【立體車庫設(shè)計11000字（論文）】

立體車庫設(shè)計摘要現(xiàn)在，汽車已經(jīng)進(jìn)入到成千上萬的家庭中，人們對停車位的需求也越來越大。對于城市而言，土地資源日益匱乏。汽車修理廠是解決停車問題的重要手段之一。基于目前三維空間開發(fā)的背景故事，本文對立體車庫進(jìn)行了總結(jié)，并對三維車庫的功能和設(shè)計原則進(jìn)行了具體分析，討論了地下車庫的主要內(nèi)容：車庫尺寸結(jié)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)。通過計算分析，并且對于車庫關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的分析，分別對車庫固定框架、提升機(jī)構(gòu)和平移機(jī)構(gòu)進(jìn)行具體的設(shè)計。關(guān)鍵詞：地下；立體車庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計；平移系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u立體車庫設(shè)計 前言近幾年中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。汽車持有率大幅上升。據(jù)公安部交管局介紹，到2020年，中國汽車保有量將達(dá)到3.72億輛，其中新車2.81億輛。新車49200萬輛。車輛登記年數(shù)達(dá)24.24%。年度新增車輛3328萬輛，下降5.95%；比去年同期增長140萬輛。伴隨著車輛總量的快速增長，立體停車場也進(jìn)入快速發(fā)展階段。由于有了大量的罰單，立體停車場的建設(shè)比傳統(tǒng)的大型停車場有了許多優(yōu)勢。低成本，低樓面面積，高建設(shè)速度。立體停車系統(tǒng)在大城市中逐漸普及。在今后的幾年中，中國的立體車庫建設(shè)將繼續(xù)以30%-40%的速度增長。截至2022年，市值將超過1000億美元。即使如此，我國的汽車修理廠建設(shè)還是趕不上新車。這一差距依然存在，并將在今后逐漸擴(kuò)大。本文主要對立體車庫進(jìn)行設(shè)計與分析，那是設(shè)計要求，也是車庫設(shè)計的關(guān)鍵部分。子模塊組合決定了三維車庫的整體布局，地下空間車庫的結(jié)構(gòu)已基本完成。1立體車庫總體設(shè)計1.1立體車庫基本原理本文設(shè)計的立體車庫主要適用于地下。為此，運用功能原理分析法對三維車庫總體布局進(jìn)行了分析概括。一是分析整個機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)期功能，明確功能目標(biāo)；一般機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計方法可采用“黑匣法”。黑盒子的方式是設(shè)計模式，只知道輸入和輸出，而對機(jī)械系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不清楚。按照“需求和基本約束”設(shè)計任務(wù)的主要功能，丟棄這些附加、無關(guān)的機(jī)械系統(tǒng)功能。出口是一個立體車庫，輸入信號流、車輛流和能量流，進(jìn)入機(jī)械系統(tǒng)?？蓪奢v汽車停在一個停車場，不允許進(jìn)入上下一層。它們相互妨礙。從對輸入輸出數(shù)據(jù)的分析中可以看出，三維車庫的總體功能是實現(xiàn)車輛的橫向升降，車輛的上下部分不應(yīng)該被避免或阻礙。立體車庫的一般功能是將車輛從側(cè)位上提升到高層停車場，而上下停車場互不影響。停車位一旦增加，就沒有限制了。有關(guān)兩個通勤車廂的移動次序。通過對三維功能的定義，將系統(tǒng)的通用功能進(jìn)行簡化，分解成子功能，分析了各部分功能的原理，對各部分的操作程序進(jìn)行了分析，完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計。立體車庫主要由多個子項組成，主要包括機(jī)艙下部播音功能，改善機(jī)艙上部側(cè)向功能，支承軸承功能，安全保障功能等。對每一部分的功能原理進(jìn)行更詳細(xì)、更直觀的描述，使用樹函數(shù)圖作為表達(dá)方式，如圖1-1所示。圖1-1功能原理樹狀圖由圖1-1所示，立體車庫通過功能原理分析有四種功能。平移功能是指當(dāng)車輛進(jìn)入當(dāng)前層時，動力裝置驅(qū)動下載板沿導(dǎo)軌水平移動，從而實現(xiàn)下載板沿導(dǎo)軌水平移動。用于載運貨物。側(cè)向提升功能是指當(dāng)上部車輛進(jìn)入側(cè)向車輛時，由動力裝置驅(qū)動的上載板從側(cè)面被提升。升降可采用垂直升降，然后平移。承載功能是指不同型號車輛的尺寸、重量、移動方式，以及需要根據(jù)承載情況的不同而設(shè)計不同的壓板，以實現(xiàn)對上下兩層的合理支撐。安全性性能是指壓板到達(dá)某一位置后，必須固定在壓板上。為預(yù)防事故，還應(yīng)設(shè)計防墜裝置，以保證人員和車輛的安全。1.2立體車庫種類及優(yōu)點1.2.1升降橫移式停車場利用載車板的橫向移動和垂直運動實現(xiàn)車輛的存取。把車庫從平面變化成立體，可以根據(jù)不同的地形，建造不同大小的車庫，可以設(shè)計成地下也可以設(shè)計成地上。根據(jù)空間大小確定層數(shù)的多少及車位的多少。建造升降橫移式停車場，不需要大型施工，且框架結(jié)構(gòu)簡單易于安裝，最重要的是建造成本低廉。1.3.2垂直提升式立體停車場

2立體車庫組成部件設(shè)計2.1方案的確定本次設(shè)計我最終選擇了升降橫移式立體車庫。垂直提升式對設(shè)備的安全性及加工精度較高，且當(dāng)前技術(shù)比如前者成熟。本次設(shè)計兩層五個車位每層兩米，總高4.5米。車輛大小按照一般的小轎車長4.8米，寬1.8米，高1.5米2.2車庫的運行原理表2-1345102表2-112345號是配有載車板的停車庫，而0號是上層車庫向下移動的緩沖具體運行方式請看下面。1、2號車庫可直接停入，上層3號車庫需1號車庫載車板移動至0號位置然后3號車庫載車板下降車輛駛出或停入后載車板上移，1號車庫回到原本位置。4號車庫在0號上方可自由上升下降。5號車庫則需要2號車庫移動到0號位置，然后5號車庫實現(xiàn)上升或者下降。2.3車庫框架部分設(shè)計車庫的框架在整個系統(tǒng)中起支撐作用，它不僅要承受各個方向的力，還要受到酸雨及風(fēng)沙的腐蝕，所以在選擇材料時最好選擇堅固、耐腐蝕的材料。2.4升降板的選用升降板是立體車庫中的一個重要部件。該裝置可用于裝卸倉庫車或提升機(jī)構(gòu)的提升。分段板載板是指用鍍鋅鋼板制作的波浪板。這是一塊通過螺栓連接把多個波片分割為一個整體的負(fù)載板。如圖3-4所示。板材厚度不大，一般2mm厚的波片適合批量生產(chǎn)。圖3-4波浪板連接圖先把整個軸承板焊接到底座框架上，再焊接到軸承板上，這就是整個軸承板。通常采用兩個彎曲板對接的方式。水平寬度可自行設(shè)計。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，壽命長，易于維護(hù)。整塊支架板一般適合小批量生產(chǎn)。經(jīng)分析，表3-1顯示了這兩種托盤的區(qū)別特征，說明組裝后的托盤質(zhì)量較高，不利于在底部安裝其它設(shè)備。所以，根據(jù)傾斜車庫的設(shè)計特點和要求，最好采用框架托盤。表3-1兩類載車板的不同之處比較項目整體式載車板拼裝式載車板部件重量輕重底板材料花紋板鍍鋅鋼板結(jié)構(gòu)組成簡單復(fù)雜且多生產(chǎn)設(shè)備專用設(shè)備輥壓機(jī)、模具工藝性能較好一般安裝運輸安裝方便、運輸難運輸方便、安裝難外觀效果平滑美觀凹凸不平2.5橫移機(jī)構(gòu)方式的選用本次畢業(yè)設(shè)計我最終確定車庫兩層高有五個車位，是一種特別小的車庫，存取車輛將會非常快速。動力提供裝置的安放位置有兩種方案，一種是安裝在載車板上，但是這種方式一般是比較大型的車庫的安裝方式，且維修較麻煩。驅(qū)動設(shè)備安裝在地面和框架上也可以實現(xiàn)載車板水平移動，這種方式對于動力提供裝置維修十分方便，因為該裝置故障率十分高，也可以提高安全系數(shù)，也比較美觀。對車庫的效率和外觀沒有影響。（電機(jī)一般放在地面和框架上）所以，水平移動的驅(qū)動裝置不會放在載車板上，轉(zhuǎn)而放在地面上和框架上。液壓系統(tǒng)造價過于昂貴且安裝復(fù)雜不符合本次的設(shè)計思路，所以本次設(shè)計采用了電機(jī)驅(qū)動的方式來控制載車板的水平方向移動，中間傳動使用齒輪和齒條來實現(xiàn)。2.6升降機(jī)構(gòu)的選用鏈傳動為電動機(jī)通過連軸器、鏈條、鏈輪，來帶動托盤實現(xiàn)升降的。成本低，安全，易維護(hù)，維修。與帶傳動比較，鏈傳動的平均傳動比準(zhǔn)確；傳動效率高；需要的張緊力小，壓軸力也?。唤Y(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能在低速重載下較好的工作。2.7升降機(jī)構(gòu)的運行方式及安放位置上下兩層的載車板應(yīng)該相同。無論是尺寸，還是組成都基本相同。區(qū)別就在于：下面的載車板有滾輪，而上面的載車板安裝滑輪，下面將具體說明一下鏈輪和上升電機(jī)及其關(guān)鍵部位。電機(jī)最佳安放位置是在整體框架后面橫梁上，每一個載車板安裝兩個驅(qū)動裝置，一側(cè)安裝與橫梁平行上，此處驅(qū)動裝置靠地面定位。水平移動和垂直移動用的驅(qū)動裝置都要選用帶有減速器的。本設(shè)計中要求鏈條傳遞動力，還要求鋼絲繩傳遞運動，所以采用閉合鏈條，鋼絲繩安置在豎直方向梁的前部，然后和載車板上兩個滑輪配合，最后回到縱向梁的后部，運行方式可見圖2-2。這樣有四根鋼絲繩來分擔(dān)拉力，上升下降將會更加平穩(wěn)，安全也提高。圖2-2上層載車板和轎車提升的簡圖3體車庫零部件詳細(xì)設(shè)計3.1載車板的設(shè)計本次設(shè)計主要是為小區(qū)轎車設(shè)計所以選用一般轎車的數(shù)據(jù)長4.8米，寬1.8米，高1.5米，所以載車板的基本尺寸為長5.5米，寬2.5米。圖3-1載車板結(jié)構(gòu)3.2滾輪設(shè)計滾輪的設(shè)計：（1）把滾輪安裝在下層載車板上，在車庫位置上安置導(dǎo)軌，滾輪在導(dǎo)軌上運動，摩擦力十分小，且在車板在運動過程中也會十分平穩(wěn)不會出現(xiàn)顛簸。滾輪組裝了一個中心軸，中心軸直接焊接在載車板上，軸承選擇內(nèi)圈固定，外圈旋轉(zhuǎn)，它的結(jié)構(gòu)在如圖3-2可以清晰看見。1-軸承2-滾筒3-軸承端蓋4-軸圖3-2滾輪示意圖b.載車板主體結(jié)構(gòu)的材料選擇（1）外框空心鋼管的選擇選擇冷彎矩形空心鋼管（GB6728-86）選擇的尺寸：邊長70㎜,壁厚t=4.0㎜,理論重量7.966㎏/m.另選用的結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心鋼管（GB-6728-86）選擇的尺寸200㎜×100㎜,壁厚t=4.00㎜,理論重量㎏/m.(2)載車板中用于承載汽車的鋼板的選擇根據(jù)GB3277-82，選擇菱形花紋鋼板，以增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦力。厚度5㎜,寬0.35㎜,其它鋼板，如承載用的平行與水平面的鋼板。選擇厚度5㎜,寬度0.35㎜,將0.77㎜的鋼板一分為二。對于鋼板厚度5㎜,理論重量39.2㎏/m2厚度4㎜,理論重量31.42㎏/m2菱形花紋鋼板厚度5㎜,理論重量42.30㎏/m23.3導(dǎo)軌設(shè)計車輛與載車板的總重量大約2500kg,查閱相關(guān)資料后選擇GB11264-89中的輕軌，型號30。查其總高是108㎜，總寬是108㎜，總長是基坑的長度，由前文數(shù)據(jù)可以知道總長為6500㎜，其截面如圖3-4所示：潤滑方式：人工直接在導(dǎo)軌上加潤滑油。3.4車架設(shè)計3.4.1材料選擇車架是立體車庫整體固件的重要組成部分，從而為實現(xiàn)靜態(tài)停車提供了保障。構(gòu)架材料主要是鋼，在其上面有一個停車位。那是一座完全用鋼鐵建造的建筑。有多種鋼種，如H型鋼、槽鋼、角鋼、方鋼、工字鋼等。因為它本身的結(jié)構(gòu)特點，在實際使用中不能充分發(fā)揮其強(qiáng)度，工字鋼逐漸被H型鋼淘汰，槽鋼可作為導(dǎo)軌使用，也可作為支撐，也可作為其它類型鋼種。經(jīng)仔細(xì)分析研究，根據(jù)實際情況，選擇鋼板和方鋼作為車庫框架柱和梁的結(jié)構(gòu)材料，采用螺栓連接或焊接方式形成整個框架。模塊化的框架結(jié)構(gòu)設(shè)計使該設(shè)備能適應(yīng)不同的現(xiàn)場條件和各種應(yīng)用組合。使構(gòu)件具有良好的通用性和可轉(zhuǎn)換性。3.4.2整體框架形狀主框架下部用混泥土固定，立柱也固定在混泥土中，立柱上安裝有導(dǎo)軌，載車板的槽鋼內(nèi)裝有導(dǎo)靴，他們兩個需要緊密配合。其結(jié)構(gòu)如下圖：圖3-5主框架圖3.4.3車架的強(qiáng)度效驗鏈輪安裝在豎直梁上，豎直梁要承受車輛和載車板的重力，在整個框架中，豎直梁的效驗是最重要的。按照載車板（含車輛）為研究對象，受力分析圖可以在如圖3-2看見：圖3-6受力分析示意圖由于四根鏈條同時承載。所以每根鏈條所受載荷F為：F=（G1+G2）/4=（1600+630）㎏×9.8N/㎏/4=5463.5N它的受力分析圖和彎矩圖如圖3-7所示。3-7縱向梁的受力分析角鋼的承受的最大正應(yīng)力為：δmax=Mmax/W式中Mmax-梁的最大彎矩W-抗彎截面系數(shù)抗彎截面系數(shù)和角鋼的材料有關(guān)，查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》知道所選的抗彎截面系數(shù)為6.32×10-6，所以有：δmax=2768.5×1.65×106/6.32/2≈361.3Mpa對于材料Q235，查閱GB700-88，知道δ在375Mpa～500Mpa之間，故縱向梁是安全的。4傳動系統(tǒng)的設(shè)計4.1橫移傳動系統(tǒng)設(shè)計橫移機(jī)構(gòu)傳動示意圖：1-YCJ系列齒輪減速三相異步電動機(jī)2-聯(lián)軸器3-齒輪軸4-齒輪5-齒條6-滾輪圖4-1橫移傳動示意簡圖4.1.1平移裝置中齒輪、齒條、傳動驅(qū)動電動機(jī)的選擇拿載車板（含車輛）作為分析對象，受力分析如圖所示：圖4-2載車板受力分析圖由分析得到，載車板正常移動的條件是F1=NfNf=faPNf-軸承所受的摩擦力fa-滾動摩擦系數(shù)平均值P-按一般動力計算公式得的軸承上的當(dāng)量載荷fa=1.8×10-3×2對于深溝球軸承（本設(shè)計采用，應(yīng)用廣）P=Fr×Kv×Ks×KtFr-徑向力Kv-旋轉(zhuǎn)系數(shù)Ks-安全系數(shù)Kt-溫度系數(shù)Fr=G1+G2=(1600+740)㎏×9.8N/㎏=22932N由于是外圈旋轉(zhuǎn)，取Kv=1.2得P=22932N×1.2×1.1×1.0=30270.2N由上式Nf=fa×P=30270.2N×2×1.8×10-3=108.9N Nf=F,1<1>F1=2T/d,<2>T=9.55×103/n<3>本次車庫設(shè)計是小型的，車輛底座的移動速度不應(yīng)該太快，所以載車板的移動速度設(shè)置為V=0.35m/s。得：P=F×V/1000×/60=108.9×21/1000/60=3.7×10-2Kw在此設(shè)計中平移部分只需移動一個車位，移動距離較近，從而要求速度較低。查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》第五卷(四)表22-1-61，選用YCJ140和Y90S-4一體的YCJ齒輪減速三相異步電動機(jī)。電動機(jī)的額定功率為P=0.75Kw額定轉(zhuǎn)速為n=26r/min輸出轉(zhuǎn)距為T=259N/m校核：F,=2T/d,d,=2T/F,=2×259N.m/109.4N=4.73㎜T,=9.55×103×3.7×10-2Kw/30r/min＜T=259N.m(T,-實際需要轉(zhuǎn)距)故此電動機(jī)合適。4.1.2齒輪、齒條的設(shè)計1)選擇齒輪、齒條的材料查閱《機(jī)械設(shè)計工程學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）表8-17：齒輪選用45號鋼調(diào)質(zhì)，表面淬火HBS1=245～275齒條選用45號鋼正火，表面淬火HBS2=210～2402）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算載車板的橫移速度V=0.35m/s齒輪的角速度W=2nπ/60=πV=Wr=Wd/2(r-齒輪分度圓半徑，d-分度圓直徑)0.35m/s=πd/2得d=0.22m=220㎜齒輪采用硬齒面，非對稱分布。查《機(jī)械設(shè)計1》的表8-23得齒寬系數(shù)φd=0.4齒輪模數(shù)m可由《機(jī)械傳動裝置設(shè)計手冊》（上冊，卜炎主編）查得：m=10d=mz(Z-齒輪齒數(shù))220㎜=10z得z=22此齒輪齒數(shù)z在推薦值20到40中可以選取，故z=22，符合。參考《機(jī)械設(shè)計1》表8-14和表8-15選取齒輪的齒距p=πm=3.14×10=31.4㎜齒條的齒數(shù)z2=L條/p=2100㎜/31.4㎜=66.87取整數(shù)z2=67檢驗校核：查閱《機(jī)械設(shè)計1》得：由式（8-15）得，載荷系數(shù)K=KA×KV×Kβ×KαKA-使用系數(shù)KV-動載荷系數(shù)Kβ-齒向載荷系數(shù)Kα-齒間載荷系數(shù)由表8-20得KA=1.25由圖8-57得初值Kvt=1.15由圖8-60得Kβ=1.03由公式(8-55)及β=0得εγ=εα=[1.88-3.2(1/22+1/67)]×1=1.69由表8-21得Kα=1.15則載荷系數(shù)K的初值為Kt=1.25×1.15×1.04×1.15=1.72得Kt=1.72由圖8-14得節(jié)點影響系數(shù)ZH=2.5(β=0,x1=x2=0)由圖6-65得重合度系數(shù)Zε=0.87(εβ=0)由式(8-69)得,許用接觸應(yīng)力[δH]=﹠Hlim×ZN×ZW/SHZN-接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)ZW-硬化系數(shù)SH-接觸強(qiáng)度安全系數(shù)接觸疲勞極限應(yīng)力δHlim1,δHlim2查圖8-69得δHlim1=570N/㎜2δHlim2=460N/㎜2由式(8-70)得,應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60njLh按預(yù)期壽命5年,每天工作300天,每天工作8小時來算:Lh=5×300×8N1=60×30×1×8×300×5=2.16×107N2=N1/u=0.7×107得N1=2.16×107N2=0.7×107由圖8-70得ZN1=1.14ZN2=1.2由圖8-71得ZW=1由表8-27得SH=1.1由公式[δH]=δHlim×ZN×ZW/SH得[δH1]=570N/㎜2×1.14×1/1.1=591N/㎜2[δH2]=460N/㎜2×1.14×1/1.1=510N/㎜2綜上所述.d1的設(shè)計初值d1t為:d1t≥(2KT1)1/3/(φd)1/3×(u+1)1/2/u1/3×(ZE×ZH×Zε/[﹠H]2)1/3K-載荷系數(shù)ZH-節(jié)點影響系數(shù)T1-輸出轉(zhuǎn)距Zε-重合度系數(shù)Φd-齒寬系數(shù)﹠H-許用接觸應(yīng)力U-齒數(shù)比ZE-彈性系數(shù)d1t≥(2×1.72×2.24×105)1/3/0.41/3×(3.04+1)1/3/3.041/3×(189.8×2.5×0.87/5912)1/3≥161.47㎜d1=220㎜＞d1t=161.47㎜所以選出齒輪d1=220㎜可用.齒厚b=φd×d1t=0.4×161.47=64㎜齒條寬b2=64㎜齒輪寬b1=b2+(5～10)=70㎜由于采用正常齒輪,所以齒頂高系數(shù)ha*=0.8,頂隙系數(shù)c*,取c*=0.3分度圓的壓力角度數(shù)為α=20°確定齒輪的其它參數(shù)如下:分度圓直徑:d=mz=10×22=220㎜齒頂高:ha=ha*m=0.8×10=8㎜齒根高:hf=(ha*+c*)m=11㎜齒全高:h=(2ha*+c*)m=19㎜齒頂圓直徑:da=d+2ha=220+2×8=236㎜齒根圓直徑:df=d-2hf=220-2×11=198㎜基圓直徑:db=dcosα=220×cos20°=206.7㎜齒距:p=πm=31.4㎜齒厚:s=πm/2=15.7㎜齒槽寬:e=πm/2=15.7㎜基圓齒距:pb=pcosα=29.5㎜發(fā)向齒距:pn=pb=29.5㎜頂隙:c=c*m=0.3*10=3㎜故齒輪采用鑄造齒輪,結(jié)構(gòu)采用普通結(jié)構(gòu).4.1.3聯(lián)軸器的選擇1)類型的選擇電動機(jī)P=0.75Kw(Y90S-4型)故選擇YL型凸緣聯(lián)軸器(具有結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,制造成本低,傳動精度高等優(yōu)點)2)載荷計算公稱轉(zhuǎn)距T=Nfd1/2Nf-載車板受的平均摩擦力d1-齒輪分度圓直徑T=109.4×10-3×220/2=12.034N.m查閱《機(jī)械設(shè)計1》表14-1得工況系數(shù)KAKA=1.5計算轉(zhuǎn)距Tca=KAT=1.5×12.034=18.05N.m3)型號選擇參考系數(shù):電動機(jī)的輸出軸徑是30㎜從GB5842-86中查得YL5型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)距是63N.m許用最大轉(zhuǎn)速是5500r/min軸徑為22～30㎜之間故YL5型凸緣聯(lián)軸器合適.4.1.4鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查閱《機(jī)械設(shè)計》表7-1得，許用積應(yīng)壓力[δp]=100～120MPa,取其平均值[δp]=110MPa。對于半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸：b×h×L=10×8×32鍵的工作長度L1=L-b=32-10=22㎜h1=0.5h=0.5×8=4㎜h1-鍵與轂的接觸高度L1-鍵的接觸長度d-軸直徑靜聯(lián)接，查《機(jī)械設(shè)計》公式7.1得T=1/2h1L1d[δp][δp]=2T/h1L1d=2×12.034×103/4/12/30=9.6Mp＜[δp]=110Mp所以，該平鍵的擠壓強(qiáng)度足夠，鍵是安全的。（半聯(lián)軸器與軸之間平鍵安全。）2）對于齒輪與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸：b×h×L=12×8×32b-鍵寬度h-鍵高度L-鍵長度鍵的工作長度L1=L-b=32-10=20㎜T=1/2h1L1d[αp]T-公稱轉(zhuǎn)距L1-鍵的接觸長度h1-鍵與轂的接觸高度d-軸的直徑[δp]-許用擠壓應(yīng)力[δp]=2T/h1L1d=2×12.034×103/4/20/40=7.6Mp＜[δp]故齒輪與軸之間的鍵是安全的。4.2升降傳動系統(tǒng)的設(shè)計4.2.1升降傳動系統(tǒng)的內(nèi)容介紹本章主要對鏈條、連輪、鋼絲繩的選擇計算與校核，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計，主要包括電動機(jī)的選擇和校核；聯(lián)周器的選擇和校核；制動器的選擇；鏈輪軸的設(shè)計計算與校核；軸承的壽命計算；升降傳動系統(tǒng)的控制和維護(hù)。升降傳動示意簡圖：YCJ系列齒輪減速三相異步電動機(jī)2-鏈輪3-滾筒4-鋼絲繩5-滑輪6-固定端7-橫梁圖4-3升降傳動示意簡圖4.2.2升降機(jī)構(gòu)的工作原理每一個載車板都有一套獨立的傳動裝置，它們的工作原理如圖4-3所示。電機(jī)有兩種旋轉(zhuǎn)方式，順時針載車板上升，反之下降，4.2.3鏈輪、鏈條、鋼絲繩的選擇計算和校核4.2.3.1鏈條的選擇計算由上問可以知道本次設(shè)計對上升速率要求低，線速度在0.6m/s左右，屬于低速的鏈傳動。查《機(jī)械設(shè)計》得到鏈條的靜強(qiáng)度計算公式為：s=Q/(KAF+FC+Ff)≥Np式中s-靜強(qiáng)度安全系數(shù)Q-鏈條抗拉載荷KA-工況系數(shù)F-工作拉力FC-離心力引起的拉力Ff-垂度拉力NP-許用安全系數(shù)，一般為4～8。此處選擇為8。由于動力源是電動機(jī)，而且根據(jù)轎車和載車板的重量，可以知道提升機(jī)構(gòu)屬于中型升降機(jī)，查閱《機(jī)械設(shè)計大典》表36.2-5可以得到：KA=1.4F=5463.5N由于：v＜0.6m/s＜4m/s由表14.1得到滾子鏈的具體參數(shù)如下：內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b118.90㎜內(nèi)鏈節(jié)外寬b227.46㎜外鏈節(jié)外寬b327.51㎜節(jié)距p31.75㎜滾子直徑d119.05㎜由上文可以找到鏈條長度L：L＞1800mm考慮其他因素，決定?。篖=2000mm則鏈條的節(jié)數(shù)n為：n=L/p=2000/31.75≈634.2.3.2鏈輪的設(shè)計計算和確定參數(shù)本次設(shè)計選用了三圓弧一直線的齒型，它的特征有：（1）齒型與滾子嚙合時的接觸應(yīng)力??；（2）嚙合性能好。1)由前文可知線速度小于0.6m/s，查閱《中國機(jī)械設(shè)計大典》表36.2-4可以得到如下數(shù)據(jù)：Z=152)確定鏈輪的其它參數(shù)由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）公式14.2得：d=p/sin(180°/z)式中d-鏈輪的分度圓直徑p-配用鏈條的節(jié)距z-鏈輪的齒數(shù)d=31.75/sin(180°/15)=31.75/sin12°=31.75/0.2079=151.2㎜由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）公式14.3得：da=p(0.54+cot180°/12)式中da-齒頂圓直徑z-鏈輪的齒數(shù)p-配用鏈條的節(jié)距da=31.75(0.54+cot12°)≈170㎜所以da取為170㎜.由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）公式14.4得：df=d-d1=151-19.05=131.95㎜取整數(shù)為df=132㎜由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）公式14.5得：dg＜p×cot(180°/z)-1.04h-0.76式中dg-齒側(cè)凸圓直徑h-內(nèi)鏈板高度由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）表14.1查得：h=30.18㎜所以有：dg＜31.75×cot12°-1.04×30.18-0.76＜116.75㎜取dg=116㎜輪轂厚度h1為：h1=9.5+dK/6+0.01×d=6.5+40/6+0.01×151=17.68㎜L=4h1dh=dk+2h1R=0.04p上述式中L-輪轂寬度Dh-輪轂直徑R-圓角半徑h1=17.68㎜p=31.75㎜dk=40㎜得到：L=70.71㎜dh=75.36㎜R=1.27㎜L、dh和R分別取為71㎜、76㎜、1㎜。由于dh=76㎜＜dg=117㎜,所以dh可以取為76㎜。腹板厚度t由與它配合鏈的節(jié)距決定，由《中國機(jī)械設(shè)計大典》表36.2-22知,當(dāng)p=31.75㎜時，t取為14.3㎜。鏈輪的示意圖在圖4-4可以看見：圖4-4鏈輪的示意簡圖4.2.3.3提升部分鋼絲繩的選擇和計算：鋼絲繩提升受力分析：載車板由四跟鋼絲繩牽引，計算每一根的F拉力為：F=（G1+G2）/4=（630+1600）×9.8=5463.5N≈5.5KN由《鋼絲繩中國標(biāo)準(zhǔn)匯編》查得表4-1知道表4-1鋼絲繩中國標(biāo)準(zhǔn)匯編結(jié)構(gòu)公稱直徑允許偏差最小破斷拉力不松散直徑增大值不大于參考重量MMKNMMKG/100M6X+IWS2.40±0.304.450.252.63.200.308.900.286.34.000.4012.450.436.74.800.4018.600.489.75.600.4024.900.5112.86.400.4031.200.5316.48.000.6043.600.6125.89.500.7064.100.6936.2由表可知鋼絲繩的直徑選擇3.2mm上層載車板下降在底層高度為2000mm，載車板上兩個滑輪之間的距離為2400mm,設(shè)定鋼絲繩的長度為L;L=2400+2000×2=6400mm4.2.4驅(qū)動機(jī)構(gòu)的設(shè)計4.2.4.1升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動電動機(jī)的選擇和校核由上文可以知道每條鋼絲繩受力是5537N。鏈輪的直徑為151㎜，則所產(chǎn)生的力矩T為：T=F×d/2T=5463.5×151/2/1000≈412.49N.m因為P=T×n×10-3/9.55=412.49×30×10-3/9.55≈1.28kw查閱《機(jī)械設(shè)計手冊》表22-1-61，選擇YCJ170和Y112M-4安裝在一起的YCJ系列齒輪減速三相異步電動機(jī)，其參數(shù)如下：功率P=4kw輸出轉(zhuǎn)速n=65r/min輸出轉(zhuǎn)距T1=552N.m因為T1＞T所以提升所選用的YCJ170和Y112M-4安裝在一起的YCJ系列齒輪減速三相異步電動機(jī)合適。鏈條的線速度：v=πdn×10-3/60=3.14×151×65×10-3/60=0.51m/s＜0.6m/s所選的各種設(shè)備合適。所以也得出鋼絲繩的提升速度為0.51m/s。4.2.4.2聯(lián)軸器的選擇公稱轉(zhuǎn)距為：T=9550×P/n式中P、n分別是電動機(jī)的額定功率和轉(zhuǎn)速得：T=9550×4/65=587.6N.m查閱《機(jī)械設(shè)計》表14-1得工況系數(shù)為KA=1.5計算轉(zhuǎn)距為：Tca=KA×T=1.5×587.6N.m=881.4N.m參考數(shù)據(jù)：電動機(jī)軸徑：45㎜齒輪軸軸徑：45㎜此處選擇YL10型凸緣聯(lián)軸器。4.2.4.3制動器的選擇本次使用抱緊輪軸的方式制動，為提高安全系數(shù)選用長閉式制動器，查閱相關(guān)資料得到計算公式為Tc≤Tz式中Tc-計算制動轉(zhuǎn)距Tz-制動器的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)距Tc=S×Tt式中Tc-計算制動轉(zhuǎn)距S-制動安全系數(shù)查《中國機(jī)械設(shè)計大典》表40.3-2得S=2.0Tt-換算到制動軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)距垂直制動時的負(fù)載轉(zhuǎn)距由下式計算而得：Tt=mgD0/n式中m-垂直升降物體及其加具質(zhì)量g-重力加速度D0-制動軸的軸徑n-制動軸的轉(zhuǎn)速所以得：Tt=2230×9.8×40×10-3/65≈13.45N.m則Tc=S×Tt=2×13.45=26.9N.m4.2.4.4鏈輪軸的設(shè)計計算與校核1.鏈輪軸上的功率P2和轉(zhuǎn)速n1的計算查閱《中國機(jī)械設(shè)計大典》表40.4-6，選用機(jī)座號為16的電磁制動器，其制動轉(zhuǎn)距是120N.m.故設(shè)備合適。由于鏈輪通過聯(lián)軸器直接和電機(jī)的輸出軸相連，所以鏈輪軸和電機(jī)的輸出軸擁有一樣的轉(zhuǎn)速，都為65r/min，所以有：n1=65r/min轉(zhuǎn)距T可以通過鏈輪的直徑和鏈條所承受的力來確定：T=F×d/2式中F-鏈條承受的力，由前面計算知道為5463.5Nd-鏈輪的直徑，由前面計算知道為151㎜所以有：T=5463.5×151/2/1000=412.49N.m于是有：P2=T×n1/9550=412.49×65/9550≈2.85kw初步估算軸的最小直徑。選取材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查閱《機(jī)械設(shè)計》表15-3，取A0=110于是有：dmin=A0P21/3/n11/3=110×2.851/3/731/3≈45mm鏈輪軸的最小直徑應(yīng)該是安裝聯(lián)軸器處軸的軸徑，取dmin=45㎜2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，第二段軸右段要有一個軸肩，故第二段軸徑的直徑取為50㎜，由于為了安裝方便只在右端支撐的左邊設(shè)計一個軸肩，直徑取為60㎜，軸的最右端一段直徑取為50㎜。2）由上面的聯(lián)軸器的選擇知道，第一段長度取為80㎜，最右端的軸，由軸承的寬度而定，查閱《實用手冊》可以得到：這段軸的長度為15㎜，它左邊的軸肩只起定位作用，所以決定取長度為5㎜，剩下的一段軸即要安裝鏈輪，又要安裝制動器，所以決定取為185㎜。由此設(shè)計出軸的結(jié)構(gòu)簡圖見零件圖。3.確定軸上的圓角為R2軸上倒角為2×45°4.求軸上的載荷有效圓周力為Fe為：Fe=1000×P/v=1000×2.85/0.51=5588.24N所以根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖，確定軸承的支點位置，由于采用深溝球軸承，支點就在軸承的中點，所以兩個支點間的跨距為81+7.5×2=96㎜，軸的計算簡圖如圖4-5（a）：H平面內(nèi)∑MB=0Ft×L2-RH2×(L2+L3)=0Ft=Fe=5588.24所以有：5588.24×48-RH2×(48+48)=0RH2=2794.12N在H平面內(nèi)同時有：∑Y=0Ft=RH2+RH1所以有：RH1=2794.12N故MH=RH1×L2/2=2794.12×48/2=67058.9N.mm≈67.06N.m由以上計算數(shù)據(jù)并根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖，如圖4-5，根據(jù)已經(jīng)做出的總彎矩圖和扭矩圖，求出計算彎矩Mb,如圖4-5（e）:由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）16.3.2節(jié)得到：公式Mb=[M2+(αT)2]1/2Mb-當(dāng)量彎矩M-合成彎矩T-輸出轉(zhuǎn)矩α-應(yīng)力校正系數(shù)式中α是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異系數(shù)。因為通常情況下由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，而扭矩產(chǎn)生的扭矩切應(yīng)力常常不是對稱循環(huán)的變應(yīng)力，故在計算彎矩時，必須考慮這種循環(huán)特異性差異的影響，考慮實際工況，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取α=0.6故：Mb=[67058.92+(0.6×418040)2]≈234500N.㎜

從軸的結(jié)構(gòu)簡圖和計算彎矩圖中可以看出截面C處的計算彎矩最大，是軸的危險截面。5.按彎矩合成應(yīng)力來校核軸的強(qiáng)度由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）公式16.3得：﹠b=Mb/W式中﹠b-彎曲應(yīng)力W-軸的抗彎截面系數(shù)Mb-當(dāng)量彎矩W=πd3/32-bt(d-t)2/2/d=3.14×503/32-14×7×(50-7)2/2/50=10453.61㎜3所以δb=244500/10453.61=23.3N/㎜2前面已經(jīng)選定了軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計工程學(xué)1》表15-1得：[δ-1]=60Mpa=60N/m因此有：δb＜[δ-1]所以鏈輪中心軸的強(qiáng)度符合安全要求。4.2.5滾筒與定滑輪的選擇4.2.5.1滾筒的選擇查閱《中國設(shè)計大典》，根據(jù)第三章整體框架的設(shè)計，和縱向梁的尺寸，得知，滾筒的基本尺寸為：長度L=200mm,外圍直徑d=150mm內(nèi)直徑d=50mm如圖4-6所示。4.2.5.2滑輪的選擇根據(jù)上層載車板（轎車的重量）受力分析，考慮到滑輪安裝在載車板上不影響轎車的存取，所以確定滑輪的尺寸：滑輪槽寬W=10mm,外圓直徑d=100mm,滑輪槽深h=20mm4.2.6升降機(jī)構(gòu)的控制和維護(hù)4.2.6.1升降機(jī)構(gòu)的控制根據(jù)載車板及車輛確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板移動速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鋼絲繩的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。4.2.6.2升降機(jī)構(gòu)的維護(hù)由《機(jī)械設(shè)計》（第四版）圖14.23得，本設(shè)計的鏈傳動采用人工定期潤滑的方式，潤滑的方式：用刷子或油壺定期在鏈條的內(nèi)，外鏈板的間隙中注油。供油量保持在每班注油一次。為了工作安全、保持環(huán)境清潔，防止灰塵進(jìn)入、減小噪聲以及由于潤滑需要等原因，鏈傳動用鑄造或焊接護(hù)罩封閉。定期對提升部分的控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修，還有就是安全裝置的維護(hù)，保證提升機(jī)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

5結(jié)論在當(dāng)前汽車保有量逐年攀升以及停車難問題的矛盾背景下，立體車庫可以解決停車問題，真正迎合了市場的