三层三列式升降横移式立体车库设计（有全套图纸）.pdf

本科毕业设计 论文 通过答辩 i 摘摘要要 在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上 以较为典型的升降横移式 立体车库为研究对象 选择三层三列式车库结构作为研究模型 综合考虑立体车库制造 成本和运行安全的双重因素 简单介绍了车库的主体结构和特点 对车库的控制系统也作了简单的说明 依据升 降横移式立体车库的运行原理 运用机械设计相关知识进行了一系列传动方案的设计 包括提升系统的传动设计 横移系统的传动设计 还运用力学理论对升降横移式立体车 库的结构进行了力学分析 包括升降横移式立体车库的框架结构的强度 横移传动系统 中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等 为了使停车设备满足使用要求 根据国家关 于机械式停车设备通用安全要求的标准 升降横移式立体车库的实际 在升降横移式立 体车库中使用了一些必要的安全技术 这样保证了车辆的绝对安全 使得整个车库可以 安全平稳的运行 关键词 立体停车库 升降横移式立体车库 钢结构 安全措施 本科毕业设计 论文 通过答辩 ii abstract in the domestic and international current situation and trend of development for garage based on sufficient investigation to choose a more typical of up down and translation stereo garage as the research object to choose the three layer three row type garage structure as research model considering the three dimensional garage manufacturing cost and operation safety of the double factors briefly introduces the main structure and characteristics of the garage the garage control system are briefly described based on the up down and translation stereo garage operation principle use of mechanical design knowledge are a series of transmission scheme design including the upgrading of the transmission system design shifting the transmission system design also according to the theory of mechanics up down and translation stereo garage structure mechanical analysis is carried out including up down and translation stereo garage frame structure strength shifting transmission system axial strength and axial strength of lifting transmission system in order to make parking equipment to meet the use requirements according to the country about mechanical parking equipment general requirements for safety standards up down and translation stereo garage is actual in the up down and translation stereo garage to use some safety technique so as to ensure the absolute safety of the vehicle the garage can be safe and steady operation keywords stereo parking garage up down and translation stereo garage steel structure safety measures 本科毕业设计 论文 通过答辩 iii 目录 摘要 i abstract ii 第 1 章绪 论 1 1 1课题来源与背景 1 1 2机械式立体停车库发展概况 1 1 3立体停车库分类及优点 3 1 4研究升降横移式立体停车库的意义 6 1 5升降横移式车库的工作原理 7 1 6升降横移式库机械部分部件结构和功能 8 第 2 章方案总体设计 10 2 1方案总体设计 10 2 2传动方案的设计 10 2 3传动方案的选择 12 第 3 章主框架部分 14 3 1钢结构形式的选择 14 3 2钢结构部分材料的选择 14 第 4 章升降传动系统设计 16 4 1升降电动机的选择 16 4 2升降链传动的设计 18 4 3升降轴的设计 20 4 4联轴器及键的选择 22 4 5轴承的选择 23 4 6钢丝绳和滑轮的选用 24 4 7卷筒的设计 24 4 8升降轴的强度校核 25 第 5 章横移传动系统设计 28 5 1横移电动机的选择 28 5 2横移链传动的设计 29 5 3横移传动轴 a 的设计 32 5 4联轴器及键的选择 34 5 5轴承的选择与计算 35 5 6横移车轮与导轨的选择 36 第 6 章安全防护措施 38 6 1防坠落装置设计 38 6 2其他防护措施 39 第 7 章车库的控制系统 40 结论 42 致谢 43 本科毕业设计 论文 通过答辩 iv 参考文献 44 本科毕业设计 论文 通过答辩 v contents abstract i chapter 1introduction 1 1 1topic origin and background 1 1 2mechanical parking development 1 1 3parking classification and advantages 3 1 4studies of up down and translation stereo garage meaning 6 1 5lifting cross sliding type garage principle of work 7 1 6lifting cross sliding type garage mechanical parts structure and function 8 chapter 2the whole scheme design 10 2 1the general design of the schemes 10 2 2transmission scheme design 10 2 3the choice of transmission 12 chapter 3steel structure material selection 14 3 1steel structure form selection 14 3 2steel structure material selection 14 chapter 4lifting transmission system design 16 4 1lifting motor selection 16 4 2lifting chain transmission design 18 4 3lift shaft design 20 4 4coupling and key selection 22 4 5bearing selection 23 4 6wire rope and pulley selection 24 4 7reel design 24 4 8lift shaft strength analysis 25 chapter 5transverse transmission system design 28 5 1traverse motor selection 28 5 2traverse chain transmission design 29 5 3transverse shaft a design 32 5 4coupling and key selection 34 5 5bearing selection and calculation 35 5 6traverse wheel and track selection 36 chapter 6security protection measures 38 6 1anti dropping device design 38 6 2other protective measures 39 chapter 7control system 40 conclusions 42 thanks 43 本科毕业设计 论文 通过答辩 vi reference 44 本科毕业设计 论文 通过答辩 1 第 1 章绪 论 1 1课题来源与背景 近几年来 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 在解决城市停车难的问题中 欧美国家和亚洲国家采 取的措施有所不同 但立体化停车是各个国家都积极采取的措施 尤其是全自动化的机 械式立体停车库 在很多国家和地区都得到了快速的发展 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 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 机械式立体停车库可充分利用空间 在有限场地上 最大限度停放车 辆 是改善城市交通 缓解城市停车难的新途径 就当前社会对于立体停车库的需求 本文介绍了各种型式立体停车库的特点 选出 了一种能广泛满足社会需求的机械式立体停车库 升降横移式立体停车库作为研究对 象 它也是比较典型的机电一体化产品 一些大城市已运用其实现许多停车问题 该车 库依据升降横移类机械式停车设备运行原理 采用钢架结构搭建而成 1 2机械式立体停车库发展概况 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 1 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 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 2 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 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 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 在机械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 1 3立体停车库分类及优点 1 立体停车库的分类 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行式立体停车库 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 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 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 3 图 1 1升降横移式立体停车库 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 安全装置 防坠装置 光电传感器 限位保护器 急停开关等 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 图 1 2巷道堆垛式立体停车库 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 4 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 图 1 3垂直提升式立体停车库 4 垂直循环式 图 1 4垂直循环式立体停车库 产品特点 1 占地少 两个泊位面积可停6 10 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 2 立体车库的优点 立体停车系统 特别是自动立体停车设备在国际上发展迅猛 在国内倍受青睐是因 为比原有的老式停车库有着较多的优点 2 1 高倍率的技术经济指标 自动立体停车库停车容量大 占地面积小 也可停放各种类型的车辆 特别是轿车 本科毕业设计 论文 通过答辩 5 而投资却比同等容量的地下停车库少 施工周期却短 耗电省 占地面积也远比地下车 库少 2 外观同建筑协调 管理方便 自动立体停车库最适合用于商场 宾馆 办公楼前 旅游区 在老式却独具风格的 建筑物前 采用优质合金材料 用新型装饰材料 可以达到耳目一新的效果 许多装置基本无须专门的操作人员 一个司机就可单独完成 3 完备的配套设施及 绿色 环保 自动立体车库具有完整的安全系统 如障碍物确认装置 紧急制动装置 防止突然 落下装置 过载保护装置 漏电保护装置 车辆超长及超高检测装置等等 如果应用于 公共场合 还可以配有计时装置 满足收费要求 存取过程可由人工完成 也可以配备 计算机设备全自动完成 这也给今后的开发设计留有大的空间 由于车辆在存取过程中只在极短的时间内低速行驶 故而噪声 排气极其轻微 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 在现代化大都市中 升降横移式立体车库己经渗入到人们的各个生活领域 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成了一道必不可少的基础设施 但是我国的机械 式停车库技术发展比较晚 大部分还沿用着日本 80 年代的技术 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 现有车库 技术的不足主要表现在取车得时间比较长 智能化程度比较低 安全程度不够 设计形 式比较陈旧 上海和北京等地现有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 并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 打出具有自身特色的车库产品 就得要在原有技术上有重大突破 从而带动国内车库行 业的发展 因此 对升降式立体停车库的系统研究显得尤为重要 1 5升降横移式车库的工作原理 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 本科毕业设计 论文 通过答辩 6 图 1 5七车位升降横移式立体车库工作原理图 图 1 5 为一个地上 7 车位的升降横移式停车设备 其工作原理是 三层三个车位可 以升降 二层两个车位可以升降和平移 一层的两个车位只能横向横移 空车位供三层 和二层的车位下降时借用 1 2 号车位可以直接存放车辆 7 号车位需下降后再存放 车辆 3 号车位 则需先将 1 号和 2 号载车板右移 再将 3 号载车板下降 4 号车位 则需先将 2 号载车板右移 再将 4 号存车板下降 5 号车位需要先将 1 2 3 4 号四 个载车板右移 再将 5 号载车板下降 6 号车位则需要先将 2 4 号载车板右移 再将 6 号载车板降下 由于升降横移式停车设备对场地的适应性强 介绍系统各机械部分部件 结构和功能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 对土建的 要求比较低 因此 应用非常广泛 1 6升降横移式库机械部分部件结构和功能 以三层三列式立体车库为模型建立研究对象 升降横移式立体车库主要由结构框 架部分 载车板部分 横移系统 提升系统 控制系统 安全防护系统六大部分组成 下面我们重点对车库的主要组成 图1 6所示 进行分析 本科毕业设计 论文 通过答辩 7 图 1 6升降横移式立体车库主要组成 1 结构框架 立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主 在升降横移式车库中选用钢架结构 如图1 6所示 结构主体采用热制方钢 角钢和钢板等型材制造 具有较好的强度和刚度 轻巧 美观 并可二次拆卸安装 运输方便 2 上载车板及其提升系统 每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统 其工作原理 如图 1 5 电机顺时针旋转时 载车板上升 电机逆时针旋转时 载车板下降 根据载 车板及车重确定链条所需的传动力 根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率 根 据车身高度确定上下载车板间的距离 根据这个距离确定链条的长度 最后根据传动力 确定链轮大小 链节形状及大小 3 下载车板及其横移系统 由于下载车板不需悬挂链条 所以为了节省材料 下载车板比上载车板要短 每块 下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统 在下载车板底部装有四只钢轮 可以在导轨上行走 其中两只为主动轮 装于长传动轴两端 另两只为独立安装的从动 轮 电机减速机驱动长传动轴运转 长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下 载车板作横向平移运动 根据载车板及车辆的重量 行走速度 滚轮与导轨间的摩擦系 数确定横移电机的驱动功率 4 安全装置 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 在纵梁两测各装两只挂钩 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 上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑 压坏 下层汽车 另外也防止制动器一旦失灵 上载车板从上停车位坠落 砸坏下层汽车 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 遗留行李或 本科毕业设计 论文 通过答辩 8 车主宠物时 切断横移电机电源 横移停止 5 控制系统 升降横移式立体停车设备的控制系统采用 plc 可编程序控制器控制 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 本文中所列的 7 车位升降横移式立体停车设备 plc 主要要控制二 三层五个升降电 机的正反转和一 二层四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等 第 2 章方案总体设计 2 1方案总体设计 升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要 主框架部分 载车板 部分和传动系统是升降横移式立体停车库的主要组成部分 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 传动系统决定着升降横移式立体 停车库运行的好坏 所以如何设计主框架部分 载车板部分和传动系统成为影响整个立 体停车库的关键因素 1 总体布局 根据预期的设计要求 要达到 7 车位的中小型轿车的存取目标 本次设计的车库采 用三层结构 一层和二层各两个停车位和一个空位 三层三个停车位 需要场地大概为 长 8m 宽 6m 高 6m 2 驱动机构的设计与选择 本次设计是针对的轿车的存取 可以满足驱动力要求的机构可以是液压马达或液压 泵 柴油机 汽油机和电动机等 在车辆存取的过程中 要求升降或者横移动作平稳 并且考虑到噪声的大小和启动的频率以及便于控制 本次设计采用电动机作为驱动机 构 3 提升方式的设计与选择 提升的方式有链提升和钢丝绳提升等 通过分析 本次设计采用钢丝绳提升 并采 用双滚筒 可以实现平稳提升 并可以提升结构设计的简化 2 2传动方案的设计 机械传动系统主要功用是传递原动机的功率 变换运动的形式以实现预定的要求 传动装置的性能 质量及设计布局的合理与否 直接影响机器的工作性能 重量 成本 及运转费用 合理拟定传动方案具有十分重要的意义 一般常用以下几种传动方案 方案一 带传动 易于实现两轴中心距较大的传动 具有传动平稳 缓冲 吸振的 本科毕业设计 论文 通过答辩 9 特性 结构简单 成本低 可起过载保护作用 1 电动机 2 滚筒 3 传动轴 4 传动带 图2 1带传动 方案二 链传动 平均传动比准确 工作可靠 效率较高 传动功率大 过载能力 强 相同工况下的传动尺寸小 可在恶劣环境中工作 易于实现较大中心距的传动 结 构轻便 成本低 1 电动机 2 联轴器 3 滚筒 4 减速器 5 传动链 图2 2链传动 方案三 直齿轮传动 传动效率高 结构紧凑 工作可靠 寿命较长 传动准确平 稳 承载能力高 功率和速度适应范围广 其结构如图2 3 1 电动机 2 减速器 3 滚筒 4 直齿大齿轮 5 直齿小齿轮 图2 3直齿轮传动 本科毕业设计 论文 通过答辩 10 2 3传动方案的选择 好的传动方案除应满足工作机的性能和适应工作条件外 还应尺寸紧凑 成本低廉 传动效率高等 故对更方案进行价值分析 由表3 1和表3 2选出较好的方案 5 表 2 1定性判定与价值对应 判定不用差中等满意较好好很好超目标理想 价值 p0 10 20 40 50 60 70 80 91 0 表 2 2传动方案选择的使用价值表 设 计 指 标加 权 因 子 i w 方案一方案二方案三 价值 1 i p iiw p1 价 值 2i p ii wp2 价 值 3i p ii wp3 传动精度 1 0 1 w0 20 020 50 050 80 08 功率 1 0 2 w0 20 020 40 040 50 05 效率 15 0 3 w0 80 120 80 120 20 03 圆周速度 1 0 4 w0 20 020 20 020 20 02 续表 设计指 标 加 权 因 子 i w 方案一方案二方案三 价值 1 i p iiw p1 价 值 2i p ii wp2 价 值 3i p ii wp3 制造安装 2 0 5 w0 80 160 80 160 20 04 价格 15 0 6 w0 70 1050 60 090 40 06 寿命 1 0 7 w0 30 030 50 050 50 05 平稳噪声小 1 0 8 w0 60 060 30 030 60 06 总使用价值 iijw p 0 5350 560 39 升降横移式立体车库的传动要求传动力矩较大 传动速度较慢 经过比较和分析 带传动不能提供较大的传动力矩 容易发生打滑等现象 安全系数较低 所以本方案不 予采用 链传动和直齿轮轮传动方案都可以满足传动的要求 但链传动与齿轮传动相比 除满足工作机的性能和适应工作条件外 尺寸紧凑 成本低廉 安装和维护都比较方便 综上所述 此次方案设计采用方案二 本科毕业设计 论文 通过答辩 11 第 3 章主框架部分 3 1钢结构形式的选择 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 具有较好的强度和刚度 根据不同的结构要求 有单注形式 跨 梁形式 后悬臂形式等 单注形式结构紧凑 安装 搬运方便 给驾驶员一种导向作用 也便于设置平衡装置 故本设计钢结构部分采用单注形式 其结构如图 3 1 图 3 1单柱钢结构形式 3 2钢结构部分材料的选择 车库骨架全由钢材结构组成 主要由立柱 横梁 斜拉杆 加强肋等构成 本次设 计主要采用热扎 h 型钢结构 材料均选牌号为 q235 a 查参考文献 10 表 7 9 初选立柱型号为 20 gb707 88 该车库全部重量由立柱承受 立柱外型截面为正方形 中间为空的 外型尺寸为 正方形边长为 250mm 立柱厚度为 40mm 高度为 5100mm 立柱底部上焊有一块正方形铁板 边长为 400mm 厚度为 30mm 钢材上安装四个地脚螺栓 保证立柱的固定 另外焊接肋板 增加立柱的强度 立柱截 面形状如图 3 2 所示 图 3 2 立柱 横粱采用工字形截面 如图 3 3 所示 型号为热扎工字钢 18 gb706 88 侧面横梁 本科毕业设计 论文 通过答辩 12 因受力较小 主要起连接作用 因此只需要外形合适就可以 可采用和正面横梁一样的 连接方法 选热扎槽钢 16 即可 图 3 3 横梁的工字形截面 斜拉杆 加强肋均采用热扎等边角钢截面 角钢号数为 10 gb9787 88 截面形状如 图 3 4 所示 图 3 4 斜拉杆 加强肋的等边角钢截面 本次钢结构设计选择的钢材承载能力强 且型钢强度高 耐压 耐弯能力强 根据 受力分析知其远远满足设计要求 故无须对其进行强度校核 第 4 章升降传动系统设计 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 作用是拖动载车板上下升降 钢丝绳一端与载车板相连结 钢丝绳另一端缠绕卷筒上 载 车板的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动 当载车板需要升降时 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载车板的升和降 示意图 如图 4 1 所示 本科毕业设计 论文 通过答辩 13 1 载车板 2 卷筒 3 升降轴 4 链轮 5 电动机 6 钢丝绳 图 4 1升降传动示意图 4 1升降电动机的选择 初设升降速度 v 0 15m s 载重 m 1700kg 提升所需功率为 kw94 2 w15 0 8 92000gv mpw 由机械设计手册知电动机输出功率 ww pp 0 4 1 式中 w p 工作机所需功率 w 减速机与工作机之间的总效率 链传动总效率 n321w 4 2 式中 1 链传动效率 查得 0 96 2 滚动轴承效率 查得 0 99 两对 代入数据得 94 0 99 0 96 0 2 w 则电动机的输出功率为 ww pp 0 3 12kw 选 择 台 湾 明 椿电 动 机 厂 生 产 的 停 车 设 备 专 用交 流 减 速 电 动机 型 号 为 mlpk55370603 功率 p 3 7kw 频率为 50hz 电压 220v 速比为 60 输出转速为 min 21 1 rn 其外形见图 4 2 本科毕业设计 论文 通过答辩 14 图 4 2电机的外形图 表 4 1升降电机的尺寸表 adefghljk 525150210260190152142 285 mxyzpqtw 230255160170654043 510 4 2升降链传动的设计 初定卷筒直径 d 200mm 载车板上升速度 v 0 15 m s 求得卷筒的转速 2 n 由 100060 2 1 0 2 rn 得 min 33 14 1002 10006015 0 2 rn 链轮的传动比46 1 33 14 21 2 1 n n i 初取传动比 i 1 5 1 选择链轮齿数 1 z 2 z 根据传动比 i 1 5 查 机械设计 7 表 6 6 取小链轮齿数 1 z 17 则大链轮齿数 2 z 27 2 确定链条链节数 lp 初定中心距 a 10p 则节距 25 42 22 2 2 12 0 210 zz a pzz p a lp 取 lp 44 3 计算单排链所能传递的功率 0 p及链节距 p 由 机械设计 7 表 6 3 查得工作情况系数1 a k kw7 3 pkp aca 由 机械设计 7 表 6 5 查得小链轮齿数系数 kz 0 887 链长系数7 0 l k 选择双排链 由 机械设计 7 表 6 4 查得多排链系数 kp 1 7 本科毕业设计 论文 通过答辩 15 计算额定功率 kw13 6 7 07 1887 0 7 375 175 1 1 0 pz c kkk p p 根据额定功率 0 p和转速 1 n 查 机械设计 7 图 6 13 选择滚子链型号为 24a 链节距 p 38 1mm 链号标记为 24a 2 44gb1243 1997 4 确定链实际长度 l 及中心距a l lp p 1000 44 38 1 1000 1 68 m mm zzzz l zz l p a pp 381 2 8 224 2 12 2 2121 5 计算链速 sm p znv 25 0 100060 1 381921 100060 11 6 作用在轴上的压轴力 q 圆周力 f 1000p v 1000 3 7 0 25 14800n 按平均布置取压轴力系数15 1 q k有 nfkq q 17020 7 按静强度校核链条 由于链条处于低速重载传动中 其静强度占主要地位 由 机械设计手册 6 知 链条静强度计算式 p fcta n fffk q n 4 3 式中n 静强度安全系数 a k 工况系数 查表12 2 3取0 1 a k q 链条极限拉伸载荷 q 249 1kn t f 有效圆周力 n p ftk 8 14 25 0 7 31000 v 1000 c f 离心力引起的力 2 c qv f 其中q为链条质量 可由 机械设计手册 6 表12 2 9查得 q 5 6kg m sm 4v 时 c f可以忽略 f f 悬垂力 100 sin qgak f f f 其中 f k 为系数 查 机械设计手册 6 图12 2 3得 1 f k a为中心距 ma381 0 为两轮中心线对水平面的倾 角 90 则 本科毕业设计 论文 通过答辩 16 n qgak f f f k41 0 100 381 0 8 96 52 100 sin p n 许用安全系数 8 4 p n 代入数据得 p fcta n fffk q n 3 16 41 0 8 14 1 249 符合强度要求 8 润滑方式的选择 根据链速 v 0 25m s 和链节距 p 38 1mm 按 机械设计 7 图 6 16 查得润滑方式 为人工定期润滑 4 3升降轴的设计 升降轴是升降电机动力通过链轮输入的一段 它的结构如下图 图 4 3升降轴结构图 1 估算轴的基本直径 选用 45 钢 调质处理 由 机械设计 7 表 9 1 查得 b 640mpa 查 表 9 3 取 c 60 由 机械设计 7 式 9 2 得 mm 2 38 33 14 7 3 60 n d 33 p c 所求为轴的最细处 即装联轴器处 图 5 2 但因此处有个键槽 故轴颈应增大 5 即mm 9 3905 1 2 38dmin 为了使所选的直径与联轴器孔径相适应 故需同时选择联轴器 由 机械设计 7 查 得采用刚性联轴器 取与轴配合的的半联轴器孔径 40mm 故轴颈mm40dd 8712 与轴配合长度 83mm 2 轴的结构设计 1 初定各段直径 见表 4 2 表 4 2升降轴各段直径 本科毕业设计 论文 通过答辩 17 位置轴颈 mm说明 装联轴器轴 段 1 2 12 d 40与半联轴器的内孔配合 故取 40mm 自由段 2 3 23 d 46 半联轴器的右端用轴肩定位 故取 46mm 装链轮轴段 3 4 34 d 50 与链轮轮毂的内孔配合 并便于拆装 故取 50mm 轴环段 4 5 45 d 60 考虑链轮的轴向定位 故取 60mm 自由段 5 6 56 d 46 考虑半联轴器左端的轴向定位 故取 46mm 装联轴器段 6 7 67 d 40 与联轴器的内孔径相适应 故取 40mm 2 确定各段长度 见表 4 3 表 4 3升降轴各段长度 位置轴段长度 mm说明 装联轴器 轴段 1 2 12 l 83该段的长度由链轮轮毂宽度决定 故取 83mm 自由段 2 3 23 l 35 考虑轴上零件安装的位置 取 52mm 续表 位置轴段长度 mm说明 装链轮轴 段 3 4 34 l 82 该段长度由链轮轮毂宽度决定 考虑链轮的 安装 该轴段长略短于轮毂的宽 故取 82mm 轴环段 4 5 45 l 10 考虑到车轮的定位 一般为轴肩高度的 1 4 倍 取 10mm 自由段 5 6 56 l 792 考虑提升部分的结构 取 792mm 装联轴器 段 6 7 78 l 83 该段的长度由链轮轮毂宽度决定 故取 83mm 3 轴上零件的周向固定 半联轴器的周向定位均采用平键连接 按 12 d 由 机械设计 7 查得平键尺寸 812hb gb t1096 2003 键槽采用键槽铣刀加工 长为 80mm 半联轴器与轴 本科毕业设计 论文 通过答辩 18 的配合代号为 h7 k6 同样 链轮毂与轴连接处 选用平键为 914hb 为保证链轮 与轴的周向固定 故选择链轮轮毂与轴的配合代号为 h7 k6 4 考虑轴的结构工艺性 考虑轴的结构工艺性 轴肩处的圆角半径 r 值为 2 5 轴端倒角 c 2mm 为便于加 工 链轮和半联轴器处的键槽布置在同一轴面上 4 4联轴器及键的选择 1 联轴器的选择 由前可知与联轴器配合处直径为40mm 查参考文献 2 选用刚性联轴器 2 键的选择与校核 1 查 机械设计 7 表9 4选普通平键 与联轴器配合的选用 键12 80gb t1095 1990 与链轮配合选用 键14 80gb t1095 1990 2 校核 查 机械设计 7 知校核公式为 102 3 pp kld t 4 4 式中t 传递的转矩 mkn49 0 025 0 6 19 flt k 键与轮毂键槽的接触高度 mm45 0 hk h为键的高度 l 键的工作长度 圆头平键bll d 轴的直径 p 许用挤压应力 查表6 2知 mpa150 120 p 联轴器与轴配合的键 mm40 d mm681280 bll 代入上述公式可得 mpa07 90 40684 1049 0 2102 63 pp kld t 链轮与轴配合的键 mm50 d mm661480 bll 代入校核公式可得 mpa42 42 50667 1049 0 2102 63 pp kld t 由此可知键的选择能满足要求 4 5轴承的选择 1 轴承的选用及校核 轴承均选用深沟球轴承 查参考文献 10 选轴承型号为6238 gb t276 94 2 轴承寿命校核 查参考文献 1 知轴承寿命计算公式为 本科毕业设计 论文 通过答辩 19 60 106 p c n lh 4 5 查表知 218knc 当量动载荷为kn8 92 fp 对于球轴承 3 r min33 14 n 代入数据得 h1028 1 8 9 218 33 1460 10 60 10 73 66 p c n lh 可知轴承寿命足够长 选择符合要求 3 轴承润滑 由于传动轴转速比较低 故轴承采用脂润滑即可 在轴承座内加入足够的脂润滑即 可 对承受较大载荷来说此种润滑方式十分适宜 4 6钢丝绳和滑轮的选用 1 钢丝绳直径的确定 按gb t3811 1983计算 max fcd 4 6 式中d 钢丝绳的最小直径 max f 钢丝绳的最大静拉力 c 选择系数 由表 81 8 确定选择系数 c 0 104 mm56 1419600104 0 min d 根据 机械设计 7 p27 9 选择圆股钢丝绳 合成纤维芯钢丝绳 d 16mm mkgm p 100 1 88 1 mpa b 1570 最小破断拉力 f 133 0kn 2 滑轮的选择 滑轮用来导向和支撑 以改变钢丝绳传递力的方向 该滑轮受载荷比较小 一般制 成实体滑轮 材料为铸钢 由钢丝绳的直径 d 按 机械设计手册 6 表 8 1 64 查得与 钢丝绳直径匹配的滑轮直径 d 225mm 滑轮的型式由 机械设计手册 6 图 8 1 8 选择 一般密封 无内轴套的 e 型滑轮 其标记为 滑轮 e16 225 55 jb t9005 3 1999 4 7卷筒的设计 卷筒的类型按 jb t9006 2 1999 选择 a 型卷筒 根据 机械设计 7 表 8 1 47 进行 卷筒的几何尺寸计算 最大起升高度 hmax 5 4m 本科毕业设计 论文 通过答辩 20 绳槽槽距 p 1 2d 19 2mm 卷筒槽底直径 d 180 8mm 卷筒计算直径 由钢丝绳中心算起的卷筒直径 0 d 200mm 固定钢丝绳的安全圈数 1 z 1 5 卷筒上有螺旋部分长 0 l mmpz d h l9 632 195 1 200 5400max 1 0 0 无绳槽卷筒端部尺寸mml57 1 固定钢丝绳所需mmpl 6 573 2 中间光滑部分长度 m 43mm 卷筒长度 mmmlllls4002 210 4 8升降轴的强度校核 1 轴的受力分析 轴的力学模型如下图 图 4 4 轴力学模型图 根据升降传动轴的受力情况 此轴主要受扭矩作用 所以只要对轴进行扭转应力强 度校核即可 由 机械设计 7 可知校核公式为 p w t 1 求出轴传递的扭矩 mkn47 2 33 14 7 3 95509550 n p t 2 求轴上的作用力 链轮上的圆周力kn 8 98 0 05 24702 d 2 34 t t f 链轮上的径向力35 59kn0 3698 8tanan tr ff 本科毕业设计 论文 通过答辩 21 a处切向力 nff ac bc k 5 88 1535 1375 8 98 l l ta b处切向力 nff ac ab k 2 10 1535 160 8 98 l l tb a处扭矩 mk77 1 2 04 0 5 88 2 d12 a n f t a b处扭矩 mk24 0 2 04 0 5 88 2 d67 b n f t b 该轴的扭矩图如图3 7所示 图4 5 扭矩示意图 可以看出轴的第二个键槽中心截面 即与链轮配合处 受扭矩最大 为危险截面 应对它进行扭应力强度较核 max max p w t 4 7 式中mkn47 2 33 14 7 3 95509550 max n p t 34 33 m1013 0 16 04 0 14 3 16 d wp 代入数据可得 mpa90mpa19 1013 0 47 2 4 max max p w t 由此可知强度符合要求 设计合理 本科毕业设计 论文 通过答辩 22 第 5 章横移传动系统设计 横移传动系统的作用是使载车板平移到指定位置 其传动主要是靠电机带动链轮使 滚轮在轨道上移动 其结构如图 5 1 1 主动轮 2 链轮 3 电动机 4 载车板 5 从动轮 图 5 1横移传动示意图 5 1横移电动机的选择 初设承载总质量 m 2000kg 横移速度 v 0 15m s 由机械设计手册查得摩擦因子 0 2 则带动横移轴转动所需功率 kwmgvfvpw588 0 15 0 8 920002 0 由机械设计手册知电动机输出功率 ww pp 0 5 1 式中 w p 工作机所需功率 w 减速机与工作机之间的总效率 链传动总效率 n321w 5 2 式中 1 链传动效率 查得 0 96 2 滚动轴承效率 查得 0 99 两对 代入数据得 94 0 99 0 96 0 2 w 则电动机的输出功率为 ww pp 0 0 594kw 由于横移的速度较慢 要求横移电机的转速较低 为使结构紧凑 本设计根据输出 功率选择由台湾明椿电机厂 20 生产的交流减速电动机 型号为 mlpk40075803 额定 电压 220v 功率 p 0