畢業(yè)設計（論文）-垂直循環(huán)立體車庫機械設計

目錄TOC\o"1-3"\h\u13068摘要 II7365Abstract III4704第1章緒論 5219921.1研究背景 5102921.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀 5319581.3本文研究內容 6301541.4本文研究意義 723058第2章車庫方案設計 8257892.1車庫的功能和初始參數(shù) 8285182.2車庫工作原理 871382.3立體車庫結構方案 930012.4本章小結 103138第3章驅動結構的設計計算 11191173.1.傳動簡圖 11324603.2.傳動系統(tǒng)設計 11179163.3電動機的選擇及傳動比分配 12288493.3.1工作電機的選擇 12120163.3.2確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 13152413.4渦輪蝸桿減速機構設計 16308273.5鏈傳動設計 20122073.6本章小結 2115958第4章主要零部件設計校核 22149704.1輸入軸的設計 22157354.2輸出軸的設計 27161844.3工作軸的設計 3317844.4本章小結 3816671第5章標準件選型校核 39136065.1聯(lián)軸器選擇 39116545.2平鍵選擇 40213035.3輸出軸鍵選擇與校核 41207735.4輸入軸的軸承計算與校核 41307325.5本章小結 416197第6章垂直循環(huán)立體車庫三維建模 4321586

6.1Solidworks三維建模技術 43308806.2垂直循環(huán)立體車庫三維建模 43139423、焊接側邊建模。 4578446.3立體車庫裝配 49233526.4本章小結 5230613參考文獻 5322504致謝 54摘要自動化的應用技術促進這生活各個方面的發(fā)展，并且改變著生活傳統(tǒng)的各個方式，極大解放傳統(tǒng)勞動力的生產(chǎn)方式，提高傳統(tǒng)勞動的生產(chǎn)效率，本文正是基于自動化的應用技術，以自動化的立體車庫為應用背景設計一款小型化方便化的小型車庫設備，改變傳統(tǒng)的平面式底下停車，減少傳統(tǒng)車庫對平面面積的占用，能夠提高小區(qū)居民以及街道停車的方便性，為了完成本次設計內容，首先通過相關技術文獻查閱相關車庫系統(tǒng)技術和設備傳動的應用技術以確定本次設備的主體結構，然后通過機械設計的理論計算完成對初始方案和初始結構的計算，驗證所設計的方案能夠滿足理論的停車需求，然后對所設計的標準件進行合理設計選型：電動機、減速機構、軸承等，最后采用計算機的輔助繪圖技術CAD和solidworks完成對方案圖紙的繪制,并根據(jù)機械設備的安裝裝配技術最后完成三維的輔助裝配,自上而下的設計理念參數(shù)化的設計,最后完成對設備的設計模擬裝配,通過本次對車庫的設計旨在提高我國立體車庫的發(fā)展、普及和應用，也對通過對本次設計的理解加深自身對機械設計理念和應用實踐能力為走向社會提供一份設計經(jīng)驗。關鍵詞:自動化；電動機、減速機構、CAD、模擬裝配；AbstractTheapplicationtechnologyofautomationpromotesthedevelopmentofallaspectsoflife,andchangesallwaysoftraditionallife,greatlyliberatestheproductionmodeoftraditionallabor,andimprovestheproductionefficiencyoftraditionallabor.Thispaperisbasedontheapplicationtechnologyofautomation,anddesignsaminiaturizedandconvenientsmallgarageequipmentwiththeautomaticthree-dimensionalgarageastheapplicationbackground.Changethetraditionalflatparking,reducetheoccupationoftheflatareaofthetraditionalgarage,canimprovetheconvenienceofresidentialresidentsandstreetparking,inordertocompletethedesigncontent,firstthroughtherelevanttechnicalliteraturetorefertotherelevantgaragesystemtechnologyandequipmenttransmissiontechnologytodeterminethemainstructureoftheequipment,Thencompletethecalculationoftheinitialschemeandtheinitialstructurethroughthetheoreticalcalculationofmechanicaldesign,verifythatthedesignedschemecanmeetthetheoreticalparkingneeds,andthencarryoutreasonabledesignandselectionofthedesignedstandardparts:Motor,deceleratingmechanism,bearing,etc.Finally,thecomputer-aideddrawingtechnologyCADandsolidworksareusedtocompletethedrawingoftheschemedrawings,andthree-dimensionalauxiliaryassemblyiscompletedaccordingtotheinstallationandassemblytechnologyofmechanicalequipment,thedesignconceptofparameterizationistop-down,andfinallythedesignofequipmentassemblyiscompleted.Throughthisdesignofthegarage,thedevelopmentandpopularityofthestereoscopicgarageareimprovedAndapplication,butalsothroughtheunderstandingofthisdesigntodeepentheirownmechanicaldesignconceptandapplicationofpracticalabilitytoprovideadesignexperiencetothesociety.Keywords:Automation;Motor,deceleratingmechanism,CAD,analogassembly;第1章緒論1.1研究背景目前我國經(jīng)濟發(fā)展水平在逐年提高，人們生活質量和生活水平正常向著更好層次的發(fā)展，對于出行工具，傳統(tǒng)采用自行車的時代已經(jīng)過去，據(jù)國內相關報道我國的汽車的居民保有量在上億量并且次數(shù)字還在逐年升高，隨著汽車的普及人們在方便出行的同時也遇到了一個比較頭疼的問題就是停車，由于國內的基礎建設并不完善，道路兩側也并沒有建造太多的停車區(qū)域因此停車難是目前國內城市所存在的普遍問題，傳統(tǒng)的停車主要采用露天或者室內的停車廠，其采用多層平面的布局，其對空間平面上的體積占用比較大，建造成本性高難以在城市內部推廣普及，因此在當前形勢下，如何有效的建設新的停車設備是當前比較迫切的任務書，隨著工業(yè)自動化發(fā)展，自動化的設備控制和制作技術已經(jīng)應用到生活的各個方面，在此背景下發(fā)展我國獨立的停車設備無疑是更有利的。1.2國內外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀國外其是汽車的生產(chǎn)和使用大國，其生產(chǎn)的汽車質量好并且使用長久行比較強，并且基本全球的汽車生產(chǎn)都集中在國外，其工業(yè)自動化的發(fā)展水平比較高，因此其對立體式車庫的停車設備相對國內發(fā)展也都比較早，特別經(jīng)歷過一次、二次工業(yè)革命之后，其歐美各國隨著對資源的應用緊張，迫使其加強對自動化停車設備的著重發(fā)展，以緩解國內對土地資源的使用，其在上世紀六七年代后期美國一家汽車制造公司首先提出來多層升降設備用來提高汽車的停車存儲，隨后的日本也設計生產(chǎn)出相應的空間立體停車設備，其設計主要在于采用剛架構以及傳動鏈條方式生產(chǎn)獨立的停車設備，但傳統(tǒng)設備采用的空間布局比較大，不適合移動或者在街頭巷尾中使用，但是其停車理念的設計和提出也是對未來停車方向起到一定的促進意義，隨著在本世紀初期，日本對于停車理念的設計不僅在于獨立的停車設備，而是能夠隨著建筑物的造型合理布局，合理使用其相關的空間進行環(huán)形停車設備，并且對于控制的精準行上，隨著微電子以及自動化的工業(yè)控制的出現(xiàn)，其停車設備在于控制的穩(wěn)定性上有所提升，并且對于外形結構像韓國和臺灣更多多種多樣，終其一點更多采用空間的占用能夠減少對土地的使用，并且方便在任何需要的地方停車，也能夠增加人們出行的便利性。1.2.1國內發(fā)展現(xiàn)狀國內對于自動化的停車設備發(fā)展比較緩慢，我國前期工業(yè)自動化的基礎比較薄弱，自動還的控制設備和使用普及率比較低，并且國內正處于一個新城改造的時期基本每個小區(qū)都有一定的停車廠，但對于國內比較發(fā)達的一線城市對于停車難的問題已經(jīng)開始出現(xiàn)，目前國內對于停車設備主要采用資源互通的解決方式，只要是方便停車的地區(qū)大家可以互相采用從而緩解一定的壓力，但隨著國內經(jīng)濟發(fā)展的浪潮下，人們將會擁有更多的汽車，采用傳統(tǒng)舊的方式已經(jīng)很難滿足更多的需求和使用，因此發(fā)展自動化的停車設備已然是必然所趨。在上世紀末期我國已經(jīng)開始引進大量的停車設備，但國外設備對于停車也難以批量的推廣，隨著對國外設備的引進，國內制造廠家經(jīng)過不斷研究也生產(chǎn)了一定的自動化車庫，如合肥的立體車庫其主要采用水平、樹直的停車方式其占用面積比較大難以廣泛推廣，隨后上海制造公司首次提出來小型移動式立體車庫，其外形結構體積比較小，能夠很好匹配在市區(qū)中，隨著自動化的發(fā)展國內對于停車設備的發(fā)展也在如雨后春筍一樣蓬勃有力，但是仍然存在著很多問題：1、設備使用穩(wěn)定性比較差；2、運動控制不夠精確，運動出車過程容易產(chǎn)生一定的誤差；3、設備耐久性不高難以保證長久使用；4、外形體積比較大難以快速方便移動等等，國內設備的發(fā)展經(jīng)過以上分析還是有著很長的一段路要走。圖1.1立體車庫1.3本文研究內容（1）調研國內外立體車庫工作原理以及發(fā)展現(xiàn)狀，找出其設計的不足。（2）根據(jù)調研結果，針對當前比較流行的立體車庫進行分析比較，綜合各個結構的特點，設計立體車庫的構型方案。（3）根據(jù)設計方案，對結構中所涉及的軸、鏈輪、軸承固定座以及所用的標準件電機、減速器等進行理論計算并校核其內容能否滿足使用要求。（4）根據(jù)所設計方案和計算內容采用計算機圖形設計軟件solidworks和CAD對涉及的內容進行三位參數(shù)化的建模并繪制標準的工程圖。1.4本文研究意義隨著自動化技術的發(fā)展和應用，給各個各業(yè)帶來著翻天覆地的變化，其所產(chǎn)生的變化不只是對傳統(tǒng)勞動生產(chǎn)力的解放更是對傳統(tǒng)設備的應用起到革命性的變革，本次設計的課題為立體車庫的設計，主要通過對傳統(tǒng)車庫停車方式的分析設計新的停車設備，在充分保證停車使用功能的同時減少傳統(tǒng)性停車廠對平面車間的使用和占用，對提高停車設備對空間的使用具有一定的促進意義，并且新型立體式停車設備能夠極大提高對小區(qū)空間體積的占用，設備整體可控并且方便移動，能夠完成集中式的停車解決小區(qū)或者路邊隨意停車和停車難的現(xiàn)象，有效改善所在城市的交通出行。此外通過立體車庫的設計過程也能極大促進自身對機械設備設計過程的應用和認識，并且通過對車庫設備設計的過程也能夠加強自身對所學知識的理解和應用，為車庫設備發(fā)展做到一定的理論鋪墊，并且為自身走向設備打下一定的理論基礎。

第2章車庫方案設計2.1車庫的功能和初始參數(shù)本次設計的立體車庫，首先根據(jù)市場現(xiàn)有設備進行參考，為了減少對平面尺寸的占用，結構設計上采用空間垂直循環(huán)式車庫結構，盡可能減少對水平面積的占用，因此根據(jù)設計需求可分類列出以下幾點作為本次設計需要解決的問題：1.外形結構緊湊、體積和空間占用比較小，方便快速移動；2.車庫整體外形不大，能夠完成對普通轎車的停車存儲，車庫的存儲數(shù)量能夠最大完成6~9臺的同時存儲；3.車庫外形結構比較小根據(jù)目前市場小轎車的初始參數(shù)長寬高基本滿足5m*2m*3m以下，所設計的車庫采用循環(huán)立體車庫，增加對空間的使用，小區(qū)容積率有限因此平面尺寸盡量減少，并且為了方便移動整體結構設計可同時容納9臺轎車，因此大致的長寬高尺寸，約為7m*7m*12m結構尺寸不大方便移動安裝，可根據(jù)具體小區(qū)的使用設置多臺安置，轎車的重量家用轎車的重量為之間，因此后續(xù)結構設計需要能夠保證最大噸位的汽車能夠完成循環(huán)負載承重，本次設計負載大小按照最大設計可選擇進行設計計算。4.外形尺寸盡量比較小，并且能夠方便快速移動，設備具有一定的穩(wěn)定性和使用長久性并且性價比高、使用效果比較好；2.2車庫工作原理車庫的工作原理主要通過電機驅動系統(tǒng)帶動相應的減速裝置，然后通過減速裝置將具有停車平臺組成的循環(huán)裝置進行不斷的循環(huán)驅動,從而實現(xiàn)車輛的循環(huán)存儲,車輛的進入平臺可經(jīng)過結構設計的下方兩立柱之間進行進出停放,從而實現(xiàn)車輛的自動進入,其工作過程需要借助控制系統(tǒng)對旋轉圈數(shù)的精準定位，從而完成整體的循環(huán)停放，具體的操作使用說明如下：在進行車輛存儲時候可可將車輛存放到相應的底層車庫入口處，其過程操作需要人工或者自動感應控制系統(tǒng)完成車庫的自動感知控制，轎車進入后其自動感知停車完成從而將轎車停放到相應的其他區(qū)域，其空余位置經(jīng)過控制系統(tǒng)的自動感應從而停在底層入口處進行自動感應，從而未下次的停車進行繼續(xù)等待，卻車過程其每個車廂設置一定的停車碼，其可在手機端進行掃碼取車，即可將自己車輛從入口處進行取出從而完成取車的功能，取車功能結束后其空余車位會自動停止在原來如沒有下一次取車其可留在原地進行繼續(xù)等待，方便二次停車。2.3立體車庫結構方案車庫的設計除了工作原理上需要滿足循環(huán)立體停車停放以及外形結構小，結構緊湊外其整體的設計還需滿足一定的經(jīng)濟性和加工成本性，因此對于主要的支撐結構可采用工業(yè)標準型鋼進行設計，具體的結構示意圖和結構內容說明可參照如下：圖2.1立體車庫總體方案鏈條傳動結構；2.鏈輪傳動機構；3.驅動電機；4.減速機構；5.停放平臺；6.固定支撐機構；根據(jù)以上結構分析可知本次設計的結構具體可包括：鏈條傳動結構；2.鏈輪傳動機構；3.驅動電機；4.減速機構；5.停放平臺；6.固定支撐機構幾個方面的主要內容，現(xiàn)對機構的工作原理和使用進行詳細分析：1.鏈條傳動機構:本次設計的傳動機構主要采用鏈條，鏈條的材料一般采用合金材料的碳素結構鋼能夠承受較大的負載，并且其傳動過程不會出現(xiàn)同步帶等打滑現(xiàn)象因此傳動力矩比較大，傳動比較安全。2.鏈輪傳動機構：本次設計的設備其傳動過程具有一定的位置距離，因此傳動方式可采用鏈輪并且通過鏈條進行傳動，能夠傳動和承受較大的力矩。3.驅動電機：驅動電機本次設計可采用普通三箱異步電動機，本次設計停車平臺的控制速度不大根據(jù)目前市場的車庫停放和存儲速度本次設計的用車等待時間不超過一分鐘，并且傳動精度要求不高，其速度可通過電子調速器或者變頻器進行驅動控制，因此電機考慮性價比要求可選擇三項異步電動機。4.減速機構：對于減速機構其主要設計能夠實現(xiàn)電機的減速增扭，從而降低負載力矩對電機扭矩的要求，減速機構的類似可根據(jù)具體設計進行合理選取。5.停放平臺：對于本次設計的停放平臺結構設計上可采用標準型材焊接，其平臺上設置安裝有一定的限位感應機構和停車限位阻擋機構，從而保證車輛能夠正確停放到相應的平臺中心。6.固定支撐機構：固定支撐是能夠講所設計的機構進行合理的布局從而完成對所有機構的固定安裝，本次設計所采用的固定支撐采用工業(yè)C型鋼和槽型鋼進行固定支撐，固定型材價格和成本性比較低，焊接后的整體具有很好的強度和力學性能。2.4本章小結本章節(jié)主要查閱相關文獻確定本次的設計需求以及本次車庫所需要滿足的小車外形，并且根據(jù)所設計的小型化停車方案確定本次的方案布局，對涉及的機構進行詳細闡述，確定結構所涉及的傳動方案和功能要求。第3章驅動結構的設計計算3.1.傳動簡圖根據(jù)車庫結構方案可對此次設計的立體車庫的運動簡圖進行繪制如下：1.電機2.聯(lián)軸器3.軸承4.蝸輪蝸桿減速機構5.鏈傳動機構6.主軸3.2.傳動系統(tǒng)設計一.傳動方案特點根據(jù)本次結構設計方案，可知組成傳動結構的主要內容可具體分為以下幾個方面：1.組成：本次設計傳動力矩比較大，因此傳動結構主要包含減速器、電機、聯(lián)軸器等。2.特點：本次傳動為了滿足一定的傳動間距，傳動主要方式采用鏈輪和鏈條傳動；3.確定傳動方案：考慮到電機轉速高，以及整體空間布局問題，采用聯(lián)軸器連接方式，并配合使用傳動比較高的蝸輪蝸桿減速器。二.計算傳動裝置總效率為軸承的效率，為齒輪的效率，為聯(lián)軸器的效率，為鏈傳動的效率，為工作機的效率。此次設計的垂直循環(huán)立體車庫主要是針對家用轎車的停放，整個垂直循環(huán)立體車庫可分為運動機構和支撐機構兩個部分，其中支撐機構主要是采用鋼制型材來完成主體焊接，運動機構主要有傳動機構和車輛托板組成，車輛托板主要是對車輛進行固定和托舉，其設計主要考慮強度問題，運動機構采用電動機、蝸輪蝸桿以及鏈傳動相互組合。在此次垂直循環(huán)立體車庫設計中采用9車位結構，九個車位均勻布置于特制鏈條的鏈板上，由于設計機構的特點可知當垂直循環(huán)立體車庫停放2、4、6、8個車輛時車輛會均勻分布在垂直循環(huán)立體車庫兩旁，從而會使得特制鏈條兩端的受力相同，即可達到重力中和作用，在需要旋轉時只需要提供較小的驅動力便可實現(xiàn)車輛托板的轉換。當停放的車輛為1、3、5、7、9時，會有一輛車沒有對應的車輛給與重力中和，因此在對車輛托板進行轉換時需要提供一個車輛運動的驅動力，參考大多數(shù)家用轎車噸位數(shù)據(jù)，在此次設計計算中取每輛轎車噸位為2.0噸，每個車輛托架綜合重量為0.3噸。計算所需最大驅動力F:在對垂直循環(huán)立體車庫上的托板進行移動時需要控制其運行速度，使得其在托板轉換過程中始終處于平穩(wěn)狀態(tài)，若托板轉換過程中運行速度較快則會導致托板穩(wěn)定性下降，從而導致車輛搖晃，甚至會導致結構損毀的嚴重后果，若托板轉換過程中運行速度較慢則會導致機構的工作效率下降，從而延長用車等待時間。在此次設計中確定用車最長等待時間為一分鐘，機械可以順時針、逆時針兩個方向轉動，因此結合整體結構可知托板運行速度為0.144m/s。計算工作狀態(tài)下托板運行所需功率：計算工作主軸的轉速：已知特制鏈輪的運行速度為：已知特制鏈輪的直徑為：則計算特制鏈輪的轉速為：3.3電動機的選擇及傳動比分配3.3.1工作電機的選擇工作機的轉速:工作機的功率:電動機所需工作功率為:根據(jù)以上計算結果并且結合機械蝸輪蝸桿的傳動特點以確定本次的傳動比，根據(jù)相關計算公式查表可得傳動比在比較合適，并且鏈條傳動其傳動比不應太大根據(jù)經(jīng)驗查表其大小通常在，因此根據(jù)傳動比的計算公式本次傳動過程總的傳動比為，根據(jù)所設計的傳動比計算其電機的轉速為：，對于電機的選型除了考慮額定轉速需要能夠滿足所要求，并且其性價比要求比較高，并且方便后期的維修和材料更換，因此對于目前電機進行比較異步電動機比較合適，其具體系列可選擇具體型號系列根據(jù)常用的電機型號可查詢?yōu)椋篩系列的Y160M2-8，額定功率為5.5Kw，滿載轉速720r/min，同步轉速750r/min。根據(jù)目前對電機的尺寸以及外形可具體參見以下計算公式：：中心高外形尺寸地腳螺栓安裝尺寸地腳螺栓孔直徑電動機軸伸出段尺寸鍵尺寸HL×HDA×BKD×EF×G160mm600×385254×21015mm42×11012×373.3.2確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比：總傳動比的計算主要根據(jù)輸出端的轉速與具體的電機額定滿載情況下的轉速進行對比，并根據(jù)具體計算公式可得本次傳動結構的總傳動比：由選定的電動機滿載轉速和工作機主動軸轉速，可得傳動裝置總傳動比為:（2）分配傳動裝置傳動比:式中分別為減速器、一級鏈傳動、二級鏈傳動的傳動比；結構設計中為了減少標準件鏈輪的外形尺寸，增加一定的性價比，對于傳動比的大小選擇過大會造成材料的浪費，因此根據(jù)傳動方案初步選取，根據(jù)傳動結構的減速器傳動比的相關計算可得：（1）各軸轉速:輸入軸：輸出軸：小鏈輪軸：一級鏈傳動從動軸：（2）各軸輸入功率:輸入軸：輸出軸：小鏈輪軸：一級鏈傳動從動軸：則各軸的輸出功率：輸入軸：輸出軸：小鏈輪軸：一級鏈傳動從動軸：（3）各軸輸入轉矩:電動機軸輸出轉矩：輸入軸：輸出軸：小鏈輪軸：一級鏈傳動從動軸：各軸輸出轉矩為：輸入軸：輸出軸：小鏈輪軸：一級鏈傳動從動軸：3.4渦輪蝸桿減速機構設計對于本次設計的減速結構選擇，為了增加力矩和降低電機的傳動速度，必須選擇合適的減速機構，目前減速結構可分為：直齒減速機構、蝸輪蝸桿減速機構、行星減速器機構等，根據(jù)本次的設計本次，在具體車庫中其加速過程還需要考慮一定的安裝性，防止出現(xiàn)滑動現(xiàn)象要求結構具有一定的自鎖性能，通過對比發(fā)現(xiàn)蝸輪蝸桿減速機構其傳動穩(wěn)定、性價比高、傳動效果好。1.選擇蝸桿傳動類型對于蝸桿的傳動形式根據(jù)國標設計手冊：GB/T10085-198，采用漸開線蝸桿（ZI）對于傳動的穩(wěn)定性和零件加工性比較合適。2.選擇材料及精度等級材料選擇首先根據(jù)設計手冊齒輪材料選型表，通過查閱可知其具體材料為：40Cr，并且采用淬火處理，并且為了增加其相應的硬度和摩擦性能其齒面強度可達到：280HBS，大齒輪的材料可選擇通用的低碳鋼：45，其傳動過程過程單位面積內的強度比較小因此對于表面淬火硬度稍微低于小齒輪可取為240HBS。3.按齒面接觸疲勞強度進行設計根據(jù)蝸桿傳動的計算公式，對于齒面的強度進行計算后，在通過相關公式對其疲勞強度進行計算，具體計算過程根據(jù)理論力學的相關查詢可得：確定作用在蝸輪上的轉矩根據(jù)第四部分計算（2）確定載荷系數(shù)K載荷系數(shù)主要根據(jù)傳動系統(tǒng)所受到的工作條件，根據(jù)本次傳動過程其受到相對于單方向的穩(wěn)定載荷并且傳動力矩比較穩(wěn)定，傳動過程速度不大，因此根據(jù)結構設計計算取值：載荷分布不均系數(shù)；由表11-5選取使用系數(shù)；根；則：（3）確定彈性影響系數(shù)彈性系數(shù)的影響主要因素為傳動結構所選材料，本次設計鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故（4）確定蝸桿頭數(shù)和蝸輪齒數(shù)根據(jù)傳動比選擇蝸桿頭數(shù)，則蝸輪齒數(shù)，取（5）確定許用接觸應力根據(jù)上述所選擇的材料：蝸輪材料鑄錫磷青銅，加工方式可選金屬鑄造模具，蝸桿螺旋齒面硬度＞45HRC，可從表11-7中查得蝸輪的基本許用應力應力循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)：則：（6）計算值因，根據(jù)結構設計計算參數(shù)其具體的模數(shù)可選擇:，并且根據(jù)相關的計算參數(shù)選取相關蝸桿的分度圓直徑直徑。4.蝸桿與蝸輪結構尺寸的計算（1）中心距（2）蝸桿軸向齒距：直徑系數(shù)：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：分度圓導程角：蝸桿軸向齒厚：蝸桿寬度：（3）蝸輪蝸輪分度圓直徑：蝸輪喉圓直徑：蝸輪齒根圓直徑：蝸輪咽喉母圓半徑：蝸輪寬度：蝸輪頂圓直徑：5.校核齒根彎曲疲勞強度當量齒數(shù)：根據(jù)，從圖11-17中可查得齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)：許用彎曲應力：根據(jù)機械手冊計算公式在材料銅ZCuSn10P1其所查詢承受的彎曲應力大小為：，并根據(jù)相關壽命計算公式可得：壽命系數(shù)：彎曲強度是滿足的。6.驗算效率相對滑動速度：根據(jù)機械設計手冊的理論力學的相關計算可得：得、；已知代入下式中得：7.熱平衡核算取油溫=，周圍空氣溫度，通風良好，取，傳動效率為=，則散熱面積S為主要設計結論模數(shù)，蝸桿分度圓直徑，蝸桿頭數(shù)，蝸輪齒數(shù)，中心距。蝸桿材料用45鋼，齒面淬火；蝸輪材料用鑄錫磷青銅ZCuSn10P1，對于加工制造公益采用鑄造而成。其他重要齒輪參數(shù)總結和計算名稱代號計算關系式取值蝸桿直徑系數(shù)10蝸桿軸向齒距蝸桿導程蝸桿分度圓直徑蝸桿齒頂圓直徑蝸桿齒根圓直徑蝸桿導程角蝸桿齒寬蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒根圓直徑蝸輪咽喉母圓半徑蝸輪寬度蝸輪頂圓直徑3.5鏈傳動設計1.選擇鏈輪齒數(shù)取小鏈輪齒輪，大鏈輪的齒數(shù)為2.確定計算功率根據(jù)設計手冊并且傳動結構的工況系數(shù)，根據(jù)設計查詢傳動主動鏈輪的相關齒數(shù)可得相關的系數(shù)大小：，本次結構設計采用單排作用鏈條，其傳動設計可得相關功率為：3.選擇鏈條型號和節(jié)距根據(jù)，，根據(jù)機械設計手冊對鏈條的節(jié)距和型號查詢本次設計可選擇:24A。并且根據(jù)計算查表可的鏈條節(jié)距。4.計算鏈節(jié)數(shù)和中心距初選中心距取相應的鏈長節(jié)數(shù)為取鏈長節(jié)數(shù)。根據(jù)機械設計進行相關尺寸計算查詢線性插值，計算得到中心距計算系數(shù)，因此本次鏈條傳動其傳動大小的中心距離為：5.計算鏈速v，確定潤滑方式由和鏈號24A，根據(jù)鏈條的傳動速度和具體的鏈條型號，對于鏈條的潤滑方式可采用人工輔助進行，其速度不快人工即可滿足潤滑要求。6.計算壓軸力p有效圓周力為：根據(jù)鏈輪的使用方式確定相關的壓軸的載荷系數(shù)，根據(jù)通常的水平方式其載荷系數(shù)大小為：，根據(jù)相關計算公式可得：7.主要設計結論鏈條型號24A；鏈輪齒數(shù)；鏈節(jié)數(shù)，中心距。3.6本章小結本章節(jié)主要針對立體車庫的運動機構進行設計，主要設計到機構的驅動原件電機的選擇，各部分傳動機構上傳動比的分配，蝸輪蝸桿機構的設計計算以及鏈傳動的設計和選型。第4章主要零部件設計校核4.1輸入軸的設計1.蝸桿軸上的功率、轉速和轉矩2.求作用在齒輪上的力已知蝸桿的分度圓直徑為:蝸輪的分度圓直徑為:則:3.初步確定軸的最小直徑:軸的相關設計金計算，首先在滿足強度使用前提下，確定其最大載荷下最小軸徑的大小，本次設計為了滿足材料性價比要求對于軸的常用材料可選擇45鋼，軸的熱處理通常采用淬火調制，根據(jù)具體的計算選取系數(shù)：：對于最小軸徑大小尺寸本次設計可選擇的軸需要與電動機進行連接，其采用聯(lián)軸器，因此通過最小軸徑選擇相應合適的聯(lián)軸器型號，本次軸的大小可線用字母代替，具體聯(lián)軸器的計算也需要滿足相應扭矩和轉矩要求，對聯(lián)軸器的扭矩計算需要考慮一定的安全系數(shù)根據(jù)相關資料查表其大小，則聯(lián)軸器具體的扭矩為：根據(jù)上述計算結果按照設計手冊查詢：查標準GB/T4323-2002，聯(lián)軸器選擇標準系列：。其外形尺寸為：孔徑故取，聯(lián)軸器與軸的連接具有一定的深度其具體長度為：。4.軸的結構設計圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）軸的設計需要滿足其所固定安裝的結構元件，因此根據(jù)本次設計傳動要求可得，I-II需要設計定位臺階，因此II=III尺寸為;,軸結構左邊需要考慮一定的密封和安全保證，因此結構左端需要設計一定的擋圈：直徑。根據(jù)結構設計聯(lián)軸器的長度為，因此坐斷的長度應該比聯(lián)軸器的安裝尺寸稍微短一點因此I-II取。2）軸承的設計選擇，根據(jù)傳動結構的受力分析，其受力比較大因此可選：單列圓錐滾子軸承，根據(jù)具體傳動尺寸其內徑安裝孔大?。?，對與設計手冊標準的型號大小為：30209，具體尺寸為，故，取擋油環(huán)的寬度為2，則。根據(jù)軸承的型號，傳動設計上采用擋油環(huán)，其具體外形尺寸根據(jù)所選軸承進行相關查詢：，因此。3）蝸桿蝸桿軸其軸的直徑不大因此結構設計上可將其固定為一個整體方便加工因此其相關尺寸：，。4）為了方便軸承端蓋后期維修拆卸因此結構設計上需要留有一定間隙：。5）取蝸輪頂圓距箱體內壁之距離，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取，取蝸桿軸安裝軸承處箱體內凸臺距箱體內壁距離為t，取，則至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段直徑(mm)35404552965245長度(mm)585022.75176.25144176.2522.756.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖:根據(jù)30209軸承查手冊得聯(lián)軸器中點距左支點距離:齒寬中點距左支點距離:齒寬中點距右支點距離:2）計算軸的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右側軸承1的總支承反力：左側軸承2的總支承反力：3）計算軸的水平彎矩并繪制彎矩圖：蝸桿受力點截面C處的水平彎矩：截面B處的水平彎矩：4）計算軸的垂直彎矩并繪制彎矩圖：蝸桿受力點C處左側的垂直彎矩：蝸桿受力點C處右側的垂直彎矩：5）計算合成彎矩并繪制彎矩圖：蝸桿受力點C處左側的合成彎矩：蝸桿受力點C處右側的合成彎矩：支點B處的合成彎矩：6）繪制扭矩圖7）計算當量彎矩并繪制彎矩圖截面A處的當量彎矩：截面B處的當量彎矩：截面C處左側的當量彎矩：截面C處右側的當量彎矩：截面D處的當量彎矩：8）按彎扭合成應力校核軸的強度：根據(jù)機械設計理論計算，其校核點為最大彎矩的地方，并且根據(jù)軸的傳動和結構受力方式可選擇相關的變力系數(shù)：根據(jù)計算公式：根據(jù)計算結果，鍵槽對軸的影響不大，軸的強度設計能夠滿足傳動要求，因此合適。軸的彎扭受力圖如下：4.2輸出軸的設計1.輸出軸上的功率、轉速和轉矩2.求作用在蝸輪上的力已知蝸桿的分度圓直徑為:已知蝸輪的分度圓直徑為:則:3.初步確定軸的最小直徑:軸的相關設計金計算，首先在滿足強度使用前提下，確定其最大載荷下最小軸徑的大小，本次設計為了滿足材料性價比要求對于軸的常用材料可選擇45鋼，軸的熱處理通常采用淬火調制，根據(jù)具體的計算選取系數(shù)：，并根據(jù)以下計算公式：輸出軸的最小直徑需要與外部鏈輪進行配合安裝而且其安裝方式采用鍵槽因此考慮軸的設計需要有一定的安全系數(shù)：5%，故選取:。4.軸的結構設計圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1）I-II滿足結構定位要求取II-III段直徑尺寸；左端擋圈直徑?，F(xiàn)取。2）軸承型號，根據(jù)傳動分析以及安裝尺寸，可選擇具體型號為：30218，可查詢其外形，，取擋油環(huán)的寬度為15，則。左端軸承根據(jù)軸向定位要求差30218型軸承定位軸肩高度，取。3）軸段IV-V段直徑；結構采用油環(huán)定位。取蝸輪輪轂寬度，為了方便使擋油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，故取。4）為了方便后期軸承檔蓋的拆卸安裝。5）取蝸輪輪轂端面距箱體內壁之距離，考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離s，取，已知滾動軸承的寬度，則：通過以上計算可得軸的詳細尺寸：第一段第二段第三段第四段第五段第六段直徑(mm)8388909510090長度(mm)405058.5112947.56.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖:根據(jù)30218軸承查手冊得齒寬中點距左支點距離:齒寬中點距右支點距離:小鏈輪中點距右支點距離:2）計算軸的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右側軸承1的總支承反力：左側軸承2的總支承反力：3）計算軸的水平彎矩并繪制彎矩圖：截面A處和B處的水平彎矩：齒輪軸截面C右側水平彎矩：齒輪軸截面C左側水平面彎矩：截面D在水平面上所受彎矩：4）計算軸的垂直彎矩并繪制彎矩圖：截面A在垂直面上所受彎矩：截面B在垂直面上所受彎矩：齒輪所在軸截面C在垂直面上所受彎矩：截面D在垂直面上所受彎矩：5）計算合成彎矩并繪制彎矩圖：截面A處的合成彎矩：截面B處的合成彎矩：齒輪截面C合成彎矩：截面D處的合成彎矩：6）繪制扭矩圖7）計算當量彎矩并繪制彎矩圖截面A處的當量彎矩：截面B處的當量彎矩：截面C處的當量彎矩：截面C處的當量彎矩：8）按彎扭合成應力校核軸的強度：按照強度計算校核公式最大危險斷裂面C處的強度以及相關傳動在系數(shù)，取，則計算相關傳動應力：故所設計軸能夠滿足強度使用按要求。）。軸的彎扭受力圖如下：4.3工作軸的設計1.工作軸上的功率、轉速和轉矩2.求作用在蝸輪上的力已知二級鏈傳動大鏈輪分度圓直徑為:已知特制鏈輪分度圓直徑為:則:3.初步確定軸的最小直徑:根據(jù)以上對軸的設計分析軸材料采用45號碳素結構剛并且軸的系數(shù)值取，得計算如下：輸出軸需要與相關鏈輪進行鍵槽連接因此結構設計需要考慮一定的安全系數(shù)：5%，故選取:。4.軸的結構設計圖5.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度工作軸的具體尺寸需要根據(jù)立體車庫的總設計結構進行確定，在滿足最小直徑的前提下進行合理設計，工作軸的具體尺寸如上圖所示。6.軸的受力分析和校核1）作軸的計算簡圖:根據(jù)6230軸承查手冊得特制鏈輪中點距左支點距離:特制鏈輪中點距右支點距離:大鏈輪中點距右支點距離:2）計算軸的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右側軸承1的總支承反力：左側軸承2的總支承反力：3）計算軸的水平彎矩并繪制彎矩圖：截面A處和B處的水平彎矩：齒輪所在軸截面C右側在水平面上所受彎矩：齒輪所在軸截面C左側在水平面上所受彎矩：截面D在水平面上所受彎矩：4）計算軸的垂直彎矩并繪制彎矩圖：截面A在垂直面上所受彎矩：截面B在垂直面上所受彎矩：齒輪所在軸截面C在垂直面上所受彎矩：截面D在垂直面上所受彎矩：5）計算合成彎矩并繪制彎矩圖：截面A處的合成彎矩：截面B處的合成彎矩：齒輪所在截面C處的合成彎矩：截面D處的合成彎矩：6）繪制扭矩圖7）計算當量彎矩并繪制彎矩圖截面A處的當量彎矩：截面B處的當量彎矩：截面C處的當量彎矩：截面C處的當量彎矩：8）按彎扭合成應力校核軸的強度：根據(jù)結構計算公式以及相應的載荷系數(shù)取，則軸的計算應力：根據(jù)計算軸的尺寸能夠滿足結構要求。軸的彎扭受力圖如下：4.4本章小結本章節(jié)主要針對第三章中運動機構設計中的主要零部件進行計算校核，通過科學計算的方法來確定各尺寸的合理性，并通過校核驗證零部件的強度等。此次零部件校核主要針對蝸桿、渦輪軸以及工作主軸進行，保證其工作過程中的穩(wěn)定性。第5章標準件選型校核5.1聯(lián)軸器選擇1.聯(lián)軸器的介紹聯(lián)軸器在工業(yè)制品中也可以稱之為聯(lián)軸節(jié)，其主要的作用能夠使得相關的主動軸與從動軸進行緊密鏈接，并且能夠實現(xiàn)同步轉動和同步力矩的傳輸，與其連接的軸通過軸上鍵槽進行固定鏈接，并且聯(lián)軸器通常具有一定的撓性連接能夠減少相互作用的主軸的不同心性，對所需要配合傳動的主動和從動軸起到一定的偏移補償并且能夠對傳動過程的負載激增起到一定的緩沖、吸震性能。聯(lián)軸器的設計選型主要針對所選的驅動原件輸出軸的致敬尺寸，然后結合傳動軸段直徑進行標準型號選取，選取后的聯(lián)軸器需要對其進行扭矩、負載的相關校核，對于特殊工況下轉速更高的起你光還需對其結構上彈性元件和邊緣件進行離心力和變形性的腳酸校核，所選聯(lián)軸器除了滿足必要的強度計算校核還需要考慮工況的實際需要能夠滿足以下幾個方面的要求:可移性。其主要能夠滿足傳動結構件在加工制造誤差對安裝所造成的影響，通過聯(lián)軸器的可移動性能夠對相關的安裝誤差進行一定的軸向和徑向方向的彌補，因此對所選的聯(lián)軸器其必須能夠具有一定的消震性能，從而能夠具有一定的游離間隙能夠方便后期安裝；緩沖性。工業(yè)設備在具體的使用過程中容易因瞬時負載過大所造成傳動結構元件的損傷，因此動力輸入軸與傳動連接件之間選擇彈性元件連接從而能夠具有一定的緩沖、減振從而對傳動結構起到一定的結構保護；（3）基本要求能夠滿足結構的轉速、扭矩要求并且整體具有一定的強度、剛度并且保持一定的使用壽命；（4）結構設計盡量簡單、方便后期維護和安裝更換；2.聯(lián)軸器的計算：（1）載荷計算公稱轉矩：由表查得，故得計算轉矩為：（2）型號選擇選用LT5型聯(lián)軸器，聯(lián)軸器許用轉矩為，許用最大轉速為n，軸孔直徑為，軸孔長度為。聯(lián)軸器滿足要求，故合用。5.2平鍵選擇1.平鍵的介紹平鍵的用途功能∶目前平鍵發(fā)展在工業(yè)標準設備上已經(jīng)分為四種具體類型常用的結構為普通型、薄型、定位導向型、平滑鍵等，其主要安裝在所傳動的軸和相應的傳動輪轂上，通過其剪切力從而完成力矩和速度的傳遞，現(xiàn)對目前常用的平鍵進行選型介紹以選擇本次設計合適的平鍵類型。1、普通型：其結構簡單結構設計安裝那種方便維護拆裝，并未對傳動件的對中性能比較好，對負載要求可以為定負載或者變負載要求。2、半圓鍵形似半圓，結構設計中能夠具有一定的移動，能夠更好的適應輪轂的結構，傳動過程中的承受負載能力不大，負載能力不強。3、鉤頭楔鍵主要能夠實現(xiàn)傳動件的緊密鏈接，并且裝配后容易造成傳動零部件之間的偏斜和偏心，但加工制造比較簡單、價格成本比較低，對工作設備場合的精度要求不高。平鍵的工作原理:平鍵在軸和輪轂之間安裝后主要依靠主動電機或者主動件對其產(chǎn)生一定的扭矩切應力，從而使得軸上的安裝配合部件能夠進行一定的轉動，并且對于特殊結構要求的設計，平鍵的安裝和使用能夠對設備元件起到一定的對中調整性，而且能夠對軸上零件起到一定的固定。2.平鍵的計算校核聯(lián)軸器處的鍵連接：根據(jù)對平鍵的型號查詢可得：，接觸長度:，根據(jù)設計計算其所傳遞的扭矩大小為:，故鍵滿足強度要求。5.3輸出軸鍵選擇與校核(1)校核第一段軸處的鍵連接：該處選用普通平鍵尺寸為：，接觸長度:，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉矩為:，故鍵滿足強度要求。(2)大齒輪處鍵連接：該處選用普通平鍵尺寸為：，接觸長度:，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉矩為:，故鍵滿足強度要求。軸承選擇5.4輸入軸的軸承計算與校核（1）初步計算當量動載荷P:根據(jù)結構受力分析此處軸承具有一定徑向和軸因該軸承既受徑向力也受軸向力，有課本表12-5查得徑向動載荷系數(shù)X和軸向動載荷系數(shù)Y分別為：所以:（2）求軸承應有的基本額定載荷值C為:（3）選擇軸承型號:查課本表11-5，選擇:30209軸承，，由課本式11-3有：所以軸承預期壽命足夠。5.5本章小結本章節(jié)主要針對設計過程中所用到的標準件進行計算和選型，主要標準件包括平鍵、軸承、聯(lián)軸器等。

第6章垂直循環(huán)立體車庫三維建模

6.1Solidworks三維建模技術Solidworks是Solidworks公司在上世紀末期所開發(fā)的機械三維圖形設計軟件，其能夠將傳統(tǒng)的二維設計圖紙進行直觀的3D展現(xiàn)，并且其操作界面簡單方便好學，并且為了提高設計工作者的操作效率其對于鼠標也采用了快捷鍵的設計，能夠方便的進行相關指令的調用，快速的對圖形進行繪制。Solidworks軟件功能模塊可根據(jù)具體使用大致分為三個方面：零件建模、零件裝配、零件圖紙繪制。1.零件：零件模塊主要根據(jù)零件操作的編輯繪制，先做出相應的簡化二維圖，然后根據(jù)特征編輯，從而完成零件的建模，主要涉及的功能有基礎特征拉伸、切除、旋轉、此外還有鈑金模塊、焊接模塊、模具設計模塊等。2.裝配：裝配工序主要能夠將建好的零件按照，參照一定的位置配合關系組裝成一個零件整體的過程，其在軟件中操作非常方便，裝配過程就是對零件實體組裝的過程，組裝后的裝配模型可進一步添加動畫，能夠直觀性的檢查零零件的相互配合關系。3.工程圖：SolidWorks工程圖模塊，主要為建模后的零件生成可用于生產(chǎn)加工的二位圖紙，其能夠與CAD圖之間進行相互轉換，并可轉成其他需要的PPT等格式，并且對于通過三維模型進行二維圖紙的轉換，其對零件尺寸的標注上能夠更加方便，。6.2垂直循環(huán)立體車庫三維建模立體車庫結構的三維模型如圖4.1所示。圖6.1Solidworks三維模型載車板建模如下首先選取前基準面，進行草繪。操作過程如下：1、草圖的建立首先確定需要傳動的基準面，然后進行相關二維圖的繪制和編輯，并定義好相關的尺寸：圖6.2繪制草圖2、根據(jù)繪制好的二維尺寸草圖選擇相應合適的特征命令，并且輸入相關具體的特征值從而完成相應的模型建立，具體操作過程如下：圖6.3拉伸菜單示意圖3、焊接側邊建模。焊接側邊，首先建立草繪模型，給定拉伸厚度，焊接特征的處理與普通拉伸命令一致具體操作過程如下：圖6.4焊接側邊同理支架、鏈傳動、軸承、滾輪、底座、殼體等主要運動構件的三維模型，方法基本一致，只是使用的特征按鈕不一樣，操作方法基本相同。在對支撐整體框架的建模中采用的是焊件建模方式，通過對標準零件庫中的標準型材進行合理的尺寸選取，并通過繪制出其掃掠曲線來限制其空間位置和長度，并配合基本的建模命令（如凸臺，拉伸切除等）從而完成整個支撐框架的建模，其建模后效果如下圖所示：圖6.5支撐架電機的模型如圖所示，通過拉伸、旋轉、圓角、陣列等命令得出。圖6.6電機三維設計小鏈輪三維建模如圖6.7所示，通過拉伸切除、陣列命令即可得到。圖6.7鏈輪支撐片的模型如圖6.8所示，只需要使用凸臺拉伸的命令即可求得所得模型。圖6.8支撐片特制鏈輪模型如圖6.9所示。圖6.9大鏈輪6.3立體車庫裝配Solidworks裝配其核心主要根據(jù)根據(jù)結構在傳動和應用過程中的實際固定安裝關系進行相關的面、線、點、圓的配合，其能夠通過計算軟件模擬整個結構的安裝過程，并通過裝配后的效果對模型結構進行相關檢查，具體配合過程如下：圖6.10配合界面示意圖根據(jù)該機器的裝配特點，本次傳動配合過程主要為軸承和鏈輪的配合其配合方式采用同心或者同軸配合方式，具體的配合方式以及裝配過程如下圖所示：圖6.11裝配示意圖圖6.12三維渲染效果圖6.4本章小結本章主要通過計算機三維軟件對計算結果進行三維圖紙和二維圖紙的繪制，然后通過三位參數(shù)化的設計和裝配計算完成對裝配模型的建立，從而優(yōu)化和檢查所設計的結構是否有干涉和結構設計的問題，從而保證結構設計的準確性和可行性。

7設計總結循環(huán)式立體車庫是一種高效的停車解決方案，它采用自動化系統(tǒng)將車輛垂直移動和旋轉，以最大程度地節(jié)省空間并提高停車效率。以下是循環(huán)式立體車庫設計的主要特點和優(yōu)勢：節(jié)省空間：循環(huán)式設計允許多層停車，利用垂直空間最大化停車位數(shù)量，特別適用于城市中有限的地方。車輛通過自動電梯系統(tǒng)上下移動，而不需要額外的車道或車輛操作空間。高效快速：循環(huán)式車庫利用自動化技術和智能控制系統(tǒng)，車輛的存取過程更加高效快速。車輛在停車位之間旋轉和移動，以減少停車和取車時間，提高整體的停車效率。安全可靠：循環(huán)式立體車庫具有安全性和可靠性的設計。它采用先進的傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)，確保車輛的安全停放和準確的定位。此外，系統(tǒng)的緊急故障處理功能可以確保在緊急情況下的順利車輛取出。靈活性：循環(huán)式立體車庫的設計可根據(jù)具體需求進行定制。它可以適應不同類型和尺寸的車輛，以及適應不同的停車需求。此外，它還可以與