毕业设计（论文）-双层升降横移式车库设计.doc

摘要3Abstract4第1章 绪论51.1课题的来源，目的及意义51.2立体车库概述51.3几种机械停车设备的特点及比较71.4 总体方案确定8第2章 链驱动双层升降横移式车库技术参数122.1传动机构的组成122.2 传动机构的主要参数12第3章 机械系统传动设计133.1传动链和链轮的选择133.2链的设计计算133.2.1设计标准133.2.2传动的计算143.3 链轮的设计计算163.3.1 设计链论尺寸163.4 滚子链的静强度计算223.5 链条的使用寿命计算233.6 链条的耐磨工作能力计算243.7 电动机的选择253.8减速器的选择263.9轴承的选择273.10轴的选择273.10.1 选择材料273.10.2 初步估算轴径273.10.3轴的结构设计283.10.4 轴上的受力分析283.10.5轴的强度校核30第4章 经济分析354.1 机会研究354.1.1社会需求程度354.1.2 开展的基本条件354.2 初步可行性研究354.2.1 投资机会是否有希望354.2.2是否需要作详细可行性分析354.2.3 有待解决的关键性问题364.2.4 初步经济效益预测36第5章 专题37自动化立体车库管理系统37结 论44参考文献45致谢46附录1：翻译（英文）47附录2：翻译（汉文）6846全套图纸加扣 3012250582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，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80-90，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，并节省土建开发成本。 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。在设计过程部分，详细论述了设备总体结构设计、横移传动系统设计、提升传动系统设计、存取车结构设计、控制系统设计和安全防护设计 。 关键词:立体停车设备 ； 传动设计； 控制系统 ； 升降机构； 安全性AbstractAlong 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 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第1章 绪论1.1课题的来源，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。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。1.2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，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，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。1.3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。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，根据需要现选择链驱动双层升降横移式车库进行设计。1.4 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。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。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。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。1.5 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:456123图2-1移动方案（1）：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（2）：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（3）：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（3）最快捷，所以本设计采用方案（3）作为车库整体移动的方案。第2章 链驱动双层升降横移式车库技术参数2.1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。2.2 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第3章 机械系统传动设计3.1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 （N） Fmax链条最大工作载荷（N）S安全系数（按手册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。3.2链的设计计算3.2.1设计标准准GB/T1815002000滚子链传动选择指导是链传动设计选择标准。此标准等同采用ISO10823。3.2.2传动的计算1. 链轮齿数小链轮齿数 取=25，传动比i=2.5大链轮齿数 =i=2.525=62.5 取622. 实际传动比i=2.483. 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=0.12.48=0.248m/s，则与电机相连的小链轮的线速度=0.248m/s则其转速为=30m/s则大链轮转速为=12r/min4. 修正功率小链轮传递功率为P=2.4kW故=2.41.41=3.36kW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=1，5. 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，查取链节距P=12A，即P=19.05mm6. 初选中心距因结构上未限定，咱取=357. 链长节数=2+=235+=114.49取=114节，式中=34.688. 链条长度LL=2.17m9. 理论中心距AA=P=19.05（2114-62-25）0.24645=662mm式中，=0.24645，由机械设计手册2插值法求得10.实际中心距=-=663-0.004662=659mm11. 与电动机相连的链轮上链的转速=0.238m/s12. 有效圆周力FF=10000N13. 作用于轴上的拉力=1.2110000=12000N14. 润滑方式的确定根据链号12A和链条速度V=2.1m/s，由图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，其标记为：2A-1114.GB/T1243-1997链条参数为：节距：滚子直径：内链节内宽：销轴直径：套筒孔径：链条通道高度：内链板高度：外中链板高度：过渡链节尺寸： 排距： 内链节内宽：外链节内宽：销轴全宽：3.3 链轮的设计计算3.3.1 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. 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排距=22.78mm3. 分度圆直径d=152mm=376mm4. 齿顶圆直径=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切，故由=164mm =158mm 取=160mm=388mm =378mm, 取=380mm若为三圆弧一直线齿形，则=p(0.54+)5. 齿根圆直径6. 分度圆弦齿高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，故取介于与之间的数，即可取=4mm, =5mm若为三圆弧一直线形齿则=0.27p7. 最大齿根距离奇数齿=d偶数齿=d由=25 故= =62 故= = =372-11.91=360.09mm360mm8. 齿侧凸缘（或排间槽直径） h内链板高，可由机械设计手册2表14.2-2查的，h=18.08mm 故=19.05=9. 轴向齿廓及尺寸1）齿宽则 查表14.2-2得则，当时，若经制造厂同意，亦可使用时的齿宽。 内链节内宽2）齿侧倒角=3）齿侧半径4）齿全宽 排数，取单排链，故即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000-0.25-0.30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滚子链链轮的量柱测量距（摘自GB/T1243-1997）项 目符号量柱测量距偶数齿奇数齿计算公式=376+11.91=388注：量柱直径=滚子直径，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或，最大到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。12链轮结构中等尺寸的链轮除表1402-19，表14.2-21所列的整体式结构外，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hh=，式中，常数：d150k3.24.86.49.52) 轮毂长度，故3) 轮毂直径，见表14.2-1113. 链轮工作图3.4 滚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v0.8m/s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。 式中 ， ， ，链条的静强度计算：式中静强度安全系数；链条极限拉身载荷（N），查表14.2-2；工况系数，查表14.-3； 有效拉力，即有效圆周力（M）查表14.2-3； 离心力引起的拉力（N），其计算式为；为链条每米的质量，为链速；当时，可忽略不计。悬垂拉力，见图14.2-6，在中选择大者。许用安全系数，一般为；如果按最大尖载荷峰来代替进行计算，则可为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14.2-2得Q=30.1查表14.2-4得F由前面算得F=10 查表14.2-9， 由前面计算知 故 可忽略不计。由图14.2-6 取则故 则在之间故链条安全。3.5 链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，或者磨损伸长率要求明显小于3%时，有必要进行链条的使用寿命计算。设为由式得到的功率值，为由式得到的功率值，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，则 若， 则 式中使用寿命；小链轮齿数；小链轮转速；多排链系数，单排=1，双排=1.7，三排=2.5，四排=1，选用单排=1；工况系数，查表14.2-4；链长，以节数表示；由前面计算知，要求传递的功率查表14.2-4得L取单排链，故=1，=2.48，由前面计算知：=25，=30，=114由则3.6 链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明显小于3%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。式中：使用寿命；链长，以链节数表示； 链速；小链轮齿数；传动比；许用磨损伸长率，按具体工作条件确定；磨损系数，见图14.2-7；节距系数，查表14.2-10；齿数-速度系数，见图14.2-8；铰链比压（）；确定以上参数值：链节数，链速由前面计算知，小链轮齿数，传动比 ，许用磨损伸长率，磨损系数 由图14.2-7确定，节距系数 ，齿数-速度系数=1,查图14.2-8。铰链比压按下式计算式中工况系数，查表14.2-4，取；有效拉力（即有效圆周力），查表14.2-3，计算得离心力引起的拉力，悬垂拉力，铰链承压面积，值等于滚子链销轴直径与套筒长度（即内链即外宽）的面积。和值查表14.2-2，销轴直径，内链板外径，故铰链承压面积故 由铰链比压知，在工作温度，良好润滑条件下，查图14.2-7得综上所述，滚子链的使用寿命3.7 电动机的选择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0.80.9。过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Y2-112M-4封闭式三相异步电动机。Y系列型号为Y2-112M-4的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IC411。电机额定功率为，额定电流为8.8A，转速为，效率为，功率因数为，最大转矩与额定转矩之比为，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。3.8减速器的选择根据实际需要，由电机的输入转速为,要求输出转速为，传动比为，选择一级直联摆线针轮减速器型号为XWD8160型，其主要参数如下：，3.9轴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。允许内圈轴线相对于外圈轴线3.10轴的选择3.10.1 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，（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）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，屈服点，弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限。3.10.2 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，3.10.3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,其他部分如图所示。3.10.4 轴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，链轮的径向力：链轮的轴向力：由于链轮无轴向力，故。1. 求支反力在水平面上的支反力如图所示，由，且受力的对称性知在垂直面内的支反力由图知，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，链轮作用在垂直面内的弯矩如图所示，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，则截面的最大合成弯矩为3.10.5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。弯曲应力幅为式中 W抗弯截面系数，由表19.3-7查的由于是对称循环应力，故平均应力，根据式式中钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表查得；正应力有效应力集中系数，由表按键槽查得，按配合查得，故取；表面质量系数，轴经车削加工，按表查得；尺寸系数，由表查得。切应力幅为式中抗扭截面系数，由表查得根据式（19.3-3）式中钢扭转疲劳极限，由表19.1-1查得；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，由表查得；轴D截面的安全系数由式确定由表19.3-5可知，故，该轴D截面是安全的。第4章 立体车库的控制4.1 升降横移式立体停车设备的工作原理升降横移式立体停车设备是指利用存车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式 停车设备。图 4-1 为一个地上 5 车位的升降横移式停车设备。其工作原理是：上层三个车 位可以升降，下层两个车位只能横移。空 一个车位供上层的车位下降使用。1、2 号车位 可以直接存放车辆；4 号车位需下降后在存放车辆；3 号车位要先将 1 号存车板右移，再将 3 号存车板下降；5 号车位则需先将 2 号载车板左移，再将 5 号载车板下降；完成存取车辆。由于升降横移式停车设备对场地的适应性很强可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列、规模可大可小、对上层建筑的要求比较低。因此，应用非常广泛。图4-1五车位升降横移式立体停车设备工作原理图4.2 安全装置的系统设计上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上 载车板上停位之间，在纵梁两侧个装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环， 当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常 闭制动器慢释放后，上载车板在轿车和载车板本身的重力作用下，慢慢下滑，压坏下层轿 车。另外也防止制动器失灵，上载车板从上层停车位坠落，砸坏下层轿车。下载车板的安 全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动 停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李时，切断横移电机 电源，横移停止。4.3 电器控制系统的设计控制系统方案的确定： 升降横移立体停车库以停放轿车为主,其代价较昂贵,而且立体停车库使用时涉及到人身和车辆的安全,所以对设备的安全性和可靠性要求非常高。PLC 采用了以计算机为核心的通用自动控制装置,集微机技术、自动化技术、通讯技术为一体,可靠性强、性价比高、设 计紧凑、扩展性好、操作方便,适用于频繁启动和恶劣的环境,因此在立体停车库控制系统 中通常采用 PLC 作为电控系统的核心。升降横升降横移式立体停车设备的控制系统采用 PLC 可编程序控制系。主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、 维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本设计中所列的 5 车位升降横移式立体停车设备 PLC 主要要控制上层两个升降电 机的正反和下层两个横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报 警显示装置。Y0-电机正转 1 位移到空位Y1-电机反转 1 位移到 3 位Y2-电机正转 3 位移到 1 位Y3-电机反转 空位移到 1位X01-启动开关X03-3 位限位开关X03-3 位限位开关X06-1 位限位开关下面以控制存取 3 号位的车辆为例，其 PLC 控制图如图LDX01LDX06ORY1ORY2ANIX05ANIX03OUTY0ANDM0LDX05OUTY2ANIX06LDX03ANIY2ANIX06OUTY1ANIYOOUTMDT100OUTY3上层车位 PLC 控制流程图如下：第4章 经济分析4.1 机会研究4.1.1社会需