多層車庫電梯升降裝置的機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計含7張CAD圖

多層車庫電梯升降裝置的機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計含7張CAD圖,多層,車庫,電梯,升降,裝置,機構(gòu),控制系統(tǒng),設計,cad 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 I 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(guān)于城市停車 場、停車庫的合理設計是相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域亟需解決的課題。多層式立體車庫采用高架 式存放，它的特點是節(jié)省土地面積，即在一個單位的面積上各異容納多個車位，同 時，可以根據(jù)場地的大小，變化排列，具有靈活多變的特性。 本次設計是針對多層車庫電梯升降裝置的機構(gòu)及控制系統(tǒng)進行設計，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，最后對控制系統(tǒng)進行設計。 通過本次設計，得到了結(jié)構(gòu)合理、工作可靠、性能優(yōu)良的多層車庫電梯升降裝 置，并且形成了一套通用的電梯升降裝置的設計流程及方法，有利于今后電梯升降 裝置的設計與制造。 關(guān)鍵詞：多層車庫；升降裝置；控制系統(tǒng)；設計 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 II Abstract With the acceleration of urbanization and the rapid development of automobile industry in China, the rational design of urban parking lots and garages in architectural design is an urgent problem to be solved in relevant professional fields. Multi-storey three- dimensional garage uses elevated storage, which is characterized by saving land area, that is to say, 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, and has flexible and changeable characteristics. This design is aimed at the mechanism and control system of elevator lifting device in multi-storey garage. The specific contents include: calculation and selection of lifting motor, calculation and selection of cycloidal pinwheel reducer used in lifting system, design and calculation of drum, calculation, selection and verification of other power 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 garage; lifting device; control system; design 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 III 目 錄 摘 要 ......................................................................................................................................I ABSTRACT.........................................................................................................................II 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................................1 1.1 研 究 背 景 及 意 義 .....................................................................................................1 1.2 立 體 車 庫 的 概 述 .....................................................................................................1 1.3 立 體 車 庫 的 發(fā) 展 狀 況 ............................................................................................2 1.3.1 國外的發(fā)展狀況 .............................................................................................2 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................................................3 第 2 章 車庫總體及電梯升降裝置方案設計 ......................................................................5 2.1 設 計 要 求 .................................................................................................................5 2.1.1 設計要求 .........................................................................................................5 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù) .................................................................................................5 2.2 車 庫 總 體 方 案 設 計 ................................................................................................6 2.3 電 梯 升 降 裝 置 方 案 設 計 ........................................................................................6 第 3 章 升降裝置設計與計算 ..............................................................................................8 3.1 電 動 機 的 設 計 選 擇 .................................................................................................8 3.2 起 升 部 件 的 計 算 選 取 .............................................................................................8 3.2.1 鋼絲繩的選取 .................................................................................................8 3.2.2 鋼絲繩夾的選擇 .............................................................................................9 3.2.3 滑輪及其組件的設計計算 .............................................................................9 3.2.4 卷筒尺寸的確定 ...........................................................................................13 3.3 傳 動 系 統(tǒng) 計 算 .......................................................................................................15 3.3.1 傳動比 i 的確定 ............................................................................................15 3.3.2 減速器的選擇 ...............................................................................................15 3.3.3 大小鏈輪的選擇計算 ..................................................................................17 3.4 軸 及 軸 承 的 選 擇 、 強 度 計 算 與 校 核 ...................................................................21 3.4.1 軸的選擇、強度計算與校核 .......................................................................21 3.4.2 軸承的選擇、強度計算與校核 ...................................................................23 3.5 鍵 的 選 擇 與 校 核 ....................................................................................................24 3.6 聯(lián) 軸 器 的 選 擇 .......................................................................................................25 3.6.1 類型選擇 .......................................................................................................25 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 IV 3.6.2 載荷計算 .......................................................................................................25 第 4 章 控制系統(tǒng)設計 ........................................................................................................26 4.1 立 體 車 庫 的 控 制 系 統(tǒng) ..........................................................................................26 4.2 單 片 機 的 選 擇 ........................................................................................................28 4.3 本 章 小 結(jié) ................................................................................................................30 總 結(jié) ....................................................................................................................................31 致 謝 ....................................................................................................................................32 參考文獻 ..............................................................................................................................33 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 1 第 1 章 緒 論 1.1 研 究 背 景 及 意 義 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(guān)于城市停車 場、停車庫的合理設計是相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域急需解決的課題。 自動立體車庫是我國的新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。隨著我國經(jīng)濟快速的 發(fā)展，城市交通擁堵和停車難的問題成了影響城市發(fā)展的重要因素之一，傳統(tǒng)的車 庫己經(jīng)不能適應城市發(fā)展的要求，再加上我國汽車保有量的不斷增加，自動立體車 庫成為解決這一問題的必然途徑1。機械式立體車庫具有空間利用率高，節(jié)省城市 有限的土地資源；具有建造成本較低、建造周期較短；車輛停放入車庫快速便捷、 自動車庫更加安全，還具有節(jié)約能源等優(yōu)點。同時自動立體車庫還可以在有限的土 地上停放更多的車輛，便于集中管理，減少管理費用和人員等的優(yōu)勢，在各個小區(qū) 或空地都可以根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況進行立體車庫的建設，可大大緩解這些地方停車 難的問題，這對現(xiàn)在車庫緊張的小區(qū)和其他人員較多的公共場所提供了很好的解決 方法。因此，機械式立體車庫具有廣闊的應用前景。 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 3050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。 1.2 立 體 車 庫 的 概 述 多層式立體車庫采用高架式存放，它的特點是節(jié)省土地面積，即在一個單位的 面積上各異容納多個車位，同時，可以根據(jù)場地的大小，變化排列，具有靈活多變 的特性。停車位有一個橫移矩形框架及一個懸掛盤組成，懸掛盤為保安全采用鏈條 傳動或鋼絲繩傳動。傳動件密封于橫移框架中，可免受風吹雨淋，對延長壽命及降 低維護費用有明顯效果。 立體車庫除以上獨特性以外，更具備詳盡完善的安全保護功能以及引進國外技 術(shù)與器件的電腦全自動操作，管理系統(tǒng)。 立體車庫邊緣構(gòu)成的垂直面上，按任意路線(任意曲線)自由運動。自由運動裝 置內(nèi)裝有一送機構(gòu)，能自動的從停車位上將車取出，運送到車庫相應的存車位時， 自動將車存入，或者自動的從車庫存車位上將車取出，移送到出車位時，自動將車 移出放到出車位上，從而完成存車與取車過程。主要有以下幾種形式：升降橫移式、 巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式。 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 2 （1）升降橫移式 升降橫移類停車主要包括兩個類型：吊掛式、懸臂式 升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、三層、四層、五 層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停 車場，配置靈活，造價較低。 升降橫移類停車設備的形式多樣，規(guī)?？纱罂尚。瑢龅氐倪m應性能強、造價 低、操作簡單。該設備可創(chuàng)造出二五層停車位，由鏈條或鋼絲繩傳動；多種保護， 安全可靠；運行平穩(wěn)，噪聲小，能耗低。其空間利用率最高，適用于平面空地使用。 （2）巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進 行存取，因此對堆垛機的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道堆垛式立 體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。 （3）垂直提升式 垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側(cè)布置車位，一般 地面需一個汽車旋轉(zhuǎn)臺，可省去司機調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾 十米），對設備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻 最小。 （4）循環(huán)式 循環(huán)式立體停車設備的工作原理是將停車用的托運盤在存儲空間內(nèi)成圓形布置， 通過大型循環(huán)鏈條或者鋼絲繩傳動使其連續(xù)循環(huán)運轉(zhuǎn)，并且托運盤上設有導軌和導 輪，防止循環(huán)運動時發(fā)生搖晃。 循環(huán)式立體停車設備在結(jié)構(gòu)分為垂直循環(huán)式立體停 車設備、水平循環(huán)式立體停車設備、索道循環(huán)式立體停車設備、圓形循環(huán)式立體停 車設備和箱型循環(huán)式立體停車設備。在傳動方案上可以采用鏈條和鋼絲繩傳動。循 環(huán)式立體停車設備可以獨立設置，也可附設在建筑物內(nèi)，存車數(shù)可多可少，大型車 庫可用多套設備并列布置。與其他方式相比，此類車庫不需要運輸車輛所需的車道， 因而所需的面積與容積量小，可根據(jù)建筑物和地形的不同來靈活配置，但由于受到 傳動功率的限制，循環(huán)式立體停車設備的停車容量比較小，一般停車數(shù)量在 12 個 車位以下。循環(huán)式立體停車設備在其出入口處一般都設置了回轉(zhuǎn)盤，這樣入庫時車 輛可前行進入，而出庫時須倒車至轉(zhuǎn)盤上轉(zhuǎn)向掉頭。 垂直循環(huán)式的出入口可以布置 在車庫的下端，存車空間向上發(fā)展，也可以設置在中間，將存車空間分成地上和地 下兩個部分。 1.3 立 體 車 庫 的 發(fā) 展 狀 況 1.3.1 國外的發(fā)展狀況 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 3 國外經(jīng)濟發(fā)達國家其自動立體車庫在過去的幾十年中已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。 日本是一個人口眾多人均土地資源較少的國家，由于其經(jīng)濟發(fā)達，停車難的問題早 就出現(xiàn)，同時也帶動了自動立體車庫的發(fā)展、使其發(fā)展至今已經(jīng)較為完善，現(xiàn)已經(jīng) 發(fā)展出較多車庫種類。同時日本在車庫的技術(shù)研究與開發(fā)、制造、管理等方面的水 平都處于亞洲領(lǐng)先地位，所建成的立體停車場的數(shù)量和其容車量也居于世界前列。 如今在日本全國建設并使用的自動立體車庫的停車位已有 300 萬個，大部分自動立 體車庫是升降橫移式車庫。而日本的優(yōu)勢主要在多層升降橫移車庫、水平循環(huán)車庫、 垂直循環(huán)車庫、簡易升降車庫、垂直升降車庫等產(chǎn)品上。而在韓國自動立體車庫的 技術(shù)發(fā)展主要受到其鄰國日本的技術(shù)影響。韓國的立體車庫產(chǎn)業(yè)從上世紀 70 年代中 期進入起步階段，在發(fā)展過程中又從其鄰國日本引進相關(guān)技術(shù)，再對引進技術(shù)后不 斷改進，最后 90 年代立體車庫展業(yè)進入大規(guī)模使用階段。經(jīng)過這幾個階段的快速發(fā) 展再加上韓國政府的大力支持，自動立體車庫在韓國國內(nèi)得到大規(guī)模的應用和再開 發(fā)，使得韓國這幾年的自動立體車庫產(chǎn)業(yè)增長速度加快到 30左右7，使現(xiàn)在其產(chǎn) 業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 國外的機械式立體車庫發(fā)源于上世紀 20 年代的美國，美國建成世界上第一座機 械升降汽車庫，但需要由司機自己開車來完成車輛的存?。?0 年代以后，伴隨著小 汽車的大量增加，在西歐、東南亞、韓國和日本立體車庫也得到了廣泛的應用，并 形成了一個包括制造、安裝、使用和維修的行業(yè)完整體系8。這些國家和公司從上 世紀六十年代初就開發(fā)并使用可最大限度地利用空間的機械式停車設備，經(jīng)過幾十 年的不斷發(fā)展，自動立體車庫從結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動、監(jiān)測等方面不斷地更新?lián)Q代， 日趨完善。而自動立體車庫的外形也發(fā)生了較大的變化，使原來生硬機械鋼架子的 立體車庫變成了一道獨特的城市景觀。 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時汽車的數(shù)量也在快速發(fā)展，尤其在我國的大中城市。 汽車數(shù)量的增長同時也造成了路面的擁堵，許多車輛面臨著停車難的問題。面對這 些問題，我國需要大量的停車設施和相關(guān)配套設備。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計，截止到 2008 年底的數(shù)據(jù)，我國生產(chǎn)汽車數(shù)量增長到近一千萬臺，同比增長 5左右9。由于我 國停車位新建的速度遠遠達不到每年汽車增長的數(shù)量，致使每年我國僅在停車位的 缺口數(shù)量就在 300 多萬個左右，城市現(xiàn)有的停車位遠遠不能滿足人們的需要。在城 市土地資源緊缺的情況下通過地面增加車位己成為城市發(fā)展的巨大矛盾指引10。 為了解決這些，我國從二十世紀八十年代開始使用機械式停車設備。此時我國 的立體車庫技術(shù)較為落后僅只能進行自我的研究和開發(fā)，此階段生產(chǎn)企業(yè)無法滿足 用戶的需求，而自動車庫種類單一，技術(shù)落后，無法滿足用戶較大的要求。到二十 世紀九十年代，我國開始從國外引進技術(shù)，由于大量國外企業(yè)進入中國的立體車庫 行業(yè)，形成了比較多的中外合資企業(yè)。而有些有實力的中國企業(yè)開始向國外引進先 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 4 進的技術(shù)，在國內(nèi)由于其生產(chǎn)成本與國外相比較為低廉，這些企業(yè)利用國外先進技 術(shù)并根據(jù)我國現(xiàn)有經(jīng)濟情況開發(fā)出符合我國的先進的自動立體車庫。到如今經(jīng)過近 30 年的發(fā)展歷史，尤其是 2000 年以后得到了高速發(fā)展，現(xiàn)在我國的自動立體車庫 行業(yè)正處于快速發(fā)展階段并很快進入穩(wěn)定發(fā)展階段，未來市場巨大。尤其在，我國 的大中型城市中，自動立體車庫需要巨大。但用戶對產(chǎn)品的要求有兩點，第一點是 降低產(chǎn)品的價格，第二點是提高產(chǎn)品技術(shù)和性能。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展，城 市規(guī)劃不斷完善，自動立體車庫將使一個充滿生機的朝陽產(chǎn)業(yè)，它的技術(shù)將得到長 遠發(fā)展。 在我國隨著現(xiàn)代各種高科技技術(shù)的發(fā)展，諸如計算機技術(shù)和電子技術(shù)的高速發(fā) 展，越來越多的新功能被引入到立體車庫中，讓其向?qū)I(yè)化、復雜化和智能化方向 發(fā)展。重點表現(xiàn)為以下幾個方面：專業(yè)化:立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 土能正常運行而 不出故障是用戶的首要要求土 也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。制造廠家的專業(yè)化 程度越來越強土 如保證設備的可靠性土 立體車庫的軟硬件設施及各種設備的配套都達 到專業(yè)化程度。復雜化:立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展 土它已經(jīng)不僅是純粹 的機械設備土 還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學、磁控、管理和計算機 技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進技術(shù)。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善土 如汽車出入車庫時采用 聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構(gòu)互鎖、停車泊位 自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技 術(shù)、科學管理等土 各種領(lǐng)域先進技術(shù)的綜合使用土 已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大 型復雜的高技術(shù)設備。智能化:一些新技術(shù)正在迅速進入該領(lǐng)域 土如變頻技術(shù)、全 電腦控制系統(tǒng)、導航定位技術(shù)、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統(tǒng)等14。 車庫可以將汽車自動停放到合適的位置土 可實現(xiàn)無人操作 11。 但在我國現(xiàn)有的自動立體車庫產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不十分完善，如在我國車庫行業(yè)中并 沒有可依據(jù)較高的行業(yè)技術(shù)標準；大部分車庫是根據(jù)或引進國外先進技術(shù)進行設計 制造，但技術(shù)水平不高；并且我國國內(nèi)并沒有較大規(guī)模的車庫生產(chǎn)加工企業(yè)，其大 規(guī)模量產(chǎn)能力明顯不足。在國內(nèi)自動車庫市場競爭無序，小型企業(yè)為搶占市場份額， 進行惡性競爭；同時我國沒有相關(guān)的部門參與詳細研究，使其技術(shù)創(chuàng)新能力落后于 其他國家；國家也沒有相關(guān)政策進行扶持。為了解決上述問題，國家需要出臺相關(guān) 市場政策、管理方案等。 雖然立體車庫在我國的發(fā)展勢頭非常的迅猛，但是目前立體車庫在住宅小區(qū)內(nèi) 的應用，卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來，而技術(shù) 上的問題已經(jīng)退居其次。可以說，當前的技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足小區(qū)內(nèi)建造立體車 庫的主要要求，急需解決的是人們的思想問題12。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展， 小區(qū)式居住方式已經(jīng)成為市民住房方式的主流。并且，伴隨我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展， 人們擁有自己的私家車也已經(jīng)成為一種必然。所以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量 越來越多，一旦人們的思想方式轉(zhuǎn)變過來，那么應用于小區(qū)內(nèi)的立體車庫必將會如 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 5 同雨后春筍般迅速地生長起來。而且，立體車庫的技術(shù)也必然在今后的若干年內(nèi)有 大幅度的發(fā)展13 。所以，無論是立體車庫技術(shù)的研究，還是立體車庫工程的建造， 發(fā)展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來得到豐厚的回報。 第 2 章 車庫總體及電梯升降裝置方案設計 2.1 設 計 要 求 2.1.1 設計要求 本次設計要求對一種多層車庫電梯升降裝置的機構(gòu)及控制系統(tǒng)進行設計。 通常對停車設備的設計要滿足如下要求： (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(diào)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(zhuǎn)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(guān)配以聲光報替機構(gòu)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(guān)。出人口應當設有垂直滑動門或光電檢測開關(guān)配以聲光 報警機構(gòu)。 (4)停車設備內(nèi)部應當設置全方位的自動檢測開關(guān)，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(gòu)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 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 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 6 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。 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 調(diào)查市場上現(xiàn)有立體車庫選擇本次設計的立體車庫車位移動平臺主要性能參數(shù) 如下： 表 2.1 主要技術(shù)性能參數(shù) 外型尺寸 55002000500停車規(guī)格 重量 500 kg 控制方式 PLC+交流電機+液壓 縱向移動 0.55 kw 輪胎爪伸縮 0.3 kw電機功率 微動升降 2.2 kw 縱向移動 1 m/s 輪胎爪伸縮 0.3 m/s運行速度 微動升降 10 mm/s 2.2 車 庫 總 體 方 案 設 計 鏈驅(qū)動雙層升降橫移式立體車庫，是充分利用小區(qū)地下空間設置的新型車庫， 其型號為單層 2 個車位。車庫下降后可完全居于地面之下，車庫表面能與周邊完全 融為一體。并且每個車庫均屬獨立空間，升降自如，停（取）車極為方便，快捷， 是充分利用地下空間改造或興建的安全、新型、便捷式車庫。該車庫設計新穎、獨 特、巧妙，實用性強，可以大大緩解小區(qū)車庫（位）嚴重不足的矛盾。 總體組成如下： 本設計的車庫主要分為車庫整體框架，載車板，橫移機構(gòu)，升降機構(gòu)，卷筒， 滑輪等幾個主要零部件。為了保證車庫各個零部件的鏈接部分的強度，零部件之間 多采用螺栓連接和焊接技術(shù)。 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 7 圖 2-1 車庫總體設計結(jié)構(gòu)示意圖 工作原理為：車庫整體放置于底下，升降系統(tǒng)采用電動機帶動卷筒，利用滑輪 作用實現(xiàn)載車板的升降，橫移系統(tǒng)采用電機帶動鏈輪使載車板在車庫內(nèi)運動。 2.3 電 梯 升 降 裝 置 方 案 設 計 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： 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(zhuǎn)和松散。液壓系統(tǒng)驅(qū)動是一套十分復雜的驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)作為提升機 構(gòu)。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(jié)構(gòu)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，壓軸力也小；結(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 8 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(gòu)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 圖 2-2 電梯升降裝置結(jié)構(gòu)示意圖 第 3 章 升降裝置設計與計算 3.1 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/sN 265FVP ./=4/in1 . 10/s5Kg)+(20G FV=P222一一一50%156s7816s)2(T78../st 5.. cFVH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 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 9 冊 （第三版）表 12-7，YZR、YZ 系列電動機用于驅(qū)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(zhuǎn)速 n=940r/min. 3.2 起 升 部 件 的 計 算 選 取 3.2.1 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 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(jié)構(gòu)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=81.1=8.8mm,取 d=9.2mm. 所選鋼絲繩型號為：鋼絲繩 6w（19）-9.2-1550 -GB20118-2006. 3.2.2 鋼絲繩夾的選擇 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 10 圖 3-1 鋼絲繩夾 根據(jù)表 8.1-35 選擇 A=37.0 B=37 C=74 R=10.5 H=92 螺母 M16 材料為 KTH350-10(GB/T5976-1986) 鋼絲繩夾的使用方法由表 8.1-38 查得每個接頭處的鋼絲繩夾最少為 4 個，其安 裝結(jié)構(gòu)及尺寸如下圖： 圖 3-2 鋼絲繩夾的安裝位置 其中 A=(67)d。=120140mm 取 A=130mm。 3.2.3 滑輪及其組件的設計計算 （1）材料和結(jié)構(gòu)的選擇 滑輪用來對鋼絲繩進行導向和支撐，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩 索分支的拉力。由于本設計的滑輪承受載荷中等，選擇材料為 ZG230-450，制成實 體滑輪。 （2）滑輪主要尺寸的確定 繩槽半徑 R 是根據(jù)鋼絲繩直徑 d 的最大允許偏差為 確定的。鋼絲繩繞進和07 繞出滑輪槽時偏斜的最大角度（即鋼絲繩中心線和與滑輪軸垂直的平面之間的角度） 應不大于 ，繩槽表面的精度為 ?；喌闹饕叽缤ㄟ^表 8.1-63 確定滑輪槽046.5aR 斷面 尺寸： 11234604.5605.1BECRMS 圖 3-3 滑輪基本尺寸（JB/T9005.11999） 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 11 根據(jù)表 8.1-64 確定滑輪的直徑選擇 D=400mm。 （3）滑輪形式的確定 由于結(jié)構(gòu)好密封比較嚴密選擇 A 型結(jié)構(gòu)。 圖 3-4 滑輪基本尺寸 通過查表 8.1-65 選擇滑輪軸承尺寸： 310B560D2寬 度 162A12NF60B48 。72S 由表 8.166 選擇輪轂尺寸： 1R902d取 35H10B48DM129151735D 95D6B71D1.F250R螺 栓 孔 數(shù) n=4 。螺 釘 孔 數(shù) n=8 （4）滑輪強度的計算 圖 3-5 滑輪受力分析 假定輪緣是多支點梁，繩索拉力 F 使輪緣產(chǎn)生彎曲 繩拉力的合力(N) 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 12 （4.3） 2sinpF 式中 F繩索拉力，為 7500N； 繩索在滑輪上的包角的圓心角為 ； 45o 所以 452sin70sin70.2pFN 輪緣最大彎矩（ ） ；Nm （4.4）式中 L-兩輪輻間的輪緣弧長max16 pLM （mm） ； mm 223.1405784LD 所以 max .105632.16pFLMNm 輪緣最大彎曲應力（ ） ；aP （4.5）max sin82wpFLW 式中 W輪緣抗彎斷面摸數(shù)（ ） ；3m 許用彎曲應力，應該小于 100 ；wp aMP 所以 max7501sin56.3210828aaFL 輻條內(nèi)壓應力（ ） ；aP 當繩索拉力合力方向與輻條中心線重合時，輻條中產(chǎn)生的壓應力最大： （4.6） 2sinccpFA 式中 A輻條斷面面積（ ） ，取 A=700 ；2m2m 斷面折減系數(shù)，取 0.1； 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 13 許用壓應力為 100 ；cpaMP 所以 452sin70sin2810.1oc acpaFMPA 滑輪滿足要求。 （5）滑輪組件的設計 查機械設計手冊 3按 ZB/T J80006.31987。選擇 A 型，如上面示意圖所示。 帶有深溝球軸承和圓柱滾子軸承兩個形式的滾動軸承（嚴密密封）有內(nèi)軸套的滑輪。 根據(jù)上面得到的滑輪的直徑和壁厚選擇 滾動310B56D80714 軸承分別選擇 6216 和 NF216。 圖 4.8 滑輪組件 為了減少摩擦與磨損，同時有起到冷卻、吸振、防銹，以及降低噪音。由于軸 承的轉(zhuǎn)動速度不大于 4m/s 選擇毛氈密封（從動輪）和皮碗密封?；嗇S向的固定采 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 14 用緊固螺母固定。 3.2.4 卷筒尺寸的確定 （1） 卷筒的直徑： a). dDhmin 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1i 重機 （第二版）表 5-5，當機構(gòu)工作級別為 M4 時，卷筒 h=16。30m2.147.96h1in1inDd故 取根 據(jù) （2） 卷筒有效長度計算： 繩長： 210L12m3.648.一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(cè) 側(cè) 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。 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 15 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(zhuǎn)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：ccmaxc 5.13729.0.46mpaMtSts 所以壁厚合理，所選卷筒適用。 3.3 傳 動 系 統(tǒng) 計 算 3.3.1 傳動比 i 的確定 根據(jù)電機轉(zhuǎn)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： nmvi9403.121.37n.r/in4.r/mii2D電 卷電 電卷 3.3.2 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(zhuǎn)速 ，1n940r/min 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 16 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(zhuǎn)臂和輸出BzCzBCz 機構(gòu)等則和少齒差行星齒輪傳動一樣，這時，轉(zhuǎn)臂（輸入軸）的轉(zhuǎn)速 與輸出機xn 構(gòu)（輸出軸）的轉(zhuǎn)速 之間的傳動比為：vn xcvi=z 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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲??； （4） ，效率較高，一級傳動可達 90%95%。 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 17 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、噪聲小、壽命長的擺線針輪減速器 3.3.3 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。1Z （3）大鏈輪齒數(shù)計算： ， 選擇推薦值 5748.5192.6i122Z =57。Z （4）設計功率： 同樣參照機械設計實用手冊 （第二版）表 8-2-5,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 ，- -mmzdKPKZAA2.14kw71.083.. 8-27-862- mzd mZKPA，， 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： 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 18 根據(jù) (特定條件下單排鏈條傳遞的功率)， =2.14kw0dP 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： 1.78m02541pP （9）理論中心矩： m37425.0.23-19Zpa 0.239-281.34285-790-2aa212pa21p 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 1.4965a0 ）（ （11）鏈速： sp/8.48.0nZv1 屬于低速傳動。 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 19 （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 第種潤滑方式，使用人工定期潤滑。 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mPt29.d8.15 主要尺寸： 分度圓直徑： 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 20 154.3m0.62z18sinpd 齒頂圓直徑： 16m93.50.1648.524zcot.pda 齒根圓直徑： ..-.3d-1f 分度圓玄齒高： 6.8m5.240.7.pha 最大齒根距離： m9.13715.8-cos4.375dxZL 齒側(cè)凸緣直徑： 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 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 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 21 ,滾子外徑 .mPt29.md8.15 主要尺寸： 分度圓直徑： 82.461.0.52418sinpdZ 齒頂圓直徑： m470.5198.pcot.da 齒根圓直徑： 46m5.9.8-6.2d-1f 分度圓玄齒高： ..40.7.pha 最大齒根距離： m76.4515.8-cos.9182d-1xZL 齒側(cè)凸緣直徑： 0.76-h1.4-80cotpd2gZ 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： 3.4 軸 及 軸 承 的 選 擇 、 強 度 計 算 與 校 核 多層車庫電梯升降裝置機構(gòu)及控制系統(tǒng)設計 22 3.4.1 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 A118， 取 35Mpa。查表 5-1-6，根據(jù)： 33n5dPAT 其中： P軸傳遞的功率