多层车库电梯升降装置的机构及控制系统设计含7张CAD图
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附件五XXXXXX设计任务书设计题 多层车库电梯升降装置的机构及控制系统设计院 (系) 专 业 学生姓名 学 号 起迄日期 20XX年01月15日 20XX年6月20日 设计地点 指导教师 职称 职称 填写日期: 20XX 年 12 月 30 日1毕业设计任务的内容和要求(包括技术要求、设计条件、工作要求等):毕业设计任务:电梯升降装置是为了多层车库升降汽车所使用的机械升降设备,实现多层停车场升降电梯控制方式及调速的设计。升降电梯通过计算机编程实现多层车库自动升降移动,为汽车提供更便捷的车库选择。随着社会经济的发展和城市化发展的步伐, 城市特别是一线城市人口剧增, 而生活水平的提高使汽车的保有量越来越多, 无论是家庭还是商业场所, 车位的供给却十分紧缺, 车辆停放问题,多层车库由此诞生,而老式电梯升降存在载重不足,不够安全智能等诸多问题。该机构为多层车库提供更加便捷安全的升降调动。设计内容:1. 电梯升降的基本机构和工作原理分析;2. 设备总体方案论证;3. 数据收集及机构参数计算,电梯机构设计与结构优化;4. 电气控制系统设计; 5. PLC控制程序编写; 6. 实验验证。工作要求:1. 查阅文献资料不少于15篇;2. 翻译不少于5000字左右外文文献;3. 提交开题报告一份;7. 设计图纸,工作量不少于2.5张A0的图纸(装置的总体装配图、主要零件图、电气原理图、控制系统源程序等);8. 撰写15000字以上的毕业论文(设计说明书)一篇; 4. 遵守制度,每周与指导老师进行交流,并定期接受导师的指导和检查,完成毕业答辩。2毕业设计应提交的成果(明细列出计算书、设计说明书、图纸、计算成果、硬件实物、实验报告及工作过程中应提交的材料等):1. 中英文翻译原文和译文2. 开题报告3. 设计说明书4. 总体装配图、主要零件图5. 电气控制原理图和控制系统源程序3主要参考文献:1 邸玲.立体汽车停车位造型设计D.吉林:吉林大学,2014.2 李国银多层升降横移式智能立体车库控制系统的研究与设计D.合肥:安徽工业大学,2018.3 范承志. 电路原理(第四版). 北京:机械工业出版社,2014.4 姜桥. 电子技术基础. 北京:人民邮电出版社,2012.5 廖常初. PLC编程及应用(第4版),北京:机械工业出版社,2018. 4毕业设计工作进度安排:(包括序号、起迄日期、工作内容):2019.01.152019.02.28 消化已有资料,查阅相关文献资料,完成外文翻译;2019.03.012019.03.10 查阅资料,总体方案制定2019.03.112019.03.31 机构设计及优化2019.04.012019.04.30 电气控制系统硬件设计及PLC控制程序编写2019.05.012019.05.10 系统调试2019.05.102019.05.20 论文撰写2019.06.012019.06.20 论文修改、答辩准备、毕业答辩指导教师签字: 教研室/系 主任签字: 年 月 日 多层车库电梯升降装置机构及控制系统设计,学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师,课题简介,课题背景及意义,自动立体车库是我国的新兴产业,具有广阔的发展前景。随着我国经济快速的发展,城市交通拥堵和停车难的问题成了影响城市发展的重要因素之一,传统的车库己经不能适应城市发展的要求,再加上我国汽车保有量的不断增加,自动立体车库成为解决这一问题的必然途径1。 通过设计,能把几年来所学习到的基础理论,专业知识,基本技能运用到实际问题上。培养我对实际问题的调查、研究、分析能力;树立我对整个工程系统的生产价值成本观念;拓宽我对整个知识面的感性认识,使之条理化;为我以后进入企业定岗作业,打下坚实的基础。,研究思路,本次设计是针对多层车库电梯升降装置的机构及控制系统进行设计,具体内容包括:提升电动机的计算选择,用于提升系统的摆线针轮减速器的计算选择,卷筒的设计计算,以及其他动力辅件的计算、选择以及校核,并对其控制系统进行设计;最后,通过AutoCAD制图软件绘制了升降装置装配图、主要零件图。,课题方案,方案及原理,1.多层车库总体方案 主要分为车库整体框架,载车板,横移机构,升降机构,卷筒,滑轮等几个主要零部件。工作原理为:车库整体放置于底下,升降系统采用电动机带动卷筒,利用滑轮作用实现载车板的升降,横移系统采用电机带动链轮使载车板在车库内运动。 2.升降装置&控制系统方案 电动机作为动力源,利用链条和链轮的啮合传递动力,带动滚筒缠绕钢丝绳来实现上层托盘的升降,采用PLC对其进行控制管理。工作原理如图所示:,1-电动机 2-链轮 3-滚筒 4-钢丝绳 5-滑轮 6-固定端 7-横梁,图2 车库系统控制原理框图,图1 电梯升降装置结构示意图,课题主要内容,本次课题主要内如如下:,课题内容,第1章 绪 论 1.1 研究背景及意义 1.2 立体车库的概述 1.3 立体车库的发展状况 第2章 车库总体及电梯升降装置方案设计 2.1 设计要求 2.2 车库总体方案设计 2.3 电梯升降装置方案设计 第3章 升降装置设计与计算 3.1电动机的设计选择 3.2起升部件的计算选取 3.3 传动系统计算 3.4轴及轴承的选择、强度计算与校核 3.5键的选择与校核 3.6 联轴器的选择 第4章 控制系统设计 4.1 立体车库的控制系统 4.2单片机的选择,二维装配图,课题成果,其他图纸,课题成果,收获与心得,1、通过本次设计,得到了结构合理、工作可靠、性能优良的多层车库电梯升降装置,并且形成了一套通用的电梯升降装置的设计流程及方法;通过这次理论知识和实际设计的相结合,锻炼了我的综合运用所学专业知识,解决实际工程问题的能力; 2、提高了我查阅文献资料、设计手册、设计规范能力以及其他专业知识水平; 3、通过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,并且意志品质力,抗压能力以及耐力也都得到了不同程度的提升; 4、顺利如期的完成本此毕业设计给了我很大的信心,但同时也发现了自己的许多不足与欠缺,会更好的鞭策我前行。,毕业设计收获,I 多 层 车 库 电 梯 升 降 装 置 机 构 及 控 制 系 统 设 计 摘 要 随着我们国家城市的发展,以及越来越多人使用汽车,如何停车是相关专业领 域亟需解决的课题。多层立体车库采用高架存储,其特点是节约用地面积,即可以 容纳一个单元不同区域的多个停车位。同时可以根据场地的大小进行布置,很灵活, 可变性强。 本次设计是针对多层车库电梯升降装置的机构及控制系统进行设计,具体内容 包括:起升电机的计算选型、起升系统摆线针轮减速器的选型计算等,以及对于其 他辅件的设计计算、校核等,最后对控制系统进行设计。 通过本次设计,得到了结构合理、工作可靠、性能优良的多层车库电梯升降装 置,并且形成了一套通用的电梯升降装置的设计流程及方法,有利于今后电梯升降 装置的设计与制造。 关键词:多层立体车库;升降装置;控制系统;电机;减速器 II Abstract With the development of cities in our country, and more and more people use cars, how to park is an urgent problem in relevant professional fields. Multi-storey three- dimensional garage uses elevated storage, which is characterized by saving land area, that is, it can accommodate multiple parking spaces in different areas of a unit. At the same time, it can be arranged according to the size of the site, which is flexible and changeable. This design is aimed at the mechanism and control system of elevator lifting device in multi-storey garage. The specific contents include the calculation and selection of lifting motor, the selection and calculation of cycloidal pinwheel reducer in lifting system, and the design calculation and verification of other accessories. Finally, the control system is designed. Through this design, a multi-storey garage elevator lifting device with reasonable structure, reliable operation and excellent performance is obtained, and a set of general design process and method of elevator lifting device is formed, which is conducive to the design and manufacture of elevator lifting device in the future. Key words: multi-layer three-dimensional garage; lifting device; control system; motor; reducer III 目 录 摘 要 .I Abstract.II 第 1 章 绪 论 .1 1.1 研 究 背 景 及 意 义 .1 1.2 立 体 车 库 的 概 述 .1 1.3 立 体 车 库 的 发 展 状 况 .3 1.3.1 国外的发展状况 .3 1.3.2 国内的发展现状 .3 第 2 章 车库总体及电梯升降装置方案设计 .6 2.1 设 计 要 求 .6 2.1.1 设计要求 .6 2.1.2 主要技术参数 .7 2.2 车 库 总 体 方 案 设 计 .7 2.3 电 梯 升 降 装 置 方 案 设 计 .8 第 3 章 升降装置设计与计算 .10 3.1 电 动 机 的 设 计 选 择 .10 3.2 起 升 部 件 的 计 算 选 取 .10 3.2.1 钢丝绳的选取 .10 3.2.2 钢丝绳夹的选择 .11 3.2.3 滑轮及其组件的设计计算 .12 3.2.4 卷筒尺寸的确定 .16 3.3 传 动 系 统 计 算 .18 3.3.1 传动比的确定 .18 3.3.2 减速器的选择 .18 3.3.3 大小链轮的选择计算 .19 3.4 轴 及 轴 承 的 选 择 、 抵 抗 弯 曲 和 变 形 的 能 力 计 算 与 校 核 .24 3.4.1 轴的选择、抵抗弯曲和变形的能力计算与校核 .24 3.4.2 轴承的选择、抵抗弯曲和变形的能力计算与校核 .27 IV 3.5 键 的 选 择 与 校 核 .27 3.6 联 轴 器 的 选 择 .28 3.6.1 联 轴 器 类型选择 .28 3.6.2 载荷计算 .28 第 4 章 控制系统设计 .29 4.1 立 体 车 库 的 控 制 系 统 .29 4.2 单 片 机 选 型 .31 4.3 本 章 小 结 .35 总 结 .35 致 谢 .36 参考文献 .37 1 第 1 章 绪 论 1.1 研 究 的 背 景 和 意 义 随着我们国家城市的发展,以及越来越多人使用汽车,如何停车是相关专业领 域亟需解决的课题。 自动立体车库是我国才出现并发展的比较好的产业,它的未来的应用将会非常 的好、受欢迎。城市化的程度不断提高,我国公路纵横交错,私家车普及率直线上 升,甚至许多家庭人手一辆车,从前预留的车库数量已经远远不够,此时多层式立 体车库就显得至关重要了,我们可以利用多层式立体车库占地面积小使用率高等多 方面的优点来有效的解决这一问题。立体车库可以最大化的利用土地,节约空间, 并且好建造,建造的快,还花钱少;我们再停车的时候也更加方便、更加安全。同 时因为占地小,比较集中,很好管理,在不同区域空间建设立体车库,可以因地制 宜改变车库结构,这可以最大可能利用空间,从而缓解这些区域停车难的问题,这 些区域目前是紧张的车库区域等公共场所,人员较多,它提供了一个很好的解决方 案。因此,它的未来的应用将会非常的好、受欢迎。 机械停车是利用机械设备来增加停车单元的数量,它是利用机械设备作为运输 工具或既可运输又可停放车辆的车库。一座建筑物中,两层或三层相互叠放的车库。 与普通车库相比,由于设备可以堆放停车,可以在同一区域多停放 30%-50%的车辆。 这对已建成并可改造成 2-3 层机械式停车库的单层停车库具有非常积极的意义。 1.2 立 体 的 车 库 的 大 概 叙 述 多层立体车库采用高架存储,其特点最大可能的发挥土地的价值,即可以容纳 一个单元不同区域的多个停车位。还可根据实际情况进行布置,如场地大小等,非 常非常的灵活。车位由横向距形框架和悬挂盘组成,悬挂盘由在链条或钢丝绳的作 用下驱动,安全可靠。传动部分布置在横向框架内密封,有效的防范风雨的作用。 对延长使用的时间、减少维修的次数、少花钱具有重要的作用。 除上面讲的特点之外,如今立体车库的安全防护功能已经做的非常到位,其还 从国外引进了许多先进的技术设备,例如计算机自动操作等系统。 2 在立体车库边缘形成的垂直面上,想怎么运动就怎么运动。自由流动置配备一 个交付机制,能够自动把车停到指定的位置,无需驾驶员自己操作,取车的时候也一 样,只要按下按钮或其他,车被自动取出。主要有以下几种形式:垂直提升式、港 道堆垛道、升降横移式、垂直环流式。 (1)升降横移式 升降横移式停车主要有两种类型:吊挂式、悬臂式。 升降横移式立体车库采用模块化设计,每个单元可设计成二、三、四、五、半 地下等多种形式的个体模块,使得原本车位数量由几个增加到数百个,且配置灵活, 花钱少,方便安装于小区,商务办公楼附近。但是该立体车库的缺点是不适用于地 上。 升降横移式停车设备有很多的类型,可以大一点,也可以小一点,能够在许多 地方运用,花钱少,操作十分便捷,用户能够自主操作,非常安全,有许多种的安 全保护机制,不会发出过大的噪声,汽车在里面不会晃动或振动,对资源也比较节 约。 (2)港道堆垛道 港道堆垛道立体车库采用垛道机作为车辆进入的过渡工具,所有车辆都由垛道 机进入,所以我们对堆垛机的强度要求比较高,装置关节合金价格昂贵,这样一个 堆垛机总体造价偏高。因此,道路堆垛机立体车库适合需要更多停车位且车库位置 十分有限的客户。 (3)垂直提升式 垂直提升式立体车库与电梯的工作方法很像,在电梯两侧布置停车场,一般地 面需要一个轿厢旋转台,可以节省司机转弯。这个装置一般相对于地面的高度较高 (几十米),所以要保证安全,所以花费比较多的钱,但占用地却最小。 (4)循环环 循环环立体停车设备它的原理就是有一个圆盘,汽车放在圆盘上,通过旋转来 取车或者停车,它通常用链条和钢丝绳来传动。自行车式立体停车设备可独立设置, 也可附楼、车数可多可少,如果设计的车库比较大,可以使许多个设备并列在一块。 有的停车方式需要一个车道让车子过去,而这种车库是不需要运输车道,这样就会 有几个好处,首先面积小,然后体积小,体积小有个衍生的好处就是好安装,但由 于传输功率的限制,立体停车设备的循环停车容量小,交通量大,交通量大,交通 3 量大。他一般在 12 个车位以下停车。一般在旋转台入口处设置圆形立体停车设备, 使车辆能进入车库,并能从车库倒车打开旋转台。车库底部可设置垂直循环出入口, 并可向上发展存车空间,也可设置在中间,将存车空间分为地上和地下两部分。 1.3 立 体 的 车 的 库 的 发 展 的 现 状 1.3.1 国外的发展的情况 由国外的情况可知:立体车库在国外的发达国家起步比我们要早;在过去的这 么多年里发展的先进且全面。我们知道日本人口不少,但是它的土地却不多,他们 的经济还是比较发达的,有许多的车辆,停车是一件非常困难的事情,正是因为这 样,日本特别需要研究自动立体车库,它经过这么多年的发展,已经比较完善,技 术也比较成熟了,他们研发出了许多许多种类型的车库。并且这个车库在日本也运 用的特别广泛,很多地方都有。日本大概有 300 多万这样可以停车的地方,多数的 车库是能够或上或下可以水平移动的。在韩国立体车库的应用也十分广泛,其立体 车库的发展受多方面的影响,其中从日本吸收的内容较多。韩国的立体车库开始时 间不算早,但是相较于我们,起步已经很早了,从 20 世纪 70 年代便已开始出现, 后不断的从国外吸收先进技术,不断改进进步,至 90 年代便已发展的初具规模。韩 国政府方面,对于多层立体车库的发展也是大力支持的,这一政策鼓励使得其立体 车库的发展取得了进一步的规模。如今其自动立体车库产业增长的速度已达 30左 右 7,已进入稳步发展阶段。 立体车库的出现是起源于美国,在 20 世纪 20 年代,美国造出了整个世界上第 一个可以存车子的或上或下运动的机械式汽车仓库,从此在世界上便有了立体车库 的身影。到 50 年代以后,由于工业的发展,生产线的投入使用等原因汽车开始逐年 增长,立体车库因此在欧洲、东南亚、日本等地开始投入使用,且形成了一个包括 制造、安装、使用和维修的行业完整体系 8。这些国家和公司从 20 世纪 60 年代初 慢慢注重最大可能的利用空间,并且使其功能更加强大,现在这个设备也比以前更 加的美观了,不像以前比较难看。 1.3.2 国内的发展现状 随着改革开放的开始和深化,中国的经济发展开始取得飞跃的进步,各类企业 公司如雨后春笋,人民的生活条件也日趋提高,对于汽车的需求也越来越大,又由 4 于我国属于人口大国,这势必会造成道路的拥堵现象,在有限的土地条件下,此时 的立体车库便是解决眼下问题最有效的办法。据相关数据显示,截止到 2008 年底, 我国的汽车产量增长到近一千万台,同比增长 5左右 9。然而我国的停车位建立的 远远不够。使得我国每年都有 300 万左右的停车位缺口,完全无法满足市民的日常 所需。同时,我国人口基数大,人均土地占有率不高,这使得我们必须充分利用土 地资源,以解决城市土地资源紧缺情况下增加停车位为城市取得进一步发展的巨大 矛盾指引 10。 前面我已经提出了立体车库是解决这一问题的有效办法,故我国从 20 世纪 80 年代便以从这方面着手开始使用机械式停车设备。由于我国立体车库起步晚,国家 又正处于经济发展复苏时期,因此在这个阶段我国的立体车库多为自我研究开发, 还无法满足用户的多方面需求。直到到 20 世纪 90 年代,我国开始从国外引进先进 技术,同时外资企业也开始入住我国发展,这使得我国的立体车库开始得到进一步 发展。在发展过程中,我国企业利用本国的优势向外国引进相关技术,再根据我国 国情研发出了符合我国的先进的自动立体车库。现在发展了 30 多年,特别是 21 世 纪后,发展的特别快,现在我们的立体车库这个行业发展超快并且还比较稳定,以 后一定会更好。特别是在我们国家的一些大城市,很多人都急需这样的设备。我们 的用户对产品主要有两个要求,第一他们能不能花少的钱来买这个设备,第二,想 要买到更好用、更多功能的设备。我们的国家城市化正在继续,那么未来将需要特 别多的该设备,这个行业的未来一定是蓬勃的,这样的技术一定会发展的特别好。 伴随着计算机互联网等高新技术的发展,我们将车库的功能更加完善,加入了 越来越多的功能。主要有下面的几个方面:(1)专业化 :设计出来的产品必须安全可靠, 不能够使用没多久就发生这样那样的问题,一些制造商他们的专业化水平也在不断 的提高。(2)复杂性 :该产业不再是单一的一个产业,它发展的很多元,涉及到许多的 东西、很多的行业,有电光学、磁控等等。立体停车系统一天比一天好。举个例子, 我们的汽车进入或出来车库的时候会有语音、视频指导,它能够测出车子的重量、 体积,从而选择合适的停车位。智能化:在现代技术的爆发性发展中许多新技术迅 速进入该领域丝 例如卫星导航定位技术、自动控制系统、停电及电源故障的自动判 定排除及处理系统等 14。车库已经可以实现完全自动化操作,无人驾驶情况下安全 停放在准确位置,无人操作变成现实 11。 5 但是我们国家的这个行业它还不是很完善,没有一个合适可靠的高的标准。我 们许多的设备都是照搬国外的来自己制造,没有自己的创新在里面,除此之外在国 内没有特别大的生产立体车库的企业,大都规模比较小,并且在国内很多的厂家恶 意竞争,导致整个行业很难发展,这些问题的产生对于我国这一行业的发展是有着 巨大影响的,国家应该给与足够的重视,并出台相应的法律法规来规范市场。 纵使该行业发展的已经很快很快了,但是它的运用却不怎么广,很多的住宅区 都没有这样的装置,那么原因在哪呢?调查结果显示,是因为人们的想法的原因, 太保守了,并不全是技术上的问题需要改进。由于人们思想还是较为保守,在当前 已基本满足车库建设的技术问题上,我们可以先不去着重研究,如何改变人们的想 法是当前急需做到的 12。现在与以前不一样,小区渐渐成为大多数人的居住方式, 由于生活水平的不断提高,越来越多的人买了自己的车,车需要停放,并且小区里 面不准随意停车,所以小区里面必然会有越来越多的立体停车库,其发展会特别迅 猛。而且,在当前的技术爆炸性发展的背景下立体的技术的进一步革新发展是必然 13。所以,不管是研究立体车库、还是建造立体车库都是非常好的方向,努力下去, 一定会有回报。 6 第 2 章 车库总体及电梯升降装置方案设计 2.1 设 计 要 求 2.1.1 设计要求 本次设计要求对一种多层车库电梯升降装置的机构及控制系统进行设计。 设计的这个设备要满足以下几个条件: (1)我们要求得自动化程度较低。建议提升速度控制在 4 m/min 以内,最大提升 速度不超过 6 m/min。如超过 6 m/min,应采用变频调速,以免因车速过快对车辆造 成过大冲击和损坏。 (2)车库前的空地出人口前预留了一个车辆转弯径向最大距离的一半作为车道宽 度即可。 (3)对于带有坑的要注意。坑的位置必须保证有一个移动弥补它,坑不应该暴露。 任何人可到达的坑边,应设置围栏或 1.8 米以上的围栏或网。入口和出口应安装垂 直推拉门。坑深小于 0. 5m 时,不得使用门,可使用声光报告机构光电开关。无坑 停车设备应在人们可能到达的上输送带升降作业空间的边缘设置围栏、围栏、围栏 或 1.8m 以上的光电检测开关。在进人出人的地方要设置报警,带声光的。 (4)里面要有自动的检测装置。停车设备在运行中,无论什么东西进入,应能 立即检测到,并能用报警器警报且锁定运行中的停车设备,以保证人员和车辆的安 全。如果操作人员在操作时能详细观察停车设备的各个操作方向,可以保证人员的 7 安全,减少自动检测机构或部件。 (5)为了保证人员的安全,停车设备内的任何地方都要安装护栏,以免有人掉入 坑中。停车设备通道的高度和宽度应分别大于 1.8m 和 0.5m。车位的空间高度应大 于最大可接受停车高度加 50mm(最小不小于 1.6m)。宽度尺寸应大于停车车辆可接 受的最大宽度( 包括反射器),加 150mm。如果长度方向没有坑或上横梁(即没有形成 开口或井径),则输送机的长度可小于停车车辆可接受的最大长度。如果有坑道或上 横梁,坑道的有效空间(或入口空间)应大于停车车辆可接受的最大长度加 200 毫米, 以便车库用户和管理者能够直观地判断车辆是否停在载体内。 (6)带坑提升输送机,当输送机由空载变为重载,由重载变为空载时,输送机出 发层的定位偏差为 5mm。车辆检修面与运输车地平面的高度差应小于 10 mm,车辆 检修面边缘与运输车坑壁的间隙应小于 50 mm。 2.1.2 主要技术参数 市场上现有立体车库位移平台主要性能参数如下: 表 2.1 主要技术性能 外型尺寸 55002000500停车规格 重量 500 kg 控制方式 PLC+交流电机+液压 纵向移动 0.55 kw 轮胎爪伸缩 0.3 kw电机功率 微动升降 2.2 kw 纵向移动 1 m/s 轮胎爪伸缩 0.3 m/s运行速度 微动升降 10 mm/s 2.2 车 库 总 体 设 计 链式双层升降横向立体车体它充分了用了我们居住的地下区域。它的模型是一 个甲板上的两个停车位。当车库倒塌时,它可以完全生活在地下,车库的表面可以 完全与周围环境融为一体。而每个车库都属于一个独立的空间,向上向下都非常方 便,停车( 提车 )非常方便、快捷,是把地下可以用的空间重建或建造一个安全、新 8 颖、方便的车库。该车库设计比较新潮、有特点、构思独特、很好用,对于停车难 的问题起到了积极正向的解决作用。 总体构成如下: 车库的设计主要分为车库整体框架、加载载体、横向机构、升降机构、滚筒、 滑轮等主要部件。为了保证车库零件连接件的抵抗弯曲和变形的能力,其中经常使 用零件螺栓连接和焊接技术。 图 2-1 车库总体设计结构示意图 其工作原理是:车库整体置于底部;升降系统采用电机驱动卷轴;滑轮实现车牌升 降;水平移动系统采用电机驱动链轮使车牌在车库内移动。 2.3 电 梯 升 降 装 置 方 案 设 计 这个设计是提升系统的升降和横向的立体车库,下面我们简单的说一说它们是 怎么工作起来的。以两层停车场为例: 图 2-2 如图 2-2 所示: 以停车位 2 为位置,停车位 1、3 可直接进入车辆。 访问 4 号停车位时,将 1 号停车位移动到 2 号停车位,则 4 号停车位移动到 1 号停车位进行访问。 当进入 5 号车厢时,将 5 号停车位降低到 2 号以进入该车厢。 进入 6 号门时,将 3 移到 2 号门,将 6 移到 3 号门,进入汽车。 9 对在提升装置中,我们常见的是哪几种方式呢?有三种,分别是以液压为能量 来传动、用链条或钢丝绳。钢丝绳它本身可以拉很重的东西,并且它本身质量小, 但是它有一个缺点,就是用的久了后,会被拉长,这样子使用效果会变差,达不到 我们想要的结果,并且它可能扭转、可能松弛并脱落。液压系统传动是一个非常复 杂的传动系统,其设计、制造成本高。以液压为动能的设备出问题了很难去检测, 检测的过程比较长,耽误时间,降低效率,如果以液压为动能的装置的站台出了问 题,那会特别特别麻烦,所以这个设计不适 H。起升机构采用液压驱动系统。链条 传动,它需要用电机带动,中间通过联轴器、链轮,让托盘可以向上走或下走。成 本低,安全,易于维护和维修。 链传动的特点包含了齿轮传动和皮带传动。与齿轮传动相比,链传动好安装, 花钱少,在长距离传动中,链传动的结构比齿轮传动轻得多。跟皮带传动相比,链传 动的传动比的平均值准确,有效传动多,所需的张力小,轴向压缩力很小,结构尺寸紧凑, 它可以工作在低速度和沉重的负担下,并且可以适应石油污染和高温等恶劣的环境。 综合考虑上面的所有,我们的设计是用电动机提供动力,用链传动来实现滚筒 的圆周转,接着滚筒缠绕钢丝绳,让我们的上面的托物体的盘子向上或下运动: 1-电动机 2-链轮 3-滚轮 4-钢丝绳 5-滑轮 6-固定端 7-横梁 图 2-3 电梯升降装置结构示意图 10 第 3 章 升降装置的设计计算 3.1 电 动 机 的 设 计 计 算 及 选 择 我在本设计中,车子物质所含的量是 2200kg,托物内盘子物质所含的量为 450kg,往下或往上的速度小于 4m/min。计算单位时间的功,选择电动机的种类、 号码。 1.8kw=0.67m/sN 265FVP ./=4/in1 . 10/s5Kg)+(20G FV=P222一一一50%156s7816s)2(T78./st 5. cFVH一一一一一 想到该吊具的摩擦力、车辆的重量及低速运行等因素,参考机械设计课程设 计手册( 第三版 )表 12-7。YZR 系列和 YZ 系列电机用于驱动冶金设备中的各种起 重和辅重机械过载能力大,机械抵抗弯曲和变形的能力高,特别适用于短期或间歇 循环运行,启动制动频繁,有时过载,振动动击较大的设备。所以,我们选择的电 机类型是 ,最大输出功率 P=2.8kw,最大转速 n=940r/min.6-YZR132M 3.2 起 升 部 件 设 计 计 算 和 选 取 3.2.1 钢丝绳的选取 11 由于钢丝绳的工作受力十分复杂,其绕在滑轮的部位在工作时会受到相应的挤 压和弯曲,内部应力状态还包括拉力,钢丝绳之间在工作时也会产生相互的挤压。 为了好计算,我们用静力的方法计算。 起重机设计规范想让我们用的有两种方法, 这一次我们用的是下面的方法: NPNP6504/2/260g4k1每 条 钢 丝 绳 的 张 力 )(总 张 力 通过查阅工程起重机 (第二版)获得钢丝绳径向最大距离公式如下: scd 其中: 指钢丝绳的最小直径,单位:mmd 指选择系数c 指钢丝绳所能承受的最大工作静拉力,单位:Ns 同样通过参考工程起重机 ,我选用 6w(19)金属芯的 钢丝绳,公称抗拉抵抗 弯曲和变形的能力 。pa150bM 在工作级别取 时,n=5,c=0.1, :4,P =8mmscd d=1.1d=81.1=8.8mm,取 d=9.2mm. 由上面的计算的所选择钢丝绳是: 丝206.-GB18- 509.2-16w 3.2.2 选择钢丝绳夹 图 3-1 钢丝绳夹 根据表 8.1-35 选择 A=37.0 B=37 C=74 R=10.5 H=92 12 螺母 M16 材料为 KTH350-10(GB/T5976-1986) 钢丝绳夹的使用方法由工程起重机 (第二版)表 8.1-38 知道每个接头都要有 钢丝绳夹,并且至少 4 个,它是如何安装以及一些地方的长度如下: 图 3-2 钢丝绳夹的安装位置 其中 A=(67)d。=120140mm 取 。130m=A 3.2.3 滑的轮及其的组的件的设计和计算 (1)材料和结料和结构 滑轮用于钢丝绳的支撑和引导,其可以另钢丝绳的方向和力的方向改变以及传 递张力。由于滑轮负载介质的设计,选用 材质,由实心滑轮制成。450-ZG23 (2)滑轮轮主要尺寸的确定 根据钢丝绳的径向最大距离 d 我们可以得出绳槽的径向最大距离的一半 R,其 值可由 d 的最大的可接受偏离的差额为 确定。 其在进出滑轮槽时的最大偏转角07 (即钢丝绳中心线与垂轴直于滑轮轴平面的夹角)不能大于 ,槽面精度为 。046.5a 滑轮主要尺寸见工程起重机 (第二版)表 8.1-63。尺寸: 112346.5065.1BECRMS 图 3-3 滑轮轮基本尺寸 JB/T9005.1-1999) 根据表 8.1-64 确定滑轮的径向最大距离选自 D=400mm。 13 (3)滑轮轮形式的确定 根据相关情况原理我们选择 A 型结构。 图 3-4 滑轮基本尺寸 查阅机械设计实用手册 (第二版)表 8.1-65 选定滑轮的轴承尺寸: 310B560D2宽 度 162A12NF60B48 。72S 通过表 8.166 选取轮毂的尺寸: 1R902d取 35H10B48DM129151735D 95D6B71D1.F250R螺 栓 孔 数 n=4 。螺 钉 孔 数 n=8 (4)计算滑轮抗弯和抗变形的能力 14 3-5 滑轮轮受力分析图 假定轮定轮缘是多支点绳索拉力 F 使轮轮缘产生弯曲 绳拉力的合力(N) 2sinpF (4.3) 其中 : 指绳索拉力,取 ;F750N 指绳索在滑轮上包角的圆心角为 ; 45o 2sin70sin740.25pFN 在轮缘初的最大弯矩( ) ;m max16 pFLM (4.4) 公式中的 L-两轮辐间轮缘的弧长(mm) ; mm 22113.4015784LD 故 max 570.6.316pFMNm 轮缘处的最大弯曲应力( ) ;aP (4.5)max sin82wpFLW 其中: 指轮缘抗弯断面摸数( ) ;W3 ;wp 10丝丝aMP 故 max75sin56.3210828aaFLPMW 15 辐条内压应力( ) ;aMP 在绳索拉力的合力方向处于辐条中心线处重合时,辐条中产生的压应力: 2sinccpFA (4.6) 式中 A辐条断面面积( ) ,取 A=700 ;2m2m 断面折减面折,取 0.1; 许用压应力为 100 ;cpaMP452sin70sin2810.1oc acpaFMPA 通过计算可得设计滑轮满足要求。 (5)滑轮组件的设计 查机械手册 3按 。选择 A 型,如上图示。带有深沟球1987J806.3 ZB/T 轴承和圆柱滚子轴承都具有内轴套的滑轮。 通过上面知道的滑的轮的径向最大距离和臂的外表面与内表面的距离选择 滚动轴承分别选择 6216 和 NF216。310B56D80714 出于多种目的,其中包括减少摩擦、防腐等目的。必须选择必要的的密封方式, 考虑到速度不快的原因,我们选择毛毡毡密。而滑轮的轴向我们用固定螺母来固定 使其更加稳固。 16 图 3-6 滑轮组件 3.2.4 卷筒尺寸的确定 (1) 卷筒的径向最大距离: . a)dDhmin 此时中, 是按照钢丝绳的中心计算的卷筒最小圈绕径向最大距离(mm) 。1i 查阅工程起重机表 5-5,可知在机构的工作层次是 时,h 取为 16。M430m2.147.96h1in1inDd故 取根 据 17 (2) 卷筒有效长度计算: 绳长: 210L 图 3-7 卷筒图12m3.648.一L 预留出两端的钢丝绳各 3 圈共为 6 圈D5.1预 留 ,同 3 圈,丝丝mL6.62一 取 430m2930253Lm5.1.zd. 2)(42)(Dm, 取 整 为则卷 筒 两 侧 侧 板 厚 度 取 圈卷 筒卷 筒 Z (3) 卷筒壁内侧与外侧的距离计算: 我们通常根据经验公式确定出所要求的抗弯和抗变形的能力,再对抗弯抗变形 能力进行校核,从而推导出所需的卷筒壁内外侧的距离。我们考虑到一些诸如安全、 花钱多少、其物质所含的量等因素,选择了铸造的方法制造卷筒 。丝 查阅工程起重机 (第二版)式 ;25- ,取m10-60.2D)(14 工作辊通过钢丝绳的作用使其体积较大,其所受的力主要来自于钢丝绳其上所 产生的压应力、扭转和弯曲应力,在其筒体长小于 3 倍径向最大距离小于或等于 3d(l )时,其所受到的弯曲和压缩应力不大于 10。%-50% 的压应力,因此可以忽略 18 掉,只检查压应力对于抗弯和抗变形的能力影响。 卷筒截面上的压应力是需要我们求取的。因此,可在壁内外侧距离为 的卷筒 上开出一个圆环,其大小等于绳槽节距 t,然后我们把它切开 ,由于 是比 D 小得 多,我们能够将 c 看作是均匀的 ,参考工程起重 机 (第二版)式 ,由保 23-5 持相对静止的状态的条件能够知道: ccmaxc 5.13729.0.46mpaMtSts 故壁内侧与外侧的距离合适,卷筒的设计合理。 3.3 传 动 系 统 计 算 3.3.1 传动比 i 的确定 已知电机转速 n=940r/min,最大起升速度 V=4m/s,倍率 m=1 又前面计算的卷筒的工作径向最大距离 30m=D 可得出: nmvi9403.121.37n.r/in4.r/mii2D电 卷电 电卷 3.3.2 减速器的选择 已知减速器输入功率 p1=2.8kw,实际输入功率轴转速 ,1n940r/min 19 kwKKPAA43.94015.28P 3-29n.c1 0.31c1 ,( 第 二 版 ) 表 机 械 设 计 实 用 手 册 为 工 作 情 况 系 数 , 根 据其 中计 算 输 入 功 率 选择 ZWD 2.8-73B-87.(P=2.8kw ,i=87 ) 。 据了解,摆线针轮减速器是从少齿的行星的减速器发展来的。而摆线针轮减速 器的区别是它的行星齿轮齿为摆线齿,内齿轮为针齿(如上所示)。是单数齿差行星 传动,比较好,也就是内齿的齿数差 和行星轮 齿数 之差 - =1。此时,BzCzBCz 输入轴的 与输出轴转速 之间的传动比 是:丝xnvnxcvi=z 了解了输入的那个轴的方向跟输出的不一样。 我们的这个减速器与一般的比较有下面的优点: (1) 占用空间小,受到地球的力小; (2) 使用寿命约为渐开线齿轮减速的 5 倍; (3) 几乎无声音,运转时 ; (4) 有非常高的效能 。 有优点就有缺点: (1) 制造要求比较高,不然没办法实现很多齿轮一块接触; (2) 要有专门的床子磨 。 我们现在的设计和建造的目的就是尽量最大化的利用空间,节省出设备的占地 面积为车库空间利用率达到最大化,因此,结构紧凑,占地面积小是其主要的特点, 又由于每个车辆在停车过程中都至少需要使用到一个用于提升,另一个用于横向位 移的齿轮减速器,若简单的利用渐开线齿轮减速器,对车辆本身会有一定影响。会 令空间有所浪费,不能够最大的利用空间,所以我们选择减速器的时候一定要注意 选择占空间小的。 3.3.3 大小链轮的选择计算 20 大小链轮的设计计算步骤: (1)传动比的确定: 2.6.5872i,12 (2)小链链齿 选取:1Z 取 =19。1 (3)大链链齿数的设计计算: , 选择值 5748.5192.6i12Z2Z =57。 (4)大小链轮的设计功率: 查阅机械设计实用手册 (第二版)表 8-2-5,复 排 链 排 数 系 数小 链 轮 齿 数 系 数工 作 情 况 参 数传 递 功 率其 中 ,- -mmzdKPKZAA2.14kw71.083. 8-27-862- mzd mZKPA, 可 得 :及 表,册 ( 第 二 版 ) 表查 阅 机 械 设 计 实 用 手 (5)链条节距选用: 由于 (特定条件下单排链条传递的功率), =2.14kw0d 0Pmin/10.8r794inn11 电 机小 链 轮 参考机械设计实用手册 (第二版)图 8-2-2(A 系列) ,选取链号是 16A,节 距为 p=25.4mm 的链条。 (6)初定中心矩: 21 347.5m347.225.6190.pi0.2a1min )(Z (7)链节数: 68.035.4723.19-527195.43azzp02120 L 。70p取L (8)链条的长度: 1.78m02541pP (9)计算理论中心矩: m37425.0.23-19Zpa 0.239-281.34285-790-2paa212a21 KL KZL A)( , 得 ( 第 二 版 ) 表查 机 械 设 计 实 用 手 册)( (10)计算实际中心矩: 37m501.3721.496-37a 1.4965a0 )( (11)链速: sp/8.10648.106nZv 由以上的计算可以到的其是低速传动。 (12)验算小链轮轮毂孔径: maxkd 参考 10-28( 第 二 版 ) 表 机 械 设 计 实 用 手 册 129kmax 22 是针轮摆线减速器输出轴径向最大距离。kd (13)计算有效圆周力: NPF 3102.541538.0.21v (14)计算作用在轴上的力: KAQ 33.78.5 (15)对于润滑方式选择: 易知:p=38.1mm,v=0.19m/s,参考机械设计实用手册 (第二版)图 8-2-4,选 取的润滑方式为第种,使用人工定期润滑。 参考机械设计实用手册 (第二版)表 8-2-16: (1)小链轮: 易知: smmLLZp/0.8v37a 1.78701925.4mp , 链 速中 心 距 , 链 长, 链 节 数, 齿 数节 距 所需参数: 据机械设计实用手册 (第二版)表 8-2-2(GB/T 1243-1997)裴勇链条排距 为 ,mPt29.丝md8.15 主要尺寸: 计算分度圆的径向最大距离: 154.30.62z18sinpd 计算齿顶圆的径向最大距离: 16m93.50.1648.524zcot.pda 计算齿根圆的径向最大距离: .8.-.3d-1f 23 计算分度圆的玄齿高: 6.8m5.240.7.pha 计算最大齿根距离: m9.13715.8-cos4.375dxZL 齿侧凸缘径向最大距离: 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 参考表 8-2-2,内链板高度 =24.13mm.120md87. 0.76-2413.-5934cot. .-h.-180pdg2g取 Z (1)大链轮: 已知: smmLLZp/0.8v37a 1.78705725.4p , 链 速中 心 距 , 链 长, 链 节 数, 齿 数节 距 基本参数: 参考表 8-2-2,GB/T 1243-1997 ,配用链条排距为 ,滚子外径 .mPt29.d8.15 主要尺寸: 分度圆径向最大距离: m82.461.0.52418sinpdZ 齿顶圆径向最大距离: 24 m470.5198.pcot.daZ 齿根圆径向最大距离: 46m5.91.8-6.2d-1f 分度圆玄齿高: .40.7.pha 最大齿根距离: m76.4515.8-cos.9182d-1xZL 齿侧凸缘径向最大距离: 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 内链板高度 =24.13mm.2m40d398.4.76-13.-15cot7.dgg 取 链轮形状设计: 我在本设计中其形状是三圆弧的直线的齿形状,由机械设计实用手册 (第二 版)表 8-2-18 选取其几何形状。大小链轮零件图: 25 3.4 轴 及 轴 承 的 选 择 、 抗 弯 和 抗 变 形 能 力 计 算 校 核 3.4.1 轴的选择、抵抗弯曲和变形的能力计算与校核 (1)初选,如图 3-8: 图 3-8 轴的示意图 易知 : min/2.4,30,14,/650 rDmsVNS 一 选取 45 钢作为卷筒轴的材料,参考机械设计实用手册 (第二版)表 5-1-7, 取 A118, 取 35Mpa。查表 5-1-6,根据: 33n5dPAT 式中: P指轴传递功率,取 P2.8kw A系数,取 A=118 n轴的转速,n=4.2r/min (2)受力分析: a)在卷筒上移动时,钢丝绳的最初情形如图 3-9: 12m103.25m.8710.6184.28333取 为 26 图 3-9 卷筒钢丝示意图 此时可认为卷筒两端支承处的轴颈是钢丝绳的作用位置,左右两端-为危险 截面,受力最大。 b)在钢丝绳移至中间时,如图 3-10 所示情形: 图 3-10 钢丝绳移动示意图 我们看作将钢丝绳的力都作用再轴颈上面,危险面是。 ,做 强度校核 计算: 自重不算,中间所受到的力是两边受到力的和,因此,只用验证钢丝绳在中间是的力 () ,若抗弯和抗变形能力达到要求,所设计的轴便满足要求。 处截面受力的计算: 参考机械设计实用手册 (第二版)表 5-1-10pa13.87940295.1dm3026513 MWMNLF一 参考机械设计实用手册 (第二版)表 5-1-1 可得 27 因此,其抗弯和抗变形能力达到要求。1- 第二根轴的校核与第一根轴的校核过程相同,又根据实际分析两根轴受力情况 相同,故第二根轴抗弯和抗变形能力同样符合要求。 3.4.2 轴承的选择、抵抗弯曲和变形的能力计算与校核 (1)分析:由于在此处的轴承所受到的径向载荷较大,可视为不受轴向载荷, 其所承受的力主要是弯矩较大,且转速不高,选取深沟球轴承,参考机械设计 表(13-0 ) ,选 取代号是 6322 的深沟球轴承。 (2)轴承寿命计算: PCLLPht6ht106tfnnf 式中: 丝 P650SPFN 10L , =3 寿命h丝 , 参考机械设计实用手册 (第二版)表 6-1-L 17, =8000-12000hh 轴承转速, n=4.2r/minn 温度系数,查表 13-4, =1.00tf tf920.6f60n1L81.N14.5th3PC 28 轴承的计算结果符合要求,其计算的寿命满足设计的预期寿命,又轴承转速 很低(4.2r/min) ,其工作时间的间隔很长,且不承受轴向力,因此 6322 深沟球轴承 符合设计中的要求。 3.5 键 的 选 择 与 校 核 (1)分析:卷筒轴与链轮的联接是通过键来完成的,其在联接过程中承受着较 大的扭矩,传递转矩和转速,考虑到安装工艺及相应环境等
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