巷道式自动化立体车库升降部分(论文+DWG图纸)
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1 1 第 1 章 绪论 题的来源，目的及意义 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，汽车的数量不断增加。截至 2003 年底，我国个人汽车保有量为 12427672 辆。其中，个人轿车 4890387 辆，比 2002 年增加 1462441 辆，增长率为 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。 机械式立体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，安全有效的垂直升降式停车设备，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。 2 道堆垛式 自动化立体车库概述 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，立体机械停 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。 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 80 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。 机械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，机械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。机械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 8713机械式停车设备类别，形式，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 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。 3 垂直循环类，代号为 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 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 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 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 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 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 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 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。 4 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。 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。 1. 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 5 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 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，根据需要现选择垂直升降式立体机械停车设备进行设计。 体方案确定 由于我设计的部分是立体车库的升降部分，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 1：一、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。 二、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。 三、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。 6 四、确定制动方案。选择电磁接触阀。 五、 载荷均匀分布，机械效率高。 六、 结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 七、考虑安全防护设计。 八、考虑环保设计。 九、经济性考虑。 方案 2：一、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。 二、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。 三、不用转向，故不用转向盘。 结构简单，工作可靠，拆装维修方便 四、确定制动方案。选择电磁接触阀。 五、 载荷均匀分布，机械效率高。 六、考虑安全防护设计。 七、考虑环保设计。 八、经济 性方案设计。 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。 7 本设计的传动特点是： 自动化程度高，快速处理，连续出入库，停车效率高。 实现了由百台到上千台规模的大容量停车。 组合式框架设计，保证了产品一致性， 安装拆卸非常方便。 设有多重安全防护措施，确保人车安全。 操作简便，既可集中管理，又可由客户自己操作。 电机及所用电器元件采用进口名牌产品。 不排出汽车废气，清洁环保。 8 第 2 章 自动化立体车库传动机构的技术特性 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。 动机构的主要参数 技 术 性 能 参 数 名称：巷道堆垛式自动化立体车库 型号： D K 组车台数：视现场情况而定 使用车尺寸： 5000 1850 1550 驱动： 动机 速度： 6m/重： 1700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 说明：可根据实际需要提供九层及以下设备。 9 第 3 章 机械系统传动设计 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 /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, 选 择 链 条 ， s 破坏载荷（ N） 链条最大工作载荷（ N） S 安全系数（按手册 2 75 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。 10 的设计计算 设计标准 准 181500 2000滚子链传动选择指导是链传动设计选择标准。此标准等同采用 动的计算 1. 链轮齿数 小链轮齿数 取1Z=25，传动比 i=链轮齿数 2Z=25= 62 2. 实际传动比 i=21 6225 =. 链轮转速 初选小链轮线速度1V=s， 估选小链轮直径 d=160 则大链轮直径 D=160=396大链轮和小链轮在同一轴上，故大链 轮上的线速度2V=1V s，则与电机相连的小链轮的线速度3V=2V=s 则其转速为1n=212= 0 =30m/s 则大链轮转速为2n= 12r/. 修正功率1 小链轮传递功率为 P=1=中参数： 查机械设计手册表 况系数1f= 主动链轮齿数系数2f=1， 5. 链条节距 P 由修正功率小链轮转速1n=30r/据机械设计手册 2，查取链节距 P=12A，即 P=. 初选中心距0取05 7. 链长节数001223 35 25 622+ 0X=114 节，式中3f= 262 25()2=. 链条长度 L L= 01000114 . 理论中心距 A A= 1(2 ) Z K= 2 114 12 =662中，机械设计手册 2 插值法求得 a =a - a =662=6591. 与电动机相连的链轮上链的转速 v = 1160 1000z n p= 2 5 3 0 1 9 6 0 1 0 0 0=s 12. 有效圆周力 F F=10001000 10000N 13. 作用于轴上的拉力2 0 F=1 10000 =12000N 14. 润滑方式的确定 根据链号 12A 和链条速度 V=s，由图 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 数为 114 节，其标记为： 21243条参数为： 节距： 滚子直径：1 链节内宽：1 1 2 b 13 销轴直径：2 筒孔径：3 条通 道高度：1 1 8 h 链板高度：2 1 8 h 中链板高度：3 1 5 h 渡链节尺寸：1 排距： 2 2 tp m m内链节内宽：2 1 7 b 链节内宽：3 1 7 b 轴全宽：4 轮的设计计算 计链论尺寸 1. 链轮齿数 传动机构中大链轮齿数2z=62， 其他所用链轮尺寸与小链轮标准相同，1z=25； 2. 配用链条的节距、滚子外径、排距 查机械设计手册 2 表 14 配用链条的节距 P=子 外径距. 分度圆直径 d 1d=01180152d=02180376. 齿顶圆直径1 rD p d1 5 2 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 164 6(1 )rD p 1 . 61 5 2 ( 1 ) 1 9 . 0 5 1 1 . 9 125 158 rd p d 3 7 6 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 388 6(1 ) 1 . 63 7 6 ( 1 ) 1 9 . 0 5 1 1 . 9 162 15 378 当选注意用展成法加工时又可能发生顶切，故由 64 58取60mm 88 78取80为三圆弧一直线齿形，则ad=p(01805. 齿根圆直径 5 2 1 1 . 9 1 1 4 0 . 0 9rD d m m 2 7 2 1 1 . 9 1 3 6 0 . 0 9rd d m m 6. 分度圆弦齿高 8( 0 . 6 2 5 ) 0 . 5 0 . 8( 0 . 6 2 5 ) 1 9 . 0 5 0 . 5 1 1 . 9 125 6 . 5 6 0 8 5 6 . 5 6 1 . 5 ( ) 0 . 5 ( 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 ) 3 . 5 7rp d m m 2 8( 0 . 6 2 5 ) 0 . 5 0 . 8( 0 . 6 2 5 ) 1 9 . 0 5 0 . 5 1 1 . 9 162 16 2 . 5 ( ) 0 . 5 ( 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 ) 3 . 5 7rp d m m 可取12为三圆弧一直线形齿则. 最大齿根距离d 090数齿xL=fd=1z=25 故101901 0901 5 2 c o s 1 1 . 9 1 1 4 025 2z=62 故22 360. 齿侧凸缘（或排间槽直径）o t 1 . 0 4 0 . 7 6g zd p h h 内链板高，可由机械设计手册 2表 的， h=故 011801 c o t 1 . 0 4 0 . 7 6g zd p h 17 =180c o t 1 . 0 4 1 8 . 0 8 0 . 7 6 1 3 125 021802 c o t 1 . 0 4 0 . 7 6g zd p h = 01801 9 . 0 5 c o t 1 . 0 4 1 8 . 0 8 0 . 7 6 3 5 662 9. 轴向齿廓及尺寸 1） 则 1 查表 1 则 1 . 9 5 1 2 . 5 7 1 2，当 时，若经制造厂同意，亦可 18 使用 时的齿宽。1b内链节内宽 2）齿侧倒角0 . 0 6 1 9 . 0 5 1 . 1 4 3p m m 3）齿侧半径 全宽( 1) p b m 排数，取单排链，故 1m 即 12fb 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 （摘自 1243 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 1 2 7 2 5 0 250 0 0 0 1可以用量柱法间接测量，量柱测量距的工称尺寸见下表 19 滚子链链轮的量柱测量距（摘自 1243 项 目 符号 量柱测量距 偶数齿 计算公式 m d d=376+88 090 m i nc o d d 0901 5 2 c o s 1 1 . 9 1 1 6 425 注：量柱直径子直径1d，量柱的技术要求为：极限偏差为 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( 0 . 0 0 0 8 0 . 0 8 )fd m m 或 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( 0 . 0 0 0 9 0 . 0 8 )fd m m ，最大值 材料选用 45 钢，经淬火，回火处理，齿面硬度在 4050用范围：无剧烈冲击震动和要求而耐磨损的主、从动链轮，根据实际情况选材符合要求。 20 12链轮结构 中等尺寸的链轮除表 1402 列的整体式结构外，也可做成板式齿圈的焊接结构或装配结构，轮辐剖面可用椭圆形或十字形，可参考铸造齿轮结构。 1) 轮毂厚度 h h=6 ，式中1 60kd 2 80kd 数 k ： d 150 k ) 轮毂长度 l ， ， 3 ，故11 603 3 ( 9 . 5 0 . 0 1 1 5 2 ) 6 36l h m m 2 803 ( 9 . 5 0 . 0 1 3 7 6 ) 8 06l m m 3) 轮毂直径d h， ， 表 6 0 2 2 1 1 0 2 0 2 2 7 1 3 4hd m m 13. 链轮工作图 21 子链的静强度计算 在低速重载的链传动中，链条的静强度占有重要地位，通常vs 视为低速转动。如果低速链也按疲劳考虑，用额定功率选择和计算，结果常不经济。因为额定功率曲线上各点，其相应的条件性安全系数 n 大于 820，比静强度安全系数为大。另外，当进行有限寿命计算时，若所要求的使用寿命过短，使用功率过高，则链条的静强度验算也是必不可少的。 210k 2( s i n ) 1 0k q a 式中 a ， /q m ， , N ， 链条的静强度计算： A c F F式中 n 静强度安全系数； Q 链条极限拉身载荷（ N），查表 22 况系数，查表 F 有效拉力，即有效圆周力（ M）查表 心力引起的拉力（ N），其计算式为 2cF q 为链条每米的质量 ( / )kg m ， v 为链速 ( / ) 4/v m s 时， 垂拉力 ()N ，见图 ,中选择大者。 n 许用安全系数，一般为 48；如果按最大尖载荷峰可为 36；对于速度较低，从动系统惯性较小，不太重要的传动或作用力的确定比较准确时， n可取较小值。 由以上，查表 Q=310 查表 F 由前面算得 F=102cF 表 q kg m 由前面计算知0 . 2 4 8 / 4 /v m s m s 故 可忽略不计。 090 则 0 故 333 1 . 1 1 0 2 . 2 21 . 4 1 0 1 0n 则 n 在 28之间 故链条安全。 23 条的使用寿命计算 当链传动的传动功率要求超过额定功率，链条的使用寿命要求小于 15000 小时，或者磨损伸长率 %时，有必要进行链条的使用寿命计算。 设0p为由式A c F F 得到的功率值，0p为由式7 3 . 7 101110 ()100m Tz n k P 得到的功率值， p 为要求传递的功率，在不发生胶合的前提下，对已知链传动进行疲劳寿命计算为： 若0 ，则 7 3 . 7 101110 ()100m Tz n k P 若00 ， 则 201 5 0 0 0 ( ) 100m 式中 T 使用寿命 h ； 1z小链轮齿数； 1n小链轮转速 / 排链系数，单排，双排排排，选用单排； 况系数，查表 24 长，以节数表示； 由前面计算知，要求传递的功率 查表 L 取单排链，故， 0 1 0 0 0 0 0 . 2 4 8p F v = 由前面计算知：1z=25，1n=30 /14 由 1 . 4 2 . 4 3 . 3 6 2 . 41A k w k 则 71173 . 7 1 3 . 7 1010 1 0 1 . 4 2 . 4 8 1 1 4( ) ( ) 5 9 8 8 81 0 0 2 5 3 0 1 2 . 4 1 0 0 条的耐磨工作能力计算 当工作条件要求链条得磨损伸长率 %时或者润滑条件不能符合规定要求方式而有所恶化时，可按下式进行滚子链的磨损的计算。链条的磨损使用寿命与润滑条件、许用磨损伸长率以及铰接承压面上产生的滑擦功等因素有关。 31 2 3 19 1 5 0 0 ( ) 1c c L z i pT p v i p 式中： T 使用寿命 h ； 25 长，以链节数表示； v 链速 / 1z小链轮齿数； i 传动比； 许用磨损伸 长率，按具体工作条件确定； 1c磨损系数，见图 2c节距系数，查表 2c齿数 图 链比压（ ； 确定以上参数值： 链节数 114，链速由前面计算知 v m s ， 小链轮齿数1 25z ，传动比 ，许用磨损伸长率 3% ，磨损系数 1c 由图 1 3 1c 定，节距系数 2 ，齿数 ,查图 铰链比压A C F 26 式中 况系数，查表 ； F 有效拉力（即有效圆周力），查表 算得10F 心力引起的拉力， 225 . 6 / 0 . 2 4 8 0 . 3 5cF q v k g m m N 垂拉力， 00A 铰链承压面积， A 值等于滚子链销轴直径 2d 与套筒长度2b（即内链即外宽）的面积 22轴直径2 内链板外径2 1 7 b 故铰链承压面积222 5 . 9 6 1 7 . 7 5 1 0 5 . 7 9A d b m m 故 31 . 4 1 0 1 0 0 . 3 5 01321 0 5 . 7 9A c F P 由铰链比压 132，在工作温度 070 ，良好润滑条件下，查图 1 综上所述，滚子链的使用寿命 T 31 2 3 19 1 5 0 0 ( ) 1c c L z i pT p v i p 3 0 08 . 7 1 . 1 9 1 1 1 4 2 5 2 . 4 89 1 5 0 0 ( ) 31 3 2 0 . 2 4 8 2 . 4 8 1 10847h 27 动机的选择 1. 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机 的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。 2. 根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转距，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电机应留有余量，负荷率一般取 大的备用功率会使电机效率低，对于感应电机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。 3. 根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的结构型式。 4. 根据具体的电网电压标准和对功率因数的 要求，确定电动机的电压等级和类型。 5. 根据生产机械的最高转速和对电力调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。 除此之外，选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。 据以上计算和实际需要，选择 闭式三相异步电动机。Y 系列型号为 三相异步电动机的主要性能及结构特点为，效率高，耗电少，性能好，噪声低 ，振动小，体积小，重量轻，运行可靠，维修方便。为 B 级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式，能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。冷却方式为 电机额定功率为 4额定电流为 速为 1440 / 效率为 84% ，功率因数为 ，最大转矩与额定转矩之比为 28 ，最小转矩与额定转矩之比为 ，堵转转矩与 额定转矩为 ，堵转电流与额定电流为 。 速器的选择 根据实际需要，由电机的输入转速为 1 5 0 0 / m i ,要求输出转速为 3 0 / m ，传动比为 51i ，选择一级直联摆线针轮减速器型号为 ，其主要参数如下： ， 1290W N m，308A ， 300DC ， 160C ， 150E ， 370F ，238M ， 410N ， 139G ， 44p ， 356H ，25R ， 75V ， 240DM ， 195J ， 684L ，142m 承的选择 本产品的设计过程中，用到的轴承以轴向力为主，即主要承受轴向载荷，故根据轴轴承的特点，可选用深沟球轴承，其主要特点如下： 主要承受径向载荷，也可用来承受径向和轴向联合负载，在转速很高，不宜采用推力轴承时，可用来承受纯轴向负载。允许内圈 29 轴线相对于外圈轴线 6 16 , 的选择 择材料 轴的常用材料是 35， 45， 50 碳素钢。最常用的是 45 钢。不重要的或受力较小的轴，也可用 造；对于受力较大，要求限制轴的尺寸和质量，或需提高轴径的耐模性，或处于高温、低温以及处于腐蚀等条件下工作的轴，应采用合金钢。 根据需要，轴可在加工前或加工后进行整体或表面热处理，以及表面强化处理，（如喷丸，滚压等），以提高强度，尤其是疲劳强度和耐磨性。 在一般温度下（低于 0200C ）碳素钢和合金钢的弹性模量相差很小，故用合金钢并不能提高轴的刚度。有时改用强度较低的碳素钢使轴径增大，反而能有效地轴的刚度。 球墨铸铁和一 些高强度铸铁，容易铸成复杂的形状，而且吸振性能好，对应力集中敏感性低，常用于制造外型复杂的轴，如曲轴和凸轮轴等。 综合以上因素选择材料最广泛的 45 钢，热处理为调质，硬度 217255 之间，抗拉强度 650b M ，屈服点 360s M ，弯曲疲劳极限 1 270M ，扭转疲劳极限1 155M 。 步估算轴径 初步估算轴径常 用类比法，经验法及按许用切应力估算法，初步估算轴径作为轴结构设计的基础。根据机械设计手册表 15式初步估算轴径，材料为 45 钢，有表简明机械零件设计手册， 30 333 . 61 1 0 7 3 . 6302 . 4 8 m 的结构设计 轴的机构和形状取决于下列因素：轴上零件的类型、布置和固定方式，载荷的性质、大小、方向及分布情况。轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。轴的结构应便于轴上 零件的定位、固定和装拆，尽量减小应力集中，受力合理，有良好的工艺性。对于要求刚度大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。轴的结构设计入图所示，根据轴的受力选取 3 系列深沟球轴承，为了便于轴承的装配，选取装轴承处的直径为 d=60他部分如图所示。 上的受力分析 链轮的圆周力：由前面计算知，链轮的有效圆周力为 10tF 31 链轮的径向力：3t a n 0 . 3 6 41 0 1 0 3 6 9 2c o s 0 . 9 8 6 N N 链轮的 轴向力：由于链轮无轴向力，故 0 1. 求支反力 在水平面上的支反力如图所示， 32 由 0，且受力的对称性知 1 50002A z B z F N 在垂直面内的支反力由图 d 知， 1 18462A y B y F N 2. 作弯矩图和转矩图 链轮的作用力在水平面内的弯矩图如图 c 所示， 5 0 0 0 1 . 1 7 5 5 8 7 5 m 链轮作用在垂直面内的弯矩如图所示，1 8 4 6 1 . 1 7 5 2 1 6 9 m 该弯矩图的作用平面不定，但当其与合成弯矩图共面时是最危险截面。这时其弯矩为二者之和，则截面 C 的最大合成弯矩为 2 2 2 25 8 7 5 2 1 6 9 6 2 6 3C C z C M N m的强度校核 1. 确定最危险截面 33 根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面处较大，且有轴承配合引起的应力集中，截面 E 处弯矩较大，直径较小，又有圆角引起的应力集中截面 D 处弯矩最大，且有齿轮配合与键 槽引起的应力集中，故属危险截面，现对 D 截面进行强度校核。 2. 安全系数校核计算 由于减速机轴的转动，弯矩引起对称循环的弯应力，转矩引起的为脉动循环的切应力。 弯曲应力幅为 66 2 6 3 1 02 4 . 3 62 5 8 1 0 2 5 8P a M P a 式中 W 抗弯截面系数，由表 的 3 6 32 4 . 3 2 4 . 3 1 0W c m m 由于是对称循环应力，故平均应力 0m ，根据式 162 7 0 1 02 . 6 2 3 0 . 6 00 . 9 2 0 . 8 1 式中1 45钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表 查得1 270M ； K正应力有效应力集中系数，由表 ，按配合查得 ，故取 ； 表面质量系数，轴经车削加工，按表 查得 ； 34 尺寸系数，由表 1 查得 。 切应力幅为 61 6 2 0 1 02 2 3 0 . 1 61 0 0 式中抗扭截面系数，由表 5 查得 363 0 . 1 3 0 . 1 1 0PW c m m 根据式（ 1 6661 5 5 1 01 . 8 9 1 0 . 3 1 0 0 . 2 1 1 0 . 3 1 00 . 9 2 0 . 8 1 式中1 45钢扭转疲劳极限，由表 得1 155M ； K切应力有效应力集中系数，由表 按键槽 ，按配合 ，故取 ； , 同正应力情况； 平均应力折算系数，由表 3 查得 ； 轴 D 截面的安全系数由式 () 确定 2 2 2 22 . 5 5 . 4 8 2 . 2 72 . 5 5 . 4 8 由表 知， ，故 ，该轴 D 截面是安全的。 35 第 4 章 经济分析 会研究 社会需求程度 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，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，立体机械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。 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 80 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。 机械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，机械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。机械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。 36 车库 是大中城市的热门话题，国家经贸委将 城市立体车库列为 近期行业技术发展重点 ，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境 意识不断增强之时 车库 日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。 展的基本条件 根据目前国内外的现状，以及我们掌握的技术条件，首先，我们已经有能力去开展。另外，由于我国经济的快速发展，大量车辆拥出，设法解决停车问题目前已经成为迫切需要解决的问题，所以建造自动化立体车库的时机和条件已经成熟，加上我们掌握的技术条件，我们完全可以制作出大量的自动化 立体车库。 步可行性研究 资机会是否有希望 随着机动车数量的日益剧增，很多大中城市不仅出现了道路上动态交通的严重堵塞，而且占有道路停车和占用居住区绿地停车现象越来越严重，从而进一步加剧了交通的拥挤，破坏了城市的居住环境。现在城市的停车难、乱停车的状况日益严重，已经影响到投资环境和城市的形象，引起了各方人士的关注。从总体上看，城市停车难问题的出现主要表现在停车需求与停车空间不足的矛盾、停车空间发展与城市用地不足的矛盾上。根据以上情况 ，以及在网络上对
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