多層車庫電梯升降裝置的機構及控制系統(tǒng)設計含7張CAD圖,多層,車庫,電梯,升降,裝置,機構,控制系統(tǒng),設計,cad I 多 層 車 庫 電 梯 升 降 裝 置 機 構 及 控 制 系 統(tǒng) 設 計 摘 要 隨著我們國家城市的發(fā)展，以及越來越多人使用汽車，如何停車是相關專業(yè)領 域亟需解決的課題。多層立體車庫采用高架存儲，其特點是節(jié)約用地面積，即可以 容納一個單元不同區(qū)域的多個停車位。同時可以根據(jù)場地的大小進行布置，很靈活， 可變性強。 本次設計是針對多層車庫電梯升降裝置的機構及控制系統(tǒng)進行設計，具體內(nèi)容 包括：起升電機的計算選型、起升系統(tǒng)擺線針輪減速器的選型計算等，以及對于其 他輔件的設計計算、校核等，最后對控制系統(tǒng)進行設計。 通過本次設計，得到了結構合理、工作可靠、性能優(yōu)良的多層車庫電梯升降裝 置，并且形成了一套通用的電梯升降裝置的設計流程及方法，有利于今后電梯升降 裝置的設計與制造。 關鍵詞：多層立體車庫；升降裝置；控制系統(tǒng)；電機；減速器 II Abstract With the development of cities in our country, and more and more people use cars, how to park is an urgent problem in relevant professional fields. Multi-storey three- dimensional garage uses elevated storage, which is characterized by saving land area, that is, it can accommodate multiple parking spaces in different areas of a unit. At the same time, it can be arranged according to the size of the site, which is flexible and changeable. This design is aimed at the mechanism and control system of elevator lifting device in multi-storey garage. The specific contents include the calculation and selection of lifting motor, the selection and calculation of cycloidal pinwheel reducer in lifting system, and the design calculation and verification of other accessories. Finally, the control system is designed. Through this design, a multi-storey garage elevator lifting device with reasonable structure, reliable operation and excellent performance is obtained, and a set of general design process and method of elevator lifting device is formed, which is conducive to the design and manufacture of elevator lifting device in the future. Key words: multi-layer three-dimensional garage; lifting device; control system; motor; reducer III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................I Abstract................................................................................................................................II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................1 1.1 研 究 背 景 及 意 義 .....................................................................................................1 1.2 立 體 車 庫 的 概 述 .....................................................................................................1 1.3 立 體 車 庫 的 發(fā) 展 狀 況 ............................................................................................3 1.3.1 國外的發(fā)展狀況 .............................................................................................3 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................................................3 第 2 章 車庫總體及電梯升降裝置方案設計 ......................................................................6 2.1 設 計 要 求 .................................................................................................................6 2.1.1 設計要求 .........................................................................................................6 2.1.2 主要技術參數(shù) .................................................................................................7 2.2 車 庫 總 體 方 案 設 計 ................................................................................................7 2.3 電 梯 升 降 裝 置 方 案 設 計 ........................................................................................8 第 3 章 升降裝置設計與計算 ............................................................................................10 3.1 電 動 機 的 設 計 選 擇 ...............................................................................................10 3.2 起 升 部 件 的 計 算 選 取 ...........................................................................................10 3.2.1 鋼絲繩的選取 ...............................................................................................10 3.2.2 鋼絲繩夾的選擇 ...........................................................................................11 3.2.3 滑輪及其組件的設計計算 ...........................................................................12 3.2.4 卷筒尺寸的確定 ...........................................................................................16 3.3 傳 動 系 統(tǒng) 計 算 .......................................................................................................18 3.3.1 傳動比的確定 ...............................................................................................18 3.3.2 減速器的選擇 ...............................................................................................18 3.3.3 大小鏈輪的選擇計算 ..................................................................................19 3.4 軸 及 軸 承 的 選 擇 、 抵 抗 彎 曲 和 變 形 的 能 力 計 算 與 校 核 .................................24 3.4.1 軸的選擇、抵抗彎曲和變形的能力計算與校核 .......................................24 3.4.2 軸承的選擇、抵抗彎曲和變形的能力計算與校核 ...................................27 IV 3.5 鍵 的 選 擇 與 校 核 ....................................................................................................27 3.6 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 .......................................................................................................28 3.6.1 聯(lián) 軸 器 類型選擇 ..........................................................................................28 3.6.2 載荷計算 .......................................................................................................28 第 4 章 控制系統(tǒng)設計 ........................................................................................................29 4.1 立 體 車 庫 的 控 制 系 統(tǒng) ...........................................................................................29 4.2 單 片 機 選 型 ............................................................................................................31 4.3 本 章 小 結 ................................................................................................................35 總 結 ....................................................................................................................................35 致 謝 ....................................................................................................................................36 參考文獻 ..............................................................................................................................37 1 第 1 章 緒 論 1.1 研 究 的 背 景 和 意 義 隨著我們國家城市的發(fā)展，以及越來越多人使用汽車，如何停車是相關專業(yè)領 域亟需解決的課題。 自動立體車庫是我國才出現(xiàn)并發(fā)展的比較好的產(chǎn)業(yè)，它的未來的應用將會非常 的好、受歡迎。城市化的程度不斷提高，我國公路縱橫交錯，私家車普及率直線上 升，甚至許多家庭人手一輛車，從前預留的車庫數(shù)量已經(jīng)遠遠不夠，此時多層式立 體車庫就顯得至關重要了，我們可以利用多層式立體車庫占地面積小使用率高等多 方面的優(yōu)點來有效的解決這一問題。立體車庫可以最大化的利用土地，節(jié)約空間， 并且好建造，建造的快，還花錢少；我們再停車的時候也更加方便、更加安全。同 時因為占地小，比較集中，很好管理，在不同區(qū)域空間建設立體車庫，可以因地制 宜改變車庫結構，這可以最大可能利用空間，從而緩解這些區(qū)域停車難的問題，這 些區(qū)域目前是緊張的車庫區(qū)域等公共場所，人員較多，它提供了一個很好的解決方 案。因此，它的未來的應用將會非常的好、受歡迎。 機械停車是利用機械設備來增加停車單元的數(shù)量，它是利用機械設備作為運輸 工具或既可運輸又可停放車輛的車庫。一座建筑物中，兩層或三層相互疊放的車庫。 與普通車庫相比，由于設備可以堆放停車，可以在同一區(qū)域多停放 30%-50%的車輛。 這對已建成并可改造成 2-3 層機械式停車庫的單層停車庫具有非常積極的意義。 1.2 立 體 的 車 庫 的 大 概 敘 述 多層立體車庫采用高架存儲，其特點最大可能的發(fā)揮土地的價值，即可以容納 一個單元不同區(qū)域的多個停車位。還可根據(jù)實際情況進行布置，如場地大小等，非 常非常的靈活。車位由橫向距形框架和懸掛盤組成，懸掛盤由在鏈條或鋼絲繩的作 用下驅動，安全可靠。傳動部分布置在橫向框架內(nèi)密封，有效的防范風雨的作用。 對延長使用的時間、減少維修的次數(shù)、少花錢具有重要的作用。 除上面講的特點之外，如今立體車庫的安全防護功能已經(jīng)做的非常到位，其還 從國外引進了許多先進的技術設備，例如計算機自動操作等系統(tǒng)。 2 在立體車庫邊緣形成的垂直面上，想怎么運動就怎么運動。自由流動置配備一 個交付機制,能夠自動把車停到指定的位置，無需駕駛員自己操作，取車的時候也一 樣，只要按下按鈕或其他，車被自動取出。主要有以下幾種形式：垂直提升式、港 道堆垛道、升降橫移式、垂直環(huán)流式。 （1）升降橫移式 升降橫移式停車主要有兩種類型：吊掛式、懸臂式。 升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每個單元可設計成二、三、四、五、半 地下等多種形式的個體模塊，使得原本車位數(shù)量由幾個增加到數(shù)百個，且配置靈活， 花錢少，方便安裝于小區(qū)，商務辦公樓附近。但是該立體車庫的缺點是不適用于地 上。 升降橫移式停車設備有很多的類型，可以大一點，也可以小一點，能夠在許多 地方運用，花錢少，操作十分便捷，用戶能夠自主操作，非常安全，有許多種的安 全保護機制，不會發(fā)出過大的噪聲，汽車在里面不會晃動或振動，對資源也比較節(jié) 約。 （2）港道堆垛道 港道堆垛道立體車庫采用垛道機作為車輛進入的過渡工具，所有車輛都由垛道 機進入，所以我們對堆垛機的強度要求比較高，裝置關節(jié)合金價格昂貴，這樣一個 堆垛機總體造價偏高。因此，道路堆垛機立體車庫適合需要更多停車位且車庫位置 十分有限的客戶。 （3）垂直提升式 垂直提升式立體車庫與電梯的工作方法很像，在電梯兩側布置停車場，一般地 面需要一個轎廂旋轉臺，可以節(jié)省司機轉彎。這個裝置一般相對于地面的高度較高 （幾十米），所以要保證安全，所以花費比較多的錢，但占用地卻最小。 （4）循環(huán)環(huán) 循環(huán)環(huán)立體停車設備它的原理就是有一個圓盤，汽車放在圓盤上，通過旋轉來 取車或者停車，它通常用鏈條和鋼絲繩來傳動。自行車式立體停車設備可獨立設置， 也可附樓、車數(shù)可多可少，如果設計的車庫比較大，可以使許多個設備并列在一塊。 有的停車方式需要一個車道讓車子過去，而這種車庫是不需要運輸車道，這樣就會 有幾個好處，首先面積小，然后體積小，體積小有個衍生的好處就是好安裝，但由 于傳輸功率的限制，立體停車設備的循環(huán)停車容量小，交通量大，交通量大，交通 3 量大。他一般在 12 個車位以下停車。一般在旋轉臺入口處設置圓形立體停車設備， 使車輛能進入車庫，并能從車庫倒車打開旋轉臺。車庫底部可設置垂直循環(huán)出入口， 并可向上發(fā)展存車空間，也可設置在中間，將存車空間分為地上和地下兩部分。 1.3 立 體 的 車 的 庫 的 發(fā) 展 的 現(xiàn) 狀 1.3.1 國外的發(fā)展的情況 由國外的情況可知：立體車庫在國外的發(fā)達國家起步比我們要早；在過去的這 么多年里發(fā)展的先進且全面。我們知道日本人口不少，但是它的土地卻不多，他們 的經(jīng)濟還是比較發(fā)達的，有許多的車輛，停車是一件非常困難的事情，正是因為這 樣，日本特別需要研究自動立體車庫，它經(jīng)過這么多年的發(fā)展，已經(jīng)比較完善，技 術也比較成熟了，他們研發(fā)出了許多許多種類型的車庫。并且這個車庫在日本也運 用的特別廣泛，很多地方都有。日本大概有 300 多萬這樣可以停車的地方，多數(shù)的 車庫是能夠或上或下可以水平移動的。在韓國立體車庫的應用也十分廣泛，其立體 車庫的發(fā)展受多方面的影響，其中從日本吸收的內(nèi)容較多。韓國的立體車庫開始時 間不算早，但是相較于我們，起步已經(jīng)很早了，從 20 世紀 70 年代便已開始出現(xiàn)， 后不斷的從國外吸收先進技術，不斷改進進步，至 90 年代便已發(fā)展的初具規(guī)模。韓 國政府方面，對于多層立體車庫的發(fā)展也是大力支持的，這一政策鼓勵使得其立體 車庫的發(fā)展取得了進一步的規(guī)模。如今其自動立體車庫產(chǎn)業(yè)增長的速度已達 30左 右 7，已進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 立體車庫的出現(xiàn)是起源于美國，在 20 世紀 20 年代，美國造出了整個世界上第 一個可以存車子的或上或下運動的機械式汽車倉庫，從此在世界上便有了立體車庫 的身影。到 50 年代以后，由于工業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)線的投入使用等原因汽車開始逐年 增長，立體車庫因此在歐洲、東南亞、日本等地開始投入使用，且形成了一個包括 制造、安裝、使用和維修的行業(yè)完整體系 8。這些國家和公司從 20 世紀 60 年代初 慢慢注重最大可能的利用空間，并且使其功能更加強大，現(xiàn)在這個設備也比以前更 加的美觀了，不像以前比較難看。 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著改革開放的開始和深化，中國的經(jīng)濟發(fā)展開始取得飛躍的進步，各類企業(yè) 公司如雨后春筍，人民的生活條件也日趨提高，對于汽車的需求也越來越大，又由 4 于我國屬于人口大國，這勢必會造成道路的擁堵現(xiàn)象，在有限的土地條件下，此時 的立體車庫便是解決眼下問題最有效的辦法。據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，截止到 2008 年底， 我國的汽車產(chǎn)量增長到近一千萬臺，同比增長 5左右 9。然而我國的停車位建立的 遠遠不夠。使得我國每年都有 300 萬左右的停車位缺口，完全無法滿足市民的日常 所需。同時，我國人口基數(shù)大，人均土地占有率不高，這使得我們必須充分利用土 地資源，以解決城市土地資源緊缺情況下增加停車位為城市取得進一步發(fā)展的巨大 矛盾指引 10。 前面我已經(jīng)提出了立體車庫是解決這一問題的有效辦法，故我國從 20 世紀 80 年代便以從這方面著手開始使用機械式停車設備。由于我國立體車庫起步晚，國家 又正處于經(jīng)濟發(fā)展復蘇時期，因此在這個階段我國的立體車庫多為自我研究開發(fā)， 還無法滿足用戶的多方面需求。直到到 20 世紀 90 年代，我國開始從國外引進先進 技術，同時外資企業(yè)也開始入住我國發(fā)展，這使得我國的立體車庫開始得到進一步 發(fā)展。在發(fā)展過程中，我國企業(yè)利用本國的優(yōu)勢向外國引進相關技術，再根據(jù)我國 國情研發(fā)出了符合我國的先進的自動立體車庫。現(xiàn)在發(fā)展了 30 多年，特別是 21 世 紀后，發(fā)展的特別快，現(xiàn)在我們的立體車庫這個行業(yè)發(fā)展超快并且還比較穩(wěn)定，以 后一定會更好。特別是在我們國家的一些大城市，很多人都急需這樣的設備。我們 的用戶對產(chǎn)品主要有兩個要求，第一他們能不能花少的錢來買這個設備，第二，想 要買到更好用、更多功能的設備。我們的國家城市化正在繼續(xù)，那么未來將需要特 別多的該設備，這個行業(yè)的未來一定是蓬勃的，這樣的技術一定會發(fā)展的特別好。 伴隨著計算機互聯(lián)網(wǎng)等高新技術的發(fā)展，我們將車庫的功能更加完善，加入了 越來越多的功能。主要有下面的幾個方面:(1)專業(yè)化 :設計出來的產(chǎn)品必須安全可靠， 不能夠使用沒多久就發(fā)生這樣那樣的問題，一些制造商他們的專業(yè)化水平也在不斷 的提高。(2)復雜性 :該產(chǎn)業(yè)不再是單一的一個產(chǎn)業(yè)，它發(fā)展的很多元，涉及到許多的 東西、很多的行業(yè)，有電光學、磁控等等。立體停車系統(tǒng)一天比一天好。舉個例子, 我們的汽車進入或出來車庫的時候會有語音、視頻指導，它能夠測出車子的重量、 體積，從而選擇合適的停車位。智能化:在現(xiàn)代技術的爆發(fā)性發(fā)展中許多新技術迅 速進入該領域絲 例如衛(wèi)星導航定位技術、自動控制系統(tǒng)、停電及電源故障的自動判 定排除及處理系統(tǒng)等 14。車庫已經(jīng)可以實現(xiàn)完全自動化操作，無人駕駛情況下安全 停放在準確位置，無人操作變成現(xiàn)實 11。 5 但是我們國家的這個行業(yè)它還不是很完善，沒有一個合適可靠的高的標準。我 們許多的設備都是照搬國外的來自己制造，沒有自己的創(chuàng)新在里面，除此之外在國 內(nèi)沒有特別大的生產(chǎn)立體車庫的企業(yè)，大都規(guī)模比較小，并且在國內(nèi)很多的廠家惡 意競爭，導致整個行業(yè)很難發(fā)展，這些問題的產(chǎn)生對于我國這一行業(yè)的發(fā)展是有著 巨大影響的，國家應該給與足夠的重視，并出臺相應的法律法規(guī)來規(guī)范市場。 縱使該行業(yè)發(fā)展的已經(jīng)很快很快了，但是它的運用卻不怎么廣，很多的住宅區(qū) 都沒有這樣的裝置，那么原因在哪呢？調(diào)查結果顯示，是因為人們的想法的原因， 太保守了，并不全是技術上的問題需要改進。由于人們思想還是較為保守，在當前 已基本滿足車庫建設的技術問題上，我們可以先不去著重研究，如何改變?nèi)藗兊南?法是當前急需做到的 12。現(xiàn)在與以前不一樣，小區(qū)漸漸成為大多數(shù)人的居住方式， 由于生活水平的不斷提高，越來越多的人買了自己的車，車需要停放，并且小區(qū)里 面不準隨意停車，所以小區(qū)里面必然會有越來越多的立體停車庫，其發(fā)展會特別迅 猛。而且，在當前的技術爆炸性發(fā)展的背景下立體的技術的進一步革新發(fā)展是必然 13。所以，不管是研究立體車庫、還是建造立體車庫都是非常好的方向，努力下去， 一定會有回報。 6 第 2 章 車庫總體及電梯升降裝置方案設計 2.1 設 計 要 求 2.1.1 設計要求 本次設計要求對一種多層車庫電梯升降裝置的機構及控制系統(tǒng)進行設計。 設計的這個設備要滿足以下幾個條件： (1)我們要求得自動化程度較低。建議提升速度控制在 4 m/min 以內(nèi)，最大提升 速度不超過 6 m/min。如超過 6 m/min，應采用變頻調(diào)速，以免因車速過快對車輛造 成過大沖擊和損壞。 (2)車庫前的空地出人口前預留了一個車輛轉彎徑向最大距離的一半作為車道寬 度即可。 (3)對于帶有坑的要注意。坑的位置必須保證有一個移動彌補它，坑不應該暴露。 任何人可到達的坑邊，應設置圍欄或 1.8 米以上的圍欄或網(wǎng)。入口和出口應安裝垂 直推拉門。坑深小于 0. 5m 時，不得使用門，可使用聲光報告機構光電開關。無坑 停車設備應在人們可能到達的上輸送帶升降作業(yè)空間的邊緣設置圍欄、圍欄、圍欄 或 1.8m 以上的光電檢測開關。在進人出人的地方要設置報警，帶聲光的。 (4)里面要有自動的檢測裝置。停車設備在運行中，無論什么東西進入，應能 立即檢測到，并能用報警器警報且鎖定運行中的停車設備，以保證人員和車輛的安 全。如果操作人員在操作時能詳細觀察停車設備的各個操作方向，可以保證人員的 7 安全，減少自動檢測機構或部件。 (5)為了保證人員的安全，停車設備內(nèi)的任何地方都要安裝護欄，以免有人掉入 坑中。停車設備通道的高度和寬度應分別大于 1.8m 和 0.5m。車位的空間高度應大 于最大可接受停車高度加 50mm(最小不小于 1.6m)。寬度尺寸應大于停車車輛可接 受的最大寬度( 包括反射器)，加 150mm。如果長度方向沒有坑或上橫梁(即沒有形成 開口或井徑)，則輸送機的長度可小于停車車輛可接受的最大長度。如果有坑道或上 橫梁，坑道的有效空間(或入口空間)應大于停車車輛可接受的最大長度加 200 毫米， 以便車庫用戶和管理者能夠直觀地判斷車輛是否停在載體內(nèi)。 (6)帶坑提升輸送機，當輸送機由空載變?yōu)橹剌d，由重載變?yōu)榭蛰d時，輸送機出 發(fā)層的定位偏差為 5mm。車輛檢修面與運輸車地平面的高度差應小于 10 mm，車輛 檢修面邊緣與運輸車坑壁的間隙應小于 50 mm。 2.1.2 主要技術參數(shù) 市場上現(xiàn)有立體車庫位移平臺主要性能參數(shù)如下: 表 2.1 主要技術性能 外型尺寸 55002000500停車規(guī)格 重量 500 kg 控制方式 PLC+交流電機+液壓 縱向移動 0.55 kw 輪胎爪伸縮 0.3 kw電機功率 微動升降 2.2 kw 縱向移動 1 m/s 輪胎爪伸縮 0.3 m/s運行速度 微動升降 10 mm/s 2.2 車 庫 總 體 設 計 鏈式雙層升降橫向立體車體它充分了用了我們居住的地下區(qū)域。它的模型是一 個甲板上的兩個停車位。當車庫倒塌時，它可以完全生活在地下，車庫的表面可以 完全與周圍環(huán)境融為一體。而每個車庫都屬于一個獨立的空間，向上向下都非常方 便，停車( 提車 )非常方便、快捷，是把地下可以用的空間重建或建造一個安全、新 8 穎、方便的車庫。該車庫設計比較新潮、有特點、構思獨特、很好用，對于停車難 的問題起到了積極正向的解決作用。 總體構成如下： 車庫的設計主要分為車庫整體框架、加載載體、橫向機構、升降機構、滾筒、 滑輪等主要部件。為了保證車庫零件連接件的抵抗彎曲和變形的能力，其中經(jīng)常使 用零件螺栓連接和焊接技術。 圖 2-1 車庫總體設計結構示意圖 其工作原理是：車庫整體置于底部；升降系統(tǒng)采用電機驅動卷軸；滑輪實現(xiàn)車牌升 降；水平移動系統(tǒng)采用電機驅動鏈輪使車牌在車庫內(nèi)移動。 2.3 電 梯 升 降 裝 置 方 案 設 計 這個設計是提升系統(tǒng)的升降和橫向的立體車庫，下面我們簡單的說一說它們是 怎么工作起來的。以兩層停車場為例： 圖 2-2 如圖 2-2 所示： 以停車位 2 為位置，停車位 1、3 可直接進入車輛。 訪問 4 號停車位時，將 1 號停車位移動到 2 號停車位，則 4 號停車位移動到 1 號停車位進行訪問。 當進入 5 號車廂時，將 5 號停車位降低到 2 號以進入該車廂。 進入 6 號門時，將 3 移到 2 號門，將 6 移到 3 號門，進入汽車。 9 對在提升裝置中，我們常見的是哪幾種方式呢？有三種，分別是以液壓為能量 來傳動、用鏈條或鋼絲繩。鋼絲繩它本身可以拉很重的東西，并且它本身質量小， 但是它有一個缺點，就是用的久了后，會被拉長，這樣子使用效果會變差，達不到 我們想要的結果，并且它可能扭轉、可能松弛并脫落。液壓系統(tǒng)傳動是一個非常復 雜的傳動系統(tǒng)，其設計、制造成本高。以液壓為動能的設備出問題了很難去檢測， 檢測的過程比較長，耽誤時間，降低效率，如果以液壓為動能的裝置的站臺出了問 題，那會特別特別麻煩，所以這個設計不適 H。起升機構采用液壓驅動系統(tǒng)。鏈條 傳動，它需要用電機帶動，中間通過聯(lián)軸器、鏈輪，讓托盤可以向上走或下走。成 本低，安全，易于維護和維修。 鏈傳動的特點包含了齒輪傳動和皮帶傳動。與齒輪傳動相比，鏈傳動好安裝， 花錢少，在長距離傳動中，鏈傳動的結構比齒輪傳動輕得多。跟皮帶傳動相比,鏈傳 動的傳動比的平均值準確,有效傳動多,所需的張力小,軸向壓縮力很小,結構尺寸緊湊, 它可以工作在低速度和沉重的負擔下,并且可以適應石油污染和高溫等惡劣的環(huán)境。 綜合考慮上面的所有，我們的設計是用電動機提供動力，用鏈傳動來實現(xiàn)滾筒 的圓周轉，接著滾筒纏繞鋼絲繩，讓我們的上面的托物體的盤子向上或下運動： 1-電動機 2-鏈輪 3-滾輪 4-鋼絲繩 5-滑輪 6-固定端 7-橫梁 圖 2-3 電梯升降裝置結構示意圖 10 第 3 章 升降裝置的設計計算 3.1 電 動 機 的 設 計 計 算 及 選 擇 我在本設計中，車子物質所含的量是 2200kg，托物內(nèi)盤子物質所含的量為 450kg，往下或往上的速度小于 4m/min。計算單位時間的功，選擇電動機的種類、 號碼。 1.8kw=0.67m/sN 265FVP ./=4/in1 . 10/s5Kg)+(20G FV=P222一一一50%156s7816s)2(T78../st 5.. cFVH一一一一一 想到該吊具的摩擦力、車輛的重量及低速運行等因素，參考機械設計課程設 計手冊( 第三版 )表 12-7。YZR 系列和 YZ 系列電機用于驅動冶金設備中的各種起 重和輔重機械過載能力大，機械抵抗彎曲和變形的能力高，特別適用于短期或間歇 循環(huán)運行，啟動制動頻繁，有時過載，振動動擊較大的設備。所以，我們選擇的電 機類型是 ,最大輸出功率 P=2.8kw,最大轉速 n=940r/min.6-YZR132M 3.2 起 升 部 件 設 計 計 算 和 選 取 3.2.1 鋼絲繩的選取 11 由于鋼絲繩的工作受力十分復雜，其繞在滑輪的部位在工作時會受到相應的擠 壓和彎曲，內(nèi)部應力狀態(tài)還包括拉力，鋼絲繩之間在工作時也會產(chǎn)生相互的擠壓。 為了好計算，我們用靜力的方法計算。 起重機設計規(guī)范想讓我們用的有兩種方法， 這一次我們用的是下面的方法： NPNP6504/2/260g4k1每 條 鋼 絲 繩 的 張 力 ）（總 張 力 通過查閱工程起重機 （第二版）獲得鋼絲繩徑向最大距離公式如下： scd 其中： 指鋼絲繩的最小直徑，單位：mmd 指選擇系數(shù)c 指鋼絲繩所能承受的最大工作靜拉力，單位：Ns 同樣通過參考工程起重機 ，我選用 6w(19)金屬芯的 鋼絲繩，公稱抗拉抵抗 彎曲和變形的能力 。pa150bM 在工作級別取 時，n=5,c=0.1, ：4,P =8mmscd d=1.1d=81.1=8.8mm,取 d=9.2mm. 由上面的計算的所選擇鋼絲繩是： 絲206.-GB18- 509.2-16w 3.2.2 選擇鋼絲繩夾 圖 3-1 鋼絲繩夾 根據(jù)表 8.1-35 選擇 A=37.0 B=37 C=74 R=10.5 H=92 12 螺母 M16 材料為 KTH350-10(GB/T5976-1986) 鋼絲繩夾的使用方法由工程起重機 （第二版）表 8.1-38 知道每個接頭都要有 鋼絲繩夾，并且至少 4 個，它是如何安裝以及一些地方的長度如下： 圖 3-2 鋼絲繩夾的安裝位置 其中 A=(67)d。=120140mm 取 。130m=A 3.2.3 滑的輪及其的組的件的設計和計算 （1）材料和結料和結構 滑輪用于鋼絲繩的支撐和引導，其可以另鋼絲繩的方向和力的方向改變以及傳 遞張力。由于滑輪負載介質的設計，選用 材質，由實心滑輪制成。450-ZG23 （2）滑輪輪主要尺寸的確定 根據(jù)鋼絲繩的徑向最大距離 d 我們可以得出繩槽的徑向最大距離的一半 R，其 值可由 d 的最大的可接受偏離的差額為 確定。 其在進出滑輪槽時的最大偏轉角07 （即鋼絲繩中心線與垂軸直于滑輪軸平面的夾角）不能大于 ，槽面精度為 。046.5a 滑輪主要尺寸見工程起重機 （第二版）表 8.1-63。尺寸： 112346.5065.1BECRMS 圖 3-3 滑輪輪基本尺寸 JB/T9005.1-1999） 根據(jù)表 8.1-64 確定滑輪的徑向最大距離選自 D=400mm。 13 （3）滑輪輪形式的確定 根據(jù)相關情況原理我們選擇 A 型結構。 圖 3-4 滑輪基本尺寸 查閱機械設計實用手冊 （第二版）表 8.1-65 選定滑輪的軸承尺寸： 310B560D2寬 度 162A12NF60B48 。72S 通過表 8.166 選取輪轂的尺寸： 1R902d取 35H10B48DM129151735D 95D6B71D1.F250R螺 栓 孔 數(shù) n=4 。螺 釘 孔 數(shù) n=8 （4）計算滑輪抗彎和抗變形的能力 14 3-5 滑輪輪受力分析圖 假定輪定輪緣是多支點繩索拉力 F 使輪輪緣產(chǎn)生彎曲 繩拉力的合力（N） 2sinpF （4.3） 其中 ： 指繩索拉力，取 ；F750N 指繩索在滑輪上包角的圓心角為 ； 45o 2sin70sin740.25pFN 在輪緣初的最大彎矩（ ） ；m max16 pFLM （4.4） 公式中的 L-兩輪輻間輪緣的弧長（mm） ； mm 22113.4015784LD 故 max 570.6.316pFMNm 輪緣處的最大彎曲應力（ ） ；aP （4.5）max sin82wpFLW 其中： 指輪緣抗彎斷面摸數(shù)（ ） ；W3 ；wp 10絲絲aMP 故 max75sin56.3210828aaFLPMW 15 輻條內(nèi)壓應力（ ） ；aMP 在繩索拉力的合力方向處于輻條中心線處重合時，輻條中產(chǎn)生的壓應力： 2sinccpFA （4.6） 式中 A輻條斷面面積（ ） ，取 A=700 ；2m2m 斷面折減面折，取 0.1； 許用壓應力為 100 ；cpaMP452sin70sin2810.1oc acpaFMPA 通過計算可得設計滑輪滿足要求。 （5）滑輪組件的設計 查機械手冊 3按 。選擇 A 型，如上圖示。帶有深溝球1987J806.3 ZB/T 軸承和圓柱滾子軸承都具有內(nèi)軸套的滑輪。 通過上面知道的滑的輪的徑向最大距離和臂的外表面與內(nèi)表面的距離選擇 滾動軸承分別選擇 6216 和 NF216。310B56D80714 出于多種目的，其中包括減少摩擦、防腐等目的。必須選擇必要的的密封方式， 考慮到速度不快的原因，我們選擇毛氈氈密。而滑輪的軸向我們用固定螺母來固定 使其更加穩(wěn)固。 16 圖 3-6 滑輪組件 3.2.4 卷筒尺寸的確定 （1） 卷筒的徑向最大距離： . a)dDhmin 此時中， 是按照鋼絲繩的中心計算的卷筒最小圈繞徑向最大距離（mm） 。1i 查閱工程起重機表 5-5，可知在機構的工作層次是 時，h 取為 16。M430m2.147.96h1in1inDd故 取根 據(jù) 17 （2） 卷筒有效長度計算： 繩長： 210L 圖 3-7 卷筒圖12m3.648.一L 預留出兩端的鋼絲繩各 3 圈共為 6 圈D5..1預 留 ，同 3 圈，絲絲mL6..62一 取 430m2930253Lm5.1.zd. 2)(42)(Dm， 取 整 為則卷 筒 兩 側 側 板 厚 度 取 圈卷 筒卷 筒 Z （3） 卷筒壁內(nèi)側與外側的距離計算： 我們通常根據(jù)經(jīng)驗公式確定出所要求的抗彎和抗變形的能力，再對抗彎抗變形 能力進行校核，從而推導出所需的卷筒壁內(nèi)外側的距離。我們考慮到一些諸如安全、 花錢多少、其物質所含的量等因素，選擇了鑄造的方法制造卷筒 。絲 查閱工程起重機 （第二版）式 ；25- ，取m10-60.2D）（14 工作輥通過鋼絲繩的作用使其體積較大，其所受的力主要來自于鋼絲繩其上所 產(chǎn)生的壓應力、扭轉和彎曲應力，在其筒體長小于 3 倍徑向最大距離小于或等于 3d（l ）時，其所受到的彎曲和壓縮應力不大于 10。%-50% 的壓應力，因此可以忽略 18 掉，只檢查壓應力對于抗彎和抗變形的能力影響。 卷筒截面上的壓應力是需要我們求取的。因此，可在壁內(nèi)外側距離為 的卷筒 上開出一個圓環(huán)，其大小等于繩槽節(jié)距 t，然后我們把它切開 ，由于 是比 D 小得 多，我們能夠將 c 看作是均勻的 ，參考工程起重 機 （第二版）式 ，由保 23-5 持相對靜止的狀態(tài)的條件能夠知道： ccmaxc 5.13729.0.46mpaMtSts 故壁內(nèi)側與外側的距離合適，卷筒的設計合理。 3.3 傳 動 系 統(tǒng) 計 算 3.3.1 傳動比 i 的確定 已知電機轉速 n=940r/min,最大起升速度 V=4m/s,倍率 m=1 又前面計算的卷筒的工作徑向最大距離 30m=D 可得出： nmvi9403.121.37n.r/in4.r/mii2D電 卷電 電卷 3.3.2 減速器的選擇 已知減速器輸入功率 p1=2.8kw，實際輸入功率軸轉速 ，1n940r/min 19 kwKKPAA43.94015.28P 3-29n.c1 0.31c1 ，（ 第 二 版 ） 表 機 械 設 計 實 用 手 冊 為 工 作 情 況 系 數(shù) ， 根 據(jù)其 中計 算 輸 入 功 率 選擇 ZWD 2.8-73B-87.（P=2.8kw ，i=87 ） 。 據(jù)了解，擺線針輪減速器是從少齒的行星的減速器發(fā)展來的。而擺線針輪減速 器的區(qū)別是它的行星齒輪齒為擺線齒，內(nèi)齒輪為針齒(如上所示)。是單數(shù)齒差行星 傳動，比較好，也就是內(nèi)齒的齒數(shù)差 和行星輪 齒數(shù) 之差 - =1。此時，BzCzBCz 輸入軸的 與輸出軸轉速 之間的傳動比 是：絲xnvnxcvi=z 了解了輸入的那個軸的方向跟輸出的不一樣。 我們的這個減速器與一般的比較有下面的優(yōu)點： (1) 占用空間小，受到地球的力小； (2) 使用壽命約為漸開線齒輪減速的 5 倍； (3) 幾乎無聲音，運轉時 ； (4) 有非常高的效能 。 有優(yōu)點就有缺點： (1) 制造要求比較高，不然沒辦法實現(xiàn)很多齒輪一塊接觸； (2) 要有專門的床子磨 。 我們現(xiàn)在的設計和建造的目的就是盡量最大化的利用空間，節(jié)省出設備的占地 面積為車庫空間利用率達到最大化，因此，結構緊湊，占地面積小是其主要的特點， 又由于每個車輛在停車過程中都至少需要使用到一個用于提升，另一個用于橫向位 移的齒輪減速器，若簡單的利用漸開線齒輪減速器，對車輛本身會有一定影響。會 令空間有所浪費，不能夠最大的利用空間，所以我們選擇減速器的時候一定要注意 選擇占空間小的。 3.3.3 大小鏈輪的選擇計算 20 大小鏈輪的設計計算步驟： （1）傳動比的確定： 2.6.5872i,12 （2）小鏈鏈齒 選取：1Z 取 =19。1 （3）大鏈鏈齒數(shù)的設計計算： ， 選擇值 5748.5192.6i12Z2Z =57。 （4）大小鏈輪的設計功率： 查閱機械設計實用手冊 （第二版）表 8-2-5,復 排 鏈 排 數(shù) 系 數(shù)小 鏈 輪 齒 數(shù) 系 數(shù)工 作 情 況 參 數(shù)傳 遞 功 率其 中 ，- -mmzdKPKZAA2.14kw71.083.. 8-27-862- mzd mZKPA，， 可 得 ：及 表，冊 （ 第 二 版 ） 表查 閱 機 械 設 計 實 用 手 （5）鏈條節(jié)距選用： 由于 (特定條件下單排鏈條傳遞的功率)， =2.14kw0d 0Pmin/10.8r794inn11 電 機小 鏈 輪 參考機械設計實用手冊 （第二版）圖 8-2-2（A 系列） ，選取鏈號是 16A，節(jié) 距為 p=25.4mm 的鏈條。 （6）初定中心矩： 21 347.5m347.225.6190.pi0.2a1min ）（Z （7）鏈節(jié)數(shù)： 68.035.4723.19-527195.43azzp02120 L 。70p取L （8）鏈條的長度： 1.78m02541pP （9）計算理論中心矩： m37425.0.23-19Zpa 0.239-281.34285-790-2paa212a21 KL KZL A）（ ， 得 （ 第 二 版 ） 表查 機 械 設 計 實 用 手 冊）（ （10）計算實際中心矩： 37m501.3721.496-37a 1.4965a0 ）（ （11）鏈速： sp/8.10648.106nZv 由以上的計算可以到的其是低速傳動。 （12）驗算小鏈輪輪轂孔徑： maxkd 參考 10-28（ 第 二 版 ） 表 機 械 設 計 實 用 手 冊 129kmax 22 是針輪擺線減速器輸出軸徑向最大距離。kd （13）計算有效圓周力： NPF 3102.541538.0.21v （14）計算作用在軸上的力： KAQ 33.78...5 （15）對于潤滑方式選擇： 易知：p=38.1mm,v=0.19m/s,參考機械設計實用手冊 （第二版）圖 8-2-4，選 取的潤滑方式為第種，使用人工定期潤滑。 參考機械設計實用手冊 （第二版）表 8-2-16： （1）小鏈輪： 易知： smmLLZp/0.8v37a 1.78701925.4mp ， 鏈 速中 心 距 ，， 鏈 長， 鏈 節(jié) 數(shù)， 齒 數(shù)節(jié) 距 所需參數(shù)： 據(jù)機械設計實用手冊 （第二版）表 8-2-2（GB/T 1243-1997）裴勇鏈條排距 為 ,mPt29.絲md8.15 主要尺寸： 計算分度圓的徑向最大距離： 154.30.62z18sinpd 計算齒頂圓的徑向最大距離： 16m93.50.1648.524zcot.pda 計算齒根圓的徑向最大距離： .8.-.3d-1f 23 計算分度圓的玄齒高： 6.8m5.240.7.pha 計算最大齒根距離： m9.13715.8-cos4.375dxZL 齒側凸緣徑向最大距離： 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 參考表 8-2-2，內(nèi)鏈板高度 =24.13mm.120md87. 0.76-2413.-5934cot. .-h.-180pdg2g取 Z （1）大鏈輪： 已知： smmLLZp/0.8v37a 1.78705725.4p ， 鏈 速中 心 距 ，， 鏈 長， 鏈 節(jié) 數(shù)， 齒 數(shù)節(jié) 距 基本參數(shù)： 參考表 8-2-2，GB/T 1243-1997 ，配用鏈條排距為 ,滾子外徑 .mPt29.d8.15 主要尺寸： 分度圓徑向最大距離： m82.461.0.52418sinpdZ 齒頂圓徑向最大距離： 24 m470.5198.pcot.daZ 齒根圓徑向最大距離： 46m5.91.8-6.2d-1f 分度圓玄齒高： ..40.7.pha 最大齒根距離： m76.4515.8-cos.9182d-1xZL 齒側凸緣徑向最大距離： 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 內(nèi)鏈板高度 =24.13mm.2m40d398.4.76-13.-15cot7.dgg 取 鏈輪形狀設計： 我在本設計中其形狀是三圓弧的直線的齒形狀，由機械設計實用手冊 （第二 版）表 8-2-18 選取其幾何形狀。大小鏈輪零件圖： 25 3.4 軸 及 軸 承 的 選 擇 、 抗 彎 和 抗 變 形 能 力 計 算 校 核 3.4.1 軸的選擇、抵抗彎曲和變形的能力計算與校核 （1）初選，如圖 3-8： 圖 3-8 軸的示意圖 易知 ： min/2.4,30,14,/650 rDmsVNS 一 選取 45 鋼作為卷筒軸的材料，參考機械設計實用手冊 （第二版）表 5-1-7， 取 A118， 取 35Mpa。查表 5-1-6，根據(jù)： 33n5dPAT 式中： P指軸傳遞功率，取 P2.8kw A系數(shù)，取 A=118 n軸的轉速，n=4.2r/min （2）受力分析： a）在卷筒上移動時，鋼絲繩的最初情形如圖 3-9： 12m103.25m.8710.6184.28333取 為 26 圖 3-9 卷筒鋼絲示意圖 此時可認為卷筒兩端支承處的軸頸是鋼絲繩的作用位置，左右兩端-為危險 截面，受力最大。 b）在鋼絲繩移至中間時，如圖 3-10 所示情形： 圖 3-10 鋼絲繩移動示意圖 我們看作將鋼絲繩的力都作用再軸頸上面，危險面是。 ，做 強度校核 計算： 自重不算，中間所受到的力是兩邊受到力的和，因此，只用驗證鋼絲繩在中間是的力 （） ，若抗彎和抗變形能力達到要求，所設計的軸便滿足要求。 處截面受力的計算： 參考機械設計實用手冊 （第二版）表 5-1-10pa13.87940295.1dm3026513 MWMNLF一 參考機械設計實用手冊 （第二版）表 5-1-1 可得 27 因此，其抗彎和抗變形能力達到要求。1- 第二根軸的校核與第一根軸的校核過程相同，又根據(jù)實際分析兩根軸受力情況 相同，故第二根軸抗彎和抗變形能力同樣符合要求。 3.4.2 軸承的選擇、抵抗彎曲和變形的能力計算與校核 （1）分析：由于在此處的軸承所受到的徑向載荷較大，可視為不受軸向載荷， 其所承受的力主要是彎矩較大，且轉速不高，選取深溝球軸承，參考機械設計 表（13-0 ） ，選 取代號是 6322 的深溝球軸承。 （2）軸承壽命計算： PCLLPht6ht106tfnnf 式中： 絲 P650SPFN 10L ， =3 壽命h絲 ， 參考機械設計實用手冊 （第二版）表 6-1-L 17， =8000-12000hh 軸承轉速， n=4.2r/minn 溫度系數(shù)，查表 13-4， =1.00tf tf920.6f60n1L81.N14..5th3PC 28 軸承的計算結果符合要求，其計算的壽命滿足設計的預期壽命，又軸承轉速 很低（4.2r/min） ，其工作時間的間隔很長，且不承受軸向力，因此 6322 深溝球軸承 符合設計中的要求。 3.5 鍵 的 選 擇 與 校 核 （1）分析：卷筒軸與鏈輪的聯(lián)接是通過鍵來完成的，其在聯(lián)接過程中承受著較 大的扭矩，傳遞轉矩和轉速，考慮到安裝工藝及相應環(huán)境等