小型立体车库设计【升降横移式双层六位五车立体停车库】【含CAD图纸、说明书、三维模型】
I摘要国 家 经 济 近 些 年 来 正 平 稳 迅 速 地 发 展 , 随 着 人 民 收 入 的 稳 定 增 长 加 之 对交 通 快 捷 方 便 程 度 的 需 求 , 人 民 对 汽 车 的 需 求 量 有 增 无 减 。 车 辆 拥 有 量 的 增加 应 与 停 车 场 数 目 的 增 加 节 奏 相 当 , 但 是 目 前 看 来 , 停 车 场 的 数 目 难 以 跟 上车 辆 增 加 带 来 的 停 泊 需 求 。 因 此 , 就 带 来 了 诸 如 车 辆 难 以 停 放 甚 至 在 非 车 辆停 放 区 乱 泊 车 的 问 题 , 也 为 停 车 管 理 带 来 了 许 多 难 题 。 小 型 立 体 车 库 由 于其 结 构 的 特 殊 性 , 使 其 具 备 了 一 位 可 停 多 车 的 优 势 , 能 够 有 效 地 解 决 商 业 用地 有 限 , 而 居 民 停 车 困 难 的 问 题 , 得 到 了 广 大 用 户 的 支 持 。本 次 设 计 将 工 作 进 程 分 为 多 部 分 进 行 设 计 , 完 成 对 本 次 设 计 的 来 源 、 目的 及 意 义 , 并 进 行 具 体 的 设 计 计 算 及 校 核 。 设 计 部 分 主 要 包 括 对 车 库 类 型与 移 动 方 案 的 选 择 、 链 轮 与 链 条 的 设 计 、 传 动 部 分 的 设 计 、 各 元 器 件 的 选 择与 计 算 和 电 器 控 制 系 统 的 设 计 。以本文设计的各参数进行校核、模拟,可实现预期的效果,实现车辆的存取。由此可得出,升降横移式立体停车库能够以一定的场地面积对多数车辆进行存取,可以在一定程度上缓解停车难的问题,达到了本次设计的初衷。也可发现立体车库也是停车场地在未来的主流发展方向。关键词:小型立体车库,传动结构,控制系统。IIAbstractThe national economy has developed rapidly in recent years. With the steady growth of the peoples 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 systemI目 录摘要 IAbstract.II1. 绪论 .11.1 课题的背景及意义 .11.2 立体车库的国内外发展现状 .11.3 多种小型立体车库的特点及比较 .31.4 论文的主要内容及章节安排 .42.系统总体设计 52.1 系统总体结构设计 52.2 系统总体控制设计 73. 小型立体车库的传动系统设计 .83.1 传动系统的组成 83.2 传动系统的主要参数 83.3 传动链和链轮的选择 .93.4 链轮的计算 .93.5 链条的设计计算 .144.电器控制系统设计及元器件选型 .194.1 电动机的选择 .194.2 减速器的选择 194.3 轴承的选择 204.4 轴的选择 204.5 安全装置的选择 .23II4.6 PLC 控制系统方案确定 24总结 .26参考文献 .27附录 :外文译文 28附录 :外文原文 37附录:车库总程序 .47致 谢 52小型立体车库设计- 1 -1. 绪论1.1课题的背景及意义国 家 经 济 近 些 年 来 正 平 稳 迅 速 地 发 展 , 随 着 人 民 收 入 的 稳 定 增 长 加 之 对交 通 快 捷 方 便 程 度 的 需 求 , 人 民 对 汽 车 的 需 求 量 有 增 无 减 。 据 我 国 专 业 人 士统 计 , 我 国 于 2016 年 汽 车 销 售 量 再 次 位 居 全 球 首 位 , 高 达 2802.8 万 辆 ,几 乎 将 产 量 销 售 一 空 。 而 2017 年 的 汽 车 销 售 量 虽 有 所 下 降 , 但 依 旧 高 达2400 万 辆 , 震 撼 他 国 。 车 辆 拥 有 量 的 增 加 应 与 停 车 场 数 目 的 增 加 节 奏 相 当 ,但 是 目 前 看 来 , 停 车 场 的 数 目 难 以 跟 上 车 辆 增 加 带 来 的 停 泊 需 求 。 因 此 , 就带 来 了 诸 如 车 辆 难 以 停 放 甚 至 在 非 车 辆 停 放 区 乱 泊 车 的 问 题 , 也 为 停 车 管 理带 来 了 许 多 难 题 。小 型 立 体 车 库 是 我 国 近 年 来 大 力 扶 持 的 产 业 项 目 , 它 可 利 用 较 小 的 占 地面 积 进 行 多 数 车 辆 的 存 取 , 快 捷 便 利 , 成 为 一 个 缓 解 用 地 短 缺 提 供 了 有 效 方式 。 自 上 世 纪 末 起 , 我 国 增 加 了 机 械 立 体 车 库 和 立 体 停 车 场 的 项 目 , 并 划 入重 点 扶 持 的 范 围 中 。 我 国 的 海 关 总 署 对 立 体 车 库 提 供 积 极 支 持 , 免 除 了 进 口税 。 经 过 多 方 的 支 持 , 立 体 停 车 库 项 目 打 下 了 坚 实 的 政 策 基 础 , 是 解 决 目前 城 市 车 辆 停 放 问 题 的 有 力 支 持 。 综 合 以 上 几 方 面 来 看 , 立 体 车 库 未 来 的 市场 前 景 十 分 可 观 。立 体 车 库 的 研 究 诣 在 为 链 驱 动 双 层 起 落 横 移 式 立 体 车 库 泊 车 设 备 开 辟 一条 经 济 适 用 的 新 路 径 , 并 对 与 其 相 关 的 方 面 做 更 大 范 围 更 加 细 致 的 研 究 。本 文 所 述 的 关 于 立 体 车 库 的 钻 研 , 具 有 自 主 知 识 产 权 。 对 解 决 近 年 来 城市 交 通 系 统 拥 堵 和 运 行 不 畅 等 问 题 有 极 大 帮 助 的 同 时 , 还 对 缓 解 停 车 场 地 短缺 和 降 低 都 市 停 车 难 度 具 有 深 远 影 响 。1.2立体车库的国内外发展现状现 如 今 , 随 着 经 济 和 交 通 的 迅 速 发 展 , 都 市 停 车 困 难 已 经 成 为 目 前 都 市发 展 过 程 中 无 法 回 避 的 问 题 , 立 体 停 车 设 备 在 美 国 、 日 本 等 各 个 发 达 国 家 对立 体 车 库 的 研 究 均 有 三 十 甚 至 将 近 五 十 年 的 历 史 , 他 们 此 方 面 的 研 究 和 发 展稳 定 而 迅 猛 , 特 别 是 日 本 , 在 技 术 和 实 施 上 现 都 已 趋 于 成 熟 。 而 我 国 的 机械 式 停 车 设 备 从 着 手 研 发 到 现 在 仅 仅 不 到 二 十 年 。 现 存 的 大 多 数 新 建 社 区的 设 计 都 仅 仅 能 实 现 平 均 每 户 住 户 最 多 能 够 拥 有 一 个 停 车 位 , 链 式 双 层 升小型立体车库设计- 2 -降 横 移 立 体 车 库 停 车 设 备 由 于 其 结 构 的 特 殊 性 , 使 其 具 备 了 一 位 可 停 多 车 的优 势 , 能 够 有 效 地 解 决 商 业 用 地 有 限 , 而 居 民 停 车 困 难 的 问 题 , 得 到 了 广 大用 户 的 支 持 。小 型 立 体 车 库 具 有 许 多 一 般 地 下 车 库 没 有 的 特 点 和 便 捷 性 。 尤 其 突 出 的一 点 是 : 机 械 车 库 能 够 在 与 一 般 车 库 面 积 相 当 的 条 件 下 创 造 出 更 多 的 停 车 位 ,使 有 限 的 面 积 发 挥 最 大 的 使 用 效 率 。 传 统 的 车 库 中 , 每 辆 车 除 了 停 车 位 必 要占 据 的 面 积 , 还 要 设 置 足 够 面 积 的 行 车 通 道 。 这 样 设 置 的 车 库 中 , 每 辆 车 占地 都 达 到 40 平 方 米 。 但 如 果 换 成 立 体 机 械 车 库 , 地 面 采 用 多 层 车 库 , 可 以使 车 库 在 面 积 恒 定 的 前 提 下 停 车 位 实 现 翻 倍 , 每 100 平 方 米 的 土 地 上 就 可停 80 辆 车 , 最 大 程 度 的 节 约 了 有 限 的 土 地 资 源 , 节 约 建 筑 工 程 的 开 发 成 本 。与 常 见 的 地 下 车 库 相 比 , 链 式 双 层 起 落 横 移 式 车 库 具 有 更 强 的 安 全 性 ,能 够 使 人 和 车 辆 的 危 险 大 大 降 低 , 电 子 装 置 控 制 的 设 备 在 人 在 车 库 中 停 留 ,或 车 辆 处 于 非 停 车 位 时 都 处 于 不 运 行 状 态 。在 立 体 车 库 中 可 以 用 计 算 机 控 制 车 辆 存 取 , 就 可 以 不 对 暖 通 设 施 加 以 利用 , 这 样 一 来 , 立 体 车 库 的 能 耗 就 远 远 低 于 现 存 的 普 通 地 下 车 库 的 能 耗 。 链式 驱 动 的 双 层 升 降 横 移 车 库 通 常 作 为 单 个 单 元 而 不 是 整 个 系 统 组 装 。 这 样 可以 充 分 发 挥 其 用 地 少 的 优 势 , 可 以 破 碎 成 碎 片 , 在 任 意 居 住 区 或 任 意 一 栋 楼下 均 可 以 建 造 机 械 停 放 场 所 。 这 是 当 前 解 决 小 区 车 库 紧 缺 的 一 条 快 速 途 径 。在 我 国 机 械 行 业 标 准 GB/T 8713-1998 中 , 对 立 体 车 库 进 行 了 分 类 , 其具 体 分 类 如 下 :表 1.1:立体车库的分类类别 代号 工作原理平面移动类 PY指存车位与载车板在同一水平面内,通过载车板在水平面内做往复移动,实现车辆进出功能的停车设备。升降横移类 SH指通过垂直升降和水平横移来使车辆的移动,实现车辆进出功能的停车设备。水平循环类 SX 指车辆载体在水平面内布置成两排或两排以上连续循环的列尖移位运小型立体车库设计- 3 -动,实现车辆进出功能的停车设备。巷道堆垛类 XD指存车位在巷道一边或两边的停车空间进行多层布置,通过载车板在巷道内做水平,垂直或水平垂直复合运动,实现车辆的进出功能的停车设备。多层循环类 DX指车辆在垂直平面内排列成两层或两层以上做连续运动,两端有升降机构进行循环层间转换运动,实现车辆进出功能的停车设备。垂直循环类 CX指车辆搬运器在垂直平面内做连续循环移动,来实现车辆进出功能的停车设备。垂直升降类 CS指停车空间分布在竖井周围,通过升降载体在专用升降通道内做升降运动,实现车辆进出功能的停车设备。简易升降类 JS指通过单一搬运器的升降,俯仰或二三层搬运器的整体升降,俯仰,实现车辆二三层车辆进出功能的停车设备。汽车升降机类 QS指运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降作业的多层调平,从运载车到停车位要求驾驶员驾驶到位,实现车辆进出功能的停车设备。巷 道 堆 垛 式 立 体 车 库 通 过 堆 垛 机 来 进 行 存 取 车 辆 , 经 由 堆 垛 机 来 进 行 全部 车 辆 的 存 取 , 故 此 对 堆 垛 机 的 安 全 性 能 要 求 和 造 价 都 较 高 。巷 道 堆 垛 式 立 体 车 库 装 备 是 20 世 纪 中 后 期 欧 洲 依 据 自 动 化 立 体 车 库 为参 考 研 发 的 一 种 专 门 用 于 停 放 小 型 汽 车 的 泊 车 设 施 。 它 是 一 种 由 计 算 机 控 制的 全 自 动 立 体 全 封 闭 车 库 , 它 集 机 、 光 、 电 、 自 动 控 制 于 一 体 , 具 有 车 辆 储放 安 全 可 靠 等 优 点 。 该 类 车 库 多 用 于 建 造 大 型 或 中 型 的 停 车 场 。小型立体车库设计- 4 -1.3多种小型立体车库的特点及比较1.3.1 升降横移式升 降 横 移 式 立 体 车 库 通 常 作 为 单 个 单 元 而 不 是 整 个 系 统 组 装 , 这 样 各单 元 均 可 以 使 用 多 层 或 半 地 下 等 方 案 , 汽 车 数 目 可 以 从 几 辆 增 加 到 几 百 辆 。本 类 型 车 库 可 组 建 后 使 用 于 大 多 场 地 , 且 成 本 不 高 。产 品 优 点 :(1)占 地 面 积 小 , 建 造 时 间 短 。(2)售 价 较 低 , 对 防 火 、 装 饰 等 投 入 少 。(3)可 利 用 计 算 机 控 制 , 搭 建 便 利 。(4)可 快 速 的 对 车 辆 进 行 存 取 。(5)无 噪 音 。1.3.2 巷道堆垛式巷 道 堆 垛 立 体 车 库 是 唯 一 一 个 使 用 堆 垛 机 的 车 库 , 堆 垛 机 成 为 此 类 车 库存 取 车 辆 的 一 个 特 点 , 故 此 对 其 安 全 性 能 要 求 和 造 价 都 较 高 。 该 类 车 库 多用 于 大 型 密 集 式 停 车 库 。1.3.3 垂直提升式垂 直 提 升 式 立 体 车 库 使 用 电 梯 来 进 行 工 作 , 在 电 梯 双 侧 设 置 停 车 位 , 通常 在 地 面 设 置 汽 车 转 向 平 台 , 控 制 车 辆 的 方 向 。 垂 直 提 升 式 立 体 车 库 大 多高 十 几 米 , 所 以 以 高 成 本 来 提 高 车 库 安 稳 性 能 和 组 装 精 度 需 求 , 并 减 少 场 地的 占 用 。1.3.4 垂直循环式产 品 优 点 :( 1)以 立 体 停 车 的 方 式 减 少 场 地 的 占 用 。( 2)装 修 和 防 火 设 施 较 为 简 便 。小型立体车库设计- 5 -( 3)售 价 较 低 , 对 防 火 、 装 饰 等 投 入 少 。( 4)可 利 用 计 算 机 控 制 , 搭 建 便 利 。通 过 对 四 种 车 库 的 比 较 , 以 链 驱 动 双 层 升 降 横 移 式 车 库 为 本 次 设 计 的 车库 类 型 。1.4论文的主要内容及章节安排本 次 论 文 主 要 完 成 链轮与链条构成的传动部分设计、各元器件的设计和电器控制系统的设计。其中具体内容为车库类型与移动方案的选择、链轮与链条的设计、传动部分的设计、各元器件的选择与计算、电器控制系统的设计。本 次 论 文 将 于 第 二 章 进 行 系 统 的 总 体 结 构 及 控 制 设 计 , 于 第 三 章 与 第 四章 分 别 进 行 传 动 系 统 的 设 计 计 算 、 元 器 件 的 选 型 与 计 算 , 并 进 行 完 善 的 控 制系 统 的 设 计 , 最 后 进 行 整 篇 论 文 的 总 结 及 致 谢 。小型立体车库设计- 6 -2.系统总体设计2.1 系统总体结构设计2.1.1 系统结构方案的确定因 为 车 库 采 用 链 驱 动 , 可 以 先 决 定 车 库 使 用 起 落 机 式 或 电 梯 式 的 升 降 方式 。 然 后 对 传 动 系 统 及 其 他 机 械 部 分 进 行 数 据 设 计 、 控 制 系 统 的 编 程 设 计 。其 中 传 动 系 统 包 括 链 条 和 链 轮 的 设 计 、 传 动 轴 的 设 计 、 减 速 器 的 选 择 、 轴 承的 选 择 、 电 动 机 的 选 择 和 安 全 装 置 的 选 择 等 。初 步 拟 定 方 案 如 下 :方 案 1:( 1) 依 据 轿 车 尺 寸 设 计 载 车 板 的 大 小 , 并 对 其 进 行 受 力 分 析 和 计 算 核 。( 2) 选 择 直 升 降 式 的 起 落 机 构 , 零 件 选 择 滑 轮 及 钢 丝 绳 , 选 定 零 件 尺寸 及 质 料 后 , 对 其 进 行 受 力 分 析 和 计 算 校 核 。( 3) 选 择 电 磁 接 触 阀 来 进 行 装 置 的 制 动 。( 4) 进 行 防 坠 落 装 置 和 急 停 装 置 的 设 计 。( 5) 对 搭 建 支 架 的 材 料 进 行 选 择 。( 6) 对 搭 建 进 行 最 节 省 设 计 。方 案 2:( 1) 依 据 轿 车 尺 寸 设 计 载 车 板 的 大 小 , 并 对 其 进 行 受 力 分 析 和 计 算 校核 。( 2) 选 择 直 升 降 式 的 起 落 机 构 , 零 件 选 择 链 轮 及 链 条 , 选 定 零 件 尺 寸及 质 料 后 , 对 其 进 行 受 力 分 析 和 计 算 校 核 。( 3) 选 择 电 磁 接 触 阀 来 进 行 装 置 的 制 动 。( 4) 进 行 防 坠 落 装 置 和 急 停 装 置 的 设 计 。小型立体车库设计- 7 -( 5) 对 搭 建 支 架 的 材 料 进 行 选 择 。( 6) 对 搭 建 进 行 最 节 省 设 计 。对 比 两 种 方 案 , 选 择 方 案 二 。 传 动 机 构 以 链 传 动 为 核 心 , 由 PLC 控 制完 成 车 辆 存 取 。 在 机 构 上 方 安 装 两 条 封 闭 的 链 条 和 多 个 转 向 齿 轮 , 使 用 一 条通 轴 来 连 接 两 个 链 条 , 通 轴 则 与 减 速 器 相 连 , 使 得 转 速 平 稳 , 完 成 两 个 封 闭链 条 的 同 速 转 动 , 使 得 传 动 机 构 运 行 安 稳 。 方 案 一 使 用 钢 丝 绳 较 难 达 到 这 样的 效 果 , 因 此 不 采 用 。本 设 计 的 传 动 特 点 是 :( 1) 高 智 能 自 动 处 理 , 效 率 高 。( 2) 多 零 件 组 合 形 成 , 维 修 便 捷 。( 3) 设 有 防 坠 落 和 急 停 等 多 个 设 施 , 确 保 安 全 。( 4) 完 成 编 程 设 计 后 , 操 作 简 洁 。2.1.2 移动方案的比较小 型 立 体 车 库 依 据 工 作 原 理 可 分 为 : 升 降 横 移 式 、 垂 直 提 升 式 、 巷 道 堆垛 式 等 诸 多 类 型 。 其 中 升 降 横 移 式 立 体 车 库 用 载 车 板 来 对 车 辆 进 行 起 落 及 横移 , 实 现 存 取 的 目 的 。 由 于 这 种 车 库 可 组 装 成 大 、 中 、 小 型 车 库 , 适 用 于 诸多 场 地 , 所 以 广 受 喜 爱 。升 降 横 移 式 立 体 车 库 在 每 以 个 泊 车 空 间 均 设 有 载 车 板 , 控 制 载 车 板 上 下左 右 移 动 , 来 使 车 辆 进 行 存 取 。 底 层 车 位 载 车 板 只 进 行 左 右 移 动 , 上 层 车 位载 车 板 只 进 行 上 下 移 动 。 在 存 取 车 辆 前 会 设 定 底 层 一 个 车 位 为 定 点 车 位 , 不安 装 任 何 东 西 。本 设 计 是 双 层 六 位 五 车 的 小 型 立 体 车 库 , 其 存 取 方 式 图 如 下 所 示 :小型立体车库设计- 8 -图 2.1:双层六位五车立体车库的存取方式图移 动 方 案 ( 1)将 右 边 的 3 号 车 位 作 为 定 点 车 位 不 动 , 1,2 号 车 位 可 直 接 使 用 。 使 用6 号 车 位 则 需 下 降 到 3 号 车 位 上 进 行 存 取 。 使 用 5 号 车 位 时 , 先 把 2 号 车位 平 移 至 1 号 车 位 上 , 然 后 再 进 行 降 落 , 进 行 存 取 。 使 用 4 号 车 位 时 , 先把 2 号 车 位 平 移 至 3 号 车 位 上 , 然 后 把 1 号 车 位 平 移 至 2 号 车 位 上 , 最 后再 让 4 号 车 位 降 落 , 进 行 存 取 。移 动 方 案 ( 2)将 左 边 的 1 号 车 位 作 为 定 点 车 位 不 动 , 其 移 动 方 式 与 方 案 一 相 反 。移 动 方 案 ( 3)将 中 间 的 2 号 车 位 作 为 定 点 车 位 不 动 , 1、 3 号 车 位 可 直 接 使 用 。 使 用4 号 车 位 时 , 先 把 1 号 车 位 平 移 至 2 号 车 位 上 , 然 后 再 进 行 降 落 , 进 行 存 取 。使 用 5 号 车 位 时 可 直 接 降 落 至 2 号 车 位 , 进 行 存 取 。 使 用 6 号 车 位 时 , 则与 4 号 车 位 相 反 。通 过 比 较 三 个 方 案 并 结 合 实 际 , 本 设 计 最 终 决 定 采 用 方 案 ( 1) 作 为 车库 整 体 移 动 的 方 案 。2.1.3 升降横移式立体车库的存取方式升降式立体车库式通过升降停车板,实现车辆的存取及停放的机械停车设施。图 4-1 是在地面设有 6 个车位,但只使用 5 个车位进行升降或横移。它的顶部三个车位可以实现升降,而底部的车位只能进行横移。底部车位可以直接存取车辆,顶部的车位则需要底部车位横移来留出空位进行升降,实现存取车辆。本次设计的立体车库对场地适应性较强,可依据具体的场地进行组装,建成大、中、型车库,但多用于中小型停车库。立体车库虽然结构要求不高但是安全可靠,造价适中,因此,用户广泛。小型立体车库设计- 9 -图 2.2:双层六位五车立体车库的存取方式图2.2 系统总体控制设计升降横移式立体停车库使用基于 PLC 的可编程控制系统。系统拥有MD、AD 、复位和急停四种模式。AD 控制模式用于平时的运行状态; MD 控制模式则用于调试、维护及维修等工作状态;复位模式用于检测和排除异常状态;急停模式用于发生紧急的异常情况下。在本次设计中,升降横移式立体停车库通过 PLC 主要控制五个电机的正反转动,实现载车板的升降与横移。此外,PLC 还控制升降车位上的防掉落装置和触碰报警装置。小型立体车库设计- 10 -3. 小型立体车库的传动系统设计3.1 传动系统的组成一个上层车位使用一组升降传动机构,一组升降传动机构由两对链组构成,一对链组则由一条循环链、两条升降链和七个链轮组成,下图为传动机构对称的一部分。升降传动机构用于车辆存取时对载车板的放下与拉起。本传动机构如下图,由一对链组构成,而一对链组则由一条循环链、两条升降链和七个链轮组成,图中表现的是对称构造的一对链组,链组由端部的一通轴毗邻。升降部分主要用于将车辆提起并存放,将车辆存放在一层的车辆承载板上,通过两条升降链将车辆提升到二层,然后在经过 PLC 控制,由循环链来控制轿车放在哪个车位。图 3.1:传动机构的构成3.2 传动系统的主要参数表 3.1:传动系统技术参数表名称 链驱动双层升降横移式车库操作方式 计算机操作小型立体车库设计- 11 -放车辆数 5 辆适用车型 中小型轿车使用车尺寸 4546*1690*1427车重 不超过 1600KG驱动 6kw 电动机速度 min/5控制方式 PLC 控制传动系统的操作方式为计算机操作,可以存放 5 辆中小型轿车,使用车尺寸为 4546*1690*1427,车重不超过 1600KG,使用 6kw 电动机驱动,以 PLC 控制使得载车板移动速度为 。min/53.3传动链和链轮的选择通常将焊接链与片式关节链用作起重机构中的传动链。而其中,焊接链的挠性大、链轮的直径小,导致齿数也较少,因此传动速度比较小,不能应用于高速传动,通常星轮的链条速度小于 0.1 米/ 秒,光轮卷筒的速率小于 1 米/秒。此外,承受力较差,刚度及强度较低,耐磨性差。而片式关节链的挠性更优秀,传动稳定,安全性较高,但它会被限制传动方向,只有纵向挠性,而且成本高昂,易被腐蚀,维护困难。我国大多的起重机械使用起重链来拉取起重难度较低的物品。在链条的两端装有特殊环,方便携带和拆装。在选择链条时,应使 (3-sFmaxp1), )破 坏 载 荷 ( NFp )链 条 最 大 工 作 载 荷 ( Nax选择关节链中的短节距精密滚子链作为传动链。短节距精密滚子链由销轴、内外杆、链板连接组成。滚子链运动时有静协调和动协调,其中静协调由销轴与内链板、外链板与套筒形成,动协调由销轴小型立体车库设计- 12 -和套筒形成。滚子可相对在套筒上自由旋转,来降低传动时的损耗,以及减少碰撞。因此,选择单列短节距滚子链。图 3.2:滚子链的结构3.4链轮的计算3.4.1 设计参考本次设计参考滚子链传动选择指导为传动标准。3.4.2 链轮的传动计算(1)链轮齿数初设小链轮齿数取 ,初设传动比 ,可得出大链轮齿数251Z5.2i(3-.6.i12Z2)取整数 。2(2)实际传动比(3-48.2561Zi3)(3)链轮转速初选小链轮的直径 ,可得大链轮直径m160d(3-D3948.2i4)小型立体车库设计- 13 -初选小链轮的旋转速度 ,因为大小链轮安装在同一根传动轴上,s/m1.0V可求得大链轮的旋转速度为 (3-smdD/248.0.25)同时可求得小链轮的旋转速度为 。sV/.23由公式可求得小齿轮的转速为(3-min/30648.n12rR6)由公式可求得大齿轮的转速为 (3-in/248.n12ri7)(4)修正功率 cp由上文可知小链轮传递功率为 .4KW2小P可求得修正功率 (3-fp36.1.21c 小8)公式中各数据可查机械设计手册中表 14.2.4 得: , 。4.1f12f(5)理论中心距 A(3-mKZXPa 6245.02614205.92120 9)上式中 465.a(6)实际中心距 A(3-m659204.63 10)(7)与电动机相连的链轮转速小型立体车库设计- 14 -(3-smpnZv /238.0165.93210611)(8)有效圆周力 F(3-N10238.4vP10小12)(9)作用于轴上的拉力 QF(3-NKFAQ1202.10. 13)3.4.3 链轮的尺寸设计(1)链轮齿数上文算得传动机构中链轮齿数 、 。251Z6(2)分度圆直径 d(3-mZpd15280sin.91si14)(3-Zpd3762180sin5.9si2215)(3)齿顶圆直径 ad(3-mpDra 1649.05.12.52.1mx 16)小型立体车库设计- 15 -(3-mdpZDra 1589.0.1256.16.1min 17)(3-dpdra 3891.012765.1mx18)(3-mdZdra 37891.05.62.137.12min 19)处于 和 之间,为防止加工时发生顶切现象,选取参数如下:admaxind取Da164xma158inDa160, 取da38mxda37inda38(4)齿根圆直径 f(3-mdDrf 09.14.52120)(3-rf .36.37221)(5)最大齿根距离 xL奇数齿链轮的最大齿根距离 (3-rxdZ90cos22)偶数齿链轮的最大齿根距离 (3-rfxL23)将 带入可得251Z小型立体车库设计- 16 -(3-mdZLrx 1409.-250cos190cos11 24)将 带入可得62(3-mdLrfx 3609.1.-372 25)(6) 轴向齿廓及尺寸齿宽 1fb因为 ,则取 7.2p1195.0bf查机械设计手册中表 14.2-2 得 则7.21图 3.3 轴向齿廓(3-mbf 1257.9.05.11 26)齿全宽 fm小型立体车库设计- 17 -(3-1ftfmbpb27)因为使用的是单排滚子链,所以 ,即1mmbffm12齿侧倒角 ab(3-pa143.0596.28)齿侧半径 xrmprx05.19(7)链轮材料及热处理选择使用 45 号钢,并对其进行淬火处理将齿面硬度降低到 55HRC,再对其进行回火处理使齿面硬度将至接近 40HRC。(8)链轮结构本次设计的链轮采用整体式结构的中型齿轮轮毂厚度 h(3-dkf1.0629)式中 ,mdk01dk802常数 :表 3.1 常数 的取值kd k50 3.0小型立体车库设计- 18 -50100 4.5100150 6.1 150 9.8 轮毂长度 l, ,取中间值 ,故hl3.maxh6.2min hl3(3-ml 61520.5.91 30)(3-hl 803761.085.932 31)轮毂直径 bd(3-hkh232)mdh1061h342782(9) 链轮示意图小型立体车库设计- 19 -图 3-4 链轮结构示意图3.5 链条的设计计算3.5.1 设计参考本次设计参考滚子链传动选择指导为传动标准。3.5.2 链条的传动设计(1)链条节距 P上文算得 和 两个参数到机械设计手册中可查得KWp36.cmin/301r,即 。AP2059(2)初选中心距 pa初设 35a0p(3)链长节数 0X(3-49.13568.235a2a010 ppfZ33)小型立体车库设计- 20 -取整数可得 节,上式中 (3-140X68.342563f34)(4)链条长度 L(3-mpX17.205.914035)(5)理论中心距 A(3-mKZXPa 6245.02614205.92120 36)上式中 465.a(6)实际中心距 A(3-m659204.63 37)(7)与电动机相连的链轮转速(3-spnZv /238.0165.93210638)(8)有效圆周力 F(3-N10238.4vP10小39)(9)作用于轴上的拉力 QF(3-NKFAQ1202.10. 40)(10)链条参数小型立体车库设计- 21 -选择 的链条,可知链条为单排 12A 滚子链197243/.1-2TGBA通过参考滚子链传动选择指导可查得相关的各数据为:表 3-2 链条的各参数节距 mp05.19链条通道高度 h348内链板高度 .2外中链板高度 6153滚子直径 md9.销轴直径 2套筒孔径 3.5内链节内宽 b712外链节内宽 m8.3销轴全宽 964过渡链节尺寸 、 、l9.71l1.2c1.03.5.3 链条的静强度计算静强度安全系数是链传动计算中重要的一环,通常在进行使用寿命计算时,静强度系数是必须计算量。当链条传动速度 时,传动被认为是低俗smv/8.0重载链传动且性价比较低,需对其 进行相关的计算,并可由由计算结果可绘额p成额定功率曲线。比较曲线上各点对应的安全系数与静强度安全系数。(4-2 10qakFff41)(4-2sinkff42)小型立体车库设计- 22 -式中 , , ,makgfq/NFf,链条的静强度安全系数计算:(4-nFKQnfcA43)(4-2qvc44)84为n查机械设计手册可得 、 、 、 、310.Q4.AKmkgq/6.590、smv/4/28.0F可算得 处于安全范围,链条的静强度安全系数达标。2.10.33n3.5.4 链条的使用寿命计算当链传动的传动功率数值超过额定功率,链条的使用寿命必须小于 15000小时,或者磨损伸长率 必须显著小于 3%时,有必要对链条的使用寿命进行p计算。设 为式 4-45 由得到的功率值, 为由式 4-46 得到的功率值0p0p(4-fcAFKQn45)(4-1017pAmLknZT小型立体车库设计- 23 -46)为要求传递的功率,在不发生胶合的前提下,对已知链传动进行疲劳寿p命计算为:当 ,则 (4-0kmA1017.37pAmLknZT47)当 , 则 (4-00pkmA1052pAmLkT48)查机械设计手册可得 、 。LKA4.1m,kwFvp8.2.010由前面计算知: , ,51Zin/301r14pL因为 (4-kwkpmA4.26.42.49)则 hLpknZTpAm 598104.21843025110 7.377.307 由式 4-46 可知,链条的使用寿命时间为 59888 小时。3.5.5 链条的磨损寿命计算当链条需要磨损伸长率 或者因为润滑条件不能满足而造成链条%3p过度磨损时,可按照式 4-46 对滚子链进行磨损寿命时间的计算。(4-piZvLpcTpr191503250)小型立体车库设计- 24 -结合上文与机械设计手册可查得: 、 、 、14pLsmv/28.0%3p、 。19.2c3c按下式计算rp(4-AFKfCr51)查机械设计手册可得 、 、 、4.1AKN00fFmkgqvFc 3528.0/6.52(4-2279.1.9.bdA52)带入式 4-51 可得 MPaAFKpfcr 13279.1054.3查机械设计手册可得 7.81将所得各数带入式 4-50 可得: hpiZvLpcTpr 10847%348.25.01329.7891509150 3132 由式 4-50 可知,链条的磨损寿命时间为 10847 小时。小型立体车库设计- 25 -4.电器控制系统设计及元器件选型4.1 电动机的选择电 动 机 需 考 虑 多 种 因 素 进 行 选 取 , 主 要 考 虑 因 素 如 下(1)根 据 所 需 的 转 速 、 工 作 时 的 负 荷 和 电 机 工 作 时 的 特 性 , 选 出 最 合 适 的电 机 型 号 。(2)根 据 电 机 工 作 时 温 度 会 上 升 的 情 况 、 工 作 时 产 生 的 负 载 , 最 大 过 载 数值 等 因 素 选 最 合 适 的 电 机 , 并 通 过 对 比 水 冷 和 风 冷 对 电 机 的 影 响 , 选 择 自 然风 冷 却 的 方 法 。(3)根 据 电 机 工 作 环 境 , 选 择 不 同 保 护 电 机 的 方 式 。(4)根 据 国 家 规 定 的 工 业 或 家 用 电 压 选 择 对 应 的 功 率 的 电 机 。(5)额 定 转 速 的 选 择 则 需 通 过 对 应 机 械 的 最 大 转 速 作 出 决 定 。考 虑 保 护 环 境 的 因 素 , 最 终 选 定 的 电 机 应 该 是 在 最 低 能 耗 的 , 对 其 工 作时 的 可 靠 性 、 电 机 运 输 过 程 中 的 运 费 、 配 件 是 否 符 合 国 标 、 维 修 的 费 用 、 运行 过 程 中 功 率 的 波 动 等 因 素 。比 照 不 同 的 电 机 , 和 以 上 选 取 的 条 件 , 觉 得 使 用 Y2-112M-4 闭 合 式 三相 异 步 电 动 机 。 此 电 机 具 有 良 好 的 效 率 , 用 电 少 、 体 积 小 、 工 作 稳 定 等 优 点 。此 电 机 符 合 国 家 B 级 绝 缘 标 准 , 有 良 好 的 放 尘 的 作 用 , 以 达 到 防 止 废 物 进 入电 机 影 响 工 作 的 效 果 。表 4.1 电机的参数kwp4额 AI8.额 min/140rn%82.0cos3.2axNT0.7stI3.NstT5.1NmiT小型立体车库设计- 26 -4.2减速器的选择由 上 文 并 联 系 实 际 , 可 知 电 机 的 的 、 , 由min/140rn入 in/30r出此 推 算 出 。 选 择 一 级 直 联 摆 线 针 轮 减 速 器 。48i减 速 器 型 号 为 XWD8160, 查 标 准 可 知 重 要 参 数 为 :表 4.2 减速器的重要参数kwp0.4mNW1290mA308mDC3C6E1570FM238N40G19mp4 mH36mR25V75DM240J19L684kg134.3轴承的选择此 小 型 立 体 车 库 在 设 计 阶 段 , 受 到 的 主 要 是 轴 向 力 , 根 据 此 原 因 , 需 要选 用 深 沟 球 轴 承 。当 转 速 较 低 时 轴 承 可 以 承 受 来 之 径 向 和 轴 向 的 力 。 一 旦 转 速 过 高 , 由 于推 力 轴 承 的 特 性 , 受 到 的 负 载 将 会 由 混 合 载 荷 变 为 纯 轴 向 负 载 。4.4轴的选择4.4.1 选择材料45 钢 :
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