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机械毕业设计车辆工程
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CL01-110@升降横移式立体车库设计,机械毕业设计车辆工程
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1 第 1 章 绪 论 1.1 选题背景、目的及意义 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。 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。 随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来巨大的市场需求。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。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。升降横移式立体车库以其形式比较多，规模可大可小，对场地的适应性较强，在国内被广泛使用。本设计研究立体车库的结构及工作原理 ，利用 AutoCAD 软件完成总体钢结构框架、横移机 构、升降机构、电气系统等部分设计及校核计算，并对各部件进行选型。 1.2 国内外研究现状 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nts 2 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。 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。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。 1.3 研究内容 及研究方法 本设计的自动化立体车库 类型为升降横移式， 占地面积 为 100m2左右， 存车台数为 2辆 ， 瞬间功率（最大） 为 5kW， 单台平均存取时间 为 60s， 控制方式 为 程序控制 ， 结构类型 为 钢结构。 利用 AutoCAD软件完成总体钢结构框架、横移机构、升降机构、电气系统等部分设计及校核计算，并对各部件进行选型。 1.4 研究内容 （ 1）立体车库总体方案设计； （ 2）利用 AutoCAD 软件完成立体车库二维总体结构设计； （ 3）校核计算； （ 4）设计结论分析以及撰写说明书。 nts 3 1.5 研究流程图 本设计的研究流程图如图 1.1。 图 1.1研究流程图 收集材料以及总体方案设计 AutoCAD 二维结构设计以及校 核 是否合理 结论分析 撰写说明书 nts 4 第 2 章 车库总体设计方案以及工作原理和组成 2.1 全自动车库的定义与分类 立体停车库属于仓储设施 ,专门为各类车辆自动停放，科学寄存 .其由钢构架、回转台（采用埋人式）、输送车或升降电梯、监控操作台及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合构成 ,目前，在国内一些经济较发达，人口密度较大的城市中开发推广 ,并已经日趋成熟。 立体停车库就其结构性能上大体分：机械式、自走式及半机械式三种 根据立体 停车机场的不同，大致可分：升降横移式 、垂直循环式、巷道堆垛式、垂直升降式、简易升降式等。 升降横移式：是利用载车板的升降或（和）横向平移存取停放汽车的机械式停车设备 .适用于住宅小区、大楼地下室、立交桥下。 垂直循环式：是用一个垂直循环运动的载车板系统存取停放汽车的机械式停车设备 。 巷道堆机垛式 ：是用巷道堆垛机或特种起重机将汽车水平且同时垂直移动到预定泊车位置或相反取出汽车的机械式停车设备。适用于大规模社会公用停车楼及地下停车库 。 2.2 车库总体设计方案 链驱动双层升降横移式立体车库 ，是 充分利用小区地下空间设置的新型车库，其型号为单层 2 个车位 。 车库下降后可完全居于地面之下，车库表面能与周边完全融为一体。并且每个车库均属独立空间，升降自如，停（取）车极为方便，快捷，是充分利用地下空间改造或兴建的安全、新型、便捷式车库 。 该车库设计新颖、独特、巧妙，实用性强，可以大大缓解小区车库（位）严重不足的矛盾 。 2.3 车库的工作原理 本设计的车库是以链驱动的双层升降横移式车库，如图 2-1，车库整体放置于底下，升降系统采用电动机带动卷筒，利用滑轮作用实现载车板的升降，横移系统采用电机带动链轮使载车板在车库 内运动。 nts 5 图 2.1 车库总体设计结构示意图 2.4 车库的总体组成部分 本设计的车库主要分为车库整体框架，载车板，横移机构，升降机构，卷筒，滑轮等几个主要零部件。为了保证车库各个零部件的链接部分的强度，零部件之间多采用螺栓连接和焊接技 术。 2.5 本章小结 在本章中简单阐述了立体车库设计的主要分类，阐述了选择链驱动升降横移车库的主要因素和意义，体现了立体自动车库的 主体框架和主要工作原理，整体车库系统采用的零件结构以及组成部分 ，为以后的车库各个组成部分设计提供思路和明确目的。 nts 6 第 3 章 车库主体钢材的选用 3.1 车库上边框钢材的选择 选择冷弯等边槽钢（ GB/T6728-2002）。通过查表 3.1-158 根据实际物理需求，选择 H B t=300 200 10。理论质量为 10.221kg/m。横截面面积 S=13.021 2cm ,重心X。 =1.517。材料选择优质碳素结构钢 20钢。 图 3.1 矩形冷弯空心型钢结构 3.2 库架支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=300 200 10。理论重量为 72.7kg/m 横截面面积 S=92.6 2cm 。材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 3500mm， 数量为 4 根。得质量为1 4 7 2 . 7 3 . 5 1 0 1 7 . 8m k g 。 3.3 上下层支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=160 80 8。理论重量为 26.81kg/m横截面面积 S=33.64 2cm . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 3000mm,数量为 4 根。得质量为2 4 2 6 . 8 1 3 3 2 1 . 7 2m k g 。 nts 7 3.4 升降台辅助支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=100 50 5。理论重量为 10.484kg/m横截面面积 S=13.365 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1000mm，数量为 4 根。得质量为3 4 1 0 . 4 8 4 1 4 1 . 9 3 6m k g 。 3.5 链轮支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=120 50 6。理论重量为 15.097kg/m横截面面积 S=19.232 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 500mm，数量为 4 根。得质量为4 4 1 5 . 0 9 7 0 . 5 3 0 . 1 9 4m k g 。 3.6 链轮辅助支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=120 50 6。理论重量为 15.097kg/m横截面面积 S=19.232 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 750mm,数量为 4 根。得质量为6 4 1 5 . 0 9 7 0 . 7 5 4 5 . 2 9 1m k g 。 3.7 滑轮支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=120 50 6。理论重量为 15.097kg/m。横截面面积 S=19.232 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 750mm，数量为 4 根。得质量为6 4 1 5 . 0 9 7 0 . 7 5 4 5 . 2 9 1m k g 。 3.8 滑轮辅助支撑钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=60 30 4。理论重量为 4.826kg/m。横截面面积 S=6.147 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20钢。确定长度为 750mm，数量为 4根。 nts 8 3.9 上下层支撑钢横向连接钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=100 50 5。理论重量为 10.484kg/m。横截面面积 S=13.365 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1850mm，数量为 2 根。得质量为8 2 1 0 . 4 8 4 1 . 8 5 3 8 . 7 9 0 8m k g 。 3.10 滑轮支撑钢横向连接钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=60 30 4。理论重量为 4.826kg/m。横 截面面积 S=6.147 2cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1850mm，数量为 2 根。得质量为9 2 4 . 8 2 6 1 . 8 5 1 7 . 8 5 6 2m k g 。 3.11 链轮支撑钢横向连接钢的选择 选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=60 30 4。理论重量为 4.826kg/m。横截面面积 S=6.147 2cm 。材料选择优质碳素结构钢 20 钢。 确定长度为 1850mm，数量为 2 根。得质量为10 2 4 . 8 2 6 1 . 8 5 1 7 . 8 5 6 2m k g 。 图 3.2 矩形冷弯空心型钢结构 3.12 载车板横向边缘钢 选择冷弯等边槽钢（ GB/T6728-2002）。通过查表 3.1-158 根据实际物理需求，选择 H B t=100 50 4.0。理论质量为 5.788kg/m。横截面面积 S=7.373 2cm ，重心nts 9 X0=1.448。 材料选择优质碳素结构钢 20钢。确定长度为 4700mm，数量为 2根。 得质量为 11 2 5 . 7 8 8 4 . 7 5 4 . 4 0 7 2m k g 。 (以上理论质量都是按钢的密度为 7.85g/ 3cm =27850kgm) 钢架主要结构由各种钢材通过焊接或螺纹连接紧固。 分为上、下框架，通过它可以安装消防、排水设施以及作为钢丝绳和链的支撑部件。主要由立柱、上边架、下边架以及轨道支架组成。 各钢板采用高强度螺栓联结。高强度螺栓连接中，构件内力是靠构件钢板表面间由高强度螺栓以巨大的夹紧压力所产生的摩擦力来传递的 ，故高强度螺栓连接的承载能力是以抗滑强度 被连接钢板发生相对滑动的载荷来表示，而不考虑螺栓的受剪。抗滑强度又取决于高强度的预紧拉力、钢板表面的摩擦系数、摩擦面及高强螺栓数量。高强度螺栓由高强螺栓、高强螺母各一个，以及高强垫圈个两个组成。 3.13 载车板的结构和尺寸的设计计算 载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架是载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能， 适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲压或滚压成组装件，采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种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。 由于本设计存车容量为 4700 1850 1450 中型车，考虑力学性能，设计结构尺寸如图 3.3。 整体由冷弯空心型钢、冷弯等边槽钢和钢板焊接而成。 低部三横梁钢材选用矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表，根据实际需求选择尺寸 H B t=160 80 8。理论重量为 26.81kg/m。横截面面积S=33.64 2cm 。材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1850mm，数量为 3 根。得质量为12 3 2 6 . 8 1 1 . 8 5 1 4 8 . 7 9 5 5m k g 。 车板边梁选择冷弯等边槽钢（ GB/T6728-2002）。通过查表 3.1-158 根据实际物理需求，选择 H B t=100 50 4.0。理论质量为 5.788kg/m。横截面面积 S=7.373 2cm ， 重心 X0=1.448。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。 确定长度为 4700mm，数量为 2根。得质量为。 11 2 5 . 7 8 8 4 . 7 5 4 . 4 0 7 2m k g 。 nts 10 中部支撑刚选择矩形冷弯空心型钢结构（ GB/T6723-1986）。通过查表 3.1-165，根据实际需求选择尺寸 H B t=100 50 5。理论重量为 10.484kg/m。横截面面积S=13.365 2cm 。材料选择优质碳素结构钢 20钢确定长度为 1690mm，数量为 2根。得质量为13 2 1 0 . 4 8 4 1 . 6 9 3 5 . 4 3 5 9 2m k g 。 钢板材料采用 ZG06Cr13Ni14Mo。体积为 31 . 8 5 4 . 7 0 . 0 1 0 . 0 8 6 m 。质量为14m= 7 8 5 0 0 . 0 8 6 = 6 7 5 . 1 k g 。 图 3.3 载车板结构示意图 3.14 本章小结 本章主要详细阐述了车库整体框架的钢材选用，在车库总体框架的不同部位，选择不同型号的钢材，一边达到设计强度要求以及节省成本。在选用不同钢材的同时，详细计算了各种钢材的数量、密度以及质量。着重详细的说明了 载车板的设计思路和选择类型，对于钢材的选择慎重合理，并且详细算了载车板使用钢材的数量质量计算。 nts 11 第 4 章 升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定 本系统主要通过电动机带动钢丝绳通过滑轮提升或下放载车板。结构主要由升降台、钢丝绳及滑轮组件、链和链轮组件、卷筒组件、电动系统等组成。 4.1 升降台结构的初步设计 通过查机械手册 3第 28篇要求，对升降台结构设计计算。其初步结构主要由 螺栓、矩形边梁钢、链连轮、滑轮、 钢板 、连接板支撑钢等组成机构如下： 图 4.1 升降台结构 4.2 钢丝绳的设计计算 1机构工作类型的选择 由于本车库为家庭用车库，工作时间 145000N 所选钢丝绳规格合格。 通过表 8.1-34选择起重机型线接触钢丝绳 6 19S 型号钢丝绳 。 4.3 钢丝绳夹的选择 图 4.3 钢丝绳夹 nts 14 根据表 8.1-35选择 A=37.0 B=37 C=74 R=10.5 H=92 螺母 M16材料为 KTH350-10(GB/T5976-1986) 钢丝绳夹的使用方法由表 8.1-38查得每个接头处的钢丝绳夹最少为 4个，其安装结构及尺寸如下图： 图 4.4 钢丝绳夹的安装位置 其中 A=(67)d。 =120140mm 取 A=130mm。 4.4 滑轮及其组件的设计计算 1材料和结构的选择 滑轮用来对钢丝绳进行导向和支撑，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。由于本设计的滑轮承受载荷中等，选择材料为 ZG230-450，制成实体滑轮。 2滑轮主要尺寸的确定 绳槽半径 R是根据钢丝绳直径 d的最大允许偏差为 007 确定的。钢丝绳绕进和绕出滑轮槽时偏斜的最大角度（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度）应不大于 04 ， 绳槽表面 的精度为 6.5aR。滑轮的主要尺寸通过表 8.1-63 确定滑轮槽断面 尺寸 ： 11123460441.52016305.01414BECRRRRMS图 4.5 滑轮基本尺寸（ JB/T9005.1 1999） nts 15 根据表 8.1-64确定滑轮的直径选择 D=400mm。 3滑轮形式的确定 由于结构好密封比较严密选择 A型结构。 图 4.6 滑轮基本尺寸 通过查表 8.1-65 选择滑轮轴承尺寸 ： 3 100B 565 0 6 0DD22宽 度 1 6212A 2 212A NF60B 4 86B 7 110D 2 6S 。 由表 8.1 66 选择轮毂尺寸 ： 11R 1 9 2 0 2 2d 取 35H 3 100B 4 8DM 12 9D 15 125D 17 135D 19 115D 60B 7 110D 1 5.5F2 150D 5 10R 螺 栓 孔 数 n=4 螺 钉 孔 数 n=8 。 4滑轮强度的计算 图 4.7 滑轮受力分析 nts 16 假定轮缘是多支点梁，绳索拉力 F使轮缘产生弯曲 绳拉力的合力 (N) 2 sin 2pFF （ 4.3） 式中 F 绳索拉力，为 7500N； 绳索在滑轮上的包角的圆心角为 45o ； 所以 452 s i n 2 7 5 0 0 s i n 5 7 4 0 . 2 522pF F N 轮缘最大弯矩（ N mm ） ； max 16pFLM （ 4.4）式中 L-两轮辐间的轮缘弧长（ mm） ； 221 1 1 1 3 . 1 4 4 0 0 1 5 7 0 08 4 8 4LD mm 所以 m a x5 7 4 0 . 2 5 1 5 7 0 05632620. 3131 6 1 6pFLM N m m 轮缘最大弯曲应力（aMP） ； m a x s i n82 wpFLW （ 4.5） 式中 W 轮缘抗弯断面摸数（ 3mm ） ； wp 许用弯曲应力，应该小于 100 aMP； 所以 m a x 7 5 0 0 1 5 7 0 0s i n 5 6 . 3 2 1 0 08 2 8 1 0 0 aaFL M P M PW 辐条内压应力（aMP） ； 当绳索拉力合力方向与辐条中 心线重合时，辐条中产生 的压应力最大： 2 s i n 2c c pFA （ 4.6） 式中 A 辐条断面面积（ 2mm ），取 A=700 2mm ； 断面折减系数，取 0.1； nts 17 cp 许用压应力为 100aMP； 所以 452 s i n 2 7 5 0 0 s i n22 8 2 1 0 00 . 1 7 0 0oc a c p aFM P M PA 滑轮满足要求。 5滑轮组件的设计 查机械设计手册 3按 ZB/T J80006.3 1987。选择 A型，如上面示意图所示。带有深沟球轴承和圆柱滚子轴承两个形式的滚动轴承（严密密封）有内轴套的滑轮。 根据上面得到的滑轮的直径和壁厚选择3 110B 5 65D 6 80D 7 140D 滚动轴承分别选择 6216和 NF216。 图 4.8 滑轮组件 为了减少摩擦与磨损，同时有起到冷却、吸振、防锈，以及降低噪音。 由于轴承nts 18 的转动速度不大于 4m/s 选择毛毡密封（从动轮）和皮碗密封。滑轮轴向的固定采用紧固螺母固定。 4.5 卷筒的设计计算和尺寸确定 1卷筒类型的选择 选择周边大齿轮式（ JB/T9006.2 1999）。其结构特点是卷筒轴不受转矩，只承受弯矩。一般为开式传动。选 择图 8.1-3A型结构。 2卷筒几何尺寸的确定 选择单层卷绕双联卷筒。通过表 8.1 47 对卷筒几何尺寸进行计算。 卷筒上有螺旋槽部分长计算公式 m a x010()aHL z pD （ 4.7） D 卷筒名义直径 ,通过表 8.1 48选择 400mm； d 钢丝绳直径 ,d=20； maxH 最大起升高度，maxH取 2000mm； a 滑轮组倍率， a=1； D0=D+d 卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径 ； Z 1.5 为固定钢绳的安全圈系数，取 1.6； P 绳槽槽距，查表 8.1 49， P=22； 根据表 8.1 50 选取卷筒的部分尺寸，卷筒槽形选标准槽形即可。 选择基本尺寸 D=400 D1=370 D2=360 D3=17 L1=70 L2=28 所以 0 1 22 ( ) 2 ( 7 0 7 0 2 8 ) 7 5 4 1 1sL L L L m m m 002000( 1 . 6 ) 2 2 6 8 . 5 63 . 1 4 ( 4 0 0 2 0 )70L m mL m m 取（ 4.8） 图 4.9 卷筒基本尺寸 nts 19 由于卷筒选取 A 型单层双联卷筒结构，卷筒长度计算公式 0 1 22 ( )sL L L L m （ 4.9） L1 无绳槽卷筒端部尺寸（又结构需要决定） ； L2 固定钢绳所需长度 ； 所以 0 1 22 ( ) 2 ( 7 0 7 0 2 8 ) 7 5 4 1 1sL L L L m m m 3卷筒的技术条件 （ 1） 、材料 HT200灰铸铁。铸铁件需经时效处理一消除内应力铸钢件应进行退火处 理。 （ 2） 、表面质量 卷筒不得有裂纹，成品卷筒的表面上不得有影响使用性能和有损外观的显著缺陷。 （ 3） 、尺寸公差和表面粗糙度 同一卷筒上的螺旋槽的底经差不得超过。 （ 4） 、形位公差 卷筒上配合圆（ D1）的圆度比 t1、同轴度 t2、左右螺旋槽的径向圆跳动 t3以及端面圆挑动 t4，不得大于 GB/T1184中的下列值： 11 2Dt 孔 的 公 差 带 （ 4.10） 2t不低于 8级； 3 1 .0 ;1000Dt （ 4.11） 4钢丝绳在卷筒上的固定 绳端在卷筒上的固定必须安全可靠。在这里采用压板固定。 图 4.10 压板式固定 nts 20 它的构造简单，检查拆卸方便。 钢丝绳的压板按表 8.1 54选取这种压板使用于各种原股钢丝绳的绳端的固定。 A=65mm B=60mm C=20mm D=22mm F=5.0mm G=21.0mm R=10.0mm d=20mm 图 4.11 压班基本尺寸 5卷筒最小直径的计算 计算公式 Dmin=hd （ 4.12） Dmin 按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径 ； h 与机构工作级别和钢丝绳有关的系数 ； 查表 得 h=18 Dmin =18 20=360 钢丝绳绕进绕出滑轮槽时偏角的最大角不大于 4 钢丝绳绕进绕 出卷筒时钢丝绳离螺旋槽两侧的角度不大于 9.5 6卷筒强度计算 卷筒的材料一般采用不低于 HT200铸铁。 忽略卷筒自重力，卷筒在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压、弯曲和扭应力，其中压应力最大。由于 L 3D 时只计算压应力。因为是单层卷绕，压应力应按下式计算 m a x1 bcFA p（ 4.13）nts 21 0 . 7 55bb c b cbmax11单 层 卷 绕 卷 筒 压 应 力 （ MP)F - 钢 丝 绳 最 大 拉 力 （ N ）卷 筒 壁 厚 （ mm ）A - 应 力 减 小 系 数 ， 一 般 取 A- 许 用 应 力 ,- 铸 铁 抗 拉 强 度 极 限查设计手册 1表 3.1 6， 160b MP （ 4.14） 165 335bc MP m a x1 75000 . 7 5 6 . 3 9 3 34 0 2 2FA M P M Pp 卷筒合格 。 4.6 升降链及链轮的选择 1链的类型选择 本设计链起到平衡和传动的作用，因此通过表 得 根据实际需要选短节距精密滚子链（简称滚子链 ）， 其结构特点：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；滚子空套在套筒上可以自由转动，以减少啮合 时的摩擦和磨损，并可以缓和冲击。 2滚子链的基本参数和尺寸 根据实际需要选择 12A型链条，尺寸如图 4.12： 图 4.12 滚子链结构尺寸 节距 P=19.05mm； 滚子直径 d1=11.91mm； nts 22 内节内宽 b1=12.57mm； 销轴直径 d2=5.96mm； 套筒孔径 d3=5.98mm； 链条通道高度 h1=18.34mm； 内链板高度 h2=18.08mm； 外链板高度 h3=15.62mm； 过渡链尺寸 l1=7.9mm l2=9014mm c=0.1mm； 排距 Pt=22.78。 3.滚子链链轮的基本参数和主要尺寸（ GB/T1234 1997） 图 4.13 滚子链链轮结构尺寸 查表初选 Z=18,已经选择链条的型号为 12A 型。通过查表查得配用链条的节距P=19.05mm。 滚子链外径 11.91rd mm排距 2 2 .7 8zP mm。 确定分度圆的直径 d: 001 9 . 0 5 1 0 9 . 71 8 0 1 8 0s i n s i n18Pd m mZ（ 4.15） 齿顶圆直径 ad: m a xm i n1 . 2 5 1 0 9 . 7 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 1 2 1 . 6 01 . 6(1 ) 1 0 9 . 7 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 1 1 5 . 1 4ard d P d m md d P d m mZ （ 4.16） 由于 121.60mmd115.14mm,选择 d=118mm； 齿跟直径fd: 1 0 9 . 7 1 1 . 9 1 9 7 . 7 9frd d d m m （ 4.17） nts 23 分度圆弦齿高 ah： m a xm i n0 . 8 0 . 8( 0 . 6 2 5 ) 0 . 5 ( 0 . 6 5 ) 1 9 . 0 5 0 . 5 1 1 . 9 1 6 . 7 9 7 9180 . 5 ( ) 0 . 5 ( 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 ) 3 . 5 73 . 5 7 6 . 7 9 7 9arah P d m mzh P d m mh 取 ah=5mm 最大齿跟距离 xL： 9 7 . 7 9xfL d m m （ 4.18） 齿侧凸缘 gd： 1 8 0 1 8 0c o t 1 . 0 4 0 . 7 6 1 9 . 0 5 c o t 1 . 0 4 1 8 . 0 8 0 . 7 6 8 8 . 4 7188 8 . 4 780ggP h m mZd m md m m gd选取gd=80mm 4齿槽形状的选取 选择三圆弧一直线齿形。 5链轮材料的选择和热处理： 由于本设计的链轮无剧烈冲击振动和要求耐磨损的主从动链轮，所以根据表选择链轮的材料为 45钢。热处理方法为：淬火 回火，齿面硬度要求 40 50HRC。 4.7 升降用电动机及变速器的设计计算及型号选择 由于本车库升降速度 v=4m/min； 所以卷筒转速为： 4 3 . 1 8 / m i n2 2 3 . 1 4 0 . 2vnrr （ 4.19） 机构升降功率为： 4P = F V = 7 5 0 0 0 . 560 KW （ 4.20） 由上面计算结果知道需要输出转速很低，根据机构需要选择摆线针轮减速器，其主要特点是传动比大，一级转速时传动比在 11-87，两极转速时传动比范围在 20: 128。 由于在传动过程中为多齿齿合，所以对过载和冲击有较强的承受能力，传动平稳，可nts 24 靠；由于采用了行星摆线传动结构，所以其结构紧凑、体积小、重量轻，在功率相同条件下，其质量是其它减速器的一半，由于摆线齿轮、针齿销、轴销和轴套都是由轴承钢制造，工作中又的有滚动摩擦，因此大大加强了个零件的机械性能并保证使用寿命，提高了传动效率。 由于升降转速需 3.18r/min，输出功率需要大于 0.5KW，表15-2-119选择二级直连型 XWED8175B型，传动比 377，输入转速 1500r/min,输出转速4r/min，额定转矩 2750N.M，额定功率为 1.5KW。其机构尺寸如图（ JB/T298-1994） 。 图 4.14 二级直连型 XWED8175B型电动机 4.8 升降电动传动链及连轮的设计计算 由于升降机构转速要求 3.18 所以连轮的传动比为 ： i= 4 1.263.18 由于选择连轮的齿数要大于 17。选择小连轮的齿数 30 查表 14.2 3.选择链条的型号为 12A 型。通过查表 14.2 2 查得配用链条的节距P=19.05mm。 滚子链外径 11.91rd mm； 排距 2 2 .7 8zP mm； 大齿轮的齿数为 ： 3 0 1 . 2 6 3 0 3 7 . 8Zi 取 38。 确定分度圆的直径 : 小链轮直径 d： 001 9 . 0 5 1 8 2 . 2 41 8 0 1 8 0s i n s i n30Pd m mZnts 25 大链轮 直径 d： d=id=1.26 182.24=230mm 齿顶圆直径 ad: 大链轮： m a xm i n1 . 2 5 2 3 0 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 2 3 0 1 1 . 9 2 4 1 . 91 . 6 1 . 6(1 ) 2 3 0 1 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 2 3 0 6 . 1 2 4 2 3 6 . 1 2 438ard d P d m md d P d m mZ （ ）由于 236.124mmda241.9mm； 选择 da=240mm。 小链轮： m a xm i n1 . 2 5 1 8 2 . 2 4 1 . 2 5 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 1 8 2 . 2 4 1 1 . 9 1 9 4 . 1 41 . 6 1 . 6 ( 1 ) 1 8 2 . 2 4 1 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 1 8 2 . 2 4 6 . 1 2 4 1 8 8 . 3 6 430ard d P d m md d P d m mZ （ ）由于 188.364mmda194.14mm； 选择 da=190mm。 齿跟直径fd: 大链轮： 2 3 0 1 1 . 9 1 2 1 8 . 0 9frd d d m m 小链轮： 1 8 2 . 2 4 1 1 . 9 1 1 7 0 . 3 2frd d d m m 分度圆弦齿高 ah： 大链轮： m a xm i n0 . 8 0 . 8( 0 . 6 2 5 ) 0 . 5 ( 0 . 6 5 ) 1 9 . 0 5 0 . 5 1 1 . 9 1 6 . 9 3380 . 5 ( ) 0 . 5 ( 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 ) 3 . 5 73 . 5 7 6 . 9 3arah P d m mZh P d m mm m h m m 取ah=5mm。 小链轮： nts 26 m a xm i n0 . 8 0 . 8( 0 . 6 2 5 ) 0 . 5 ( 0 . 6 2 5 ) 1 9 . 0 5 0 . 5 1 1 . 9 1 6 . 9 330 0 . 5 ( ) 0 . 5 ( 1 9 . 0 5 1 1 . 9 1 ) 3 . 5 73 . 5 7 6 . 9 3arah P d m mzh P d m mh 最大齿跟距离 xL大链轮： 2 1 8 . 0 9xfL d m m 小链轮： 1 7 0 . 3 2xfL d m m 齿侧凸缘 gd： 大链轮： 1 8 0 1 8 0c o t 1 . 0 4 0 . 7 6 1 9 . 0 5 c o t 1 . 0 4 1 8 . 0 8 0 . 7 6 2 1 0 . 1382 1 0 . 1200ggP h m mZd m md m m gd选取齿槽形状的选取 选择三 圆弧一直线齿形。 链轮材料的选择和热处理： 由于本设计的链轮无剧烈冲击振动和要求耐磨损的主从动链轮，所以根据表 得 选择链轮的材料为 45钢。热处理方法为：淬火 回火，齿面硬度要求 40 50HRC。 4.9 本章小结 本章内容为升降系统各个零部件的的设计、零件选择和强度校核。主要有钢丝绳以及钢丝绳夹的设计、滑轮以及其组件的设计、卷筒尺寸计算和设计计算、升降链以及链轮的选择，其中也包括各个设计零件以及组件的强度校核。各个零部件的固定方式和连接方式在本章节中有详细介绍。 nts 27 第 5 章 横移机构的设计计算 立体 车库横移传动机构由减速电机、驱动轮和从动轮、地面铺设导轨组成。升降横移机构则为升降传动机构与横移传动机构的结合。升降横移式立体车库底层与中间层载车板为横移机构，上层载车板为升降机构。升降装置由传动系统、升降架等组成。 其中提升方式分为下列六种，可根据不同要求任意选用。 （ 1）钢丝绳式提升型式 ； （ 2）链条式提升型式 ； （ 3）液压式提升型式 ； （ 4）螺杆式提升型式 ； （ 5）液压缸、钢丝绳组合提升型式 ； （ 6）链条、钢丝绳组合提升型式 ； 在立体车库设计中，各种提升方式特点如下： （ 1）采用链传动：优点是传动简单 可靠，维修简单，造价低廉 ;缺点是冲击比较大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。 （ 2）采用钢丝绳传动：优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低 ;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。 （ 3）采用液压传动：优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率与重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点 ;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。 综上所 述，本车库为单层，从提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以，但从方案经济及可行性角度考虑，选择链传动更为有利 ;在横移运动中，采用电机驱动，通过链驱动，也能达到精确、稳定地传动。 横移机构主要原理是：通过电动机带动导轮，导轮载着载车板沿轨道横向移动。主要包括电动机、减速器、导轮组件、轨道、钢架等组成。 nts 28 图 5.1 横移机构示意图 5.1 轨道和导轮的设计计算 1选择导轮的形式 由于要求载车板在横移过程中平稳，要求导轮承载能力好，所以选择双轮缘。 2导轮的尺寸设计 图 5.2 导轮的结构 尺寸 3车轮踏面形式的选择 选择圆柱踏面。 4双轮缘车轮踏面形状和尺寸与轨道的匹配 1111221601908 5 1 0 0 9 08 0 9 5 8 44520701 2 0 1 0 05D m mD m mB B m mB B m md m ms m md m mD D m mR m m:取取取nts 29 122121601904 0 3 65 1 02 8 4 3 6 2 1 0 2 8 2 0D m mD m mB m m B m mC m m C m mb B B C m m m m 取取合格。 图 5.3 导轮和轨道组件配合尺寸 5导轮材料的选择： 选择锻造 45钢（ GB/T699） 6导轮的热处理： 热处理以后应该满足：踏面与轮缘内侧面硬度 HB300 380，淬硬层 260HB处深度大于等于 15mm。 7导轮精度的要求 导轮踏面直径尺寸偏差应不低于 GB/T1801-1802中规定的gh。轴孔的尺寸偏差应该不低于 H7.导轮踏面和基准面（其上加工出深 1.5mm 的沟槽作标记）相对于孔轴的径向及端面圆跳动应该不低于 GB/T1184中规定的 8级。 8导轮组件的结构设计 导轮组件结构主要由键、导轮、轴套、螺母、密封圈、深沟球轴承、轴承端盖、螺栓等几部分组成。 其中轴和导轮之间使用平键连接，轴承两端使用紧固螺母固定。 采用毛毡垫圈密封（脂）。 导轮结构示意图如图 5.4 nts 30 图 5.4 导轨组件 9导轨的尺寸设计 由于所设计载重导轨符合中小型起重机的车轮。常采用轻型铁路导轨，其 尺寸结构图如图 5.5。 136B 由 于 导 轮 尺 寸对 应 符 合 的 轨 道 尺 寸 应 该 为A=69.85mm B=69.85mmC=38.10mm D=19.85mmE=37.70mm F=12.30mmt=7.54mm图 5.5 轨道基本尺寸 5.2 横移电动机的设计计算及型号选择 由于车库移车设备要求送车平稳准确，另外本设计场地较小，所以要求横移速度nts 31 不高。所以就要求电机减速比大，体积小，质量小，噪音低等性能。其机构尺寸如图5.6 图 5.6 YCJ型号电机 根据以上要求查表选择型号为 YCJ的齿轮减速 电动机。电动机与齿轮轮减速器耦合而成一体的减速装置，其额定电压、额定频率、额定电流、工作方式、防护等级、使用条件和电动机机座型号均与 Y系列电动机相应规格一致由表 5.1 和表 5.2： 表 5.1 电动机型号规格 基本参数如下 表 5.2： 电机系列名称 型 号 标 准 编 号 机 坐 号 与 功 率 围 外 壳 防 护 形 式 冷 却 方 式 安 装 方 式 场 使 用 特 点 和 合 齿轮减速电动机 YCJ 配套电机 （ 0.5515） 减速器： 输 出 转 矩 为93400Nm 输出转速为 15600r/min IP44 IC0141 IMB3 符合自动化立体车
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