增长速度达到 30%；20002010 年为发展阶段，自动化停车设备将随供应量的不断扩大而得到迅猛的发展。 6 我国台湾省在 20 世纪 60 和 70 年代，公共停车场和民间停车场分别有 80%和 70% 是地上和地下的平面停车场，机械式停车还不为人知。80 年代开始与日本合作，引进 技术，进入起步阶段；1980 年引进日本日精技术，建造了第一座垂直循环式停车库； 1982 年生产了第一台双层式停车设备。19811991 年，制造企业达到了 35 家。到 90 年代初，随着汽车进口的开放，小汽车的大量进口，是机械式停车设备得到快速发展。 1992 暴增到 644 家，停车设备行业进入了发展高峰阶段。但从 1996 点下半年起，台湾 房地产普遍萧条，股市暴跌，停车设备行业出现滑坡，经优胜劣汰后，此行业进入稳 步发展的阶段。 我国在 20 世纪 80 年代初开始研制和使用机械式停车设备。80 年代是起步阶段， 90 年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，停车设备的应 用逐步推广，已近形成的新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用相结 合的初步发展阶段。现在从事停车设备制造的企业数约有 100 家，其中主机生产企业 超过 50 家。首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的企业有 22 家。产品经 引进技术和自主研发，生产技术水平有了很大的提高。许多设备采用了当前机械、电 子、液压、光电、磁控和计算机领域的先进技术，如采用交流变频调速系统，使运行 高速、平稳、省电，减少震动和噪声；控制形式有按钮式、IC 卡式、触摸屏式、密码 钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技术；传动装置采用内藏式，以增大 停车空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀，挺高了设备的耐久性，机械结构采用了 模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期；还采用一些新材料、新 工艺，如采用 H 型钢做钢梁组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载车板；安全保护方 面采用了声光引导及定位装置、自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达 90%左右， 有的品种填补了国内空白产品国产化率达到 50%以上。 停车设备行业的发展牵涉到停车立法、收费政策、城市规划、交通管理等诸多方 面。目前我国有关城市停车的立法尚未完善，城市停车规划、停车管理办法、停车收 费政策大多数还处于酝酿之中，因此我国停车业的发展还需走一段艰难的历程。但人 们普遍认为停车设备行业发展前景良好，并已被誉为 21 世纪最热门的行业之一。 1.3 立体车库的研究内容及研究意义 近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车 7 的数量不断增加。中国的汽车市场 2006 年新车销量达 721 万辆,与上一年相比增加了 25%。轿车的增长幅度尤为明显,同比增长 37%,达到 380 万辆,三年间增加了近一倍。根 据权威估计,2008 年中国汽车市场的销量将达 1000 万辆。但与此同时，汽车停车场地 的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章 停车，停车管理困难等一系列问题。 链驱动双层升降横移式停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限 度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家 记委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998 年 1 月 1 日起执行的国家记委 6 号令把机械式立体车库和立体停车场列入“国家重点鼓励 发展的产业，产品和技术” 。国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予 免征进口税” 。上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件，也为我国解决 城市停车问题提供了机会。可以预见：立体车库具有广阔的市场前景。 研究的目的就是开发一套实用，安全有效的链驱动双层升降横移式立体车库停车 设备，并进行相应的扩展研究。 本项目的研究与开发，为 21 世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识 产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具 有重要意义。 8 2 总体方案的确定 2.1 几种机械停车设备的特点及比较 （一） 升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、 半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场， 配置灵活，造价较低。 产品特点： 1) 节省占地，配置灵活，建设周期短。 2) 价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 3) 可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 4) 存取车迅速，等候时间短。 5) 运行平稳，工作噪声低。 6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。 （二） 巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行 存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车 库适用于车位数需要较多的客户使用。 （三）垂直提升式 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地 面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米） ， 对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。 （四） 垂直循环式 9 产品特点： 1) 占地少，两个泊位面积可停 610 辆车。 2) 外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。 3) 价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。 4) 可采用自动控制，运行安全可靠。 基于上述比较，根据需要现选择链驱动双层升降横移式车库进行设计。 2.2 总体方案确定 由于我设计的链驱动双层升降横移式车库，所以首先应确定用哪种方式升降，如 可采用升降机式、电梯式。其次，对于传动系统（包括链传动的链与棘轮的设计、钢 丝吊动的滑轮和钢丝绳的设计、电机型号的选用） 、载车板等机械部分的绘图设计和控 制系统的简单设计，要确定传动的方式，如钢丝绳，链条等； 初步拟定方案如下： 方案一： 1、根据轿车尺寸确定每个车位载车板的长度宽度。设计载车板的形式，计算校核 载车板的力学性能。 2、根据对传动结构的分析和受力的分析选择采用电梯式升降。选择滑轮，确定其 尺寸。确定钢丝绳的材料、直径。对上述部件进行力学计算，校核。 3、使用转向盘，当车降下时已转换方向。转向盘可通过齿轮或者涡轮蜗杆实现转 向。 4、确定制动方案。选择电磁接触阀。 5、载荷均匀分布，机械效率高。 6、结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 7、考虑安全防护设计。 8、考虑环保设计。 9、经济性考虑。 方案二： 1、根据轿车尺寸确定每个车位载车板的长度宽度。设计载车板的形式，计算校核 载车板的力学性能。 10 2、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用升降机式的升降机构。选择链轮和 链，确定其尺寸规格。然后对其校核。 3、不用转向，故不用转向盘。结构简单，工作可靠，拆装维修方便 4、确定制动方案。选择电磁接触阀。 5、载荷均匀分布，机械效率高。 6、考虑安全防护设计。 7、考虑环保设计。 综合以上两种设计方案，第二种方案比较适合本设计。整个机构的传动机构采用 链传动，在上面放置两条循环链，两条链通过一条通轴连接，而通轴上的链轮由与减 速器相连链带动，实现转动，从而带动两条循环链同步转动，这样就保证了传动的平 稳性。而第一种方案中，如果用钢丝绳传动也可实现机构的传动，但是如果要实现第 一种方案一样的功能，传动过程显得就要麻烦一些。因为要是实现同步转动，必须选 择链与钢丝绳同时使用才能达到同步传动的效果。 移动方案的比较 机械式立体停车库有许多种类型， 根据其工作原理可分为： 升降横移式； 水平循环 式； 平面移动式等等。采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备叫做升 降横移式立体停车库，由于升降横移式停车库的类型比较多，规模可大可小，对场地 的适应性强，因此采用这一类型的停车库十分的普遍。 升降横移式立体停车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横 移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内 地面的车 只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需要通过中间层横移出空位，将 载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库。升降横移式 立体停车库的布 置型式主要有两种：半地下布置型式和地上布置型式。 本设计是双层六位五车的小型立体车库，多用于居民小区，其简图如下所示: 11 图图2-12-1 车库结构简图车库结构简图 移动方案一： 将1号车位作为定位，2，3号车位可以直接提取车。 在存取 4号车时，将 4号位 降到 1号位上，进行存取车。在存取 5号车时，将 2号位移动到 1号为上，5号位降到 2号位上，进行存取车。在存取 6 号车时，将2 号位移动到1 号位上，3 号位移动到2 号 位上，5 降到3 号位进行存取车。 移动方案二： 可将3号车位作为定位，其存取方式和方案（1）相同，故不再做表述。 移动方案三： 将号2车位作为定位，1，3号车位可以直接进行存取车。在存取 4号车时，将 1号 车位移动到 2号车位上，4号车位降到 1位进行存取车。 在存取 5号车时，将 5号车 位降到 2位上，进行存取车。在存取 6号车时，将 3移动到 2位上，6降到 3号车位上， 进行存取车。 综上所述，可以知道方案三最快捷，所以本设计采用方案三作为车库整体移动的方 案。 12 3 整体机械结构的设计 3.1 机械结构的主要组成部分 升降横移类机械式停车设备的机械结构主要由钢结构部分、载车板部分、传动系 统、安全防护措施等五大部分组成。此外的控制系统划归到软件控制部分，控制系统 将在下章做详细的介绍，图 3-1 是升降横一类停车设备的主要组成部分。 图图3-1 升降横移类停车设备的主要组成升降横移类停车设备的主要组成 3.2 钢结构部分的设计 停车设备的钢结构主要采用热轧 H 型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型，用高强度 13 螺栓连接成框架结构，具有较强的强度和刚度。根据不同的结构要求，有单柱形式、 跨梁形式、后悬臂形式。图 3-2 为地面二层升降横移式机械停车设备钢结构的几种典 型形式。 图图 3-23-2 地面二层升降横移式机械停车设备钢结构形式地面二层升降横移式机械停车设备钢结构形式 单柱形式结构紧凑，安装、搬运方便，给驾驶员一种导正的作用，若装有平衡装 置则在升降过程中有全程平衡保护。跨梁形式根据结构不同有二跨梁、三跨梁、四跨 梁等形式。跨梁形式进出车辆较方便，结构教简单但较单柱形式跨度大，所以安装、 搬运较不方便。后悬臂形式无前柱，对汽车进出载车板较好，但因钢结构在后侧，稳 定性较差，且一般不能做重列式。 在此，由于我设计的立体车库是双层三列无车位，结构很简单，故采用跨梁形式。 这种设计汽车进出方便，结构简单。 主体钢结构框架设计如图 3-3。 14 图图 3-33-3 主体钢结构框架主体钢结构框架 根据钢结构分析的经验，将本项目中用到的钢结构分为以下几种型号，每种型号 初选规格如表 3-1。 表表 3-13-1 立体车库钢结构型号选择立体车库钢结构型号选择 3.3 载车板的设计 用来承载入库车辆，按结构形式有框架式和拼版式两种。框架式载车板用型钢和 钢板焊接成承载框架，并多数采用中间凸起机构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面 铺设不同厚度的钢板，如图 3-4 所示。 湖北工业大学本科毕业论文 第 3 章 整体机械结构的设计 13 15 图图 3-43-4 载载 车车 板板 这种载车板的优点是可按需求设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合 车型变化较多的小批量生产。拼版式载车板用镀锌钢板一次性冲压或滚压成组装件， 并用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以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，拼版式载车板运输方便、通用互换性好， 适合批量生产。在这里我采用第一种载车板方式。 3.4 传动系统的设计 传动系统分为升降传动机构、横移传动机构及升降横移机构。升降传动机构有四 点吊挂式、二点吊挂式附平衡机构、后悬二点吊挂式等。横移传动机构一般由电机减 速机、驱动轮和从动轮、地面铺设导轨组成。升降横移机构则为升降传动机构与横移 传动机构的组合。 传动动力系统即主机一般由电机减速机、油缸液压马达等。电机减速机必须设有 制动系统。制动系统采用常闭式制动器，对控制升降运动的制动器其制动力矩不小于 1.5 倍额定载荷的制动力矩。油缸液压马达必须设有防止因漏油或瞬间油管破裂而载车板 下坠的装置，如防爆阀等。 3.4.1 传动机构的组成 本传动机构如下图，由循环链，两条升降链，和 14 个链轮组成，图中显示的是对 称结构的一部分，两部分由端部的一通轴连接。升降部分主要是用于第二层车辆的存 16 放，在第一层将车存放在载车板上，通过两条升降链将车升到二层，然后在经过 PLC 控制，由循环链来控制轿车放在哪个车位。 图图 3-53-5 传传 动动 原原 理理 图图 3.4.2 传动机构的主要参数 技 术 性 能 参 数 名称：链驱动双层升降横移式车库 放车辆数：5 辆 使用车尺寸：4700*1700*1550 驱动：5.5kw 电动机 速度：6m/min 车重：1600KG 适用车型：小型轿车 控制方式：伺服定位控制 管理方式：专人管理方式 操作方式：触摸屏操作 实现方式：上层实现链驱动形式升降存取车辆，下层实现横移存取车辆 17 3.4.3 传动链和链轮的选择 起重链有环行焊接链和片式关节链。焊接链与钢丝绳相比，优点是挠性大，链轮 片齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破断的 可能性大，磨损也较快。 另外，不能用于高速，通常速度小于 0.1 米/秒（用于星轮） ，速度小于 1 米/秒， 用于光轮卷筒。 片式关节链的优点：挠性较焊接链更好，可靠性高，运动较平稳。缺点：有方向 性，横向无挠性，比钢丝绳重，与焊接链差不多，成本高，对灰尘和锈蚀胶敏感。 起重链用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重机械。为了携带和拆卸方 便，链条的端部链节用可拆卸链环。 片式关节链是由薄刚片以销轴铰接而成的一种链条。焊接链与片式关节链选择计 算方法相同。 根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷 , PP FF以来选择链条， （N） ，Fmax链条最大工作载荷（N） ，S安全系数（按表 28.175 选取） 选择片式关节链中的传动用短节距精密磙子链。 结构和特点： 由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套 筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并 可以缓和冲击，故选择单排短节距磙子链。 图图 3-63-6 滚子链的结构滚子链的结构 3.4.4 链的设计计算 3.4.4.1 设计标准 标准 GB/T1815002000滚子链传动选择指导是链传动设计选择标准。此标准 18 等同采用 ISO10823。 3.4.4.2 传动的计算 1. 链轮齿数 小链轮齿数 取=25，传动比 i=2.5 1 Z 大链轮齿数 =i=2.525=62.5 取 62 2 Z 1 Z 2. 实际传动比 i=2.48 2 1 Z Z 62 25 3. 链轮转速 初选小链轮线速度=0.1m/s，估选小链轮直径 d=160mm，则大链轮直径 1 V D=id=2.48160=396mm 由大链轮和小链轮在同一轴上，故大链轮上的线速度 = 2 V =0.12.48=0.248m/s，则与电机相连的小链轮的线速度=0.248m/s，则 1 V D d 3 V 2 V 其转速为 =30r/min 1 n 2 1 2 V R 0.248 260 则大链轮转速为=12r/min 2 n 1 n i 30 2.48 4. 修正功率 c p 小链轮传递功率为 P=2.4kW，故=2.41.41=3.36kW c p 式中参数： 查机械设计手册表 14.2-4，工况系数=1.4，主动链轮齿数系数=1， 1 f 2 f 5. 链条节距 P 由修正功率=3.36kW 和小链轮转速=30r/min，根据机械设计手册2，查取 c p 1 n 链节距 P=12A，即 P=19.05mm 6. 初选中心距 0p a 因结构上未限定，初步选取=35 0p a 7. 链长节数 0 X 19 =2+=235+=114.49 （3 0 X 0p a 12 2 zz 3 op f a 2562 2 34.68 35 1） 取=114 节，式中=34.68 0 X 3 f 2 6225 () 2 8. 链条长度 L L=2.17m （3 0 1000 X p 114 19.05 1000 2） 9. 理论中心距 A A=P=19.05（2114-62-25）0.24645=662mm （3 021 (2) a XZZ K 3） 式中，=0.24645，由机械设计手册2 插值法求得 a K 10.实际中心距 =-=663-0.004662=659mm a aaA 11. 与电动机相连的链轮上链的转速 =0.238m/s （3v 1 1 60 1000 z n p 25 30 19.05 60 1000 4） 12. 有效圆周力 F F=10000N （3 1000p v 1000 2.4 0.238 5） 13. 作用于轴上的拉力 Q F =1.2110000=12000N （31.20 QA FK F 6） 14. 润滑方式的确定 根据链号 12A 和链条速度 V=2.1m/s，由机械设计手册图 14.2-5，选用润滑范 围 3 即油池润滑或油盘飞测润滑， 15. 链条标记 根据计算结果，采用单排 12A 滚子链，节距为 19.05mm，节数为 114 节，其标记 20 为：2A-1114.GB/T1243-1997 链条参数为：节距：，滚子直径：，内链节内宽：19.05pmm 1 11.91dmm ，销轴直径：，套筒孔径：，链条通道高度：， 1 12.57bmm 2 5.96dmm 3 5.93dmm ，内链板高度：，外中链板高度：，过渡链节 1 18.34hmm 2 18.08hmm 3 15.62hmm 尺寸：， ，排距： ，内链节内宽： 1 7.9lmm 2 9.14lmm0.1cmm22.78 t pmm ，外链节内宽：，销轴全宽： 2 17.75bmm 3 17.81bmm 4 26.9bmm 3.4.5 链轮的设计计算 3.4.5.1 设计链论尺寸 1. 链轮齿数 传动机构中大链轮齿数=62，其他所用链轮尺寸与小链轮标准相同，=25； 2 z 1 z 2. 配用链条的节距、滚子外径、排距 查机械设计手册 2 表 14.2-2，配用链条的节距 P=19.05mm，滚子外径=11.91mm， r d 排距=22.78mm t p 3.分度圆直径 d =152mm，=376mm （3 1 d 0 1 180 sin z p 180 25 19.05 sin 2 d 0 2 180 sin z p 0 180 62 19.05 sin 7） 4. 齿顶圆直径 a d = （3 maxa D1.25 r Dpd152 1.25 19.05 11.91164mm 8） mina D 1 1.6 (1) r Dpd z 1.6 152(1) 19.05 11.91 25 158mm （39） （3 maxa d1.25 r dpd376 1.25 19.05 11.91388mm 10） （3 mina d 2 1.6 (1) r dd z 1.6 376(1) 19.05 11.91 62 378mm 11） 21 可在和之间选取，但当选时，应注意用展成法加工时又可能发生顶 a d maxa d mina d maxa d 切，故由 =164mm，=158mm 取=160mm maxa D mina D a D =388mm，=378mm, 取=380mm maxa d mina d a d 若为三圆弧一直线齿形，则=p(0.54+) a d 0 180 cot z 5. 齿根圆直径 f d ， 1f d152 11.91140.09 r Ddmm 2f d372 11.91360.09 r ddmm 6. 分度圆弦齿高 a h 1maxa h 1 0.8 (0.625)0.5 r pd z 0.8 (0.625) 19.050.5 11.91 25 6.560856.56mmm （3 12） （3 1mina h0.5()0.5(19.05 11.91)3.57 r pdmm 13） （3 2max h 2 0.8 (0.625)0.5 r pd z 0.8 (0.625) 19.050.5 11.91 62 6.2mm 14） （3 2min h0.5()0.5(19.05 11.91)3.57 r pdmm 15） 是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，相应于，相应于 a h maxa h maxa d mina h ，故 取介于与之间的数，即可取=4mm, =5mm，若为三圆弧 mina d a h maxa h mina h 1a h 2a h 一直线形齿则=0.27p a h 7. 最大齿根距离 x L 奇数齿=d，偶数齿=d x L 0 90 cos zr d x L f d r d 22 由=25 故= （3 1 z 1x L 0 1 90 1cosrz dd 0 90 152 cos11.91140 25 mm 16） =62 故= = =372-11.91=360.09mm360mm （3 2 z 2X L f d 2r dd 17） 8. 齿侧凸缘（或排间槽直径） g d h内链板高，可由机械设计手册2 表 14.2-2 查 0 180 cot1.040.76 gz dph 的，h=18.08mm 故 =19.05 0 1 180 1 cot1.040.76 gz dph 0 180 cot1.04 18.080.76131 25 mm = 0 2 180 2 cot1.040.76 gz dph 0 180 19.05 cot1.04 18.080.76356 62 mm 9. 轴向齿廓及尺寸 （1）齿宽 1f b ，则 12.7p 1f b 1 0.95b 查机械设计手册2 表 14.2-2 得，则 1 22.57b 1f b 1 0.95b 图图 3-7 链轮的尺寸链轮的尺寸 ，当时，若经制造厂同意，亦可使用时的齿宽。0.95 12.5712mm12.7p 12.7p 内链节内宽 1 b （2）齿侧倒角 a b 23 = a b0.0619.051.143pmm （3）齿侧半径 x r x r19.05pmm （4）齿全宽 fm b 排数，取单排链，故，即 （318） fm b 1 (1) tf mpbm1m fm b 1 12 f bmm 10. 链轮公差 对一般用途的滚子链链轮，其轮齿经机械加工后，齿表面粗糙度 1）滚子链链轮齿根圆直径极限偏差及量柱测量距极限偏差 表表 3-2 链轮尺寸偏差表（摘自链轮尺寸偏差表（摘自 GB/T1243-1997） 项目尺寸段上偏差下偏差备注 齿根圆极限 偏差 量柱测量距 极限偏差 127 f d 127250 f d 250 f d 0 0 0 -0.25 -0.30 11 h 链轮齿根圆 直径下偏差 为负值。它 可以用量柱 法间接测量， 量柱测量距 的工称尺寸 见下表 表表 3-3 滚子链链轮的量柱测量距（摘自滚子链链轮的量柱测量距（摘自 GB/T1243-1997） 项 目符 号 偶数齿 量柱测量距 奇数齿 R M 计算公式 =376+11.91=388 minRR Mddmm 24 0 90 min cos RRz Mdd mm16491.11 25 90 cos152 0 注：量柱直径=滚子直径，量柱的技术要求为：极限偏差为。 R d 1 d 0.01 0 表表 3-4 滚子链链轮齿根圆径向圆跳动和端面圆跳动滚子链链轮齿根圆径向圆跳动和端面圆跳动 项 目要 求 链轮孔和齿根圆直径之间的径向圆跳 动 不应超过下列两数值中的较大值 或，(0.00080.08) f dmm0.15mm 最大到0.76mm 轴孔到链轮齿侧平直部分的端面圆跳 动 不应超过下列计算值 ，最大值(0.00090.08) f dmm 1.14mm 11.链轮材料及热处理 材料选用 45 钢，经淬火，回火处理，齿面硬度在 4050