A型機(jī)械式停車庫(kù)設(shè)計(jì)-小區(qū)三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置含14張CAD圖
A型機(jī)械式停車庫(kù)設(shè)計(jì)-小區(qū)三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置含14張CAD圖,機(jī)械式,車庫(kù),設(shè)計(jì),小區(qū),三層,升降,停車,泊車,裝置,14,cad
目 錄
摘 要 4
Abstract 5
1 緒 論 6
1.1 課題研究的背景 6
1.2 設(shè)計(jì)構(gòu)思和思路 6
1.3 機(jī)械式停車庫(kù)簡(jiǎn)介 7
1.4 國(guó)內(nèi)外機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況 9
1.4.1 國(guó)內(nèi)機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況 9
1.4.2 國(guó)外機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況 10
1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容 12
2 機(jī)械式停車庫(kù)的參數(shù)設(shè)計(jì) 13
2.1 車庫(kù)的運(yùn)行過程 13
2.2 負(fù)載性能分析 14
2.3 整體布局設(shè)計(jì) 14
2.4 行程速度設(shè)計(jì) 15
2.5 功能原理方案設(shè)計(jì) 15
2.6 鋼結(jié)構(gòu)框架的選擇與設(shè)計(jì) 16
2.7 載車板的選擇 17
2.8 車盤結(jié)構(gòu)及車盤的升降橫移問題 18
3 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 19
3.1 升降電動(dòng)機(jī)的選擇 19
3.2 升降鋼絲繩傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 21
3.2.1 鋼絲繩的種類 21
3.2.2 鋼絲繩的直徑選擇 21
3.2.3 鋼絲繩的使用 23
3.3 升降減速器軸的設(shè)計(jì) 24
3.4 軸承的選擇及較核 29
3.5 升降主軸強(qiáng)度校核 31
4 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
4.1 橫移電動(dòng)機(jī)的選擇 33
4.2 橫移傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 33
4.3 橫移聯(lián)軸器及鍵的選擇 38
4.4 齒輪齒條的設(shè)計(jì) 39
4.4.1 齒輪齒條的設(shè)計(jì)要求 39
4.4.2 齒輪齒條的主要部件 40
4.5 齒輪齒條的材料選擇及強(qiáng)度校核 41
4.6 齒輪齒條的基本參數(shù) 44
5 安全防護(hù)系統(tǒng) 45
5.1 操控系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì) 45
5.2 車庫(kù)整體的安全防護(hù)設(shè)計(jì) 45
結(jié) 論 46
參考文獻(xiàn) 47
致 謝 49
摘 要
在現(xiàn)代社會(huì)城市化快速發(fā)展的過程中，城市土地稀缺。隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的家庭擁有私家車。因此，在城市里停車難的問題急需解決。
升降橫移機(jī)械式停車裝置是專業(yè)的實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動(dòng)停放和儲(chǔ)存設(shè)施的科學(xué)儲(chǔ)存。摘要隨著城市汽車擁有量的不斷增加，停車問題已成為城市中普遍存在的現(xiàn)象，尤其是大中型城市。摘要機(jī)械式停車庫(kù)能充分利用地面空間資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢(shì)，最大限度地停車，是解決城市停車問題的重要途徑。摘要典型的機(jī)械式停車庫(kù)作為研究對(duì)象的設(shè)計(jì)，考慮到制造和機(jī)械式停車庫(kù)的運(yùn)行效率是兩個(gè)因素。
目前國(guó)內(nèi)外車庫(kù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)已作了全面的研究，選擇了三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置作為研究對(duì)象。摘要從零件的角度對(duì)機(jī)械式停車庫(kù)進(jìn)行吊裝和翻譯，可分為車庫(kù)結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)部分和控制系統(tǒng)部分。
簡(jiǎn)要介紹了小區(qū)的停車裝置-三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，并簡(jiǎn)單介紹了三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置的運(yùn)行基礎(chǔ)。基于三層三列升降橫移機(jī)械式停車裝置的運(yùn)行原理，力學(xué)理論用于分析的結(jié)構(gòu)，框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的提升和移動(dòng)機(jī)械式停車庫(kù);選擇合適的鋼絲繩和計(jì)算其直徑;檢查導(dǎo)線的軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的強(qiáng)度和軸的強(qiáng)度在電梯系統(tǒng);選擇合適的電動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)匹配的減速裝置。最后，為了使停車設(shè)備符合要求，根據(jù)國(guó)家對(duì)機(jī)械停車設(shè)備的要求，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的一般安全要求，在機(jī)械式停車庫(kù)中使用一些必要的安全技術(shù)，包括操作系統(tǒng)的安全和車庫(kù)整體的安全防護(hù)，使得整個(gè)車庫(kù)可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：機(jī)械式停車庫(kù)，升降橫移，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，強(qiáng)度，鋼結(jié)構(gòu)
Abstract
In the process of rapid urbanization in modern society, urban land is scarce. With the improvement of people's living standards, more and more families have private cars. Therefore, the problem of parking in the city needs to be solved urgently.
The lifting and shifting stereoscopic parking device is a professional scientific storage of automatic parking and storage facilities for various vehicles. With the increasing number of urban cars, parking problem has become a common phenomenon in the city, especially in large and medium-sized cities. The mechanical solid garage can make full use of the ground space resources, play the advantage of space, and limit the maximum parking. It is an important way to solve the urban parking problem. The typical stereoscopic garage is designed as the research object, considering that the operation efficiency of the manufacturing and the three-dimensional garage is two factors.
At present, the current situation and development trend of the domestic and foreign garage have been studied comprehensively, and the three layer and three row lift and horizontal parking system is selected as the research object. The hoisting and translation of the three-dimensional garage from the angle of the part can be divided into the garage structure, the transmission part and the control system part.
This paper briefly introduces the design and structure of the parking device, the three level, the three row lifting and transversely moving three-dimensional parking device, and briefly introduces the operation foundation of the three level three columns lifting and transversely moving stereoscopic parking device. The operating principle of three layers of three lifting stereo parking device based on the analysis for structural mechanics theory, enhance the strength of the frame structure and movable garage; selection of wire rope suitable and calculate the diameter; check the wire axis drive strength and shaft system in elevator system; select the appropriate motor, deceleration design of matching device. Finally, in order to make parking equipment to meet the requirements, according to the national requirements of mechanical parking equipment, general safety requirements of the standard, the use of some necessary safety technology in stereo garage, including operating system security and safety of the whole garage door, the garage can run safely and stably.
Key words: Stereo garage,Lifting and moving, Transmission mechanism, Strength, Steel structure
1 緒 論
1.1 課題研究的背景
自從21世紀(jì)以來(lái)，隨著中國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車的數(shù)量，特別是私家車的數(shù)量，突然增加了。近年來(lái)，中國(guó)的私家車占總汽車的比例大幅上升，到1999年已經(jīng)超過了50%。中國(guó)的汽車需求保持了增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2000年到2002年實(shí)際汽車保有量分別為1609.91萬(wàn)、1802.04萬(wàn)、和2053.17萬(wàn)輛，年品均增長(zhǎng)速度分別達(dá)到了10.73%、12%、13.94%。2003年汽車保有量達(dá)到2353萬(wàn)輛，比2002年增長(zhǎng)14.6%。
上述事實(shí)表明，從2004年到2010年，中國(guó)的汽車擁有量以及由此產(chǎn)生的汽車需求將會(huì)加速中國(guó)汽車的快速增長(zhǎng)，而這將繼續(xù)顯示出增長(zhǎng)的跡象。隨著收入、汽車價(jià)格和消費(fèi)環(huán)境的改善，預(yù)計(jì)在2004-2010年，中國(guó)的汽車擁有量將達(dá)到16%-20%。根據(jù)2002年的實(shí)際價(jià)值，假設(shè)在2004-2010年，中國(guó)的汽車擁有量增加了16%-20%，到2010年，中國(guó)的汽車擁有量將達(dá)到6620萬(wàn)-84.13萬(wàn)輛。此外，新車需求和汽車擁有量基本上是一種線性關(guān)系，也就是說，新車需求=新車擁有+0.06的汽車擁有量，根據(jù)這一數(shù)據(jù)，2010年汽車年銷量將達(dá)到1310萬(wàn)-1911萬(wàn)輛。
隨著汽車數(shù)量的不斷增加，解決停車問題、特別是住宅區(qū)、大型公共消費(fèi)場(chǎng)所等日益增多的問題，現(xiàn)在是空間發(fā)展的停車場(chǎng)。根據(jù)相關(guān)的市場(chǎng)調(diào)研,在大中城市機(jī)械式停車庫(kù)每年至少有100000個(gè)停車位的需求,但這些產(chǎn)品的供應(yīng)非常小,只有大約30國(guó)內(nèi)企業(yè)少量的產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng),涉外企業(yè)樂觀這個(gè)巨大的市場(chǎng),目前產(chǎn)品出口到中國(guó),但其高昂的價(jià)格,成本和高額費(fèi)用的使用,所以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很難接受,限制了其推廣和使用。在中國(guó)，在北京、上海、廣州等大城市，沿海工業(yè)發(fā)達(dá)、人口密集、土地和更多的城市和地區(qū)也開始安裝和使用三維機(jī)械式停，顯示出強(qiáng)勁的市場(chǎng)需求。因此，從技術(shù)市場(chǎng)政策和許多其他因素，該項(xiàng)目具有良好的發(fā)展條件，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.2 設(shè)計(jì)構(gòu)思和思路
升降式機(jī)械式停車庫(kù)的目的是為了更好地理解這個(gè)新興項(xiàng)目。與人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中,城市變得越來(lái)越大,人們生活在城市空間變得越來(lái)越小,因此使用空間的想法,這個(gè)城市開始建立三維建筑、交通和三維立體停車場(chǎng)。作為現(xiàn)代都市的象征，城市商業(yè)和住宅高層建筑隨處可見;社區(qū)道路、高等教育交通動(dòng)脈、立交橋和地鐵鐵路從城市立體交通網(wǎng)絡(luò)中穿行;機(jī)械車庫(kù)和傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)，在許多方面都是優(yōu)越的。
1.3 機(jī)械式停車庫(kù)簡(jiǎn)介
機(jī)械式停車庫(kù)指的是機(jī)械或機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)，它可以通過升降和平行移動(dòng)達(dá)到最大程度的接觸車輛。
機(jī)械式停車庫(kù)與傳統(tǒng)的地下車庫(kù)相比，在許多方面顯示出優(yōu)越性:
首先，這個(gè)機(jī)械式停車庫(kù)在節(jié)日上有突出的優(yōu)勢(shì)。過去,地下車庫(kù)面積40平方米平均,和使用的地面是805 - 90%如果使用雙層車庫(kù),例如,機(jī)械式停車庫(kù),50平方米的土地面積可以存儲(chǔ)40輛,可大大節(jié)省了有限的土地資源,并保存土木建筑的成本。
第二,機(jī)械式停車庫(kù)在地下車庫(kù)可以更有效,確保人員和車輛的安全,人在車庫(kù)或者汽車的位置,電子控制的整個(gè)設(shè)備不運(yùn)行,應(yīng)該說,機(jī)械式停車庫(kù)的管理完全可以做到車分流。
在車庫(kù)中使用機(jī)械存在，但也可以避免供暖和通風(fēng)設(shè)施，因此能耗的操作比地下車庫(kù)的人工管理要低得多。機(jī)械式停車庫(kù)通常不是一套完整的系統(tǒng),和一個(gè)集裝箱,所以你可以充分發(fā)揮其土地利用的優(yōu)點(diǎn)可以零,每組的居民區(qū)或樓下可以設(shè)定三維的車庫(kù),當(dāng)前車庫(kù)短缺地區(qū)解決停車難的問題,提出了一種有效的方法。
，：
（1）升降橫移式
三層、四層、五層、半地下和其他形式可以為每一個(gè)單元設(shè)計(jì)。停車位的數(shù)量從幾家到數(shù)百家不等。這個(gè)機(jī)械式停車庫(kù)可用于地面和地下停車場(chǎng)。也可被設(shè)計(jì)成半地下形式，使用形式和配置的靈活性，更低的成本。該類的主要特點(diǎn)在于：
a:，，。
b:，、、。
c:，，。
d:存取車迅速，等候時(shí)間短。
e:運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪音低。
f:、、。
韓國(guó)和德國(guó)，更多的這些產(chǎn)品，兩層樓高的垂直和水平的機(jī)械式停車庫(kù)，特別是為了適應(yīng)原來(lái)的地下室自動(dòng)停車停車場(chǎng)改造項(xiàng)目。多層式機(jī)械式停車庫(kù)在改造、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和模塊化的停車場(chǎng)中，主要是一個(gè)高度不受限制的詞。
（2）巷道堆垛式或垂直式
巷道堆垛機(jī)械式停車庫(kù)與堆垛機(jī)作為一種工具獲取車輛,所有車輛都訪問堆垛機(jī),堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高,一個(gè)堆垛機(jī)的成本較高,所以道路堆放機(jī)械式停車庫(kù)適應(yīng)停車位的數(shù)量與更多的客戶使用。
（3）垂直提升式
垂直升降式機(jī)械式停車庫(kù)與電梯的工作原理類似，在停車空間的兩側(cè)的電梯里，一般需要一個(gè)汽車轉(zhuǎn)盤，可以節(jié)省司機(jī)的180度大轉(zhuǎn)彎。垂直升降機(jī)械式停車庫(kù)一般高度高，設(shè)備的安全，加工和安裝要求很高，因此成本很高，但占地面積最小。
目前在南京市正在興建一該類車庫(kù)，占225地平方米，能停224輛車，據(jù)了解該垂直式升降機(jī)械式停車庫(kù)高50多米，共28層，車庫(kù)的兩個(gè)門可同時(shí)進(jìn)出車輛。車輛進(jìn)入后，計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)將使車輛自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)至合適的位置，停取一輛車的時(shí)間大約為90秒。
（4）垂直循環(huán)式
此類型的車庫(kù)具有如下特點(diǎn);
a:，。
b:，。
c:，、、，。
d:，。
這種類型的車庫(kù)停車容量為平面的倍數(shù)，靈活的多層布置，可依靠實(shí)際的施工面積和高度設(shè)計(jì)兩層多層，充分利用空間。
1.4 國(guó)內(nèi)外機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況
1.4.1 國(guó)內(nèi)機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況
中國(guó)的機(jī)械車庫(kù)早期研發(fā)工作從80年代中期開始，90年開始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，如圖1.1所示，北京、上海、廣州、深圳等地都使用過。根據(jù)日本和其他國(guó)家近年來(lái)發(fā)展中國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，目前的停車設(shè)備制造廠已發(fā)展成數(shù)百種不同類型的停車設(shè)備，一些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械機(jī)械式停車庫(kù)是一種綜合性能的建筑,它不僅包括了機(jī)械停車設(shè)備,其規(guī)劃建設(shè)涉及整個(gè)地區(qū)景觀、交通指南、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通信監(jiān)控、通風(fēng)、排水、環(huán)保、收費(fèi)管理和其他學(xué)科,停車設(shè)備本身機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展形成了一個(gè)獨(dú)特的停車設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn),需要多學(xué)科,多學(xué)科復(fù)合人才積極參與外國(guó)停車技術(shù)和各個(gè)領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到中國(guó)的停車產(chǎn)業(yè),開發(fā)出一種安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省級(jí)產(chǎn)品,以滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。
中國(guó)停車行業(yè)的發(fā)展仍存在一些問題,如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),大多數(shù)產(chǎn)品是模仿或引進(jìn)外國(guó)技術(shù)制造,技術(shù)水平低,缺乏一定規(guī)模的企業(yè),生產(chǎn)能力、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)混亂,個(gè)別企業(yè)抓住市場(chǎng),采取低成本競(jìng)爭(zhēng);缺乏科學(xué)研究和設(shè)計(jì)單位參與嚴(yán)重缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力,政策是不支持停車產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和管理嚴(yán)重落后。要解決這些問題，我們需要在政策市場(chǎng)、管理和技術(shù)方面作出多方面的努力。政策應(yīng)該參考發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)政策和法規(guī),規(guī)劃確定專用和公共停車位的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)多元化多樣化的投資實(shí)體確定車庫(kù)的管理屬性和停車費(fèi),給投資相應(yīng)的優(yōu)惠政策和運(yùn)營(yíng)商盈利。市場(chǎng)應(yīng)該建立一個(gè)車庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿來(lái)增加道路停車費(fèi)，逐步消除“滿是空”現(xiàn)象。根據(jù)市場(chǎng)規(guī)則，鼓勵(lì)車庫(kù)運(yùn)行，實(shí)施政府監(jiān)管和政策控制，促進(jìn)停車行業(yè)健康發(fā)展。
圖1.1
1.4.2 國(guó)外機(jī)械式停車庫(kù)的發(fā)展概況
早在50年前,機(jī)械式停停車在國(guó)外的發(fā)展,有用于家用三層停車設(shè)備;住宅空間的使用建立2 - 4層的垂直和水平停車設(shè)備;適用于城市中心商業(yè)和住宅使用停車,停車塔;廣場(chǎng)的使用,下面的建筑空間建設(shè)地下車庫(kù)。自上世紀(jì)70年代末以來(lái)，世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的普及，車輛的不斷增多，迫使少數(shù)人、國(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開展機(jī)械停車技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)。日本,美國(guó),德國(guó),作為發(fā)達(dá)國(guó)家的代表在停車技術(shù)研究領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的水平,韓國(guó)和中國(guó)香港、澳門和臺(tái)灣地區(qū)通過進(jìn)出口制造的引入,一直蓬勃發(fā)展,一個(gè)好的解決方案中的停車?yán)щy地區(qū),并開始出口技術(shù)和出口產(chǎn)品。
圖1.2
目前，世界停車行業(yè)多元化發(fā)展，如圖1.2所示，其泊車技術(shù)幾乎涵蓋了當(dāng)今所有成熟先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)。機(jī)械方面，許多新材料的應(yīng)用，新技術(shù)。采用模塊化設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)，易于組合使用，易于安裝和拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼，既可提高設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又可使設(shè)備輕而美觀，采用成型板鍍鋅板或涂色板組裝，美觀耐用，經(jīng)久耐用?？刂萍夹g(shù)，廣泛應(yīng)用于可編程邏輯控制器和矢量變頻調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使高速穩(wěn)定、節(jié)電、振動(dòng)和噪聲的運(yùn)行趨于最小。控制形式、按鈕類型、鍵類型、IC卡類型、鍵盤類型、觸摸屏類型、遙控器等。安全組件使用各種光柵、光電管,機(jī)械行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏傳感器開關(guān),提高安全保護(hù)設(shè)備,如汽車訪問聲音和光線的指導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別,限速保護(hù)和機(jī)理聯(lián)鎖,停車位自動(dòng)跟蹤、鏈和鋼絲繩長(zhǎng)度范圍報(bào)警和彈性變形的自動(dòng)補(bǔ)償,汽車圖像攝影與安全檢測(cè)、自動(dòng)滅火系統(tǒng)[6]。
日本是最早使用機(jī)械車庫(kù)的國(guó)家之一，它開發(fā)并使用了機(jī)械停車設(shè)備，在上世紀(jì)60年代早期實(shí)現(xiàn)了最大化的空間。當(dāng)時(shí)，日本的全國(guó)汽車擁有量約為500萬(wàn)輛，大部分是停車設(shè)備的垂直周期。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，日本已開始向韓國(guó)、中國(guó)和臺(tái)灣出口產(chǎn)品和技術(shù)。韓國(guó)的機(jī)械車庫(kù)技術(shù)是日本的機(jī)械停車技術(shù)。它的機(jī)械停車行業(yè)從上世紀(jì)80年代中期開始，80年開始引進(jìn)日本的技術(shù)，在消化和本土化之后，90年開始供應(yīng)使用階段。由于這些階段受到政府的高度重視，近年來(lái)，韓國(guó)的各種機(jī)械停車設(shè)備都得到了廣泛的開發(fā)和使用，韓國(guó)的增長(zhǎng)率約為30%。目前，韓國(guó)停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入了一個(gè)穩(wěn)定的發(fā)展階段。
1.5 課題主要研究?jī)?nèi)容
（1）設(shè)計(jì)合理的鋼結(jié)構(gòu)框架
（2）選擇載車板并根據(jù)載車板運(yùn)行方式設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置
（3）選用并分析升降鏈條傳送
（4）選用并校核鋼絲繩的強(qiáng)度
（5）解決電動(dòng)機(jī)減速器問題，校核軸的強(qiáng)度
（6）解決車庫(kù)整體的安全問題。
2 機(jī)械式停車庫(kù)的參數(shù)設(shè)計(jì)
2.1 車庫(kù)的運(yùn)行過程
車庫(kù)的運(yùn)行過程：
升降橫移式機(jī)械式停車庫(kù)是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。升降橫移式機(jī)械式停車庫(kù)每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫(kù)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫(kù)。
圖2.1 為一個(gè)地上7車位的升降橫移式停車設(shè)備，其工作原理如圖所示。
每個(gè)停車位都有獨(dú)立的載車板，通過使載車板的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛的存取。底層載車板只做左右移動(dòng)，中間層載車板做上下、左右移動(dòng)，頂層載車板做上下移動(dòng)。如圖所示的工作過程和原理：底層6,7號(hào)車輛可以直接存取，4號(hào)車輛需要通過6,7向右移動(dòng)一個(gè)車位的距離從而可以使4號(hào)車輛垂直下降到底層達(dá)到存取車輛的目的，5號(hào)車輛需要通過7向右移動(dòng)一個(gè)車位的距離從而可以使5號(hào)車輛垂直下降到底層達(dá)到存取車輛的目的，3號(hào)車輛可直接通過垂直下降到底層直接存取，2號(hào)車輛需通過5,7向右移動(dòng)一個(gè)車位的距離從而可以使2號(hào)車輛垂直下降到底層達(dá)到存取車輛的目的，1號(hào)車輛需通過4,5,6,7向右移動(dòng)一個(gè)車位的距離從而可以使1號(hào)車輛垂直下降到底層達(dá)到存取車輛的目的。
由于升降橫移式停車設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，介紹系統(tǒng)各機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能 可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意的組合、排列，規(guī)模可大可小，對(duì)土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。
圖2-1三層三列升降橫移式機(jī)械式停車庫(kù)工作原理圖
2.2 負(fù)載性能分析
上載車板及其提升系統(tǒng)
每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
下載車板及其橫移系統(tǒng)
由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝于長(zhǎng)傳動(dòng)軸兩端，另兩只為獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾動(dòng)行走從而使下載車板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。
2.3 整體布局設(shè)計(jì)
本課題設(shè)計(jì)的機(jī)械式停車庫(kù)是針對(duì)實(shí)現(xiàn)升降橫移機(jī)械式停停車的一種模擬。所以整體布局設(shè)計(jì)，選擇了三層三列七車位的布局方式。整體布局效果如圖2-2所示
圖2-2整體布局圖
2.4 行程速度設(shè)計(jì)
本課題設(shè)計(jì)的七車位機(jī)械式停車庫(kù)主要針對(duì)家用車設(shè)計(jì)包含了越野車，高度SVU（越野車） ≤5100ｘ2000ｘ2050 ≤1950?？紤]到停車的便利和汽車的使用，車庫(kù)的速度應(yīng)該在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行控制。以及停車和取車的便捷，車庫(kù)對(duì)于升降平移的速度要控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，本課題設(shè)計(jì)的車庫(kù):
2.5 功能原理方案設(shè)計(jì)
三層三列升降橫移式機(jī)械式停車庫(kù)每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫(kù)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫(kù)。
2.6 鋼結(jié)構(gòu)框架的選擇與設(shè)計(jì)
升降橫移式機(jī)械式停車庫(kù)主要由結(jié)構(gòu)框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。
機(jī)械式停車庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫(kù)中我們選用鋼架結(jié)構(gòu)。鋼架結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，具有如下特點(diǎn)：
（1）可靠性高
鋼材在生產(chǎn)時(shí)，整個(gè)過程可嚴(yán)格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠，剛才組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體;剛才對(duì)物理力學(xué)特性與工程力學(xué)對(duì)材料性能做的基本假定符合較好；鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作性能比較符合目前采用的理論計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果可靠，所以說鋼結(jié)構(gòu)的靠靠性高。
（2）材料的強(qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)自重小
預(yù)混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強(qiáng)度和彈性模量較高，而且強(qiáng)度與重力密度之比也高得多，再同樣的受力條件下，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面積要小得多，結(jié)構(gòu)的自重小。鋼結(jié)構(gòu)的自重小，從而便于運(yùn)輸與安裝，可減輕基礎(chǔ)的負(fù)荷，降低地基和基礎(chǔ)部分的造價(jià)。
（3）鋼材的塑性和韌性好
鋼材的塑性好，鋼結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因?yàn)槌d等而突然斷裂，破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免大的事故發(fā)生。鋼結(jié)構(gòu)韌性好，鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力載荷的適應(yīng)性強(qiáng)，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。
（4）鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工工期短
鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)那個(gè)拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可以在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益，由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。
（5）鋼結(jié)構(gòu)密封性好
鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性好的常壓和高壓結(jié)構(gòu)、管道等。
（6）鋼材的耐銹蝕性差
在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)除銹后再涂上合格的涂料，銹蝕問題并不嚴(yán)重。由于車庫(kù)多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)本身的維護(hù)費(fèi)用低。
根據(jù)鋼梁的制作方法的不同，可以分為型鋼梁和組合梁兩類。梁的設(shè)計(jì)中，梁的剛度和強(qiáng)度對(duì)截面設(shè)計(jì)起控制作用因此先進(jìn)行這二者的計(jì)算。由于車庫(kù)系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的拉彎和壓彎構(gòu)件梁的剛度和強(qiáng)度對(duì)截面設(shè)計(jì)起控制作用安全要求特別高，所以還應(yīng)對(duì)其整體穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算。此外，梁的節(jié)點(diǎn)處均應(yīng)采取鋼構(gòu)造措施，以防止其端截面發(fā)生扭轉(zhuǎn)。在進(jìn)行梁的截面設(shè)計(jì)時(shí)，考慮強(qiáng)度、腹板宜既高又薄，考慮整體穩(wěn)定，冀緣宜既寬又薄，所以在負(fù)載作用下，受壓冀緣與腹板有可能發(fā)生波形屈曲，即梁發(fā)生局部失穩(wěn)。所以在負(fù)載力和整體穩(wěn)定性降低，這是可以采取增大半的厚度或設(shè)置勁肋等的措施。
本課題設(shè)計(jì)的三層七車位機(jī)械式停車庫(kù)選擇了鋼材框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：
圖2-2機(jī)械式停車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)框架圖
框架立柱嵌入地面混凝土層，為防止框架下沉，底部墊入整塊鐵板，以保證框架結(jié)構(gòu)的沉降。
2.7 載車板的選擇
每塊上載車板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理下，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
升降平移是機(jī)械式停車庫(kù)對(duì)于載車板的使用，需要滿足一下條件：能有效承受停放車輛的重量，對(duì)于車輛出入車庫(kù)，載車板須有一定的摩擦阻力，以保證車輛正常出入車庫(kù)，因車庫(kù)基本為露天工作，要有一定的耐腐蝕性。
綜合考慮，本課題設(shè)計(jì)的機(jī)械式停車庫(kù)載車板選用了常用的表面有紋路的鋼板。
2.8 車盤結(jié)構(gòu)及車盤的升降橫移問題
升降平移式機(jī)械式停車庫(kù)的車盤結(jié)構(gòu)要滿足設(shè)計(jì)需求，結(jié)構(gòu)采用底層鋼梁框架，上層鋪設(shè)條紋平板鋼板的形式。起升吊環(huán)設(shè)置在鋼梁結(jié)構(gòu)上，整體可靠新高。升降結(jié)構(gòu)選用鋼絲繩起吊結(jié)構(gòu)，電機(jī)通過鏈傳動(dòng)帶動(dòng)減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼絲繩輪轂連于減速器上，電機(jī)的正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車盤的上升和下降。
底層車盤的平移選用電機(jī)帶動(dòng)減速器，減速器直接驅(qū)動(dòng)平移輪，實(shí)現(xiàn)平移動(dòng)作。
3 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1 升降電動(dòng)機(jī)的選擇
本次三層三列升降橫移機(jī)械式停停車裝置采用電動(dòng)葫蘆來(lái)實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)葫蘆是一種常用的搬運(yùn)設(shè)備，在工廠中使用十分廣泛。電動(dòng)葫蘆由兩部分組成，即行走機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)。
下面分別介紹各組成部分。
行走機(jī)構(gòu)組成：行走電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成。
提升機(jī)械組成：提升電動(dòng)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械制動(dòng)器（一般為盤式制動(dòng)器）。
制動(dòng)器介紹：電動(dòng)葫蘆（或起重機(jī)）的提升機(jī)構(gòu)一定要有機(jī)械制動(dòng)裝置，當(dāng)物體起吊到一定高度后全靠機(jī)械制動(dòng)器將其制停在空中。制動(dòng)器的工作機(jī)理有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和牽引電磁鐵驅(qū)動(dòng)。不同的驅(qū)動(dòng)方式其制動(dòng)的性能也不相同。
在小型電動(dòng)葫蘆上一般采用電磁驅(qū)動(dòng)制動(dòng)器。
電動(dòng)葫蘆（或起重機(jī)）上提升機(jī)構(gòu)采用的制動(dòng)器種類繁多，
在小型電動(dòng)葫蘆上較多采用的制動(dòng)器是盤式制動(dòng)器，盤式制動(dòng)器又稱為碟式制動(dòng)器。盤式制動(dòng)器重量輕、構(gòu)造簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、制動(dòng)效果穩(wěn)定。
為了安全起見，在起重設(shè)備上一般均采用常閉式制動(dòng)器。所謂常閉式是指在電磁機(jī)構(gòu)不得電的情況下，制動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)。制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)的一端，一般情況是封閉的，用眼晴直接是看不到的，但這沒有關(guān)系，一般會(huì)將牽引電磁鐵的線圈引出線留在外面。我們只要將線圈接正確就行。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)得電的同時(shí)（接觸器吸合時(shí)），制動(dòng)器的牽引電磁鐵也同時(shí)得電，制動(dòng)器打開。這種聯(lián)接方式的優(yōu)點(diǎn)是，當(dāng)發(fā)生停電事故時(shí)可以立即進(jìn)行制動(dòng)以避免事故的發(fā)生。其缺點(diǎn)是制動(dòng)瞬間設(shè)備的機(jī)械抖動(dòng)較大。
正確選擇電動(dòng)機(jī)額定功率的原則是：在電動(dòng)機(jī)能夠滿足機(jī)械負(fù)載要求的前提下，最經(jīng)濟(jì)、最合理地決定電動(dòng)機(jī)功率。
本設(shè)計(jì)非連續(xù)制工作機(jī)械，而且起動(dòng)、制動(dòng)頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動(dòng)機(jī)應(yīng)與其工作特點(diǎn)相適應(yīng)。
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，起升吊升主要采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)工作制應(yīng)考慮選擇短時(shí)重復(fù)工作制和短時(shí)工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉(zhuǎn)子)、YZ(籠型轉(zhuǎn)子)系列升降專用電動(dòng)機(jī)。多數(shù)情況下選用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時(shí)，亦可采用籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。對(duì)于小噸位起升，考慮到多方面因素，其電動(dòng)機(jī)工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)工作制度為斷時(shí)工作制，因此不用考慮電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱計(jì)算。
機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需靜功率按下式計(jì)算：
（kW）
式中 — 額定起升載荷（N）；
— 吊具自重（N），可?。剑?.02～0.04）；
— 起升速度；
— 機(jī)構(gòu)總效率，它包括滑輪組的效率、導(dǎo)向滑輪效率、卷筒的機(jī)械效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)械效率。初步計(jì)算時(shí)，對(duì)于圓柱齒輪減速器傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)，可?。?.85～0.9。
＝
=6.311 （KN）
計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率
考慮到工作環(huán)境，查升降課程設(shè)計(jì)，對(duì)于中小型升降其系數(shù)=0.8，
所以 0.86.311=5.049
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》應(yīng)選用：YZ系列冶金升降專用三項(xiàng)異步電機(jī)，
型號(hào)：YZ160L—8，
額定電壓：380V,
額定功率：7.5KW
轉(zhuǎn)速：705轉(zhuǎn)/分
效率：82.4%
基準(zhǔn)工作制為—40%
3.2 升降鋼絲繩傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 鋼絲繩的種類
鋼絲繩的分類方法較多，各國(guó)的分法不同，常見的有按鋼繩結(jié)構(gòu)、捻向、表面、用途、強(qiáng)度等分類。品種的多樣，反映了用途的多樣。
（1）按捻向分：有右捻(Z)、左捻(S)、交互右捻(SZ)、交互左捻(ZS)、同向右捻(ZZ)、同同向左捻(SS)。
（2）按表面分：有光面和鍍鋅兩類。
（3）按強(qiáng)度分：即按單絲的公稱強(qiáng)度，把鋼絲繩分為幾種級(jí)別。各國(guó)的定級(jí)標(biāo)準(zhǔn)不同。
如，我國(guó)把圓股和異型股鋼絲繩分為140、155、170、185、200(kg/mm2)，而日本則把圓股鋼絲繩分為135、150、165、180(kg/mm2)，德國(guó)則是把圓股鋼繩劃分140、160、180和200(kg/mm2)4類。
（4）按結(jié)構(gòu)分：此種分類的基本思想是要以直接通過展示鋼繩內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成，達(dá)到分類。具體格式是用整數(shù)、字母、符號(hào)按規(guī)定次序連結(jié)組合表示。它能對(duì)現(xiàn)有的全部圓股和異型股及封閉式鋼絲繩進(jìn)行分類。目前世界各國(guó)生產(chǎn)的鋼繩，大約有50種左右，即如：6×19.6×37.6×Fi(25)、8×W(19)、7×7+6×Fi(29)、6△×(36)、6=(33)+6△(21)等類別。
例：6×37：表示該繩有6股，每股共37根單絲；8×W(19)：表示有8股，每股19根絲，屬瓦林吞捻制。見本節(jié)“7.常用標(biāo)準(zhǔn)”中提供的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
（5）按用途分：a.牽拉：拖船、浮運(yùn)、貨網(wǎng)等用鋼繩；b.承載：升降、橋梁、索道等用鋼繩；c.提升：電梯、礦井、纜車等用鋼繩；d.固定：碼頭、高壓線桿(塔)等定位用鋼繩；e.專用：石油、化工、飛機(jī)等特定用鋼繩。
3.2.2 鋼絲繩的直徑選擇
車庫(kù)升降機(jī)構(gòu)系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復(fù)雜。為簡(jiǎn)化計(jì)算，鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法，這是—種靜力計(jì)算方法。
鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計(jì)算：
式中—整條鋼絲繩的破斷拉力(N)。
—工作級(jí)別規(guī)定的最小安全系數(shù)。
—鋼絲繩的額定拉力(力)。
設(shè)計(jì)時(shí)，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù)，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 · [M〕的鋼絲繩直徑。
目前在工業(yè)化國(guó)家，對(duì)鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下；（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)）
鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑
式中Fmax—鋼絲繩最大靜拉力(N)。由起升載荷（額定升降量，鋼絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍率來(lái)確定；
c—鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別、鋼絲繩是否旋轉(zhuǎn)以及吊運(yùn)物品的性質(zhì)等因素有關(guān)。目前，車庫(kù)還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。可參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)進(jìn)行選取。
該設(shè)計(jì)額定載荷2噸，采用雙聯(lián)滑輪升降滑輪組，所以每根承受載荷,工作級(jí)別為M5，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)鋼繩系數(shù)選擇c＝0.123。
＝0.123×＝13.78 mm
所以鋼絲繩選擇d=14 mm。
按鋼絲繩所在機(jī)構(gòu)工作級(jí)別來(lái)選鋼絲繩直徑時(shí)，所選的鋼絲繩拉斷力應(yīng)滿足下式：（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第二冊(cè)）
F0 n Fmax
式中 F0——所選用鋼絲繩最小拉斷力（N）
n——安全系數(shù)，查手冊(cè)選n=7
所以
又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力×1.134（纖維芯）或×1.214（鋼芯），所以鋼絲繩最小拉斷力總和為87.5×1.134=99.225KN
（本設(shè)計(jì)中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力較小，選用纖維芯鋼絲繩）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，鋼絲繩型號(hào)選擇：
鋼絲繩6×19（a）類14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5
型號(hào)解釋如下： 14—鋼絲繩直徑
NAT—鋼絲表面狀態(tài)（光面鋼絲）
FC—鋼絲繩的結(jié)構(gòu)形式（纖維芯）
1470—鋼絲公稱強(qiáng)度（ ）
ZS—捻向（左交互捻）
102—鋼絲繩最小破段拉力KN
79.5—單位長(zhǎng)度重量kg/100m
3.2.3 鋼絲繩的使用
鋼絲繩在工作時(shí)卷繞進(jìn)出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉(zhuǎn)等應(yīng)力，應(yīng)力情況是非常復(fù)雜的。實(shí)踐表明，由于鋼絲繩反復(fù)彎曲相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時(shí)，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達(dá)到一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會(huì)造成整根繩的破斷。
在正確選擇鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和直徑之后，實(shí)際使用壽命的長(zhǎng)短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護(hù)和保養(yǎng)及與相關(guān)機(jī)件的合理配置?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問題：
（1）滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對(duì)鋼絲繩的壽命影響較大，幾乎成平方關(guān)系。因此，選用較大的滑輪和卷簡(jiǎn)直徑對(duì)鋼絲繩的壽命是有利的。故設(shè)計(jì)中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d），與升降的工作級(jí)別有關(guān)。
使用中，應(yīng)盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。
（2）決定滑輪繩槽尺寸時(shí)，必須考慮新鋼絲繩直徑較公稱直徑有6％—8％的過盈量這一事實(shí)。過小的繩槽直徑會(huì)使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲，繩槽尺寸過大，又會(huì)使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應(yīng)力。合理的繩槽尺寸應(yīng)比鋼絲繩的公稱直徑大10％左右。
（3）滑輪與卷筒的材料太硬，對(duì)鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關(guān)資料表明：以鑄鐵代替鋼．可提高鋼絲繩的壽命約10％。
（4）為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞，避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象，延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi)，一般在0.5—2之間。
（5）良好的周期性潤(rùn)滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項(xiàng)重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤(rùn)滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國(guó)生產(chǎn)的“鋼絲繩油”屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤(rùn)滑。其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤(rùn)滑劑。
（6）在室外、潤(rùn)濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩。
（7）經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機(jī)件摩擦，重新更換新繩時(shí)必須核對(duì)新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時(shí)解決。
鋼絲繩的報(bào)廢處理，可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相資料。
3.3 升降減速器軸的設(shè)計(jì)
（1）選擇軸的材料
選取45鋼，調(diào)制處理，參數(shù)如下:
硬度為HBS＝220
抗拉強(qiáng)度極限σB＝650MPa
屈服強(qiáng)度極限σs＝360MPa
彎曲疲勞極限σ－1＝270MPa
剪切疲勞極限τ－1＝155MPa
許用彎應(yīng)力[σ－1]=60MPa
（2）軸上零件的軸向定位
軸的徑向定位均采用平鍵鏈接（詳細(xì)的選擇見后面的鍵的選擇過程）
圖3-1軸的簡(jiǎn)圖
（3）確定軸上的倒角和圓角尺寸
參考機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑R=1.2mm
(4)計(jì)算過程
1.根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，如圖，對(duì)于深溝球滾軸承的，
2.作用在軸上的力
計(jì)算支反力
水平方向的ΣM=0，所以
，
,
垂直方向的ΣM=0，有
，
,
計(jì)算彎矩
水平面的彎矩
= =29789.5
垂直面彎矩
合成彎矩
==31700
==31700
根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，可看出C為危險(xiǎn)截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面C處的及M的值列于下表：
載荷
水平面H
垂直面V
支反力
541.6N
458.3N
197N
166.8N
彎矩
=29789.5
總彎矩
=31700
扭矩
T=19530Nmm
3.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的硬度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎距和扭距的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。根據(jù)課上表中的值，并扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α＝0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力
已由前面查得許用彎應(yīng)力[σ－1]=60Mpa,因，故安全。
4.精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
抗彎截面系數(shù)：W＝0.1d3＝0.1×453＝9112.5mm3
抗扭截面系數(shù)：WT＝0.2d3＝0.2×453＝18225mm3
截面V左側(cè)的彎矩為
截面V上的扭矩為
=19530
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表可查得=640 MPa, =155 MPa, =275Mpa
過盈配合處的的值，由課本附表3-8用插入法求出，并取
，＝2.18
則0.8×2.18＝1.744
軸按磨削加工，查得表面質(zhì)量系數(shù)
故得綜合系數(shù)值為：
＝
炭鋼得特性系數(shù)
＝0.1～0.2 ，取 ＝0.1
＝0.05～0.1 ，取 ＝0.05
所以軸在截面V左側(cè)的安全系數(shù)為
=7.68
（因計(jì)算精度較低，材料不夠均勻，故選取s＝1.6）
故該軸在截面V左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。因無(wú)大的瞬時(shí)過載及嚴(yán)重的應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性，故可略去靜強(qiáng)度校核。
3.4 軸承的選擇及較核
1.軸承類型及精度的選擇
根據(jù)載荷分析，徑向載荷與軸向載荷同時(shí)存在，所以前軸承選用3個(gè)角接觸球軸承，前面兩個(gè)大口向外，后面一個(gè)大口向里布置，形成背靠背組合形式。主軸的后支承采用2個(gè)角接觸球軸承背靠背布置。前后軸承的精度均取級(jí)[12]。
（1）軸承支反力
主軸最大輸出扭矩
(N)
(N)
=0.5(N)
(N)
前后支反力分別為：
(N)
(N)
（2）確定軸承的型號(hào)及基本參數(shù)
我國(guó)生產(chǎn)的角接觸球軸承有3種：7000C型=15°、7000AC型、7000B型。根據(jù)軸徑查表7-2-52[13]可選軸承有9種，初步確定前軸承型號(hào)為7220AC，后支承軸承型號(hào)7317B。
2.基本額定動(dòng)載荷計(jì)算校核
（1）前支承
量動(dòng)載荷計(jì)算公式
（N）
基本額定動(dòng)載荷
式中 ——為壽命系數(shù)
——為速度因數(shù)
——為力矩載荷因數(shù)
——為沖擊載荷因數(shù)
——為溫度因數(shù)
。則：
(N)
由于前支承是由三個(gè)角接觸球軸承背靠背布置，則:i=3
(N)
滿足設(shè)計(jì)要求。
(2)后支承
Pr=Fr+0.92RB(N)
基本額定動(dòng)載荷
(N)
由于后支承是由兩個(gè)角接觸球軸承支承。則：
(N)
滿足設(shè)計(jì)要求。
3.軸承的預(yù)緊
使軸承滾動(dòng)體與滾道之間有一定的過盈量稱為預(yù)緊，保持合理的軸承間隙或進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)緊對(duì)主軸組件的工作性能和軸承壽命有重要影響。當(dāng)有過盈時(shí)，則受載的滾子數(shù)目增多，滾子受力均勻，誤差也可均化。因此，適當(dāng)?shù)念A(yù)緊可以提高軸承的精度和壽命。前支承角接觸球軸承采用徑向預(yù)緊，后支承軸承也采徑向預(yù)緊。
3.5 升降主軸強(qiáng)度校核
1.軸的靜強(qiáng)度校核
，
彎曲平均應(yīng)力
≥
=,靜強(qiáng)度校核通過。
2.軸的疲勞強(qiáng)度校核
（1）確定危險(xiǎn)截面
由彎矩圖校核扭矩圖可以看出Ⅱ面為危險(xiǎn)截面。
（2）校核危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)
截面模數(shù)。彎曲疲勞極限MPa，MPa。鋼的平均應(yīng)力折算系數(shù)。圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)。不同表面粗糙度的表面質(zhì)量系數(shù)。絕對(duì)尺寸影響系數(shù)
。。彎曲應(yīng)力幅及平均應(yīng)力：
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅及平均應(yīng)力
危險(xiǎn)截面安全系數(shù)
許用安全系數(shù)。故軸的疲勞強(qiáng)度校核通過。
4 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
4.1 橫移電動(dòng)機(jī)的選擇
橫移電動(dòng)機(jī)的型號(hào)考慮到經(jīng)濟(jì)性及實(shí)用性，選擇DG-M4比較合適。
型號(hào)
額定功率
額定轉(zhuǎn)速
額定負(fù)載
長(zhǎng)
寬
高
DG-M4
144w
120r∕min
3.39N.m
305mm
125mm
123mm
電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pd
η為從電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主動(dòng)軸之間的總效率，即：
η1——電動(dòng)機(jī)的效率
η2——高速機(jī)傳動(dòng)的效率
η3——低速機(jī)傳動(dòng)的效率
電動(dòng)機(jī)η1=0.9
滾子鏈傳動(dòng)η2=0.94
圓柱齒輪η3=0.96
則
=0.9×0.94X0.96=0.81
故 Pd=Pw/η=0.142/0.81=0.049KW
4.2 橫移傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
橫移傳動(dòng)軸在工作中既承受彎矩又承受扭矩，故屬于轉(zhuǎn)軸。
1.橫移傳動(dòng)軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩
取減速器傳動(dòng)的效率=0.7,則
2.作用在橫移桿上的力
3.初步確定軸的最小直徑
初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取=95，于是得
橫移傳動(dòng)軸的最小直徑是安裝輪輻處軸的直徑d。由于輪輻與軸采用鍵聯(lián)結(jié)，故d=10。
4.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1)擬定軸上零件的裝配方案
裝配方案是：車輪、套筒、深溝球軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的左端向右安裝；右端安裝深溝球軸承、透蓋、內(nèi)輪輻、軸端擋圈從右端向左安裝。
2)根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度
(1)初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列深溝球軸承。單列深溝球軸承6206，其尺寸為d×D×T=30mm×62mm×16mm，故。
右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得6206型軸承的定位軸肩高度h=3mm,因此，取。
(2)軸用彈性擋圈為標(biāo)準(zhǔn)件。選用型號(hào)為GB 894.1-86 30,其尺寸為，故，。
(3)取安裝輪輻處的軸段Ⅵ的直徑。輪輻的寬度為27mm,為了使軸端擋圈可靠地壓緊輪輻，此軸段應(yīng)略短于輪輻的寬度，故取。
其余尺寸根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)可任意選取。確定了軸上的各段直徑和長(zhǎng)度
3)軸上零件的周向定位
車輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面b×h=8mm×7mm,鍵槽長(zhǎng)為25mm。輪輻與軸的配合為H8/h7。
4)確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑為R1。
5.求軸上的載荷
橫移傳動(dòng)軸上的受力分析。
L1=L2=27.5mm L3=41mm
1)在水平面上橫移傳動(dòng)軸的受力。
由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力
三個(gè)集中力作用的截面上的彎矩分別為
圖4.1橫移傳動(dòng)軸的載荷分析圖
M,.m2)在垂直面上橫移傳動(dòng)軸的受力簡(jiǎn)圖。
由靜力平衡方程求出支座A、B的支反力
，
，
在段中，將截面左邊外力向截面簡(jiǎn)化，得
在段中，同樣將截面左邊外力向截面簡(jiǎn)化，得
在段中，同樣將截面右邊外力向截面簡(jiǎn)化，得
計(jì)算A、B、C、D截面的總彎矩M
(2-46)
橫移傳動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩
6.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面D）的強(qiáng)度。
(2-47)
其中，為折合系數(shù)，取=0.6
為軸的抗彎截面系數(shù)
選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由
因此，故安全。
4.3 橫移聯(lián)軸器及鍵的選擇
聯(lián)軸器的選擇
聯(lián)軸器為軸與軸之間的連接件?？煞譃楣潭ㄊ胶鸵苿?dòng)式。典型的固定式有剛性凸緣聯(lián)軸器和套筒聯(lián)軸器兩種；可移動(dòng)式分為彈性圈柱銷聯(lián)軸器，齒輪聯(lián)軸器，萬(wàn)向聯(lián)軸器等數(shù)種。這里我們選用凸緣聯(lián)軸器，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的外徑，轉(zhuǎn)距選擇連軸器YL3；
根據(jù)軸，軸的C值為112；則=112mm=33.4mm， 取d=36mm。
軸轉(zhuǎn)距T=9.55*=9.55**0.55*0.82/35
=1.2*N.mm
聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)距=*T=1.3*1.2*=1.56*N.mm
選擇，YLD8。其材料為鋼。
2. 橫移傳動(dòng)鍵的選擇
按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理、鍵可以分為平按鍵，半合并或楔按鍵，其他各種花鍵。平按鍵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制作的，好裝拆，中性的方便，耐沖擊和有負(fù)載。因而得到廣泛的應(yīng)用。半圓形的合并工作方面是從兩個(gè)方面月牙鍵溝、軸挖深，軸的強(qiáng)度下降，固一般很少的扭矩傳遞。楔按鍵一般外部軸端固定或大齒輪皮帶輪。連接時(shí)卡入槽內(nèi)，關(guān)鍵的頂面和底部和車輪和軸之間的摩擦壓迫傳達(dá)扭矩，這個(gè)時(shí)候，接觸面畫一條直線；鍵的兩側(cè)是非工作方面，車輪和鍵槽兩側(cè)間的空隙。花鍵軸連接可靠，接力的大扭矩，主軸部件花鍵軸移動(dòng)，誘導(dǎo)性，中性也不錯(cuò)，所以在機(jī)器中廣泛應(yīng)用。
兩尺寸選擇鍵，選擇。根據(jù)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)特征的關(guān)鍵類型，使用條件和勞動(dòng)條件，選擇適當(dāng)大小的關(guān)鍵根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度將可能需要。橫截面尺寸的關(guān)鍵尺寸（通常是鑰匙寬度和鑰匙顯示）和長(zhǎng)度相同的升，選定標(biāo)準(zhǔn)軸的長(zhǎng)度和寬度的長(zhǎng)度，一般的輪轂長(zhǎng)度是不同的。也就是說，關(guān)鍵是一個(gè)長(zhǎng)或短，樞紐長(zhǎng)度。在這里，軸的直徑，指定的密鑰長(zhǎng)度的長(zhǎng)度是符合標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)度。錐齒輪軸的頭在選擇平鍵，B型66 L = 10 GB 1095：79。
節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度和接頭強(qiáng)度的計(jì)算，各部分的應(yīng)力分析。常見材料的主要失效形式的主要失效形式是由普通材料的組合使用，并根據(jù)普通平板鍵的標(biāo)準(zhǔn)尺寸選擇。除非有嚴(yán)重超負(fù)荷，一般不會(huì)出現(xiàn)大截。因此，通常只在工作面應(yīng)力強(qiáng)度的計(jì)算中。磨損失效的主要形式是接觸滑動(dòng)接觸的工作與導(dǎo)向面和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，工作壓力通常是根據(jù)計(jì)算的條件。該連接的平坦的關(guān)鍵傳動(dòng)扭矩，強(qiáng)度分析的所有部分連接。普通平鍵均與普通材料的組成和大小的選擇標(biāo)準(zhǔn)，主要失效形式的工作壓力，海態(tài)。除非出現(xiàn)嚴(yán)重超載，否則不會(huì)出現(xiàn)大的削減。因此，計(jì)算的應(yīng)力強(qiáng)度的證明是正常的。導(dǎo)游的主要失效樣式是主要失效樣式的磨損和撕裂。因此，正常工作壓力校核條件強(qiáng)度計(jì)算。根據(jù)要求，計(jì)算并校核了普通平板鍵連接的強(qiáng)度條件公式：
因此有：
顯然
所以強(qiáng)度足夠。
式中：
T——傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為；
L——關(guān)鍵工作長(zhǎng)度，單位為毫米，圓頭平鍵平平鍵L = L，L = L，其中L是鍵的公稱長(zhǎng)度，單位為毫米；b為鍵的寬度，單位為mm。
d——軸的直徑，單位為mm；
h——鍵的高度
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