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附錄Ⅰ ：外文譯文 直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù)的分析與測(cè)試 秦奮璐，云月燁，簡(jiǎn)欣神 浙江大學(xué) 電機(jī)工程學(xué)院 浙大路38, 310027號(hào)，杭州，中國(guó) 電子郵件：LuqFiNeN-ZJU.E.U.CN （收到：18.092015，修訂：20.092015） 摘要：汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，尤其是在立體車(chē)庫(kù)中，應(yīng)該盡量減少這一點(diǎn)。本文提出了一種新穎的立體車(chē)庫(kù)。該系統(tǒng)采用直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。在立體車(chē)庫(kù)中，在升降平臺(tái)的橫梁下方安裝多個(gè)LIMS，在移動(dòng)框架的頂部固定若干個(gè)LIMS。在LIMS的操作過(guò)程中，移動(dòng)框架向前和向后移動(dòng)以到達(dá)所需的停車(chē)位置，而橫梁水平移動(dòng)以快速地獲取或存儲(chǔ)車(chē)輛。所有這些LIMS都是相同的，應(yīng)該在低頻率下設(shè)計(jì)。在有限元分析的基礎(chǔ)上，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。通過(guò)原型驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果。最后，將所設(shè)計(jì)的LIMS成功地應(yīng)用于兩個(gè)8層立體車(chē)庫(kù)。 關(guān)鍵詞：有限元、直線感應(yīng)電機(jī)、低頻立體車(chē)庫(kù) 1.簡(jiǎn)介 立體車(chē)庫(kù)在現(xiàn)代社會(huì)的城市中是非常重要的，因?yàn)橛性絹?lái)越多的汽車(chē)。汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，特別是在大型立體車(chē)庫(kù)。然而，由于諸如鏈條和齒輪的中間轉(zhuǎn)換裝置[1-2]，在傳統(tǒng)的立體車(chē)庫(kù)中受到限制。為了盡可能縮短存取時(shí)間，強(qiáng)烈推薦使用直線電機(jī)（LMS）。他們可以直接驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù)沒(méi)有任何中間設(shè)備[3]。 在LMS的不同結(jié)構(gòu)中，直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS）由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，在交通、物流、工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然LIMS具有不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，如單面、雙面、管狀、圓盤(pán)等，但最受歡迎的是單側(cè)化合物二級(jí)結(jié)構(gòu)，它被應(yīng)用在許多設(shè)備中。 對(duì)于LIMs，采用解析電磁場(chǎng)解[4]-[7]研究恒定電壓激勵(lì)或恒電流激勵(lì)下的推力和法向力。最大的缺點(diǎn)是計(jì)算精度受到許多復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的簡(jiǎn)化的影響。為了提高計(jì)算精度和考慮橫向邊緣效應(yīng)，通常采用有限元法。 由于在該應(yīng)用中所需的低操作速度，LIMS應(yīng)設(shè)計(jì)為低額定頻率[8]-[9]。此外，電流應(yīng)盡可能減小，以避免磁場(chǎng)飽和，并降低逆變器的容量。這些導(dǎo)致 立體聲車(chē)庫(kù)的LIMS不同于正常的LIMS。然而，在這一研究領(lǐng)域的出版物并不多。 本文主要介紹了LIMs驅(qū)動(dòng)的新型立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和工作原理，獲得了LIM的設(shè)計(jì)規(guī)范?；谟邢拊?，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。最后，通過(guò)原型測(cè)量驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果。  2. 新型立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu) 圖1（a）示出LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)中的一個(gè)單元的圖。圖1B顯示了它的垂直視圖。單位數(shù)是一個(gè)整數(shù)，如1, 2, 3等。 在一個(gè)單元里有幾個(gè)LIMS。它們分別固定在立體車(chē)庫(kù)的中間移動(dòng)平臺(tái)和升降框架上。在每一層中，停車(chē)位可以是2, 4, 6、8, 10等。如圖所示，LIMS安裝在MOV框架的頂部，這是一個(gè)縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在兩側(cè)，在移動(dòng)框架中固定四個(gè)平行的原基，并且在立體車(chē)庫(kù)的支架中使用相同的長(zhǎng)副。當(dāng)LIMs被提供電源時(shí)，移動(dòng)框架在龍迪努方向移動(dòng)，以到達(dá)所需的停車(chē)空間。 （a）立體車(chē)庫(kù)單元圖 （b）立體車(chē)庫(kù)的垂直視圖 圖1：LIMS驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù) 圖2顯示了升降平臺(tái)，包括四個(gè)相同的LIMs，移動(dòng)橫梁，載車(chē)板和兩個(gè)電磁鐵。所有LIMS的可移動(dòng)原基固定在移動(dòng)橫梁下方并并聯(lián)連接，LIMS的固定次級(jí)安裝在升降平臺(tái)上。氣隙長(zhǎng)度由兩個(gè)直線軸承保持。在移動(dòng)橫梁上方，安裝兩個(gè)電磁鐵，它們提供直流電流。相應(yīng)的鐵芯附在每一個(gè)載板的側(cè)面。與傳統(tǒng)立體車(chē)庫(kù)相比，這種立體車(chē)庫(kù)將所有的電氣設(shè)備安裝在升降平臺(tái)上，所以所有停車(chē)位的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)槊總€(gè)車(chē)廂只帶載車(chē)板。在兩個(gè)方向上，編碼器被固定以獲得運(yùn)行速度，然后采用矢量控制方法。 在存放或取車(chē)過(guò)程中，活動(dòng)車(chē)架和升降平臺(tái)可以共同工作，盡快找到停車(chē)位。然后，移動(dòng)的橫梁被驅(qū)動(dòng)來(lái)搭車(chē)。 圖2.升降平臺(tái)圖 當(dāng)汽車(chē)從立體車(chē)庫(kù)取走時(shí)，LIMS與電源連接，然后與升降器一起驅(qū)動(dòng)移動(dòng)框架和移動(dòng)橫梁到相應(yīng)的停車(chē)空間。當(dāng)移動(dòng)橫梁靠近載車(chē)板時(shí)，電磁鐵供給直流電流以吸引載車(chē)板。之后，移動(dòng)橫梁在LIMs的驅(qū)動(dòng)下向相反方向行駛，從而將帶轎廂的載車(chē)板從停車(chē)空間中取出到升降平臺(tái)。最后，將轎廂與升降架和活動(dòng)車(chē)架一起送出出口。存儲(chǔ)汽車(chē)的過(guò)程正好相反。因此，根據(jù)LIMS的運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)可以快速移動(dòng)，以降低汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間。 3. LIMS的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 在本申請(qǐng)中的LIM中，主長(zhǎng)度不能比運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度長(zhǎng)。由于移動(dòng)橫梁的寬度應(yīng)盡可能小，以用于提升平臺(tái)的寬度和重量的轉(zhuǎn)向，因此主長(zhǎng)度也受到限制。在主長(zhǎng)度有限的情況下，一次寬度與推力成正比。如果只采用一個(gè)LIM，它會(huì)變得太大。為了減小每個(gè)LIM的主寬度，采用均勻的LIMS數(shù)量，例如2, 4, 8、10等，對(duì)稱(chēng)地安裝在移動(dòng)橫梁的下方。 LIM的沖程幾乎是汽車(chē)的寬度，所以由于行程有限和重量大，行駛速度不能很高。也就是說(shuō)，LIM的額定速度是低的。在傳統(tǒng)的交疊繞組的LIM極間距下，電源的頻率也很低。因此，LIM應(yīng)該以低頻率設(shè)計(jì)。 如果在移動(dòng)橫梁中采用四個(gè)LIMS，根據(jù)應(yīng)用要求，每個(gè)設(shè)計(jì)的LIM的額定速度、電壓和起動(dòng)推力分別為0.8 m/s、380 V和超過(guò)666 N。由于運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度是給定的，主長(zhǎng)度是固定的，然后也得到極點(diǎn)間距和極點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是，橫向效應(yīng)不被考慮，因?yàn)槎螌挾瓤梢宰銐驅(qū)挕? 在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)中也應(yīng)用相同的LIMS，以便于應(yīng)用。在每一方面，也有四個(gè)LIMS采用。根據(jù)所需的速度0.8 m/s，電源的合適頻率是11.5赫茲。在該頻率下，電壓為380 V的全值?？梢曰诘刃щ娐吩O(shè)計(jì)LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應(yīng)、動(dòng)態(tài)縱向效應(yīng)和次級(jí)鐵損[7]。 4. 參數(shù)分析與動(dòng)態(tài)特征 這種LIM的FEM如圖3所示。在這個(gè)模型中，初級(jí)的速度為零，并且相位繞組被提供滿電壓380 V，F(xiàn)＝11.5赫茲。此外，端阻抗由有效阻抗考慮，這是在前等效電路法中計(jì)算的。 圖3.設(shè)計(jì)中的有限元法 對(duì)不同齒寬的推力進(jìn)行了分析，如圖4所示。顯然，當(dāng)齒寬等于3 mm時(shí)，LIM的性能變差，因?yàn)橥屏ρ杆贉p小，電流也增加。這是由磁場(chǎng)飽和引起的。當(dāng)齒寬大于5 mm時(shí)，推力和電流幾乎保持不變。 此外，與4 mm和5 mm的齒寬相比，前者的推力稍高，電流也較小。當(dāng)然，由于較小的縫隙面積，電流密度也略有提高。 應(yīng)該注意的是，由于低頻電源，齒寬應(yīng)該大于正常的LIM。其原因是由于全電壓和低頻率CY引起的大磁通密度，當(dāng)然，電流密度也受齒寬的影響。 a) 推力圖 b) 電流圖 圖4.不同齒寬的直線電機(jī)鎖止推力 由于疊片是由螺栓組裝而成的，所以軛鐵的高度要高得多。如果可以通過(guò)焊接方法進(jìn)行組裝，則可以大大降低軛的高度。根據(jù)設(shè)計(jì)分析，一次高度可降低到60毫米。推力和三相電流幾乎保持不變。因此，磁軛的磁場(chǎng)小于飽和值。 如果初級(jí)的速度設(shè)置為零，則可以獲得鎖定的推力和相電流。三相電流是不對(duì)稱(chēng)的，也有大量的諧波分量。由于小的互感，A相和B相的電流較大。對(duì)于相位C，基本分量為13.15 A，這也比等效電路法大。圖5示出推力。如圖所示，平均推力為700 N。 圖5.全電壓鎖定推力圖 圖6顯示了LIM在加載300 N時(shí)的動(dòng)態(tài)速度。靜態(tài)速度為0.7米/秒，因此滑移為0.4。在起動(dòng)過(guò)程中，電流不會(huì)像正常LIM那樣迅速減小，只有輕微的變化。 a） 速度曲線圖 b）電流曲線圖 圖6.LIM在負(fù)載300 N時(shí)的動(dòng)態(tài)速度和電流 5. 應(yīng)用與測(cè)量 原型制作并安裝在兩個(gè)8層立體車(chē)庫(kù)中。一個(gè)有一個(gè)單位，另一個(gè)有三個(gè)單位。圖6A）和圖6B）顯示FOMER LIM主提升平臺(tái)。這8層立體車(chē)庫(kù)有兩個(gè)停車(chē)位在同一層，所以它是與運(yùn)動(dòng)框架，如圖6C所示。它顯示出良好的性能，并且已經(jīng)運(yùn)行了兩年，直到現(xiàn)在。 在測(cè)試平臺(tái)上，鎖定LIM并提供380 V、11.5 Hz三相電壓，然后可以測(cè)量鎖定推力。表1列出了六個(gè)LIMS的測(cè)量值。如圖所示，電流的平均值為12.2 A，平均推力為702 N。顯然，測(cè)得的電流和推力與設(shè)計(jì)值接近。小的誤差可能是由于安裝加工精度造成的。 在立體車(chē)庫(kù)，在給定的最大價(jià)值，速度，加速和減速器是0.8米/秒，0.4 m/s2和0.8米/ s2的，分別。這是說(shuō)，整個(gè)時(shí)間是5小時(shí)。最高大的兩起汽車(chē)平臺(tái)冰只有10秒，這是比小銀行?！兜男r(shí)。因此，在車(chē)的只讀存取時(shí)間主要取決于在升降機(jī)。在8層幀沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)，它是只讀的30多頁(yè)，這是比傳統(tǒng)的下一步。 圖6.膠原型的立體車(chē)庫(kù) 表1.實(shí)測(cè)推力 當(dāng)移動(dòng)橫梁在沒(méi)有轎廂的情況下攜帶或存放車(chē)載板時(shí)，最大速度、電壓、頻率和電流分別為317 V、11.6 Hz和9 A。當(dāng)車(chē)輛應(yīng)被保存時(shí)，必須先攜帶汽車(chē)載板。因此，橫梁首先向載板的車(chē)輛移動(dòng)，然后將轎廂載板帶到轎廂平臺(tái)上，在圖7中示出了所有四個(gè)LIMS的相應(yīng)的速度響應(yīng)曲線和電流。 a） 速度響應(yīng)圖 b）所有四個(gè)LIMS的電流 圖7.汽車(chē)載重板LIMS的速度響應(yīng)和電流 顯然，移動(dòng)橫梁的速度在無(wú)負(fù)載時(shí)達(dá)到0.8米/秒，只有橫梁移動(dòng)。然而，當(dāng)移動(dòng)橫梁與載車(chē)板一起移動(dòng)時(shí)，其減小了一點(diǎn)。當(dāng)然，如果攜帶或存放汽車(chē)，推力仍需提高到0.8米/秒。當(dāng)移動(dòng)橫梁承受汽車(chē)承載板時(shí)，電流只變化一點(diǎn)點(diǎn)。所以車(chē)載板不重。 a） 速度響應(yīng)圖 b）電流曲線 圖8.乘汽車(chē)時(shí)的速度和電流 圖8a）顯示當(dāng)一輛小汽車(chē)的速度響應(yīng)曲線，其重量為1.4 T。因?yàn)榭梢钥闯?，汽?chē)的存取時(shí)間仍然是5秒。圖8B顯示了所有四個(gè)LIMS的電流。顯然，當(dāng)LIMS加速時(shí)，四個(gè)LIMS的總和為30 A，高于圖7B的總和。如果立體車(chē)庫(kù)需要一輛重型車(chē)，電流會(huì)進(jìn)一步提高。 6. 結(jié)論 LIMs是大型、快速、智能立體車(chē)庫(kù)最合適的候選者。本文設(shè)計(jì)了一種新穎的LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)，它設(shè)計(jì)在較低的頻率范圍內(nèi)。LIMS不僅驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁，而且驅(qū)動(dòng)縱向移動(dòng)框架。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩個(gè)具有這些LIMS的8層立體車(chē)庫(kù)，其中一個(gè)單元只有一個(gè)單元，也沒(méi)有移動(dòng)框架，另一個(gè)具有三個(gè)單元和三個(gè)移動(dòng)框架。前者已經(jīng)表現(xiàn)出良好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)兩年。 根據(jù)電氣等效電路法設(shè)計(jì)了直線電機(jī)。基于有限元法，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)力性能的影響。對(duì)于這種LIM，齒寬明顯地影響由于與正常LIM相比相對(duì)較大的磁通密度的推力。因此，齒寬不能小于正常LIM的齒寬。通過(guò)樣機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性。 致謝 這項(xiàng)工作是由中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)51277158, 51477150）。  參考文獻(xiàn) [1] Zhang Z.R., Mao Z., Wan H.L., The 6 Layers Stereo Garage Design based on Omron PLC. 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With the steady growth of the people's income and the demand for rapid and convenient traffic, the demand for cars is increasing. The increase in vehicle ownership should be equivalent to the increase in the number of parking lots, but it seems that the number of parking lots is difficult to keep up with the parking demand. Therefore, it brings many problems such as vehicle parking and parking in non parking areas. It also brings many difficulties to parking management. Because of the particularity of its structure, small three-dimensional garage has the advantage of stopping multiple vehicles. It can effectively solve the limited commercial land, and the problem of resident parking difficulty has been supported by the vast number of users.Compared with the common underground garage,the small three-dimensional garage is more secure, and can greatly reduce the danger of people and vehicles. The equipment controlled by the electronic device stays in the garage, or the vehicle is in the non - parking space. This design divides the work process into several parts, designs the source, purpose and significance of the design, and carries out specific design calculation and verification. The design includes the selection of the type of garage and the mobile scheme, the design of the sprocket and chain, the design of the transmission part, the selection and calculation of the components, and the design of the electrical control system. By checking and simulating the parameters designed in this paper, we can achieve the desired effect and achieve the access of vehicles. From this, it can be concluded that the lift and horizontal parking garage can access most vehicles with a certain area, and can alleviate the problem of parking difficulty to a certain extent and achieve the original intention of this design. It can also be found that stereo garage is also the main direction of parking development in the future. Key Words：Small stereoscopic garage；Transmission mechanism；Control system II 目 錄 摘要 I Abstract II 1. 緒論 1 1.1課題的背景及意義 1 1.2立體車(chē)庫(kù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.3多種小型立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)及比較 3 1.4論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 4 2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 5 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 2.2 系統(tǒng)總體控制設(shè)計(jì) 7 3. 小型立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 8 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù) 8 3.3傳動(dòng)鏈和鏈輪的選擇 9 3.4鏈輪的計(jì)算 9 3.5 鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 14 4.電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選型 19 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 19 4.2減速器的選擇 19 4.3軸承的選擇 20 4.4軸的選擇 20 4.5 安全裝置的選擇 23 4.6 PLC控制系統(tǒng)方案確定 24 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 附錄Ⅰ ：外文譯文 28 附錄Ⅱ ：外文原文 37 附錄Ⅲ：車(chē)庫(kù)總程序 47 致 謝 52 II 小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì) 1. 緒論 1.1課題的背景及意義 國(guó)家經(jīng)濟(jì)近些年來(lái)正平穩(wěn)迅速地發(fā)展，隨著人民收入的穩(wěn)定增長(zhǎng)加之對(duì)交通快捷方便程度的需求，人民對(duì)汽車(chē)的需求量有增無(wú)減。據(jù)我國(guó)專(zhuān)業(yè)人士統(tǒng)計(jì)，我國(guó)于2016年汽車(chē)銷(xiāo)售量再次位居全球首位，高達(dá)2802.8萬(wàn)輛,幾乎將產(chǎn)量銷(xiāo)售一空。而2017年的汽車(chē)銷(xiāo)售量雖有所下降，但依舊高達(dá)2400萬(wàn)輛，震撼他國(guó)。車(chē)輛擁有量的增加應(yīng)與停車(chē)場(chǎng)數(shù)目的增加節(jié)奏相當(dāng)，但是目前看來(lái)，停車(chē)場(chǎng)的數(shù)目難以跟上車(chē)輛增加帶來(lái)的停泊需求。因此，就帶來(lái)了諸如車(chē)輛難以停放甚至在非車(chē)輛停放區(qū)亂泊車(chē)的問(wèn)題，也為停車(chē)管理帶來(lái)了許多難題。 小型立體車(chē)庫(kù)是我國(guó)近年來(lái)大力扶持的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，它可利用較小的占地面積進(jìn)行多數(shù)車(chē)輛的存取，快捷便利，成為一個(gè)緩解用地短缺提供了有效方式。自上世紀(jì)末起，我國(guó)增加了機(jī)械立體車(chē)庫(kù)和立體停車(chē)場(chǎng)的項(xiàng)目，并劃入重點(diǎn)扶持的范圍中。我國(guó)的海關(guān)總署對(duì)立體車(chē)庫(kù)提供積極支持，免除了進(jìn)口稅。經(jīng)過(guò)多方的支持，立體停車(chē)庫(kù)項(xiàng)目打下了堅(jiān)實(shí)的政策基礎(chǔ)，是解決目前城市車(chē)輛停放問(wèn)題的有力支持。綜合以上幾方面來(lái)看，立體車(chē)庫(kù)未來(lái)的市場(chǎng)前景十分可觀。 立體車(chē)庫(kù)的研究詣在為鏈驅(qū)動(dòng)雙層起落橫移式立體車(chē)庫(kù)泊車(chē)設(shè)備開(kāi)辟一條經(jīng)濟(jì)適用的新路徑，并對(duì)與其相關(guān)的方面做更大范圍更加細(xì)致的研究。 本文所述的關(guān)于立體車(chē)庫(kù)的鉆研，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。對(duì)解決近年來(lái)城市交通系統(tǒng)擁堵和運(yùn)行不暢等問(wèn)題有極大幫助的同時(shí)，還對(duì)緩解停車(chē)場(chǎng)地短缺和降低都市停車(chē)難度具有深遠(yuǎn)影響。 1.2立體車(chē)庫(kù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟(jì)和交通的迅速發(fā)展，都市停車(chē)?yán)щy已經(jīng)成為目前都市發(fā)展過(guò)程中無(wú)法回避的問(wèn)題，立體停車(chē)設(shè)備在美國(guó)、日本等各個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)立體車(chē)庫(kù)的研究均有三十甚至將近五十年的歷史，他們此方面的研究和發(fā)展穩(wěn)定而迅猛，特別是日本，在技術(shù)和實(shí)施上現(xiàn)都已趨于成熟。而我國(guó)的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備從著手研發(fā)到現(xiàn)在僅僅不到二十年?，F(xiàn)存的大多數(shù)新建社區(qū)的設(shè)計(jì)都僅僅能實(shí)現(xiàn)平均每戶住戶最多能夠擁有一個(gè)停車(chē)位，鏈?zhǔn)诫p層升降橫移立體車(chē)庫(kù)停車(chē)設(shè)備由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，使其具備了一位可停多車(chē)的優(yōu)勢(shì)，能夠有效地解決商業(yè)用地有限，而居民停車(chē)?yán)щy的問(wèn)題，得到了廣大用戶的支持。 小型立體車(chē)庫(kù)具有許多一般地下車(chē)庫(kù)沒(méi)有的特點(diǎn)和便捷性。尤其突出的一點(diǎn)是：機(jī)械車(chē)庫(kù)能夠在與一般車(chē)庫(kù)面積相當(dāng)?shù)臈l件下創(chuàng)造出更多的停車(chē)位，使有限的面積發(fā)揮最大的使用效率。傳統(tǒng)的車(chē)庫(kù)中，每輛車(chē)除了停車(chē)位必要占據(jù)的面積，還要設(shè)置足夠面積的行車(chē)通道。這樣設(shè)置的車(chē)庫(kù)中，每輛車(chē)占地都達(dá)到40平方米。但如果換成立體機(jī)械車(chē)庫(kù)，地面采用多層車(chē)庫(kù)，可以使車(chē)庫(kù)在面積恒定的前提下停車(chē)位實(shí)現(xiàn)翻倍，每100平方米的土地上就可停80輛車(chē)，最大程度的節(jié)約了有限的土地資源，節(jié)約建筑工程的開(kāi)發(fā)成本。 與常見(jiàn)的地下車(chē)庫(kù)相比，鏈?zhǔn)诫p層起落橫移式車(chē)庫(kù)具有更強(qiáng)的安全性，能夠使人和車(chē)輛的危險(xiǎn)大大降低，電子裝置控制的設(shè)備在人在車(chē)庫(kù)中停留，或車(chē)輛處于非停車(chē)位時(shí)都處于不運(yùn)行狀態(tài)。 在立體車(chē)庫(kù)中可以用計(jì)算機(jī)控制車(chē)輛存取，就可以不對(duì)暖通設(shè)施加以利用，這樣一來(lái)，立體車(chē)庫(kù)的能耗就遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)存的普通地下車(chē)庫(kù)的能耗。鏈?zhǔn)津?qū)動(dòng)的雙層升降橫移車(chē)庫(kù)通常作為單個(gè)單元而不是整個(gè)系統(tǒng)組裝。這樣可以充分發(fā)揮其用地少的優(yōu)勢(shì)，可以破碎成碎片，在任意居住區(qū)或任意一棟樓下均可以建造機(jī)械停放場(chǎng)所。這是當(dāng)前解決小區(qū)車(chē)庫(kù)緊缺的一條快速途徑。 在我國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) GB/T 8713-1998中，對(duì)立體車(chē)庫(kù)進(jìn)行了分類(lèi)，其具體分類(lèi)如下： 表1.1：立體車(chē)庫(kù)的分類(lèi) 類(lèi)別 代號(hào) 工作原理 平面移動(dòng)類(lèi) PY 指存車(chē)位與載車(chē)板在同一水平面內(nèi)，通過(guò)載車(chē)板在水平面內(nèi)做往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 升降橫移類(lèi) SH 指通過(guò)垂直升降和水平橫移來(lái)使車(chē)輛的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 水平循環(huán)類(lèi) SX 指車(chē)輛載體在水平面內(nèi)布置成兩排或兩排以上連續(xù)循環(huán)的列尖移位運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 巷道堆垛類(lèi) XD 指存車(chē)位在巷道一邊或兩邊的停車(chē)空間進(jìn)行多層布置，通過(guò)載車(chē)板在巷道內(nèi)做水平，垂直或水平垂直復(fù)合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 多層循環(huán)類(lèi) DX 指車(chē)輛在垂直平面內(nèi)排列成兩層或兩層以上做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，兩端有升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)層間轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 垂直循環(huán)類(lèi) CX 指車(chē)輛搬運(yùn)器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)循環(huán)移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 垂直升降類(lèi) CS 指停車(chē)空間分布在豎井周?chē)?，通過(guò)升降載體在專(zhuān)用升降通道內(nèi)做升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 簡(jiǎn)易升降類(lèi) JS 指通過(guò)單一搬運(yùn)器的升降，俯仰或二三層搬運(yùn)器的整體升降，俯仰，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛二三層車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 汽車(chē)升降機(jī)類(lèi) QS 指運(yùn)載車(chē)輛(或同時(shí)運(yùn)載駕駛員)垂直升降作業(yè)的多層調(diào)平，從運(yùn)載車(chē)到停車(chē)位要求駕駛員駕駛到位，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。 巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)通過(guò)堆垛機(jī)來(lái)進(jìn)行存取車(chē)輛，經(jīng)由堆垛機(jī)來(lái)進(jìn)行全部車(chē)輛的存取，故此對(duì)堆垛機(jī)的安全性能要求和造價(jià)都較高。 巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)裝備是20世紀(jì)中后期歐洲依據(jù)自動(dòng)化立體車(chē)庫(kù)為參考研發(fā)的一種專(zhuān)門(mén)用于停放小型汽車(chē)的泊車(chē)設(shè)施。它是一種由計(jì)算機(jī)控制的全自動(dòng)立體全封閉車(chē)庫(kù)，它集機(jī)、光、電、自動(dòng)控制于一體，具有車(chē)輛儲(chǔ)放安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。該類(lèi)車(chē)庫(kù)多用于建造大型或中型的停車(chē)場(chǎng)。 1.3多種小型立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)及比較 1.3.1 升降橫移式 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)通常作為單個(gè)單元而不是整個(gè)系統(tǒng)組裝，這樣各單元均可以使用多層或半地下等方案，汽車(chē)數(shù)目可以從幾輛增加到幾百輛。本類(lèi)型車(chē)庫(kù)可組建后使用于大多場(chǎng)地，且成本不高。 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)： (1)占地面積小，建造時(shí)間短。 (2)售價(jià)較低，對(duì)防火、裝飾等投入少。 (3)可利用計(jì)算機(jī)控制，搭建便利。 (4)可快速的對(duì)車(chē)輛進(jìn)行存取。 (5)無(wú)噪音。 1.3.2巷道堆垛式 巷道堆垛立體車(chē)庫(kù)是唯一一個(gè)使用堆垛機(jī)的車(chē)庫(kù)，堆垛機(jī)成為此類(lèi)車(chē)庫(kù)存取車(chē)輛的一個(gè)特點(diǎn)，故此對(duì)其安全性能要求和造價(jià)都較高。該類(lèi)車(chē)庫(kù)多用于大型密集式停車(chē)庫(kù)。 1.3.3垂直提升式 垂直提升式立體車(chē)庫(kù)使用電梯來(lái)進(jìn)行工作，在電梯雙側(cè)設(shè)置停車(chē)位，通常在地面設(shè)置汽車(chē)轉(zhuǎn)向平臺(tái)，控制車(chē)輛的方向。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)大多高十幾米，所以以高成本來(lái)提高車(chē)庫(kù)安穩(wěn)性能和組裝精度需求，并減少場(chǎng)地的占用。 1.3.4垂直循環(huán)式 產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)： （1)以立體停車(chē)的方式減少場(chǎng)地的占用。 （2)裝修和防火設(shè)施較為簡(jiǎn)便。 （3)售價(jià)較低，對(duì)防火、裝飾等投入少。 （4)可利用計(jì)算機(jī)控制，搭建便利。 通過(guò)對(duì)四種車(chē)庫(kù)的比較，以鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車(chē)庫(kù)為本次設(shè)計(jì)的車(chē)庫(kù)類(lèi)型。 1.4論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 本次論文主要完成鏈輪與鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、各元器件的設(shè)計(jì)和電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中具體內(nèi)容為車(chē)庫(kù)類(lèi)型與移動(dòng)方案的選擇、鏈輪與鏈條的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)、各元器件的選擇與計(jì)算、電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本次論文將于第二章進(jìn)行系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及控制設(shè)計(jì)，于第三章與第四章分別進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、元器件的選型與計(jì)算，并進(jìn)行完善的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行整篇論文的總結(jié)及致謝。  2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的確定 因?yàn)檐?chē)庫(kù)采用鏈驅(qū)動(dòng)，可以先決定車(chē)庫(kù)使用起落機(jī)式或電梯式的升降方式。然后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)及其他機(jī)械部分進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的編程設(shè)計(jì)。其中傳動(dòng)系統(tǒng)包括鏈條和鏈輪的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)、減速器的選擇、軸承的選擇、電動(dòng)機(jī)的選擇和安全裝置的選擇等。 初步擬定方案如下： 方案1： （1）依據(jù)轎車(chē)尺寸設(shè)計(jì)載車(chē)板的大小，并對(duì)其進(jìn)行受力分析和計(jì)算核。 （2）選擇直升降式的起落機(jī)構(gòu)，零件選擇滑輪及鋼絲繩，選定零件尺寸及質(zhì)料后，對(duì)其進(jìn)行受力分析和計(jì)算校核。 （3）選擇電磁接觸閥來(lái)進(jìn)行裝置的制動(dòng)。 （4）進(jìn)行防墜落裝置和急停裝置的設(shè)計(jì)。 （5）對(duì)搭建支架的材料進(jìn)行選擇。 （6）對(duì)搭建進(jìn)行最節(jié)省設(shè)計(jì)。 方案2： （1）依據(jù)轎車(chē)尺寸設(shè)計(jì)載車(chē)板的大小，并對(duì)其進(jìn)行受力分析和計(jì)算校核。 （2）選擇直升降式的起落機(jī)構(gòu)，零件選擇鏈輪及鏈條，選定零件尺寸及質(zhì)料后，對(duì)其進(jìn)行受力分析和計(jì)算校核。 （3）選擇電磁接觸閥來(lái)進(jìn)行裝置的制動(dòng)。 （4）進(jìn)行防墜落裝置和急停裝置的設(shè)計(jì)。 （5）對(duì)搭建支架的材料進(jìn)行選擇。 （6）對(duì)搭建進(jìn)行最節(jié)省設(shè)計(jì)。 對(duì)比兩種方案，選擇方案二。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以鏈傳動(dòng)為核心，由PLC控制完成車(chē)輛存取。在機(jī)構(gòu)上方安裝兩條封閉的鏈條和多個(gè)轉(zhuǎn)向齒輪，使用一條通軸來(lái)連接兩個(gè)鏈條，通軸則與減速器相連，使得轉(zhuǎn)速平穩(wěn)，完成兩個(gè)封閉鏈條的同速轉(zhuǎn)動(dòng)，使得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行安穩(wěn)。方案一使用鋼絲繩較難達(dá)到這樣的效果，因此不采用。 本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)特點(diǎn)是： （1）高智能自動(dòng)處理，效率高。 （2）多零件組合形成，維修便捷。 （3）設(shè)有防墜落和急停等多個(gè)設(shè)施，確保安全。 （4）完成編程設(shè)計(jì)后，操作簡(jiǎn)潔。 2.1.2移動(dòng)方案的比較 小型立體車(chē)庫(kù)依據(jù)工作原理可分為：升降橫移式、垂直提升式、巷道堆垛式等諸多類(lèi)型。其中升降橫移式立體車(chē)庫(kù)用載車(chē)板來(lái)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行起落及橫移，實(shí)現(xiàn)存取的目的。由于這種車(chē)庫(kù)可組裝成大、中、小型車(chē)庫(kù)，適用于諸多場(chǎng)地，所以廣受喜愛(ài)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)在每以個(gè)泊車(chē)空間均設(shè)有載車(chē)板，控制載車(chē)板上下左右移動(dòng)，來(lái)使車(chē)輛進(jìn)行存取。底層車(chē)位載車(chē)板只進(jìn)行左右移動(dòng)，上層車(chē)位載車(chē)板只進(jìn)行上下移動(dòng)。在存取車(chē)輛前會(huì)設(shè)定底層一個(gè)車(chē)位為定點(diǎn)車(chē)位，不安裝任何東西。 本設(shè)計(jì)是雙層六位五車(chē)的小型立體車(chē)庫(kù)，其存取方式圖如下所示: 圖2.1：雙層六位五車(chē)立體車(chē)庫(kù)的存取方式圖 移動(dòng)方案（1） 將右邊的3號(hào)車(chē)位作為定點(diǎn)車(chē)位不動(dòng)，1,2號(hào)車(chē)位可直接使用。使用6號(hào)車(chē)位則需下降到3號(hào)車(chē)位上進(jìn)行存取。使用5號(hào)車(chē)位時(shí)，先把2號(hào)車(chē)位平移至1號(hào)車(chē)位上，然后再進(jìn)行降落，進(jìn)行存取。使用4號(hào)車(chē)位時(shí)，先把2號(hào)車(chē)位平移至3號(hào)車(chē)位上，然后把1號(hào)車(chē)位平移至2號(hào)車(chē)位上，最后再讓4號(hào)車(chē)位降落，進(jìn)行存取。 移動(dòng)方案（2） 將左邊的1號(hào)車(chē)位作為定點(diǎn)車(chē)位不動(dòng)，其移動(dòng)方式與方案一相反。 移動(dòng)方案（3） 將中間的2號(hào)車(chē)位作為定點(diǎn)車(chē)位不動(dòng)，1、3號(hào)車(chē)位可直接使用。使用4號(hào)車(chē)位時(shí)，先把1號(hào)車(chē)位平移至2號(hào)車(chē)位上，然后再進(jìn)行降落，進(jìn)行存取。使用5號(hào)車(chē)位時(shí)可直接降落至2號(hào)車(chē)位，進(jìn)行存取。使用6號(hào)車(chē)位時(shí)，則與4號(hào)車(chē)位相反。 通過(guò)比較三個(gè)方案并結(jié)合實(shí)際，本設(shè)計(jì)最終決定采用方案（1）作為車(chē)庫(kù)整體移動(dòng)的方案。 2.1.3升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的存取方式 升降式立體車(chē)庫(kù)式通過(guò)升降停車(chē)板，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存取及停放的機(jī)械停車(chē)設(shè)施。圖4-1是在地面設(shè)有6個(gè)車(chē)位，但只使用5個(gè)車(chē)位進(jìn)行升降或橫移。它的頂部三個(gè)車(chē)位可以實(shí)現(xiàn)升降，而底部的車(chē)位只能進(jìn)行橫移。底部車(chē)位可以直接存取車(chē)輛，頂部的車(chē)位則需要底部車(chē)位橫移來(lái)留出空位進(jìn)行升降，實(shí)現(xiàn)存取車(chē)輛。 本次設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性較強(qiáng)，可依據(jù)具體的場(chǎng)地進(jìn)行組裝，建成大、中、型車(chē)庫(kù)，但多用于中小型停車(chē)庫(kù)。立體車(chē)庫(kù)雖然結(jié)構(gòu)要求不高但是安全可靠，造價(jià)適中，因此，用戶廣泛。 圖2.2：雙層六位五車(chē)立體車(chē)庫(kù)的存取方式圖 2.2 系統(tǒng)總體控制設(shè)計(jì) 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)使用基于PLC的可編程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有MD、AD、復(fù)位和急停四種模式。AD控制模式用于平時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；MD控制模式則用于調(diào)試、維護(hù)及維修等工作狀態(tài)；復(fù)位模式用于檢測(cè)和排除異常狀態(tài)；急停模式用于發(fā)生緊急的異常情況下。 在本次設(shè)計(jì)中，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)通過(guò)PLC主要控制五個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的升降與橫移。此外，PLC還控制升降車(chē)位上的防掉落裝置和觸碰報(bào)警裝置。  3. 小型立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 一個(gè)上層車(chē)位使用一組升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一組升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩對(duì)鏈組構(gòu)成，一對(duì)鏈組則由一條循環(huán)鏈、兩條升降鏈和七個(gè)鏈輪組成，下圖為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的一部分。升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于車(chē)輛存取時(shí)對(duì)載車(chē)板的放下與拉起。 本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如下圖，由一對(duì)鏈組構(gòu)成，而一對(duì)鏈組則由一條循環(huán)鏈、兩條升降鏈和七個(gè)鏈輪組成，圖中表現(xiàn)的是對(duì)稱(chēng)構(gòu)造的一對(duì)鏈組，鏈組由端部的一通軸毗鄰。升降部分主要用于將車(chē)輛提起并存放，將車(chē)輛存放在一層的車(chē)輛承載板上，通過(guò)兩條升降鏈將車(chē)輛提升到二層，然后在經(jīng)過(guò)PLC控制，由循環(huán)鏈來(lái)控制轎車(chē)放在哪個(gè)車(chē)位。 圖3.1：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù) 表3.1：傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表 名稱(chēng) 鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車(chē)庫(kù) 操作方式 計(jì)算機(jī)操作 放車(chē)輛數(shù) 5輛 適用車(chē)型 中小型轎車(chē) 使用車(chē)尺寸 4546*1690*1427 車(chē)重 不超過(guò)1600KG 驅(qū)動(dòng) 6kw電動(dòng)機(jī) 速度 控制方式 PLC控制 傳動(dòng)系統(tǒng)的操作方式為計(jì)算機(jī)操作，可以存放5輛中小型轎車(chē)，使用車(chē)尺寸為4546*1690*1427，車(chē)重不超過(guò)1600KG，使用6kw電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以PLC控制使得載車(chē)板移動(dòng)速度為。 3.3傳動(dòng)鏈和鏈輪的選擇 通常將焊接鏈與片式關(guān)節(jié)鏈用作起重機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)鏈。而其中，焊接鏈的撓性大、鏈輪的直徑小，導(dǎo)致齒數(shù)也較少，因此傳動(dòng)速度比較小，不能應(yīng)用于高速傳動(dòng)，通常星輪的鏈條速度小于0.1米/秒，光輪卷筒的速率小于1米/秒。此外，承受力較差，剛度及強(qiáng)度較低，耐磨性差。而片式關(guān)節(jié)鏈的撓性更優(yōu)秀，傳動(dòng)穩(wěn)定，安全性較高，但它會(huì)被限制傳動(dòng)方向，只有縱向撓性，而且成本高昂，易被腐蝕，維護(hù)困難。 我國(guó)大多的起重機(jī)械使用起重鏈來(lái)拉取起重難度較低的物品。在鏈條的兩端裝有特殊環(huán)，方便攜帶和拆裝。 在選擇鏈條時(shí)，應(yīng)使 （3-1） ， 選擇關(guān)節(jié)鏈中的短節(jié)距精密滾子鏈作為傳動(dòng)鏈。 短節(jié)距精密滾子鏈由銷(xiāo)軸、內(nèi)外桿、鏈板連接組成。滾子鏈運(yùn)動(dòng)時(shí)有靜協(xié)調(diào)和動(dòng)協(xié)調(diào)，其中靜協(xié)調(diào)由銷(xiāo)軸與內(nèi)鏈板、外鏈板與套筒形成，動(dòng)協(xié)調(diào)由銷(xiāo)軸和套筒形成。滾子可相對(duì)在套筒上自由旋轉(zhuǎn)，來(lái)降低傳動(dòng)時(shí)的損耗，以及減少碰撞。因此，選擇單列短節(jié)距滾子鏈。 圖3.2：滾子鏈的結(jié)構(gòu) 3.4鏈輪的計(jì)算 3.4.1設(shè)計(jì)參考 本次設(shè)計(jì)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》為傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。 3.4.2鏈輪的傳動(dòng)計(jì)算 （1）鏈輪齒數(shù) 初設(shè)小鏈輪齒數(shù)取，初設(shè)傳動(dòng)比，可得出大鏈輪齒數(shù) （3-2） 取整數(shù)。 （2）實(shí)際傳動(dòng)比 （3-3） （3）鏈輪轉(zhuǎn)速 初選小鏈輪的直徑，可得大鏈輪直徑 （3-4） 初選小鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度，因?yàn)榇笮℃溳啺惭b在同一根傳動(dòng)軸上，可求得大鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度為 （3-5） 同時(shí)可求得小鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度為。 由公式可求得小齒輪的轉(zhuǎn)速為 （3-6） 由公式可求得大齒輪的轉(zhuǎn)速為 （3-7） （4）修正功率 由上文可知小鏈輪傳遞功率為 可求得修正功率 （3-8） 公式中各數(shù)據(jù)可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表14.2.4得：，。 （5）理論中心距 （3-9） 上式中 （6）實(shí)際中心距 （3-10） （7）與電動(dòng)機(jī)相連的鏈輪轉(zhuǎn)速 （3-11） （8）有效圓周力 （3-12） （9）作用于軸上的拉力 （3-13） 3.4.3鏈輪的尺寸設(shè)計(jì) （1）鏈輪齒數(shù) 上文算得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中鏈輪齒數(shù)、。 （2）分度圓直徑d （3-14） （3-15） （3）齒頂圓直徑 （3-16） （3-17） （3-18） （3-19） 處于和之間，為防止加工時(shí)發(fā)生頂切現(xiàn)象，選取參數(shù)如下： 取 , 取 （4）齒根圓直徑 （3-20） （3-21） （5）最大齒根距離 奇數(shù)齒鏈輪的最大齒根距離 （3-22） 偶數(shù)齒鏈輪的最大齒根距離 （3-23） 將帶入可得 （3-24） 將 帶入可得 （3-25） （6） 軸向齒廓及尺寸 ①齒寬 因?yàn)椋瑒t取 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表14.2-2得則 圖3.3 軸向齒廓 （3-26） ②齒全寬 （3-27） 因?yàn)槭褂玫氖菃闻艥L子鏈，所以，即 ③齒側(cè)倒角 （3-28） ④齒側(cè)半徑 （7）鏈輪材料及熱處理 選擇使用45號(hào)鋼，并對(duì)其進(jìn)行淬火處理將齒面硬度降低到55HRC，再對(duì)其進(jìn)行回火處理使齒面硬度將至接近40HRC。 （8）鏈輪結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)的鏈輪采用整體式結(jié)構(gòu)的中型齒輪 ①輪轂厚度h （3-29） 式中， 常數(shù)： 表3.1 常數(shù)的取值 d k ＜50 3.0 50~100 4.5 100~150 6.1 ＞150 9.8 ② 輪轂長(zhǎng)度 ，，取中間值，故 （3-30） （3-31） ③輪轂直徑 （3-32） （9） 鏈輪示意圖 圖3-4 鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖 3.5 鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.5.1設(shè)計(jì)參考 本次設(shè)計(jì)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》為傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。 3.5.2鏈條的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）鏈條節(jié)距 上文算得和兩個(gè)參數(shù)到機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中可查得，即。 （2）初選中心距 初設(shè) （3）鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) （3-33） 取整數(shù)可得節(jié)，上式中 （3-34） （4）鏈條長(zhǎng)度 （3-35） （5）理論中心距 （3-36） 上式中 （6）實(shí)際中心距 （3-37） （7）與電動(dòng)機(jī)相連的鏈輪轉(zhuǎn)速 （3-38） （8）有效圓周力 （3-39） （9）作用于軸上的拉力 （3-40） （10）鏈條參數(shù) 選擇的鏈條，可知鏈條為單排12A滾子鏈 通過(guò)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》可查得相關(guān)的各數(shù)據(jù)為： 表3-2 鏈條的各參數(shù) 節(jié)距 鏈條通道高度 內(nèi)鏈板高度 外中鏈板高度 滾子直徑 銷(xiāo)軸直徑 套筒孔徑 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 外鏈節(jié)內(nèi)寬 銷(xiāo)軸全寬 過(guò)渡鏈節(jié)尺寸 、、 3.5.3鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算 靜強(qiáng)度安全系數(shù)是鏈傳動(dòng)計(jì)算中重要的一環(huán)，通常在進(jìn)行使用壽命計(jì)算時(shí)，靜強(qiáng)度系數(shù)是必須計(jì)算量。當(dāng)鏈條傳動(dòng)速度時(shí)，傳動(dòng)被認(rèn)為是低俗重載鏈傳動(dòng)且性?xún)r(jià)比較低，需對(duì)其進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，并可由由計(jì)算結(jié)果可繪成額定功率曲線。比較曲線上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)與靜強(qiáng)度安全系數(shù)。 （4-41） （4-42） 式中，，， 鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算： （4-43） （4-44） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得、、、、、 可算得 處于安全范圍，鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)達(dá)標(biāo)。 3.5.4鏈條的使用壽命計(jì)算 當(dāng)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)功率數(shù)值超過(guò)額定功率，鏈條的使用壽命必須小于15000小時(shí)，或者磨損伸長(zhǎng)率必須顯著小于3%時(shí)，有必要對(duì)鏈條的使用壽命進(jìn)行計(jì)算。 設(shè)為式4-45由得到的功率值，為由式4-46得到的功率值 （4-45） （4-46） 為要求傳遞的功率，在不發(fā)生膠合的前提下，對(duì)已知鏈傳動(dòng)進(jìn)行疲勞壽命計(jì)算為： 當(dāng)，則 （4-47） 當(dāng)， 則 （4-48） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得、。 ， 由前面計(jì)算知：，， 因?yàn)? （4-49） 則 由式4-46可知，鏈條的使用壽命時(shí)間為59888小時(shí)。 3.5.5鏈條的磨損壽命計(jì)算 當(dāng)鏈條需要磨損伸長(zhǎng)率或者因?yàn)闈?rùn)滑條件不能滿足而造成鏈條過(guò)度磨損時(shí)，可按照式4-46對(duì)滾子鏈進(jìn)行磨損壽命時(shí)間的計(jì)算。 （4-50） 結(jié)合上文與機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得：、、、、。 按下式計(jì)算 （4-51） 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得、、、 （4-52） 帶入式4-51可得 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 將所得各數(shù)帶入式4-50可得： 由式4-50可知，鏈條的磨損壽命時(shí)間為10847小時(shí)。  4.電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選型 4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)需考慮多種因素進(jìn)行選取，主要考慮因素如下 (1)根據(jù)所需的轉(zhuǎn)速、工作時(shí)的負(fù)荷和電機(jī)工作時(shí)的特性，選出最合適的電機(jī)型號(hào)。 (2)根據(jù)電機(jī)工作時(shí)溫度會(huì)上升的情況、工作時(shí)產(chǎn)生的負(fù)載，最大過(guò)載數(shù)值等因素選最合適的電機(jī)，并通過(guò)對(duì)比水冷和風(fēng)冷對(duì)電機(jī)的影響，選擇自然風(fēng)冷卻的方法。 (3)根據(jù)電機(jī)工作環(huán)境，選擇不同保護(hù)電機(jī)的方式。 (4)根據(jù)國(guó)家規(guī)定的工業(yè)或家用電壓選擇對(duì)應(yīng)的功率的電機(jī)。 (5)額定轉(zhuǎn)速的選擇則需通過(guò)對(duì)應(yīng)機(jī)械的最大轉(zhuǎn)速作出決定。 考慮保護(hù)環(huán)境的因素，最終選定的電機(jī)應(yīng)該是在最低能耗的，對(duì)其工作時(shí)的可靠性、電機(jī)運(yùn)輸過(guò)程中的運(yùn)費(fèi)、配件是否符合國(guó)標(biāo)、維修的費(fèi)用、運(yùn)行過(guò)程中功率的波動(dòng)等因素。 比照不同的電機(jī)，和以上選取的條件，覺(jué)得使用Y2-112M-4閉合式三相異步電動(dòng)機(jī)。此電機(jī)具有良好的效率，用電少、體積小、工作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。此電機(jī)符合國(guó)家B級(jí)絕緣標(biāo)準(zhǔn)，有良好的放塵的作用，以達(dá)到防止廢物進(jìn)入電機(jī)影響工作的效果。 表4.1 電機(jī)的參數(shù) 4.2減速器的選擇 由上文并聯(lián)系實(shí)際，可知電機(jī)的的、，由此推算出。選擇一級(jí)直聯(lián)擺線針輪減速器。 減速器型號(hào)為XWD8160，查標(biāo)準(zhǔn)可知重要參數(shù)為： 表4.2 減速器的重要參數(shù) 4.3軸承的選擇 此小型立體車(chē)庫(kù)在設(shè)計(jì)階段，受到的主要是軸向力，根據(jù)此原因，需要選用深溝球軸承。 當(dāng)轉(zhuǎn)速較低時(shí)軸承可以承受來(lái)之徑向和軸向的力。一旦轉(zhuǎn)速過(guò)高，由于推力軸承的特性，受到的負(fù)載將會(huì)由混合載荷變?yōu)榧冚S向負(fù)載。 4.4軸的選擇 4.4.1 選擇材料 45鋼： 特點(diǎn)：在生活中使用的范圍較廣泛 合金鋼： 特點(diǎn)：可以在極度惡性環(huán)境下使用，并且可以適當(dāng)?shù)奶岣叽虽撟龀傻慕饘僦破返墓に囂匦浴? 碳鋼： 特點(diǎn)：Ε較之前兩種常見(jiàn)金屬較小，抗彎能力較弱，可以在使用時(shí)通過(guò)增加此鋼金屬制品的直徑或者工作橫截面來(lái)提高工藝特性。 球墨鑄鐵： 特點(diǎn)：量產(chǎn)較小，性能穩(wěn)定，可以作為很高難度的金屬制品合成材料，不僅能滿足基本要求，更能表現(xiàn)出球墨鑄鐵比其他金屬良好的金屬性，具體體現(xiàn)在平衡穩(wěn)定安裝部件，不受外部環(huán)境影響，或者受影響很小。 45鋼的金屬性體現(xiàn)： 表4.3 45鋼的金屬性表現(xiàn) 材料 表面處理方式 HBS 45鋼 調(diào)質(zhì) 217-255 4.4.2初步估算軸徑 軸作為一個(gè)常用在配合關(guān)系的非標(biāo)準(zhǔn)件，軸頸的估算有很多種方法，其中有對(duì)數(shù)據(jù)的間接估測(cè)，也有通過(guò)具體的數(shù)據(jù)計(jì)算得到直徑的兩大類(lèi)方式。根據(jù)相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，選取45鋼，因此： （4-1） 4.4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖4.1 軸的結(jié)構(gòu)示意圖 影響軸設(shè)計(jì)的主管因素： （1）與之配合的部件的屬性 （2）在配合工作時(shí)的力學(xué)元素的特點(diǎn) （3）通過(guò)優(yōu)化在與軸配合的部件的工作特性，提高軸的使用壽命以及安全性。 （4）由于本設(shè)計(jì)需要限制軸軸向移動(dòng)，因此選取30001的軸承，選取軸承半徑為。 4.4.4 軸上的受力分析 由前面計(jì)算知，，， （4-2） 求支反力 在水平面上的支反力如圖所示， 圖4.3 受力分析圖 由，根據(jù)設(shè)計(jì)軸的特點(diǎn)： （4-3） 可求得在A，B兩點(diǎn)的相互配合的反作用力為： （4-4） 可求得在軸向方向的彎矩為： 徑向彎矩為： 根據(jù)彎矩的合成作用可得最終彎矩為： （4-5） 4.4.5軸的強(qiáng)度校核 （1）確定需要校核的面 由于軸的配合緣故，各處的軸徑大小不一，因此各個(gè)截面處的工作狀況式不一樣的，我們需要確定出整個(gè)軸中最容易發(fā)生軸破壞的一處作為此次校核的面，通過(guò)分析可以得出，由于面兩側(cè)都有配合的部件，因此只需對(duì)此軸徑所在的面校核。 （2）計(jì)算安全系數(shù) 由于軸的運(yùn)動(dòng)作用，將會(huì)出現(xiàn)一些新的應(yīng)力，計(jì)算如下： （4-6） （4-7） （4-8） （4-9） 經(jīng)查標(biāo)準(zhǔn)，式中取為，為，為，為0.92，為0.81，為，為，為1.89，為0.21，。 由上述可得軸的最終安全系數(shù) （4-10） 由計(jì)算結(jié)果可得，計(jì)算得到的安全系數(shù)小于許用安全系數(shù)。 4.5 安全裝置的選擇 在升降載車(chē)板上裝有上下行程感應(yīng)開(kāi)關(guān)，在下方裝有掉落設(shè)備。防掉落設(shè)備安裝在支撐架與載車(chē)板的中部空間，在支撐架雙側(cè)各裝有兩只掛鉤和耳環(huán)，當(dāng)載車(chē)板提升到指定位置時(shí)，支撐架雙側(cè)的掛鉤自動(dòng)套入耳環(huán)中，使得升降機(jī)啟動(dòng)制動(dòng)器，停止載車(chē)板的運(yùn)動(dòng)。行程極限開(kāi)關(guān)會(huì)在載車(chē)板橫向移動(dòng)到指定位置后停止載車(chē)板。此外，還會(huì)安裝壓力感應(yīng)裝置，其作用為：載車(chē)板橫移時(shí)，若碰到行人或其他物品，順?biāo)偾袛鄼M移電機(jī)的電源，使載車(chē)板急停，保證安全。 4.6 PLC控制系統(tǒng)方案確定 升降橫移立體停車(chē)庫(kù)若采用人為控制方式，成本較高，難以保證相關(guān)人員和車(chē)輛的安全，而PLC控制系統(tǒng)的安全性和對(duì)設(shè)備的保護(hù)性都較高，因此使用以PLC控制系統(tǒng)的方案。PLC是一種以電子控制為核心的可編程邏輯控制器，它具備多種先進(jìn)技術(shù)，如微機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等，其可靠性高，性?xún)r(jià)比高，設(shè)計(jì)緊湊，拓展性高，使用便利，適用于頻繁起動(dòng)及惡劣環(huán)境，因此，立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)中常常使用以PLC控制為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)使用基于PLC的可編程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有MD、AD、復(fù)位和急停四種模式。AD控制模式用于平時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)；MD控制模式則用于調(diào)試、維護(hù)及維修等工作狀態(tài)；復(fù)位模式用于檢測(cè)和排除異常狀態(tài)；急停模式用于發(fā)生緊急的異常情況下。 在本次設(shè)計(jì)中，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)通過(guò)PLC主要控制五個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的升降與橫移。此外，PLC還控制升降車(chē)位上的防掉落裝置和觸碰報(bào)警裝置。 下面以控制存取 6 號(hào)位的車(chē)輛為例，其 PLC 控制圖如下 圖5.1 部分PLC控制圖 表5.1 部分指令含義 Y0-電機(jī)正轉(zhuǎn) 2號(hào)車(chē)位橫移至1號(hào)車(chē)位 Y1-電機(jī)反轉(zhuǎn) 3號(hào)車(chē)位橫移至2號(hào)車(chē)位 Y2-電機(jī)正轉(zhuǎn) 6號(hào)車(chē)位橫移至3號(hào)車(chē)位 Y3-電機(jī)反轉(zhuǎn) 3號(hào)車(chē)位橫移至6號(hào)車(chē)位 X01-啟動(dòng)開(kāi)關(guān) X03-3號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān) X03-3號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān) X06-6號(hào)車(chē)位限位開(kāi)關(guān) 圖5.2 部分PLC控制指令 上層車(chē)位 PLC 控制流程圖如下： 圖5.3 PLC控制流程圖  總結(jié) 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為小型立體車(chē)庫(kù)的升降橫移部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和以PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)與以往車(chē)庫(kù)不同于：讓電機(jī)通過(guò)減速器連接一根通軸，并由通軸帶動(dòng)兩側(cè)的鏈條，而鏈條為循環(huán)鏈，減少多余的零件設(shè)計(jì)，還可以通過(guò)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)鏈的傳動(dòng)方向，達(dá)到車(chē)庫(kù)升降的目的。 整體設(shè)計(jì)具有三大主要部分：鏈輪與鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、各元器件的設(shè)計(jì)和電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)具有以下內(nèi)容： （1）車(chē)庫(kù)類(lèi)型與移動(dòng)方案的選擇 （2）鏈輪與鏈條的設(shè)計(jì) （3）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) （4）各元器件的選擇與計(jì)算 （5）電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 以本文設(shè)計(jì)的各參數(shù)進(jìn)行校核、模擬，可實(shí)現(xiàn)預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存取。由此可得出，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)能夠以一定的場(chǎng)地面積對(duì)多數(shù)車(chē)輛進(jìn)行存取，可以在一定程度上緩解停車(chē)難的問(wèn)題，達(dá)到了本次設(shè)計(jì)的初衷。也可發(fā)現(xiàn)立體車(chē)庫(kù)也是停車(chē)場(chǎng)地在未來(lái)的主流發(fā)展方向。  參考文獻(xiàn) [01]任伯森.中國(guó)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備發(fā)展概況[J].中外停車(chē)設(shè)備及配套產(chǎn)品重點(diǎn)廠商名錄.1991.. 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LIMS的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 在本申請(qǐng)中的LIM中，主長(zhǎng)度不能比運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度長(zhǎng)。由于移動(dòng)橫梁的寬度應(yīng)盡可能小，以用于提升平臺(tái)的寬度和重量的轉(zhuǎn)向，因此主長(zhǎng)度也受到限制。在主長(zhǎng)度有限的情況下，一次寬度與推力成正比。如果只采用一個(gè)LIM，它會(huì)變得太大。為了減小每個(gè)LIM的主寬度，采用均勻的LIMS數(shù)量，例如2, 4, 8、10等，對(duì)稱(chēng)地安裝在移動(dòng)橫梁的下方。 LIM的沖程幾乎是汽車(chē)的寬度，所以由于行程有限和重量大，行駛速度不能很高。也就是說(shuō)，LIM的額定速度是低的。在傳統(tǒng)的交疊繞組的LIM極間距下，電源的頻率也很低。因此，LIM應(yīng)該以低頻率設(shè)計(jì)。 如果在移動(dòng)橫梁中采用四個(gè)LIMS，根據(jù)應(yīng)用要求，每個(gè)設(shè)計(jì)的LIM的額定速度、電壓和起動(dòng)推力分別為0.8 m/s、380 V和超過(guò)666 N。由于運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度是給定的，主長(zhǎng)度是固定的，然后也得到極點(diǎn)間距和極點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是，橫向效應(yīng)不被考慮，因?yàn)槎螌挾瓤梢宰銐驅(qū)挕? 在縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)中也應(yīng)用相同的LIMS，以便于應(yīng)用。在每一方面，也有四個(gè)LIMS采用。根據(jù)所需的速度0.8 m/s，電源的合適頻率是11.5赫茲。在該頻率下，電壓為380 V的全值。可以基于等效電路設(shè)計(jì)LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應(yīng)、動(dòng)態(tài)縱向效應(yīng)和次級(jí)鐵損[7]。 4. 參數(shù)分析與動(dòng)態(tài)特征 這種LIM的FEM如圖3所示。在這個(gè)模型中，初級(jí)的速度為零，并且相位繞組被提供滿電壓380 V，F(xiàn)＝11.5赫茲。此外，端阻抗由有效阻抗考慮，這是在前等效電路法中計(jì)算的。 圖3.設(shè)計(jì)中的有限元法 對(duì)不同齒寬的推力進(jìn)行了分析，如圖4所示。顯然，當(dāng)齒寬等于3 mm時(shí)，LIM的性能變差，因?yàn)橥屏ρ杆贉p小，電流也增加。這是由磁場(chǎng)飽和引起的。當(dāng)齒寬大于5 mm時(shí)，推力和電流幾乎保持不變。 此外，與4 mm和5 mm的齒寬相比，前者的推力稍高，電流也較小。當(dāng)然，由于較小的縫隙面積，電流密度也略有提高。 應(yīng)該注意的是，由于低頻電源，齒寬應(yīng)該大于正常的LIM。其原因是由于全電壓和低頻率CY引起的大磁通密度，當(dāng)然，電流密度也受齒寬的影響。 a) 推力圖 b) 電流圖 圖4.不同齒寬的直線電機(jī)鎖止推力 由于疊片是由螺栓組裝而成的，所以軛鐵的高度要高得多。如果可以通過(guò)焊接方法進(jìn)行組裝，則可以大大降低軛的高度。根據(jù)設(shè)計(jì)分析，一次高度可降低到60毫米。推力和三相電流幾乎保持不變。因此，磁軛的磁場(chǎng)小于飽和值。 如果初級(jí)的速度設(shè)置為零，則可以獲得鎖定的推力和相電流。三相電流是不對(duì)稱(chēng)的，也有大量的諧波分量。由于小的互感，A相和B相的電流較大。對(duì)于相位C，基本分量為13.15 A，這也比等效電路法大。圖5示出推力。如圖所示，平均推力為700 N。 圖5.全電壓鎖定推力圖 圖6顯示了LIM在加載300 N時(shí)的動(dòng)態(tài)速度。靜態(tài)速度為0.7米/秒，因此滑移為0.4。在起動(dòng)過(guò)程中，電流不會(huì)像正常LIM那樣迅速減小，只有輕微的變化。