城市升降橫移自動停車庫設計【3層8列停車庫】

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XX大學XX學院 畢業(yè)設計說明書 題 目：城市升降橫移自動停車庫 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： XX63243 姓 名： XX 指導教師： XX 完成日期： 2012年5月24日 目錄 摘要............................................................2 Abstract........................................................2 第 1 章 緒論 1.1課題的來源，目的及意義.......................................3 1.2立體車庫概述.................................................4 1.3幾種機械停車設備的特點及比較.................................6 1.4 總體方案確定................................................7 第2章 鏈驅動雙層升降橫移式車庫技術參數 2.1傳動機構的組成...............................................10 第3章 機械系統(tǒng)傳動設計 3.1傳動鏈和鏈輪的選擇...........................................11 3.2鏈的設計計算.................................................12 3.2.1傳動的計算.............................................12 3.3 鏈輪的設計計算...............................................13 3.3.1 設計鏈論尺寸...........................................13 3.4 滾子鏈的靜強度計算...........................................16 3.5電動機的選擇.................................................17 3.6減速器的設計.................................................19 3.7軸的選擇.....................................................23 3.7.1 選擇材料...............................................23 3.7.2軸的強度校核...........................................24 第4章 經濟分析 4.1 機會研究.....................................................24 4.1.1社會需求程度...........................................24 4.1.2 開展的基本條件.........................................25 4.2 初步可行性研究...............................................25 4.2.1 投資機會是否有希望....................................25 4.2.2是否需要作詳細可行性分析...............................25 4.2.3 有待解決的關鍵性問題..................................26 4.2.4 初步經濟效益預測......................................26 總結...............................................................26 參考文獻...........................................................27 致謝...............................................................28 摘要 隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現了停車難和亂停車的現象。在解決城市城市停車難的問題中，機械式立體停車設備以其獨特的優(yōu)點，引起了各界的重視，得到了廣泛的應用。 車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果，立體停車設備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。 機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 論文以研究工作的進展順序為序，分章、節(jié)逐一論述了課題的來源，目的及意義，設計過程，在設計中遇到的問題與難點及其解決方法與措施。在設計過程部分，詳細論述了設備總體結構設計、橫移傳動系統(tǒng)設計、提升傳動系統(tǒng)設計、存取車結構設計、控制系統(tǒng)設計和安全防護設計。 關鍵詞:立體停車設備 ； 傳動設計； 控制系統(tǒng) ； 升降機構； 安全性 Abstract Along with the fast development of two major of pillar industry of the automobile industry and building industry, the city one after another appears to park the car the phenomenon of the difficult and disorderly parking in somely bigly,.In resolve the city city park the car difficult problem, stereoscopic parking equipments of the machine type with its special advantage, caused the value of the public, get the extensive application. The vehicle has no a the society, economy, transportation that the problem for park is a city to develop output result to certain extent, the development of the stereoscopic parking equipments is abroad, particularly at Japan already is close to 30~40 years of history, all have already acquired the success on the technique still on the experience regardless.The our country also starts study to develop the stereoscopic parking equipments of machine at the beginning of in 90's, being apart from to already have the process of the decade now.Because a lot of set up the little inhabitant inside the area to go together with the car to compare to 1 lately:1, for solving the parking lot to cover the area and inhabitant's company to use the antinomy of the area, stereoscopic machine parking equipments with it average the bicycle covers the small special characteristic of area, have already been accept by the large customer. The machine garage and traditional get off the database to compare naturally, in many respect display the superiority.First, the machine garage has an advantage of outstanding stanza.Before underground garage because of toing stay to go the car passage enough, average car will occupy 40 areas of the square meters, but if a layer of adoption machine garage, can make the utilization rate of the ground raise 80%-90%, if an up many type garages with stereoscopic layer(21 layers) of adoption, can deposit 40 cars then on 50 areas of the land of the square meters, this resources that can save the limited land consumedly, and save the soil to set up to develop the cost. Currently the society contain a lot of mature and technical parking equipmentses for example:Ascend and descend horizontal move the type;Perpendicular and circulating type;Level circulation type;The flat surface moves the type;A of tunnel;The perpendicular rise and fall type;Simple rise and fall.Pass the comparison and analysises to these garages type characteristicses, I was end to choose a garage type that is the design. Thesis with research the progress of the work is in proper order for the preface, dividing the chapter, stanza to discuss the source of the topic one by one, purpose and meaning, the design process, problem meet in the design with a little bit difficult and it resolve method and measure.At design the process part, detailed discussed the total structure of equipments design, horizontal move to spread to move the system design and promote to spread to move the system design, access the car structure design, control the system design and safe protection design. Keyword: stereoscopic parking equipments; The structure design; Control the system; PLC; Safety 第一章 緒論 1.1課題的來源，目的及意義 近年來，隨著經濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數量不斷增加。中國的汽車市場2006年新車銷量達721萬輛,與上一年相比增加了25%。轎車的增長幅度尤為明顯,同比增長37%,達到380萬輛,三年間增加了近一倍。根據權威估計,2008年中國汽車市場的銷量將達1000萬輛。但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數量嚴重比例失調，由此帶來停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。 鏈驅動雙層升降橫移式停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可以最大限度的利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家記委已明確機械立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產業(yè)。1998年1月1日起執(zhí)行的《國家記委6號令》把機械式立體車庫和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)，產品和技術”。國家海關總署對機械式停車產品規(guī)定“國內投資項目給予免征進口稅”。上述措施為我國立體車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件，也為我國解決城市停車問題提供了機會?？梢灶A見：立體車庫具有廣闊的市場前景。 研究的目的就是開發(fā)一套實用，安全有效的鏈驅動雙層升降橫移式立體車庫停車設備，并進行相應的擴展研究。 本項目的研究與開發(fā)，為21世紀初期的城市交通系統(tǒng)提供實用的，具有自主知識產權，國產化城市停車技術和裝備，對緩解城市用地緊張，解決城市停車難的問題具有重要意義。 1.2立體車庫概述 車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果，立體停車設備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，鏈驅動雙層升降橫移式立體車庫停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。 鏈驅動雙層升降橫移式車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 鏈驅動雙層升降橫移式車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，鏈驅動雙層升降橫移式車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。鏈驅動雙層升降橫移式車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。 在中華人民共和國機械行業(yè)標準 JB/T 8713-1998 ：機械式停車設備類別，形式，基本參數要目中，對機械式停車設備進行了劃分，其類別代號如下： 升降橫移類，代號為SH，是指通過設備的垂直升降和水平橫移進行移動，實現車輛存取功能的停車設備。 垂直循環(huán)類，代號為CX，是指通過搬運器在垂直平面內做連續(xù)的循環(huán)移動，來實現車輛存取功能的停車設備。 水平循環(huán)類，代號為SX，是指搬運器在水平平面內排列成2列或2列以上連續(xù)循環(huán)列尖轉換移動，實現車輛存取功能的停車設備。 多層循環(huán)類，代號為DX，是指車輛搬運器在垂直平面內排成2層或2層以上做連續(xù)移動，兩端有升降機構進行循環(huán)層間轉換移動，實現車輛存取的停車設備。 平面移動類，代號為PY，是指存車位與搬運器在同一水平面內，通過搬運器在水平面內做往復移動，實現車輛存取功能的停車設備。 巷道堆垛類，代號為XD，是指存車位在巷道一邊或兩邊多層布置，通過搬運器在巷道內做水平，垂直或水平垂直復合運動，實現車輛的存取功能的停車設備。 垂直升降類，代號為CS，是指停車位分布在井道周圍，通過升降搬運器在專用升降通道內做升降移動，時間車輛存取功能的停車設備。 簡易升降類，代號為JS，是指通過單一搬運器的升降，俯仰或二三層搬運器的整體升降，俯仰，實現車輛二三層車輛存取功能的停車設備。 汽車升降機類代號為QS;是指搬運器運載車輛(或同時運載駕駛員)垂直升降運行進行多層平層對位，從搬運器到存車位需要駕駛員駕車入位，實現車輛存取功能的停車設備。 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需要較多的客戶使用。 巷道堆垛式立體車庫設備是20世紀60年代后歐洲根據自動化立體車庫原理設計的一種專門用于停放小型汽車的停車設備。該種車庫設備采用先進的計算機控制，是一種集機、光、電、自動控制為一體的全自動化立體全封閉車庫，存車安全等特點。該類車庫主要適應大型密集式存車。 1.3幾種機械停車設備的特點及比較 （一） 升降橫移式 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。 1. 產品特點： 1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。 2) 價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。 3) 可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。 4) 存取車迅速，等候時間短。 5) 運行平穩(wěn)，工作噪聲低。 6) 適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。 （二） 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需要較多的客戶使用。 （三）垂直提升式 垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側布置車位，一般地面需一個汽車旋轉臺，可省去司機調頭。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。 （四） 垂直循環(huán)式 產品特點： 1) 占地少，兩個泊位面積可停6~10輛車。 2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3) 價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。 4) 可采用自動控制，運行安全可靠。 基于上述比較，根據需要現選擇鏈驅動雙層升降橫移式車庫進行設計。 1.4 總體方案確定 由于我設計的鏈驅動雙層升降橫移式車庫，所以首先應確定用哪種方式升降，如可采用升降機式、電梯式。其次，對于傳動系統(tǒng)（包括鏈傳動的鏈與棘輪的設計、鋼絲吊動的滑輪和鋼絲繩的設計、電機型號的選用）、載車板等機械部分的繪圖設計和控制系統(tǒng)的簡單設計，要確定傳動的方式，如鋼絲繩，鏈條等； 初步擬定方案如下： 方案1：一、根據轎車尺寸確定每個車位載車板的長度寬度。設計載車板的形式，計算校核載車板的力學性能。 二、根據對傳動結構的分析和受力的分析選擇采用電梯式升降。選擇滑輪，確定其尺寸。確定鋼絲繩的材料、直徑。對上述部件進行力學計算，校核。 三、使用轉向盤，當車降下時已轉換方向。轉向盤可通過齒輪或者渦輪蝸桿實現轉向。 四、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。 五、載荷均勻分布，機械效率高。 六、結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便。 七、考慮安全防護設計。 八、考慮環(huán)保設計。 九、經濟性考慮。 方案2：一、根據轎車尺寸確定每個車位載車板的長度寬度。設計載車板的形式，計算校核載車板的力學性能。 二、根據傳動結構的分析和受力的分析選擇采用升降機式的升降機構。選擇鏈輪和鏈，確定其尺寸規(guī)格。然后對其校核。 三、不用轉向，故不用轉向盤。結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便 四、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。 五、載荷均勻分布，機械效率高。 六、考慮安全防護設計。 七、考慮環(huán)保設計。 八、經濟性方案設計。 綜合以上兩種設計方案，第二種方案比較適合本設計。整個機構的傳動機構采用鏈傳動，在上面放置兩條循環(huán)鏈，兩條鏈通過一條通軸連接，而通軸上的鏈輪由與減速器相連鏈帶動，實現轉動，從而帶動兩條循環(huán)鏈同步轉動，這樣就保證了傳動的平穩(wěn)性。而第一種方案中，如果用鋼絲繩傳動也可實現機構的傳動，但是如果要實現第一種方案一樣的功能，傳動過程顯得就要麻煩一些。因為要是實現同步轉動，必須選擇鏈與鋼絲繩同時使用才能達到同步傳動的效果。 本設計的傳動特點是： ·自動化程度高，快速處理，連續(xù)出入庫，停車效率高。 ·組合式框架設計，保證了產品一致性， 安裝拆卸非常方便。 ·設有多重安全防護措施，確保人車安全。 ·操作簡便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。 ·電機及所用電器元件采用進口名牌產品。 ·不排出汽車廢氣，清潔環(huán)保。 1.5 移動方案的比較 機械式立體停車庫有許多種類型，根據其工作原理可分為：升降橫移式；水平循環(huán)式； 平面移動式等等。采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設備叫做升降橫移式立 體停車庫，由于升降橫移式停車庫的類型比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對場地的適應性強，因 此采用這一類型的停車庫十分的普遍。 升降橫移式立體停車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內地面的車 只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需要通過中間層橫移出空位，將載車板升或降 到地面層，駕駛員才可以進入車庫內將汽車開進或開出車庫。升降橫移式立體停車庫的布 置型式主要有兩種：半地下布置型式和地上布置型式 本設計是雙層六位五車的小型立體車庫，多用于居民小區(qū)，其簡圖如下所示: 7 8 9 4 5 6 1 2 3 移動方案（一） 將1號車位作為定位，2，3 號車位可以直接提取車。 在存取 5 號車時，將 2 號位移動到 1 號為上，5 號位降到 2 號位上，進行存取車。 在存取 6 號車時，將 2 號位移動到 1 號位上，3 號位移動到 2 號位上，6降到 3 號位進行存取車。 在存取 7 號車時，將 7 號位降到 1 號位上，進行存取車。 在存取 8號車時，將 2 號位移動到 1 號為上，5 號位移動到 4號位上，8號位降到 2號位上進行存取車。 在存取 9號車時，將 2 號位移動到 1 號位上，3 號位移動到 2 號位上，5 號位移動到 4號位上，6號位降到 5號位上，9 降到 3 號位進行存取車。 在存取 7 號車時，將 7號位降到 1 號位上，進行存取車。 移動方案（二） 可將3號車位作為定位，其存取方式和方案（1）相同，故不再做表述。 移動方案（三） 將號2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 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。 在存取 7 號車時，將 1號位移動到 2 號為上，4 號位移動到 5號位上，7 號車位降到 1 位進行存取車。 在存取 8 號車時，將 8 號車位降到 2 位上，進行存取車。 在存取 9 號車時，將 3 號位移動到 2 號為上，6 號位移動到 5號位上，9 號車位降到 1 位進行存取車。 綜上所述，可以知道方案（3）最快捷，所以本設計采用方案（3）作為車庫整體移動的方案。 第2章 鏈驅動雙層升降橫移式車庫技術參數 2.1傳動機構的組成 本傳動機構如下圖，由循環(huán)鏈，兩條升降鏈，和10個鏈輪組成，圖中顯示的是對稱結構的一部分，兩部分由端部的一通軸連接。升降部分主要是用于第二、三層車輛的存放，在第一層將車存放在載車板上，通過兩條升降鏈將車升到二、三層，然后在經過PLC控制，由循環(huán)鏈來控制轎車放在哪個車位。 2.傳動機構的主要參數 技 術 性 能 參 數 名稱：鏈驅動三層升降橫移式車庫 放車輛數：7輛 使用車尺寸：5400*2100*1800 驅動： 電動機 速度：12m/min 車重：〈2400KG 適用車型：家用、商務汽車 控制方式：伺服定位控制 管理方式：專人管理方式 操作方式：觸摸屏操作 實現方式：上層實現鏈驅動形式升降存取車輛，下層實現橫移存取車輛 第3章 機械系統(tǒng)傳動設計 3.1傳動鏈和鏈輪的選擇 起重鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點是撓性大，鏈輪片齒數可以很少，因而直徑小，結構緊湊，其缺點是對沖擊的敏感性大，突然破斷的可能性大，磨損也較快。 另外，不能用于高速，通常速度小于0.1米/秒（用于星輪），速度小于1米/秒，用于光輪卷筒。片式關節(jié)鏈的優(yōu)點：撓性較焊接鏈更好，可靠性高，運動較平穩(wěn)。缺點：有方向性，橫向無撓性，比鋼絲繩重，與焊接鏈差不多，成本高，對灰塵和銹蝕膠敏感。 起重鏈用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重機械。為了攜帶和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。 片式關節(jié)鏈是由薄剛片以銷軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式關節(jié)鏈選擇計算方法相同。 根據最大工作載荷及安全系數計算鏈條的破壞載荷 （N） Fmax—鏈條最大工作載荷（N） S—安全系數（按手冊2—8.1—75選?。? 選擇片式關節(jié)鏈中的傳動用短節(jié)距精密磙子鏈 結構和特點： 由外鏈節(jié)和內鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內鏈板為靜配合；銷軸和套筒為動配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉動，以減少嚙合時的摩擦和和磨損，并可以緩和沖擊，故選擇單排短節(jié)距磙子鏈。 3.2鏈的設計計算 3.2.1傳動的計算 1. 鏈輪齒數 鏈輪齒數 取Z=11 2. 鏈輪轉速 初選鏈輪線速度v=0.2m/s; 估選鏈輪直徑d=120mm; 則鏈輪轉速為n===31.85r/min 3. 修正功率 鏈輪傳遞功率為Pw=2400x10x0.2=4.8kW 故=/KP=1.4×1.0×4.8/1.75=3.84kW 式中參數： 查<<機械設計>>表9-6，工況系數=1.4， 主動鏈輪齒數系數=1.0，雙排鏈系數KP=1.75; 4. 鏈條節(jié)距P 由修正功率=3.84kW和鏈輪轉速n=31.85r/min，根據<<機械設計>>圖9-11，可選鏈號20A，由表9-1，鏈條節(jié)距p=31.75mm 5. 與電動機相連的鏈輪上鏈的轉速 = =0.185m/s 6. 鏈條標記 根據計算結果，采用單排20A滾子鏈，節(jié)距為31.75mm 鏈條參數為： 滾子直徑：d1=16mm 內鏈節(jié)內寬：b1=20mm 銷軸直徑：d2=8mm 內鏈板高度：h2=24mm 3.3 鏈輪的設計計算 3.3.1 設計鏈論尺寸 1. 鏈輪齒數 所用鏈輪尺寸與鏈輪標準相同，=11； 2. 配用鏈條的節(jié)距、滾子外徑、排距 《機械設計》表9-3 配用鏈條的節(jié)距P=31.75mm 滾子外徑=16mm 3.分度圓直徑d d===116mm 4. 齒頂圓直徑 =116+1.25×31.75－16 =140mm =116＋(1－)×31.75－16 =127mm 可在和之間選取，但當選時，應注意用展成法加工時又可能發(fā)生頂切，故由 =140mm =127mm 取=134mm 若為三圓弧一直線齒形，則=p(0.54+) 5. 齒根圓直徑 =d－d1=116－16=100mm 6. 分度圓弦齒高 =8.875mm =18.545 是為簡化放大齒形圖的繪制而引入的輔助尺寸，相應于，相應于，故取介于與之間的數，即可取=14mm。 7. 齒側凸緣（或排間槽直徑） h2—內鏈板高，可由《機械設計》表9-1查的，h2=42.24 故 =82mm 8. 軸向齒廓及尺寸 1）齒寬 則 19mm 2）齒側倒角 4.13mm 3）齒側半徑 31.75mm 4）齒全寬 排數，取雙排鏈 即 ==67.51mm 齒輪圓弧半徑 21.84mm 33.712mm 滾子定位圓弧半徑 8.08mm 8.25mm 滾子定位角 1320 1120 11.鏈輪材料及熱處理 材料選用15Cr，經淬火，回火處理，齒面硬度HBS100/3000，應用范圍：無劇烈沖擊震動和要求而耐磨損的主、從動鏈輪，根據實際情況選材符合要求。 3.4 滾子鏈的靜強度計算 在低速重載的鏈傳動中，鏈條的靜強度占有重要地位，通常v<0.8m/s視為低速轉動。如果低速鏈也按疲勞考慮，用額定功率選擇和計算，結果常不經濟。因為額定功率曲線上各點，其相應的條件性安全系數n大于8~20，比靜強度安全系數為大。另外，當進行有限壽命計算時，若所要求的使用壽命過短，使用功率過高，則鏈條的靜強度驗算也是必不可少的。 式中 ， ， ， 鏈條的靜強度計算： 式中靜強度安全系數； 鏈條極限拉身載荷（N），查表14.2-2； 工況系數，查表14.-3； 有效拉力，即有效圓周力（M）查表14.2-3； 離心力引起的拉力（N），其計算式為；為鏈條每米的質量，為鏈速；當時，可忽略不計。 懸垂拉力，見圖14.2-6，在中選擇大者。 許用安全系數，一般為；如果按最大尖載荷峰來代替進行計算，則可為3~6；對于速度較低，從動系統(tǒng)慣性較小，不太重要的傳動或作用力的確定比較準確時，[n]可取較小值。 由以上，查表14.2-2得Q=31.1× 查表14.2-4得 F由前面算得F=10 查表14.2-9， 由前面計算知v=0.185m/s<4m/s故 可忽略不計。 由圖14.2-6 取 則 故 則在之間 故鏈條安全。 3.5電動機的選擇 1. 根據機械的負載性質和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機類型。 2. 根據負載轉矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉距，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電機應留有余量，負荷率一般取0.8~0.9。過大的備用功率會使電機效率低，對于感應電機，其功率因數將變壞，并使按電動機最大轉矩校驗強度的生產機械造價提高。 3. 根據使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護方式，選擇電動機的結構型式。 4. 根據具體的電網電壓標準和對功率因數的要求，確定電動機的電壓等級和類型。 5. 根據生產機械的最高轉速和對電力調速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉速。 除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求，考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產品價格、建設費用、運行和維修費用、生產過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素。 電機所需工作功率為： 、、分別為齒輪、軸承、鏈條傳動效率。 取=0.97，=0.98，=0.98 則：0.77 所以電機需要的工作功率： P=5.76kw 確定電機轉速： 為了結構緊湊，取一級減速i1=5，二級減速i2=6，總傳動比i=30。 N=i1i2n=5632=960r/min 根據功率、轉速，由相關手冊查出點擊型號： 選取電機Y160M-6 3.6減速器的設計 3.6.1齒輪傳動的設計： 選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 材料選擇。由表10-1選擇小齒輪的材料為40Cr(調質)，齒面硬度為280HBS，大齒輪選用45號鋼(調質），齒面硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS， 齒輪精度初選7級 3.6.2初選主要參數 Z1=Z3=20，i1=5，i2=6 Z2=Z1*i1=20×5=100 Z4=Z3*i2=20×6=120 按齒面接觸強度設計，由設計計算公式進行試算，即 確定公式的各計算數值 初選載荷系數=1.3 計算小齒輪傳遞的轉矩。 Nmm =7.384×10Nmm 由表10-7選取齒寬系數=1 由表10-6查得材料的彈性影響系數Z=189.8MPa。 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa。 由式10-13計算應力循環(huán)次數。(按每天運行4小時20年使用壽命計算） N==60×970×1×（4×360×20）=1.69944×10 N==0.339888×10 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數K=0.90;K=0.95。 計算解除疲勞許用應力。 取失效概率為1%，安全系數S=1，由式（10-12）得 =540MPa 522.5MPa 計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 =57.436mm 計算圓周速度=2.92m/s 計算齒寬b。 b==1×57.436mm=57.436mm 計算齒寬與齒高之比。 模數 =2.8718mm 齒高 =2.25×2.8718=6.46155mm =8.889 計算載荷系數。 根據v=2.92m/s，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數KV=1.12； 直齒輪，1； 由表10-2查得使用系數=1； 由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，=1.423。 由 =8.889，=1.423查圖10-13得=1.35；故載荷系數 =1.594 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得 61.475mm 計算模數m。 =3.07mm 按齒根彎曲強度的設計公式為 確定公式內的各計算數值 由圖10-20c查表得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa；大齒輪的彎曲強度極限=380MPa； 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數=0.85，=0.88； 計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由式（10-12）得 =303.57MPa =238.86MPa 計算載荷系數K。 =1.512 查取齒形系數。 由表10-5查得 =2.80；=2.18。 查取應力校正系數。 由表10-5查得 =1.55；=1.79。 計算大、小齒輪的并加以比較。 =0.02101 =0.01162 小齒輪的數值大。 設計計算 mm=2.27mm 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數2.27并就近圓整為標準值m=2.5，按接觸強度算得的分度圓直徑=61.475mm，計算出小齒輪齒數 ≈25 大齒輪齒數 =125 幾何尺寸計算 計算分度圓直徑 =62.5mm =312.5mm 計算齒輪寬度 =62.5 取 B2=55mm ，B1=60mm。 各齒輪參數： 單位：mm 1 2 3 4 m 2.5 2.5 2.5 2.5 z 25 125 25 150 d 62.5 312.5 62.5 375 67.5 307.5 67.5 370 56.25 318.75 56.25 381.25 B 60 55 60 55 3.7軸的選擇 3.7.1 選擇材料 軸的常用材料是35，45，50碳素鋼。最常用的是45鋼。不重要的或受力較小的軸，也可用Q235制造；對于受力較大，要求限制軸的尺寸和質量，或需提高軸徑的耐模性，或處于高溫、低溫以及處于腐蝕等條件下工作的軸，應采用合金鋼。 根據需要，軸可在加工前或加工后進行整體或表面熱處理，以及表面強化處理，（如噴丸，滾壓等），以提高強度，尤其是疲勞強度和耐磨性。 在一般溫度下（低于）碳素鋼和合金鋼的彈性模量相差很小，故用合金鋼并不能提高軸的剛度。有時改用強度較低的碳素鋼使軸徑增大，反而能有效地軸的剛度。 球墨鑄鐵和一些高強度鑄鐵，容易鑄成復雜的形狀，而且吸振性能好，對應力集中敏感性低，常用于制造外型復雜的軸，如曲軸和凸輪軸等。 綜合以上因素選擇材料最廣泛的45鋼，熱處理為調質，硬度HBS在217~255之間，抗拉強度 ，屈服點，彎曲疲勞極限，扭轉疲勞極限。 初選軸的直徑為50mm。 3.7.2軸的強度校核 抗扭截面系數計算公式=23685mm3 抗彎截面系數計算公式=11419mm3 軸上最大彎矩 M=270000Nmm =3.12MPa<< 23.64MPa<< 第4章 經濟分析 4.1 機會研究 4.1.1社會需求程度 隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相繼出現了停車難和亂停車的現象。在解決城市城市停車難的問題中，機械式立體停車設備以其獨特的優(yōu)點，引起了各界的重視，得到了廣泛的應用。 車輛無處停放的問題是城市的社會、經濟、交通發(fā)展到一定程度產生的結果，立體停車設備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術上還是在經驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，立體機械停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。 機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。 "車庫"是大中城市的熱門話題，國家經貿委將"城市立體車庫"列為"近期行業(yè)技術發(fā)展重點"，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質量和環(huán)境意識不斷增強之時"車庫"日漸成為熱門話題，機械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。 4.1.2 開展的基本條件 根據目前國內外的現狀，以及我們掌握的技術條件，首先，我們已經有能力去開展。另外，由于我國經濟的快速發(fā)展，大量車輛擁出，設法解決停車問題目前已經成為迫切需要解決的問題，所以建造自動化立體車庫的時機和條件已經成熟，加上我們掌握的技術條件，我們完全可以制作出大量的自動化立體車庫。 4.2 初步可行性研究 4.2.1 投資機會是否有希望 隨著機動車數量的日益劇增，很多大中城市不僅出現了道路上動態(tài)交通的嚴重堵塞，而且占有道路停車和占用居住區(qū)綠地停車現象越來越嚴重，從而進一步加劇了交通的擁擠，破壞了城市的居住環(huán)境。現在城市的停車難、亂停車的狀況日益嚴重，已經影響到投資環(huán)境和城市的形象，引起了各方人士的關注。從總體上看，城市停車難問題的出現主要表現在停車需求與停車空間不足的矛盾、停車空間發(fā)展與城市用地不足的矛盾上。根據以上情況，以及在網絡上對同類產品的調查研究發(fā)現，該產品的技術及經濟優(yōu)勢很明顯、投資機會很大。 4.2.2是否需要作詳細可行性分析 通過現場的實習和翻閱資料我們了解到，最近幾十年來我國城市機動車增長速度平均在10%~15%，而城市道路平均增長速度只有2%~3%，特別是大城市的機動車擁有量和交通量的增長遠遠超過交通基礎設施的增長速度。如北京市，在20世紀90年代，小汽車平均增長速度達到30%左右，尤其是私人轎車增長更快，1992~1995年年遞增率達45%以上，是全市機動車平均增長率的三倍，有的年份增長率達100%，但城市道路年增長率僅為1.2%，道路面積增長率為3.7%。在國際上一般認為城市道路面積率應當在25%為宜。目前美國華盛頓市為43%，紐約、曼哈頓市為35%，英國倫敦市為23%，日本東京為13%，北京市僅為11%。 城市車輛的增多，如果與城市社會經濟的發(fā)展相協(xié)調，并且沒有超過城市空間理論容量所能容納的限度，即屬于正?，F象，而由此直接導致的停車空間需求量的增長也是不可避免的。但是在研究兩者的關系時，應考慮三種情況。第一是車輛的停放時間一般比行駛時間長的多，除了公交車以外，一般情況下，汽車行駛時間只占10%，有90%的時間都處于停泊狀態(tài)。第二個情況是無論采取何種停放方式，都需要占用一定的空間，即停車車位和進出車通道所需要的時間，這個空間的面積比車輛本身的水平投影面積大2-3倍。第三是每輛車需要的停放空間不止一處，因為除車輛的所有者需要一定的停車空間外，在其駕車出行的過程中還需要停放，而且不止一處。前者為專用停車，后者公用停車。 城市停車不但要占用相當規(guī)模的土地和空間，而且停車空間的分布和程度與城市土地級差收益的等級劃分情況是一致的。這就是說，城市中土地價值最高的地區(qū)，也正是停車需求量最高的地區(qū)，因而使停車空間的擴展相當困難，需要\付出很高的代價。機械式立體停車設備的應用為解決停車難問題提供了很好的方法。解決停車難問題，歐美國家和亞洲國家采取的措施有所不同。但立體化停車是各個國家都積極采取的措施，尤其是全自動化的機械式停車庫，在很多國家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。 4.2.3 有待解決的關鍵性問題 a．確定動力源和傳動機構，然后根據實際情況選擇必須的電機，鏈條，鋼絲繩，制動器，減速器，以及擱支撐件的原材料，如鏈的選擇，支撐件的選擇，鋼絲繩的確定等。振動、動平衡、發(fā)熱、干涉等問題，有待進一步深入研究。 b．由原品開發(fā)以前，同類型的產品研究處于開發(fā)階段，皆處于剛剛起步階段，無任何類似產品可進行對比。在應用實際工況時必然會產生新的問題，有待制造樣機進行檢測后反饋進行優(yōu)化。 4.2.4 初步經濟效益預測 根據以上分析，且目前，根據市場情況和掌握的資料，目前國內每年新增車輛為20萬量，而新增加的車位僅僅為2萬個，所以， 預計，大量的市場需求定能帶來良好的市場效益。 總結 本次設計主要是對機械式立體車庫升降部分傳動機構的設計。設計的創(chuàng)新點是傳動過程中通過電機帶動一根通軸轉動，通軸兩側分別設計兩個循環(huán)鏈，通過循環(huán)鏈的正反轉實現升降過程。 整個設計包括幾個大的部分，如鏈的設計計算，鏈輪的設計計算，鏈于鏈輪的材料的選取，電動機電動機的選擇等。 經過幾個月進展而忙碌的畢業(yè)設計，使我真正體會了作為一名機械工程人員的任務，找到了一名剛剛畢業(yè)的大學生所處的位置。在畢業(yè)設計中真正感覺到了自己的才疏學淺，缺乏實際工作經驗，是畢業(yè)設計讓我看到了自己太多的不足，讓我知道自己所缺少的是什么，但是同時也讓我對機械工程專業(yè)產生了更大的興趣，為今后繼續(xù)學習打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1]任伯森.中國機械式停車設備發(fā)展概況[J].中外停車設備及配套產品重點廠商名錄.1999,1 :5 -7 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