機(jī)械原理課題設(shè)計(jì)-立體車庫傳動裝置全解

1、立體車庫傳動裝置設(shè)計(jì)目錄摘要第一章緒論1.1課題背景和意義1.2 立體車庫發(fā)展概況1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)1.3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容第二章立體車庫的分類及原理2.1立體車庫的分類2.2 垂直升降式立體車庫的工作原理2.3 垂直升降式立體車庫的主要組成部分第三章垂直升降式立體車庫升降傳動裝置設(shè)計(jì)3.1 升降電機(jī)功率的計(jì)算及選擇3.2 升降傳動軸的計(jì)算3.3聯(lián)軸器的選擇3.4軸承的選擇3.5鋼絲繩的選用3.6滑輪的選用3.7卷筒的設(shè)計(jì)3.8升降軸的強(qiáng)度校核第四章結(jié)論4.1結(jié)論摘要立體車庫是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城

2、市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為簡單的垂直升降式立體車庫為研究對象。簡易垂直升降式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。簡易升降式車庫的驅(qū)動系統(tǒng)通常采用電機(jī)驅(qū)動，這取決于傳動的特點(diǎn)及其優(yōu)點(diǎn)，本文就是對簡易升降立體車庫的傳動裝置設(shè)計(jì)計(jì)算，以及其他元件的設(shè)計(jì)選擇，使得立體車庫結(jié)構(gòu)更加合理、安全，提高驅(qū)動的效率以及無障礙停車車庫的經(jīng)濟(jì)性。第一章緒論1.1課題背景和意義隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應(yīng)的是城市停車

3、狀況的尷尬。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。措施主要包括增建停車場，建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。1.2立體車庫發(fā)展概況早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，

4、保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)-移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。目前我國的停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1.3.1設(shè)計(jì)目標(biāo)(1) 垂直升降式立體車庫總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：確定垂直升降式立體車庫的總體布局、運(yùn)行方式、各組成部分的選擇。(2) 垂直升降式立體車庫傳動裝置的

5、設(shè)計(jì)：首先通過比較，選定整個(gè)立體車庫的升降方式。然后設(shè)計(jì)升降平臺，安全機(jī)構(gòu)等。1.3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 通過查閱升降式立體車庫的文獻(xiàn)，了解立體車庫運(yùn)行傳動的原理(2) 確立簡易垂直立體車庫傳動系統(tǒng)所需的部件進(jìn)行選型計(jì)算與校核。(3) 設(shè)計(jì)參數(shù)：提升的高度為1850mm,提升和下降的過程20s完成第二章立體車庫的分類及原理2.1立體車庫的分類立體車庫類型按照機(jī)械裝置的構(gòu)造,立體車庫一般可以分為以下幾類：(1) 升降橫移類代號SH(2) 垂直循環(huán)類代號CH(3) 水平循環(huán)類代號SX(4)多層循環(huán)類代號DX(5)平面移動類代號PY(6)巷道堆垛類代號XD(7) 垂直升降類代號CS(8) 簡易升降類代

6、號JS圖2-1簡易升降類立體車庫本文以垂直升降類為例對立體車庫的傳動裝置進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。簡易升降類立體車庫設(shè)備把停車位分成上、下兩層或兩層以上，借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)使汽車存入或取出的一種機(jī)械式停車設(shè)備。該類車庫一般為準(zhǔn)無人方式，結(jié)構(gòu)十分簡單、建造成本較為經(jīng)濟(jì)，安裝周期也很短，性能可靠、操作十分容易。該車庫多數(shù)用于私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等場所，在面積一定時(shí)至少增加兩倍以上的停車位。托運(yùn)盤作升降運(yùn)動的裝置有鋼絲繩式的、鏈?zhǔn)降?、液壓式的等形式。本次設(shè)計(jì)的車庫簡易升降式要盡量的節(jié)約，場地要求噪聲笑笑，加上安裝和經(jīng)濟(jì)性的考慮，所以選用了鋼繩提升的方式2.2 垂直升降式立體車庫的工作原理簡易垂直升

7、降立體車庫是指利用載車板的升降來存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。簡易垂直立體車庫每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降運(yùn)動達(dá)到地面層，駕駛員進(jìn)入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只作升降，將載車板升或降到地面層，駕駛員才能進(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫。圖2-2簡易垂直升降立體車庫仿真2.3垂直升降式立體車庫的主要組成部分垂直升降式立體車庫由車庫框架結(jié)構(gòu)、載車板、傳動裝置、控制裝置、安全防護(hù)系統(tǒng)五大部分組成，其中本文主要分析設(shè)計(jì)傳動裝置。第三章垂直升降式立體車庫升降傳動裝置設(shè)計(jì)3.1升降電機(jī)功率的計(jì)算及選擇按照設(shè)計(jì)的車庫大小提升的高度為1850mm選取提升和下降的過

8、程都是20s完成，而且這一過程是勻速的，這樣就可以設(shè)計(jì)出提升的速度:1850V=92.5mm/s20鋼繩的提升是用滑輪的形式來提升的，其中用一個(gè)動滑輪來提升載車板的升降的，上面用一個(gè)定滑輪繞鋼繩，然后將鋼繩，由電動機(jī)帶動卷筒正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鋼繩的運(yùn)動從而帶動載車板提升或者下降。計(jì)算所需要的功率：Fvp=kw1000q其中，F(xiàn),工作機(jī)構(gòu)的有效阻力（N）v，工作機(jī)構(gòu)的圓周速度（m/s）"，工作機(jī)構(gòu)自身的傳動效率。由于是采用滑動來來提升，采用垂直提升方式，動滑輪可以省一半的力。由于載車板提升時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和工字鋼之間存在摩擦，所有使得提升的阻力分為兩個(gè)部分，一部分為載車板自身重力，一部分為摩擦力

9、，由此可以計(jì)算得出總的工作阻力F1。F二27000+27000x0.4二37800N1F由于動滑輪可以節(jié)省一半的力氣，所有真正的工作阻力為2所有F=37800三2=18900NP=旦=189°°X°.°925=1.80W1000q1000x0.97上式取"=0.97但實(shí)際情況需要將功率擴(kuò)大一些，P=110%P=1.80x1.1=1.98KW1計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步選取電機(jī)60x1000vn=br/mm®兀D計(jì)算得到卷筒的轉(zhuǎn)速為：n=4.4r/min=0.07r/s估算轉(zhuǎn)矩T=18900n=18900X0.07=1323Nm由于結(jié)構(gòu)緊湊，

10、容納電機(jī)的空間狹小，選擇型號為CLPK22040303的減速電機(jī)。出力扭矩：T=57.11N-m2處理轉(zhuǎn)速：n=29r/min2額定功率：N二0.2KW載車板的額定載荷是承載的最高上線，實(shí)際使用概率很小，通常可以泊車的車輛的重量都在1000kg-1600kg之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇0.2KW的電機(jī)比較經(jīng)濟(jì)，電機(jī)允許短時(shí)超載，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機(jī)損壞。3.2 升降傳動軸的計(jì)算根據(jù)基金定的位置，初步確定出提升傳動軸的結(jié)構(gòu)圖如圖圖3-1提升傳動軸各段軸頸的確定：初選深溝球軸承6212，所有軸頸處直徑為60查機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊得滾動軸承6212的安裝尺寸B=2

11、2，所以第一段軸長為22,然后利用一個(gè)軸肩來頂住軸承，所以第二軸的直徑為80，由于第二軸上要套上卷筒,所以開有22X12X110的鍵槽。在這段軸的后端設(shè)一軸肩，用來定位卷筒，具體尺寸如圖所示。另外這根軸要更電機(jī)出來的軸通過鏈傳動來傳遞動力，所以在軸的后端也由來有鍵槽，用來裝鏈輪。具體尺寸如圖所示。3.3 聯(lián)軸器的選擇提升部分都單獨(dú)用到電動機(jī)，而且分別采用了聯(lián)軸器具體選型如下;按照機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊選?。和咕壜?lián)軸器提升部分:標(biāo)記為:YL10聯(lián)軸器J55x84/J1B45x84GB5843-863.4 軸承的選擇選取的是深溝球軸承型號為6212GB/T276-943.5 鋼絲繩的選用鋼絲繩一端與

12、定滑輪相連接，鋼絲繩另一端纏繞早卷筒上，當(dāng)載車板需要升降時(shí)，提升電機(jī)便會通過其正反轉(zhuǎn)來帶動卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)升和降。在此提升系統(tǒng)中鋼絲繩的強(qiáng)度對整個(gè)車庫的安全起到了至關(guān)重要的作用。磨損、腐蝕和疲勞斷裂是鋼絲繩的三種主要破壞形式，也是導(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢的三個(gè)主要原因。提升用鋼絲繩一般均為6x19，既六股十九絲，中間一根繩芯扭制而成，提升鋼絲繩工作時(shí)承受拉應(yīng)力，又承受彎曲應(yīng)力，在這種重復(fù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲勞破壞是它的主要破壞形式。這些應(yīng)力的大小與卷筒、滑輪的結(jié)構(gòu)、鋼絲繩本身的結(jié)構(gòu)以及操作使用條件（如潤滑、材質(zhì)等）有關(guān)，在鋼絲繩中因磨損和腐蝕造成的損失是很大的，但是腐蝕進(jìn)行的慢，一般可以根據(jù)鋼絲

13、繩的損壞程度更換或修理來解決。而斷裂則常常會突然發(fā)生，往往導(dǎo)致災(zāi)難性的設(shè)備事故和人身事故。所以鋼絲繩的斷裂更為人們所重視，鋼絲繩斷裂事故中，絕大所數(shù)是因?yàn)槠跀嗔押湍p引起的，提升載車板的主要破壞形式就是疲勞破壞和磨損。鋼絲繩疲勞破壞的三個(gè)階段鋼絲繩疲勞破壞的過程是;在循環(huán)載荷的作用下，繩中的鋼絲的局部最高應(yīng)力出，最弱的及應(yīng)力最大的鋼絲內(nèi)部晶粒上形成微裂紋，進(jìn)而擴(kuò)展。最終導(dǎo)致疲勞斷絲。所以疲勞破壞經(jīng)歷了裂紋形成，擴(kuò)展和突然斷裂三個(gè)階段彎曲疲勞對鋼絲繩的壽命的影響使用中的鋼絲繩，當(dāng)鋼絲繩繞過卷筒和滑輪時(shí)，繩內(nèi)鋼絲便產(chǎn)生彎曲和扭曲變形，在這種應(yīng)力和應(yīng)變的反復(fù)作用下。繩中鋼絲便會出現(xiàn)疲勞裂紋，加快鋼

14、絲的破壞速度，最后形成斷絲，鋼絲繩的形式、能力大小和彎曲曲率對鋼絲繩的疲勞都有影響。鋼絲繩反向彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力為同向彎曲的兩倍，故使用壽命大大縮短;若取D為接觸物（卷筒、滑輪）直徑。為鋼絲繩的直徑，從理論上說，D/Q的值越大，鋼絲繩的壽命越長，在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求上規(guī)定，機(jī)械式立體車庫的設(shè)計(jì)中限定D/Q不小于20.磨損對鋼絲繩壽命的影響當(dāng)鋼絲繩繞過卷筒和滑輪時(shí)存在一定偏角，若偏角過大，鋼絲不可避免的會與滑輪的槽邊相互摩擦，造成的磨損極大影響鋼絲的使用壽命，顯然，偏角越小越好，因此偏角必須控制在一定范圍之內(nèi)。鋼絲繩根據(jù)不同的條件，必須保證一定的安全系數(shù)，依據(jù)機(jī)械原理課

15、程設(shè)計(jì)手冊查的安全系數(shù)S要大于7既Fs<Fmaxp.（a）F其中，p:鋼絲繩破斷拉力（N）Fmax:鋼絲繩最大工作靜應(yīng)力（N）S:鋼絲繩的安全系數(shù):鋼絲繩破斷拉應(yīng)力換算系數(shù)F0:鋼絲繩破斷拉應(yīng)力總和（N）F就Fp0.(b)把（a）帶入（b）式FS(c)由（C）式便可確定鋼絲繩的直徑d：d=C'Fmax其中，d：鋼絲繩的最小直徑（mm）C：選擇系數(shù)查機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊選取C=0.123d=CF=0.10/27000=17.1mm所以鋼絲繩最小直徑Vmax最終選取鋼絲繩直徑d=18mm鋼絲繩的總長度取決于提升高度等方面因素，同時(shí)鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)一般情況下至少要保留兩圈，這兩圈不

16、但是安全圈而且是工作圈，是非常必要的，此外，為了保證鋼絲繩在隨卷筒饒進(jìn)繞出和繞過滑輪時(shí)不發(fā)生“跳槽”，對鋼絲繩的允許Y還有比較高的要求，這將直接影響到鋼絲繩繞出最大是鋼絲繩與卷筒上的接觸點(diǎn)的位置。3.6滑輪的選用繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向和平衡繩索分支的拉力。承受載荷不大的小尺寸滑輪（Dv350mm）般制成實(shí)體的滑輪，用15、Q235或鑄鐵（如HT150）。受大載荷的滑輪一般采用球鐵（如QT42-10）或鑄鐵（如ZG230-450、ZG270-500等），鑄成帶筋和孔帶輪的結(jié)構(gòu)。大型滑輪（D>800mm）一般采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼板焊接結(jié)構(gòu)。受力不大的滑輪直接安裝在

17、心軸上的使用，受有較大載荷的滑輪則裝在滑動軸承或則滾動軸承上，后者一般用轉(zhuǎn)速較高、在河大的情況下。輪轂和軸套長度與直徑比一般取為1.51.8。鋼絲繩直徑d=18mm有滑輪直徑D1-hd查機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊得系數(shù)h=20D>20xl8=360mm所以1最終選取D廣400mm查表得到：滑輪繩槽半徑R=D/2=10mma=45H=h=30mm3.7卷筒的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用鑄造卷筒，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：D二hd卷筒名義直徑1其中，h:與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)d:鋼絲繩直徑查機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊得到：h=18十,D=h-d=18x18=324mm所以1再按照表8-1-58取卷筒直徑D=400mm圖3-3鋼絲繩與卷筒繩槽匹配參數(shù)圖卷筒槽形選擇標(biāo)準(zhǔn)槽型，查表得：槽底半徑R=10.5mm槽距P=21mm按照8-1-60選擇A型卷筒，卷筒直徑D=400mm，長度L=300mm;起升高度H=1850mm第四章結(jié)論4.1結(jié)論隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，城市化進(jìn)程加快，汽車越來越多的走進(jìn)工薪階層家庭，而土地越來越緊缺的情況下，為解決城市停車難的問題，立