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重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 1 目 錄 摘 要 ....................................................................................................................................2 ABSTRACT .......................................................................................................................3 1 緒論 ....................................................................................................................................4 1.1 機械式立體車庫設計概論 .........................................................................................5 1.1.1 術語定義 ...............................................................................................................5 1.1.2 機械車庫類型定義 ...............................................................................................6 1.2 機械式立體停車設備 ......................................................................................................6 1.2.1 停車設備特性 .......................................................................................................6 1.2.2 停車設備設計要求 ...............................................................................................7 1.2.3 停車設備安全要求 ...............................................................................................8 1.2.4 設備種類 ...............................................................................................................9 2 升降傳動機構設計與計算 ..............................................................................................12 2.1 電動機選擇 ....................................................................................................................12 2.2 起升部件的計算選取 ....................................................................................................12 2.2.1 鋼絲繩的選取 .......................................................................................................12 2.2.2 卷筒尺寸的確定 ...................................................................................................13 2.3 傳動系統(tǒng)計算 ................................................................................................................15 2.3.1 傳動比 I 的確定 ...................................................................................................15 2.3.2 減速器的選擇 .......................................................................................................15 2.3.3 大小鏈輪的選擇計算 ...........................................................................................17 2.4 軸及軸承的選擇、強度計算與校核 ............................................................................23 2.4.1 軸的選擇、強度計算與校核 ...............................................................................23 2.4.2 軸承的選擇、強度計算與校核 ...........................................................................26 2.5 鍵的選擇與校核 ............................................................................................................27 2.6 聯(lián)軸器的選擇 ................................................................................................................28 2.7 裝配圖 ............................................................................................................................29 3 結束語 ..............................................................................................................................30 致謝 ......................................................................................................................................31 參考文獻 ..............................................................................................................................32 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 1 摘 要 隨著我國城市化進程的加快和汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，建筑設計中關于城市停車 場、停車庫的合理設計是相關專業(yè)領域亟需解決的課題。機械停車庫是利用機械設 備提高單位面積停車數(shù)量的停車方式，它是使用機械設備作為運送或既運送且停放 車輛的汽車庫。在一個建筑層里疊置 2-3 層存放車輛的汽車庫。它與一般汽車庫相 比，由于設備能疊置停車，相同的面積內(nèi)可多停 30％—50％的小汽車。這對凈高適 宜的已建成的單層停車庫可以改造成 2-3 層停放車輛的機械停車庫，將具有積極的 現(xiàn)實意義。 本課題組的研究內(nèi)容為鋼絲繩式三層機械式立體停車庫，我個人的研究方向則 是立體停車庫升降動力系統(tǒng)的計算設計，具體內(nèi)容包括：提升電動機的計算選擇， 用于提升系統(tǒng)的擺線針輪減速器的計算選擇，卷筒的設計計算，以及其他動力輔件 的計算、選擇以及校核。 關鍵詞：機械式體車庫 升降傳動系統(tǒng)設計 鋼絲繩 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 2 Abstract Along with the development of our country city turns the progress quickly and the automobile industry of quick development, the reasonable design concerning city parking lot, the parking database is the topic that the related and professional realm wants to have a right way to solve in the building design. The machine parking database is a parking method that makes use of the machine equipments exaltation unit area parking quantity, it is to use the machine equipments conduct and actions to deliver or since deliver and park the automobile database of the vehicle. Fold to place the automobile database that 2-3 layers deposit the vehicle in a building layer. It is compared with the general automobile database, because the equipments can fold to place the parking, same area inside can stop 30% more-50% small automobile. This is clean and high and feat to have already set up of single layer the parking database can reform 2-3 layers park the machine parking database of the vehicle, will have the actively realistic meaning. The research contents of this topic set for the steel wire rope machine as to promote the dynamical steel wire rope type three stereoscopic parking database of the layer machine type, my personal research direction then stereoscopic park the car the calculation design of the database motive system, the concrete contents include: Promote the calculation choice of the electric motor, used for promoting the calculation choice that the system puts the line needle round to decelerate the machine, the design calculation of a tube, and other calculations, choices and school pits that the motive assists the piece.. Key words: Mechanical garage Design of elevator drive mechanism Wire rope 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 3 1 緒論 隨著我國城市化進程的加快和汽車產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，建筑設計中關于城市停車 場、停車庫的合理設計是相關專業(yè)領域急需解決的課題。 城市是人類技術進步、經(jīng)濟和社會文明的結晶，同時現(xiàn)代城市又是環(huán)境污染， 生態(tài)失衡和交通擁擠的寫照，久居城市的人們在享受了現(xiàn)代文明的同時，也飽嘗了 與自然隔離、人滿為患之苦。車流不息帶來了煩躁與不安的心理壓力?？墒浅鞘谢?的進程和發(fā)展是無法阻擋的，我們只能在節(jié)省土地資源的同時盡可能地擴大城市空 間容量。城市的本質是集中，使城市高效、緊湊，充分提高城市空間的利用率，走 城市空間集約化、立體化發(fā)展的道路，使城市上、下部空間協(xié)調發(fā)展，將是現(xiàn)代城 市空間發(fā)展的必由之路。 機械式汽車庫近年來也在我國一些大城市中興起，雖然尚存在各種各樣的問題， 但經(jīng)驗也正在積累中。它具有高效、安全、節(jié)省空間等優(yōu)勢，機械式汽車庫的發(fā)展 將會有廣闊的前途。城市化進程的加速，日益增多的汽車帶來了城市停車場不足以 及由此引發(fā)的一系列問題，已經(jīng)成為困擾我們的一個社會問題，迫使我們在城市中 緊湊的地域內(nèi)對停車空間，停車方式進行新的探索。停車庫也由地面向地下，由單 層向多高層發(fā)展，停車方式亦由坡道式向機械式發(fā)展。 機械停車庫是利用機械設備提高單位面積停車數(shù)量的停車方式，它是使用機械 設備作為運送或既運送且停放車輛的汽車庫。在一個建筑層里疊置 2-3 層存放車輛 的汽車庫。它與一般汽車庫相比，由于設備能疊置停車，相同的面積內(nèi)可多停 30％—50％的小汽車。這對凈高適宜的已建成的單層停車庫可以改造成 2-3 層停放 車輛的機械停車庫，將具有積極的現(xiàn)實意義。 本課題組的研究內(nèi)容為以鋼絲繩卷揚機為提升動力的鋼絲繩式三層機械式立體 停車庫，我個人的研究方向則是立體停車庫升降動力系統(tǒng)的計算設計，具體內(nèi)容包 括：提升電動機的計算選擇，用于提升系統(tǒng)的擺線針輪減速器的計算選擇，卷筒的 設計計算，以及其他動力輔件的計算、選擇以及校核。 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 4 1.1 機械式立體停車庫設計概論 1.1.1 術語定義 機械停車庫：使用車輛以外其它帶有動力的搬運器，完成車輛停放、存儲工○ 1 作的整個設施。 機械停車設備：機械停車庫內(nèi)用于搬運、停放汽車的機械設備的○ 2 總稱。 機械停車庫附屬設備：為保證機械停車庫安全使用，除機械停車設備以外○ 3 的一切庫內(nèi)設施、設備的總稱。附屬設備包括:照明設備、通風設備、報警設備、電 源設備、消防設備、排水設備、緊急出人口等。 存車位：機械停車庫內(nèi)車輛經(jīng)搬○ 4 運器最終送達的預先劃分好的停放位置。 車輛搬運器：機械停車設備中用于承托、○ 5 運送車輛，使車輛到達存車位的全部裝置或部件的總稱。 人車交接位：機械停車○ 6 庫內(nèi)進行車輛存取作業(yè)，允許駕駛員停止并離開自己車輛或進人自己車輛開始啟動 車輛運行的位置。 機械停車庫出入口：車輛進人或離開機械停車庫的通口。機械○ 7 停車庫出人口一般都設有防護門和相關的安全檢測開關。 機械停車庫通行通道：○ 8 從機械停車庫出人口到人車交接位及駕駛員離開機械停車庫的庫內(nèi)全部空間區(qū)域。 機械停車庫庫前空地：為保證車庫內(nèi)車輛安全正常出人，機械停車庫出人口至其○ 9 前面道路之間用于車輛暫時停放或轉向的預留空地。 單車最大出(入)庫時間：指○10 從給出一個車輛出庫(入庫)指令開始，搬運器將車輛從停車裝置中最不利的存車位 取出放到人車交接位(搬運器將車輛從人車交接位送到停車裝置中最不利的存車位)， 直到該停車設備能夠允許接受下一個出庫(入庫)指令為止所需要的時間(包括人員駕 車入庫和出庫時間，前進入庫按 20s 計，后退入庫按 30s 計，前進出庫按 20s 計， 后退出庫按 23s 計)。 滿負荷運行全部車輛人庫時間：在存車庫入口不存在交通○11 堵塞的條件下.從存車庫處于空庫狀態(tài)開始，以連續(xù)入庫的方式工作，直到存車庫達 到滿庫狀態(tài)為止所需要的全部時間。 滿負荷運行全部車輛出庫時間：在存車庫出○12 口不存在交通堵塞的條件下，從存車庫處于滿庫狀態(tài)開始，以連續(xù)出庫的方式工作， 直到存車庫達到空庫狀態(tài)為止所需要的全部時間。 滿負荷運行全部車輛出入庫時○13 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 5 間：在存車庫出入口不存在交通堵塞、存車庫處于滿庫狀態(tài)的條件下，每出庫一輛 車就入庫一輛車，出庫車輛的位置和次序為隨機狀態(tài)，以這種連續(xù)出入庫的方式工 作，直到存車庫內(nèi)所有的存車位置全部被輪換一次，整個過程所需要的全部時問。 1.1.2 機械車庫類型定義 1.按運行裝置分類 垂直循環(huán)類停車設備：車輛搬運器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)循環(huán)移動，實現(xiàn)車輛存 取功能的停車設備。多層循環(huán)類停車設備：車輛搬運器在垂直平面內(nèi)排列成 2 層或 2 層以上做連續(xù)移動，兩端有升降機構進行循環(huán)層間轉換移動，實現(xiàn)車輛存取功能 的停車設備。水平循環(huán)類停車設備：車輛搬運器在水平平面內(nèi)排列成 2 列或 2 列以 上做連續(xù)循環(huán)列間轉換移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。電梯垂直升降類停車 設備：存車位分布在井道周圍，通過升降搬運器在專用井道內(nèi)做升降運行，實現(xiàn)車 輛存取功能的停車設備。巷道堆垛類停車設備：存車位在巷道一邊或兩邊多層分布， 通過搬運器在專用巷道內(nèi)做水平、升降或水平升降復合運行?；蚺c升降搬運器結合， 實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。平面往復移動類停車設備：存車位與搬運器分布在 同一水平面內(nèi)，通過搬運器在水平面內(nèi)做往復移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。 簡易升降類停車設備：通過單一搬運器的升降、俯仰或二三層搬運器整體升降、俯 仰，實現(xiàn)車輛二三層存取功能的停車設備。升降橫移類停車設備：通過搬運器的垂 直升降或水平橫移進行 2(3)位移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。汽車升降梯： 搬運器運載車輛( 或同時運載駕駛員)垂直升降運行進行多層平層對位，從搬運器到 存車位需要駕駛員駕車人位，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。 2.按操作方法分類 無人式機械停車設備：人員不進人機械停車設備，而只是使汽車移動的方式。 準無人式機械停車設備：當人員走出機械停車設備，到機械停車設備外面后，機械 停車設備才開始運行，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。同乘式機械停車設備：使用 允許車輛與人員同時乘坐的搬運器.實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。 1.2 機械式立體停車設備 1.2.1 停車設備特性 這類停車設備一般都是準無人操作方式。結構形式分類共有 2 種:一種是單一搬 運器的升降、俯仰式運行形式;另一種是 2.3 層搬運器整體升降、俯仰式運行形式。 搬運器的升降、俯仰式的停車設備多用于地面停車、路邊停車和地下停車，尤其適 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 6 合對原有地下單層停放車輛的停車庫進行改造，來增加停車數(shù)量。這種形式停車設 備工作原理一般是先來的車輛駛入升降搬運器，將車輛送到上層存車位，后來車輛 直接駛入下層存車位，屬于機械停車和自走式停車混合使用的停車方式。2. 3 層搬 運器整體升降、俯仰式的停車設備為半地下停車方式，多用于地面停車、路邊停車， 2 層搬運器整體升降、俯仰式的停車設備可以用在地下。這種形式停車設備工作原 理是使用者通過特定的開關將自己需要的升降搬運器驅動到人車交接位，車輛直接 駛入停車設備規(guī)定的升降搬運器內(nèi)，將車輛送到上層存車位，后來車輛直接駛入下 層存車位。屬于機械停車和自走式停車混合使用停車方式。這類車庫一般最多為 3 層(多層高度比較高，穩(wěn)定性和經(jīng)濟性較差)，它可以在一個標準停車位擴允 2 一 3 倍的車輛停放數(shù)量。 1.2.2 停車設備設計要求 (1)這類車庫升降搬運器自動化程度一般要求較低，升降速度建議控制在小于 4m/min，最大不要超過 6m/min，如果超過 6m/min 就應當由變頻調速，以免由于速 度過快引起的沖擊過大，對車造成破壞。 (2)車庫庫前空地在出人口前預留出一個車輛的轉彎半徑作為通行車道寬度即可。 (3)帶地坑的停車設備，在程序設置時，車庫使用前、后的原始狀態(tài)，地坑位置 必須保證有搬運器補位，不能將地坑明露。在人可能到達的地坑邊緣，應當設有 1 . 8m 高以上的圍墻或圍欄、圍網(wǎng)。如果停車設備設置在戶外，圍欄、圍網(wǎng)及升降門上 的適當位置應當有夜間閃光警示燈。在出入口應當設有垂直滑動門，地坑深度小于 O. 5m 深時，可以不用門，用光電開關配以聲光報替機構即可。不帶地坑的停車設 備，在人可能到達的上層搬運器升降運行空間邊緣，應當設有 1 .8m 高以上的圍墻、 圍欄、圍網(wǎng)或光電檢測開關。出人口應當設有垂直滑動門或光電檢測開關配以聲光 報警機構。 (4)停車設備內(nèi)部應當設置全方位的自動檢測開關，當停車設備運行時，如果有 人員、車輛、異物侵人時，要能夠馬上檢測出來，報警同時鎖定運行的停車設備， 以確保人員、車輛安全。如果操作人員操作時完全可以全面詳細地觀察到停車設備 運行的全部方位，能夠確保人員安全，可以減化自動檢測機構或元件。 (5)為確保人員安全，停車設備內(nèi)部凡是能夠使人跌落地坑的地方，均需要安裝 護欄。停車設備內(nèi)通道高度尺寸應當在 1 . 8m 以上，寬度尺寸應當在 0.5m 以上。存 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 7 車位空間高度尺寸應當大于允許停放車輛最大高度加上 50mm(最小不能低于 1.6m)。 寬度尺寸應當大于允許停放車輛最大寬度(含反光鏡)加上 150mm。長度方向上如果 沒有地坑或上橫梁(即沒有形成通口或井道)，搬運器長度可以小 于允許停放車輛最大長度。如果有地坑或上橫梁，則地坑的有效空間(或通口空間)， 應當大于允許停放車輛最大長度加上 200mm，以便車庫使用者和管理者能夠通過目 測確定車輛停放在搬運器內(nèi)。 (6)對帶有地坑的升降搬運器在車輛交接層，搬運器由空載變重載、由重載變空 載時，搬運器距平層定位偏差應在士 5mm。搬運器內(nèi)車輛通行平面與地面平層高差 應小于 1 0mm ,搬運器內(nèi)車輛通行平面邊緣與坑壁間隙應小于 50mm。 1.2.3 停車設備安全要求 (1)該類停車設備的搬運器同時也是存車位.所以在搬運器上一般都要設置止車擋 塊，防止搬運器在運行時車輛移動，發(fā)生損壞車輛的事故發(fā)生。 (2)在車輛存放正常位置的極限區(qū)設置車輛入位檢測和車輛超長、超高檢測，當 超出允許存放尺寸車輛進入庫區(qū)時，或車輛進人搬運器時發(fā)出報警并鎖定停車設備 不能運行并提示車輛必須退出停車設備。當車輛進人搬運器停故位置不準確時，發(fā) 出報警并鎖定停車設備不能運行，當調整準確后，轉人正常運行狀態(tài)。 (3)當有依靠鋼絲繩或鏈條來保持車輛在上層位置時，必須設有防止搬運器墜落 裝置，即使在鋼絲繩或鏈條斷裂時，搬運器也不能發(fā)生墜落。 (4)搬運器升降時，除認址定位開關外，還應當設置超行程極限限位開關，防止 搬運器超越極限位置運行。 (5)驅動機構均應有斷電制動性能。制動器要靈活可靠，要按期維護檢查，以防 止搬運器出現(xiàn)滑車溜車。 (6)對液壓傳動機構，除斷電時必須具有制動性能外，液壓系統(tǒng)合理的位置上要 安裝止回閥，還應當在油缸油口處裝上限速閥，既可避免限速油路系統(tǒng)問題造成油 缸失速，管路、接頭爆裂等故障造成的事故，還可避免由于人為誤操作造成的破壞 性事故。使用時應注意油缸活塞密封圈內(nèi)漏問題，它可造成搬運器溜車滑車，嚴重 的會損壞車輛及停車設備。這一點在設計時一定要明確說明。 (7)利用鏈條、鋼絲繩等傳動機構，使用人員能夠到達的部位和能夠對人員安全 產(chǎn)生危險的部位均要設置防護罩，確保人員安全。 除了上面的要求，停車設備運行還應當有一系列聯(lián)鎖機構。①首要聯(lián)鎖是車輛 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 8 在庫內(nèi)停放位置檢測機構與停車設備運行聯(lián)鎖。車輛沒有明確地停放在規(guī)定的區(qū)域 內(nèi)時，停車設備不能運行。②門或出入口光電開關與停車設備運行聯(lián)鎖。門或出人 口有人、車或異物時，停車設備不能運行。③單一搬運器的升降、俯仰式的停車設 備，下層停放車輛與上層搬運器運行聯(lián)鎖。下層停放車輛時，上層搬運器不能運行。 除了以上聯(lián)鎖外，還應當有運行超時保護，當 1 個搬運器得到指令開始運行， 未在規(guī)定時間內(nèi)到達下一個位置，應當發(fā)出故障信號，并鎖定停車設備使之不能運 行。在使用、管理及維修人員經(jīng)常出人的地方，合理的位置要設置自鎖式急停按鈕， 以便于操作。 1.2.4 設備種類 立體停車庫就其結構性能上大體分：機械式、自走式及半機械式三種． 根 據(jù)立體停車機場的不同，大致可分：升降橫移式 、垂直循環(huán)式、巷道堆垛式、垂直 升降式、簡易升降式等。升降橫移式：是利用載車板的升降或（和）橫向平移存取 停放汽車的機械式停車設備.適用于住宅小區(qū)、大樓地下室、立交橋下。 垂直循環(huán) 式：是用一個垂直循環(huán)運動的載車板系統(tǒng)存取停放汽車的機械式停車設備 。巷道堆 機垛式 ：是用巷道堆垛機或特種起重機將汽車水平且同時垂直移動到預定泊車位置 或相反取出汽車的機械式停車設備。適用于大規(guī)模社會公用停車樓及地下停車庫 。 立體停車庫亦可分為自行式立體停車庫、半自動立體停車庫和全自動立體停車庫.全 自動立體停車庫可分為兩層或多層平面式全自動立體停車庫、豎向密集型全自動立 體停車庫以及特殊造型結構全自動立體停車庫（如蜂窩式、迷宮式等)。 升降橫移式立體停車庫 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 9 巷道堆垛式立體停車庫 垂直循環(huán)式立體停車庫 本次所設計的就是升降橫移式立體停車庫的升降傳動系統(tǒng)，下面簡要介紹下升 降橫移式立體停車庫的工作原理，以二層停車庫為例： 123456 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 10 將 2 號車位作為定位，1，3 號車位可以直接進行存取車。 在存取 4 號車時，將 1 號車位移動到 2 號車位上，4 號車位降到 1 位進行存取 車。 在存取 5 號車時，將 5 號車位降到 2 位上，進行存取車。 在存取 6 號車時，將 3 移動到 2 位上，6 降到 3 號車位上，進行存取車。 對于升降裝置，常見的三種方式是液壓方式，鏈條提升方式和鋼絲繩提升方式。鋼 絲繩具有承載能力強，重量輕的特點，但它卻具有彈性，使用時間長了會產(chǎn)生伸長 量，使得傳動精度降低，從而使得托盤不能準確到達所應到達的位置，而且，鋼絲 繩容易自行扭轉和松散。液壓系統(tǒng)驅動是一套十分復雜的驅動系統(tǒng)，它的設計、制 造成本較高。而且維修、檢測費用也相對較高，液壓系統(tǒng)的故障很難檢查，如果哪 個輸油管道出現(xiàn)問題，將會在一定時間內(nèi)大大降低車庫的工作效率，而如果液壓站 出現(xiàn)了問題，后果將更加嚴重，故此，此設計沒有采用液壓驅動系統(tǒng)作為提升機構。 鏈傳動為電動機通過連軸器、鏈條、鏈輪，來帶動托盤實現(xiàn)升降的。成本低，安全， 易維護，維修。 鏈條傳動兼有齒輪傳動和帶傳動的特點。與齒輪傳動比較，鏈傳動較易安裝， 成本低廉；遠距離傳動時其結構要比齒輪傳動輕便得多。與帶傳動比較，鏈傳動的 平均傳動比準確；傳動效率高；需要的張緊力小，壓軸力也??；結構尺寸緊湊；能 在低速重載下較好的工作；能適應較惡劣的環(huán)境如油污和高溫等場合。 綜上所述，升降機構的設計：電動機作為動力源，利用鏈條和鏈輪的嚙合傳遞 動力，帶動滾筒纏繞鋼絲繩來實現(xiàn)上層托盤的升降。工作原理如圖所示： 1-電動機 2-鏈輪 3-滾筒 4-鋼絲繩 5-滑輪 6-固定端 7-橫梁 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 11 2 升降傳動機構設計與計算 2.1 電動機的設計選擇 本次設計，車輛重量定為 2200kg，托盤重量為 450kg，同時升降速度應小于 4m/min。通過對于功率 P 的計算，及升降速度，從而進行升降電動機型號的選取。1.8kw=0.67m/s×N 265FVP ./=4/in1 . 10/s5Kg)+(20G FV=P222一一一??50%156s7816s)2(T78../st 5.. c???????FVH一一一一一 考慮到摩擦、車重，以及本次提升速度低，載荷大，查《機械設計課程設計手冊》 （第三版）表 12-7，YZR、YZ 系列電動機用于驅動各種形式的起重機械和冶金設 備中的輔助機械的專用系列產(chǎn)品。它具有較大的過載能力和較高的機械強度，特別 適合短時或斷續(xù)周期運行、頻繁啟動和制動、有時過負荷及有顯著的振動與沖擊的 設備。故選擇的電動機型號為 YZR132M2-6,額定功率 P=2.8kw,額定轉速 n=940r/min. 2.2 起升部件的計算選取 2.2.1 鋼絲繩的選取 鋼絲繩工作時的受力情況復雜多變，內(nèi)部應力狀態(tài)除受拉外，繞上滑輪與卷筒 時還受到彎曲和擠壓，鋼絲間也產(chǎn)生擠壓。為簡化計算，設計時一般采用靜力計算 法。 《起重機設計規(guī)范》推薦了兩種計算方法，本次設計我們采用以下算法： NPNP6504/2/260g4k1????每 條 鋼 絲 繩 的 張 力 ）（總 張 力 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 12 鋼絲繩直徑按《工程起重機》 （第二版）式 5-1：scd? 其中： d 為鋼絲繩最小直徑（mm） ， c 為選擇系數(shù)， s 為鋼絲繩最大工作靜拉力（N） 。 根據(jù)《工程起重機》 （第二版）表 5-1“鋼絲繩的使用及其結構型式” ，選用鋼絲 繩為 6w(19)金屬芯的鋼絲繩，公稱抗拉強度 。pa150bM?? 當工作級別為 時，n=5,c=0.1, 所以：4M,150Pa?? =8mmscd? d=1.1d=8×1.1=8.8mm,取 d=9.2mm. 所選鋼絲繩型號為：鋼絲繩 6w（19）-9.2-1550 -GB20118-2006. 2.2.2 卷筒尺寸的確定 （1） 卷筒的直徑： a). dD??h1min 其中， 為按鋼絲繩中心計算的卷筒的最小卷繞直徑（mm） 。根據(jù)《工程起重機》i （第二版）表 5-5，當機構工作級別為 M4 時，卷筒 h=16。30m2.147.96h1in1in????Dd故 取根 據(jù) （2） 卷筒有效長度計算： 繩長： 210L? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 13 12m3.648.???一L 兩段鋼絲繩預留各三圈，則為 6 圈，D5..1??預 留 鋼絲繩固定位置，同樣各占三圈， mL6..62?一 取 430m2930253Lm5.1.zd. 2)(42)(Dm， 取 整 為則卷 筒 兩 側 側 板 厚 度 取 圈卷 筒卷 筒 ??????Z? （3）卷筒壁厚計算： 卷筒壁厚一般先按經(jīng)驗公式初步確定，然后再進行強度校核。為了減輕重量，降 低成本，并且考慮到系統(tǒng)安全性，在這里選擇鑄造卷筒，帶 6 通孔減少重量。 根據(jù)《工程起重機》 （第二版）式 5-25； ，取m10-60.2D）（???14?? 卷筒工作時候，由于受鋼絲繩最大拉力 的作用，卷筒壁主要承受鋼絲繩纏maxS 繞箍緊所產(chǎn)生的壓縮應力，以及扭轉和彎曲應力，當卷筒長度小于 3 倍直徑（L 小 于等于 3D）時，彎曲和壓縮應力一般不超過壓縮應力的 10%-50%，因此可以濾去不 計，只按壓縮應力進行強度校核。 為了計算卷筒截面上的壓應力，在壁厚為 的卷筒上取寬度為繩槽節(jié)距 t 的圓環(huán)，? 并切開，由于 遠遠小于 D，可以認為 c 是均勻分布的，根據(jù)《工程起重機》? （第二版）式 5-23，由平衡條件可得： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 14 ??ccmaxc 5.13729.0.46???????mpaMtSts 所以壁厚合理，所選卷筒適用。 卷筒零件圖 2.3 傳動系統(tǒng)計算 2.3.1 傳動比 i 的確定 根據(jù)電機轉速 n=940r/min,最大起升速度 V=4m/s,倍率 m=1 再根據(jù)卷筒的工作直徑 D=300mm 可以計算出： min/4.2ri/4.23r90in1.3710.mvin?????電卷 電 卷電 D? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 15 2.3.2 減速器的選擇 已知減速器的輸入功率 P1=2.8kw,實際輸入軸轉速 ，'1n940r/min?kwKKPAA43.94015.28P 3-29n.c1 0.31c1?????????????????? ，（ 第 二 版 ） 表《 機 械 設 計 實 用 手 冊 》為 工 作 情 況 系 數(shù) ， 根 據(jù)其 中計 算 輸 入 功 率 查表 9-2-35，選擇型號為 7，傳動比為直聯(lián)型臥式一級擺線針輪減速器，型號為： ZWD 2.8-73B-87.（P=2.8kw，i=87） 。擺線針輪減速器原理如下： 擺線針輪減速器是由少齒漸開線行星減速器發(fā)展而來的。所不同的是它的行 星輪齒是采用擺線齒，而內(nèi)齒輪是采用針齒（如上圖） 。 “擺線針輪行星傳動”是屬 于一齒差行星傳動，即內(nèi)齒輪齒數(shù) 和行星輪齒數(shù) 之差 - =1。其轉臂和BzCzBCz 輸出機構等則和少齒差行星齒輪傳動一樣，這時，轉臂（輸入軸）的轉速 與輸xn 出機構（輸出軸）的轉速 之間的傳動比為：vn xcvi=z?? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 16 因此可知，這種行星傳動的傳動比等于行星輪的齒數(shù)，輸入軸和輸出軸的轉向 相反。 與普通減速器比較，擺線針輪減速器具有以下優(yōu)點： （1） ，結構緊湊、體積小、重量輕； （2） ，壽命比漸開線齒輪減速高出 5 倍左右； （3） ，運轉平穩(wěn)，噪聲??； （4） ，效率較高，一級傳動可達 90%~95%。 但是擺線針輪減速器也具有以下缺點： （1） ，制造精度要求較高，否則達不到多齒接觸； （2） ，擺線齒的磨削需要專用的機床。 設計建造機械式立體停車庫的目的就是節(jié)省停車用地，所以立體停車庫的特點之一 便是結構緊湊，占用空間小，但是由于立體停車庫的每個車位都需要兩個（一個用 于提升，另一個用于橫移）減速器，若使用一般的漸開線齒輪減速器，便會占用大 量空間，達不到節(jié)省停車空間的目的，所以，立體停車庫所用減速器應該首選結構 緊湊、體積小、重量輕、噪聲小、壽命長的擺線針輪減速器 2.3.3 大小鏈輪的選擇計算 （1）傳動比確定： 2.6.5872i,12?? （2）小鏈輪齒數(shù) 的選擇：1Z 小鏈輪齒數(shù) 按照推薦值選擇，根據(jù)《機械設計實用手冊》 （第二版）表 8-2- 5，取 =19。1 （3）大鏈輪齒數(shù)計算： ， 選擇推薦值 5748.592.6i12???Z2Z =57。 （4）設計功率： 同樣參照《機械設計實用手冊》 （第二版）表 8-2-5, 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 17 復 排 鏈 排 數(shù) 系 數(shù)小 鏈 輪 齒 數(shù) 系 數(shù)工 作 情 況 參 數(shù)傳 遞 功 率其 中 ，- -mmzdKPKZAA??2.14kw71.083.. 8-27-862-mzd mZ????KPA，， 可 得 ：及 表，冊 》 （ 第 二 版 ） 表查 閱 《 機 械 設 計 實 用 手 （5）鏈條節(jié)距選用： 根據(jù) (特定條件下單排鏈條傳遞的功率)， =2.14kw0d 0Pmin/10.8r794inn11 ??電 機小 鏈 輪 查《機械設計實用手冊》 （第二版）圖 8-2-2（A 系列） ，選擇鏈號為 16A，節(jié) 距 p=25.4mm 的鏈條。 （6）初定中心矩： 347.5m347.225.6190.pi0.2a1min ??????）（Z （7）鏈節(jié)數(shù)： 68.035.4723.19-527195.43azzp02120 ??????????????L 。70p取L （8）鏈條長度： 1.78m02541p????P （9）理論中心矩： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 18 ??m37425.0.23-19Zpa 0.239-281.34285-790-2paa212a21???? ???KL KZL A）（ ， 得》 （ 第 二 版 ） 表查 《 機 械 設 計 實 用 手 冊）（ （10）實際中心矩： 37m501.3721.496-37a 1.4965a~0'' ?????）（ （11）鏈速： sp/8.10648.106nZv????? 屬于低速傳動。 （12）驗算小鏈輪輪轂孔徑（即軸孔直徑）： maxkd? 查 10-28（ 第 二 版 ） 表《 機 械 設 計 實 用 手 冊 》129kmax? 為針輪擺線減速器輸出軸的直徑。d （13）有效圓周力： NPF 3102.541538.0.21v?????? （14）作用在軸上的力： KAQ 33.78...5 ?? （15）潤滑方式選擇： 已知：p=38.1mm,v=0.19m/s,查《機械設計實用手冊》 （第二版）圖 8-2-4， 選擇第Ⅰ種潤滑方式，使用人工定期潤滑。 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 19 查閱《機械設計實用手冊》 （第二版）表 8-2-16： （1）小鏈輪： 已知： smmLLZp/0.8v37a 1.78701925.4mp?? ?， 鏈 速中 心 距 ，， 鏈 長， 鏈 節(jié) 數(shù)， 齒 數(shù)節(jié) 距 基本參數(shù)： 查《機械設計實用手冊》 （第二版）表 8-2-2（GB/T 1243-1997）配用鏈條排距為 ,滾子外徑Pt29.d.15 主要尺寸： ①分度圓直徑： 154.3m0.6z18sinpd??? ②齒頂圓直徑： 16m93.50.1648.524zcot.pda ???????????? ③齒根圓直徑： ..-.3d-1f ④分度圓玄齒高： 6.85.240.7.pha ???? ⑤最大齒根距離： m9.13715.8-cos4.375dx????ZL ⑥齒側凸緣直徑： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 20 0.76-h1.4-80cotpd2g???Z? 查表 8-2-2，內(nèi)鏈板高度 =24.13mm.120md87. 0.76-2413.-5934cot. .-h.-180pdg2g?????取 ??Z （1）大鏈輪： 已知： smmLLZp/0.8v37a 1.7870575.4p?? ?， 鏈 速中 心 距 ，， 鏈 長， 鏈 節(jié) 數(shù)， 齒 數(shù)節(jié) 距 基本參數(shù)： 查表 8-2-2， GB/T 1243-1997，配用鏈條排距為 ,滾子外徑 .mPt29.d.15 主要尺寸： ①分度圓直徑： m82.461.0.5418sinpd???Z? ②齒頂圓直徑： m470.5198.pcot.da????????? ③齒根圓直徑： 46m5.9.8-6.2d-1f ?? ④分度圓玄齒高： ..40.7.pha?? ⑤最大齒根距離： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 21 m76.4515.8-cos.9182d-01x????ZL ⑥齒側凸緣直徑： 0.76-h1.4-0cotpd2g???Z? 內(nèi)鏈板高度 =24.13mm.2m40d398.4.76-13.-15cot7.dgg ???取? 鏈輪形狀設計： 本設計中的大小鏈輪均采用目前流行的三圓弧——直線齒形（或稱為凹齒形） ， 其幾何尺寸見《機械設計實用手冊》 （第二版）表 8-2-18。大小鏈輪零件圖： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 22 2.4 軸及軸承的選擇、強度計算與校核 2.4.1 軸的選擇、強度計算與校核 （1）初選，如圖： 已知 ： min/2.4,30,14,/650 rDmsVNS ????一 卷筒軸材料選 45 鋼，查《機械設計實用手冊》 （第二版）表 5-1-7，取 A＝118， 取 35Mpa。查表 5-1-6，根據(jù)：??? 33n5dPAT?? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 23 其中： P——軸傳遞的功率，P ＝2.8kw A——系數(shù)，A=118 n— —軸的轉速， n=4.2r/min （2）受力分析： a） ，鋼絲繩在卷筒上移動時，最初情形如下： 視鋼絲繩作用于卷筒左右 兩端支承處軸頸上，此時， 左右兩端Ⅰ-Ⅰ受力最大，為危險截面。 b） ，當鋼絲繩移至中間時，如下圖所示情形： 12m103.25m.8710.6184.28n333取 為 ????? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 24 視鋼絲繩力幾乎全部作用于卷筒中間支承處軸頸上，而左右端支承軸頸受力很小， 故中間端支承處軸截面Ⅱ－Ⅱ為危險截面。 ③，做強度校核計算： 忽略卷筒及鋼絲繩自重，由于左右兩端所受力為中間受力的一半，故此處只驗 證鋼絲繩繞到中間時所受力（Ⅱ－Ⅱ） ，如果強度滿足，那么軸就滿足強度要求。 Ⅱ－Ⅱ處截面的計算： 查詢《機械設計實用手冊》 （第二版）表 5-1-10pa13.87940295.1dm3026513 MWMNLF???????一 查閱《機械設計實用手冊》 （第二版）表 5-1-1 可得 故強度條件滿足。??1-? 第二根軸的校核過程同第一根軸，由于兩根軸受力情況相同，所以，第二根軸的強 度也足夠。 兩根軸零件圖： 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 25 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 26 2.4.1 軸承的選擇、強度計算與校核 （1）分析：此處軸承受徑向載荷較大，幾乎不受軸向載荷，主要承受彎矩較大， 而且轉速很低，宜選擇深溝球軸承，根據(jù)《機械設計》表（13-0） ，選代號為 6322 的深溝球軸承。 （2）軸承壽命計算： ????????????PCLLPht6ht106'tfnnf 其中： C——軸承的基本額定動載荷 P——軸承的載荷， 650SFN? ——基本額定壽命10L ——指數(shù)，對于球軸承， =3?? ——以小時計算的軸承壽命h ——軸承的預期壽命，查《機械設計實用手冊》 （第二版）表 6-1-'L 17， =8000-12000h'h n——軸承轉速，n=4.2r/min ——溫度系數(shù)，查表 13-4， =1.00tf tf920.6f60n1L81.N14..5th3???????????PC 由于軸承的計算壽命滿足它的預期壽命，并且軸承轉速很低（4.2r/min） ，而且不 承受軸向力，工作時間間隔比較長，故 6322 深溝球軸承滿足設計要求。 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 27 2.5 鍵的選擇與校核 （1）分析：卷筒軸通過鍵與鏈輪進行聯(lián)接，傳遞轉矩和轉速，承受扭矩較大，由 于安裝工藝，具體環(huán)境等因素的影響，鏈輪有跑偏的可能性，查閱《機械設計實用 手冊》 （第二版）表 3-3-1，選擇楔鍵聯(lián)接。 （2）計算選擇： 已知：卷筒軸直徑 d=112mm 鍵傳遞的扭矩： mNdFTs ???????72816502s 查《機械設計實用手冊》 （第二版）表 3-3-12，選擇鍵的尺寸為： ，鍵1832? 寬 b=32mm，高 h=18mm． 輪轂寬度： ＝1.5d＝1.5 112mm＝168mm．'L? 所以鍵長 l=140m． 所選鍵的尺寸為： ，平頭楔鍵。140ml832hb?一 （3）強度計算與校核： 楔鍵連接安裝后工作面上的合力為： mNdFT fbTfyxss ????????72826 F 為摩擦系數(shù)，取 F＝0.15 d 為軸的直徑，d＝112mm 則楔鍵聯(lián)接的擠壓強度條件為： ??ppbl???2 ——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓力，單位為 Mpa。??p???MpafdblTF1568.4.3207613???? 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停車庫升降傳動機構設計 28 查《機械設計實用手冊》 （第二版）表 3-3-3 ，故強度滿足條件??p?? 2.6 聯(lián)軸器的選擇 類型選擇： 由于焊接、安裝的偏差，兩根卷筒軸的同心度無法保持一致，而且啟動時軸往往 受到中等載荷沖擊，所以選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，用來補充軸心偏差，緩沖載荷，使 卷筒工作更加平穩(wěn)。 載荷計算： 公稱轉矩： mNnPT????3.684.2954 由《機械設計實用手冊》 （第二版）2.2.1，聯(lián)軸器的選擇計算公式:mNKA ???? 1.68.31.7ca 由《機械設計實用手冊》 （第二版）表 5-2-25 中查得 HL9 型彈性柱銷聯(lián)軸器的許 用轉矩為 ，許用最大轉速為 ，而且軸徑在 100-125 之間，故滿?0in/80r 足要求，適用。 重慶理工大學畢業(yè)論文 PSH4D 型立體停