双层升降横移式立体车库毕业设计

1、贵州大学本科毕业论文（设计）第1页本科毕业论文（设计）论文（设计）题目：自动立体车库结构及控制系统设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化j班级：机自094学 号：0908030125学生姓名：盍典指导教师：蔡家斌2013年5月25日与,贵州大学本科毕业论文（设计）贵州大学本科毕业论文（设计）诚信责任书本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独 立进行研究所完成。毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。特此声明。论文（设计）作者签名： 日期：贵州大学本科毕业论文（设计）第ii页目 录摘 要iii第一章前 言11.1 立体

2、车库概述 11.2 立体车库的分类11.3 立体车库在国内外的发展状况 4第二章总体方案的拟定62.1 升降横移式立体车库工作原理 62.2 外部框架方案的选择62.2.1 钢结构的特点 62.2.2 框架的选择82.3 横移传动机构的设计92.4 升降传动机构的设计102.4.1 设计方案的比较102.4.2 升降方案的确定102.5 设计数据11第三章 各机构的设计、计算及校核 123.1 载车板重量估算 123.2 受力梁的计算、选型与校核 123.2.1 纵梁的计算、选型与校核 123.2.2 横梁的计算、选型与校核 163.3 受力柱的计算、选型与校核 193.4 横移机构的设计计算

3、203.4.1 横移电机的选择 203.4.2 横移传动链的选择与计算213.4.3 横移链轮的尺寸计算233.4.4 横移链的静强度计算253.4.5 横移链的使用寿命计算253.4.6 横移链的耐磨损工作能力计算 253.4.7 滚子链的抗胶合工作能力计算 273.5 升降机构的设计计算273.5.1 升降电机的选择 273.5.2 减速机与传动轴之间链传动的选择与计算 273.5.3 提升轴上双排链轮的尺寸计算 293.5.4 提升链的选择与计算 313.5.5 提升链轮的尺寸计算 333.5.6 升降链的静强度计算343.5.7 升降链的耐磨损工作能力计算 353.5.8 升降链的抗胶

4、合工作能力计算 363.6 传动轴的设计与校核36第四章立体车库控制部分的设计 434.1 控制系统总体设计434.2 立体车库检测点分布434.3 控制器的选择444.4 plc的选型及i/o 口的分配444.5 控制程序编制45第五章结 论49参考文献50致 谢51附录立体车库cad图52贵州大学本科毕业论文（设计）第iii页自动立体车库结构及控制系统设计摘 要立体车库是一种用以实现在较小面积停放更多车辆的机械设备，本文介绍了立体车库的基本情况和主要分类，并以双层升降横移式立体车库为设计对象，对立体车库进行 了综合分析。升降横移立体车库可分为三个部分，即车库框架、传动机构、控制系统， 车库

5、框架和传动机构同属于机械部分。 机械部分主要完成了外部框架结构的选型及力学 计算和校核，对比了各种传动方式的特点，设计了升降机构和横移机构，完成了立体车 库链传动、提升轴等部分的计算与校核。电气部分采用三菱fx2n-80mr型plc为控制核心，完成了 plc的i/o分配、流程图绘制、接线图绘制，并编写了部分控制系统梯形 图。关键词：立体车库，升降横移，链传动，plc贵州大学本科毕业论文(设计)第3页第一章前言1.1 立体车库概述几十年来，科学技术的飞速发展使得人们的生活日新月异，曾几何时，作为权力与 身份象征的汽车已经成为们人日常生活的一部分，迅速的普及开来。然而，随着我国城 市化率越来越高，

6、城市的数量不仅越来越多，其体积也越来越大，产生的停车难问题越 来越凸显出来。就普通住宅小区而言，私家汽车增加的数目早已超过大多数小区建设时 的规划，这使得许多车辆只能停在道路两边，给本已拥挤不堪的城市交通带来了更多隐 患。车辆无处停放在很大程度上是城市发展到一定程度，滞后的基础设施建设与高昂的 用地成本相互作用产生的结果，也是经济高速发展后，城市规划部门对未来车辆数量预 估不足造成的。因此，提高停车的空间利用率就成了解决这一问题的最佳选择，立体车 库就这样应运而生了。立体车库顾名思义就是通过机械式结构让车库“立体”起来，使其成为像住宅一样 的多层结构，以实现用较少的用地面积停更多车辆。与传统停

7、车方式相比较，立体车库 具有节省占地面积、出人库管理方便、存取车省时省力、配置灵活等特点，在一般住宅 小区，若使用双层升降横移式立体车库，可节约近一半用地面积；在某些大型商场和城 市中心地带采用的垂直升降式立体车库由于存车库可达2025层，可存放4050辆车,而占地面积仅需50 m20止匕外，立体车库和传统的地下停车场相比能够更加有效的保证人们的安全，人在 车库内或车停的位置不正确时，自动停车系统便不会启动，以保证人车安全。应该说， 机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。1.2 立体车库的分类立体车库诸多的优势使得它拥有广阔的发展前景。因此，各种类型的立体车库应运 而生，根据使用规模和使用地

8、点不同，立体车库主要有以下几种：(1)水平循环式立体车库顾名思义，它是一种采用一个水平循环运动的车位系统来存取和停放车辆的立体车 库，可分为圆形循环式和箱型循环式两种形式。它具有这些优点：能够省去进出车道， 适合建于狭长地形的地方，因此可以降低通风装置的费用，而且若多层重叠可建成大型 停车场。虽然安装性价比较高，但由于大多数情况下只有一个出入口，因此建的越大取 车越困难，特别是在上下班高峰取车时间过长，因此难以广泛推广。图1.1水平循环式立体车库(2)垂直升降式立体车库这种结构的立体车库一般是两个停车板为一层，由一个提升机将车辆运送到指定层次停车，结构原理与电梯类似，这种停车库一般可以建成数十

9、米高，由于每层只停两辆 车，因此占地面积一般不到 50平方米，由于它土地利用率极高，因此非常适合在寸土 寸金的都市繁华地段，其在欧美及日本的大城市中应用非常的多。不过由于层数太高， 立体车库的控制系统和安全系统会比较复杂，因此故障发生情况较多且建设维护成本会 比较高。图1.2垂直升降式立体车库(3)升降横移式立体车库升降横移式立体车库大多数为小型停车库，一般为 25层，采用链传动或钢丝纯 传动的方式来提升载车板，顶层以下每层空出一个车位，以方便下层车横移给上层车让 出通道。它型式多样，建设成本低，并且能适应许多场地，特别是居民住宅小区停车的 需要，因此应用极其广泛。图1.3升降横移式立体车库贵

10、州大学本科毕业论文(设计)第 5页(4)巷道堆垛式立体车库巷道堆垛式立体车库的运行原理在一定程度上和堆垛式仓储中心相似，通过一个可升降横移的搬运机将车辆运送到各个停车位。一般规模较大，封闭性高，监控检测设备 多种多样，因此可实现车辆防盗及保护人员安全，适用于大型地下停车库的建立。但是 由于规模较大，因此建设成本较高，维护不易。图1.4巷道堆垛式立体车库立体车库种类繁多，形式多样，除以上主要四种以外，还有垂直循环式、多层循环 式、多层圆盘旋转式，平面移动式等，这些种类由于应用较少，因此不做介绍。1.3 立体车库在国内外的发展状况就发展类型来说，自动立体停车装备系统在世界各地的发展是不尽相同的，德

11、国开发最早，技术居于领先地位，在二层及多层平面式立体停车库系列中， 它已发展了 h型、 u型和v型。日本由于国土面积小而应用最广，自从1959年引进了建造机械式立体停车 库技术之后，其已经在本土上共建造了数万座多种形式的机械式车库，平均每座容车量 达到十辆左右，最多的能达到百辆以上。从技术特征上看，日本更重视竖式自动立体车 库的发展，即密集型自动立体停车库的发展。进入20世纪以来，在国内举办了多个与停车设备相关的展览会，这些展览会吸引 了来自德、日、美等世界上知名的停车设备制造商，全自动立体停车设备的容车能力及 其技术完备，先进程度已被世界广泛承认和接受。国内正处于经济与建设发展阶段，立 体车

12、库系统在国内大型城市的发展已有一定时间， 在解决停车难的问题上取得了较为良 好的效果，但在一些三线城市及大多数中小城市还未普及开来。就控制技术来说，目前国内外大多数自动立体停车装备系统采用plc控制，通讯方式以有线通信为主。尽管 plc在功能特点上有很多优势，完全能够满足小型立体停车 系统的需求，但是对于大型立体停车系统而言，运行速度和生产的成本两个方面成为了 制约其发展的因素。在运行速度方面，plc的运算速度只能达到脚(微秒)级，这随着大 型电子智能化立体车库的发展已经逐渐地不能满足出库对控制芯片的要求了；在生产成本方面，大型电子智能化立体车库需要的i/o点数比较多，如果用plc的控制方法，

13、生 产成本将会很高，这对于降低电子智能化立体车库的存取车的成本来说是一个严峻的挑 战。有线通信作为一种已经趋于成熟的通信技术，具有多方面的优势特点。首先，低损 耗、高容量、低色散的单模光纤在通信干线中占绝对的主导地位。其次，智能型网络及 外围设备用电缆作为接口。由于立体车库的特殊性，有线通信方式在车库的应用中存在 一些问题，具体表现如下：(1)由于plc的i/o点数限制，有线线缆布线的复杂，使系统采集的信号数量有限， 对于大型智能型立体车库的实现是一个瓶颈，性能很难再有进一步的提升。其次，有线 传输电缆在车辆调度过程中，随拖车板升降横移，很容易出现故障，对于规模巨大的车 库，成本较高、布线复杂

14、而且影响美观。(2) rs-485通信速度慢，不支持热插拔、需要专门的驱动程和485卡，给使用带来诸多不便。因此，就未来大型化和智能化立体车库的发展来看，作为控制核心，用 dsp外扩 cpld比plc更有优势。首先在运行速度方面，plc的运算速度只能达到us级，而dsp 的运算速度可以到ns级，因此能更好地满足电子高智能化立体车库对于控制芯片的要 求；在生产成本方面，由于立体车库需要的 i/o点数比较多，如果用plc的控制方法， 生产成本将会很高，但是用 dsp+cpld实现的话会在生产成本上大大降低，目前 dsp 外扩cpld的方法已经得到了广泛的应用；在功能扩展方面，dsp在片内集成了各种

15、工 业上常用的各种模块，为立体车库功能的升级提供了强大的硬件保障。另外，相比于传 统的通信方式，无线通信能解决有线通信无法解决的问题。利用无线通信代替原来的有 线通信方式，可有效增加采集信号的数量，提高立体车库的智能性，为进一步的技术升级 打下基础，避免了布线的复杂性，有利于故障的迅速定位和设备维护，同时可以大大节 省立体车库有线线缆的成本，当立体车库规模较大时尤为明显。采用无线通信方式代替 有线通信方式，使立体车库能够监控的信号更加丰富，工作更加稳定可靠，为新型电子 高智能化立体车库的实现打下了坚实的基础。贵州大学本科毕业论文(设计)第 7页第二章总体方案的拟定2.1 升降横移式立体车库工作

16、原理本次设计所做为双层升降横移式立体车库，这也是升降横移立体车库中最为简单， 但同时也是最为典型的设计。立体车库的上层只能够进行升降，而下层只可以横移，下 层有一个车位空出，以便下层两个载车板能够横移方便。下层车位存取车无需移动或升 降，可由驾驶员直接驶入车库停车，上层车位存车需先由下层横移电机带动下层载车板 横移留出空位，然后上层升降电机驱动上层载车板向下移动到下层，以便驾驶员停车入 库，人离开车库后升降电机反转，将载车板重新拉回上层，然后横移电机反转，将下层 载车板移动到原有位置，驾驶员取车时，步骤与存车相同。车库工作原理示意图如下， 其中6号车位空缺：图2.1升降横移式立体车库工作原理示

17、意图2.2 外部框架方案的选择2.2.1 钢结构的特点在工程建设中，钢结构是最为常用的材料之一，一般可作为梁、柱、板、支架等结 构材料，而且各种连接用件，如螺栓、螺钉，键，以及传动机构如轴、钢丝绳等等都由 钢结构制造。钢结构在我们日常生活中应用广泛，因此本次设计的升降横移式立体车库 外部框架结构也采用钢结构框架，它具有如下特性：(1)强度高，重量轻钢材强度较高，弹性模量亦高，因而钢结构构件小而轻。当今有多种强度等级的钢 材，即使强度较低的钢材，其密度与强度的比值一般也小于混凝土和木材，从而在同样 受力情况下钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。(2)塑性和韧性好钢结构的抗拉和抗压强度相同，塑性

18、和韧性均好，适于承受冲击和动力荷载，有较 好的抗震性能。(3)工业化程度高，工期短。钢结构都为工厂制作，具备成批大件生产和品精度高等特点；采用工厂制造、工地 安装的施丁方法，有效地缩短工期，为降低造价、发挥投资的经济效益创造条件。(4) 密封性好。钢结构采用焊接连接后可以做到安全密封，能够满足一些要求气密性和水密性好的 高压容器、大型油库、气柜油罐和管道等的要求。(5)抗震性能好。钢结构由于白重轻和结构体系相对较柔，受到的地震作用较小，钢材又具有较高的 抗拉和抗压强度以及较好的塑性和韧性，因此在国内外的历次地震中，钢结构是损坏最 轻的结构，已公认为是抗震设防地区特别是强震区的最合适结构。(6)

19、耐热性较好。温度在250以内，钢材性质变化很小，钢结构可用于温度不高于250的场合。当 温度达到300以上时，强度逐渐下降，600c时，强度降至不到三分之一，在这种场 合，对钢结构必须采取防护措施。(7)耐火性差钢结构耐火性差，钢材表面温度达 300400摄氏度以后，其强度和弹性模量显著下 降，600摄氏度时几乎降到零。当耐火要求较高时，需要采取保护措施，如在钢结构外 面包混凝土或其他防火板材，或在构件表面喷涂一层含隔热材料和化学助剂等的防火涂 料，以提高耐火等级。(8)耐锈蚀性差钢结构耐锈蚀性较差，特别在潮湿和有腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀，需要定期 维护，增加了维护费用2.2.2框架的选择

20、立体车库的外部框架结构主要由梁和柱组成， 一般升降横移式立体车库结构主要有 三种形式，即单柱式、后悬臂式和跨梁式。单柱式有四根前立柱、四根后立柱，结构稳 定，但立柱较多连接较多，在三层以上立体车库中应用较多；后悬臂式车库前面没有立 柱，主要靠后面悬臂结构进行支撑，因此后部受力较大，结构稳定性不如单柱式，但由 于前面无柱，存取车比较方便，多用于升降机构为螺母丝杠方式传动的立体车库中；跨 梁式前后各有两根立柱分立左右，中间不设立柱，因此存取车容易，不过由于中间没有 支撑柱，因此车库不易做的过长，此结构多用于地下双层立体车库。本次设计由于只是 二层车库，且单层停3辆车，跨度不大，因此选用跨梁式结构就

21、能够满足要求。图2.2单柱式框架图2.3悬臂式框架图2.4跨梁式框架图2.5立体车库框架结构2.3 横移传动机构的设计立体车库的横移传动方式采用链传动， 由电机驱动链轮链条将转动传给装有导轮的 横移轴，横移轴上前后各安装有一个导轮，为主动轮，另外在载车板的另一边同样装前 后两个导轮，但无电机驱动，为从动轮。导轮边缘制造成凸缘结构，以保证导轮只沿着 导轨横向移动而不脱离轨道。电机安装在载车板一端边缘上，与横移传动轴上下竖直安 装，这样不会占用载车板的空间，以防止车辆碰撞横移电机。横移机构亦可使用电机与 横移轴直接用联轴器连接，不过这种做法需要一层载车板高度足够容纳下电机。也可使 用电机安装齿轮，

22、驱动装在载车板后部的齿条的方式，但与链传动相比，齿轮齿条传动 制造成本太高，且齿条太长，不易安装维护，链传动方式成本低更，传动精度及效率也 比较高。图2.6横移机构工作示意图（1-从动链轮，2-主动链轮，3-电机，4-主轴，5-载车板，6-行走轮，7-导轨）贵州大学本科毕业论文（设计）第13页2.4 升降传动机构的设计2.4.1 设计方案的比较目前升降横移式立体车库主要有以下几种设计方案：(1)液压传动液压传动具有通用性、多功能性和可控性的特点，与其他传动方式相比，它有如下优点：1、在同等功率的情况下，液压装置的体积小，质量轻，结构紧凑。2、液压传动工作平稳。3、能在大范围内实现无极调速。4、

23、操作简单、安全。5、易于实现过载保 护，且由于能够自行润滑，因此使用寿命较长。6、液压元件都已实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造及使用。但是液压系统一般比较复杂，元件精度要求较高，因此成本较高，而且液压传动不 能保证严格的传动比，其传动效率也不高，因此本次设计不采用液压传动。(2)钢丝绳传动钢丝绳传动在立体车库升降机构中应用广泛，主要是因为它有承载能力强，结构简 单便于维护等优点，但由于本次设计是二层升降结构，提升距离不大，采用钢丝绳传动 后卷筒价格太高，而且钢丝绳提升载车板的平稳性没有链传动高，因此放弃使用此提升 方式。(3)链传动链传动无弹性滑动和整体打滑现象，因而能保持准确的平均

24、传动比，传动效率高， 轴上径向压力小，结构紧凑，能够适应高温和潮湿的环境，具制造和安装精度要求较低， 成本也低。适合用在低速重载，工作环境恶劣等场合。因此选用链传动作为升降机构非 常适合。2.4.2 升降方案的确定上层升降系统采用链传动需要进行二次传递，首先是从电机减速机通过链传动将转 动传递到提升轴，然后再通过提升轴上处于两端的链轮将载车板提升。电机减速机固定安装在横梁上，提升轴上安装有 3个链轮，1个用于连接电机，另外两个分居两侧，为 提升的主动轮。第二次传动的两链轮大小相同，且中心距固定不变但必须大于提升高度， 另有两支撑用的链轮，其作用是使与载车板相连接的提升链条能够与之前两链轮链条上

25、 下相切，使链条只受到的拉力水平，链条相连处采用非标准连接。升降机构示意图如下:图2.7升降机构工作示意图2.5 设计数据设计参数如下：车长：4700mm 车宽：1800mm 车高：1450mm 车重：2000kg横移速度：6.8m/min升降速度：4.8m/min因此预估车库尺寸为：单个车库宽度：2500mm则车库总宽：2500=7500mm车库长：5600mm 下层高（出入库高）：2000mm第三章 各机构的设计、计算及校核3.1载车板重量估算根据以上车库及车辆尺寸，确定载车板尺寸为（ mm 5000x2200x5,选用45钢为 材料制造，则密度为7.85ml03kg/m3,载车板重量为：

26、33m =5 2.2 5 107.85 103 = 431.75kg由于载车板上还有其他附件，因此将载车板重量修整为m板=450kg o3.2受力梁的计算、选型与校核根据预先设计的结构，受力梁分为横梁和纵梁，载车板和汽车的重量直接作用在纵 梁上，纵梁则压在横梁上，因此受力梁的计算需要进行两次，即纵梁和横梁的计算。3.2.1 纵梁的计算、选型与校核本次设计车库共有4根纵梁，其中边上的两根受力比中间两根轻一半，因此若 4根 纵梁选用尺寸相同，只需对中间两根纵梁进行校核。中间纵梁的受力分析简图如下：a v bcl dr； /ifl3j 1 2 月图3.1纵梁受力简图其中，fa与fd为横梁对纵梁的支撑

27、力，f1与f2为载车板与汽车对纵梁的拉力，11 =l3 = 400mm ,12 =4200mm。载车板与汽车重量为 m总=450+2000= 2450kg ,因此重力g总=m总g = 24500n ,其中g取10n/kg。则：fa = fd = f1 = f2 = g总 -：2 = 12250n(1)计算剪力弯矩对于ab段：fsi s =12250 nmi = faxi0xi li对于bc段：fs2 =fa-fi =0nm 2 = fax2 - f1 x2 -lili m x2 li i2由于ab段与cd段载荷对称，因此不必计算。(2)画剪力弯矩图12250n图3.2纵梁剪力图图3.3纵梁弯矩

28、图由上图可看出，ab与cd段受剪力最大，为fs,max =12250 n , bc段受弯矩最大,为m max =4900n m。（3）纵梁的选型对于立体车库钢结构一般选择 q235普通碳素结构钢为材料的工字钢作为建筑材料，它具有良好的塑性和焊接性能，成型能力很好，并具有一定的强度，适合于桥梁、 建筑等工程结构，实用性能好，价格相对也很便宜，性价比高。查机械设计课程设计 手册q235参数如下:表3.1 q235性能参数钢材抗拉、抗压和抗弯f抗剪fv端面承压fce牌号厚度或直径（mrmq235钢16215125325选取热轧h型钢尺寸如下:（h-高度，b-宽，ti-腹板厚度，t2-翼缘厚度，r-工

29、艺圆角）图3.4热轧h型钢截面尺寸贵州大学本科毕业论文(设计)第 17页表3.2纵梁热轧h型钢尺寸规格类别型号(高度x宽度)截面尺寸(mm)截面面积(c m2)截面特性参数hm中翼缘h x b t1 t2惯性矩(cm4)300x200294 x 2008122073.03ix11400iy1600惯性半径(cm)ix iy12.5 4.69截面模数(cm3)wx wy779 160(4)纵梁的校核 1、弯曲正应力强度校核由于梁的bc段受弯矩最大，故对其进行校核，根据简明材料力学有公式:一 =mmax ： imaxwz4900 n mmax3- =6.29mpa - 2 235mpa779cm3

30、因此，纵梁的弯曲正应力强度满足要求。2、弯曲切应力强度校核由剪力图可知,梁在ab及cd段受剪力最大，查机械设计可知 卜 二 105mpa ,故对其进行校核:*f s , s,max z ： ! i maxi zt1- max带入上表数据,计算得:fsbh2 - b -t1 (h -2t2)212250 0.2 0.32 -0.192 0.27628 11400 10 0.008 =5.67mpamax =5.67mpa 105mpa因此，纵梁的弯曲切应力强度满足要求。3.2.2 横梁的计算、选型与校核根据本次设计，横梁有前后两根，所受力为纵梁对它的压力以及柱的支撑力，由此 可画出横梁的受力分析

31、图如下：图3.5横梁受力简图其中，fa与ff为柱对横梁梁的支撑力，fi、f2、f3与f4为纵梁对横梁的压力,l1 12 13 =2500mm , 14 15 50mm。载车板与汽车重量为m总=450 + 2000 = 2450kg ,因此单个车位载车时重力g总=m总g = 24500 n ,其中g取10n/kg。则:f1 =f4 =6总 一：2 - 2 = 6125nf2 =f3 =2f1 w2250nfa =fff1f2f3f4= 18375n(1)计算剪力弯矩对于ab段:fs1 = fa = 18375 nmi =fax对于bc段:fs2 =fa -巳=12250 nm 2 = fax2

32、- f1 x2 - 14l 4 一 x2 _ ll对于cd段:fs3 =fa -fi/2 =0nm 3 - f ax3 _ f1 x3 _ 14 - f2 x3 - 11 111l - x3 - li l 2由于de段与ef段分别与bc段、ab段载荷对称，因此不必计算(2)画剪力弯矩图图3.6横梁剪力图图3.7横梁弯矩图由上图可看出，ab与ef段受剪力最大，为fs,max=18375n , cd段受弯矩最大,max=30931.25 n m。贵州大学本科毕业论文（设计）第21页（3）横梁的选型选择横梁的材料与纵梁相同，选择的型号如下：表3.3横梁热轧h型钢尺寸规格类别型号（高 度x宽 度）截面

33、尺寸（mm）截面(c m2)截面特性参数惯性矩惯性半径截面模数hm中 翼缘h x bt1t2r(cm4)(cm)(cm3)ixiyixiywxwy200x150194x 150 69“ 39.71662740 5088.30 3.57283 67.7（4）横梁的校核1、弯曲正应力强度校核由于梁的cd段受弯矩最大，故对其进行校核，根据简明材料力学有公式:-maxm max . | _ |wz、-max30931.25n m283cm3= 109.30mpa 三二=235mpa因此，横梁的弯曲正应力强度满足要求2、弯曲切应力强度校核由剪力图可知，梁在ab及ef段受剪力最大，查机械设计可知 bl10

34、5mpa ,故对其进行校核:一八*_ fs,max sz，, max _-i zt1max j bh2 - b1 (h -2t2)28i zt1带入上表数据，计算得：18375 0.15 0.22 -(0.15 -0.006) (0.2 - 2 0.009)218 2740 10* 0.006= 17.187mpamax =10.815mpa = 105mpa因此，横梁的弯曲切应力强度满足要求。3.3受力柱的计算、选型与校核根据设计，二层立体车库受力柱仅受压力，受力简图如下:其中，f =g总m3+4 =18375n ,l=2500mm,选择h型钢材料梁相同，型号如下:表3.4立柱热轧h型钢尺寸

35、规格型号（高类别度x宽截面尺寸（mm）度）hm中翼缘h x btit2r截面面积(cm2)惯性矩(cm4)ixiy截面特性参数惯性半径(cm)ix iy截面模数(cm3)wx wy150x 100 148x100 6913 27.2 2040 151 6.17 2.35 140 30.25查简明材料力学和机械设计手册可得:e =206 105n/cm2_ 22c-p =200 10 n / cm pj =235 102n/cm2计算压杆柔度范围九1：e206 105-12 ?100.200 10计算压杆柔度九：ul九=imin其中，n为不同条件下的压杆长度因数，对于一端固定，一端自由的杆取 n

36、 = 2,2imin = 2.35cm ,则：uli r1 min2 2502.35:213因为九之%,故需用欧拉公式计算临界压力，根据欧拉公式:fcr二2e= 27.252 _ 5二 206 102132= 122116.5n查机械设计手册金属结构中的压杆安全系数n.、= 1.83,取n,、=3,则n122116.518375vjvj6.6 一 n.因此立柱足够安全，满足设计需求3.4 横移机构的设计计算3.4.1 横移电机的选择载车板与汽车重量为 m总=450+2000 = 2450kg ,因此重力g总=m总g = 24500n ,其中g取10n/kg,由于下层载车板在滚动导轨上滚动，查机

37、械设计手册可看出钢轮与钢轨之间的滚动摩擦因素为n=0.05,初取滚轮直径为 d=80mm,载车板横移速度为v =6.8m/min ,则摩擦力为:f下=6总卜=1225n贵州大学本科毕业论文(设计)第#页驱动力矩为:m = f下 r =1225 0.08 =49nm滚轮转速为:v 6.8 n =二 d二 0.08:27.06r/min根据公式：则需电动机最小功率为:一 c cpm =9550 n mnp = -955049 27.069550:0.1388kw选用上海万鑫机电有限公司生产的 gh卧式齿轮减速马达,额定功率为0.2kw减速比可达31800,转速为1350r/min ,输出转矩为58

38、nm表3.5各种材料滚动摩擦力取值表摩擦副材料数摩擦副材料数软钢与软钢约 0.05表面淬火车轮与钢轨 圆锥形车轮0.08-0.1木材与钢0.03-0.04圆柱形车轮0.05-0.07木材与木材0.05-0.08钢轮与木面0.15-0.25钢板间的滚子0.02-0.07橡胶轮胎与沥青路面约 0.25铸铁轮或钢轮与钢轨约 0.05橡胶轮胎与混凝土路 面约 0.15铸铁与铸铁0.051-1.5在选择电机减速机时,生产厂家有减速比为50的减速器，若选择这个减速比，则电机减速机输出转速为:n 额1350n出二 -i 50=27r / min与滚轮所需转速相当,因此采用传动比为1:1的链传动3.4.2 横

39、移传动链的选择与计算(1)选择链轮齿数贵州大学本科毕业论文（设计）第25页取链轮齿数zi =z2 =17。(2)确定计算功率根据机械设计表9-6查得ka =1.1，由图9-13查得kz =1.52，单排链，电机减速器效率为95%则计算功率为pca = kakzp 95% =1.1 1.52 0.22 95% = 0.31768kw(3)选择链条型号和节距根据pca =0.31768kw及n=27r/min ,查图9-11,可选10a查表9-1 ,链条节距为p =15.875mm。(4)计算链节数和中心距初 选中心 距 a0 =(30 50) p = (30 50) m 15.875mm = 4

40、76.25 793.75mm。 取a0 =550mm ,相应的链长节数为lp。2 曳 4 z2p 2(z2 -z1)2 卫=25502 二 a015.87517 172(17 -17)215.875i 2二 550:86.29为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数lp0圆整为偶数lp=86节p plp -z a = p( 2查机械设计手册得当链传动的传动比为 1时，链传动的最大中心距公式为)548 mm86-17)=15.875 (2(5)计算链速v,确定润滑方式60 100027 17 15.87560 1000:0.121m/s由v = 0.121m/s和链号10a,查图9-14可知应采

41、用定期人工润滑(6)计算链传动作用在轴上的轴压力fpp0.19.有效圆周力为：fe -10001000-1570nv0.121链轮垂直布置时的压轴力系数 kfp =1.05 ,则压轴力为fp kfpfe =1.05 1570 ： 1648.5n表3.6 10a滚子链主要参数iso链号节距p滚子直 径d1max内链节 内宽b min销轴直径2max内链板高度h2max排链pt抗拉载 荷单排 minmm10a15.87510.1618.99.415.0918.1121.83.4.3 横移链轮的尺寸计算表3.7横移链轮齿槽形状参数名称符计算公式及结果号最小齿槽形状最大齿槽形状齿侧圆 弧半径reax

42、=0.12d1(z + 2)=23.16m，2.， mremin =0.008dl(4 +180) = 38.12mm滚子定 位圆弧 半径ririmin =0.505dl = 5.13mmrimax = 0.505dl +0.0693/& = 5.28mm滚子定 位角a_ 90*_max -140 -134*42、z_ 90 0_口min 120 j 11422、 z表3.8横移链轮主要尺寸参数名称符号计算公式及结果分度圆直 径dp15.875d =-7p”?= 86.39mm180n180nsin i sin i z j u7 j齿顶圆直 径da(1.6 ) damin = d + p 1

43、i - d1 =91 mmi z jdamax =d +1.25p d1 = 96mm齿根圆直 径dfdf =d -d1 =86.39-10.16 = 76.23mm齿高hahamin = 0.5( p - d1 )= 2.86mm0.8phamax =0.625 p 0.5d +- = 5.59mm z确定的最 大轴凸缘 直径dg.180, c ,c c ccdg pcot-1.04h2 -0.76 -68mmz表3.9横移链轮轴向齿廓尺寸参数名称符号计算公式及结果bf1bf1 =0.95bl = 8.93mm齿侧倒角baba 公称=0.13p = 2.06mm齿侧半径rxrx公称=p =

44、15.875 mm齿全宽bfnbfn =(n -1 )pt +bf1 = 8.93mm3.4.4 横移链的静强度计算在低速重载链的传动中，链条的静强度占有主要地位。通常链速小于0.6m/s属于低速链传动，所以横移传动链属于低速链，但由计算可看出其负载并不大，为了安全考 虑，本次设计依然进行静强度计算。链条的静强度计算式为n 二 qjnlkaf fc ff其中，f为圆周力；fc是离心力引起的拉力，按fc=qv2计算，当vm4m/s可以 忽略不计；ff为悬垂拉力，查机械设计手册图 14.2-6经计算得出。则ka=1.1f =1570nff =12.4n q=21.8kn21800n 二1.1 15

45、70 12.4完全能够满足静强度。3.4.5 横移链的使用寿命计算由于链条传递功率小于额定功率，且横移链传递功率较小，因此可不用进行使用寿 命计算。3.4.6 横移链的耐磨损工作能力计算滚子链的磨损寿命计算公式为：贵州大学本科毕业论文（设计）第27页t =91500cic2c3pr如 /p pi +1 1 p _ 3.2d2其中，t磨损使用寿命；lp为链条节数；v为链速；乙为小链轮齿数；i传动比；p为链条节距；（里）为许用磨损伸长率，一般取3%; d2滚子链销轴直径；g为磨损系数, pc2为节距系数，c3为齿数速度系数，可查机械设计手册获得; pr为银链的压强，计算公式为:kaf fc ffc

46、6 : a其中ka为工况系数；f为有效圆周力；fc为离心力引起的拉力；ff为垂悬力；a 为银链承压面积a = d2b2,为滚子链销轴直径，b2为套筒长度，由此可计算得2a = d2b2 = 5.09 13.84 = 70.4mm则钱链的压强pr为prkaffcffa1.1 1570 12.470.4 10上口 24.7mpa由pr =24.7mpa可查出c1 =5.8、c2 =1.39、c3 = 1 ;其他数据都已在上面计算得出,因此链的磨损使用寿命为：391500 3 空父乌 pr j v i +1 1 p 1 3.2d20.0315.8753.2 5.093c.lcc 5.8父1.39父1

47、、867父191500 父父、24.70 0.1212=562028h贵州大学本科毕业论文（设计）第#页3.4.7 滚子链的抗胶合工作能力计算pn .1.5911 .873nmin25.41000，对于a系列的标准滚子链，其计算公式如下:82.5pf(7.95严(1.0278)z1 (1.323严上式中，hmm为小链轮不发生胶合的极限转速。带入数据，计算可得出:nmin =2435.3r/min3.5 升降机构的设计计算3.5.1 升降电机的选择上层载车板与汽车重量为 m总=450 + 2000 = 2450kg , 6总=m总g = 24500 n ,链传动: 0.96,电机减速机效率一般为

48、 0.95,则总效率 刈=0.96x 0.95 % 0.912 ,升降速度为 v=4.8m/min则升降电动机的功率至少为p =g总上 mvm =24500m（4.8+60户0.912 定2049w可以选用台湾明椿电气机械公司生产的mlpk型功率为2.2kw的立体车库专用电机，其具有40100多个档位的减速机搭配可供选择。3.5.2 减速机与传动轴之间链传动的选择与计算通过设计初期的分析，在选择电机减速机减速比时，选择生产厂家生产的减速比为 100的减速器，若选择这个减速比，则根据厂家提供的资料，电机减速机输出转速及输 出转矩为：n出=13r /min贵州大学本科毕业论文(设计)第29页设计链

49、传动传动比为i =1.47 0(1)选择链轮齿数取小链轮齿数马=17,大链轮的齿数为z2=1.47m25 =25。(2)确定计算功率根据机械设计表 9-6查得ka =1.1 ,由图9-13查得kz =1.52 ,双排链取kp =1.75,电机减速器效率为95%则计算功率为pca =kakzp 92%1.1 1.52 2.2 95% d= 1.997kwkp1.75(3)选择链条型号和节距根据pca =1.997kw及n=13r/min ,查图9-11,可选20a。查表9-1 ,链条节距为p =31.75mm。(4)计算链节数和中心距初 选中心 距 a0 =(30 50) p = (30 50)

50、父 31.75mm = 952.5 1587.5mm 。 取a0 =1000mm ,相应的链长节数为a0 z1 z2z2 - z 2 p 1000 17 25 25-17 2 31.75l 2 z-z2 (jz2_z1)2 -p- = 2 ()284 04p p 22 二a。31.7522二1000为了避免使用过渡链节，应将计算出的链节数 lp0圆整为偶数lp=84节。 pp此处链传动选择上下安装，两轮错开。因此中心距可以任意，不再计算中心距。(5)计算链速v,确定润滑方式v 二 nz1p60 100013 17 31.75:0.117m/s60 1000贵州大学本科毕业论文(设计)第 31页

51、由v = 0.117m/s和链号20a,查图9-14可知应采用定期人工润滑(6)计算链传动作用在轴上的轴压力 fp有效圆周力为：fe =1000 p =1000 2.2 0.95 ： 17863n v0.117链轮垂直布置时的压轴力系数 kfp =1.05 ,则压轴力为fp kfpfe=1.05 10882 =18756n表3.10 20a型滚子链主要参数iso链 号节距p滚子直 径&max内链节 内宽“ min销轴直 径d2max内链板高度h2max排链pt抗拉载 荷双排 minmm20a31.7519.0518.99.5430.1835.76173.53.5.3提升轴上双排链轮的尺寸计算表3.11提升轴上双排链轮的齿槽形状参数名称符计算公式及结果号最小齿槽形状最大齿槽形状齿侧圆 弧半径reremax =0.12d1(z + 2)=43.43m，2 ， 一mremin =0.008dl(4 +180) = 71.48mm滚子定 位圆弧 半径ririmin =0.505dl = 9.62mmrimax = 0.505dl +0.0693/& = 9.80mm滚子定 位角ar 90rmax =140 - =136 =4、 zr 90srmin =120 =116 吃4 z贵州大学本科毕业论文（