雙層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

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1、貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 1 頁(yè)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(chē)庫(kù)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(shū)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(yè)目 錄摘

2、要III第一章 前 言11.1立體車(chē)庫(kù)概述11.2立體車(chē)庫(kù)的分類(lèi)11.3立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)CAD圖52貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）第 51 頁(yè)自動(dòng)立體車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要立體車(chē)庫(kù)是一種用以實(shí)現(xiàn)在較小面積停放更多車(chē)輛的機(jī)械設(shè)備，本文介紹了立體車(chē)庫(kù)的基本情況和主要分類(lèi)，并以雙層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)為設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行了綜合分析。升降橫移立體車(chē)庫(kù)可分為三個(gè)部分，即車(chē)庫(kù)框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)，車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(xiě)了部分控制系統(tǒng)梯形圖。關(guān)鍵詞：立體車(chē)庫(kù)，升降橫移，鏈傳動(dòng)，PLC第1章 前 言1.1立體車(chē)庫(kù)概述幾十年來(lái)，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(chē)已經(jīng)成為們?nèi)巳粘Ｉ畹囊徊糠?，迅速的普及開(kāi)來(lái)。然而，隨著我國(guó)城市化率越來(lái)越高，城市的數(shù)量不僅越來(lái)越多，其體積也越來(lái)越大，產(chǎn)生的停車(chē)難問(wèn)題越來(lái)越凸顯出來(lái)。就普通住宅小區(qū)而言，私家汽車(chē)增加的數(shù)目早已超

6、過(guò)大多數(shù)小區(qū)建設(shè)時(shí)的規(guī)劃，這使得許多車(chē)輛只能停在道路兩邊，給本已擁擠不堪的城市交通帶來(lái)了更多隱患。車(chē)輛無(wú)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(mén)對(duì)未來(lái)車(chē)輛數(shù)量預(yù)估不足造成的。因此，提高停車(chē)的空間利用率就成了解決這一問(wèn)題的最佳選擇，立體車(chē)庫(kù)就這樣應(yīng)運(yùn)而生了。立體車(chē)庫(kù)顧名思義就是通過(guò)機(jī)械式結(jié)構(gòu)讓車(chē)庫(kù)“立體”起來(lái)，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(chē)輛。與傳統(tǒng)停車(chē)方式相比較，立體車(chē)庫(kù)具有節(jié)省占地面積、出人庫(kù)管理方便、存取車(chē)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(chē)庫(kù)

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(chē)庫(kù)由于存車(chē)庫(kù)可達(dá)2025層，可存放4050輛車(chē)，而占地面積僅需50。 此外，立體車(chē)庫(kù)和傳統(tǒng)的地下停車(chē)場(chǎng)相比能夠更加有效的保證人們的安全，人在車(chē)庫(kù)內(nèi)或車(chē)停的位置不正確時(shí)，自動(dòng)停車(chē)系統(tǒng)便不會(huì)啟動(dòng)，以保證人車(chē)安全。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車(chē)分流。1.2立體車(chē)庫(kù)的分類(lèi)立體車(chē)庫(kù)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(lèi)型的立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)主要有以下幾種：（1）水平循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)顧名思義，它是一種采用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車(chē)位系統(tǒng)來(lái)存取和停放車(chē)輛的立體車(chē)庫(kù)，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(chē)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(chē)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(chē)越困難，特別是在上下班高峰取車(chē)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，因此難以廣泛推廣。圖1.1 水平循環(huán)式立體車(chē)庫(kù)（2） 垂直升降式立體車(chē)庫(kù)這種結(jié)構(gòu)的立體車(chē)庫(kù)一般是兩個(gè)停車(chē)板為一層，由一個(gè)提升機(jī)將車(chē)輛運(yùn)送到指定層次停車(chē)，結(jié)構(gòu)原理與電梯類(lèi)似，這種停車(chē)庫(kù)一般可以建成數(shù)十米高，由于每層只停兩輛車(chē)，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(guò)由于層數(shù)太高，立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)（3） 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)升降橫移式立體車(chē)庫(kù)大多數(shù)為小型停車(chē)庫(kù)，一般為25層，采用鏈傳動(dòng)或鋼絲繩傳動(dòng)的方式來(lái)提升載車(chē)板，頂層以下每層空出一個(gè)車(chē)位，以方便下層車(chē)橫移給上層車(chē)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(chē)的需要，因此應(yīng)用極其廣泛。圖1.3 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)（4）巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)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(guò)一個(gè)可升降橫移的搬運(yùn)機(jī)將車(chē)輛運(yùn)送到各個(gè)停車(chē)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(chē)輛防盜及保護(hù)人員安全，適用于大型地下停車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)立體車(chē)庫(kù)種類(lèi)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(pán)旋轉(zhuǎn)式，平面移動(dòng)式等，這些種類(lèi)由于應(yīng)用較少，因此不做介紹。1.3立體車(chē)庫(kù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r就發(fā)展類(lèi)型來(lái)說(shuō)，自動(dòng)立體停車(chē)裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是不盡相同的，德國(guó)開(kāi)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)技術(shù)之后，其已經(jīng)在本土上共建造了數(shù)萬(wàn)座多種形式

11、的機(jī)械式車(chē)庫(kù)，平均每座容車(chē)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(chē)庫(kù)的發(fā)展，即密集型自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)的發(fā)展。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，在國(guó)內(nèi)舉辦了多個(gè)與停車(chē)設(shè)備相關(guān)的展覽會(huì)，這些展覽會(huì)吸引了來(lái)自德、日、美等世界上知名的停車(chē)設(shè)備制造商，全自動(dòng)立體停車(chē)設(shè)備的容車(chē)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(chē)庫(kù)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(chē)難的問(wèn)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(kāi)來(lái)。 就控制技術(shù)來(lái)說(shuō)，目前國(guó)內(nèi)外大多數(shù)自動(dòng)立體停車(chē)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(chē)系統(tǒng)的需求，但是對(duì)于大型立體停車(chē)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(chē)庫(kù)的發(fā)展已經(jīng)逐漸地不能滿足出庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)的存取車(chē)的成本來(lái)說(shuō)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(chē)庫(kù)的特殊性，有線通信方式在車(chē)庫(kù)的應(yīng)用中存在一些問(wèn)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(chē)庫(kù)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(chē)輛調(diào)度過(guò)程中，隨拖車(chē)板升降橫移，很容易出現(xiàn)故障，對(duì)于規(guī)模巨大的車(chē)庫(kù)，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(mén)的驅(qū)動(dòng)程和485卡，給使用帶來(lái)諸多不便。因此，就未來(lái)大型化和智能化立體車(chē)庫(kù)的發(fā)展來(lái)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(chē)庫(kù)對(duì)于控制芯片的要求；在生產(chǎn)成本方面，由于立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(wú)線通信能解決有線通信無(wú)法解決的問(wèn)題。利用無(wú)線通信代替原來(lái)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)有線線纜的成本，當(dāng)立體車(chē)庫(kù)規(guī)模較大時(shí)尤為明顯。采用無(wú)線通信方式代替有線通信方式，使立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)工作原理本次設(shè)計(jì)所做為雙層升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，這也是升降橫移立體車(chē)庫(kù)中最為簡(jiǎn)單，但同時(shí)也是最為典型的設(shè)計(jì)。立體車(chē)庫(kù)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(chē)位空出，以便下層兩個(gè)載車(chē)板能夠橫移方便。下層車(chē)位存取車(chē)無(wú)需移動(dòng)或升降，可由駕駛員直接駛?cè)胲?chē)庫(kù)停車(chē)，上層車(chē)位存車(chē)需先由下層橫移電機(jī)帶動(dòng)下層載車(chē)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(chē)板向下移動(dòng)到下層，以便駕駛員停車(chē)入庫(kù)，人離開(kāi)車(chē)庫(kù)后升降電機(jī)反轉(zhuǎn)，將載車(chē)板重新拉回上層，然后橫移電機(jī)反轉(zhuǎn)，將下層載車(chē)板移動(dòng)到原有位置，駕駛員取車(chē)時(shí)，步驟與存車(chē)相同。車(chē)庫(kù)工作原理示意圖如下，其中6號(hào)車(chē)位空缺：圖2.1 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(kù)、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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)中應(yīng)用較多；后懸臂式車(chē)庫(kù)前面沒(méi)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(wú)柱，存取車(chē)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(chē)庫(kù)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(chē)容易，不過(guò)由于中間沒(méi)有支撐柱，因此車(chē)庫(kù)不易做的過(guò)長(zhǎng)，此結(jié)構(gòu)多用于地下雙層立體車(chē)庫(kù)。本次設(shè)計(jì)由于只是二層車(chē)庫(kù)，且單層停3輛車(chē)，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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)板的另一邊同樣裝前后兩個(gè)導(dǎo)輪，但無(wú)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(chē)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(chē)板的空間，以防止車(chē)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(guò)這種做法需要一層載車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)庫(kù)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(wú)極調(diào)速。4、操作簡(jiǎn)單、安全。5、易于實(shí)現(xiàn)過(guò)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(chē)庫(kù)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(chē)板的平穩(wěn)性沒(méi)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(wú)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(guò)鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到提升軸，然后再通過(guò)提升軸上處于兩端的鏈輪將載車(chē)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(chē)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(chē)長(zhǎng)：4700mm 車(chē)寬：1800mm 車(chē)高：1450mm 車(chē)重：2000kg橫移速度：6.8m/min 升降速度：4.8m/min因此預(yù)估車(chē)庫(kù)尺寸為：?jiǎn)蝹€(gè)車(chē)庫(kù)寬度：2500mm 則車(chē)庫(kù)總寬：25003=7500mm車(chē)庫(kù)長(zhǎng)：5600mm 下層高（出入庫(kù)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(chē)板重量估算根據(jù)以上車(chē)庫(kù)及車(chē)輛尺寸，確定載車(chē)板尺寸為（mm）500022005，選用45鋼為材料制造，則密度為，載車(chē)板重量為：由于載車(chē)板上還有其他附件，因此將載車(chē)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(chē)板和汽車(chē)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(chē)庫(kù)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(chē)板

26、與汽車(chē)對(duì)縱梁的拉力，。載車(chē)板與汽車(chē)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(huà)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(chē)庫(kù)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(lèi)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(huà)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(chē)板與汽車(chē)重量為，因此單個(gè)車(chē)位載車(chē)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(huà)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(lèi)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(chē)庫(kù)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(lèi)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)椋市栌脷W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(chē)板與汽車(chē)重量為，因此重力，其中取10N/kg，由于下層載車(chē)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(chē)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(wàn)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(chē)輪與鋼軌圓錐形車(chē)輪圓柱形車(chē)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(guò)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(xiāo)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，一般取；滾子鏈銷(xiāo)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(xiāo)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(chē)板與汽車(chē)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(chē)庫(kù)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(guò)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(guò)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(kāi)。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(xiāo)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(guò)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(guò)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(xiāo)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?chē)?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(chē)庫(kù)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(lái)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(guò)渡配合來(lái)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(huà)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(huà)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)主要是通過(guò)控制各個(gè)升降和橫移電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止來(lái)實(shí)現(xiàn)下層載車(chē)板的橫移和上層載車(chē)板的升降，以此實(shí)現(xiàn)智能化的存取車(chē)。另外，為了使車(chē)位移動(dòng)到正確位置，需要采用行程開(kāi)關(guān)；為了檢查載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，車(chē)輛是否停好，有無(wú)人或動(dòng)物逗留在危險(xiǎn)區(qū)域需要采用光電開(kāi)關(guān)；一般大、中型立體車(chē)庫(kù)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(chē)位立體車(chē)庫(kù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小，因此可以不用這些裝置?？?/p>

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(chē)庫(kù)檢測(cè)點(diǎn)分布（1） 載車(chē)板上汽車(chē)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(chē)庫(kù)下層的前面和后面，采用光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè)，若有人或物擋住光電開(kāi)關(guān)則系統(tǒng)不會(huì)運(yùn)行，若車(chē)輛停放不到位時(shí)，同樣會(huì)擋住光電開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)一樣不會(huì)運(yùn)行。（2） 載車(chē)板是否有車(chē)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(chē)板的對(duì)角線處，這樣若有車(chē)進(jìn)入車(chē)位就會(huì)擋住光電開(kāi)關(guān)，起到檢測(cè)作用。（3） 載車(chē)板移動(dòng)限位檢測(cè)。載車(chē)板在做升降橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)，采用限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制它的運(yùn)動(dòng)，下層兩個(gè)車(chē)位橫移時(shí)需要在3個(gè)車(chē)位分別安裝一個(gè)限位開(kāi)關(guān)。上層車(chē)位升降時(shí)，下降限位開(kāi)關(guān)可與

50、下層橫移限位開(kāi)關(guān)共用，上升限位開(kāi)關(guān)需各自安裝一個(gè)。這樣，一共需要6個(gè)限位開(kāi)關(guān)。（4） 防墜掛鉤檢測(cè)。只有上層車(chē)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(chē)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(chē)庫(kù)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(wèn)題，使得其在立體車(chē)庫(kù)上的應(yīng)用非常少；PLC是當(dāng)今立體車(chē)庫(kù)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(mén)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(guò)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(chē)位立體車(chē)庫(kù)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(chē)呼叫按鈕X7-X8門(mén)前、門(mén)后光電開(kāi)關(guān)X9-X104號(hào)車(chē)位左、右移限位X11-X125號(hào)車(chē)位左、右移限位X13-X141號(hào)車(chē)位左、右移限位X15-X162號(hào)車(chē)位左、右移限位X17-X183號(hào)車(chē)位左、右移限位X19-X211-3號(hào)

52、車(chē)位防墜檢測(cè)X22-X261-5號(hào)車(chē)位有無(wú)車(chē)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(chē)按鈕表4.2 輸出點(diǎn)分配Y0-Y11號(hào)車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y2-Y32號(hào)車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y4-Y53號(hào)車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y6-Y74號(hào)車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y8-Y95號(hào)車(chē)電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)Y10啟動(dòng)燈Y11故障燈Y12-Y141-3號(hào)車(chē)防墜掛鉤4.5控制程序編制由于立體車(chē)庫(kù)的下層車(chē)位無(wú)需移動(dòng)即可直接存取車(chē)，因此控制程序的設(shè)計(jì)只針對(duì)于上層車(chē)位。上層車(chē)位需經(jīng)下層車(chē)位移動(dòng)后留出下降通道才能進(jìn)行存取車(chē)，下層車(chē)位左右移動(dòng)時(shí)上層車(chē)位不能同時(shí)進(jìn)行升降移動(dòng)，上層車(chē)位每次升降動(dòng)作時(shí)必須保證只有一個(gè)車(chē)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(wèn)題。本次控制程序設(shè)計(jì)采用梯形圖編寫(xiě)，當(dāng)按下車(chē)位所對(duì)應(yīng)的按鈕時(shí)車(chē)庫(kù)開(kāi)始自動(dòng)完成車(chē)位的移動(dòng)。也可使用手動(dòng)控制，選擇手動(dòng)后按下車(chē)位按鈕，再按鍵盤(pán)上的上、下、左、右4個(gè)按鈕即可實(shí)現(xiàn)車(chē)位的點(diǎn)動(dòng)控制，但上層車(chē)位只能進(jìn)行上下移動(dòng)，不能進(jìn)行左右移動(dòng)，下層車(chē)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(chē)流程圖如下：圖4.2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖4.3 存取車(chē)流程圖手動(dòng)控制下的立體車(chē)庫(kù)控制梯形圖如下，按下X0啟動(dòng)按鈕后系統(tǒng)得電開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，這時(shí)按下車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)位按鈕也為互鎖設(shè)計(jì)，可以保證不會(huì)出現(xiàn)兩輛車(chē)同時(shí)運(yùn)動(dòng)的情況。圖4.4 立體車(chē)庫(kù)手動(dòng)控制梯形圖下圖為立體車(chē)庫(kù)2號(hào)車(chē)位運(yùn)動(dòng)程序，X33為叫車(chē)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(chē)位按鈕后Y50得電閉合，因此Y9得電接通，5號(hào)車(chē)位電機(jī)反轉(zhuǎn)，車(chē)位右移，當(dāng)車(chē)位碰到5號(hào)車(chē)位右移限位開(kāi)關(guān)X12時(shí)，X12常閉觸頭斷開(kāi)，Y55失電，Y55常開(kāi)觸頭恢復(fù)斷開(kāi)，Y9失電，5號(hào)車(chē)位電機(jī)停轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，由于限位開(kāi)關(guān)X12被觸碰，常開(kāi)變閉合，Y3得電，2

55、號(hào)車(chē)位電機(jī)反轉(zhuǎn)，車(chē)位下降，當(dāng)車(chē)位碰到2號(hào)車(chē)位下移限位開(kāi)關(guān)X16后，X16常閉斷開(kāi)，Y3失電，2號(hào)車(chē)位電機(jī)停轉(zhuǎn)。至此2號(hào)車(chē)位移動(dòng)完成。圖4.5 立體車(chē)庫(kù)2號(hào)車(chē)位移動(dòng)程序梯形圖第五章 結(jié) 論升降橫移式立體車(chē)庫(kù)在各類(lèi)立體車(chē)庫(kù)中應(yīng)用最為廣泛，適用于住宅小區(qū)、辦公場(chǎng)所和各類(lèi)地下停車(chē)場(chǎng)，有效的解決了停車(chē)難問(wèn)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)框架結(jié)構(gòu)的連接沒(méi)有做過(guò)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(méi)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(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)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(chē)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