升降横移式立体停车库模型的结构设计

升降横移式立体停车库模型的结构设计第3.1节 概述PSH7D升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分、载车板部分和传动系统是PSH7D升降横移式立体停车库的主要组成部分，主框架部分承担着整个PSH7D升降横移式立体停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性以及载车板部分还影响着整个立体停车库的重量、材料和成本的多少以及安全性，传动系统决定着PSH7D升降横移式立体停车库运行的好坏，所以如何设计主框架部分、载车板部分和传动系统成为影响整个立体停车库的关键因素。机械传动系统主要功用是传递原动机的功率，变换运动的形式以实现预定的要求。传动装置的性能、质量及设计布局的合理与否，直接影响机器的工作性能、重量、成本及运转费用，合理拟定传动方案具有十分重要的意义。一般常用以下几种传动方案：方案一：带传动，易于实现两轴中心距较大的传动；具有传动平稳，缓冲、吸振的特性；结构简单，成本低；可起过载保护作用。方案二：链传动，平均传动比准确，工作可靠，效率较高；传动功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；可在恶劣环境中工作；易于实现较大中心距的传动；结构轻便，成本低。方案三：蜗杆传动，能以单级传动获得较大传动比；传动平稳，无噪声；传动具有自锁性。方案四：直齿轮传动，传动准确平稳，承载能力高。好的传动方案除应满足工作机的性能和适应工作条件外，还应尺寸紧凑、成本低廉，传动效率高等。故对更方案进行价值分析，由表3.1和表3.2选出较好的方案。表3.1 定性判定与价值对应判定不用差勉强可用中等满意较好好很好超目标理想价值P0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0表3.2 传动方案选择的使用价值表设 计 指 标加权因子方案一方案二方案三方案四价值价值价值价值传动精度0.20.020.50.050.80.080.80.08功 率0.20.020.40.040.50.050.60.06效 率0.80.120.80.120.20.030.80.12圆周速度0.20.020.20.020.20.020.20.02制造安装0.80.160.80.160.20.040.20.04价 格0.70.1050.60.090.40.060.50.075寿 命0.30.030.50.050.50.050.50.05平稳噪声小0.60.060.30.030.60.060.50.05总使用价值0.5350.560.390.495综上所述，选择链传动方案更加合理，所以我们的传动系统采用链传动形式。第3.2节 横移传动系统设计横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置，其传动主要是靠电机带动链轮使滚轮在轨道上移动。如图3.1 图3.1 横移传动示意图一、初步参数的确定PSH7D(七位机)升降横移式立体停车库模拟装置采用与实际立体停车库标准1：8的比例进行设计，设备尺寸为载车板长L=0.7m载车板宽W=0.29m车库总高H=0.72m底层高 h=0.25m初设承载总质量M=7KG则带动横移轴转动所需功率(假设摩擦因子u=0.2, 横移速度为0.15m/s):所以二、横移传动系统电动机的选择横移所需功率P=FV=1.55W根据输出功率选择电动机：60KTYZ齿轮减速同步电机，220V，50HZ，P=14W，输出转速n=110r/min三、横移链轮的设计1.初选小链轮齿数从动大链轮齿数2.确定链条链节数Lp初定中心距,则链节数 取Lp = 623.计算单排链所能传递的功率及链节距P由机械原理与设计表13-8查得工作情况系数由机械原理与设计表13-10查得小链轮齿数系数Kz=0.663750607,链长系数选择单排链，由机械原理与设计表13-11查得多排链系数Kp=1.0故所需传递的功率为取链节距P=6.00mm选择链号04B1114GB1243.1-834.确定链实际长度 L及中心距aL=LpP/1000=626/1000=0.372mm中心距调整量实际中心距5计算链速6作用在轴上的压轴力Q圆周力F=1000P/V=（1000140.001）/0.11=127.273N按平均布置取压轴力系数有四、横移传动轴A的设计横移传动轴A是一层车库的横移轴，它的受力情况可以简化成以下的形式: 算出轴的初步估算轴径至少为d=12.2mm轴的强度校核:由知，得由知， 得作轴的剪力图如下： 由剪力图可知作轴的弯矩图如下：D处所受弯矩最大，所以对D剖面进行强度校核 小于估算轴径，所以强度足够。取轴与链轮配合处 取轴与轴承配合处 ，安装尺寸取轴与滚轮配合处 五、横移传动轴B的设计横移传动轴B是车库二层的横移轴，它的受力情况可以简化成如下的形式: 该轴的校核与横移传动轴B相同。第3.3节 升降传动系统在升降传动系统中，我们采用钢丝绳传动型式。钢丝绳传动形式的升降传动系统一般是由电机、减速系统、卷筒、滑轮、钢丝组成。在钢丝绳传动型式中，钢丝绳的主要作用是拖动搬运器上下升降。钢丝绳一端与搬运器相连结，钢丝绳另一端缠绕卷筒上(搬运器的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动)，当搬运器需要升降时，提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬运器的升和降。示意图如图3.2所示 图3.2 升降传动示意图一、升降传动系统电动机的选择升降所需功率P = G V = 79.80.1 = 6.86 W选择功率P = 25W的电动机，频率为50HZ，电压220V，经减速器后电动机的输出转速为初定卷筒直径为50mm,载车板上升速度V = 0.1 m/s,求得卷筒的转速:由得，链轮的传动比初取传动比 i = 2二、升降链轮的设计1.初选小链轮齿数从动大链轮齿数2.确定链条链节数Lp初定中心距a0=20p,则链节数 取Lp = 603.计算单排链所能传递的功率及链节距P由机械原理与设计表13-8查得工作情况系数由机械原理与设计表13-10查得小链轮齿数系数Kz=0.663750607,链长系数选择单排链，由机械原理与设计表13-11查得多排链系数Kp=1.0故所需传递的功率为取链节距P=6.00mm选择链号04B1114GB1243.1-834.确定链实际长度 L及中心距aL=LpP/1000=606/1000=0.36m中心距调整量实际中心距5.计算链速6.作用在轴上的压轴力Q圆周力F=1000P/V=（1000250.001）/0.052=480.769N按平均布置取压轴力系数有三、钢丝绳的选用钢丝绳直径的确定 确定选择系数 C = 0.123 根据机械设计手册P27-9，选择圆股钢丝绳-合成纤维芯钢丝绳:d = 2mm , , 最小破断拉力 F = 2.08 KN四、卷筒A 的设计卷筒A是车库二层的卷筒，最大起升高度 Hmax = 200mm绳槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直径 D = 47mm卷筒计算直径（由钢丝绳中心算起的卷筒直径） 固定钢丝绳的安全圈数 卷筒上有螺旋槽部分长：无绳槽卷筒端部尺寸 ,固定钢丝绳所需长度中间光滑部分长度 m = 6mm卷筒长度 五、卷筒B 的设计卷筒B是车库三层的卷筒，最大起升高度 Hmax = 450mm绳槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直径 D = 47mm卷筒计算直径（由钢丝绳中心算起的卷筒直径） 固定钢丝绳的安全圈数 卷筒上有螺旋槽部分长： 无绳槽卷筒端部尺寸,固定钢丝绳所需长度 中间光滑部分长度 m = 6mm卷筒长度六、升降轴的设计根据升降传动轴的受力情况，可简化为如下形式： 轴的初步估算轴径至少为d=19.1mm轴的强度校核:由知， 得由知，得作轴的剪力图如下： 作轴的弯矩图如下： D处所受弯矩最大，所以对D剖面进行强度校核 小于估算轴径，所以强度足够。取与轴承配合处的直径 , 安装尺寸与卷筒配合处直径 与链轮配合处直径 第3.4节 安全制动设计由于载车板上停有汽车，在升降电机停止工作时，电机会被倒拉反转，使车板自动下落。因此需要加以制动。经过许多方案的设计和比较，得出较优的设计，运用杠杆原理，靠摩擦使升降轴制动，从而阻止电机被倒拉。但电机在工作时，制动装置是不需要的，我们又采用电磁铁通电顶开制动杆，从而达到消除制动的效果。如图3.3 图3.3 电磁铁结构原理图当电机不工作时，电磁铁无电，杆左端由于重力使摩擦带拉紧，从而阻止轮子转动，轮子安装于轴上，使轴也固定不动。当电机要运行时，电磁铁给电，顶起杆，有杠杆原理使皮带松开，消除制动。由于该装置采用杠杆原理，因此它制动使所要产生的摩擦力是可调的，只要调整中间皮带固定的位置或杆的长度。因而这种方案还是比较好的。但如果在现实中大型的车库，就不能采用这种装置了。第3.5节 主框架部分主框架体系的基本构成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通过钢性结点连接而成。这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用。主框架体系基本上都是由变形限值作为设计的控制条件，梁柱的截面尺寸主要由结构的刚度而不是强度来决定。在具体的设计过程中，所选的梁柱截面尺寸如果满足了规范对层间位移的限制要求，构件的承载力一般也能满足要求。主框架如图3.4 图3.4 主框架示意图杆件截面校验:首先进行柱的校验，然后是梁的校验。1.柱的校验:柱选用方钢，横截面积，许用压应力柱横截面上工作应力为满足强度条件，故钢柱的强度是安全的。2.梁的校验:梁选用热轧等边角钢，,。梁主要受到的力是弯矩和剪力, 许用正应力，许用切应力 (1)正应力图3.5 角钢截面由图3.5所示的三个截面处抗弯截面系数分别为，则(2)剪应力 先求出角钢的静矩 可见，选用的角钢同时满足弯曲正应力与弯曲切应力强度条件。