機(jī)械畢業(yè)論文-立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 1 1 立體車庫的的發(fā)展背景 究目的 隨著社會的進(jìn)一步發(fā)展，人們的生活水平也在日益提高，汽車的數(shù)量因此也在逐步的上升，所以停車難的問題，也就成為了急需解決的問題。而解決這一問題的主要方法，就是建立立體車庫，通過對立體車庫的建立，從而逐漸改變停車難的問題，給人們生活帶來更大的方便。 外的發(fā)展情況 立體車庫最早產(chǎn)生于 20 世紀(jì)的美國，汽車是通過電梯系統(tǒng)進(jìn)行上下搬運(yùn)。該車庫是美國公司 發(fā)而成的，車庫共有 24 層，可以容納 500 輛車同時進(jìn)行停放。到了 20 世紀(jì) 80 年代，德國的 司制造了當(dāng) 時兩個比較大型的立體車庫，到目前為止，該車庫仍在使用中。隨著科學(xué)進(jìn)一步的發(fā)展，日本在立體車庫的設(shè)計制造中逐漸發(fā)揮著作用，就目前而言，日本從事立體車庫設(shè)計和制造的公司大約有 200 多家，并且其中，相對比較大的公司有新明和、三菱重工等公司 。 內(nèi)的發(fā)展情況 我國是在 90 年代加入到立體車庫的設(shè)計制造中，我國最早設(shè)計的立體車庫在蘇州投入使用，該設(shè)備采用先進(jìn)的變頻無 級 調(diào)速技術(shù)，升降平穩(wěn)，振動小，在存取車的過程中時間短。并且，該車庫在管理、監(jiān)控等 方面 都有涉及。之后，包括北京、上海等建筑相對密集的城市開始陸續(xù)建成立體 車庫。直到現(xiàn)在，隨著我國車輛的增加，并且我國建筑面積越來越多，人們停車難就成了一個很大的問題，因此現(xiàn)實生活中立體車庫發(fā)揮著舉足輕重的作用，立體車庫不僅能夠解決停車的問題，而且在一定的程度上，立體車庫的發(fā)展水平，也代表了我國的研發(fā)科技的進(jìn)步。 體車庫的分類 就目前而言，生活中常見的立體車庫包括有垂直升降類車庫、巷道堆垛式立體車庫、升降橫移立體車庫、平面移動式以及水平循環(huán)等多種立體車庫形式。 垂直升降類立體車庫是通過升降機(jī)的升降和裝在升降機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 2 是載車板的移動，從而實現(xiàn)整個 取車和存車的過程。該設(shè)備工作原理類似于電梯的工作原理，兩列車庫中間為升降設(shè)備，設(shè)備的高度比較高，比較適合運(yùn)用于繁華的市中心等位置。該設(shè)備對其安裝的安全性以及安裝精度有很高的要求，雖然在地面上的要求占地面積比較小，但是由于其高度比較高，所以對其設(shè)備的復(fù)雜性可想而知。因為設(shè)備只設(shè)計有一部升降電梯，并且其升降速度不是太快，所以，如果遇到上下班的高峰期，在取車的過程中會浪費很多時間，因此，其效果不是特別理想。 圖 1直升降類車庫結(jié)構(gòu)簡圖 巷道堆垛式立體車庫與一般中小物品存放立體倉庫 相類似，所有的車輛存取過程均是堆垛機(jī)來完成。因此在一定的程度上對堆垛機(jī)的技術(shù)要求比較高，即在堆垛機(jī)進(jìn)行提升和運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性要求比較高，并且堆垛機(jī)的價格也相對比較高，所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)量較多的用戶使用，從而在一定的程度上提高了利用率。在立體車庫的中間設(shè)有巷道堆垛機(jī)，當(dāng)汽車到達(dá)庫時，停放在出入庫臺上，通過堆垛機(jī)從出入庫臺上取走車輛后在巷道內(nèi)進(jìn)行行走、提升，將停放的車輛放到指定的位置，當(dāng)進(jìn)行取車的時候，其程序剛好相反。在進(jìn)行存取車的過程，堆垛機(jī)始終安裝預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)動，所以根本沒有任何的 靈活性，在一定程度上會浪費時間，所以市面上很少有巷道堆垛式立體車庫的使用。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 3 圖 1道堆垛式立體車庫結(jié)構(gòu)簡圖 升降橫移式立體車庫正常結(jié)構(gòu)形式都采用多列和多層進(jìn)行分布，由于受到空間和車輛出入時間的限制，正常情況下車庫為 42 層的設(shè)計，一般情況下為地上設(shè)計，或者一半在地下進(jìn)行設(shè)計。該設(shè)備在實際生活運(yùn)用中，運(yùn)用廣泛，存取車的過程中節(jié)省時間，符合現(xiàn)在車庫設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。 圖 1降橫移立體車庫結(jié)構(gòu)簡圖 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 4 2 立體車庫總體方案設(shè)計 體車庫工作原理 升降橫移立體車庫基本采用多層多列進(jìn)行布置， 2 層 20 位升降橫移式立體車庫實際為 19 個停車位，車庫的第一層設(shè)置一個橫移空位；設(shè)備是通過一層載車板的橫移和二層載車板的升降來完成存取車的過程。一層車位可以直接存取車；當(dāng)二層某一車位要進(jìn)行取車時，需要一層載車板進(jìn)行相應(yīng)車位的移動，將移動的車位讓到將要取車的二層載車板正下方，然后通過升降系統(tǒng)將二層載車板降落至地面，從而實現(xiàn)整個的取車過程。其具體的取車過程，通過兩層六位針對兩種典型的取車過程進(jìn)行演示，如圖 22 示： 圖 2車示意圖 圖中二層 中間 車輛 要完成取車過程 ， 該設(shè)備需要完成以下的步驟從而實現(xiàn)取過程： 間 車輛的正下方對應(yīng)的一層載車板向右橫移一個列寬； 間 車輛 通升降系統(tǒng)升降載車板至地面 ； 開出完成取車。 圖 2車示意圖 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 5 圖中二層最左端車輛要完成取車過程，該設(shè)備需要完成以下的步驟從而實現(xiàn)取過程： 體車 庫結(jié)構(gòu)設(shè)計 體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 升降橫移立體車庫總體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)按照一定的規(guī)格進(jìn)行劃分，不同形式的布置適應(yīng)不同的場所，配置十分靈活。具體有以下的特點： 鋼主要由生鐵冶煉而成，鋼在加工生產(chǎn)過程中，整個流程上有很高的標(biāo)準(zhǔn)要求，所以鋼材的質(zhì)量好、性能高，因此在機(jī)械制造過程中應(yīng)用最為廣泛。鋼材的結(jié)構(gòu)組織均勻；鋼材不論是在物理性能還是力學(xué)性能上都能夠符合設(shè)計的要求 。 性好，韌性強(qiáng) 鋼在抵抗外力變形的能力上十分的強(qiáng)，在其規(guī)定的載荷和輕微的過載情況下不會有破壞的 現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)鋼在過載的情況下，材料會產(chǎn)生變形等現(xiàn)象，不會直接產(chǎn)生斷裂，并且能夠吸收一部分的變形能量，所以其塑性好，韌性高。 于安裝與拆卸 鋼結(jié)構(gòu)的連接一般采用螺栓連接，我們可以在底面進(jìn)行搭建，然后進(jìn)行整體成型等方法，安裝過程中簡單易操作，包括運(yùn)輸拆卸過程都十分方便。 架形式的設(shè)計 升降橫移式立體車庫的框架通常有三種結(jié)構(gòu)形式，具體包括單柱式、后懸式、跨梁式結(jié)構(gòu)。 構(gòu)比較穩(wěn)定 ，適合運(yùn)用于其梁的跨度比較大的情況，如圖 2示： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 6 1 跨 梁 2 立柱 圖 2柱式立體結(jié)構(gòu)示意圖 靠后壁墻進(jìn)行支撐，在進(jìn)行存取車的過程中比較簡單； 如圖 2示： 1 墻壁 圖 2壁式結(jié)構(gòu)示意圖 且中間不設(shè)立柱的 形式，相對于梁跨度比較大的時候，不易使用。如圖 2示： 1 跨梁 2 立柱 圖 2梁式立體結(jié)構(gòu)示意圖 根據(jù)該立體車庫的形式，因為其跨度比較大，所以采取單柱式結(jié)構(gòu)，能夠達(dá)到理想的狀態(tài)。 2 層 20 位 升降橫移式 立體車庫整體 框架由一層 前后 各 四根立柱 ；二層 前后 共有六 根橫梁， 分別橫跨三位車庫和四位車庫 ；中間 平均分布十一根縱梁 組合二層，整體結(jié)構(gòu)簡單、符合設(shè)計要求。整體框架簡圖， 如圖 2示： 1 橫梁 2 受力柱 3 導(dǎo)軌 圖 2體車庫結(jié)構(gòu) 示意圖 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 體車庫框架的連接和固定 立體車庫結(jié)構(gòu)是由若干鋼材（鋼板和型鋼）通過焊縫，螺栓等連接成基本構(gòu)架。其中立體車庫的整體連接和固定包括以下幾部分： 力柱采一端固定的方式，采用柱腳的形式，通過螺栓將其固定在混凝土結(jié)構(gòu)上。 鋼梁與鋼柱，橫梁和縱梁的連接方式通常通過高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接，高強(qiáng)度的螺栓能夠同時承受摩 擦面間的剪力和螺栓軸線方向上的外拉力，通過構(gòu)建接觸面間的摩擦阻力從而實現(xiàn)構(gòu)件內(nèi)力的傳遞，從而將構(gòu)件夾緊，不是僅僅通過螺栓的螺栓桿來進(jìn)行承受。 中，立體車庫包括其他比較多的零部件，其中零部件的主要固定方式為螺栓連接和焊接將其固定在立體車庫的整體結(jié)構(gòu)上。 體車庫結(jié)構(gòu)尺寸的確定 2 層 20 位升降橫移式立體車庫的整體結(jié)構(gòu)尺寸，是在對市場車輛的尺寸調(diào)查后得出的結(jié)論，市場上現(xiàn)有的車型為以下三種基本形式，即：小型車、中型車、大型車。對以下三種車型進(jìn)行尺寸調(diào)查后，得出以下相關(guān)數(shù)據(jù)，如表 2表 2 表 2輛的尺寸參數(shù) 項目 小型車 中型車 大型車 車 長（ 4400 4700 5000 車 寬（ 1750 1800 1900 車 高（ 1450 1450 1700 車重 （ 1300 1500 1700 通過調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)設(shè)計原理和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，可以得出升降橫移立體車庫單個車位的尺寸、車庫總的長度、高度。具體如表 2示： 表 2庫的尺寸參數(shù) 項目 長（ 寬 (高 (單位車庫 5400 2300 2200 一層車庫 24100 5400 2200 二層車庫 24100 5400 械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 3 各機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算及校核 體車庫載車板的設(shè)計 根據(jù)對運(yùn)載機(jī)以及現(xiàn)有的立體車庫載車板進(jìn)行調(diào)查和研究，為了保證載車板有足夠的強(qiáng)度，即在車輛?？亢竽軌虮ＷC不發(fā)生彎曲變形，最終確定 載車板的結(jié)構(gòu)形式采用框架式， 其中采用四根縱向和四根橫向型鋼焊接而成，其整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，型鋼框架上采用 鋼板焊接而成的 。在車停放后，載車板上應(yīng)有足夠的空間讓人出來，所以載車板的尺寸在一定程度上要進(jìn)行加寬處理。 綜合上述因素，最終確定載車板的尺寸為長 為 寬為 材料厚度選為厚度為 形花紋鋼板拼合而成，提供足夠的摩擦力，保證車輛停放的安全性。由花紋鋼板 )823277( 查表可得，載車板重量取 圖 3車板簡圖 體車庫框架的材料選擇 升降橫移立體車庫的 鋼 材料的選擇通常選用 通碳素結(jié)構(gòu)鋼為原材料， 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼適用于大量的橋梁、房屋等鋼構(gòu)中，在規(guī)定的載荷下，能夠保證其不會被破壞，具有良好的強(qiáng)度和剛度。在材料擁有良好的強(qiáng)度和剛度前提下，其 價格相對比較便宜 。因此，選取 原材料，符合柱和梁在受力中的要求，所以，其原材料統(tǒng)一選取 普通碳素鋼為原材料。 因柱子和梁所受到的力不同，具體型號的選擇，根據(jù)下面的設(shè)計來進(jìn)行選擇 。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 9 表 3鋼材的強(qiáng)度設(shè)計值 鋼材 抗拉、抗壓和抗彎 f 抗剪 端面承壓 牌號 厚度或直徑 （ 16 215 125 325 體車庫受力柱的設(shè)計 體車庫受力柱受力分析 升降橫移立體車庫的受力柱其主要功能是支撐二層車庫，保證車庫在滿載的情況下，能 夠保證不被破壞，因此，其所受的力主要來自于二層車庫。二層車庫產(chǎn)生的總重量為兩部分，一部分是載車板的自重，由前面數(shù)據(jù)可得為 第二部分為車輛的重量，取車輛最重情況下為 可得單個車位下產(chǎn)生的總的重量為 2001700500 ,取 2/10 。 通過以上的分析，可以得出以下結(jié)論，由于受力柱受到的二層車庫帶來的壓力，在滿載的情況下，受力柱是否可以一直保持直線形狀的平衡，即受力柱的穩(wěn)定性問題，也就是接下來需要進(jìn)行研究的關(guān)鍵性問題。 受力簡圖如下所示，其中， l 為受力柱的高，為 F 為車庫 滿載時每個受力柱的受力 大小 。 圖 3力柱受力簡圖 體車庫受力柱的選型與校核 根據(jù) 上述 受力柱的受力 情況 ， 采用 通碳素鋼為原材料制作而成的 熱軋工字鋼 。查參考文獻(xiàn) 1選取型號為 18。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 10 受力柱在整個的受力過程中，根據(jù)其受力的情況，可以通過擠壓強(qiáng)度和壓桿穩(wěn)定性兩個方面進(jìn)行校核。 先對桿的強(qiáng)度上進(jìn)行校核，其強(qiáng)度條件公式： F 式中： F 為桿所受到到正壓力大小為 2750N; 桿的橫截面面積， ； 材料的許用擠壓應(yīng)力， 00 。 帶入數(shù)據(jù)可得： M P 7 5 0 2 因此，根據(jù)對強(qiáng)度的校核，該受力柱的強(qiáng)度符合設(shè)計要求。 于壓桿問題性問題。首先應(yīng)該通過柔度 ，確定該受力柱是小柔度壓桿、中柔度壓桿、大柔度壓桿。根據(jù)其不同的壓桿受力情況，然后在進(jìn)行校核。柔度的具體確定過程如下所示： 則， 軋工字鋼的柔度 1 : 1式中： E 為彈性模量， 06 ； p為比例極限， 00 ； 帶入數(shù)據(jù)，可得： 1001020010206691 計算壓桿的柔度 ： 其中， l 等于 2200受力柱的高度； 查參考文獻(xiàn) 1得慣性半徑 i 等于 過查表 3壓桿的 長度因數(shù) ， 并且該受力柱為一端固定，另一端自由的情機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 11 況，其長度因數(shù)為 2。 表 3桿的 長度因數(shù) 受力柱的約束條件 長度因數(shù) 兩端鉸支 =1 一 端 固定、另一端自由 =2 兩端固定 =端固定、另一端鉸支 =： 202 因 1 ，所以 滿足 歐拉公式 的條件，通過歐拉公式臨界壓力為： 2 3 0 查參考文獻(xiàn) 1得金屬結(jié)構(gòu)中壓桿安全系數(shù) 38.1n 。通過 工作壓力 n ，其數(shù)值與穩(wěn)定安全因數(shù) 3定是否穩(wěn)定。 受力柱的工作安全因數(shù)為： 772 7 5 0 2 3 0 5m a 過對受力柱的校核，滿足壓桿的穩(wěn)定性，所以選用型號為 18 的工字鋼。 體車庫縱梁的設(shè)計 體車庫縱梁的受力分析 升降橫移立體車庫的梁 包括 橫梁和縱梁 兩部分 ，其中，橫梁主要由前后兩根組成，縱梁由十一根縱向排布組合而成。對于該升降橫移立體車庫梁的選取，采取統(tǒng)一型號的熱軋工字鋼進(jìn)行設(shè)計。 十一根縱梁均勻分布于立體升降橫 移車庫的二層， 當(dāng)車輛縱向依次停放到二機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 12 層車庫后，由于受力情況并不均勻，所以導(dǎo)致 分布 在 兩根縱梁的受力是中間九根縱梁的受力 的 一半， 在采用同樣型號的縱梁的下，對受力最大的縱梁進(jìn)行設(shè)計核。 選取坐標(biāo)系如圖所示，集中力 1個點上， 其中力力，即 A、 D 兩點； 1F 2F 為鋼絲繩提升載車板產(chǎn)生的拉力，即 B、 C 兩點。根據(jù)具體受力原理，力 1F 和 2F 之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，從而在進(jìn)行提升的時候，從而產(chǎn)生的受力最小，初步設(shè)定 間長為 3400B 距離為 1000 對稱， 縱梁的總長為 5400此 梁所受力如圖 3示： 圖 3梁的受力簡圖 通過簡圖可以得到 1F 和 2F 為載車板和停放車輛時產(chǎn)生的兩個集中力，其大小為 ： 1 0 0 022 2 0 0 021 別為橫梁對縱梁產(chǎn)生的支撐力，其大小為： 750 以縱梁的左端為坐標(biāo)原點， 內(nèi)取距原點為 x 的任意截面，截面以左只有外力據(jù)剪力和彎矩的計算方法和正負(fù)號規(guī)則，求得這一截面的上的 剪力 彎矩 M ， 同理可得。 計算剪力和彎矩： 對 ： 7501 11 a)( 11 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 13 對 : 2 5 02 7 5 01 1 0 0 012 )(12122 a )( 2121 由于 對稱，所以不用進(jìn)行 再次 計算。 畫出剪力圖和彎矩圖如圖 3示， 通過作剪力和彎矩圖 ,所受 最大 剪力為 所受最大 彎矩 為 34100 。 圖 3梁的剪力圖與彎矩圖 體車庫縱梁的選型與校核 根據(jù)上述縱梁的受力情況，采用 原材料制作而成的熱軋工字鋼。 查參考文獻(xiàn) 1，選取 型號為 20a。 通過對剪力圖和彎矩圖的分析， 先根據(jù)縱梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，具體步驟如下 : 通過彎矩圖可得，最大彎矩 34100m a x，查參考文獻(xiàn) 1得 的最大正應(yīng)力 ，由彎曲正 應(yīng)力強(qiáng)度條件，有 m a xm a 可得 : 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 14 4 1 0 0 36m a xm a x 通過對彎曲正應(yīng)力進(jìn)行校核， 彎曲正應(yīng)力 滿足彎曲 強(qiáng)度 的設(shè)計 要求。 再校核縱梁的切應(yīng)力。其中，72* ，腹板寬度 ，腿高度00 。 的最大 切應(yīng)力強(qiáng)度 ， 由 剪力圖 得 ，剪力 250,代入 切應(yīng)力 強(qiáng)度校核條件公式 : m a xm a x 代入數(shù)據(jù)可得： M P 8250 42*m a xm a x 符合切應(yīng)力強(qiáng)度要求。 因此， 通過 縱梁的 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度和切應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，可以得出結(jié)論，查參考文獻(xiàn) 1，選用 型號 為 20a 熱軋工字鋼符合設(shè)計要求。 體車庫橫梁的設(shè)計 體車庫橫梁的受力分析 橫 梁的受力主要是由二層車庫產(chǎn)生的壓力和受力柱產(chǎn)生的支撐力兩部分組成， 受力 簡圖如 圖 3示 : 圖 3梁的受力圖 同樣，選取坐標(biāo)系如圖所示，支撐柱產(chǎn)生的集中力個點上， 111 每個縱梁在橫梁上產(chǎn)生的壓力，每個受力之間距離為一個車庫的寬度 2300車輛全部停放在二層車庫的后，每個縱梁產(chǎn)生在橫梁上的力也不完全相同。橫梁最大 的跨度為中間四個車位的受力為左右兩輛車機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 15 產(chǎn)生的力，因此其受力情況最為復(fù)雜、受力最大、結(jié)構(gòu)更加不穩(wěn)定，進(jìn)行重點分析。 其中 ： 7 5 0 5 0 0222 2 0 0 0111 1 0 0 022 2 0 0 0 102 對于 之間又可以進(jìn)行根據(jù)集中力的受力點細(xì)化分為 個集中力的作用點，又因為 、 和 、 相對稱所以其剪力和彎矩相同，所以只對 、 分析即可。 對 : 8 2 5 02 7 5 01 1 0 0 04 444 )( B )( 44 對 : 9 2 5 02 7 5 01 1 0 0 01 1 0 0 05 )()(455545 B (545 ) 畫出剪力圖和彎矩圖 圖 3 圖 3梁的受力簡圖和彎矩圖 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 16 通過剪力圖和彎矩圖，可以得出所 受的 最大 剪力為 最大 彎矩 為 體車庫橫梁的選型與校核 根據(jù)上述縱梁的受力情況，采用 原材料制作而成的熱軋工字鋼。 查參考文獻(xiàn) 1得 其型號為 28a。 通過對橫梁的受力分析， 先 根據(jù)最大彎矩工字鋼進(jìn)行彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核 ，通過彎矩圖可得，最大彎矩 a x， 最大正應(yīng)力 ，由彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件，則： m a xm a M P 8 8 2 36m a xm a x 符合彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度要求。 再校核橫梁的切應(yīng)力， 查 參考文獻(xiàn) 2得 Z 246* ，腹板寬度 ,腿高度 22 。 的最大切應(yīng)力強(qiáng)度 ， 由 剪力圖 得 ，剪力9250 ,代入強(qiáng)度校核條件公式 : m a xm a x 代入數(shù)據(jù)可得： M P 19250 32*m a xm a x 符合切應(yīng)力強(qiáng)度要求。 因此， 通過 橫梁的 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度和切應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行校核，可以得出結(jié)論， 查參考文獻(xiàn) 1選用 型號 為 28a 熱軋工字鋼符合設(shè)計要求。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 17 4 橫移系統(tǒng)的設(shè)計 移電動機(jī)的確定 升降橫移立體車庫主要包括橫移和升降兩部分，其中，橫移主要是第一層的車庫的要求，針對橫移系統(tǒng)進(jìn)行了以下設(shè)計。 橫移系統(tǒng) 主要包括電動機(jī)、傳動軸、鋼輪、鋼軌以及載車板組成。一層每一個車位需要電動機(jī)各一臺，其中鋼輪需要 4 個，傳動軸兩個，其工作原理是通過電動機(jī) 帶動軸，然后通過軸上的鋼輪與 一層車庫 鋼軌之間的滾動 ，拖動載車板 實現(xiàn)橫移 的 目的 ，如圖 4示： 1 載車板 2 電動機(jī) 3 鋼輪 4 傳動軸 5 鋼軌 圖 4移系統(tǒng)簡圖 一個橫移電動機(jī)需要帶動一個車位的自由移動，其中一個車位的質(zhì)量包括載車板自身 的重量和停放車輛的質(zhì)量，結(jié)合前面計算質(zhì)量總的質(zhì)量為2001700500 。取 2/10 ，所以得總重力為 根據(jù)表 4以查的鋼輪與鋼軌之間的摩擦系數(shù) 。 表 4料的滾動摩阻系數(shù) 材料名稱 材料名稱 鑄鐵與鑄鐵 鋼與鋼 質(zhì)車輪與鋼軌 胎與地面 與木 鋼質(zhì)車輪與木面 木與軟木 火鋼珠與鋼 此可得橫移車位時所產(chǎn)生的阻力為 ： 1 0 0 0 0 初步 設(shè)定橫移機(jī)構(gòu) 的平均速度為 ： 即 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 工作時所需功率為： 0 0 0 01 0 0 0 電動機(jī)所需工作效率為： P 由電動機(jī)到滾輪之間的總效率為： 21 式中， 1 為聯(lián)軸器的效率， 2 為滾輪的傳遞效率，取 ， ，則： 對于電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，初步設(shè)定傳動軸的直徑為 d=45： 傳動軸的轉(zhuǎn)速為： d 100060 其中， v 為載車板移動的速度， d 為傳動軸的直徑。帶入數(shù)據(jù)可得，則： m i n/rd 因此，對電動機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速的計算，根據(jù)電動機(jī)的規(guī)格，查參考文獻(xiàn) 4最終選取電動機(jī)的型號為 輸出功率為 3出轉(zhuǎn)矩為 59r/ 動軸的設(shè)計 橫移系統(tǒng)中的傳動方式是通過傳動軸帶動軸上的滾輪在軌道上滾動，達(dá)到載車板的橫移效果。下面，針對傳動軸進(jìn)行設(shè)計。 通過以上的分析，可以得出其傳動軸傳遞的功率為 傳動軸的轉(zhuǎn)速 。 由此可得，傳動軸的轉(zhuǎn)矩 T : 通過以上條件可知，該軸的轉(zhuǎn)速相對比較低，對于低速軸在傳動過程中對材機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 料沒有特殊的要求，因此，可以選用 45 鋼， 45 鋼并經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后，強(qiáng)度較高，塑性和韌性尚好，多用于曲軸、傳動軸等設(shè)計。 通過扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算軸的最小直徑： 30 其中： 0A 是根據(jù)軸的材料和受載情況所決定的系數(shù)，查參考 文獻(xiàn) 2取1120 A ，則： 5 330 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要選擇聯(lián)軸器的型號。 對聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行計算： 其中， 工作情況系數(shù)，考慮到其聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩變化很小，查取 K ，則： 9 8 51 5 6 8 按照計算轉(zhuǎn)矩 小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的設(shè)計條件，查 20035014/ 選用 3彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 2600000 ，半聯(lián)軸器的孔徑6 ，軸孔長度 4 。 軸段 1 和軸段 3 處分別安裝同一規(guī)格的滾輪，其中軸的直徑應(yīng)該和滾輪的輪轂的孔徑相配合，根據(jù)鋼輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑和前面對軸的最小直徑估算取 5 ，初步設(shè)定軸段 1 和軸段 3 的 7 。 軸段 2 的直徑即軸段 1 和軸段 3 中間的軸段部分，其起到的主要作用是進(jìn)行軸段定位，其軸肩高度為： 因此該軸段 2 的直徑取 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 軸段 1 和軸段 3 的長度： 02 因此，通過以上數(shù)據(jù)的計算，初步設(shè)定軸段 1 和軸段 3 的長度為 軸段 2 的長度即軌道之間的長度，其中載車板的長度為 一層橫移車庫中橫移軌道之間的距離為 即為兩滾輪 之間的距離為 由此，可以得出軸 2 的長度為： 86070704000 圖 4動軸的結(jié)構(gòu)簡圖 動軸的校核 對于傳動軸的校核，首先根據(jù)其受力進(jìn)行分析，由于該軸在傳遞的過程中，分別收到載車板產(chǎn)生的壓力還有鋼軌提供的支撐力，這兩個力在大小上相等，受力方向相反，是一對平衡力。因此在該情況下，軸僅受到扭轉(zhuǎn)力，僅需對扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行校核即可。 通過以上計算，可以得出 在軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩 T： 對于軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 0 0 03 TT 式中： T 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，該軸采用的為 45 鋼，其扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力大小為 ；軸的抗扭截面系數(shù)，大小為 18225 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 21 帶入數(shù)據(jù)可得： 2 2 5 6 8 0 0 03 TT 由此，可得軸在扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度上符合設(shè)計要求。 輪和鋼軌的設(shè)計 鋼輪帶動載車板進(jìn)行橫移移動的主要原理，是通過傳動軸帶動鋼輪在導(dǎo)軌上進(jìn)行滾動，依靠滾動摩擦力從而實現(xiàn)橫移的目的。 鋼輪的設(shè)計采用雙輪緣車輪的形式，鋼輪通過輪槽固定在導(dǎo)軌上，根據(jù)接觸情況的不同，可以分為點接觸和面接觸，由于在受力的過程，線接觸的應(yīng)力分布并不均勻，從 而形成了不良的點接觸，因而在橫移過程中常用點接觸的情況比較多，具體接觸情況如圖 4示： 1 鋼軌 2 鋼輪 圖 4輪和鋼軌的點接觸 其中車輪的主要作用是拖動載車板在鋼軌上進(jìn)行移動，通過結(jié)合傳動軸的直徑尺寸，鋼輪的具體設(shè)計簡圖和設(shè)計尺寸如圖 4 4 圖 4輪 的結(jié)構(gòu)簡圖 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 22 表 4輪緣車輪的參數(shù) 型式 基本尺寸 參考尺寸 雙輪緣車輪 D B1 d S D1 2 160 190 85 80 50 20 70 120 5 鋼輪的受力分析及校核 ： 鋼輪所受的載荷主要分為兩種情況，即最大輪壓和最小輪壓，其中最小輪壓即空載時載車板的質(zhì)量為 500 10 因此最小輪壓為 2 5 04105 0 0m ，最大輪壓為滿載時為2001700500 ,取 2/10 ，則： 44003 22005500232 m i nm a x 按赫茲公式計算接觸疲勞強(qiáng)強(qiáng)度，計算公式： 211 式中： 1k 與材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（ 2/， 查參考文獻(xiàn) 2取 k ； D 為車輪的直徑（ ； L 為車輪與軌道的有效接觸長度，查 參考文獻(xiàn) 2得 0 ； 1C 為轉(zhuǎn)速系數(shù)，查 參考文獻(xiàn) 2得 C ； 2C 為工作級別參數(shù)，查 參考文獻(xiàn) 2得 C 。 帶入數(shù)據(jù)可得： 1 1 1 3 8 因此，通過接觸疲勞進(jìn)行計算可得出該尺寸的鋼輪符 合設(shè)計要求。 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 鋼軌的主要作用是通過鋼輪來支撐一層車庫進(jìn)行橫移，由前面設(shè)計可知，單個車位的總重量為 通常鋼軌的材料性能不低于 5 號鋼的軋制方鋼或扁鋼，軌道頂部是平的，可得 選擇 的輕軌，型號 30。查其總高是108 ，總寬是 108 ， 由前面設(shè)計可得，一層車庫的總廠即為鋼軌的總長度為241000 ， 如圖 4