自行車自動(dòng)存取立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

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1、摘 要 本文主要對(duì)自行車自動(dòng)存取立體車庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)目前停車場(chǎng)管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后、集成自動(dòng)化程度低、安全性差、人性化和運(yùn)行效率低下的不足，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化程度較高的停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想立足于提高停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的可靠性、安全性和高效性，對(duì)目前我國(guó)各大中城市所面臨的“停車難”問(wèn)題的解決，具有一定的促進(jìn)作用。本系統(tǒng)所采用的PLC技術(shù)，射頻卡技術(shù)對(duì)其它交通收費(fèi)系統(tǒng)也有一定的借鑒意義。 本文針對(duì)停車場(chǎng)只能控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，把PLC可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于停車場(chǎng)只能控制系統(tǒng)

2、上，并進(jìn)行了較深入的研究。 本文闡述了智能停車場(chǎng)系統(tǒng)的PLC控制、收費(fèi)、計(jì)費(fèi)和安全的一些基本思路和方法，并介紹了著重介紹了PLC工作特點(diǎn)與運(yùn)行原理，還介紹PLC控制器主要功能模塊與應(yīng)用，不僅編程簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，而且具有易于操作與維護(hù)，設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試周期短等優(yōu)點(diǎn)。本文主要是對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)，通過(guò)采取PLC技術(shù)對(duì)停車場(chǎng)管理的設(shè)計(jì)，達(dá)到停車場(chǎng)智能化、高效化。 關(guān)鍵字：PLC 停車 立體車庫(kù) 控制系統(tǒng) 鋼結(jié)構(gòu)。 目 錄 1緒論3 1．1課程的背景和意義3 1．2課題的關(guān)鍵技術(shù)與其國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀

3、8 1．2．1國(guó)外研究現(xiàn)狀8 1．2．2國(guó)研究現(xiàn)狀8 2自行車自動(dòng)存取多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)機(jī)械部分設(shè)計(jì)8 2．1自動(dòng)存取多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)9 2．1．1基本結(jié)構(gòu)9 2．1．2主要參數(shù)10 2．2立體車庫(kù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10 2．2．1機(jī)械手的介紹13 2．2．2機(jī)械手分析13 2．2．3機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖14 2．3升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)14 2．4設(shè)計(jì)計(jì)算17 2．4．1設(shè)計(jì)V帶和帶輪17 2．4．2齒輪的設(shè)計(jì) 19 2．4．3傳動(dòng)軸承和軸的設(shè)計(jì) 27 2．4．4鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算28 2．4．5聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)29 3立體車庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)29 3．1電氣控制系統(tǒng)整體

4、設(shè)計(jì)30 3．2電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì)30 3．3PLC控制程序設(shè)計(jì)30 3．4電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算31 4結(jié)論與展望31 4．1 結(jié)論32 4．2 展望32 參考文獻(xiàn)32 1緒論 1.1 課題的背景和意義 自行車無(wú)處停放或隨處亂停的問(wèn)題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本已有近30-40年的歷史，無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。 　　機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要

5、占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫(kù)的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本 　　機(jī)械車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。 　　在地下車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。機(jī)械車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟

6、樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問(wèn)題提供了方便條件。 1．2課題的關(guān)鍵技術(shù)與其國(guó)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 目前各國(guó)都大力倡導(dǎo)使用綠色環(huán)保的自行車作為出行的交通工具。但是, 大量的自行車在市區(qū)的停放問(wèn)題成為一道技術(shù)難題, 為解決這一難題, 人們開(kāi)發(fā)出各種各樣的自行車停放裝置。介紹了國(guó)外幾種具有代表性的、實(shí)用性強(qiáng)的自行車停放裝置,重點(diǎn)對(duì)比、分析了它們的結(jié)構(gòu)、功能、使用與適用場(chǎng)合。指出未來(lái)城市的自行車停放裝置將向自動(dòng)化、智能化、立體化, 以與海量存儲(chǔ)、存取快捷、美觀防盜等多功能方向發(fā)展, 全自動(dòng)地下自行車車庫(kù)將在未來(lái)大都市中占據(jù)主導(dǎo)作用。 自行車停車架與停車棚具有成本低廉

7、、可轉(zhuǎn)移性好、普與性強(qiáng)的特點(diǎn), 適合于自行車停放量較少、停放面積充足、停放時(shí)間短的場(chǎng)合, 如小區(qū)街道、學(xué)校會(huì)所等; 雙層自行車停放裝置與直立式自行車停車架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約空間的特點(diǎn), 適合于自行車停放量較大、停放面積有限的場(chǎng)合, 如商貿(mào)中心街道、人流量大的街道等; 隔間式自行車停放裝置具有防盜、防止車輛間摩擦的特點(diǎn), 適合于對(duì)自行車保護(hù)要求較高、停放時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合, 如附近機(jī)關(guān)、商鋪、社區(qū)等; 懸掛式自行車停放裝置具有安全防盜、方便、美化環(huán)境的特點(diǎn), 適合于城市發(fā)展較成熟的商業(yè)中心地段、社區(qū)街道等。全自動(dòng)地下自行車車庫(kù)具有全自動(dòng)化、海量存儲(chǔ)、存取快捷、防盜的特點(diǎn), 適應(yīng)于新時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)

8、48577;城市不斷擴(kuò)大、人口持續(xù)增加, 自行車使用量遞增, 以與人們生活質(zhì)量不斷提高。特別適合于、、廣等這些人均地面積少、出行人口密集、自行者擁有量極大的中心城市。 1．2．1國(guó)外研究現(xiàn)狀 隨著人們生活質(zhì)量的提高, 省心、省力、安全是人們對(duì)自行車停放裝置提出的新要求。因此,人們開(kāi)發(fā)出一些機(jī)械電子一體化的自行車停放裝置, 懸掛式自行車停放裝置即屬于其中有代表性的一種, 如圖1。它主要由滑輪升降機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒、控制電路以與固定車架等構(gòu)成, 自行車被自動(dòng)放置到空中停放區(qū)域。空中停放區(qū)域的外體由鐵架搭建, 可在鐵架外表做廣告招牌, 達(dá)到了一物兩用的功能。存車者把自行車放入停車架, 按存車按鈕,

9、 自行車通過(guò)滑輪升降機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置自動(dòng)升入空中停放。 圖1.1 取車者通過(guò)停放憑據(jù)認(rèn)證后, 按取車按鈕便可取走自行車。這種停放裝置使用了類似隔間式自行車停放裝置的防盜措施, 它主要由電控鎖電路(類似于超市的存包柜的控制電路)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)非法取車或存放車輛遇到破壞時(shí), 防盜報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警, 管理人員可與時(shí)處理。 在瑞士日瓦市出現(xiàn)了一種類似于懸掛式自行車停放裝置Biketree, 它們?cè)硐嗨?但外形有差異, 如圖2所示(放大部分為磁卡感應(yīng)器)。一個(gè)Biketree一般能停放6~ 8輛自行車, 存車者通過(guò)感應(yīng)器掃描磁卡來(lái)停放自行車。 近年來(lái)人們開(kāi)發(fā)出一種海量存放、全自動(dòng)化、安全防盜

10、、避免摩擦、方便快捷的自行車停放裝置全自動(dòng)地下自行車車庫(kù)，如圖1.3。該車庫(kù)只有入口部分露出地面, 地下部分為圓柱形結(jié)構(gòu), 形似冰山, 自行車停放架沿著圓柱形結(jié)構(gòu)一層層搭建起來(lái)。整個(gè)圓柱形構(gòu)架的中心空余部分用于安裝車庫(kù)的核心部分機(jī)械手升降導(dǎo)軌、機(jī)械手行走導(dǎo)軌和控制電路, 以保證機(jī)械手臂進(jìn)行自行車的控制、升降、夾取、檢測(cè)與安全保護(hù)等。該車庫(kù)的磁卡感應(yīng)裝置未使用傳統(tǒng)的CH IP卡, 而是選用標(biāo)準(zhǔn)的智能型EC- 卡(類似國(guó)的借記卡), 這種卡不僅反應(yīng)靈敏而且使用壽命較長(zhǎng)[。這種安全防盜技術(shù)加上整個(gè)車庫(kù)的地下圓柱形結(jié)構(gòu), 車庫(kù)的防盜能力得到很大提高。存車者只需將自行車放在指定位置, 按下按鈕, 停放裝

11、置的機(jī)械手臂會(huì)自動(dòng)把自行車存放至停放裝置的空閑位置; 取車者也只需按一下按鈕, 自行車就會(huì)自動(dòng)被機(jī)械手臂傳送到取車者的面前。整個(gè)存取車過(guò)程只需30 s~ 35 s。 目前, 日本、荷蘭、西班牙、德國(guó)的一些城市已經(jīng)使用這種停車裝置, 并受到了廣泛的歡迎, 打算在其他城市也普與使用。歐洲的停車庫(kù)圓柱直徑為7. 5m, 高度為5. 25m, 能容納92輛自行車; 日本東京的Kasai車站所建的停車庫(kù)可容納下180輛自行車, 并已經(jīng)建有36個(gè)圓柱狀的停車空間, 總共能停放6 000多輛自行車。這種全自動(dòng)地下自行車車庫(kù)特別適用于某些未規(guī)劃完整的交通線路, 停放自行車的空間預(yù)留地少、居民生活密集的區(qū)域建

12、造自行車車庫(kù)。 圖1.3 1．2．2國(guó)研究現(xiàn)狀 減少交通工具氣體排放量成為當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題之一, 為此, 各國(guó)大力倡導(dǎo)使用自行車作為出行的交通工具。然而, 自行車使用量的增加卻給其在城市停放方面帶來(lái)了一系列問(wèn)題, 如停放空間狹小, 易破壞自行車外表; 自行車亂停亂放, 影響市容市貌; 在人行道與自行車車道設(shè)計(jì)重疊,阻礙交通; 停放點(diǎn)監(jiān)管不嚴(yán), 盜竊頻率高等。自行車停放帶來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越受人們關(guān)注。針對(duì)以上問(wèn)題以與不同場(chǎng)合的停放特點(diǎn), 人們相繼開(kāi)發(fā)出如保證自行車穩(wěn)定與安全并充分利用空間等多種功能的自行車停放裝置。并且隨著機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展、人們生活質(zhì)量的提高, 全自動(dòng)、方便快捷、存

13、儲(chǔ)量大的新型自行車停放裝置也逐步受到重視。 目前最普遍的自行車停放裝置是樣式各異的自行車停車架, 如圖1.5所示 。自行車停車架是用普通的金屬制成的形狀各異的欄桿, 依靠車鎖把自行車固定在欄桿上, 或者通過(guò)兩桿間的間隙夾持住車輪來(lái)保證自行車停放的穩(wěn)定。這類停放裝置安裝簡(jiǎn)便、成本低、可轉(zhuǎn)移性較好。但當(dāng)自行車存入量增加時(shí), 因車架間隙小, 造成自行車之間相互阻礙和摩擦。 圖1.5 自行車停車架屬于露天式的停放裝置, 易受到雨淋、日曬和外界行為的影響, 不能達(dá)到對(duì)自行車的有效保護(hù)。為彌補(bǔ)自行車停車架的這一缺陷, 自行車停車棚應(yīng)運(yùn)而生。自行車停車棚是在一塊固定區(qū)域上建立密閉或半密閉的遮蔽棚,

14、棚安裝有一些自行車停放架以達(dá)到停放自行車的目的,有密閉式車棚和敞門(mén)式車棚兩種主要形式, 如圖1.6所示。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。它還能有效避免自行車受外界因素的影響、保證停放自行車的穩(wěn)定性、減少胡亂停車行為。 圖1.6 為增加自行車停車架與停車棚的防盜措施, 人們發(fā)明了智能自行車棚。這種自行車車棚是在密閉式自行車車棚的入口安裝上一種門(mén)禁裝置, 只有通過(guò)自行車車主專屬的電子鑰匙或者磁卡才能開(kāi)啟車棚門(mén)存放或提取自行車。這種車棚不僅擁有普通停車棚的優(yōu)點(diǎn), 而且可以明顯減少停放自行車被盜的現(xiàn)象。 2.自行車自動(dòng)存取多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)機(jī)械部分設(shè)計(jì) 2．1自動(dòng)存取多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu) 2

15、．1．1基本結(jié)構(gòu) 入口部分露出地面, 地下部分為圓柱形結(jié)構(gòu), 形似冰山, 自行車停放架沿著圓柱形結(jié)構(gòu)一層層搭建起來(lái)。整個(gè)圓柱形構(gòu)架的中心空余部分用于安裝車庫(kù)的核心部——機(jī)械手升降導(dǎo)軌、機(jī)械手行走導(dǎo)軌和控制電路, 以保證機(jī)械手臂進(jìn)行自行車的控制、升降、夾取、檢測(cè)與安全保護(hù)等。（如圖2.1，2.2，所示） 圖2.1 圖2.2 2．1．2主要參數(shù) 自動(dòng)存取多層回轉(zhuǎn)立體車庫(kù)的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)： 1. 環(huán)形陣列； 2. 每層12輛； 3. 高度5層； 4. 每層間距1.5米。 5. 總長(zhǎng)7500mm 2．2立體車庫(kù)機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2．2．1機(jī)械手的介紹 工業(yè)機(jī)器人的手

16、又稱為末端執(zhí)行器，它使機(jī)器人直接用于抓取和握緊（吸附）專用工具（如噴槍、扳手、焊具、噴頭等）進(jìn)行操作的部件。它具有模仿人手動(dòng)作的功能，并安裝于機(jī)器人手臂的前端。由于被握工件的形狀、尺寸、重量、材質(zhì)與表面狀態(tài)等不同，因此工業(yè)機(jī)器人末端操作器是多種多樣的，大致可分為以下幾類：（如圖2.4） （1）夾鉗式取料手 （2）吸附式取料手 （3）專用操作器與轉(zhuǎn)換器 （4）仿生多指靈巧手 2．2．2機(jī)械手分析 手指是直接與工件接觸的部件。手指松開(kāi)和夾緊工件，是通過(guò)手指的開(kāi)與閉合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 圖2.6 機(jī)械手機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 在圖2.6中，O為電機(jī)輸出軸，曲柄OA、連桿AB、滑塊B和支架構(gòu)成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；

17、滑塊B、連桿BC、搖桿CE和支架構(gòu)成滑塊搖桿機(jī)構(gòu)。通過(guò)兩個(gè)機(jī)構(gòu)串聯(lián)，使電機(jī)最終驅(qū)動(dòng)DE的來(lái)回?cái)[動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)手指的開(kāi)合運(yùn)動(dòng)。 圖2.6中的黑線和藍(lán)線表示機(jī)構(gòu)運(yùn)行的兩個(gè)極限位置。 為便于手指的順利合攏，可以在兩個(gè)手指之間設(shè)置一個(gè)彈簧，這樣還可以提供適當(dāng)?shù)膴A緊力。 另外，在選用電機(jī)的時(shí)候，要使電機(jī)的功率足以克服彈簧的收縮和開(kāi)，并且提供足夠加緊物體的力。 2．2．3機(jī)械手結(jié)構(gòu)圖 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是向手指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)夾緊和松開(kāi)動(dòng)作的機(jī)構(gòu)。根據(jù)手指開(kāi)合的動(dòng)作特點(diǎn)分為回轉(zhuǎn)型和平移形。采用回轉(zhuǎn)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。圖2.7為初步設(shè)計(jì)的機(jī)械手機(jī)構(gòu)圖。 圖2.7 2．3升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 減速裝置和鋼絲繩

18、拽引輪對(duì)稱安置。設(shè)計(jì)升降機(jī)構(gòu)考慮的問(wèn)題有: (1) 速度曲線:立體車庫(kù)的總體機(jī)械結(jié)構(gòu),采用電梯提升機(jī)和平移存取構(gòu)型。車輛存取時(shí)間限制在30s左右,要求傳動(dòng)裝置可高速度運(yùn)行。平移機(jī)構(gòu)存取車輛時(shí),要求起升機(jī)構(gòu)具有很高的平層精度,以減小撞擊。為了保證安全、低噪聲、平移起制動(dòng)平穩(wěn),要求傳動(dòng)裝置具有自動(dòng)加減速功能,升降機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用了交流變頻調(diào)速技術(shù)。 (2) 負(fù)載機(jī)械特征:升降機(jī)構(gòu)是頻繁起制動(dòng)設(shè)備,其運(yùn)行中的大量時(shí)間處在加減速的過(guò)程中,升降機(jī)構(gòu)帶有對(duì)重,因此它的負(fù)載機(jī)械特征分布于坐標(biāo)系的四個(gè)象限。當(dāng)升降平臺(tái)靜止或勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),表現(xiàn)為靜態(tài)負(fù)載機(jī)械特性。當(dāng)其加減速運(yùn)動(dòng)時(shí),表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)負(fù)載機(jī)械特性(除含

19、靜態(tài)特性外,還含加速度造成的慣性轉(zhuǎn)矩)。（如圖2.8） 圖2.8 立體車庫(kù)的主要任務(wù)是在最短的時(shí)間安全地完成車輛的存取，而立體車庫(kù)中升降電梯的速度已定，因此設(shè)計(jì)一套合理而安全的存取機(jī)構(gòu)將成為車庫(kù)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。設(shè)計(jì)合理可縮短存取車輛的時(shí)間，增加車輛存取的安全性。 設(shè)計(jì)研究的主要思路就是想把傳統(tǒng)的螺旋式升降改為液壓升降，這樣就可以大大的節(jié)省人力物力，而且也能精準(zhǔn)的完成機(jī)械的自由升降。以便更好的使用放線機(jī)。本人的想法是想用液壓驅(qū)動(dòng)不想用規(guī)的螺桿升降， 要解決這些問(wèn)題必須解決升降系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在常規(guī)的螺桿升降的前提下，要提升很大重量到指定高度是非常困難的，這樣會(huì)大大的降低工作效率，所以

20、選用液壓升降會(huì)大大節(jié)省人力物力，還有就是因?yàn)閯偩碣|(zhì)量非常大，單靠鋼絲繩的拉力是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，想要正常的自由旋轉(zhuǎn)就必須要有一個(gè)可靠的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)在一般用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因?yàn)樗性S多優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)線卷的拉力大小來(lái)調(diào)節(jié)他的轉(zhuǎn)速，還可以進(jìn)行一般的正反轉(zhuǎn)，還有就是在電機(jī)上安裝一個(gè)變頻器，可以無(wú)限調(diào)速，可以得到任何想要得轉(zhuǎn)速。驅(qū)動(dòng)裝置則是用液壓驅(qū)動(dòng)，它可以避免由于螺桿滑絲而引起的不必要的工程事故，而且力大可以迅速提升到指定高度。 2．4設(shè)計(jì)計(jì)算 2．4．1設(shè)計(jì)帶輪 ⑴　確定計(jì)算功率 查課本表9-9得： ,式中為工作情況系數(shù)， 為傳遞的額定功率,既電機(jī)的額定功率. ⑵　選擇帶型號(hào) 根據(jù)，

21、,查課本表8-8和表8-9選用帶型為A型帶． ⑶　選取帶輪基準(zhǔn)直徑 查課本表8-3和表8-7得小帶輪基準(zhǔn)直徑，則大帶輪基準(zhǔn)直徑,式中ξ為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率，通常?。?%～2%），查課本表8-7后取。 ⑷　驗(yàn)算帶速v ?　　在5～25m/s圍，Ｖ帶充分發(fā)揮。 ⑸　確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 由于,所以初步選取中心距a：，初定中心距，所以帶長(zhǎng), =.查課本表8-2選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度得實(shí)際中心距 取 ⑹　驗(yàn)算小帶輪包角 ，包角合適。 ⑺　確定v帶根數(shù)z 因，帶速，傳動(dòng)比, 查課本表8-5a或8-5c和8-5b或8-5d,并由插值法得. 查課本表8-2得=0.

22、96. 查課本表8-8,并由插值法得=0.96 由公式8-22得 故選Z=5根帶。 ⑻　計(jì)算預(yù)緊力 查課本表8-4可得,故: 單根普通Ｖ帶緊后的初拉力為 ⑼　計(jì)算作用在軸上的壓軸力 利用公式8-24可得: 2.4.2齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪材料，熱處理與精度 考慮此減速器的功率與現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪 （1）?????? 齒輪材料與熱處理 ?① 材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280HBS 取小齒齒數(shù)=40 高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240HBS Z=i×Z=5×40=200 取

23、Z=200. ② 齒輪精度 按GB/T10095－1998，選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 ２．初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定各參數(shù)的值: ①試選=1.6 查課本圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) Z=2.433 由課本圖10-26 則 ②由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù) N=60nj =60×626.09×1×（2×8×300×8） =1.4425×10h N= =4.45×10h #(3.25為齒數(shù)比,即3.25=) ③查課本 10-19圖得：K=0.93 K=0.96 ④齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1

24、,應(yīng)用公式10-12得: []==0.93×550=511.5 []==0.96×450=432 許用接觸應(yīng)力 ⑤查課本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1 T=95.5×10×=95.5×10×3.19/626.09 =4.86×10N.m 3.設(shè)計(jì)計(jì)算 ①小齒輪的分度圓直徑d = ②計(jì)算圓周速度 ③計(jì)算齒寬b和模數(shù) 計(jì)算齒寬b b==49.53mm 計(jì)算摸數(shù)m 初選螺旋角=14 = ④計(jì)算齒寬與高之比 齒高h(yuǎn)=2.25 =2.25×2.00=4.50 = =11.0

25、1 ⑤計(jì)算縱向重合度 =0.318=1.903 ⑥計(jì)算載荷系數(shù)K 使用系數(shù)=1 根據(jù),7級(jí)精度, 查課本由表10-8得 動(dòng)載系數(shù)K=1.07, 查課本由表10-4得K的計(jì)算公式: K=+0.23×10×b =1.12+0.18(1+0.61) ×1+0.23×10×49.53=1.42 查課本由表10-13得: K=1.35 查課本由表10-3 得: K==1.2 故載荷系數(shù): K＝K K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82 ⑦按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 d=d=49.53×=51.73 ⑧計(jì)算模數(shù) = 4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)

26、計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 ≥ ⑴ 確定公式各計(jì)算數(shù)值 ① 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩＝48.6kN·m ?? 確定齒數(shù)z 因?yàn)槭怯昌X面，故取z＝24，z＝i z＝3.24×24＝77.76 傳動(dòng)比誤差? i＝u＝z/ z＝78/24＝3.25 Δi＝0.032％5％，允許 ②??????計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) z＝z/cos＝24/ cos14＝26.27? z＝z/cos＝78/ cos14＝85.43 ③?????? 初選齒寬系數(shù) ?? 按對(duì)稱布置，由表查得＝1 ④?????? 初選螺旋角 ? 初定螺旋角 ＝14 ⑤?????? 載荷系數(shù)K K＝K K

27、 K K=1×1.07×1.2×1.35＝1.73 ⑥?????? 查取齒形系數(shù)Y和應(yīng)力校正系數(shù)Y 查課本由表10-5得: 齒形系數(shù)Y＝2.592 Y＝2.211 ?應(yīng)力校正系數(shù)Y＝1.596? Y＝1.774 ⑦?????? 重合度系數(shù)Y 端面重合度近似為＝[1.88-3.2×（）]＝[1.88－3.2×（1/24＋1/78）]×cos14＝1.655 ＝arctg（tg/cos）＝arctg（tg20/cos14）＝20.64690 ＝14.07609 因?yàn)椋?cos，則重合度系數(shù)為Y＝0.25+0.75 cos/＝0.673 ⑧?????? 螺旋角系數(shù)Y ?

28、軸向重合度 ＝＝1.825, Y＝1－＝0.78 ⑨?????? 計(jì)算大小齒輪的 ?安全系數(shù)由表查得S＝1.25 工作壽命兩班制，8年，每年工作300天 小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1＝60nkt＝60×271.47×1×8×300×2×8＝6.255×10 大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2＝N1/u＝6.255×10/3.24＝1.9305×10 查課本由表10-20c得到彎曲疲勞強(qiáng)度極限?????????????????? 小齒輪 大齒輪 查課本由表10-18得彎曲疲勞壽命系數(shù): K=0.86 K=0.93 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4 []= [

29、]= 大齒輪的數(shù)值大.選用. ⑵ 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算模數(shù) 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按GB/T1357-1987圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù),取m=2mm但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=51.73來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由: z==25.097 取z=25 那么z=3.24×25=81 ?② 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 a===600 將中心距圓整為110 按圓整后的中心距修正螺旋角 =arccos 因值改變不多,故參數(shù),,等不必修正. 計(jì)算

30、大.小齒輪的分度圓直徑 d==200 d==1000 計(jì)算齒輪寬度 B= 圓整的 2.4.3傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1. 傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) ⑴. 求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩 P=2.70KW =82.93r/min =311.35N．m ⑵. 求作用在齒輪上的力 已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 =143.21 而 F= F= F F= Ftan=4348.16×0.246734=1072.84N 圓周力F，徑向力F與軸向力F的方向如圖示: ⑶. 初步確定軸的最小直徑 先按課本15-2初步估

31、算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào) 查課本,選取 因?yàn)橛?jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器其公稱轉(zhuǎn)矩為500Nm,半聯(lián)軸器的孔徑 ⑷. 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 ① 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,Ⅰ-Ⅱ軸段右端需要制出一軸肩,故取Ⅱ-Ⅲ的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故Ⅰ-Ⅱ的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取

32、 ② 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,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列角接觸球軸承7010C型. 2.4.4鍵的設(shè)計(jì)和計(jì)算 ①選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應(yīng)用平鍵. 根據(jù) d=55 d=65 查表6-1?。? 鍵寬 b=16 h=10 =36 b=20 h=12 =50 ②校和鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 查表6-2得 []=110MP 工作長(zhǎng)度 36-16

33、=20 50-20=30 ③鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 K=0.5 h=5 K=0.5 h=6 由式（6-1）得： ＜[] ＜[] 兩者都合適 取鍵標(biāo)記為： 鍵1：28×16 A GB/T1096-1979 鍵2：20×50 A GB/T1096-1979 2.4.5聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 1.類型選擇. 為了隔離振動(dòng)和沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器. 2.載荷計(jì)算. 公稱轉(zhuǎn)矩：T=95509550333.5 查課本,選取 所以轉(zhuǎn)矩 因?yàn)橛?jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 選取LT7型彈性套柱銷聯(lián)軸器其公稱轉(zhuǎn)矩為500Nm 3立體

34、車庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3．1電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 圖3.1 圖3.2 3．2電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) 圖3.3 3．3 PLC控制程序設(shè)計(jì) 圖3.4 圖3.5 3．4電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算 1，機(jī)構(gòu)手與自行車質(zhì)量：Wa=30kg 導(dǎo)軌的摩擦因數(shù) 帶輪質(zhì)量：Wp=1kg u=0.035 聯(lián)軸器的慣量Jc=0（電機(jī)軸與帶輪直接相連） 2，運(yùn)轉(zhuǎn)模式 移動(dòng)距離 2m 3，負(fù)載部分的慣量 4，預(yù)選電機(jī)：步進(jìn)電機(jī) 型號(hào)：120BYG5501 相書(shū)：5 電壓：120~310V 電流;5A 最大靜轉(zhuǎn)矩：20

35、N*m 空載起動(dòng)頻率：1800Hz 空載運(yùn)行頻率：20000Hz 由以上參數(shù)可選 功率W=1000w 5，慣量比 6，最高速度Vmax 由運(yùn)轉(zhuǎn)模式圖可知 1/2*加速時(shí)間*Vmax+勻速時(shí)間*Vmax+1/2*減速時(shí)間*Vmax =移動(dòng)距離代入數(shù)據(jù)，知 1/2*0.1*Vmax+1.2*Vmax+1/2*0.1*Vmax =2m 2.1Vmax=2m 由步進(jìn)電機(jī)參數(shù)可知 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)速n=30000r/min 則轉(zhuǎn)速滿足要求 8，計(jì)算轉(zhuǎn)矩： 加速時(shí)轉(zhuǎn)矩： 減速時(shí)轉(zhuǎn)矩： Ta=18.041＜20（130BYG5501的最

36、大轉(zhuǎn)矩） 確認(rèn)有效轉(zhuǎn)矩: 根據(jù)以上計(jì)算可選100BYG5501 附：步進(jìn)電機(jī) 負(fù)載轉(zhuǎn)矩與最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 機(jī)械手和自行車的升價(jià) 帶輪質(zhì)量：Wp=1kg 聯(lián)軸器的慣量Jc=0（電機(jī)軸與帶輪直接相連） 2，運(yùn)轉(zhuǎn)模式 3，負(fù)載部分的慣量 由于此處有兩條同步帶分布在支架兩側(cè)來(lái)帶動(dòng)機(jī)械手和自行車的升降。 4，預(yù)選電機(jī)，選130BYG5501 功率：P=1.5kw 最大靜轉(zhuǎn)矩:20N*m 5，計(jì)算 6，最高轉(zhuǎn)速Vmax 1/2*加速時(shí)間*Vmax+勻速時(shí)間*Vmax+1/2*減速時(shí)間*Vmax=移動(dòng)距離 1/2*0.2*Vm

37、ax+2*Vmax+1/2*0.2*Vmax=12 2.1*Vmax=12 Vmax=12/2.1=5.714m/s 7,轉(zhuǎn)速：換算成N（r/min） 8，計(jì)算轉(zhuǎn)矩 移動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 加速時(shí)轉(zhuǎn)矩; 減速時(shí)轉(zhuǎn)矩 =6.441-1.67=4.771N*m 9,確認(rèn)最大轉(zhuǎn)矩 加速時(shí)轉(zhuǎn)矩 加速時(shí)轉(zhuǎn)矩 Ta=8.111N*m＜20N*m 10，確認(rèn)有效轉(zhuǎn)矩 11,根據(jù)以上計(jì)算可選130BYG5501 4結(jié)論與展望 4．1 結(jié)論 在前面介紹的幾種自行車停放裝置中, 自行車停車架與停車棚具有成本低廉、可轉(zhuǎn)移性好、普與性強(qiáng)的特點(diǎn), 適合于自行車停放量

38、較少、停放面積充足、停放時(shí)間短的場(chǎng)合, 如小區(qū)街道、學(xué)校會(huì)所等; 雙層自行車停放裝置與直立式自行車停車架具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約空間的特點(diǎn), 適合于自行車停放量較大、停放面積有限的場(chǎng)合, 如商貿(mào)中心街道、人流量大的街道等; 隔間式自行車停放裝置具有防盜、防止車輛間摩擦的特點(diǎn), 適合于對(duì)自行車保護(hù)要求較高、停放時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合, 如附近機(jī)關(guān)、商鋪、社區(qū)等; 懸掛式自行車停放裝置具有安全防盜、方便、美化環(huán)境的特點(diǎn), 適合于城市發(fā)展較成熟的商業(yè)中心地段、社區(qū)街道等。全自動(dòng)地下自行車車庫(kù)具有全自動(dòng)化、海量存儲(chǔ)、存取快捷、防盜的特點(diǎn), 適應(yīng)于新時(shí)代發(fā)展特點(diǎn)——城市不斷擴(kuò)大、人口持續(xù)增加, 自行車使用量遞增, 以與

39、人們生活質(zhì)量不斷提高。特別適合于、、廣等這些人均地面積少、出行人口密集、自行者擁有量極大的中心城市。 4．2 展望 目前, 各個(gè)城市人口、自行車等數(shù)量不同, 對(duì)各類自行車停放裝置都有需求, 各種裝置將并存發(fā)展和使用。而今后發(fā)展就是在各種裝置的基礎(chǔ)上, 更進(jìn)一步改善。如發(fā)展收縮或折疊型自行車停車架、可移動(dòng)式車棚與車架組合、無(wú)人值守式自行車停放裝置、地上全自動(dòng)自行車車庫(kù)等。但是總體說(shuō)來(lái), 具有智能化、自動(dòng)化、立體化, 以與海量存儲(chǔ)、存取快捷、美觀防盜等多功能的自行車停放系統(tǒng)是未來(lái)都市具有極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Φ囊环N自行車停放裝置, 并可能將是未來(lái)城市自行車停放裝置的主流。 參考文獻(xiàn) [1]

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42、(h) 驗(yàn)算結(jié)果：合格。

43、

44、

45、 =40 Z=200

46、 a=600mm d=200 d=1000

47、 = 鍵1：28×16 鍵2：20×50

48、

49、 Vmax=0.909 m/s n=30000r/min Tf=0.42m/s Tms=5.71 = 326*10kg*m Vmax= 5.714m/s Tf= 1.67（N*m） T a= 8.11N *m Ta=4.771N*m Tms=1.2 31 / 31