链驱动双层升降横移式立体停车场（机械CAD图纸） .doc

本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 摘要本文简要介绍了各类立体停车库的结构和特点，给出了各类立体停车库的性能指标，并对立体停车库的设计要点进行了简要说明。本文重点介绍了立体车库升降部分设计，横移部分设计。本设计主要内容分为二大部分：（1）升降机构设计主要设计了主要链条驱动，设计了链条和链轮。（2）横移机构设计主要设计了托盘的结构尺寸，确定了齿轮、齿条的各主要参数，对驱动机构中的各部件进行了选型、设计。本设计的主要特点是：节省投资，控制方便。关键字 立体停车库；升降装置；横移装置； 链驱动abstractthe paper summarizes the structure and the features of different kind of parking place. the introduction of the main performance parameters and introduced too. this paper mainly introduces the design of main components of its elevator and conveying appliance.the main points of the design include two important pats.1.elevating appliance designmainly designed the main chain link to actuate, to design the chain link and the chain wheel.2.conveying appliance designmainly has designed the tray structure size, had determined the gear, rack each main parameter, has carried on the shaping, the design to in the driving mechanism various parts.the major characteristic of this design is: major equipment has only a set, save investment, control convenience.keywords three-dimensional stops the garage the elevating gear moves horizontally the installment chain actuation目 录1 绪论71.1概述71.2机械式立体停车发展概况81.3升降横移式立体停车库的特点91.4研究升降横移式立体停车库的意义92 设计的基本思想和方案的比较112.1平移式立体车库的几种提升机构方式112.1.1钢丝绳提升112.1.2液压提升112.1.3链条提升112.2平移式立体车库的几种横移机构方式112.3 总体方案确定122.4运动的基本原理132.4.1横移机构的基本原理132.4.2提升机构的基本原理132.5设计数据143 横移部分的结构设计153.1内容介绍153.2托盘的结构设计153.2.1托盘的基本设计153.2.2滚筒的设计163.3齿轮、齿条传动的设计计算173.3.1平移装置中齿轮、齿条传动驱动电机的选择173.3.2齿轮、齿条的设计193.4驱动机构的设计213.4.1联轴器的选择213.4.2齿轮轴的设计计算和校核223.4.3键联接的强度校核233.5横移机构一些零部件的选择计算:243.5.1托盘运行的轨道设计243.5.2齿条实际尺寸的确定243.5.3电机支架的设计和计算244 提升部分的设计计算264.1 链轮、链条的设计264.1.1链条的设计计算264.1.2链轮的设计计算274.1.3链传动的润滑294.2驱动机构设计304.2.1电动机的设计304.2.2制动器的选择304.2.3联轴器的选择314.2.4所用电机机架的设计计算324.3链轮轴的设计计算与校核324.3.1链轮轴上的功率和转速的计算324.3.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度334.3.3轴上零件的轴向定位334.3.4求轴上的载荷344.3.5按弯矩合成应力校核轴的强度354.4 键联接的强度校核364.4.1对于半联轴器与轴之间的联接平键尺寸364.4.2对于链轮与轴之间的联接平键尺寸365 车库框架的设计375.1结构的强度校核375.2材料的选择385.2.1 材料强度高385.2.2安全可靠385.2.3工业化生产程度高395.2.4具有一定的耐热性395.3制造方法396 停取车的自动控制406.1升降横移式立体停车设备工作原理406.2电器控制系统40小结42致谢43参考文献441绪论1.1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. 2机械式立体停车发展概况机械式立体停车设备的应用己有30多年的历史。发展较早、较好的有日本、韩国、德国等。在亚洲，机械式停车设备采用较早、应用较普遍的是日本、韩国和台湾。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，年递增率达到30%，品种也从单一的垂直循环式发展为多种形式，其中比较突出的就有升降横移式立体停车库，至今己开发生产出九大类近百个品种，还包括停放自重不大于13吨的大型客车、载货汽车、自卸车、工程车等的机械式停车设备。在日本，机械式停车场己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。韩国机械设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的到了普遍的开发和利用，年递增速度达到30%; 2000 2010年为发展阶段，自动化停车设备将随供应量不断的扩大而得到迅猛发展。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，已经形成了新兴的停车设备行业，步入引进、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。首批获的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我研究开发，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，如采用交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声;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，提高了设备的耐久性;机械结构中采用了模块化设计，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。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升降横移式立体停车库的特点升降横移式立体停车的优点比较突出，主要表现在以下几个方面:（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。升降横移式立体停车库是全自动化的停车方式，也是今后停车改革的主要方向。尤其是寸上寸金的大城市，采用机械式立体停车方式，显得尤为必要，而升降横移式立体停车库也在机械式立体停车库中显得更加普遍化、居民化和实用化。1. 4研究升降横移式立体停车库的意义升降横移式立体停车库主要涉及机械、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。在现代化大都市中，升降横移式立体车库已经与人们的生活息息相关，在机关、宾馆酒店、医院和居民区等许多地方，升降横移式立体停车库是必不可少的基础设施。随着我国经济的飞速发展，轿车拥有量的迅速膨胀，机械式车库的现有功能已落后于人们的要求，立体车库的使用更加迫不及待，而我国的立体车库一般都是上世纪80年代日本进口的，而上海和北京等地的许多高质量的立体停车库，都是运用大量的外汇从国外进口的，不但价格昂贵而且售后服务也得不到令人满意的保障。为了打破这种依赖进口的格局，同时缓解城市用地的紧张，解决城市停车难的现状，就得要在原有技术上有重大突破，从而加速国内立体车库的发展，因此，对升降横移式立体停车库的系统研究显得尤为重要。2 设计的基本思想和方案的比较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。2.1平移式立体车库的几种提升机构方式根据调查发现升降运动的方式一般采用钢丝绳拉动载车板来实现。少数采用液压，还有采用链条来实现。因此，升降运动的实现有三种方式。即：液压式，钢丝绳式和链条式2.1.1钢丝绳提升钢丝绳具有承载能力强，重量轻的特点，但它却具有弹性，使用时间长了会产生伸长量，使得传动精度降低，从而使得托盘不能准确到达所应到达的位置，而且，钢丝绳容易自行扭转和松散。所以此次设计中也没有采用钢丝绳提升方式作为提升机构。2.1.2液压提升液压系统驱动是的驱动系统比较复杂，并且它的设计、制造成本较高，而且其维修、检测费用也相对较高，液压系统的故障很难检查，如果某个输油管道出现问题，将会在一定时间内大大降低车库的工作效率，而如果液压站出现问题，后果将更加严重，故此次设计没有采用液压系统作为提升机构。2.1.3链条提升链传动为电机带动齿轮、齿条，带动托盘来实现升降。停车时，车辆从存车入口到电梯再到泊车位，或从泊车位到电梯再到出口都是由一个直推进式输送车完成。输送车是一个与轿厢底一体的带4个轮的托盘。存车时，输送车先滑到入口处车辆下方的窄槽中，且展开两个侧叉形成一个支架抬起车辆前轮并将其拖回轿厢；当电梯提升平层时，输送车将车轮拖出，送至泊车位上，输送车收回叉子，返回轿厢，完成存车操作。经过综合比较上述三种设计形式，钢丝绳驱动式由于存在安全问题，对钢丝绳的要求较高。液压驱动由于系统比较复杂，而且造价高，维修难。所以本设计选用链条提升。链条传动兼有齿轮传动和带传动的特点。与齿轮传动比较 ，链传动较易安装，成本低廉；远距离传动时，其结构要比齿轮传动轻便得多。与带传动比较，链传动的平均传动比准确；传动效率高；需要的张紧力小，压轴力也小；结构尺寸紧凑；能在低速重载下较好地工作；能适应较恶劣环境如油污都尘和高温等场合。2.2平移式立体车库的几种横移机构方式上面确定了多层平移式立体车库的提升机构的方案，现在让我们来探讨一下，多层平移式立体车库的平移部分应该采用什么方式？根据动力源（或驱动装置）是否在托盘上，可以将横移方式分为两种：一种是将驱动装置放在托盘上，通过驱动链条来实现传动。电机放在托盘上，而托盘在存取车时来回的不断运动，难以实现对电机提供电源和对电机进行控制，所以这种方式现在一般只大型车库里才使用。当然，并不是没有方法。例如，可以采用给电车提供电源的方式给电机供电；利用无限电对电机进行控制。但是，在这种情况下，立体车库的成本费用将会很高。从而导致停车费用提高，故不采用这种方式对电机进行平移驱动。另一种方式是驱动装置安放在固定件上来实现托盘横移。例如，地面，地下或车库的框架上。无论安装在什么位置上都可以方便的为其提供动力源并对其进行控制，当然这种便利只是相对安放在托盘上的驱动装置来说的。就拿电机作为驱动装置来说吧，如果电机安放在地面上或地下，电线可以方便的安放在地平面上开的槽内，这样即可以提高安全系数，也比较美观。即使电机安放在车库的框架上，电线也可以沿框架安装，绝对不会因为电线的凌乱而影响车库的效率和外观。所以，本次设计的横移部分的驱动装置采用安放在地面上和框架上的方式。有三种驱动方式可实现托盘的横移：（1）利用液压系统进行驱动，（2）利用电机带动链条进行驱动，（3）利用电机带动齿轮、齿条系统进行驱动。之所以不采用液压方式进行驱动的原因和上面所述的原因相同。链传动传动精度高，设计简单、购买方便，但和齿轮、齿条啮合的传动方式比较起来，链条传动的传动效率低了一点。所以，采用电机驱动的方式来实现托盘的横向移动，采用齿轮和齿条的啮合作为中间传动装置。2.3 总体方案确定由于设计的是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：一、首先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、由上面的几种横移方式可以确定选用通过驱动装置安放在固定件上来实现托盘横移。选择电机和减速机，设计齿轮齿条和其他零件，并确定其尺寸规格。然后对其校核。三、综合钢丝绳提升，液压提升，链条提升的优劣后确定使用链条提升方式。根据传动结构的分析和受力的选择电机和减速机，设计链轮和链以及其他的零件，确定其尺寸规格。然后对其校核。四、根据上面所得到的提升机构和横移机构设计车库的立体框架，并对其进行强度校核五、设计立体车库的控制部分，使用plc编出其控制程序。2.4运动的基本原理2.4.1横移机构的基本原理图2-2横移部分原理图1-电机 2-联轴器 3-齿轮轴 4-齿轮 5-齿条 6-滚轮底层的载车板只做左右横移运动，一般以电机来做动力源，通过齿轮和齿条啮合来实现传动。为了方便轿车的存取电机不安装在托盘上，而是将电机和齿轮放在车库的后方。为了能实现传动齿轮只能水平放置，齿轮轴的轴向为竖直方向，如果电机水平放置，电机轴的轴向为水平方向，这种情况下，把电机的动力传递给齿轮需要两个互相啮合的圆锥齿轮。圆锥齿轮的设计、制造和安装都比较复杂，且成本费用较高，对于小型车库来说经济性不好。同时，两个圆锥齿轮的齿轮轴很难固定（指某一端），例如，和电机轴相连的齿轮轴，它的一端通过联轴器和电机轴联接，而另一端则必须设立一个机架，以便实现对其进行固定。还有建立立体车库的目的就是为了充分利用空间，节约水平方向的占地面积，这种水平放置电机的方法相对竖直放置电机的方法占用了较多的纵向水平面积。所以决定不采用此方法。电机竖直安放可以向上放置也可以向下放置，但是为了方便电机的安放和维修一般情况下不采用电机向上放置的方法。另一种就是将电动机竖直安放且电机轴的轴向向下，这样只须用一个联轴器就可以把电机轴和齿轮轴联在一起，从而实现传动动力的目的。此处的电机依靠凸缘来定位。采用这种方式必须设计一个机架，用来支撑和固定电机。众所周知，电动机的输出转速一般情况下都较高。所以，在此处减速器是必不可少的部件。不过，此处为了安装方便，决定选择带有减速器的电动机。为了降低设计成本，安装方便，此车库的电动机都采用带有减速器的电动机，具体的型号根据具体的设计要求而定。2.4.2提升机构的基本原理图2-2提升部分的示意图上、下两层的托盘区别就在于：底层的托盘有滚轮，而上层的托盘有链轮，托盘的基本尺寸已经在第二部分中介绍过了，此处重点来说明一下链轮、链条和提升电机及相关组成部分。先来看看电机的安放位置，从电线的安装和美观的角度来考虑，电机应该安放在车库框架后方的横梁上，而且，一个托盘需要两个电机，一侧一个水平放置在横梁上，此处电机的定位依靠底盘来定位。提升用的电机和平移用的电机一样也选用带有减速器的电机。链传动一般是利用一条闭合的链条，把一根轴上的动力传递到另一根轴上，两个链轮要求在同一个平面上。此次设计中不但要求链条传递动力，还要求链条传递运动，所以不采用闭合链条，而采用链条一端固定，一端不固定的方式。此处采用链条固定在框架纵向梁的前部的方式，通过链条和托盘上两个链轮啮合，最后回到纵向梁的后部，示意图如上图所示。这种方式下不但托盘有四根链条承载，而且在提升过程中托盘平稳，安全系数高，所以就采用这种连接方式。由于上层托盘提升到固定位置时，需要在此处长时间停滞。所以需要在链轮轴上安装制动器，制动器应该选用常闭型的制动器，因为托盘停在固定位置的时间比托盘运动的时间长很多。电机轴和链轮轴之间也采用凸缘式联轴器进行连接。2.5设计数据本课题给出的轿车的几何参数为：车身长为4700mm，车身宽为1700mm，车身高为1550mm，总重是1600kg。托盘做为载车容器，其尺寸应该大于轿车的尺寸。由设计过程可以提取出托盘的长度为5400mm，宽度为2100mm。为了保证托盘的自由运动，左右两个立柱间的距离应该大于托盘的宽度，因为这样既有利于轿车的存取，也有利于托盘的安放，所以把左右两个立柱间的距离定为2200mm。基坑的长度为6800mm。3 横移部分的结构设计3.1内容介绍本章主要进行横移部分的结构设计。横移部分包括托盘、齿轮、齿条、驱动机构。其中托盘的设计又可以分为托盘的尺寸、重量和组成部件（例如滚筒、钢管、钢板、角钢）的选择计算；齿轮、齿条的选择设计和校核；驱动机构（例如联轴器、齿轮轴、键、轮毂）的选择计算及校核；托盘运行轨道、电机支架的设计3.2托盘的结构设计3.2.1托盘的基本设计此立体车库适合小区使用，故所停车辆一般为轿车。下面是一般中小型轿车的参数：中小型轿车 总长 l=4700mm 总宽 w=1700mm 总高 h=1550mm将托盘的尺寸初步确定为：长5400mm宽2100mm（1）托盘主体结构的材料选择外框的空心钢管的选择。选用结构用冷弯矩形空心钢管（gb6728-86）。载车板的长度方向上选用矩形钢管：选择的尺寸：200mm100mm 壁厚 t=5.00mm 查手册得理论重量22.91kg/m。在宽度方向上选用方形钢管：选择的尺寸：边长80mm。 壁厚t=5.00mm。 理论重量11。269kg/m载车板用于承载汽车的钢板的选择。根据gb3277-82选择菱形花纹钢板以增大汽车轮胎与钢板之间的摩擦力，厚度5mm，宽度为0.48mm。中间钢板选择厚度为2mm，宽度为1.1m对于钢板 厚度2mm 理论重量 15.8kg/菱形花纹钢板 厚度 5mm 理论重量 42.30 kg/角钢的选择：根据gb9787-88选择碳素钢q235-a，尺寸为50505mm的热轧等边角钢理论重量1.822kg/m。载车板整体采用焊接的方法：焊接后的技术要求为：各焊缝均采用手工电弧焊；所有焊缝不能有透、熔蚀等缺陷；修刺倒棱；焊后退火处理。托盘的示意图见图3-1图3-1托盘结构（2）托盘总重的估算方形钢管 =7.966/m22100mm=33.45矩形钢管 =18/m25400mm=194.4中间钢板 =31.42/m25400mm1200mm=203.60边上钢板 39.25/m22450m3000mm=105.975菱形钢板 =42.3/m24450mm200mm=91.368角钢 1.822/m463mm=0.459其它重量 =3kg所以上层托盘总重量为 m总=m1+m2+m3+m4+m5+m6+2.9=632.25kg由于底层上有滚轮和齿条，所以和上层托盘重量不一样。现估算一下滚轮重量滚轮 m=0.843.2kg齿条采用45号钢， 淬火。密度为7.9kg/，长度为1900mm，宽度100mm，高度60mm。m=1900100607.9103/m310-12=90.06底层托盘重量为 633+90.06=723.06kg所以底层托盘重量为 725kg3.2.2滚筒的设计在底层使托盘由一个车位平稳的平移到另一个上，并尽量减少摩擦力可以采用两个方法。（1）在托盘的底部安装尼龙条，在车库的底部的地面上安装尼龙滚轮。因为不好定位，不好维修的原因，此处不采用该方法。（2）直接将滚筒安装在托盘上，在存车位上安装导轨，滚筒直接在导轨上滚动，可以减少摩擦力，而且托盘移动平稳。综合比较上述两种方法，选择第二种方法。滚筒中安装有中心轴，轴焊接在托盘上，轴承选择内圈固定，外圈旋转，其结构简图如图3-2所示。 1、轴承 2、滚筒 3、轴承端盖 4、轴图3-2滚筒结构3.3齿轮、齿条传动的设计计算3.3.1平移装置中齿轮、齿条传动驱动电机的选择取托盘为（含轿车）为研究对象，受力分析示意图：图3-3 受力分析示意图由上图可以知道，托盘运行的条件是。查阅摩擦、磨损与润滑手册（第二册，机械工业出版社）以下称摩擦手册得知，在任何滚动轴承中，克服摩擦所消耗的功率可以按下式计算的平均摩擦力来计算： 式(3.1)其中 滚动摩擦系数平均值 p按一般动力计算公式算得的轴承上的当量载荷 轴承所受的摩擦力查阅摩擦手册表19.14得知部件中由于采用接触式密封，存在制造误差和装配误差，工况加重和润滑剂污染等原因，会出现附加摩擦。不考虑上述因素是取1.8，在实际运用中应该将该值扩大一倍。对于深沟球轴承 p= 式(3.2)其中 径向系数 旋转系数 安全系数温度系数=g=（1600+725）9.8 =22785n 由于是外圈旋转 取1.2查阅摩擦手册表19.10得知=1.1，表19.11得知所以 p=227851.21.11.0 =30076.2n =30076.2n21.810-3 =108.27n （1） （2）t=9.55p/n （3）其中 克服摩擦力所需要的主动力 t主动轮传递的力矩 主动轮的节圆直径 mm p主动轮输出的名义功率，kw n主动轮的转速，r/min因为是在小区使用，所以移动速度不宜过快，定位托盘的移动速度为：v=0.35m/s。综合上面（1）、（2）、（3）式得p=fv/1000/60=108.2721/1000/60=3.7910-2kw由于只需要移动一个车位，移动距离较近，从而要求速度较低，查阅机械设计手册第五卷（第四版）表22-1-61，选用ycj130和y90s-6一体的ycj齿轮减速三相异步电动机。电动机额定功率 p=0.75kw 转速 n=30r/min 输出转矩 t=224n/m下面估算齿轮的分度圆的直径：由可得 =2224/108.27 =4.14mm由于动力从电动机传送到托盘要经过联轴器、齿轮、齿条等部件，传递到托盘上的动力会减少，从而使转矩减少，所以齿轮直径和传动轴的直径一定要大于4.14mm。3.3.2齿轮、齿条的设计（1）按齿面接触疲劳强度设计计算采用硬齿面，非对称分布。查机械设计1的 表8-23得齿宽系数 齿轮齿数在推荐值20到40中选取 =25齿轮模数m可由机械传动装置设计手册(上册，卜炎主编)查得。 m=9齿轮分度圆直径=925=225mm故圆周速度 =60/1022514.3303- =0.35m/s齿轮的齿距p=3.149 公差组10级 =28.26 p=28.3 齿条的齿数z2=l 齿条/p=2100/28.3=74.20，取整数z2=75齿数比=75/25 u=3.0 载荷系数k 由机械设计1中式(8-45)得k 式(3.3)使用系数 查机械设计1的表8-20 =1.25动载荷系数查机械设计1的图8-57的初值 =1.15齿向载荷分布系数查机械设计1的图8-60得 =1.04齿间载荷分布系数由机械设计1的 式(8-55)及=0得 ()168/125/12.388.1+-=aeer =1.70查机械设计1 表8-21并查值得 =1.15则载荷系数k的初值=1.72 弹性系数 查机械设计1表8-22 =189.8节点影响系数 查机械设计1图8-64() =2.5重合度系数 查机械设计1图8-65(=0) =0.87许用接触应力，由机械设计1式(8-69)得 =接触疲劳极限应力，查机械设计1图8-69得=570=460应力循环次数由机械设计1式(8-70)得 式(3.4)按预期寿命10年。每年工作300天。每天工作8小时。 = = 则查机械设计1图8-70得接触强度的寿命系数，(不允许有点蚀) =1.14=1.22硬化系数，查机械设计1图8-71及说明得:=1接触强度安全系数，查机械设计1表8-27，按一般可靠度查=1.0到1.1取 =1.1 故的设计初值为 所以为250mm可用。齿厚b b=dd1t= 齿条宽,=64mm齿轮宽 ,=+(510)=70mm由于采用正常齿轮，所以齿顶高系数取=0.8，顶隙系数取=0.3，分度圆的压力角度数为标准值确定齿轮的其他参数如下：分度圆直径：d=m*z=10*25=250(mm)齿顶高： ha=ha*m=0.8*9=7.2(mm) 齿根高： 齿全高： 齿顶圆直径：da=d+2ha=250+2*7.2=264.4(mm)齿根圆直径：dt=d-2ht=250-2*11=228(mm)基圆直径： db=d*cos20=250*cos20=234.9mm齿距： p=pm=3.14*9=28.26(mm)齿厚： s=pm/2=14.13(mm)齿槽宽： e=pm/2=14.13(mm) 基圆齿距： 法向齿距： 顶隙： c=cm=0.3*9=2.7(mm)（2）选择齿轮、齿条的材料查阅机械设计工程学1（中国矿业大学出版社）(以下称为机械设计1)表8-17：齿轮选用45号钢调质，表面淬火。 245-275齿条选用45号钢正火，表面淬火。 齿轮采用锻造齿轮，结构采用普通结构（见中国机械设计大典（以后简称为设计大典）4表32.1-62）。3.4驱动机构的设计3.4.1联轴器的选择（1）类型选择对于额定功率只有0.75kw的y90s-6电动机，可以选择yl型凸缘联器。联轴器具有结构简单、重量轻、制造成本低、传动精度高的优点。（2）载荷计算公称转矩 t= 式(3.5)式中、分别是托盘所受的平均摩擦力和齿轮的分度圆直径，于是有t=108.2710-3225/2=12.180n.m t=12.180查阅机械设计表14-1得工况系数=1.5，计算转矩为：=1.512.180=18.27 （3）型号选择参考系数：电动机的输出轴径：30mm从gb5843-86中查的型凸缘联轴器的许用转矩是63，铁制联轴器的许用最大转速是5500r/min，轴径为2230mm之间。故型凸缘联轴器合适。 3.4.2齿轮轴的设计计算和校核（1）齿轮轴上的功率和转速的计算由上面的计算可知：t=12.180故 p2=nt/9.55103=3012.180/9.55103=3.8310-2kw齿轮轴的转速和减速器输出轴的转速相同所以有=（2）计算转矩t和最小轴径初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。查阅机械设计表15-3，取于是有： 33330/108.3110-=8.12mm齿轮轴的最小轴径应该是安装联轴器处轴的直径，因为联轴器另一端连接的是减速器的输出轴，且轴径是30mm，所以=30mm。（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。图3-4齿轮轴为了满足半联轴器的轴向定位要求，第一段轴的右端需要一个轴肩，故第二段的直径为35mm，第一段要和半联轴器配合，所以长度取40 mm，第二段只是用来安放轴承套，所以长度取为10 mm，第三段要与齿轮配合，所以轴径取40 mm，长度要大于齿轮的宽度，齿轮的宽度为70 mm，所以此段轴的长度为80 mm，因为此轴是竖直安放，为了轴向定位齿轮，第三段右端需要一个轴肩，所以第四段轴径取45 mm，长度取5 mm，为了选取轴承方便，与轴承配合的轴径取35 mm，为了不引起应力集中，第四段轴和与轴承配合的轴之间要有一个过度轴，轴径取40 mm，长度取5 mm，与轴承配合的轴的轴径取35 mm，长度取15 mm。（4）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按第一段轴的轴径d=30mm，由设计大典查得平键截面bh=108(gb1095-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为32mm(标准键长，见gb1095-79)，同时为了保证半联轴器与轴的配合有良好的对中性，故选择半联轴器与轴的配合为h7/k6，同样选择齿轮轮毂与轴的配合为h7/k6，选取的平键的尺寸是12832。（5）确定轴上圆角为。轴端倒角为。由上面的计算知道该轴的直径远远大于所需的轴径，而且只受剪切力和很小的轴向力，所以此轴绝对安全，此处就不再进行强度校核。3.4.3键联接的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，查阅机械设计表6-1得许用积压应力，取其平均值。（1）对于半联轴器与轴之间的联接平键尺寸：键的工作长度键与联轴器的键槽接触高度由公式： =30/22/4/10180.1223=9.23mpa所以，该平键的挤压强度足够，键是安全的。 结论：半联轴器与轴之间的平键安全。（2）对于齿轮与轴之间的联接平键尺寸：由于同一根轴上所需传递的扭矩是相同的，故此处只需考虑键的大小就可以了，两个键的尺寸相差不大，故齿轮与轴之间的联接平键的挤压强度足够，该键是安全的。 结论：齿轮与轴之间的键是安全的3.5横移机构一些零部件的选择计算:3.5.1托盘运行的轨道设计由于托盘和轿车的重量达2350kg，故选择gb11264-89中的轻轨，型号30，查其总高是108mm，总宽是108mm，总长是基坑的长度,由车架的设计部分可以得知基坑的长度为6800mm。其截面如图3-5所示。图3-5 托盘的轨道轨道的基本尺寸：w=108mm h=108mm l=6800mm材料选择：润滑方式：采用人工加油的方式直接向导轨上注油，这样不需要专门的润滑装置。3.5.2齿条实际尺寸的确定齿条的长度和宽度已经在齿轮的计算过程中确定，现在近来计算一下它的厚度，由于齿轮轴的中心到滚轮端部的距离是82mm，滚轮端部到托盘端部的距离是90 mm，所以齿轮的厚度要满足下面的条件： 式(3.6)式中d齿轮分度圆的直径有上面的计算知道，所以有：d=225mm 所以：59.5mm由于齿条要和托盘有一定的重合度，所以决定取=100 mm。齿条用的螺栓连接在托盘上 具体关系见总装图。3.5.3电机支架的设计和计算 由上面的计算知道横移电机选用ycj130和y90s-6一体的ycj齿轮减速三相异步电动机。减速器机座号是130f，其凸缘的直径是200 mm。所以支架上平面所用平板的宽度一定要大于200 mm，同时为了不影响上层托盘的提升，决定取支架顶部的平板宽为240 mm，长度为280 mm，厚度为5 mm。为了固定方便，支架下部也设计一个平板，中间用四根直径为20 mm的立柱支撑，立柱的材料是钢筋。示意图如下图所示：图3-6电机支架示意图当然，底部的平板的宽度同样受到限制，原因是和齿轮在同一水平面上，为了不影响托盘的平移，所以决定它的宽度取140 mm，长度不受任何限制，为了保持支架平稳，长度要取的大点，决定把它的长度取为360 mm，厚度和顶部平板一样取为5 mm。立柱和上下两平面采用焊接的方式连接。焊接的技术要求为：各焊缝均采用手工电弧焊，所有焊缝不能有透熔蚀等缺陷。 4 提升部分的设计计算确定使用链条提升方式进行提升，其提升原理上