毕业设计（论文）-升降横移式立体车库设计

I 目目 录录 摘 要 .1 1 概 述 2 1.1 立体停车库发展概况3 1.2 立体停车库分类及优点4 1.3 立体停车库的发展趋势4 1.4 研究立体停车库的意义4 2 立体停车库总体方案的确定 .5 2.1 立体车库形式的确定5 2.2 升降横移式立体停车库的原理6 2.3 总体方案的确定7 3 立体车库整体机械结构的设计 .8 3.1 机械结构的主要组成部分 8 3.2 钢结构部分的设计 9 3.3 载车板的设计 .10 4 立体车库升降传动系统设计 11 4.1 升降传动系统电动机的选择.11 4.2 升降链轮的设计.12 4.3 钢丝绳的选用.13 4.4 卷筒的设计.13 4.5 轴的设计.13 5 横移传动系统设计 18 5.1 横移传动系统电动机的选择.19 5.2 链的设计.20 6.整体框架抗风力的计算21 7. 结束语 .22 参考文献 23 致 谢 24 - 2 - 摘 要 摘要摘要：随着经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，城市居民私有车辆的拥 有量也在不断增加，然而城市土地资源紧缺，用地紧张，从而由此引发了“停车难” 等一系列社会问题，严重影响了城市的建设与发展，并给城市居民生活带来了不便， 不利于社会的和谐稳定发展。立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的 仓储设施。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度的停放车 辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车 库为研究对象，并综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素而设计的。 关键词关键词：立体车库 控制系统 钢结构 智能控制 AbstractAbstract：With the rapid economic development, continual improvement in peoples living standards, urban residents of private vehicle ownership is constantly increasing, but urban land resource constraints, with a nervous, which caused the “stop“ and a series of social problems, seriously affected the construction and development of the city, and bring inconvenience to urban life, is not conducive to the development of social harmony and stability. Parking is designed to achieve automatic parking of vehicles and scientific storage facility of deposit. Mechanical stereo garage can make full use of resources, take advantage of space, maximum parking, became important way to solve the problem of static traffic in cities. The subject in a more typical lifting and transferring cubic garage for the study, stereo garage manufacture and considered the dual factors of cost and efficiency of design. KeywordsKeywords: : Stereo garage Control system Steel structure intelligent control - 3 - 1 1 概概 述述 1.11.1 立体停车库发展概况立体停车库发展概况 现在所知的最早的立体车库建于 1918 年，位于美国伊利诺斯州芝加哥市华盛顿西 大街 215 号的一家宾馆(Hotel La Salle)的停车库，设计师是 Holabird 和 Roche，近 些年发展较好的有日本、韩国、德国等。在亚洲，机械式停车设备采用较早应用较普 遍的是日本、韩国和我国台湾省。 日本从事机械式立体停车库及其设备开发、制造的共有 200 多家，其中生产机械 式立体停车设备的约 100 多家，比较大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日 成、东急、内外及昭和起重机等，产品既有出口的，也有进口的。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。由于这几个阶段受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，年递增速度达到 30%；2000 年以来为发展阶段，自动化 停车设备将随供应量不断的扩大而迅速发展。 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，己经形成了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。产品经引进技术和自我研制开发，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、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，控 制型式有按钮式、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，提高了设备的耐久性；机构中采用了模块化设计，这样便于组合使用，又易于安 装拆卸，且可缩短施工周期;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坐载车板；安全保护方面采用了声光引导、定位装置及 自动消防灭火系统等。目前品种的满足率己达 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。 - 4 - 1.21.2 立体停车库分类及优点立体停车库分类及优点 停车库就其结构特征来分类，可分为平面式及立体式，平面式又分为地下平面式 停车库、地上平面式停车库；立体停车库又可分为自动式立体停车库、半自动立体停 车库和全自动立体停车库，而全自动立体停车库还可分为两层或多层平面式全自动立 体停车库、竖向密集型全自动立体停车库以及特殊造型结构全自动立体停车库。 立体停车库的优点： （1）车库容积率高，节省占地面积。 （2）造价低，运行省，效益高。 （3）自动化程度高，使用方便，操作简单，存取车快捷，管理费用低。 （4）安全性好，可靠性高。 （5）形式灵活多样，适应性强。 （6）环保性好。 1.31.3 立体停车库立体停车库的发展趋势的发展趋势 立体车库市场的发展，对技术提出更高的要求。除了原本的自动化、安全性、智 能性要逐渐提高之外，还应根据实际的场地面积、空间高度及地下设施来设计立体车 库方案，尽可能获得更大的存车倍数 ，兼顾设备可能性与施工可能性， “使不可能变 为可能” ，简化维保环节，使之尽可能简单易行。通过技术革新，降低产业成本，从而 在保障下游商户利润的同时，实现产业利润最大化。 中国无论在土地面积还是在人口数量上均是世界第一的发展中国家，而立体车库 对于大多数国家而言都是一个新兴的产品，发展时间较短。可以认为中国对立体车库 的需求是世界各地区对立体车库需求的一个缩影，从中国的情况来看，立体车库下游 用户的需求一直保持着长期而稳定的发展趋势。 1.41.4 研究立体停车库的意义研究立体停车库的意义 机械式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品形式，它主要涉及机械、电 子、建工等多个领域，它需要各方面的专业技术人员协同工作. 随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持续发展 - 5 - 战略等，界定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。过去几十年里，我们城市 土地大量用做房地产开发，造成城市公共设施用地十分紧张。另外，由于历史原因， 过去我国城市在进行道路规划和城市建筑设计时，大多数未能较好考虑提供一定数量 的地面停车场，而根据现状进行改造的技术难度和经济成本又很大。因此在未来几十 年内，充分利用立体停车场来解决大中城市停车难问题，由平面停车向立体停车发展， 由简单机械立体车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，把车库建成具有 较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑，以改善城市环境及交通堵塞，并能产 生很高的经济效益，其前景非常广阔。 停车问题解决好了，必然会改善整个城市的交通状况。交通的好坏直接影响人们 的出行、办事效率和生活质量，同时也制约着汽车产业的发展。本课题的研究与人们 的“行和住”关系密切，并且通过本课题的研究，找到合适我国大中城市停车库实施 方案，即推行使用立体停车设备，就能解决目前由于停车难带来的一系列问题。 综上所述，本课题的研究对于解决停车难问题必将起到积极的作用，并对推动汽 车产业及至国民经济的健康快速发展也具有非常重大的意义。 2 2 立体停车库立体停车库总体方案的确定总体方案的确定 2.12.1 立体车库形式的确定立体车库形式的确定 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、 垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 3 2.1.1 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。 升降横移式产品的特点： (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。 - 6 - (7) 设有安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。 2.1.2 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。 2.1.3 垂直提升式立体车库 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。 2.1.4 垂直循环式 垂直循环式产品的特点： (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。 在众多的停车设备中，升降横移式立体停车的优点比较突出，所以本人选择了升 降横移式立体停车库作为本课题的研究项目。 2.22.2 升降横移式立体停车库的原理升降横移式立体停车库的原理 升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停 车设备。升降横移式立体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 地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载 车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。表 1 为一个地 上 51 车位的升降横移式停车设备，其工作原理是：五层 11 个车位可以升降，二、三、 四层 30 个车位可以升降和平移，一层的 10 个车位只能横向横移，其中 52、53、54、55 四个车位为空车位，空车位供四、三、二层的车位下降时借用。1 、2、3、4、5 和 47、48、49、50、51 号车位可以直接存放车辆；例如，21 号车位需 要存放车辆时，只需将 1-20 号的车辆均右移一个车位，将 21 号的载车板升降即可。 则可知第五层的车位只需升降即可。再如，19 号车位的存取，只需将 - 7 - 2、3、4、5、6、7、8、9、12、13、14、15 号车位右移，再将 19 号车为升降即可完成 存取车辆。其他车位的存取也是按照此方式，先移出空位再升降这样便能方便的存取 各车位车辆。 表 1 车位分布表 2.32.3 总体方案的确定总体方案的确定 本人所设计的是五层升降横移式车库，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 动的卷筒和钢丝绳的设计、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： 2.3.1 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。确定钢丝绳的材 料、直径。对上述部件进行力学计算，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) 结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 (7) 考虑安全防护设计。 (8) 考虑安全防护设计。 2.3.2 方案二： 2122232425262728293031 2019181716553635343332 1112131415543738394041 109876534645444342 12345524748495051 - 8 - (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。 综合以上两种设计方案，第一种方案比较适合本设计。整个机构的传动采用钢丝 绳传动，在上面放置两个卷筒，两卷筒通过一条通轴连接，而通轴上的链轮由与减速 器相连链带动，实现转动，从而带动两条钢丝绳同步转动，这样就保证了传动的平稳 性。 3 3 立体车库整体机械结构的设计立体车库整体机械结构的设计 3.13.1 机械结构的主要组成部分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。主框架部分承担着整个升降横移式立体停车库的 总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性以及载车板部分还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。此外的控制系统划归到软件控制部分，对控制系 统不做详细的介绍。升降横移类停车设备的主要组成部分如图 1 所示。 - 9 - 图1 升降横移类停车设备的主要组成 3.23.2 钢结构部分的设计钢结构部分的设计 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 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。 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五层十一列，结构 复杂，故采用单柱形式。这种设计汽车进出方便，结构紧凑。主体钢结构框架设计如 图 2 所示。 - 10 - 图 2 主体钢结构框架 3.33.3 载车板的设计载车板的设计 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 所示。 图 3 载车板 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。 - 11 - 4 立体车库升降传动系统立体车库升降传动系统设计设计 在升降传动系统中，我们采用钢丝绳传动型式。钢丝绳传动形式的升降传动系 统一般是由电机、减速系统、卷筒、滑轮、钢丝组成。在钢丝绳传动型式中，钢丝 绳的主要作用是拖动搬运器上下升降。钢丝绳一端与搬运器相连结，钢丝绳另一端 缠绕卷筒上(搬运器的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动)，当搬运 器需要升降时，提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬 运器的升和降。升降传动示意图如图 4 所示。 图 4 升降传动示意图 4.14.1 升降传动系统电动机的选择升降传动系统电动机的选择 轿车重量取 1300KG 承载的总重量取 1600KG 升降所需功率 P = GV = 16009.80.1 = 1568W 冶金与起重用三相异步电动机具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适 用于短时或断续周期运行、频繁启动和制动、过载及有显著的振动与冲击的设备， 是用于驱动各种形式的起重设备和冶金设备中的辅助机械的专用机械产品。冶金和 起重用的电动机多采用绕线转子，故选用 YZR 系列的电动机【9】。 选择 YZR132M1-6，功率 P =2.5KW 的电动机，频率为 50HZ，电压 220V，转速 892r/min，经减速器减速小链轮转速为 28.7r/min 初定卷筒直径为 100mm,载车板上升速度 V = 0.1 m/s,求得卷筒的转速 n2: 由 0.1=n2得，n2=19.1r/min 100060 14 . 3 2 R 5014 . 3 2 1000601 . 0 链轮的传动比 i=1.5 1 .19 7 .28 初取传动比 i = 1.5 - 12 - 4.24.2 升降链轮的设计升降链轮的设计 (1) 初选小链轮齿数 Z1=40 从动大链轮齿数 Z2=120 (2) 确定链条链节数 Lp 初定中心距 a0=40p,则链节数 Lp=164.1) 14 . 3 2 ( 2 2 12 0 210 zz a pzz p a 取 Lp = 164 (3) 计算单排链所能传递的功率及链节距 P 0 P 由机械原理与设计表 13-8 查得工作情况系数1 A K Pca=kap=2.5kw 由机械原理与设计表 13-10 查得小链轮齿数系数 Kz=0.663750607, 链长系数89044437. 0 1 K 选择单排链，由机械原理与设计表 13-11 查得多排链系数 Kp=1.0 故所需传递的功率为 =4304WW KKK P P PZ Ca 015.43 188.066.0 25 1 0 188 . 0 66 . 0 2500 取链节距 P=6.00mm 选择链号 04B1114GB1243.1-83 (4) 确定链实际长度 L 及中心距 a L=LpP/1000=1646/1000=0.98m 239mm ZZZZ L ZZ L P a PP 464.122 2 *8 224 2 12 2 2121 0 中心距调整量mmPa122 实际中心距 a=a0-a=227mm (5) 计算链速 0.114m/ssm P ZnV/052.0 100060 61340 100060 11 (6) 作用在轴上的压轴力 Q - 13 - 圆周力 F=1000P/V=（100025）/0.114=21929.8N 按平均布置取压轴力系数15.1 Q K 有 Q=KQF=25219.3N 4.34.3 钢丝绳的选用钢丝绳的选用 钢丝绳直径的确定 d=CMAXF 确定选择系数 C = 0.123 15.4mm021.18.91600123.0d 根据机械设计手册P27-9，选择圆股钢丝绳-合成纤维芯钢丝绳: d = 16mm , M1P=1.38kg/100m , b=1570MPa 最小破断拉力 F = 2.08 KN 4.44.4 卷筒的设计卷筒的设计 卷筒的最大起升高度 Hmax = 2000mm 绳槽槽距 P = 1.2d = 18.48 mm,卷筒槽底直径 D = 376mm 卷筒计算直径（由钢丝绳中心算起的卷筒直径） D0=D+d=392mm 固定钢丝绳的安全圈数 Z1=1.5 卷筒上有螺旋槽部分长 L0： L0=(Hmax/3.14D0+Z1)P=59.9mm 无绳槽卷筒端部尺寸 L1=28.8mm,固定钢丝绳所需长度 L2=3P=460.8mm 中间光滑部分长度 m = 48mm 卷筒长度 Ls=2(L0+L1+L2)+m=1147mm 4.54.5 轴的轴的设计设计 4.5.1 选择材料 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 Q235 制造；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， - 14 - （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 HBS 在 217255 之间，抗拉强度 b=650MPa，屈服点 s=360MPa，弯曲疲劳极限 -1=270MPa，扭转 疲劳极限。 1 155MPa 4.5.2 初步估算轴径 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 15-2 公式初步估算轴径，材料为 45 钢，有表简明机械零件设计手册， 3 3 3.6 11073.6 30 2.48 P dAmm n 4.5.3 轴的结构设计 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=60mm,其他部分如图 5 所示。 图 5 轴的结构 4.5.4 轴上的受力分析 - 15 - 链轮的圆周力：由前面计算知，链轮的有效圆周力为 Ft=21929.8N， 链轮的径向力：Fr=21929.8=8095.8N 986 . 0 364 . 0 链轮的轴向力：由于链轮无轴向力，故 Fx=0。 (1) 求支反力 在水平面上的支反力如图 6 所示 (a) 受力分析图 (b)水平面受力分析 (C) 水平面内的剪切力 - 16 - （d）水平面内的弯矩图 （e）垂直面内的受力分析 (f)垂直面的弯矩图 图 6 轴的受力分析图 由=0，且受力的对称性知 AM RAZ=RBZ=Ft=10964.9N 2 1 在垂直面内的支反力由图知， d RAy=RBy=Fr=4047.9N 2 1 (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 所示， c MCZ=10964.9 1.175=12883.8 N m 链轮作用在垂直面内的弯矩如图所示，Mcy=4047.9 1.175=4756.3 N 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 - 17 - 矩为二者之和，则截面的最大合成弯矩为 C =13733 N m CYCZ C MMM 22 (3) 轴的强度校核 1 确定最危险截面 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 a=Mc/W=565Mp 式中 W抗弯截面系数，由式19.3 2 S= 5 . 2 0 6 . 30 81 . 0 92. 0 62 . 2 10270 6 1 m K 式中钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表按键槽查得，按配 19.36 K=1.5,合查得 K=2.62，故取 K=2.62； 表面质量系数，轴经车削加工，按式（19.3-3） - 18 - S=5.48 66 6 1 103 .1021 . 0 103 .10 81 . 0 92 . 0 89 . 1 10155 ma K 式中 -145 钢的扭转疲劳极限，由机械设计手册表 19.1-1 查得 -1=155MP； K切应力有效应力集中系数，由机械设计手册表 19.36 按键槽 K=1.62， 按配合 K=1.89，故取 K=1.89； 平均应力折算系数，由机械设计手册表 19.313 查得 =0.21； 轴 D 截面的安全系数由机械设计手册式(19.11)确定 2222 2.5 5.48 2.27 2.55.48 S S S SS 由机械设计手册表 19.3-5 可知，2.5，故 SS，该轴 D 截面是安全 3 . 1S 的。 5 5 横移传动系统设计横移传动系统设计 横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置，其传动主要是靠电 机带动链轮使滚轮在轨道上移动。横移传动示意图如图 7 所示。 图 7 横移传动示意图 5.15.1 横移传动系统电动机的选择横移传动系统电动机的选择 初设承载总质量 M=1600KG 则带动横移轴转动所需功率(假设摩擦因子 u=0.2, 横移速度为 0.15m/s): P=FV=1600 9.8 0.2 0.15=470.4W 因为是横移方向需要的电机，只供横向移动使用，所以选取一个无特殊要求的电 - 19 - 机便可，故根据输出功率选择电动机：电动机型号：Y90S-6，电压：220V，频率： 50HZ，额定功率 P=0.75KW，输出转速 n=30r/min 5.25.2 链的设计链的设计 (1) 链轮齿数 小链轮齿数 取 Z1=25 大链轮齿数 Z2=62 (2) 实际传动比 i=2.48 25 62 (3) 链轮转速 初选小链轮线速度 V1=0.1m/s，估选小链轮直径 d=160mm，则大链轮直径 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 V2=V1=0.12.48=0.248m/s，则与电机相连的小链轮的线速度 V3=V2=0.248m/s， d D 则其转速为 n1=30r/min 6014 . 3 2 248 . 0 14 . 3 21 2 R V 则大链轮转速为 n2=12r/min 48 . 2 301 i n (4) 修正功率 PC 小链轮传递功率为 P=2.4kW，故 PC=2.41.41=3.36kW 式中参数： 查机械设计手册表 14.2-4，工况系数 f1=1.4，主动链轮齿数系数 f2=1， (5) 链条节距 P 由修正功率 pc=3.36kW 和小链轮转速 n1=30r/min，根据机械设计手册2，查取 链节距 P=12A，即 P=19.05mm (6) 初选中心距 a0p 因结构上未限定，初步选取 a0p=35 (7) 链长节数 X0 X0=2a0p+=235=114.49 pa fzz 0 321 2 35 68.34 2 6225 - 20 - 取 X0=114 节，式中 f3=34.68 2 14 . 3 2 2562 (8) 链条长度 L L=2.17m 1000 05.19114 1000 0 PX (9) 理论中心距 A A=P(2X0-Z2-Z1)Ka=19.05（2114-62-25）0.24645=662mm 式中，Ka=0.24645，由机械设计手册2 插值法求得 (10) 实际中心距 a=aa=663-0.004662=659mm (11) 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 为：12A-1114.GB/T1243-1997 链条参数为：节距：p=19.05mm，滚子直径：d1=11.91mm，内链节内宽： b1=12.57mm，销轴直径：d2=5.96mm，内链板高度：h2=18.08mm. 5.35.3 链轮的设计链轮的设计 (1) 链轮齿数 传动机构中大链轮齿数 Z2=62，其他所用链轮尺寸与小链轮标准相同，Z1=25； (2) 配用链条的节距、滚子外径、排距 查机械设计手册 2 表 14.2-2，配用链条的节距 P=19.05mm，滚子外径 dr=11.91mm， 排距 Pt=22.78mm (3) 分度圆直径 d d1=152mm，d2=376mm 25 180 sin 05.19 180 sin 1 z p 62 180 sin 05.19 180 sin 2 Z p (4) 齿顶圆直径 da Damax=D+1.25P-dr Damin= 152 1.25 19.05 11.91164mm =158mm 91.1105.19 25 6 . 1 1152 6 . 1 1 1 rdP Z D - 21 - maxa d1.25 r dpd 376 1.25 19.05 11.91388mm damin=d+=378mm 91.1105.19 62 6 . 1 1376 6 . 1 1 2 rd z da可在 damax和 damin之间选取，但当选 damax时，应注意用展成法加工时又可能发 生顶切，故由 Damax=164mm，Damin=158mm 取 Da=160mm damax=388mm，damin=378mm, 取 da=380mm (5) 齿根圆直径 df ， 1f d152 11.91140.09 r Ddmm 2f d372 11.91360.09 r ddmm (6) 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 4050HRC 之间，应用范围：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。 6.6.整体框架抗风力的计算整体框架抗风力的计算 风对车库整体框架主要是水平推力，由于推力产生的的弯矩使得框架弯向风的去 向，会产生两个主要的效应：a.框架上部由于边稍效应产生极大的位移；b.框架所受 弯矩的拐点处受到最大的拉力。所以对风荷载主要是计算弯矩作用。 支架所承受风压的压力：WP=v2/1600kN/m2 得到标准状态下（气压为 1013hPa，温度为 15C，空气重度 r=0.01225kN/m3。 重力加速度 g=9.8m/s2）时每平方米所受压力，再算出整个支架所受压力。 WP=0.5r0.v2（1） 其中： WP风压kN/m2； r0空气密度kg/ m3； v为风速m/s。 由于空去密度（r0）和重度（r）的关系为，因此有 r0=r/g。在（1）中使用这一 关系，得到 WP=0.5r.v2/g（2） 此式为标准风压公式。在标准状态下（气压为 1013hPa，温度为 15C） ，空气重度 r=0.01225kN/m3。纬度为 45.处德重力加速度 g=9.8m/s2，得到 WP=v2/1600（3） - 22 - 此式为用风速估计风压的通用公式。现在将风速代入（3） ，10 级大风风速取上限 28.4m/s，得到风压 WP=0.5kN/m2，相当于每平方米承受约 5