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1、貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 1 頁本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)自094 學(xué) 號(hào)： 0908030125 學(xué)生姓名： 李 銳 指導(dǎo)教師： 蔡家斌 2013年5月25日貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信責(zé)任書本人鄭重聲明：本人所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。特此聲明。論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日 期： 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 I 頁目 錄摘

2、要III第一章 前 言11.1立體車庫概述11.2立體車庫的分類11.3立體車庫在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r4第二章 總體方案的擬定62.1升降橫移式立體車庫工作原理62.2外部框架方案的選擇62.2.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)62.2.2框架的選擇82.3橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)92.4升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)102.4.1設(shè)計(jì)方案的比較102.4.2升降方案的確定102.5設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)11第三章 各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核123.1載車板重量估算123.2受力梁的計(jì)算、選型與校核123.2.1縱梁的計(jì)算、選型與校核123.2.2橫梁的計(jì)算、選型與校核163.3受力柱的計(jì)算、選型與校核193.4橫移機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算203.4.1橫移

3、電機(jī)的選擇203.4.2橫移傳動(dòng)鏈的選擇與計(jì)算213.4.3橫移鏈輪的尺寸計(jì)算233.4.4橫移鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算253.4.5 橫移鏈的使用壽命計(jì)算253.4.6橫移鏈的耐磨損工作能力計(jì)算253.4.7滾子鏈的抗膠合工作能力計(jì)算263.5升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算273.5.1升降電機(jī)的選擇273.5.2減速機(jī)與傳動(dòng)軸之間鏈傳動(dòng)的選擇與計(jì)算273.5.3提升軸上雙排鏈輪的尺寸計(jì)算293.5.4提升鏈的選擇與計(jì)算313.5.5提升鏈輪的尺寸計(jì)算323.5.6升降鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算343.5.7升降鏈的耐磨損工作能力計(jì)算353.5.8升降鏈的抗膠合工作能力計(jì)算363.6 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核36第四章 立體車庫控

4、制部分的設(shè)計(jì)434.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)434.2立體車庫檢測(cè)點(diǎn)分布444.3控制器的選擇444.4PLC的選型及I/O口的分配444.5控制程序編制45第五章 結(jié) 論49參 考 文 獻(xiàn)50致 謝51附錄 立體車庫CAD圖52貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 51 頁自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要立體車庫是一種用以實(shí)現(xiàn)在較小面積停放更多車輛的機(jī)械設(shè)備，本文介紹了立體車庫的基本情況和主要分類，并以雙層升降橫移式立體車庫為設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)立體車庫進(jìn)行了綜合分析。升降橫移立體車庫可分為三個(gè)部分，即車庫框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)，車庫框架和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同屬于機(jī)械部分。機(jī)械部分主要完成了外部框架結(jié)構(gòu)的選型及力學(xué)

5、計(jì)算和校核，對(duì)比了各種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了升降機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)，完成了立體車庫鏈傳動(dòng)、提升軸等部分的計(jì)算與校核。電氣部分采用三菱FX2N-80mr型PLC為控制核心，完成了PLC的I/O分配、流程圖繪制、接線圖繪制，并編寫了部分控制系統(tǒng)梯形圖。關(guān)鍵詞：立體車庫，升降橫移，鏈傳動(dòng)，PLC第1章 前 言1.1立體車庫概述幾十年來，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得人們的生活日新月異，曾幾何時(shí)，作為權(quán)力與身份象征的汽車已經(jīng)成為們?nèi)巳粘Ｉ畹囊徊糠郑杆俚钠占伴_來。然而，隨著我國(guó)城市化率越來越高，城市的數(shù)量不僅越來越多，其體積也越來越大，產(chǎn)生的停車難問題越來越凸顯出來。就普通住宅小區(qū)而言，私家汽車增加的數(shù)目早已超

6、過大多數(shù)小區(qū)建設(shè)時(shí)的規(guī)劃，這使得許多車輛只能停在道路兩邊，給本已擁擠不堪的城市交通帶來了更多隱患。車輛無處停放在很大程度上是城市發(fā)展到一定程度，滯后的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與高昂的用地成本相互作用產(chǎn)生的結(jié)果，也是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展后，城市規(guī)劃部門對(duì)未來車輛數(shù)量預(yù)估不足造成的。因此，提高停車的空間利用率就成了解決這一問題的最佳選擇，立體車庫就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。立體車庫顧名思義就是通過機(jī)械式結(jié)構(gòu)讓車庫“立體”起來，使其成為像住宅一樣的多層結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)用較少的用地面積停更多車輛。與傳統(tǒng)停車方式相比較，立體車庫具有節(jié)省占地面積、出人庫管理方便、存取車省時(shí)省力、配置靈活等特點(diǎn)，在一般住宅小區(qū)，若使用雙層升降橫移式立體車庫

7、，可節(jié)約近一半用地面積；在某些大型商場(chǎng)和城市中心地帶采用的垂直升降式立體車庫由于存車庫可達(dá)2025層，可存放4050輛車，而占地面積僅需50。 此外，立體車庫和傳統(tǒng)的地下停車場(chǎng)相比能夠更加有效的保證人們的安全，人在車庫內(nèi)或車停的位置不正確時(shí)，自動(dòng)停車系統(tǒng)便不會(huì)啟動(dòng)，以保證人車安全。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。1.2立體車庫的分類立體車庫諸多的優(yōu)勢(shì)使得它擁有廣闊的發(fā)展前景。因此，各種類型的立體車庫應(yīng)運(yùn)而生，根據(jù)使用規(guī)模和使用地點(diǎn)不同，立體車庫主要有以下幾種：（1）水平循環(huán)式立體車庫顧名思義，它是一種采用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)來存取和停放車輛的立體車庫，可分為圓形循環(huán)式和箱

8、型循環(huán)式兩種形式。它具有這些優(yōu)點(diǎn)：能夠省去進(jìn)出車道，適合建于狹長(zhǎng)地形的地方，因此可以降低通風(fēng)裝置的費(fèi)用，而且若多層重疊可建成大型停車場(chǎng)。雖然安裝性價(jià)比較高，但由于大多數(shù)情況下只有一個(gè)出入口，因此建的越大取車越困難，特別是在上下班高峰取車時(shí)間過長(zhǎng)，因此難以廣泛推廣。圖1.1 水平循環(huán)式立體車庫（2） 垂直升降式立體車庫這種結(jié)構(gòu)的立體車庫一般是兩個(gè)停車板為一層，由一個(gè)提升機(jī)將車輛運(yùn)送到指定層次停車，結(jié)構(gòu)原理與電梯類似，這種停車庫一般可以建成數(shù)十米高，由于每層只停兩輛車，因此占地面積一般不到50平方米，由于它土地利用率極高，因此非常適合在寸土寸金的都市繁華地段，其在歐美及日本的大城市中應(yīng)用非常的多。

9、不過由于層數(shù)太高，立體車庫的控制系統(tǒng)和安全系統(tǒng)會(huì)比較復(fù)雜，因此故障發(fā)生情況較多且建設(shè)維護(hù)成本會(huì)比較高。圖1.2 垂直升降式立體車庫（3） 升降橫移式立體車庫升降橫移式立體車庫大多數(shù)為小型停車庫，一般為25層，采用鏈傳動(dòng)或鋼絲繩傳動(dòng)的方式來提升載車板，頂層以下每層空出一個(gè)車位，以方便下層車橫移給上層車讓出通道。它型式多樣，建設(shè)成本低，并且能適應(yīng)許多場(chǎng)地，特別是居民住宅小區(qū)停車的需要，因此應(yīng)用極其廣泛。圖1.3 升降橫移式立體車庫（4）巷道堆垛式立體車庫巷道堆垛式立體車庫的運(yùn)行原理在一定程度上和堆垛式倉(cāng)儲(chǔ)中心相似，通過一個(gè)可升降橫移的搬運(yùn)機(jī)將車輛運(yùn)送到各個(gè)停車位。一般規(guī)模較大，封閉性高，監(jiān)控檢測(cè)設(shè)

10、備多種多樣，因此可實(shí)現(xiàn)車輛防盜及保護(hù)人員安全，適用于大型地下停車庫的建立。但是由于規(guī)模較大，因此建設(shè)成本較高，維護(hù)不易。圖1.4 巷道堆垛式立體車庫立體車庫種類繁多，形式多樣，除以上主要四種以外，還有垂直循環(huán)式、多層循環(huán)式、多層圓盤旋轉(zhuǎn)式，平面移動(dòng)式等，這些種類由于應(yīng)用較少，因此不做介紹。1.3立體車庫在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r就發(fā)展類型來說，自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是不盡相同的，德國(guó)開發(fā)最早，技術(shù)居于領(lǐng)先地位，在二層及多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了H型、U型和V型。日本由于國(guó)土面積小而應(yīng)用最廣，自從1959年引進(jìn)了建造機(jī)械式立體停車庫技術(shù)之后，其已經(jīng)在本土上共建造了數(shù)萬座多種形式

11、的機(jī)械式車庫，平均每座容車量達(dá)到十輛左右，最多的能達(dá)到百輛以上。從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動(dòng)立體車庫的發(fā)展，即密集型自動(dòng)立體停車庫的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)以來，在國(guó)內(nèi)舉辦了多個(gè)與停車設(shè)備相關(guān)的展覽會(huì)，這些展覽會(huì)吸引了來自德、日、美等世界上知名的停車設(shè)備制造商，全自動(dòng)立體停車設(shè)備的容車能力及其技術(shù)完備，先進(jìn)程度已被世界廣泛承認(rèn)和接受。國(guó)內(nèi)正處于經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展階段，立體車庫系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)大型城市的發(fā)展已有一定時(shí)間，在解決停車難的問題上取得了較為良好的效果，但在一些三線城市及大多數(shù)中小城市還未普及開來。 就控制技術(shù)來說，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)采用PLC控制，通訊方式以有線通信為主。盡管P

12、LC在功能特點(diǎn)上有很多優(yōu)勢(shì)，完全能夠滿足小型立體停車系統(tǒng)的需求，但是對(duì)于大型立體停車系統(tǒng)而言，運(yùn)行速度和生產(chǎn)的成本兩個(gè)方面成為了制約其發(fā)展的因素。在運(yùn)行速度方面，PLC的運(yùn)算速度只能達(dá)到腳(微秒)級(jí)，這隨著大型電子智能化立體車庫的發(fā)展已經(jīng)逐漸地不能滿足出庫對(duì)控制芯片的要求了；在生產(chǎn)成本方面，大型電子智能化立體車庫需要的I/O點(diǎn)數(shù)比較多，如果用PLC的控制方法，生產(chǎn)成本將會(huì)很高，這對(duì)于降低電子智能化立體車庫的存取車的成本來說是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。有線通信作為一種已經(jīng)趨于成熟的通信技術(shù)，具有多方面的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。首先，低損耗、高容量、低色散的單模光纖在通信干線中占絕對(duì)的主導(dǎo)地位。其次，智能型網(wǎng)絡(luò)及外圍設(shè)備

13、用電纜作為接口。由于立體車庫的特殊性，有線通信方式在車庫的應(yīng)用中存在一些問題，具體表現(xiàn)如下：（1）由于PLC的I/O點(diǎn)數(shù)限制，有線線纜布線的復(fù)雜,使系統(tǒng)采集的信號(hào)數(shù)量有限，對(duì)于大型智能型立體車庫的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)瓶頸，性能很難再有進(jìn)一步的提升。其次，有線傳輸電纜在車輛調(diào)度過程中，隨拖車板升降橫移，很容易出現(xiàn)故障，對(duì)于規(guī)模巨大的車庫，成本較高、布線復(fù)雜而且影響美觀。（2）RS-485通信速度慢，不支持熱插拔、需要專門的驅(qū)動(dòng)程和485卡，給使用帶來諸多不便。因此，就未來大型化和智能化立體車庫的發(fā)展來看，作為控制核心，用DSP外擴(kuò)CPLD比PLC更有優(yōu)勢(shì)。首先在運(yùn)行速度方面，PLC的運(yùn)算速度只能達(dá)到us級(jí)

14、，而DSP的運(yùn)算速度可以到ns級(jí)，因此能更好地滿足電子高智能化立體車庫對(duì)于控制芯片的要求；在生產(chǎn)成本方面，由于立體車庫需要的 I/O點(diǎn)數(shù)比較多，如果用PLC的控制方法，生產(chǎn)成本將會(huì)很高，但是用DSP+CPLD實(shí)現(xiàn)的話會(huì)在生產(chǎn)成本上大大降低，目前DSP外擴(kuò)CPLD的方法已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用；在功能擴(kuò)展方面，DSP在片內(nèi)集成了各種工業(yè)上常用的各種模塊，為立體車庫功能的升級(jí)提供了強(qiáng)大的硬件保障。另外，相比于傳統(tǒng)的通信方式，無線通信能解決有線通信無法解決的問題。利用無線通信代替原來的有線通信方式,可有效增加采集信號(hào)的數(shù)量，提高立體車庫的智能性，為進(jìn)一步的技術(shù)升級(jí)打下基礎(chǔ)，避免了布線的復(fù)雜性，有利于故障

15、的迅速定位和設(shè)備維護(hù)，同時(shí)可以大大節(jié)省立體車庫有線線纜的成本，當(dāng)立體車庫規(guī)模較大時(shí)尤為明顯。采用無線通信方式代替有線通信方式，使立體車庫能夠監(jiān)控的信號(hào)更加豐富，工作更加穩(wěn)定可靠，為新型電子高智能化立體車庫的實(shí)現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二章 總體方案的擬定2.1升降橫移式立體車庫工作原理本次設(shè)計(jì)所做為雙層升降橫移式立體車庫，這也是升降橫移立體車庫中最為簡(jiǎn)單，但同時(shí)也是最為典型的設(shè)計(jì)。立體車庫的上層只能夠進(jìn)行升降，而下層只可以橫移，下層有一個(gè)車位空出，以便下層兩個(gè)載車板能夠橫移方便。下層車位存取車無需移動(dòng)或升降，可由駕駛員直接駛?cè)胲噹焱＼嚕蠈榆囄淮孳囆柘扔上聦訖M移電機(jī)帶動(dòng)下層載車板橫移留出空位，然后

16、上層升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)上層載車板向下移動(dòng)到下層，以便駕駛員停車入庫，人離開車庫后升降電機(jī)反轉(zhuǎn)，將載車板重新拉回上層，然后橫移電機(jī)反轉(zhuǎn)，將下層載車板移動(dòng)到原有位置，駕駛員取車時(shí)，步驟與存車相同。車庫工作原理示意圖如下，其中6號(hào)車位空缺：圖2.1 升降橫移式立體車庫工作原理示意圖2.2外部框架方案的選擇2.2.1鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)是最為常用的材料之一，一般可作為梁、柱、板、支架等結(jié)構(gòu)材料，而且各種連接用件，如螺栓、螺釘，鍵，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如軸、鋼絲繩等等都由鋼結(jié)構(gòu)制造。鋼結(jié)構(gòu)在我們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用廣泛，因此本次設(shè)計(jì)的升降橫移式立體車庫外部框架結(jié)構(gòu)也采用鋼結(jié)構(gòu)框架，它具有如下特性：（1） 強(qiáng)度高

17、，重量輕鋼材強(qiáng)度較高，彈性模量亦高，因而鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件小而輕。當(dāng)今有多種強(qiáng)度等級(jí)的鋼材，即使強(qiáng)度較低的鋼材，其密度與強(qiáng)度的比值一般也小于混凝土和木材，從而在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小，可以做成跨度較大的結(jié)構(gòu)。（2） 塑性和韌性好鋼結(jié)構(gòu)的抗拉和抗壓強(qiáng)度相同，塑性和韌性均好，適于承受沖擊和動(dòng)力荷載，有較好的抗震性能。（3） 工業(yè)化程度高，工期短。鋼結(jié)構(gòu)都為工廠制作，具備成批大件生產(chǎn)和品精度高等特點(diǎn)；采用工廠制造、工地安裝的施丁方法，有效地縮短工期，為降低造價(jià)、發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造條件。（4） 密封性好。鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接后可以做到安全密封，能夠滿足一些要求氣密性和水密性好的高壓容器、大型油庫、氣柜油

18、罐和管道等的要求。（5） 抗震性能好。鋼結(jié)構(gòu)由于白重輕和結(jié)構(gòu)體系相對(duì)較柔，受到的地震作用較小，鋼材又具有較高的抗拉和抗壓強(qiáng)度以及較好的塑性和韌性，因此在國(guó)內(nèi)外的歷次地震中，鋼結(jié)構(gòu)是損壞最輕的結(jié)構(gòu)，已公認(rèn)為是抗震設(shè)防地區(qū)特別是強(qiáng)震區(qū)的最合適結(jié)構(gòu)。（6） 耐熱性較好。溫度在250以內(nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250E的場(chǎng)合。當(dāng)溫度達(dá)到300E以上時(shí)，強(qiáng)度逐漸下降，600C時(shí)，強(qiáng)度降至不到三分之一，在這種場(chǎng)合，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)必須采取防護(hù)措施。（7） 耐火性差鋼結(jié)構(gòu)耐火性差，鋼材表面溫度達(dá)300400攝氏度以后，其強(qiáng)度和彈性模量顯著下降，600攝氏度時(shí)幾乎降到零。當(dāng)耐火要求較高時(shí)，需要采取保

19、護(hù)措施，如在鋼結(jié)構(gòu)外面包混凝土或其他防火板材，或在構(gòu)件表面噴涂一層含隔熱材料和化學(xué)助劑等的防火涂料，以提高耐火等級(jí)。（8） 耐銹蝕性差鋼結(jié)構(gòu)耐銹蝕性較差，特別在潮濕和有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，容易銹蝕，需要定期維護(hù)，增加了維護(hù)費(fèi)用。2.2.2框架的選擇立體車庫的外部框架結(jié)構(gòu)主要由梁和柱組成，一般升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)主要有三種形式，即單柱式、后懸臂式和跨梁式。單柱式有四根前立柱、四根后立柱，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但立柱較多連接較多，在三層以上立體車庫中應(yīng)用較多；后懸臂式車庫前面沒有立柱，主要靠后面懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，因此后部受力較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如單柱式，但由于前面無柱，存取車比較方便，多用于升降機(jī)構(gòu)為螺母絲杠

20、方式傳動(dòng)的立體車庫中；跨梁式前后各有兩根立柱分立左右，中間不設(shè)立柱，因此存取車容易，不過由于中間沒有支撐柱，因此車庫不易做的過長(zhǎng)，此結(jié)構(gòu)多用于地下雙層立體車庫。本次設(shè)計(jì)由于只是二層車庫，且單層停3輛車，跨度不大，因此選用跨梁式結(jié)構(gòu)就能夠滿足要求。圖2.2 單柱式框架圖2.3 懸臂式框架圖2.4 跨梁式框架圖2.5 立體車庫框架結(jié)構(gòu)2.3橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)立體車庫的橫移傳動(dòng)方式采用鏈傳動(dòng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給裝有導(dǎo)輪的橫移軸，橫移軸上前后各安裝有一個(gè)導(dǎo)輪，為主動(dòng)輪，另外在載車板的另一邊同樣裝前后兩個(gè)導(dǎo)輪，但無電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為從動(dòng)輪。導(dǎo)輪邊緣制造成凸緣結(jié)構(gòu)，以保證導(dǎo)輪只沿著導(dǎo)軌橫向移動(dòng)而不脫離

21、軌道。電機(jī)安裝在載車板一端邊緣上，與橫移傳動(dòng)軸上下豎直安裝，這樣不會(huì)占用載車板的空間，以防止車輛碰撞橫移電機(jī)。橫移機(jī)構(gòu)亦可使用電機(jī)與橫移軸直接用聯(lián)軸器連接，不過這種做法需要一層載車板高度足夠容納下電機(jī)。也可使用電機(jī)安裝齒輪，驅(qū)動(dòng)裝在載車板后部的齒條的方式，但與鏈傳動(dòng)相比，齒輪齒條傳動(dòng)制造成本太高，且齒條太長(zhǎng)，不易安裝維護(hù)，鏈傳動(dòng)方式成本低更，傳動(dòng)精度及效率也比較高。圖2.6 橫移機(jī)構(gòu)工作示意圖（1-從動(dòng)鏈輪，2-主動(dòng)鏈輪，3-電機(jī)，4-主軸，5-載車板，6-行走輪，7-導(dǎo)軌）2.4升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.4.1設(shè)計(jì)方案的比較目前升降橫移式立體車庫主要有以下幾種設(shè)計(jì)方案：（1） 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)具

22、有通用性、多功能性和可控性的特點(diǎn)，與其他傳動(dòng)方式相比，它有如下優(yōu)點(diǎn)：1、在同等功率的情況下，液壓裝置的體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。2、液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)。3、能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。4、操作簡(jiǎn)單、安全。5、易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，且由于能夠自行潤(rùn)滑，因此使用壽命較長(zhǎng)。6、液壓元件都已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造及使用。但是液壓系統(tǒng)一般比較復(fù)雜，元件精度要求較高，因此成本較高，而且液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，其傳動(dòng)效率也不高，因此本次設(shè)計(jì)不采用液壓傳動(dòng)。（2） 鋼絲繩傳動(dòng)鋼絲繩傳動(dòng)在立體車庫升降機(jī)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，主要是因?yàn)樗谐休d能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但由于本次設(shè)計(jì)是二層升降結(jié)構(gòu)

23、，提升距離不大，采用鋼絲繩傳動(dòng)后卷筒價(jià)格太高，而且鋼絲繩提升載車板的平穩(wěn)性沒有鏈傳動(dòng)高，因此放棄使用此提升方式。（3） 鏈傳動(dòng)鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，軸上徑向壓力小，結(jié)構(gòu)緊湊，能夠適應(yīng)高溫和潮濕的環(huán)境，其制造和安裝精度要求較低，成本也低。適合用在低速重載，工作環(huán)境惡劣等場(chǎng)合。因此選用鏈傳動(dòng)作為升降機(jī)構(gòu)非常適合。2.4.2升降方案的確定上層升降系統(tǒng)采用鏈傳動(dòng)需要進(jìn)行二次傳遞，首先是從電機(jī)減速機(jī)通過鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到提升軸，然后再通過提升軸上處于兩端的鏈輪將載車板提升。電機(jī)減速機(jī)固定安裝在橫梁上，提升軸上安裝有3個(gè)鏈輪，1個(gè)用于連接電機(jī)，另外兩個(gè)分居

24、兩側(cè)，為提升的主動(dòng)輪。第二次傳動(dòng)的兩鏈輪大小相同，且中心距固定不變但必須大于提升高度，另有兩支撐用的鏈輪，其作用是使與載車板相連接的提升鏈條能夠與之前兩鏈輪鏈條上下相切，使鏈條只受到的拉力水平，鏈條相連處采用非標(biāo)準(zhǔn)連接。升降機(jī)構(gòu)示意圖如下：圖2.7 升降機(jī)構(gòu)工作示意圖2.5設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)如下：車長(zhǎng)：4700mm 車寬：1800mm 車高：1450mm 車重：2000kg橫移速度：6.8m/min 升降速度：4.8m/min因此預(yù)估車庫尺寸為：?jiǎn)蝹€(gè)車庫寬度：2500mm 則車庫總寬：25003=7500mm車庫長(zhǎng)：5600mm 下層高（出入庫高）：2000mm 第3章 各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核

25、3.1載車板重量估算根據(jù)以上車庫及車輛尺寸，確定載車板尺寸為（mm）500022005，選用45鋼為材料制造，則密度為，載車板重量為：由于載車板上還有其他附件，因此將載車板重量修整為。3.2受力梁的計(jì)算、選型與校核根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，受力梁分為橫梁和縱梁，載車板和汽車的重量直接作用在縱梁上，縱梁則壓在橫梁上，因此受力梁的計(jì)算需要進(jìn)行兩次，即縱梁和橫梁的計(jì)算。3.2.1縱梁的計(jì)算、選型與校核本次設(shè)計(jì)車庫共有4根縱梁，其中邊上的兩根受力比中間兩根輕一半，因此若4根縱梁選用尺寸相同，只需對(duì)中間兩根縱梁進(jìn)行校核。中間縱梁的受力分析簡(jiǎn)圖如下：圖3.1 縱梁受力簡(jiǎn)圖其中，與為橫梁對(duì)縱梁的支撐力，與為載車板

26、與汽車對(duì)縱梁的拉力，。載車板與汽車重量為，因此重力，其中取10N/kg。則：（1）計(jì)算剪力彎矩對(duì)于AB段： 對(duì)于BC段： 由于AB段與CD段載荷對(duì)稱，因此不必計(jì)算。（2）畫剪力彎矩圖圖3.2 縱梁剪力圖圖3.3 縱梁彎矩圖由上圖可看出，AB與CD段受剪力最大，為，BC段受彎矩最大，為。（3）縱梁的選型對(duì)于立體車庫鋼結(jié)構(gòu)一般選擇Q235普通碳素結(jié)構(gòu)鋼為材料的工字鋼作為建筑材料，它具有良好的塑性和焊接性能，成型能力很好，并具有一定的強(qiáng)度，適合于橋梁、建筑等工程結(jié)構(gòu)，實(shí)用性能好，價(jià)格相對(duì)也很便宜，性價(jià)比高。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)Q235參數(shù)如下：表3.1 Q235性能參數(shù)鋼材抗拉、抗壓和抗彎抗剪端面

27、承壓牌號(hào)厚度或直徑（mm）Q235鋼215125325選取熱軋H型鋼尺寸如下：（H-高度，B-寬，t1-腹板厚度，t2-翼緣厚度，r-工藝圓角）圖3.4 熱軋H型鋼截面尺寸表3.2 縱梁熱軋H型鋼尺寸規(guī)格類別型號(hào)（高度寬度）截面尺寸（mm）截面面積（cm2）截面特性參數(shù)HM中翼緣HBt1t2r慣性矩（cm4）慣性半徑（cm）截面模數(shù)（cm3）IXIYiXiYWXWY3002002942008122073.0311400160012.54.69779160（4）縱梁的校核1、彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核由于梁的BC段受彎矩最大，故對(duì)其進(jìn)行校核，根據(jù)簡(jiǎn)明材料力學(xué)有公式：因此，縱梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。2

28、、彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度校核由剪力圖可知，梁在AB及CD段受剪力最大，查機(jī)械設(shè)計(jì)可知，故對(duì)其進(jìn)行校核：帶入上表數(shù)據(jù)，計(jì)算得：因此，縱梁的彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。3.2.2橫梁的計(jì)算、選型與校核根據(jù)本次設(shè)計(jì)，橫梁有前后兩根，所受力為縱梁對(duì)它的壓力以及柱的支撐力，由此可畫出橫梁的受力分析圖如下：圖3.5 橫梁受力簡(jiǎn)圖其中，與為柱對(duì)橫梁梁的支撐力，、與為縱梁對(duì)橫梁的壓力，。載車板與汽車重量為，因此單個(gè)車位載車時(shí)重力，其中取10N/kg。則：（1）計(jì)算剪力彎矩對(duì)于AB段： 對(duì)于BC段： 對(duì)于CD段： 由于DE段與EF段分別與BC段、AB段載荷對(duì)稱，因此不必計(jì)算。（2）畫剪力彎矩圖圖3.6 橫梁剪力圖圖3.7

29、橫梁彎矩圖由上圖可看出，AB與EF段受剪力最大，為，CD段受彎矩最大，為。（3）橫梁的選型選擇橫梁的材料與縱梁相同，選擇的型號(hào)如下：表3.3 橫梁熱軋H型鋼尺寸規(guī)格類別型號(hào)（高度寬度）截面尺寸（mm）截面面積（cm2）截面特性參數(shù)HM中翼緣HBt1t2r慣性矩（cm4）慣性半徑（cm）截面模數(shù)（cm3）IXIYiXiYWXWY200150194150691639.7627405088.303.5728367.7（4）橫梁的校核1、彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核由于梁的CD段受彎矩最大，故對(duì)其進(jìn)行校核，根據(jù)簡(jiǎn)明材料力學(xué)有公式：因此，橫梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。2、彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度校核由剪力圖可知，梁在AB及

30、EF段受剪力最大，查機(jī)械設(shè)計(jì)可知，故對(duì)其進(jìn)行校核：帶入上表數(shù)據(jù)，計(jì)算得：因此，橫梁的彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。3.3受力柱的計(jì)算、選型與校核根據(jù)設(shè)計(jì)，二層立體車庫受力柱僅受壓力，受力簡(jiǎn)圖如下：圖3.8 立柱受力簡(jiǎn)圖其中，,，選擇H型鋼材料梁相同，型號(hào)如下：類別型號(hào)（高度寬度）截面尺寸（mm）截面面積（cm2）截面特性參數(shù)HM中翼緣HBt1t2r慣性矩（cm4）慣性半徑（cm）截面模數(shù)（cm3）IXIYiXiYWXWY150100148100691327.2520401516.172.3514030.2表3.4立柱熱軋H型鋼尺寸規(guī)格查簡(jiǎn)明材料力學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：計(jì)算壓桿柔度范圍：計(jì)算壓桿柔度：

31、其中，為不同條件下的壓桿長(zhǎng)度因數(shù)，對(duì)于一端固定，一端自由的桿取，則：因?yàn)?，故需用歐拉公式計(jì)算臨界壓力，根據(jù)歐拉公式：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)，取，則因此立柱足夠安全，滿足設(shè)計(jì)需求。3.4橫移機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1橫移電機(jī)的選擇載車板與汽車重量為，因此重力，其中取10N/kg，由于下層載車板在滾動(dòng)導(dǎo)軌上滾動(dòng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可看出鋼輪與鋼軌之間的滾動(dòng)摩擦因素為，初取滾輪直徑為D=80mm，載車板橫移速度為，則摩擦力為：驅(qū)動(dòng)力矩為：滾輪轉(zhuǎn)速為：根據(jù)公式：則需電動(dòng)機(jī)最小功率為：選用上海萬鑫機(jī)電有限公司生產(chǎn)的GH型臥式齒輪減速馬達(dá)，額定功率為0.2KW，減速比可達(dá)31800，轉(zhuǎn)速為135

32、0r/min，輸出轉(zhuǎn)矩為58Nm。表3.5 各種材料滾動(dòng)摩擦力取值表摩擦副材料滾動(dòng)摩擦因數(shù)摩擦副材料滾動(dòng)摩擦因數(shù)軟鋼與軟鋼約0.05表面淬火車輪與鋼軌圓錐形車輪圓柱形車輪0.08-0.10.05-0.07木材與鋼0.03-0.04木材與木材0.05-0.08鋼輪與木面0.15-0.25鋼板間的滾子0.02-0.07橡膠輪胎與瀝青路面約0.25鑄鐵輪或鋼輪與鋼軌約0.05橡膠輪胎與混凝土路面約0.15鑄鐵與鑄鐵約0.05橡膠輪胎與土路面1-1.53.4.2橫移傳動(dòng)鏈的選擇與計(jì)算在選擇電機(jī)減速機(jī)時(shí)，生產(chǎn)廠家有減速比為50的減速器，若選擇這個(gè)減速比，則電機(jī)減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為：與滾輪所需轉(zhuǎn)速相當(dāng)，因此采

33、用傳動(dòng)比為1:1的鏈傳動(dòng)。（1）選擇鏈輪齒數(shù)取鏈輪齒數(shù)。（2）確定計(jì)算功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表9-6查得,由圖9-13查得,單排鏈，電機(jī)減速器效率為95%，則計(jì)算功率為（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)及，查圖9-11,可選10A。查表9-1，鏈條節(jié)距為。（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距。取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)節(jié)。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得當(dāng)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1時(shí)，鏈傳動(dòng)的最大中心距公式為（5）計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式 由和鏈號(hào)10A,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn)滑。（6）計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的軸壓力 有效圓周力為： 鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為表3.6

34、 10A滾子鏈主要參數(shù)ISO鏈號(hào)節(jié)距p滾子直徑max內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬min銷軸直徑max內(nèi)鏈板高度max排鏈抗拉載荷單排minmm10A15.87510.1618.99.415.0918.1121.83.4.3橫移鏈輪的尺寸計(jì)算表3.7 橫移鏈輪齒槽形狀參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果最小齒槽形狀最大齒槽形狀齒側(cè)圓弧半徑滾子定位圓弧半徑滾子定位角表3.8 橫移鏈輪主要尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果分度圓直徑d齒頂圓直徑齒根圓直徑齒高確定的最大軸凸緣直徑表3.9 橫移鏈輪軸向齒廓尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果齒寬齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑齒全寬3.4.4橫移鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算在低速重載鏈的傳動(dòng)中，鏈條的靜強(qiáng)度占有主要地位

35、。通常鏈速小于0.6m/s屬于低速鏈傳動(dòng)，所以橫移傳動(dòng)鏈屬于低速鏈，但由計(jì)算可看出其負(fù)載并不大，為了安全考慮，本次設(shè)計(jì)依然進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算。鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算式為 其中，為圓周力； 是離心力引起的拉力，按 計(jì)算，當(dāng)可以忽略不計(jì)；為懸垂拉力，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14.2-6經(jīng)計(jì)算得出。則 完全能夠滿足靜強(qiáng)度。3.4.5 橫移鏈的使用壽命計(jì)算由于鏈條傳遞功率小于額定功率，且橫移鏈傳遞功率較小，因此可不用進(jìn)行使用壽命計(jì)算。3.4.6橫移鏈的耐磨損工作能力計(jì)算滾子鏈的磨損壽命計(jì)算公式為： 其中，磨損使用壽命；為鏈條節(jié)數(shù)；為鏈速；為小鏈輪齒數(shù)；傳動(dòng)比；為鏈條節(jié)距；為許用磨損伸長(zhǎng)率，一般??；滾子鏈銷軸直徑；為磨損

36、系數(shù)，為節(jié)距系數(shù)，為齒數(shù)速度系數(shù)，可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)獲得；為鉸鏈的壓強(qiáng)，計(jì)算公式為：其中為工況系數(shù)；為有效圓周力；為離心力引起的拉力；為垂懸力；為鉸鏈承壓面積，為滾子鏈銷軸直徑，為套筒長(zhǎng)度，由此可計(jì)算得則鉸鏈的壓強(qiáng)為由可查出、；其他數(shù)據(jù)都已在上面計(jì)算得出，因此鏈的磨損使用壽命為：3.4.7滾子鏈的抗膠合工作能力計(jì)算對(duì)于A系列的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈，其計(jì)算公式如下：上式中，為小鏈輪不發(fā)生膠合的極限轉(zhuǎn)速。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算可得出：3.5升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1升降電機(jī)的選擇上層載車板與汽車重量為，鏈傳動(dòng)：0.96，電機(jī)減速機(jī)效率一般為0.95，則總效率，升降速度為則升降電動(dòng)機(jī)的功率至少為可以選用臺(tái)灣明椿電氣機(jī)

37、械公司生產(chǎn)的MLPK型功率為2.2KW的立體車庫專用電機(jī)，其具有40100多個(gè)檔位的減速機(jī)搭配可供選擇。3.5.2減速機(jī)與傳動(dòng)軸之間鏈傳動(dòng)的選擇與計(jì)算通過設(shè)計(jì)初期的分析，在選擇電機(jī)減速機(jī)減速比時(shí)，選擇生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的減速比為100的減速器，若選擇這個(gè)減速比，則根據(jù)廠家提供的資料，電機(jī)減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速及輸出轉(zhuǎn)矩為：設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比為。（1）選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪的齒數(shù)為。（2）確定計(jì)算功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表9-6查得,由圖9-13查得,雙排鏈取，電機(jī)減速器效率為95%，則計(jì)算功率為（3）選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)及，查圖9-11,可選20A。查表9-1，鏈條節(jié)距為。（4）計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心

38、距。取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)節(jié)。此處鏈傳動(dòng)選擇上下安裝，兩輪錯(cuò)開。因此中心距可以任意，不再計(jì)算中心距。（5）計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式 由和鏈號(hào)20A,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn)滑。（6）計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的軸壓力有效圓周力為：鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為表3.10 20A型滾子鏈主要參數(shù)ISO鏈號(hào)節(jié)距p滾子直徑max內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬min銷軸直徑max內(nèi)鏈板高度max排鏈抗拉載荷雙排minmm20A31.7519.0518.99.5430.1835.76173.53.5.3提升軸上雙排鏈輪的尺寸計(jì)算表3.11 提升軸上雙排鏈輪的齒槽形狀參

39、數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果最小齒槽形狀最大齒槽形狀齒側(cè)圓弧半徑滾子定位圓弧半徑滾子定位角表3.12 提升軸上雙排鏈輪主要尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果分度圓直徑d齒頂圓直徑齒根圓直徑齒高確定的最大軸凸緣直徑表3.13 提升軸上雙排鏈輪軸向齒廓尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果齒寬齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑齒全寬3.5.4提升鏈的選擇與計(jì)算根據(jù)初步設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，提升鏈的鏈傳動(dòng)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)為為。經(jīng)過上級(jí)鏈傳動(dòng)的降速，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為1、選擇鏈輪齒數(shù)取鏈輪齒數(shù)。2、確定計(jì)算功率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表9-6查得,由圖9-13查得,單排鏈取，電機(jī)減速器效率為95%，鏈傳動(dòng)效率為0.96，軸承效率為0.99，總效率為，因?yàn)閭鲃?dòng)軸上有左右

40、兩個(gè)主動(dòng)輪，則計(jì)算功率為3、選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距根據(jù)及，查圖9-11,可選20A。查表9-1，鏈條節(jié)距為。4、 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距在的情況下，中心距的取值范圍為，初選中心距。取，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為為了避免使用過渡鏈節(jié)，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為偶數(shù)節(jié)。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得當(dāng)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為1時(shí)，鏈傳動(dòng)的最大中心距公式為5、計(jì)算鏈速，確定潤(rùn)滑方式由和鏈號(hào)20A,查圖9-14可知應(yīng)采用定期人工潤(rùn)滑。6、計(jì)算鏈傳動(dòng)作用在軸上的軸壓力有效圓周力為：鏈輪垂直布置時(shí)的壓軸力系數(shù)，則壓軸力為表3.14 20A滾子鏈主要參數(shù)ISO鏈號(hào)節(jié)距p滾子直徑max內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬min銷軸直徑max內(nèi)鏈板高度max排鏈抗拉載荷雙排m

41、inmm20A31.7519.0518.99.5430.1835.7686.73.5.5提升鏈輪的尺寸計(jì)算表3.15 提升軸上單排鏈輪齒槽形狀參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果最小齒槽形狀最大齒槽形狀齒側(cè)圓弧半徑滾子定位圓弧半徑滾子定位角3.16 提升軸上單排鏈輪主要尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果分度圓直徑d齒頂圓直徑齒根圓直徑齒高確定的最大軸凸緣直徑表3.17 提升軸上單排鏈輪軸向齒廓尺寸參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果齒寬齒側(cè)倒角齒側(cè)半徑齒全寬3.5.6升降鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算1、減速機(jī)到傳動(dòng)軸鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算式為 其中，為圓周力； 是離心力引起的拉力，按 計(jì)算，當(dāng)可以忽略不計(jì)；為懸垂拉力，其值

42、遠(yuǎn)小于圓周力，因此也忽略不計(jì)，為許用安全系數(shù)，一般為4-8。值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)圖14.2-6經(jīng)計(jì)算得出。則 完全能夠滿足靜強(qiáng)度。2、提升鏈的靜強(qiáng)度計(jì)算鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算式為 其中，能夠滿足靜強(qiáng)度要求。3.5.7升降鏈的耐磨損工作能力計(jì)算（1）減速機(jī)到傳動(dòng)軸鏈的耐磨損工作能力計(jì)算滾子鏈的磨損壽命計(jì)算公式為： 由可查出、，因此鏈的磨損使用壽命為：（2）提升鏈的耐磨損工作能力計(jì)算 由可查出、，因此鏈的磨損使用壽命為：3.5.8升降鏈的抗膠合工作能力計(jì)算對(duì)于A系列的標(biāo)準(zhǔn)滾子鏈，其計(jì)算公式如下：上式中，為小鏈輪不發(fā)生膠合的極限轉(zhuǎn)速。由于升降系統(tǒng)兩鏈所選相同，分別帶入其圓周力數(shù)據(jù)，計(jì)算可得出：減速器到傳動(dòng)軸鏈

43、：提升鏈：3.6 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核由上面計(jì)算可知，軸上功率為其中，0.95為減速機(jī)的效率，0.96為鏈傳動(dòng)的效率。由上可知傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為，則傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩為（1）傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3，取，于是得傳動(dòng)軸最小直徑是安裝單排鏈輪處直徑，取，因此滿足鏈輪安裝要求。2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各段直徑設(shè)計(jì)為了滿足單排鏈輪的軸向定位要求，軸1-2段右端應(yīng)制出一軸肩，故取2-3段直徑。2-3段用于安裝外球面軸承，這種軸承室深溝球軸承的一種變形，其適用于安裝定位不夠精確，軸與座孔的軸線對(duì)中性差，或是軸長(zhǎng)而撓度大等的情況下，這種軸承兩面帶密封圈，能嚴(yán)密防

44、止污物侵入，出廠時(shí)已裝填適量的潤(rùn)滑劑，安裝前不需清洗，不需補(bǔ)加潤(rùn)滑劑。由于立體車庫體積較大，且傳動(dòng)精度要求不高，完全可以選用這種軸承，選用這種軸承后廠家會(huì)有配套一體的軸承座，選用UCFL200系列棱形帶座軸承，型號(hào)為UCFL216，具體參數(shù)如下。軸3-4段安裝雙排鏈輪，取，因此可以滿足雙排鏈的安裝需求。雙排鏈輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則4-5段直徑為。軸5-6段安裝軸承，軸徑，6-7段與1-2段相對(duì)應(yīng)，因此取。表3.18 外球面帶座軸承尺寸參數(shù)帶座軸承型號(hào)軸徑（mm）外型尺寸（mm）UCFL2168029023318034345883.32533.382.6圖3.9 外球面帶座軸承外

45、形各段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)輪轂厚度為：?jiǎn)闻沛溳喎侄葓A直徑，鏈輪分度圓直徑大于150mm時(shí)，則輪轂最小長(zhǎng)度，取，由于軸端有擋板定位，因此軸段長(zhǎng)度比輪轂長(zhǎng)度短2mm，則傳動(dòng)軸1-2段長(zhǎng)。雙排鏈輪分度圓直徑，鏈輪分度圓直徑大于150mm時(shí)，則輪轂最小長(zhǎng)度，取，傳動(dòng)軸3-4段應(yīng)比雙排鏈輪輪轂長(zhǎng)度略短，故取4-5段長(zhǎng)。軸2-3段用來安裝軸承，軸承和軸承座的總寬度為83.3mm，左端有一段余量，由于外球面軸承不需要軸肩定位，因此不必靠著軸肩安裝，考慮到后面雙排鏈輪的安裝需要，初步取。軸5-6段也用于安裝軸承，綜合考慮其長(zhǎng)度取。軸6-7段長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于軸1-2段，則。軸的設(shè)計(jì)總長(zhǎng)為2400mm，因此經(jīng)計(jì)算

46、可知軸5-6段長(zhǎng)度為。 圖3.10 提升軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3、軸上零件的周向定位兩個(gè)單排鏈輪與雙排鏈輪的周向定位均采用平鍵連接。按查機(jī)械設(shè)計(jì)表6-1得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為50mm，同時(shí)為了保證單排鏈輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為；同樣，雙排鏈輪與軸的連接，選用平鍵為，雙排鏈輪與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。4、求軸上的載荷首先做出軸的受力簡(jiǎn)圖如下，根據(jù)受力簡(jiǎn)圖和前面計(jì)算出的各鏈輪壓軸力，可計(jì)算出軸承的反支力，再根據(jù)軸承的受力情況畫出軸的扭矩圖。圖3.11 提升軸受力簡(jiǎn)圖上面的簡(jiǎn)圖中，、和分別是3個(gè)鏈輪的壓軸力，大小

47、前面已計(jì)算出，的4個(gè)力分別為軸承的反支力，、和分別為各鏈輪所受圓周力對(duì)軸產(chǎn)生的扭矩，軸的各段長(zhǎng)度也已在圖中標(biāo)出，現(xiàn)分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，畫圖如下：水平面圖3.12 水平方向上提升軸受力簡(jiǎn)圖圖3.13 水平方向上提升軸彎矩圖垂直面圖3.14 垂直方向上提升軸受力簡(jiǎn)圖圖3.15 垂直方向上提升軸彎矩圖圖3.16 提升軸扭矩圖從上面的彎扭圖可看出危險(xiǎn)截面為雙排鏈輪安裝受力處截面，現(xiàn)將雙排鏈輪處、及的值列于下表。表3.19 危險(xiǎn)截面所受彎扭值載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T5、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。根據(jù)軸的彎

48、扭合成強(qiáng)度條件公式和上表中的數(shù)據(jù)，以及軸的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力前面選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查機(jī)械設(shè)計(jì)可知。因此，故安全。第4章 立體車庫控制部分的設(shè)計(jì)4.1控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)立體車庫控制系統(tǒng)主要是通過控制各個(gè)升降和橫移電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止來實(shí)現(xiàn)下層載車板的橫移和上層載車板的升降，以此實(shí)現(xiàn)智能化的存取車。另外，為了使車位移動(dòng)到正確位置，需要采用行程開關(guān)；為了檢查載車板上有無車輛，車輛是否停好，有無人或動(dòng)物逗留在危險(xiǎn)區(qū)域需要采用光電開關(guān)；一般大、中型立體車庫還需要設(shè)有煙霧和溫度檢測(cè)裝置等，由于本次設(shè)計(jì)為雙層五車位立體車庫，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，因此可以不用這些裝置。控

49、制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如下：圖4.1 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖4.2立體車庫檢測(cè)點(diǎn)分布（1） 載車板上汽車是否停放到位及防止人或物品進(jìn)入檢測(cè)點(diǎn)。此檢測(cè)點(diǎn)有兩個(gè)，分別安裝于立體車庫下層的前面和后面，采用光電開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，若有人或物擋住光電開關(guān)則系統(tǒng)不會(huì)運(yùn)行，若車輛停放不到位時(shí)，同樣會(huì)擋住光電開關(guān)，系統(tǒng)一樣不會(huì)運(yùn)行。（2） 載車板是否有車輛檢測(cè)。此檢測(cè)點(diǎn)有5個(gè)，分別安裝在每一個(gè)載車板的對(duì)角線處，這樣若有車進(jìn)入車位就會(huì)擋住光電開關(guān)，起到檢測(cè)作用。（3） 載車板移動(dòng)限位檢測(cè)。載車板在做升降橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用限位開關(guān)來控制它的運(yùn)動(dòng)，下層兩個(gè)車位橫移時(shí)需要在3個(gè)車位分別安裝一個(gè)限位開關(guān)。上層車位升降時(shí)，下降限位開關(guān)可與

50、下層橫移限位開關(guān)共用，上升限位開關(guān)需各自安裝一個(gè)。這樣，一共需要6個(gè)限位開關(guān)。（4） 防墜掛鉤檢測(cè)。只有上層車位才需要防墜掛鉤，因此防墜檢測(cè)需要3個(gè)，分別安裝在上層車位。4.3控制器的選擇一般控制系統(tǒng)主要采用繼電器控制、單片機(jī)控制和PLC控制。三種控制方式各有其特點(diǎn)。繼電器控制主要用于簡(jiǎn)單的邏輯電路，雖然其電路簡(jiǎn)單，成本低廉，但是由于元器件的損壞率較高，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性降低，因此在立體車庫上應(yīng)用較少；單片機(jī)體積小，功耗低，成本也低，在許多的場(chǎng)合有著廣泛的應(yīng)用，但是由于其抗干擾能力弱等問題，使得其在立體車庫上的應(yīng)用非常少；PLC是當(dāng)今立體車庫控制器的主流，因此，本次設(shè)計(jì)同樣采用PLC控制。4.

51、4PLC的選型及I/O口的分配目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要應(yīng)用的PLC有西門子、三菱、LG、歐姆龍等品牌?？紤]到所需輸入輸出點(diǎn)數(shù)和性價(jià)比及所學(xué)習(xí)過的原因，決定選擇三菱FX2N-80MR-001，輸入輸出點(diǎn)各40個(gè)，其在小規(guī)模的控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本次設(shè)計(jì)的雙層五車位立體車庫控制并不復(fù)雜，規(guī)模也較小，正好適用于這款PLC。表4.1 輸入點(diǎn)分配X0啟動(dòng)按鈕X1停止按鈕X2-X61-5號(hào)車呼叫按鈕X7-X8門前、門后光電開關(guān)X9-X104號(hào)車位左、右移限位X11-X125號(hào)車位左、右移限位X13-X141號(hào)車位左、右移限位X15-X162號(hào)車位左、右移限位X17-X183號(hào)車位左、右移限位X19-X211-3號(hào)

52、車位防墜檢測(cè)X22-X261-5號(hào)車位有無車輛檢測(cè)X27-X28手動(dòng)、自動(dòng)按鈕X29-X32上、下、左、右點(diǎn)動(dòng)按鈕X33叫車按鈕表4.2 輸出點(diǎn)分配Y0-Y11號(hào)車電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y2-Y32號(hào)車電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y4-Y53號(hào)車電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y6-Y74號(hào)車電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y8-Y95號(hào)車電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y10啟動(dòng)燈Y11故障燈Y12-Y141-3號(hào)車防墜掛鉤4.5控制程序編制由于立體車庫的下層車位無需移動(dòng)即可直接存取車，因此控制程序的設(shè)計(jì)只針對(duì)于上層車位。上層車位需經(jīng)下層車位移動(dòng)后留出下降通道才能進(jìn)行存取車，下層車位左右移動(dòng)時(shí)上層車位不能同時(shí)進(jìn)行升降移動(dòng)，上層車位每次升降動(dòng)作時(shí)必須保證只有一個(gè)車位在

53、移動(dòng)，以免發(fā)生干涉發(fā)生事故，可采用互鎖和聯(lián)鎖的方式解決這個(gè)問題。本次控制程序設(shè)計(jì)采用梯形圖編寫，當(dāng)按下車位所對(duì)應(yīng)的按鈕時(shí)車庫開始自動(dòng)完成車位的移動(dòng)。也可使用手動(dòng)控制，選擇手動(dòng)后按下車位按鈕，再按鍵盤上的上、下、左、右4個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)車位的點(diǎn)動(dòng)控制，但上層車位只能進(jìn)行上下移動(dòng)，不能進(jìn)行左右移動(dòng)，下層車位只能進(jìn)行左右移動(dòng)，不能進(jìn)行上下移動(dòng)。電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖和存取車流程圖如下：圖4.2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖4.3 存取車流程圖手動(dòng)控制下的立體車庫控制梯形圖如下，按下X0啟動(dòng)按鈕后系統(tǒng)得電開始運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)按下車號(hào)按鈕X2-X6中的任意一個(gè)，再按下上、下、左、右按鍵，即可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)控制。對(duì)于下層車輛，X31和X

54、32為互鎖的左右移動(dòng)按鈕，它們控制著電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，對(duì)于上層車輛X29和X30為互鎖的上下移動(dòng)按鈕，同樣控制著上層升降電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)。各個(gè)車位按鈕也為互鎖設(shè)計(jì)，可以保證不會(huì)出現(xiàn)兩輛車同時(shí)運(yùn)動(dòng)的情況。圖4.4 立體車庫手動(dòng)控制梯形圖下圖為立體車庫2號(hào)車位運(yùn)動(dòng)程序，X33為叫車按鈕，當(dāng)Y55得點(diǎn)后，由于按下啟動(dòng)按鈕時(shí)Y10已得電閉合，按下2號(hào)車位按鈕后Y50得電閉合，因此Y9得電接通，5號(hào)車位電機(jī)反轉(zhuǎn)，車位右移，當(dāng)車位碰到5號(hào)車位右移限位開關(guān)X12時(shí)，X12常閉觸頭斷開，Y55失電，Y55常開觸頭恢復(fù)斷開，Y9失電，5號(hào)車位電機(jī)停轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，由于限位開關(guān)X12被觸碰，常開變閉合，Y3得電，2

55、號(hào)車位電機(jī)反轉(zhuǎn)，車位下降，當(dāng)車位碰到2號(hào)車位下移限位開關(guān)X16后，X16常閉斷開，Y3失電，2號(hào)車位電機(jī)停轉(zhuǎn)。至此2號(hào)車位移動(dòng)完成。圖4.5 立體車庫2號(hào)車位移動(dòng)程序梯形圖第五章 結(jié) 論升降橫移式立體車庫在各類立體車庫中應(yīng)用最為廣泛，適用于住宅小區(qū)、辦公場(chǎng)所和各類地下停車場(chǎng)，有效的解決了停車難問題。因?yàn)槠湟虻刂埔?、靈活多變的建造形式，以及造價(jià)相對(duì)低廉的經(jīng)濟(jì)性，他的應(yīng)用范圍還將繼續(xù)擴(kuò)大。本次設(shè)計(jì)中可以明確看出，升降橫移式立體車庫的升降機(jī)構(gòu)傳動(dòng)和橫移機(jī)構(gòu)傳動(dòng)是整個(gè)立體車庫最為重要的部分，采用鏈傳動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)提升平穩(wěn)，性價(jià)比高，已經(jīng)在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，橫移機(jī)構(gòu)采用鏈傳動(dòng)相對(duì)比較復(fù)雜，也可用電

56、機(jī)直接用聯(lián)軸器與橫移軸相連接，另外由于時(shí)間的關(guān)系，立體車庫框架結(jié)構(gòu)的連接沒有做過多設(shè)計(jì)，還有電氣部分的設(shè)計(jì)也較為簡(jiǎn)單，這些都為本次設(shè)計(jì)留下了遺憾，但是本次設(shè)計(jì)對(duì)我的磨練并沒有因?yàn)檫@些缺憾而有半分減少，由于本次設(shè)計(jì)已接近尾聲，希望以后能夠有機(jī)會(huì)改進(jìn)。參 考 文 獻(xiàn)1 馬幼捷，張海濤等. 智能化立體車庫的研究現(xiàn)狀與走向J. 電氣自動(dòng)化, 2008.30-5.2 程懷舟，巫世晶. 多層升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 2004(7). 3 崔俊杰，續(xù)彥芳. 鏈傳動(dòng)在自動(dòng)化立體停車設(shè)備中的應(yīng)用 J. 產(chǎn)品與市場(chǎng), 2002.5-30.4 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2007.11.5 劉鴻文. 簡(jiǎn)明材料力學(xué)M. 高等教育出版社, 2010.11.6 濮良貴. 機(jī)械設(shè)計(jì)M. 高等教育出版社, 2006.5. 7 周元康，林昌華，張海兵. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M. 重慶大學(xué)出版社, 2011.1.8 申榮華