资源描述
第 1 章 绪 论 课题的来源、目的及意义近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为42.7%。但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家记委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。1998年1月1日起执行的国家记委6号令把机械式立体车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业，产品和技术”。国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”。上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会。可以预见：立体车库具有广阔的市场前景。研究的目的就是开发一套实用，安全有效的垂直升降式停车设备，并进行相应的扩展研究。本项目的研究与开发，为21世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具有重要意义。 机械式立体停车库的概述使用车辆之外其他具有动力的搬运器，完成车辆的停放，存贮的整套设备，称为机械停车库。以立体形式停放，存储车辆的机械设备叫机械式立体停车库。它包含了当前机械，光学，电子，液压，磁控技术领域的成熟先进技术，是一种技术密集型的光机电一体化设备。在中华人民共和国机械行业标准 JB/T 8713-1998 ：机械式停车设备类别、形式、基本参数要目中，对机械式停车设备进行了划分，其类别代号如下：升降横移类，代号为SH，是指通过设备的垂直升降和水平横移进行移动，实现车辆存取功能的停车设备。垂直循环类，代号为CX，是指通过搬运器在垂直平面内做连续的循环移动，来实现车辆存取功能的停车设备。水平循环类，代号为SX，是指搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上连续循环列尖转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。多层循环类，代号为DX，是指车辆搬运器在垂直平面内排成2层或2层以上做连续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取的停车设备。平面移动类，代号为PY，是指存车位与搬运器在同一水平面内，通过搬运器在水平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。巷道堆垛类，代号为XD，是指存车位在巷道一边或两边多层布置，通过搬运器在巷道内做水平，垂直或水平垂直复合运动，实现车辆的存取功能的停车设备。垂直升降类，代号为CS，是指停车位分布在井道周围，通过升降搬运器在专用升降通道内做升降移动，时间车辆存取功能的停车设备。简易升降类，代号为JS，是指通过单一搬运器的升降，俯仰或二三层搬运器的整体升降，俯仰，实现车辆二三层车辆存取功能的停车设备。汽车升降机类代号为QS;是指搬运器运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降运行进行多层平层对位，从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位，实现车辆存取功能的停车设备。从上面对机械式停车设备的分类和定义可以看出，与以往的普通车库相比，机械式停车设备可以在同样面积的土地上停放更多的车辆，大大的提高了土地面积利用率，同时具有存车时间短，可使用性强等优点，所以是解决城市停车面积不足，停车困难的有效措施。几种机械停车设备的特点及比较(一) 升降横移式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。1. 产品特点：1) 节省占地，配置灵活，建设周期短。2) 价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。3) 可采用自动控制，构造简单，安全可靠。4) 存取车迅速，等候时间短。5) 运行平稳，工作噪声低。6) 适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。（二）巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。这种车库自动化水平很高，且全封闭式建造，存车安全性高。（三）垂直提升式垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。 （四）垂直循环式产品特点：1) 占地少，两个泊位面积可停610辆车。2) 外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。3) 价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。4) 可采用自动控制，运行安全可靠。基于上述比较，根据需要现选择巷道堆垛式立体机械停车设备进行设计。 自动化立体车库的控制系统立体车库自动化控制系统主要包含个子系统：自动收费管理、自动存取车、远程诊断、自动道闸和监控安保。自动收费管理系统自动收费采用非接触式卡,分长期卡与储值卡两种。对固定用户，发行长期卡，费用可在固定用户交纳管理费用时一并交纳；对临时用户发行储值卡，用户交纳的费用存在卡内，每次停车读卡，费用自动从卡中扣除。自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到控制系统，系统通过判断卡号，自动把对应的载车盘移动到人车交接的位置。存车时，司机按照指示灯信号指引入库，只有当车辆停放在安全位置后，停车正常指示灯才会亮启。存取车完成后，车库门自动关闭。移动载车盘时，系统严格按照各种检测信号的状态进行移动，检测信号包括超长检测、到位检测、极限位置检测、人员误入检测、急停信号检测等。若有载车盘运行不到位或车辆长度超出车库允许的长度，所有载车盘将不进行运作，若检测到急停信号，将停止一切运作，直至急停信号消失。除此之外，还可从控制软件中设置保护信号，比如时间保护，以保证因硬件损坏而导致信号失灵时主体设备及车辆的安全。远程诊断系统现场控制器可以通过网卡、等网络设备与控制中心的局域网相连接，实现远程管理，监测现场运行情况。当现场出现故障时，在控制中心即可解决，方便管理人员、安保人员异地办公。自动道闸在车库出入口处各设非接触式读卡器、感应线圈及道闸，用户在车库出入口处刷卡后，系统自动判别该卡是否有效。若有效，则道闸自动开启，通过感应线圈后，自动栅栏自动关闭；若无效，则道闸不开启，同时声光报警。监控安保系统在停车楼各处安放的监视器通过网络传输到中央控制室，安保人员通过屏幕监视控制车库现场的运行状况。具有运动检测、车牌识别、网络连接、各种类型的报警系统联动等功能，可实现无人看守。 国内外研究现状机械立体停车库是解决大都市内停车难问题的有效方法。土地资源紧张是大都市的现状，在亚洲各国大城市表现的尤为突出，所以机械式立体停车库在亚洲的应用比较广泛，目前统计结果表明，立体停车库市场大多在亚洲的日本、韩国、中国等地。 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、销售和服务，至今已有四十多年的历史。目前在日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中生产机械式停车设备的公司约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年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上。目前全日本己经投入使用的机械式停车位超过300万个，其中以升降横移式停车设备为主。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。韩国机械停车设备技术是日本技术的派生。产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始进入使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。 在欧洲，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。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品，多层升降横移式产品应用也很好。德国和意大利等欧洲国家的优势主要在巷道堆垛类产品上。我国在20世纪80年代初开始研制和使用机械式停车设备。80年代是起步阶段，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，已经形成了新兴的停车设备行业，步入引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段，现在从事停车设备制造的企业数约有100家，其中主机生产企业超过50家。 目前，立体停车设备的研究工作在国内也得到逐步的重视，国内许多研究院所和高等院校都投入技术力量，对立体停车设备的各个方面.例如结构设计、控制系统、存取策略、可靠性分析、以及生产工艺等方面进行研究，取得了一系列的成果。与此同时 ，国家也进一步发展和完善与停车产业相关的法规和各项标准，先后制订了多项停车设备的行业标准和行业规范，加强规划引导、技术开发和标准化工作。同时，从中央到地方，都颁布了一系列的法规条文，对停车行业的发展进行规划管理。从2004年起，国家质量监督检验检疫总局对停车设备生产企业进行许可证评审工作，规定在2005年3月31日前未取得生产许可证的企业，不得从事停车设备的生产工作。 我国城市停车行业从80年代末起，经过十几年的发展，现在形成了一定的规模，但是还处于初始发展阶段，车库建设尚在起步阶段，在一些大城市中机械化车库仍然是空白。停车行业的发展仍存在着一些问题:第一，停车设备企业己经形成了一定的规模，但是发展不平衡，骨干的大中型企业在20家左右，其它的则是中小企业居多，技术力量薄弱，缺乏自主开发能力，靠引进国外技术图纸。第二，产品的种类增多了，但是质量、可靠性、安全性、耐久性均存在着较大的问题，产品的技术水平和质量难以保证。第三，停车行业的市场开始发育，但是竞争太残酷，目前总体能力过剩，价格偏低，有的产品已经降到行业平均成本价以下。 研究的主要内容本文在查阅国内外大量资料的基础上设计了一套有效而实用的智能全自动立体停车库系统。从理论上对立体停车库的结构以及控制系统进行了研究，并完成了对立体车库的整体结构、存取车的形式及整体控制系统的设计，具体内容如下:(1)立体车库总体结构的设计分析了目前国内外同类立体车库结构的优劣，在对可靠性、经济性以及技术可行性分析比较的基础上设计了一套性能相对优良的立体车库系统。(2)巷道堆垛式立体停车设备的存取机构设计 在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。(3)立体车库运输系统的设计 通过比较与分析，设计了一套运输系统，并对运输能力进行了计算与校核，本系统完全满足设计车库的功能要求。为了提高运行速度和平层精度，运输系统采用变频变压调速电机，变频变压调速技术和矢量变换控制技术。(4)立体车库总体钢结构骨架的研究与设计通过类比,设计了立体车库的钢结构骨架，运用有限元方法对钢结构骨架进行了各种工况的受力分析和变形分析，找出了钢结构骨架的最大应力作用单元和最大变形单元。验证设计钢结构满足刚度和强度要求。在此基础上，建立钢结构骨架优化设计模型，对钢结构骨架进行优化设计，进一步降低材料的消耗车库整体重量，提高车库的经济性。1.6 课题的主要技术指标电梯升降速度:60m/min(矢量控制)最大容车规格: (L) X1.75m (W) X (H)载车板横移速度:15m/min最大容车重量:2200kg车库标准层高：平层精度要求：5mm消防设备：CO2和水第 2 章 立体车库总体结构的研究及设计 机械立体车库的总体方案确定方案1：一、根据轿车尺寸确定每个车位运输机的长度宽度。设计运输机的形式计算校核运输机的力学性能。二、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用运输机横移。选择链轮和链，确定尺寸。选取发动机、减速器。对上述部件进行力学校核。 三、使用载车板输送，采用双车板交换法，减少了送回车板的动作，从而减少了取车时间。四、载荷均匀分布，机械效率高。 五、确定制动方案。选择电磁接触阀。六、结构简单，工作可靠，拆装维修方便。七、考虑安全防护设计。八、考虑环保设计。九、经济性考虑。方案2： 一、根据轿车尺寸确定每个车位运输机的长度宽度。设计运输机的形式计算校核运输机的力学性能。 二、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用运输机 移。选择链轮和链，确定其尺寸规格。选取发动机、减速器。然后对其校核。 三、采用履带输送，依靠减速电机驱动传动履带实现存取车，其所需功率一般在24kw，输送速度在1530m/min。 四、载荷均匀分布，机械效率高。五、确定制动方案。选择电磁接触阀。六、结构简单，工作可靠，拆装维修方便。七、考虑安全防护设计。八、考虑环保设计。九、经济性考虑。综合以上两种设计方案，第二种方案比较适合本设计。整个机构的传动机构采用链传动，在上面放置两条循环链，两条链通过一条通轴连接，而通轴上的链轮由与减速器相连链带动，实现转动，从而带动两条循环链同步转动，这样就保证了传动的平稳性。而第一种方案中，如果用钢丝绳传动也可实现机构的传动，但是如果要实现第一种方案一样的功能，传动过程显得就要麻烦一些。因为要是实现同步转动，必须选择链与钢丝绳同时使用才能达到同步传动的效果。 图1-1提升机构简图本设计的传动特点是：自动化程度高，快速处理，连续出入库，停车效率高。实现了由百台到上千台规模的大容量停车。组合式框架设计，保证了产品一致性， 安装拆卸非常方便。设有多重安全防护措施，确保人车安全。操作简便，既可集中管理，又可由客户自己操作。电机及所用电器元件采用进口名牌产品。不排出汽车废气，清洁环保。2.2 传动机构的主要参数技 术 性 能 参 数名称：巷道堆垛式自动化立体车库型号：PXDDK组车台数：视现场情况而定使用车尺寸：500018501550速度：6m/min车重：1700kg控制方式：伺服定位控制管理方式：专人管理方式操作方式：触摸屏操作(说明：可根据实际需要提供九层及以下设备。) 升降驱动系统在巷道堆垛式立体车库的组成部分之中，升降驱动机构是非常重要的一个部分，它的设置形式非常重要，其结构布置与技术含量将直接影响车库的安全性和可靠性。 目前巷道堆垛式立体车库的升降驱动形式主要有曳引驱动和强制驱动两种，强制驱动形式又有钢丝绳式(卷扬式)和链轮链条两种形式。 在选定提升方式时，需要以安全可靠为第一原则，同时结合用户需求、经济性等考虑因素。 钢丝绳卷筒驱动机构在起重机械上被广泛的运用，是使用上较为成熟的技术。它布置灵活，起吊用的钢丝绳可在空间内变向设置。起吊钢丝绳失效状况可以用肉眼观察得到，预防性好。但是它的结构尺寸较大，占用空间大，对提升高度有一定的限制。而且钢丝绳使用伸长量大，平层时会引起升降搬运器上浮或者下沉现象。由于它自身结构的限制，钢丝绳式(卷扬式)在巷道堆垛式立体车库中没有得到更广泛的应用。 链条提升式具有结构简单、价格低等优点，在低速电梯和低层的立体车库垂直升降或平面移动式)上都有应用。用于巷道堆垛式立体车库时，在车库的层数不多，提升速度要求不高时可以选用。 曳引式是一种被广泛应用于电梯上的提升方式。与卷扬式相比，它不仅具有卷筒驱动的一些优点，而且还克服了卷筒驱动机构的不利因素，例如，与卷筒相比，它的尺寸大大减小，同时提升高度要比卷筒高很多，可用于高层的车库，因而被广泛的选用。为了提高车库的运行效率，立体车库要求升降系统有较高的提升速度，并具有良好的可靠性。在参照和比较现有成熟的电梯技术的基础上，决定选定曳引式升降驱动方式。动力源选用高效节能的圆柱齿轮减速曳引机。曳引电机选用矢量控制方式变频器，可根据载荷大小和运行方向改变升降速度，有效利用电机的输出功率，其调速性能和运行的平稳性均能满足停车库的要求，平层精度5 mm. 车辆存取方式利用机械装置从提升机构中将车辆送至泊车位或将车辆从泊车位取回至提升机构是利用机械装置从提升机构中将车辆送至泊车位或将车辆从泊车位取回至提升机构是巷道堆垛式立体车库最重要的功能之一，也是它与普通汽车电梯的根本区别所在。巷道堆垛式立体车库的存取车方式主要有以下几种: (1)滑叉载车式:在提升机构上安装一套多级滑叉机构(多为3级滑叉)，存车时，滑叉逐级滑出，将载车板送至停车位上方，再轻轻放下，然后收回滑又;取车时，先将滑叉滑出至载车板下方，再略微抬起，当载车板与停车位托架分离后，将滑叉和载车板收回至提升机构。 滑叉式的主要缺点是滑叉有一半空行程，影响运行效率;动作中有较大偏载(尤其是将车位上的载车板抬高时)，会使导轨局部承受弯矩，影响提升机构运行的平稳性，增大了运行噪声。 (2)链传动载车式:其基本原理是以链传动的形式，通过一次微横移和一次横向横移来实现载车板的存取。存车时，第一次微横移的作用是推动横移机构连同载车板作短距离横移，越过升降轿厢与停车位之间的间隙;第二级的作用是通过每隔一定链节设置的加强链轴(两排链轴联结并加强)或拔叉(或在加强的链轴上再加装拨叉)随链条转动直线拨动载车板下部的挡板，使载车板平稳地转移到停车位的托梁上，为了减少摩擦力，一般还安装尼龙滚轮，在载车板底部与托梁接触的部位安装尼龙条。 链传动横移装置克服了多级滑叉式横移装置的缺点。但它对提升机构的平层精确度要求较高。目前一般采用变频变压调速方式及高精度传感器来满足平层精确度的要求。 (3) 摆杆式:摆杆式横移装置是在升降轿厢底中部设置一个可正反向360。旋转的摆杆。在托盘下部靠近井道一侧的适当位置安装挡块，通过摆杆从不同方向拨动挡块以实现托盘的横向移动。该方式在欧洲，尤其是德国使用较为常见。日本也有类似的改进型产品。 在巷道堆垛式立体车库的这几种存取方式之中，链传动式结构紧凑，占用空间位置小，在保证了提升机构的平层精度蕊二巧。的情况下，是较理想的选择，因此选用链传动式作为车库的车辆存取方式。 车库的链传动横移装置安装在提升轿厢上，设计成上下两层，上层为存取载车板用的横移机构，包括横向推拉载车板电机和两组横移链条，其作用是存取载车板。下层是微横移机构，包括两条微横移链条和微横移电机，其作用是使放置在它上面的横移机构往左或者往右越过轿厢和停车位之间的间隙。它同时起到减少摩擦力和定位导向的作用。 车库工作时，提升机构首先将轿厢提升到指定层，然后微横移机构动作，拖动上层横移机构和载车板稍微移动一段距离，靠近停车位，如果是存入车辆，则上层横移电机动作，带动循环链条，通过链条上的销拉动载车板及在上面的汽车进入停车位，到位后销与载车板的啮合自动脱离。在取车时则相反，微横移机构的动作使循环链啮合载车板，然后横移机构拉动载车板到提升吊笼上。存取车动作结束后，微横移机构动作，回到轿厢上。 巷道堆垛式立体停车系统的控制系统图2-1 存车流程图 图2-2取车流程图巷道堆垛式立体车库的控制系统有两层;管理层和测控层。管理层负责日常的一些例如计时收费、打印单据等管理工作，同时还和测控层实现通讯管理。它以台式电脑为核心，配备有打印机、通讯模块等外部设备。 测控层则负责车库存取车控制、位置检测、安全检测等底层操作，因而需要高度的工作可靠性和快速响应性。所以测控层选用PLC(可编程控制器)作为控制系统的主控机。PLC有以下优点:1、可靠性高，它采取了光电隔离、滤波、稳压保护、故障诊断等多种手段，在工业现场中平均无故障时间达5万10万左右。2、响应快。3、小型，并采用模块化的结构、因而安装容易。另外，除了通用的模块外，还选用了高速计数模块、多点1/0模块、通讯模块等。PLC工作时，首先开机自检，确认无故障报警后，判断当前是手动模式还是自动模式。手动模式是用于设备调试或者故障处理情况。自动模式则由PLC中的程序控制车辆的存取。第 3 章 机械系统传动设计 传动链和链轮的选择起重链有环行焊接链和片式关节链。焊接链与钢丝绳相比，优点是挠性大，链轮片齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破断的可能性大，磨损也较快。另外，不能用于高速，通常速度小于/秒（用于星轮），速度小于1米/秒，用于光轮卷筒。片式关节链的优点：挠性较焊接链更好，可靠性高，运动较平稳。缺点：有方向性，横向无挠性，比钢丝绳重，与焊接链差不多，成本高，对灰尘和锈蚀胶敏感。起重链用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重机械。为了携带和拆卸方便，链条的端部链节用可拆卸链环。片式关节链是由薄刚片以销轴铰接而成的一种链条。焊接链与片式关节链选择计算方法相同。根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷 破坏载荷（N） 链条最大工作载荷（N）安全系数（按手册275选取）选择片式关节链中的传动用短节距精密磙子链结构和特点：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并可以缓和冲击。选择单排短节距磙子链。 链的设计计算1.链轮齿数小链轮齿数取大链轮齿数 =i25=62.5 取622.实际传动比i=3.链轮转速初选小链轮线速度=/s，估选小链轮直径d=160mm，160=396mm由大链轮和小链轮在同一轴上，故大链轮上的线速度=2.48=/s，则与电机相连的小链轮的线速度=/s则其转速为=30m/s则大链轮转速为=12r/min4.修正功率故式中参数：查机械设计手册表14.2-4，工况系数=1.4，主动链轮齿数系数=15.链条节距P由修正功率=30r/min，根据机械设计手册2，查取链节距P=12A，即P=6.初选中心距因结构上未限定，取=357.链长节数=2+=235+取=114节，式中=8.链条长度L L=9.理论中心距AA=P （2114-62-25）=662mm式中，=0.24645，由机械设计手册2插值法求得10.实际中心距=-662=659mm11.与电动机相连的链轮上链的转速= = =/s12.有效圆周力FF=10000N13.作用于轴上的拉力110000 =12000N14.润滑方式的确定根据链号12A和链条速度V=/s，由图14.2-5，选用润滑范围3即油池润滑或油盘飞测润滑，15.链条标记根据计算结果，采用单排12A滚子链，节距为，节数为114节，其标记为：2A-1链条参数为：节距： 滚子直径： 内链节内宽： 销轴直径： 套筒孔径： 链条通道高度： 内链板高度： 外中链板高度： 过渡链节尺寸： 排距：内链节内宽： 外链节内宽： 销轴全宽： 3.3 链轮的设计计算 设计链论尺寸1. 链轮齿数传动机构中大链轮齿数=62，其他所用链轮尺寸与小链轮标准相同，=25； 2. 配用链条的节距、滚子外径、排距配用链条的节距P=滚子外径=m排距=3. 分度圆直径d=152mm=376mm4. 齿顶圆直径=可在和之间选取，但当选时，应注意用展成法加工时又可能发生顶切，故由=164mm =158mm 取=160mm=388mm =378mm, 取=380mm若为三圆弧一直线齿形，则=p(0.54+)5. 齿根圆直径6. 分度圆弦齿高 是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，相应于，相应于，故取介于与之间的数，即可取=4mm, =5mm7. 最大齿根距离奇数齿=d偶数齿=d由=25 故= =62 故= = =372-11.91=360mm8. 齿侧凸缘（或排间槽直径） h内链板高，可由机械设计手册2表14.2-2查的，h= 故 =9. 轴向齿廓及尺寸 (1)齿宽 则 则=，当时，若经制造厂同意，亦可使用时的齿宽。内链节内宽 (2)齿侧倒角=(3)齿侧半径 (4)齿全宽 排数，取单排链，故即10. 链轮公差 对一般用途的滚子链链轮，其轮齿经机械加工后，齿表面粗糙度。滚子链链轮齿根圆直径极限偏差及量柱测量距极限偏差（摘自GB/T1243-1997） 尺寸段上偏差下偏差备注齿根圆极限偏差量柱测量距极限偏差000链轮齿根圆直径下偏差为负值。它可以用量柱法间接测量，量柱测量距的工称尺寸见下表 滚子链链轮的量柱测量距（摘自GB/T1243-1997）项 目 符号量柱测量距偶数齿奇数齿计算公式 =376+11.91=388注：量柱直径=滚子直径，量柱的技术要求为：极限偏差为。滚子链链轮齿根圆径向圆跳动和端面圆跳动项 目 要 求 链轮孔和齿根圆直径之间的径向圆跳动不应超过下列两数值中的较大值或，最大到轴孔到链轮齿侧平直部分的端面圆跳动不应超过下列计算值，最大值11. 链轮材料及热处理 材料选用45钢，经淬火，回火处理，齿面硬度在4050HRC之间，应用范围：无剧烈冲击震动和要求而耐磨损的主、从动链轮，根据实际情况选材符合要求。12. 链轮结构中等尺寸的链轮除表所列的整体式结构外，也可做成板式齿圈的焊接结构或装配结构，轮辐剖面可用椭圆形或十字形，可参考铸造齿轮结构。图3-1 链轮图3-2 滚动链 确定链论结构1.轮毂厚度hh=，式中，常数：d150k2.轮毂长度，故3.轮毂直径，3.4 滚子链的静强度计算在低速重载的链传动中，链条的静强度占有重要地位，通常v /1.45kw 选电机功率w微横移机构电机 横移机构的行程 ，微动时间设定为2s,则速度/0.lm/s。 所移动的质量2500kg，则所消耗的功率为*链传动的功率0.920.96 ，取最小值计算，所需电机功率3选电机功率0.75 kw选用减速机横移机构选用上海迈特传动设备 的行星齿轮减速机(N系列)，结构形式为普通双轴伸式双轴联接型，安装形式为卧式安装。行星齿轮减速机采用了行星齿轮形式，除具有常规特性外，还使结构更加合理化，它不仅比单级行星齿轮传动具有更高的传动效率和承载能力，还在结构布局上缩小了空间位置，同时在相近体积条件下，能获得更大传动比，更有利于设备的配置。微横移机构则选用上海迈特传动设备 的斜齿轮硬齿面减速机(D系列)，结构形式为普通轴伸式，安装形式为卧式安装(W4)，它具有结构紧凑、体积小、工作平稳、输出转速选择范围宽，通用性强的特点存取机构中联轴器的选择 在存取机构中，链轮与其驱动轴、驱动轴与减速机之间都需要用联轴器连接。在存取机构的场合中，链轮与轴、轴与减速机之间难以保证精确对中，要选用有补偿功能的联轴器，同时又要结合成本方面考虑。滚子链联轴器是利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半链轴器的联接，为了改善润滑并防止污染，一般都将联轴器密封在罩壳内。它具有结构简单，采用标准件，工艺性好，制造容易，对安装精度要求不高，装拆方便、具有一定补偿能力，对环境适用范围广等结构特性，可用于连续运转的一般水平传动轴系。本设计中选用武汉正通公司的滚子链联轴器。轴承的选择本产品的设计过程中，用到的轴承以轴向力为主，即主要承受轴向载荷，故根据轴轴承的特点，可选用深沟球轴承，其主要特点如下：主要承受径向载荷，也可用来承受径向和轴向联合负载，在转速很高，不宜采用推力轴承时，可用来承受纯轴向负载。允许内圈轴线相对于外圈轴线轴的选择.1 选择材料轴的常用材料是35，45，50碳素钢。最常用的是45钢。不重要的或受力较小的轴，也可用Q235制造；对于受力较大，要求限制轴的尺寸和质量，或需提高轴径的耐模性，或处于高温、低温以及处于腐蚀等条件下工作的轴，应采用合金钢。根据需要，轴可在加工前或加工后进行整体或表面热处理，以及表面强化处理，（如喷丸，滚压等），以提高强度，尤其是疲劳强度和耐磨性。在一般温度下（低于）碳素钢和合金钢的弹性模量相差很小，故用合金钢并不能提高轴的刚度。有时改用强度较低的碳素钢使轴径增大，反而能有效地轴的刚度。球墨铸铁和一些高强度铸铁，容易铸成复杂的形状，而且吸振性能好，对应力集中敏感性低，常用于制造外型复杂的轴，如曲轴和凸轮轴等。综合以上因素选择材料最广泛的45钢，热处理为调质，硬度HBS在217255之间，抗拉强度，屈服点，弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限。.2 初步估算轴径 初步估算轴径常用类比法，经验法及按许用切应力估算法，初步估算轴径作为轴结构设计的基础。根据机械设计手册表15-2公式初步估算轴径，材料为45钢，有表简明机械零件设计手册， .3轴的结构设计轴的机构和形状取决于下列因素：轴上零件的类型、布置和固定方式，载荷的性质、大小、方向及分布情况。轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。轴的结构应便于轴上零件的定位、固定和装拆，尽量减小应力集中，受力合理，有良好的工艺性。对于要求刚度大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。轴的结构设计入图所示，根据轴的受力选取3系列深沟球轴承，为了便于轴承的装配，选取装轴承处的直径为d=60mm,其他部分如图所示。图3-4二轴3.9.4轴上的受力分析链轮的圆周力：由前面计算知，链轮的有效圆周力为，链轮的径向力：链轮的轴向力：由于链轮无轴向力，故。1. 求支反力由，且受力的对称性知在垂直面内的支反力，2. 作弯矩图和转矩图 链轮的作用力在水平面内的弯矩链轮作用在垂直面内的弯矩该弯矩图的作用平面不定，但当其与合成弯矩图共面时是最危险截面。这时其弯矩为二者之和，则截面的最大合成弯矩为 3.9.5轴的强度校核1. 确定最危险截面 根据轴的结构尺寸及弯矩图，转矩图，截面处较大，且有轴承配合引起的应力集中，截面E处弯矩较大，直径较小，又有圆角引起的应力集中截面D处弯矩最大，且有齿轮配合与键槽引起的应力集中，故属危险截面，现对D截面进行强度校核。2. 安全系数校核计算由于减速机轴的转动，弯矩引起对称循环的弯应力，转矩引起的为脉动循环的切应力。弯曲应力幅为 式中 W由于是对称循环应力，故平均应力，根据式 式中钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限，由表查得； 正应力有效应力集中系数，由表按键槽查得，按配合查得，故取；表面质量系数，轴经车削加工，按表查得；尺寸系数，由表查得。切应力幅为式中抗扭截面系数，由表查得根据式（19.3-3） 式中； 切应力有效应力集中系数，由表按键槽，按配合，故取； 同正应力情况； 平均应力折算系数，由表查得； 轴D截面的安全系数由式确定 由表19.3-5可知，故，该轴D截面是安全的。3.10 板式输送机3.10.1板式输送机主要部件的结构形式1. 板带装置的主要结构形式图3-5板带装置简图3. 驱动系统的主要结构形式驱动系统一般包括驱动装置和头轮装置(或二级齿轮传动头轮装置)两大部分。板式输送机根据板带运行速度和牵引力的大小，驱动系统主要有、3种结构形式。型：电动机带轮副行星摆线针轮减速器十字滑快联轴器头轮装置。型：电动机带轮副行星摆线针轮减速器链传动头轮装置。型：电动机带轮副齿轮减速器二级齿轮传动头轮装置。3. 尾轮张紧装置板式输送机的尾轮张紧装置主要有两种结构形式。（1） 刚性螺旋张紧装置 刚性螺旋张紧装置由两个尾部链轮和一根尾轮轴及一对张紧螺杆组成。每个尾部链轮均以双滚动轴承支承于尾轮轴上，这不但可以降低牵引链节距之积累误差引起两牵引链不同步时，使链轮轮齿与牵引链的正确啮合，避免一条链张力大，一条链张力小，从而提高每条链的许用牵引力。该装置已经得到广泛应用。（2） 弹簧螺旋张紧装置 弹簧螺旋张紧装置由两个尾轮、一根尾轮轴及一对张紧螺杆和压缩螺旋弹簧组成。两个链轮中，一个用键固定在轴上，一个空套在轴上，以解决因制造误差所引起的两链轮轮齿不同步的问题。由于弹簧的作用，该装置可以使牵引链的张紧力自动调整。它适用于远距离、重载荷、运行速度超过/s的板式输送机。4. 支架与轨道支架包括头轮支架、尾轮支架、中间支架、凸弧段支架和凹弧段支架。各种支架多由角钢、槽钢制造。重型头轮支架可用钢板拼焊而成。图3-6 板式输送机3.10.2主要参数的选择与计算1板带宽度 （1）输送散状物料板带宽度计算1）无侧板的板带宽度 2 )有侧板的板带宽度 板带宽度（m）;输送机生产率（t/h）;板带运行速度（m/s）;物料堆积体积质量（t/m）;物料静态安息角（ ）;输送机倾斜安装时物料堆积断面修正系数;侧板高度（m）;侧板高度利用因数，（2）输送块状物料板带宽度计算 物料中有10的大块物料时 +200（mm） 当100为大块物料时 +200（mm）两式中 大块物料的最大尺寸（mm）（3）输送成件物品时板带宽度的计算 成件物品在输送机板面上的布置 1）对于无侧板的输送机 +(50100)(mm) 2）对于有侧板的输送机 +(100150)(mm)图3-7 装料尺寸被输送的成件物品的最大横向尺寸，根据输送机的装料方式选定。带有自动装料装置的输送机，可以保证物品在底版上处于一定的位置，此时可按图中选用；采用人工无规则装料时，尺寸应按图中选定。2侧板高度(1)当输送散状物料时，被输送物料的块度尺寸越大，侧板高度应越高。(2)当输送成件物品时，侧板高度应保证成件物品在底版上的位置可靠，此高度一般不超过100160mm。计算所得的板带宽度和侧板高度，按四舍五入选取标准值，高度应与宽度相匹配，可按表选取。待速度选定后，将、值一同代入计算式，校核生产率。3运行速度板带运行速度根据板带宽度、用途及生产要求，按表规定的速度系列，在0.01/s的范围内选取。一般用途的板式输送机0.1/s 。牵引链节250400mm，链轮齿数6的板式输送机，/s。运输用的板式输送机，在底板宽度尺寸已经选定的情况下，其运行速度应与规定的生产率相适应。用于工艺处理的板式运输机，根据生产过程的节拍和工艺要求（如烘干或冷却），可在0.05/s的范围内选定。对于铸造车间运送热铸件的鳞板运输机，其速度在更低的范围内选取，一般为0.015/s。图3-8 运输车第 4 章 立体车库提升系统的设计巷道堆垛式立体停车库的车辆存取方式采用链传动方式，车库的整个存取结构包括停车位、载车板和链传动横移装置。其功能是在存车时，将载车板及其上的车辆送入停车位，然后退回到提升轿厢上;在取车时，链传动横移装置从停车位上将载车板及车辆取出，移动到提升轿厢上。由于停车库内部空间限制，整个存取结构应结构紧凑，并在满足安全可靠的前提下，尽量减轻重量，降低成本。 立体车库提升系统的整体布置立体车库的提升系统的具体结构主要由驱动方式决定，驱动方式有曳引驱动、液压驱动、卷筒驱动以及齿轮齿条、螺杆驱动等方式。对于高层车库，受上下行程的限制，主要采用的驱动方式包括曳引驱动和卷筒驱动两种。卷筒驱动是一种早期的电梯驱动方式，这种方式存在以下方面的问题:(1)提升高度低:(2)额定载重量低;(3)行程不同时，必须配用不同的卷筒;(4)导轨承受的侧向力大;(5)钢丝绳有过绕或反绕的危险;(6)能耗大. 因此，目前巷道堆垛式立体车库普遍采用的驱动方式为曳引驱动。曳引驱动就是借牵引钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦来传输牵引升降吊笼及对重垂直运行的传动力。这种驱动方式具有很大的适应性，可以只将曳引钢丝绳的长度改变就能适应不同的提升高度的要求，同时与卷筒式相比，还可以使曳引钥丝绳的根数增多，加大了传动的可靠性.本设计采用曳引电机下置的曳引驱动方式。 曳引系统研究分析提升系统曳引力的分析计算 提升系统的垂直升降运动是靠曳引绳和曳引轮之间的摩擦力来实现的。这种力就称为曳引力。要使系统能够被提升，曳引力就必须大于或等于曳引绳中较大载荷与较小载荷之差, 即: 。 曳引力是靠曳引绳和曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的，因此必须保证曳引绳在曳引轮绳槽中不打滑，增大曳引力的方法有:（1） 选择合适形状的曳引轮绳槽;（2） 增大曳引绳在曳引轮上的包角;（3） 选择耐磨且摩擦系数大的材料制造曳引轮;（4） 曳引绳不能过度润滑;（5） 0.5，提升系统不能超过额定载荷。与曳引力有关的因素及其分析 曳引钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦作用是一种柔体与刚体间的摩擦，曳引轮两边的曳引绳的张力与钢丝绳绕过曳引轮的包角有如下关系: 图4-1 曳引绳的张力图式中 : e自然对数底数； 曳引绳在曳引轮上包角；k 绳槽形状对摩擦系数的修正值；f 钢丝绳与绳槽之间的摩擦系数。 由关系式可以看出k,f e越大，曳引能力也就越大。而且曳引力与以下几点因素有关: 曳引轮绳槽形状； 曳引绳在曳引轮上包角大小； 曳引绳与绳槽的润滑状态。 图4-2 曳引轮绳槽 曳引绳与不同形状的绳槽接触时，所产生的摩擦力是不同的。目前曳引轮绳槽的形状主要有四种:半圆槽、V形槽、凹形槽与带切口的V形槽。 当曳引轮绳槽为半圆形时，钢丝绳几乎有半个圆周接触在槽面上，其接触面大，使用寿命较长，但摩擦力小，使得曳引力也小。 当曳引轮绳槽为V形时，有较大的摩擦力(减小V形槽的角度，就会增加摩擦力)而得到较大的曳引力。但在运转时磨损较大，同时也使得槽形因磨损而变形。 凹形槽结合半圆槽与V形槽的优点，将槽做成圆弧状，同时底部开有一个切口。这样不仅摩擦力大，而且可使得曳引绳在槽内运行自如，有接触面大、使用寿命长的优点，能获得较大的曳引力。 当曳引轮绳槽为带切口的V形槽时，也能获得较大的摩擦力，但钢丝绳的寿命要比凹形槽低。 对于不同的槽形，其中的摩擦系数的修正系数K也不同。 对于半圆槽: 对于V形槽: 对于凹形槽:k= 另外 ，曳引力的大小和与曳引绳与绳槽的润滑状态有关，当两者表面轻微润滑时，=0.090.1;当表面充分润滑时，=0.06;当两者表面基本上是干燥状态时，=0.15。后两种情况一般都不可取，通常采用第一种情况，只依靠钢丝绳芯丝部所含的油，在运行时被挤出由内向外润滑钢丝绳。 车库选用的是凹形槽绳槽的曳引轮，保证有较大的摩擦力，同时又有较长的使用寿命。曳引钢丝绳的润滑采用表面轻微润滑，即靠钢丝绳本身所含的油脂润滑。在经一段使用时间后，钢丝绳如果变旧，表面出现轻微锈迹时，可适当在表面添加薄质油，但其目的是补充钢丝绳内部的含油量，加油后表面多余的润滑油应该抹干，避免因表面过渡润滑而使曳引比降低而导致打滑。 系统曳引能力的验算 在通过各种措施提高系统的曳引能力之外，还必须对系统的曳引能力进行验算，以保证曳引系统在任何条件下都能够有足够的曳引力。在曳引条件为不打滑的情况下验算时，一般采用公式式中 ，曳引绳轿厢一边的张力(N),曳引绳对重一边的张力(N), 绳 槽 形状对摩擦系数的修正值，对于凹形槽，取20按汽车最大载重量(2200kg)、车库提升轿厢重量(1000kg)和载车板重量(500kg)之和计算，对重重量为2500kg。钢丝绳在曳引轮的包角为，根据公式，计算得:可见系统有足够的曳引力。4.4 安全机构的设计在车库的使用过程中，由于各种不确定因素的影响，在运行中可能会出现一些不安全问题，归纳起来，主要有以下几种: (1)失控超速运行。在提升过程当中，一旦制动器失灵，或者减速器的轮齿、轴、键、销折断，或者曳引绳严重打滑或断裂情况发生，就会使提升轿厢失去控制，运行速度超过极限速度。 (2)终端越位。当平层控制电路出现故障，轿厢运行到顶层或底层，就会超出正常位置，或者继续运行，造成冲顶或者蹲底。 (3)带故障运行。提升系统在限速器失灵，或者电动机断相、错相情况下的运行，称为带故障运行。 (4)突然停驶。由于控制系统出现故障，或者是电网停电等原因，会造成提升系统突然停止运行。 为了保护车库设备和停放车辆的安全，杜绝安全事故的发生，需要设计和选用各种安全机构。 针对上述各种不安全因素，车库采用主要安全策略有: 1)超速保护系统:限速器、安全钳。 2)撞底缓冲装置:缓冲器。 3)超越上下限工作位置时的保护装置:强迫减速开关、终端限位开关、终端极限开关。 4)供电系统断相、错相保护装置:
展开阅读全文