双层起落横移立体车库设计

机械设计综合训练报告起落横移式立体车库设计指导教师：钱瑞明日期：2021年9月摘要随着人们生活水平的不断提高，城市日趋增多的车辆与有限的停车位之间的 矛盾越发的尖锐。在那个大背景下，进展新的停车系统，提高空间利用率成了新 的进展法向。其中，立体停车库即是一个新兴的停车系统。本文结合双层三列起 落横移式立体车库的工程实例，着力于其机械执行系统的设计，并作出相关校 核和仿真。另外，咱们还利用Solidworks软件对立体车库进行三维建模，给出更 为具体的方案。关键词：立体车库，Solidworks，机械目录摘要 1第一章 设计任务与要求 6设计内容 6第二章 背景及原理 7背景 7起落横移车库原理 9第三章 整体方案设计 11车库运行进程分析 11基层载车板驱动方案 11起落载车板设计方案 11辅助装置 12整体魄局 12第四章 载车板设计 13尺寸设计 13结构工艺设计 13第五章 载车板设计 14分析 14滚珠丝杠副的结构形式选择 13材料选择 14螺纹尺寸设计计算 14丝杠精度计算 15第六章 起落电机及减速器选择 17关于 YZ 系列电机 17电机型号、参数 17减速器型号选择 18第七章 螺杆轴结构设计 19轴承选择 19键的设计与校核 20轴的结构工艺 21第八章 起落系统总装 22起落导轨 22第九章 平移机构设计 23滑轨设计 24电机选择 24减速器选择 25第十章 链传动设计 26链类型选择 26链参数计算 26链装配尺寸计算 27滚子链链轮设计 28第十一章 滚轮轴设计校核 30滚轮轴结构 30竖直方向上受力 32水平方向上受力 33校核轴的长度 34个人心得 35参考资料 36第一章 设计任务与要求1.1 设计内容：1）依照任务需求，结合存、取车工作原理，进行双层三列起落横移式立 体车库机械系统整体方案设计，确信减速传动系统、执行系统的组成，绘 制系统方案示用意。2）选择电动机型号，分派减速传动系统中各级传动机构的传动比，并进 行传动机构的受力分析和关键零部件的工作能力设计计算。3）对立体车库机械系统进行三维结构建模和存取车进程动画仿真。4）进行结构设计，绘制二维总装配图、部件装配图（0号图13张）及关 键零件工作图（3号或4号图2张）。第二章 背景及原理背景进入21世纪以来，随着人们生活水平的提高，汽车慢慢走进了千家万户，但 是随之而来的是停车难的问题。由于土地济源的稀缺，人们对空间利用率提出了 更高的要求，因此更为高效的停车设施可谓大势所趋，立体式的停车库是个前景 超级广漠的研究方向。作为解决城市静态交通的有效方法向空间、向高层进展的自动化立体停 车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、平安靠 得住等优势,愈来愈受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有： 起落横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、 垂直起落类和简易起落类等8种,其中起落横移类以其结构简单、操作方便、平 安靠得住、造价低等优势,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。采纳以载车板起落或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库。此类型 立体车库适用于地面及地下停车场配置灵活,造价较低。这种类型立体车库的特 点是结构简单。形式较多，规模可大可小采纳模块化设计，每单元可设计成2 5层、半地劣等多种形式 ,车位数从几个到上百个。对场地的适应性强约占国 内停车市场份额70%以上。而现有停车位缺口严峻据估量2020年轿车保有量将达到2000万辆，“十 五”期间轿车保有量将增加400万辆。停车位需求按1:（100%的大体停车位和20% 的公共停车位）计算，总需增加停车位480万个。平均每一年需求96万个车位。 如仅考虑10%进机械式停车库，这每一年需提供机械式停车库万个车位。因此从 现有的停车位的缺口情形和尔后市场的需求能够看出，机械式停车设备的国际、 国内市场前景十分良好。国内外现状和前景早在1920年，美国就建成了世界上第一座机械式立体停车设备。50年代以 后美国和西欧陆续建成多种型式的立体车库;60 年代以来尤其是在市中心的商 业区，建筑物高度密集，不可能腾出大量地皮建停车场。现在，占地面积小的立 体式停车设备才真正取得进展普及。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本从 20世纪60年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和效劳，至今已有四 十几年的历史。到了 80年代和 90 年代初，由于运算机技术和电力电子技术的飞 速进展，由全电脑自动操纵，采纳变频技术的新一代机械式立体停车设备第一在 日本进入家庭。生产机械式立体车库的公司约 100 多家，比较大的公司有新明和、 石川岛播磨、日精、三菱重工等。从 90 年代起日本每一年投入运行的机械停车 泊位都在万以上。目前全日本己经投入利用机械式停车位超过 300 万个，其中以 起落横移式停车设备为主。关于日本，优势在多层起落横移类、垂直起落类、水 平循环类、垂直循环类、简易起落类等产品上4。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早。较好的公司有: 意大利Sotefin、Interpark、德国PaliS等。由于欧洲国家停车问题表现不很 突出，停车设备应用量不是专门大。多数为巷道堆垛式产品，多层起落横移式产 品应用专门好。德国和意大利等欧洲国家的优势在巷道堆垛类产品上。国外立体停车设备的技术以日本和德国领先，其进展要紧有两个特点:一是 高技术含量高。日本和德国的车库行业将机、电工业的高新技术功效随时转化和 移植到车库产品中，使车库技术进步和产品更新专门快。比如高速曳引机和 VVVF 调速操纵技术（即高速电梯技术）专门快应用到垂直起落式车库产品，使这种电梯 式车库存取速度更快，存车量更大，从而慢慢替代老式的垂直循坏式塔型车库。 又如运算机治理、IC卡识别、计时收费系统一显现，当即应用于停车库，使车 库融于城市楼宇自动化治理系统中，不管是公共停车仍是住宅停车变得更易、更 方便。二是车库产品朝着性能价钱比更高的方向进展。即不但重视停车密度和高 性能，更讲究产品的经济有效性。比如日本的三菱、大幅株式会社和德国PALIS 公司均研制成功停车密度较高，而造价较低的高层车库和无车板、无车架等先进 车库。这些新产品都是90年代的新技术，一问世，专门快替代了老产品。我国立体车库的进展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团 有限责任公司于1989年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库，填补了国 内机械式停车车库的空白。立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起，步入了引 进、开发、制造和利用的快车道，国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞 速进展。我国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发，生产技术水平有 了专门大的提高，许多设备采纳了当前机械、电子、液压、光学、磁控和运算机 等领域的先进技术，如采纳交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少 振动和噪声。操纵形式有按钮式、IC卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等， 有些设备还采纳了总线操纵技术；传动装置采纳内藏式，以增大停车空间并爱惜 各传动元件不受污染和侵蚀，提高了设备的耐久性；机械结构中采纳了模块化设 计，便于组合利用，易于安装拆卸，缩短施工周期。目前品种的知足率己达90 左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50以上。还采纳一些新材 料、新工艺，如采纳“17,型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载 车板：平安爱惜方面采纳了声光引导及定位装置，自动消防灭火系统等。目前品 种的知足率已达90左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50以 上。目前国内立体停车设备是以起落横移类为主，约占总量的84%。另外还有垂 直起落类和平面移动类。在技术方面，由最初的机械传动式进展为液压传动式、 机械液压传动式、电传动式。操纵方式也由单纯的手动操纵进展到电气操纵、PLC 操纵和现场总线操纵。尽管我国停车设备行业和技术取得了快速进展，但与停车设备的市场需求还 相差甚远。停车设备需要进一步降低制造本钱，提高技术含量和设备利用的平安 性和靠得住性。本文确实是研究最为典型的双层起落横移式车库。起落横移类车库原理456图起落横移式车库原理示用意起落横移类车库指采纳以载车板起落或横移作为存取车辆设备的机械式停 车库。其工作原理为：如下图，双层三列起落横移式立体车库共有五个停车位（图 中1-5）, 6号位为空，为车位的起落腾出空间。基层的两个车位只负责横移，上 层的三个车位只负责起落。为了保证基层平移的畅通，必需有一个车位空出，因 此起落车位必需复位，而横移车位那么没有必要。如此，通过简单的起落与横移 便能够实现车辆的存取。第三章 整体方案设计车库运行进程分析车库上层载车板只能起落，基层载车板只能平移。因此上下载车板可采纳不 同的方案别离独立驱动。基层载车板驱动方案关于基层载车板，由于只需做平移运动，因此能够在地面布置导轨，载车板 下面安装小轮，便能很方便地实现左右的平移。由于是转动摩擦，所需克服的阻 力会小很多，因此驱动下面的载车板并非需要专门大的功率，那个地址能够供选 择的驱动方案很多，比如螺旋传动、链传动、带传动和液压传动等。其中链传动 和带传动是由电机动身，通过一系列传动环节，最终驱动小轮在导轨上运动，实 现载车板的平移。带和链本身本钱较低，中间的减速环节也有现成的减速箱可供 选用，布置也很简单，是可行的方案。而螺杆与液压传动由于距离较长，尽管力 量和平稳性上占优势，但代价太高，不予考虑。因此，综合所有因素，最终采纳 电机+链传动作为基层载车板的驱动方案。起落载车板设计方案上层载车板需要经受专门大的重量，在设计上需要额外的谨慎，平安、平稳 是最大体的设计要求。第一是载车板的结构，和基层的不同，上层的载车板需要 经受更大的重量，而它本身又不能过重，不然会增加驱动系统的负担。因此对上 层载车板的要求是在保证繁重的同时尽可能地减少质量。载车板的起落需要导轨（其上开燕尾槽或T形槽）来限定位置和提供支撑。由 于载荷较大，要求运转平稳，因此选用螺旋传动更为适合。将螺母与载车板连接 起来，电机驱动螺杆转动，带动载车板上升或下降。辅助装置除上述机械设备之外，停车库还需要整体框架和相应的支撑等辅助设备，固 然操纵方面的设备也必不可少，传感器等操纵装备的设计不在本文讨论范围内。整体魄局图车库整体魄局整体上车库的大体魄局如下图，上基层载车板都有各自独立的轨道，并配备 有独立的驱动机构，各自独立工作，互不干与。除车位之外，整个车库还搭建了 牢固的钢框架。钢框架给安放各类传感器提供了丰裕的空间，而且给起落机构的 龙门导轨提供了有力的支撑。第四章载车板设计尺寸设计车位的尺寸要求是：5450mmx2400mmx 1800mm，载车板的尺寸应略大于 那个尺寸。加上斜坡和给安置其他零件提供平台等因素，载车板的实际长度超过 6000mm，宽度上与车位尺寸维持一致。结构工艺设计A&60L 76 -iiJO载车板采纳厚度为10mm整体钢板冲压成型，前面设置有一段小斜坡，方便 汽车进出。载车板上设计有两道凹槽用于给车轮提供限位，凹槽底部设计了凸起 防滑条，以增大车胎与载车板之间的摩擦，保证车辆能被稳固地限制在载车板上。载车板的后部设有一个宽为600mm的平台，为在上面安置其他零件提供空 间。第五章螺旋传动设计分析起落机构的核心部件是螺旋机构,确信了螺杆的各个参数便能够依次设计其 他部件。螺旋传动是由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现传动要求。它主若是将回 转运动变成直线运动，同时完成运动和动力的传输。载车板的起落机构采纳螺旋机构属于起重螺旋，需要经受专门大的轴向载 荷。滑动螺旋结构简单、制造方便、本钱低，易于实现自锁。可是滑动螺旋摩擦 阻力大，传动效率低，磨损太大，不适合本文中的场合。因此咱们采纳转动螺旋 方式，它摩擦阻力小、传动效率高，运转平稳，低速时不爬行，启动时无抖动， 尽管复杂的结构会增加本钱，但它利用寿命长，平安靠得住，适合本场合。滚珠丝杠副的结构形式选择按螺纹滚道法向截面形状、滚珠的循环方式、排除间隙和调整预紧方式的不 同，螺旋副有多种结构形式。在那个地址，考虑到本应用处合对接触强度要求较 高，而准确性要求略低等因素，采纳单螺母外循环转动螺旋副，螺纹滚道型面类 型选择双圆弧型。图外循环转动螺旋副材料选择由于螺杆行程较长，对精度没有专门的要求，因此利用一般螺杆的材料即可。 材料选用50Mn，高频或中频加热，表面淬火。螺纹尺寸设计计算 大体参数：大体额定静载荷C、大体额定动载荷C、额定寿命L。本场合中，上层载车板设计最大繁重为1700kg，加上载车板自重( 58)H短行程系数K =1l因此，计算载荷F 二 F K K K 二 27000 x 1x 1x 1 二 27000Nc m F H l计算 C ：oaC K K F =1x1x 27000=27000NoaF H m依照需要，选取导程P = 20mm 载车板的设计起落速度为V二4m/s 螺杆转速n 二 V / P = 4000mm / min 十 20mm 二 200r / min设计寿命L = 5000hh依照寿命计算最小额定动载荷Ca寿命系数K J-3 J5。二 2.15 h (500丿J 500 丿转速系数K - 333 3 - 333 3 - 0.55 n J n 丿 J 200 丿寿命条件：K2.15C fK K KF = x 1x 1x 1x 27000 二 105545 N a K F H l m 0.55n依照寿命查表确信螺杆尺寸：公称直径导程钢球直径丝杠外径螺纹底径循环列数xdPDdd圈数0hW180127178713*2丝杠精度设计由于起落对精度要求不高，出于本钱考虑，选用转动螺旋精度品级确信为 7。有效行程：L = L 2 L = 2500 2 x 60 = 2380mmu 1 c目标行程公差：L2380 ,e = u-V=x 52 = 413umP 300 300P 300300mm 内许诺行程变更量：V = 52um300P滚珠丝杠支撑轴颈对丝杠轴线径向圆跳动为 63um 滚珠丝杠和滚珠螺母表面粗糙度为R二1.6。a第六章起落电机及减速器选择关于YZ系列电机起落电动机选用YD系列，YD系列为鼠笼型异步电动机，具有较大的启动转 矩和过载能力，能够频繁起动，转差率较高，并具有良好的防护特性。它适用于 短时或断续运转、起动制动频繁、有时过载和有较强振动和冲击的冶金及一样起 重设备上。上层载车板大部份时刻都处于静止状态，只有在起落进程中电机才起 动，故适合采纳YZ系列电机。电机型号、参数上载车板总重370kg，最大载重1700kg，总重为G= (370+1700) 10=20700N 起落速度V=4m/min,设联轴器、减速器和各个轴承总效率为，而一样电机效率 为，那么所需的最小驱动功率为P = FV / n = 20700 x 4/60/0.9/0.75 = 2.04kW选用YZ132M1-6型号的电机，额定电压380V，额定频率50Hz,转速935r/min, 功率，堵转电流倍数为，堵转转速倍数为，效率%，功率因数。采纳B5大法兰基座竖直安装便于连接减速器。图 YZ132M1-6型号的电机减速器型号选择电机轴转速为935r/min，设计螺杆轴转速为200r/min，选用减速比i为。 那个地址采纳单级圆柱齿轮减速器即可，这种减速器装配维修方便，可用于各类 机械中。ZDY、ZLY、ZSY型硬齿面卧式圆柱齿轮减速器(ZBJ19004-1988)的齿轮为 渐开线斜齿齿轮，采纳优质材料，箱体经周密镗孔等制成。承载能力高，运转平 稳，噪声低。减速器的适用条件是高速轴转速不高于1500r/min，适用于本场合。结合本工程实例，最终选用规格为的减速器，其额定输入功率为1 lkW。第七章螺杆轴结构设计轴承选择图螺杆轴结构依照起落距离要求，初步确信螺杆的最大工作长度为l二2400mm,即螺纹的 有效长度为2400mm。螺杆竖直放置，要紧受轴向载荷，顶部与齿轮啮合处经受 部份径向载荷。故螺杆轴底部需用推力圆锥滚子轴承，顶端受径向载荷较大，故 采纳深沟球轴承即可。螺杆外径为66mm，螺杆轴下端利用轴环定位，螺杆轴最大直径为：轴环宽度：b 二 1.4a 二 1.4 x 0.1 X 61 二 8.54 沁 9mm确信顶部轴颈直径：d = d(1-0.1 x 2) = 61x 0.8 = 48.8 50mmzj假设底部轴颈直径也为50mm,那么找不到相应的轴承型号，因此把底部轴 颈直径扩大为60mm。依照轴承宽度确信两个轴颈的长度，最终顶端选用代号为6310的深沟球轴 承(GB/T276-1994)。底部选用代号为29412的推力圆锥滚子轴承。键的设计与校核螺杆轴头部通过联轴器与减速器的输出轴相连，该轴端轴径为d=40mm，初 步选用一般平键。平键靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单、装拆方便，应用 最为普遍，也适用于高精度、高速或经受变载、冲击的场合。通过查手册可得键 的尺寸：b = 12mm, h = 8mm, t = 5.0mm依照该轴段长度为30mm，键长L取24mm。 螺杆轴实际转速：n=n /i = 935 / 4.5 = 208r / min i螺杆轴传递功率：P螺杆=P 耳=2.2 x 99% = 2.18 kW电机 减速器螺杆传递最大扭矩：P2.18T = 9.55 x 103 x = 9.55 x 103 x = 100.1N - mn208查表取得键的许用挤压应力和许用切应力(键的材料为钢)：a =100MPa, k = 90MPac键联接工作面挤压：2T 2x100.1x1000 a = 104.3MPa ac dkl40 x 4 x12c因此键的长度不够，需要从头设计考虑到轴的长度有限，平键显然已经不能知足需要，因此改用花键联接。矩 形花键多齿工作，承载能力高，对中性好，导向性好，齿根较浅，应力集中较小， 轴与毂强度减弱小，加工方便，能用磨削方式取得较高精度。螺杆轴要紧经受转 矩，花键对其平稳性有较大益处。依照国标(GB/T1144-1987)，选用中系列尺寸，大径D=48mm，键数N=8, 键宽B=8mm，小径d=42mm。花键长度设计为L=35mm。倒角尺c=，圆角尺寸r=。查表得花键联接的许用应力为：a = 120MPac齿的工作高度：7 D - de 48 - 42h 一- 2c 一- 2 x 0.5 一 2mmg222TQ =c 屮 zh L Dg g m2 x 100.1 X10000.7 x 8 x 2 x 35 x 45二 11.3MPa cc故强度符合条件。各齿间载荷不均匀系数取屮=0.7平均直径：八 D + d 48 + 42“D 一一一 45 mmm 2 2花键强度校核:图螺杆轴的花键联接花键精度：装配形式为固定，d为h7, D为all。轴的结构工艺为了减少应力集中，轴的阶梯处设置圆角或圆角，依照GB/确信各轴端倒角和圆角的尺寸第八章起落系统总装起落导轨图起落式载车板系统如下图，起落系统由两大部份组成。第一部份是导轨部份，1是龙门形的导轨（槽形结构），直接与地面相连。2 是载车板，其上装有导轨支架，支架内部嵌有滚轮3,进而整个载车板被限制在 导轨内部。5为斜拉杆，能够使载车板维持水平，而且把拉力分担到龙门导轨支 架上。整个载车板支架由钣金件和增强筋组成，降低质量的同时也保证了强度。第二部份为传动部份。从动力源开始电机12连接减速器11，减速器输出轴 通过联轴器与螺杆轴8相连，从而驱动螺杆旋转。螺杆转动使螺母4上下移动， 而螺母通过螺旋与载车板固连，最终实现载车板的上下移动。第九章 平移机构设计滑轨设计基层载车板靠滚轮限制在轨道上，滚轮的一边设置凸缘。载车板底部设置八 个滚轮，其中起驱动作用的滚轮有两个，其余做支撑。轧制车轮材料，应不低于GB/T 699中规定的60钢；锻造车轮材料，踏面直 径不大于 400mm 的车轮，应不低于 GB/T 699 中规定的 45 钢，踏面直径大于 400mm 的车轮，应不低于 GB/T 699 中规定的 55 钢；铸造车轮材料，应不低于 GB/T 11352中规定的ZG340-640钢。依照实际应用选择45钢。设直径D设为114mm，车轮与轨道有效接触长度为100mm底部载车板设计繁重2000kg，载车板自重接近500kg。八个滚轮，16个轴 承，平均每一个轴经受径向载荷为Q=(2000+500) xlO/16=1562.5N由于载荷量较小，故采纳较小尺寸轴承即可。载车板平移速度最大为10m/min，而滚轮直径为D=114mm。由此能够取得滚轮轴转速为：n = v/C = 10/(兀 x0.114) = 28r/min轴传递功率最大为：P = 0.2 kW计算轴的最小尺寸:min 31 - p 4 nd = A - = 12524mm考虑轴上开键槽等因素，适当扩大轴径至 d=30mm。选用代号为 7206C 的角接触球轴承。图载车板底部小轮电机选择由于驱动载车板水平移动所需克服载荷不大，那个地址选用小功率异步电动 机即可。小功率异步电动机具有结构简单、造价低廉、运行靠得住、噪声低、对 无线电系统干扰小等优势，是普遍应用的驱动动力。底部载车板及其零部件总重为300kg,设计最大载重为2000kg。滚轮与导轨 之间的转动摩擦系数为f=，角接触球轴承对径向载荷的转动摩擦系数为，载车板 横向移动速度v=10m/min,链传动效率为，球轴承效率为，减速器效率为，电机 效率为。由此能够估算电机的最小功率：P 二 MgfV / 耳二 2300x 10x(0.005 + 0.003x4)x10/60/0.96/0.99/0.95/0.6 二 120W选用YS系列三相异步电动机，型号为YS6324,功率180W，转速1400r/min, 额定电流，额定电压380V，频率50Hz，效率64%，功率因素。图YS6324型电机尺寸减速器选择减速比计算：由于链传动环节传动比为1，电机到链的减速比为i 二 n=竺二 50n 28o由于减速比较大，不适合采纳单级圆柱齿轮减速器，而多级圆柱齿轮减速器 本钱较高，也不被采纳。初步确信利用CW型圆弧圆柱蜗杆减速器。这种减速器除具有蜗杆传动所共有的单级传动比大、工作平稳、噪音低等特 性外，由于采纳圆环面包络圆柱蜗杆，能使接触应力降低，易形成油膜，齿根有 所增厚，故比一般阿基米德蜗杆减速器承载能力高、寿命长、传动效率高。依照需要，选用型号为 CWU63-50-I JB/T7935-95 的减速器，其转速为1500r/min时，额定输入功率为，额定输出转矩为159Nm。第十章链传动设计链类型选择减速器输出轴通过链条与滚轮相连，不持续工作，速度低，那个地址可采纳 套筒式链，它质量轻，本钱低廉。但考虑到套筒链工作时套筒沿链轮轮齿产生滑 移，轮齿磨损较快。为了提高整个机构的寿命，那个地址仍是采纳滚子链比较适 宜。链参数计算如下图，电机通过减速器再连接链轮1,链轮1通过链1与链轮2相连，链 轮2为双联链轮，同时它也通过链2与链轮3相连，最终实现动力的传递。载车 板需要实现左右移动，故链1应该垂直布置。所有链轮齿数相同，不改变转速， 因此能够一路设计。链轮转速n = 28r /min。假设链轮直径d 100mm，于是估量链速v 二兀 dn / 60 二 3.14x 0.1 x 28/ 60 二 0.15m/ s链轮齿数：z = z = z = 29 一 2i = 29 一 2 x 1 = 27123计算节距：载荷平稳，取工况系数K人二1.0。A依照功率和转速确信链条型号为08A。其参数为:链号 节距 滚子内链节销轴套筒内链节外链节外径内宽直径孔径外宽内宽pdbddbb11233308A节距齿数系数K二0.9Z链条排数系数KPK0mK KAZ0.09 x 1lx 0.9=0.1mm链装配尺寸计算链轮分度圆直径计算:d = d = d +1.25 p 一 d = 109.4 +1.25 x 12.7 -14.38 = 110.9mma1a 21试定中心距a0i 3时，最小中心距:a = 1.2= 1.2 x 109.4 = 131.3mmmin 2实际链速zn p27x28x12.7v = i = 0.16m / s60 x100060 x1000这与之前的估量链速一致。链1设计中心距a = 320.8 mm01链节数计算:L =红 + 二 + 二p1p 2=2 X 320.8 + 27 + 0 = 77.5 皑 7812.7链节数取偶数，因此最终选择 78个。(z +z )1(z + z )2(z - z )2L2+ JL -1281t p 12丿Xt p12丿t2兀丿a = xi 4实际中心距12.7= x4(78 - 27)+：78 - 27-0=323.85mm安装中心距应比计算值略小，以便链条有必然的初垂度。Aa = 0.004a = 1.29mm由于a = 320.8 = 25.2p 80p，需要加装托板。02有效圆周力口 1000P 1000 x 0.18F = 1125 Nv0.16作用在轴上的压轴力为：fq=13 F =13 x 1125 =1463N滚子链链轮设计 分度圆直径：,.(180。) d = p / sin t z丿=12.7/sin(180。)t 2T 丿=109.4 mm齿顶圆直径：d 二 d +1.25p - d 二 109.4 +1.25 x 12.7 -14.38 二 110.9mm a max1da min-d = 109.4 +12.7 xf1 -四 27丿-14.38 = 107.0mm齿根圆直径：齿宽：齿侧凸缘直径d = d 一 d = 109.4 一 14.38 = 95.02mmf1b = 0.91B = 0.91 x 7.92 = 7.21mm f1180d p cot - 1.04H - 0.76gz180=12.7 x cot -1.04 x 12.07 - 0.76 = 95.34mm27依照链轮分度圆直径，最终选定凸缘直径d二60mm。 g第一章滚轮轴校核滚轮轴结构图滚轮轴结构及受力图底部载车板下部设有8个滚轮，其中起到驱动作用的只有两个，其余6个从 动，受轨道约束。滚轮由角接触球轴承支撑，一段伸出设置阶梯，给链轮提供轴 向定位，轴的端部车螺纹，与六角薄螺母配合，固定链轮。从受力上来看，滚轮轴受到导轨给它的挤压力F，一对轴承对它的压力DGF、F，链1对它的压轴力F和链2对它的压轴力F。与此同时，滚轮轴B1B 2L1L 2还受到导轨摩擦力对它的力矩，和链轮对它的力矩M和M 。L1L 2按最大繁重量校核，载车板和车总重M = 2500kg，由此可得：F 二 Mg/8 二 2500x 10/8 二 3125N （方向竖直向上） DG链1的有效圆周力：p0 18F = 1000-1 = 1000 x= 1463Niv0.16链1作用在轴上的压轴力：F = 1.3F = 1.3X1463 = 1902N （方向竖直向上）L11链1对滚轮轴的力矩：M 二 F D 二 1463 x 1109 二 81Nmli1 22方向与滚轮转向相同，为顺时针。链2的有效圆周力：p0 09F 二 1000 t 二 1000 x二 732N2v0.16链2作用在轴上的压轴力：F = 1.3F = 1.3x732 = 951N （方向水平向右）L 22链2对滚轮轴的力矩：M 二 F D2 二 732 x 1109 二 41NmL22 22方向与滚轮转向相反，为逆时针。导轨摩擦力对轴的扭矩能够由扭矩平稳取得：M = 0 - M - M = 81 - 41 = 41NmDGL1L 2方向与滚轮转向相反，为逆时针。由于链的压轴力既有水平分量也有垂直分量，因此轴承对轴的反力也存在竖 直和水平两种分量，需要分开校核。竖直方向上受力1 FL1_L1 . L2L3 .ABCDnB2NFbin图滚轮轴在竖直方向上受力图依照力矩平稳列式求F :B 2 NLM = 0AF L + F L - F L = 0DG ABL1 ADB 2 N AC3125 x 102 +1902 x 258.35 - Fx 184 = 0B 2 NF = 4403NB 2 N依照受力平稳求F:B1NSF = 0F + F = F + FB1NB 2 NDGL1F = 624NB1N依照受力画出弯矩图：M = 0DNM = F x L = 327 NmCNB 2 NCDM = M - F x L =-161NmBNCN DG BDM = M + F L = 0ANBNB1N AD弯矩图如下图：图 滚轮轴竖直受力弯矩图水平方向受力Fbui1 FL2T Fb2H图滚轮轴水平方向受力图算出F 和FB1HB2HF + F 二 FB1HL 2B 2 HF L 二 F LB1H ACL 2 CDF二 384NV B1HF二1335NJ B 2 H画出弯矩图:M = F x L = 99 NmCHB 2 HCDM = M F L= 0 NmAHCH B1H AD99Ij校核轴的强度合成两个方向的弯矩图:M = M = 0ADM2 + M2；1612 + 552 二 170NmB! BNBHM .Jm2 + M2 f3272 + 992 二342Nm CCNCH画出总的弯矩图和扭矩图：34241I141图总弯矩和扭矩图由图能够判定危险截面为C,校核该截面强度：取卩0.7 （单向转动，转矩按脉动转变）；卩=0 （实心轴）。查45号钢的需用 疲劳应力为L = 59MPa-1。=、:3420002 + dx41）2 = 53.9MPae0.1d30.1X 403-1故滚轮轴校核平安。个人心得02020542这是我第一次做整个机械系统的设计，与上学期仅仅设计一个轴相较，设计 整个车库系统更具挑战性。显然，在设计之初，我的方式太过简单了。一个整体 的完善的系统要能够良好地运行，需要各个部件安排合理，互不干与。立体车库在传动方案的设计上有很多自由发挥的空间，而选择最正确的传动 方案又是一个难题。例如，起落假设采纳螺杆传动，就要考虑是螺杆转仍是螺母 转的问题。事实上，现实生活中的车库两种方案皆有采纳，关键是如何设计的合 理、科学。再者，设计需要考虑本钱，尽管不需要真正制造出来，但也不能不切 实际地选用昂贵的配件，致使资源的浪费。平移机构只需要较小的力，那个地址 就要考虑选取尽可能简单的传动，而不要大费周章，不仅会造成空间的浪费，还 会造成效率的降低。材料的节约也是考虑的重点，载车板的结构要在保证牢固的 同时做到尽可能地轻盈，因此采纳钣金件加筋的方式是一个专门好的选择。另外， 整体框架采纳工字梁焊接结构，也是出于节约和牢固的考虑。要完成车库的设计，不可缺少的是 Solidworks 软件。刚接到设计任务的时 候，脑中只有模糊的设计思路，而设计需要把脑中的方式一步一步地具体化。 Solidworks 提供了一个专门好的平台。起初的三天，我用 Solidworks 进行了试 建模，遵循自下而上的设计原那么，一步一步地细化模型，尽管有许多不合理的 地方，但这些都为后来的工作提供了更为明晰的思路。在最初的模型中，我的平 移机构采纳了液压杆的形式，为了缩短液压缸的行程，采纳连杆机构使载车板的 行程扩大。这种方案在理论上是可行的，可是液压在利用和保护方面都无法与电 机相较，泄露也是专门大的问题，因此最终摒弃了。从建模的角度讲，车库的模 型并非复杂，可是零件较多，若是把零件逐个建模然后组装，显然是不切实际也 没有必要的。很多细小的非要紧零件应该取得归并，如此便能省去很多繁琐的配 合，然咱们充分专注于关键零部件的设计。有些零件，比如说电机因当做必要的 简化处置，如此不仅有利于出图，也可省去大量没必要要的时刻。固然，追求更 为真实的模型何尝不是好事，若是纯粹为了出成效图，那么模型越复杂，越真实， 其成效越好。而咱们设计最终需要呈现的是图纸，最终3D仍是要回归2D，为了 取得符合国标的工程图，“简”的理念应该坚持到底，我想这也是我最大的收成之一。通过了快要三周的尽力，我的设计也有了功效，它或许不是最好的方案，但 我相信它的某些功能已经能够知足实际的需要。机械设计本来确实是个漫长、反 复具有制造性的工作，在设计师眼里，最完美的设计永久都是下一个。知识只有 在运用的时候才会感觉不够。机械设计课程设计在让咱们所学知识应用到实践中 的同时，也提出了更高的要求。我感觉自己现有的知识还远远不够，要成为一个 真正的机械工程师，我还有很长的一段路要走。感激教师在设计进程中给予我的 帮忙，我定会加倍尽力，争取做得更好，走得更远。参考文献1. 毛谦德，李振清 主编袖珍机械设计时手册 机械工业出版社2. 卜炎 主编 机械传动装置设计手册 机械工业出版社3. 吴宗泽 主编机械零件设计手册机械工业出版社4. 吴克坚、于晓红、钱瑞明 主编 机械设计高等教育出版社