学士学位论文-升降横移式双层立体车库的设计

TOC\o"1-3"\h\u目录24534摘要…………………124532关键词…………………1167811前言…………………2249471.1机械式立体停车库………………2133101.2国内外研究及应用现状…………2249211.3自动化立体车库的主要结构组成和类型………2305251.4升降横移式双层立体车库结构组成……………3129031.5论文研究的意义…………………4299252车库方案的选择……………………4146292.1移动方案的选择…………………4325222.2横移机构的选择…………………559312.3升降机构的选择…………………5268262.4设计数据…………6244703升降横移结构的设计………………6192413.1横移机构的设计…………………681223.1.1托盘的结构设计………………616943.1.2导轨的设计……………………7258173.2升降结构的设计…………………839383.2.1机构整体框架选择……………816043.2.2材料的选择……………………8111603.2.3制造方法………………………954693.2.4结构的强度校核……………991464传动系统的设计…………………10191544.1横移传动系统的设计…………10326274.1.1平移机构中齿轮、齿条和传动驱动电动机的选择…………10170324.1.2齿轮、齿条的设计……………11313124.1.3联轴器的选择………………升降横移式双层立体车库的设计摘要：机械式立体车库与传统的地下车库相比，在许多方面都有优越性。首先机械式立体车库具有优越的节地优势；其次机械式立体车库与地下车库相比较可更加有效地保证人身及车辆的安全，人在车库内或车未停准位置，由电子系统控制的整个设备便不会运转。本次设计介绍了升降横移式双层立体停车库的结构和特点,并对立体停车库的设计要点进行了说明.本设计重点的内容包括车库存取结构的研究，车库升降横移系统的研究和车库总体钢结构骨架的研究。关键词：立体停车库，升降横移，链驱动Liftingandtransferringdoublethree-dimensionaldesignofthegarageAbstract:Mechanicalthree-dimensionalgarage,comparedwiththetraditionalundergroundgarage,hasadvantagesinmanyways.Firstmechanicalthree-dimensionalgaragehasexcellentsectionadvantages;followedbymechanicalthree-dimensionalgarageandundergroundgaragecomparedtomoreeffectivelyensurethesafetyofpersonsandvehiclesinthegarageorthecardidnotstopreferenceposition,controlledbytheelectronicsystemofthewholeThedevicewillnotrun.Liftingandmovingthisdesignintroducedthestructureandcharacteristicsofdoubleparkingequipment,anddesignpointsoftheparkingequipmentisdescribed.Thedesignfocusedontheresearchcontentincludinggarageaccessstructure,lowertheliftingandmovingsystemofresearchandthesteelstructuralframeoftheoverallresearch.Keywords:Solidgarage；Liftingandtransferring；Chaindrive1前言1.1机械式立体停车库机械式停车库就是利用机械来停放、存取车辆的整个停车设施，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。它是集机械、电子、控制技术于一体的现代化设备,成为缓解城市停车难、停车乱等问题的有效手段。机械式立体停车库早已经形成了新行业,步入了引进、开发、制造、使用相结合的发展阶段，己成为技术密集型产品的代表。1.2国内外研究及应用现状机械式停车设备的应用已有30多年的历史了，发展较早、较好的有德国、韩国、日本等。在亚洲，机械式停车设备采用较早应用普遍的是韩国、日本和我国台湾省。韩国机械式立体停车设备行业的发展历程比较平稳。20世纪70年代中期为起步阶段，80年代为引进阶段，90年代为供应使用阶段，2000年以来为发展阶段。由于这几个阶段受到政府的高度重视，各种机械式停车设备得到了广泛的开发和利用，年递增速度高达30%。自动化停车设备将随供应量的不断扩大而迅速发展。我国在20世纪80年代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快速发展，尤其是轿车大量进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，己经形成了新兴的机械式停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。目前我国城市停车的主要类型还是公共停车库，规模大，占地面积大，建设资金大，停放车辆多，主要应用于车辆停放的密集区如商业中心区、大型车站等，这都需要有较大的建设空间及投入。现在还没有广泛应用于城市住宅小区的机械式立体车库来解决私人汽车的停放问题，为了解决住宅小区内的停车问题，只能因地制宜，利用小区内较小的面积，建立中小型机械式立体停车库，占地面积少，存放的车辆多，而且能保证住户存取车辆时，既安全可靠又便捷。机械式立体停车库以其土地利用率和空间利用率高，使用操作简单、灵活，适应性强，安全可靠等诸多优点，成为解决大城市住宅小区停车问题的主要方法，将会在新开发的住宅小区及旧社区里大显身手。1.3自动化立体车库的主要结构组成和类型根据立体车库的修建位置及其在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有：垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式和地下停车场等。它们类型众多，设计各有不同，库容量变化较大，可以满足不同用户的要求。同时它们都具有建筑面积小，停车层数多，空间利用率高的优点。停相同数量车的情况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一个地面停车场节省将近60%的投资。严格的车库管理还能保证车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便。垂直升降式：就是电梯式结构，一般以两辆车为一个层面，中间部分为升降机，左右两旁是车架。利用升降机将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机械上的横移机械将车辆或载车板送入存车位；或是相反，通过横移机械将指定存车位上的车辆或载车板送入升降机，升降机降到车辆出入口，打开库门，驾驶员入内将车辆开走。升降横移式：升降横移式立体停车库大多采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、停车位框架、钢丝绳、搬运器和横移导轨等。运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。该设备下层为左右横移，上层则是上下升降。巷道堆跺式：它的工作原理与堆跺式自动化仓库很相近，机构可以上升和水平移动，在运行到停车位时，通过伸缩机构伸缩，完成在车架上存取车工作。由于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地方使用。地下停车场：它是为宾馆，商厦等原有的停车场设计的，原有的停车场大多只能存放一层车辆，经过改建并加上专用设备后，可放置上下两层车。有些地下停车场本身是专门设计的与环境协调的自动化立体车库。其它的立体车库还有垂直循环类停车设备、水平循环类停车设备、简易升降类停车设备等。垂直升降式特点：占地面积少，耗能低，但是智能化程度最高，对地基，消防要求很高，车位造价高。巷道堆跺式特点：低噪声、低耗能、智能化程度高，等待时间长，进出口少。水平循环式特点：结构简单，但是占地面积大，目前应用较少。升降横移式双层立体车库是中小型车库中一种典型的机电一体化产品，与其它车库相比，属于中低密度经济型停车库，对场地的适应性强、可以同时移动多个车板，提高了工作效率，减少了运行时间；控制系统采用可编程控制器（PLC），操作管理简便，易于操作维护。1.4升降横移式双层立体车库结构组成升降横移式立体车库主要由四部分组成：机械结构部分、电机驱动部分、控制管理部分、安全防护措施。（1）机械结构部分：由车架、升降结构和横移结构组成。（2）电机驱动部分：由多个电机组成，由它来完成横移机构和升降机构的运行，完成载车板的上下和左右移动，以完成存取车的过程。（3）控制管理部分：立体车库控制系统随着它所采用的控制智能化程度不同而各有差异。（4）安全防护措施：安全防护主要有两个部分：一是存取车辆时人的安全保护；二是车辆在存取时的安全保护。1.5论文研究的意义随着我国国民经济的飞速发展，私人轿车的拥有量迅速膨胀。行车难、停车难、乱停车等问题，加剧了交通拥堵、降低了生活质量、恶化了投资环境，成为城市经济发展的障碍。为了缓解并改善这种局面，城市停车场所的建设，尤其是少占空间、多停车位、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，对现在城市的发展有着不可替代的作用。2车库方案的选择2.1移动方案的选择升降横移式双层立体停车库的每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面一层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不用升降，上层车位则通过中间层横移出空位，将载车板下降到地面层。本次设计的是升降横移式双层立体车库，是四位三车的小型立体车库，多用于居民小区，其简图如下所示：图1车库车位移动方案Fig1Garagemobilesolutions方案：将2号车位作为定位，1号车位可直接提取车；在存取4号车时，将4号位降到2号位上，进行存取车；在存取3号车时，将1号位移动到2号为上，3号位降到1号位上，进行存取车。2.2横移机构的选择根据驱动装置是否在托盘上，横移可以分为两种：一种是将驱动装置放在托盘上，通过驱动链条来实现传动，但由于电机放在托盘上，托盘在存取车的过程中不断的运动，给电机提供电源和对电机进行控制都比较难实现；另一种方式是将驱动装置安放在固定件上，这种方式可以方便为其提供动力源并对其进行控制，同时也可以提高安全系数。所以，本次设计的横移部分的驱动装置不安放在托盘上，而是利用固定支架安装在车库后侧。为实现托盘的横移常用的驱动方式有三种：一种是利用液压系统进行驱动；第二种利用电机带动链条进行驱动；最后一种利用电机带动齿轮、齿条系统进行驱动。液压系统一般都比较复杂，造价也高，维修困难，不易维护。链传动是一种很好的传动方式，传动精度高，设计和购买方便，但和齿轮、齿条啮合的传动方式比起来，链传动的效率相对低了一点。所以，本次设计采用电机驱动的方式利用齿轮和齿条的啮合来实现托盘的横向移动。根据前面的所述，底层横移部分的动力源采用电机，而且，电机不是安装在托盘上，同时采用齿轮和齿条啮合的传动方式，按照常规将齿轮作为齿轮和齿条啮合传动的主动件固定在水平面上，同时为了不防碍轿车的存取，电机和齿轮都放在车库的后方。为了方便电机的安装和维修，电机竖直安放且电机轴的轴向向下，此时利用一个联轴器把电机轴和齿轮轴联在一块，从而实现传送动力的目的。电机依靠凸缘来定位。本次设计的升降横移式双层立体车库为小型车库，平移的速度要求不高，平移距离也比较小。所以，此本次设计初步定位速度为0.35m/s。由于电机的输出转速一般比较高，减速器是必不可少的部件。为了安装方便，本次设计选用带有减速器的电动机。同时为了减低成本，安装方便，本次设计车库的电动机都采用带有减速器的电动机，具体的型号则根据具体的设计而定。设计中电动机和齿轮都固定在地平面上，齿条就作为齿轮、齿条啮合传动方式的运动件。齿条可以焊接在托盘后面的侧面上，也可以使用螺栓将其固定在托盘后方。考虑到焊接过程中的热胀冷缩等情况可能会使齿条变形从而影响齿轮和齿条间的啮合精度，所以采用螺栓联接，齿条的宽度由它所承受的载荷而定。2.3升降机构的选择升降机构常见的三种方式是液压方式、钢丝绳提升方式和链条提升方式。液压系统大多比较复杂，它的设计和制造成本较高。而且维修、检测费用也相对较高，液压系统的故障很难检查，如果出现故障，将会在一定时间内大大降低车库的工作效率，所以本次设计不采用液压驱动系统作为升降机构。钢丝绳具有承载能力大，重量轻的特点，但它却具有一定的弹性，使用一段时间后会产生伸长量，从而使传动精度降低，托盘不能到达准确位置，而且，钢丝绳容易自行扭转和松散。链传动是电动机通过连轴器、链条、链轮从而带动托盘实现升降的。链传动成本低，安全，易维护。而且链条传动兼有齿轮传动和带传动的特点。与齿轮传动相比较，链传动容易安装，成本低廉；远距离传动时其结构更比齿轮传动轻便。与带传动相比较，链传动平均传动比准确；传动效率高；需要的张紧力小；结构尺寸紧凑；能在低速重载下更好的工作；能适应较恶劣的工作环境。综上所述，升降机构的设计使用电动机作为动力源，利用链条和链轮的啮合传递动力，带动传动轴转动，通过传动轴两端的滚筒缠绕钢丝绳实现上层托盘的升降。2.4设计数据本课题未给定车库的几何参数，考虑到现今大多数小区用户都是中型或者小型汽车，本次设计的选用的几何参数为：车身长4700mm，宽1700mm，高1550mm,总重是1600Kg。托盘为载车容器，其尺寸略大于轿车的尺寸，故托盘的尺寸初步定为：长L=5400mm,宽W=2200mm.为了保证托盘的自由运动，左右两个立柱间的距离应该大于托盘的宽度，因为这样既有利于轿车的存取，所以把左右两个立柱间的距离定为2250mm,基坑的长度为5000mm。3升降横移结构的设计此处省略

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扣扣：九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩（4）托盘整体采用焊接的方法：焊缝采用手工电弧焊，焊缝不能有透、熔、蚀等缺陷，并且要修刺倒棱，焊后退火处理.综上所述得出：菱形钢板：宽W=0.4m，长L=5.4m；矩形钢板：宽W=0.15m，长L=5.4m；方形钢管：宽W=0.1m，长L=2m；中间钢板：宽W=1.2m，长L=5.4m；边上钢板：宽W=0.45m，长L=3m。得出：方型钢管：=7.966㎏/m×2×2.1m=33.46㎏矩形钢板：=18㎏/m×2×5.4m=194.4㎏中间钢板：=31.42㎏/㎡×5.4m×1.2m=203.6㎏菱形钢板：=42.3㎏/㎡×4×0.45m×1.2m=91.37㎏角钢：=3.770㎏/m×4×0.00785×（50+50-5）×5m=3.73㎏边上钢板：=39.2㎏/㎡×2×0.45m×3m=105.84㎏其它重量：=7.6㎏所以上层托盘总重量为：=++++++=640㎏由于底层托盘上有滚轮和齿条，估算滚轮重量=0.8㎏×4=3.2㎏；齿条采用45号钢，淬火，密度为7.9×㎏/，长度为L=2400㎜，宽度为W=100㎜,高度为H=60㎜=2.4m×0.1m×0.06m×7.9×㎏/=113.76㎏底层托盘总重量为=632.4㎏+3.2㎏+113.76㎏=746.16㎏故底层托盘的重量初步定为750㎏.3.1.2导轨的设计由于轿车和底层托盘的重量达到2350㎏，故选择GB11264-89中型号30轻轨。查其总高是108㎜，总宽是108㎜，总长就是基坑的长度，由车架的设计部分可以知道基坑的长度为5000㎜。采用人工直接向导轨上浇油的方式进行润滑。3.2升降结构的设计3.2.1机构整体框架选择主框架的第一层根据不同的结构要求，有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。单柱型式结构紧凑，安装、搬运方便，能给驾驶员一种导正的作用。跨梁形式进出车辆方便，结构简单但较单柱形式跨度大，安装搬运不方便。后悬臂形式无前柱，对汽车进出载车板较好，但主框架在后侧，稳定性较差。考虑到安全性和结构方面的问题，本次设计采用单柱形式。设计中上层的托盘和其上面的轿车重量都由框架来承受，所以框架不仅要结构简单，制造容易，还要求满足一定的强度要求。主框架底座部分用混凝土浇注,立柱直接筑在混凝土中。地面上安装有导轨，底层托盘通过滚轮实现横移，立柱的间距应该根据载车板的宽度而定。3.2.2材料的选择钢结构是钢材制成的工程结构，通常由型钢和钢板制成的梁、柱、板等构件组成，各部分之间由焊缝、螺栓或铆钉连接，有些钢结构还部分采用钢丝或钢丝束。钢结构与钢筋混凝土结构、木结构和砖石等砌体结构都是工程结构的不同分支。它们之间有许多共同性，例如在结构体系、内力分析和设计程序等方面大体是相同的；但由于材料性质的不同、原材料和构件截面形状的不同，也各有其特殊性。钢结构具有下列优缺点：（1）材质均匀，可靠性高：钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，质量比较稳定。钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，所以钢结构可靠性较高。（2）强度高，重量轻：钢材强度较高，弹性模量亦高，因而钢结构构件小而轻。当今有多种强度等级的钢材，即使强度较低的钢材，其密度与强度的比值也小于混凝土和木材，在同样受力情况下钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。由于杆件小，所占空间少，亦便于运输和安装。（3）塑性和韧性好：钢结构的抗拉和抗压强度相同，塑性和韧性均好，适于承受冲击和动力荷载，有较好的抗震性能。（4）工业化程度高，工期短：钢结构都为工厂制作，具备成批大件生产和精度高等特点，采用工厂制造、工地安装的施工方法，有效地缩短工期，经济效益好。（5）密封性好：钢结构采用焊接连接后可以做到安全密封，能够满足一些要求气密性和水密性好的高压容器、大型油库、气柜油罐和管道等的要求。（6）耐热性较好：温度在250℃以内，钢材性质变化很小，钢结构可用于温度不高于250℃的场合。当温度达到300℃以上时，强度逐渐下降，600℃时，强度降至不到三分之一，在这种场合，对钢结构必须采取防护措施。（7）耐锈蚀性差：钢结构耐锈蚀性较差，特别在潮湿和有腐蚀性介质的环境中，容易锈蚀，需要定期维护。由于钢材和钢结构有上述特点，本次设计的升降横移式双层立体车库主架采用钢结构。3.2.3制造方法立柱采用工字钢，因为工字钢有较强的承载压力的能力。一共有6根立柱，前后各有4根，采用浇注的方法固定在混凝土中。横梁也采用工字钢，由于提升机构的电动机、联轴器和制动器要放在横梁上，所以采用焊接的方法将横梁平放在立柱上。纵向梁的选择比较困难，因为纵向梁不仅可以用冷弯矩形空心钢管，也可以采用工字钢。由于链轮的结构要放在纵向梁上，考虑到采用前者的方法时，需要在冷弯矩形空心钢管上开矩形孔，制造麻烦，所以本次设计全部采用工字钢来搭建车库的钢结构框架。纵向梁也采用焊接方式固定在横梁上。3.2.4结构的强度校核由上面的分析知道，滑轮安装在纵向梁上，纵向梁要承受轿车和托盘的重量。由于纵向梁跨度比较大，所以在整个钢架中对纵向梁的校核最为重要。取托盘（含轿车）为研究对象，分析受力示意图如图3所示：图2受力分析示意图Fig2Stressanalysisdiagram由于四根链条同时承载。所以每根链条所受载荷F为：F=（G1+G2）/4=（1600+640）㎏×9.8N/㎏/4=5488N链条固定在纵向梁上，所以每根梁承受的力为2744N，纵向梁的承受的最大正应力为W（1）=式中:-梁的最大弯矩；W-抗弯截面系数。梁的受力分析如下图所示：图3梁的受力分析示意图Fig3Schematicbeamstressanalysis抗弯截面系数与纵向梁的材料有关，查阅《机械设计手册》知道所选的抗弯截面系数为33.1×，所以有：=2830×106/33.1=85.5Mpa取=110Mpa，故纵向梁是安全的。4传动系统的设计4.1横移传动系统的设计4.1.1平移机构中齿轮、齿条和传动驱动电动机的选择托盘运行条件是F1=，查阅《摩擦手册》得知，在任何滚动轴承中，克服摩擦所消耗的功率可以按下式计算的平均摩擦力来计算，由公式=P(2)式中：-轴承所受的摩擦力；-滚动摩擦系数平均值；P-按一般动力计算公式得到的轴承上的当量载荷。查阅《摩擦手册》得知部件中是接触式密封，存在制造误差和装配误差，工况加重和润滑剂污染等，的值应该扩大一倍，所以：=1.8××2对于深沟球轴承，由公式：P=×××(3)式中：-径向力；-旋转系数；-安全系数；-温度系数。=G1+G2=(1600+750)㎏×9.8N/㎏=23030N由于是外圈旋转，取=1.2查阅《摩擦手册》得Ks=1.1,Kt=1.0,所以：P=23030N×1.2×1.1×1.0=30399.6N由式（2）可得：=×P=30399.6N×2×1.8×=109.4N由公式：=(4)=2T/d(5)得出T=d/2=109.4×220/2=12030N·mm=12.03N·m由于是小型立体车库，适用于小区，移动速度不宜过快，故选择托盘的移动速度为V=0.35m/s，得齿轮的转速为：n=0.35×60/3.14×0.24=27.9r/minP=×V/1000×/60=109.4×0.35/1000=3.8×Kw在此设计中平移部分只需移动一个车位，移动距离较近，从而要求速度较低。查阅《机械设计手册》，选用YCJ132和802F2-4一体的YCJ齿轮减速三相异步电动机。电动机参数为：额定功率为P=0.75Kw输出转速为n=43r/min输出转距为T=156N·mm所以选择的电动机合适电动机。4.1.2齿轮、齿条的设计（1）选择齿轮、齿条的材料查阅《机械设计》，齿轮选用45号钢调质，表面淬火，=217～255；齿条选用45号钢正火，表面淬火，=210～240。（2）按齿面接触疲劳强度设计计算托盘的横移速度V=0.35m/s齿轮的角速度为：W=2n/60=由公式：V==Wd/2（6）式中：d-分度圆直径。可知0.35m/s=d/2，得d=0.22m=220㎜齿轮采用硬齿面，非对称分布。查《机械设计》得齿宽系数：=0.4选取齿轮模数m=10。由公式d=m·z（7）式中：Z-齿轮齿数。可知220㎜=10z，得z=22此齿轮齿数z在推荐值20到40中可以选取，所以选取z=22符合。查阅《机械原理》由公式p=m（8）可得齿轮的齿距p==3.14×10=31.4㎜。由公式z2=L条/p（9）式中：p-链条节距。可得齿条的齿数z2=2400㎜/31.4㎜=76.43取整数z2=77查阅《机械设计》，由公式=×××(10)式中:-载荷系数；-使用系数；-动载系数；-齿间载荷分配系数；-齿间载荷分布系数。查阅《机械设计》可知=1.25；=1.15；=1.15；=1.04。所以载荷系数的初值为=1.25×1.15×1.15×1.04=1.72得=1.72。查阅《机械设计》,由公式[]=/S（11）式中：S-疲劳强度安全系数，取S=1；-寿命系数；-接触疲劳极限应力。由公式N1=60nj（12）按预期寿命5年,每天工作300天,每天工作8小时来算，得,应力循环次数：N1=60×30×1×8×300×5=2.16×；N2=N1/u=0.7×查阅《机械设计》，选取=1.1，=1.15；=570MPa=460MPa。由公式（11）得：[]=570MPa×1.1×/1=627MPa[]=460MPa×1.15×/1=529MPa综上所述.由公式≥≥161.47㎜（13）可得：d1=220㎜＞=161.47㎜所以选出齿轮d1=220㎜可用。由公式b=×（14）可得齿厚b=0.4×161.47=64㎜齿条宽=64㎜齿轮宽=+(5～10)=70㎜由于采用正常齿轮,所以齿顶高系数=0.8,顶隙系数c*,取c*=0.3分度圆的压力角度数为α=20°确定齿轮的其它参数如下:分度圆直径:d=m·z=10×22=220㎜齿顶高:=m=0.8×10=8㎜齿根高:=(+c*)m=11㎜齿全高:h=(2+c*)m=19㎜齿顶圆直径:=d+2=220+2×8=236㎜齿根圆直径:=d-2=220-2×11=198㎜基圆直径:=d·cosα=220×cos20°=206.7㎜齿距:p=m=31.4㎜齿厚:s=m/2=15.7㎜齿槽宽:e=m/2=15.7㎜基圆齿距:=p·cosα=29.5㎜法向齿距:=p·cosα=29.5㎜顶隙:c=c*m=0.3×10=3㎜4.1.3联轴器的选择（1）类型的选择由电动机额定功率P=0.75Kw，选择YL型凸缘联轴器载荷计算公称转距由公式T=d1/2（15）式中:-托盘受到的平均摩擦力；d1-齿轮分度圆直径。可得T=109.4××220/2=12.03N·m查阅《机械设计》表14-1得工况系数=1.5，由公式=T（16）可得转距=1.5×12.03N·mm=18.05N·m（3）型号选择参考系数:电动机的输出轴径40㎜查得GYH5型凸缘联轴器的许用转距是400N·m，许用最大转速是8000r/min，轴径为30-42㎜之间，故GYH5型凸缘联轴器合适。4.1.4键联接的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，查阅《机械设计》得，许用积应压力[]=100～120MPa,取其平均值[]=110MPa。对于半联轴器与轴之间的联接平键尺寸b×h×L=10×8×32键的工作长度=L-b=32-10=22㎜K=0.5h=0.5×8=4㎜查《机械设计》由公式[]=2T×/Kd（17）可得[]=2×11.98×/4/22/30=9.08Mp＜[δp]=110Mp。该平键的挤压强度足够，所以键是安全的。对于齿轮与轴之间的联接平键尺寸b×h×L=12×8×32键的工作长度=L-b=32-10=20㎜，K=0.5h=0.5×8=4mm由公式[]=2T×/Kd（18）式中：T-公称转距；-键的接触长度；K-键与毂的接触高度；d-轴的直径；[]-许用挤压应力。可得[]=2×11.98×/4/20/40=7.49Mp＜[]。所以齿轮与轴之间的键是安全的。4.2升降传动系统的设计4.2.1升降传动系统设计内容介绍本章主要对链条、链轮的选择计算与校核，驱动机构的设计，主要包括电动机的选择和校核；联轴器的选择和校核；制动器的选择；轴承的寿命计算；升降传动系统的控制和维护。4.2.2升降机构的工作原理每个载车板上都有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时载车板下降。根据载车板及车辆确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板移动速度确定电机功率，根据车身高度来确定上下托盘间的距离，根据这个距离确定钢丝绳的长度，最后根据传动力确定链轮大小，链节形状和大小。4.2.3链轮、链条、钢丝绳的选择计算和校核（1）链条的选择计算:由于此车库要求提升速度要求较低，线速度应该小于0.6m/s，链条受力F=5488N。查阅《机械设计》可知20A链在单排是抗拉载荷是86.7KN，所以选择20A号链作为本设计的传动链。滚子链的具体参数如下：内链节内宽=18.90㎜内链节外宽=27.46㎜外链节外宽=27.51㎜节距p=31.75㎜滚子直径=19.05㎜内链板高度=30.18mm（2）链轮的设计计算和确定参数滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合。本次设计采用一种常用的三圆弧-直线的齿型，其特点:齿型与滚子啮合时的接触应力小；啮合性能好；由于线速度小于0.6m/s，取Z=17（3）确定链轮的其它参数由公式d=p/sin(180°/z)（19）式中：d-链轮的分度圆直径；p-配用链条的节距；z-链轮的齿数。可得d=31.75/sin(180°/17)=168.2㎜，取整数值d=168㎜。由公式=d+p(1-1.6/z)-（20）=d+1.25p-（21）代入数据得：=177.91mm，=188.84mm，所以da取为184㎜。由公式=d-（22）可得=168-19.05=148.95㎜，取整数为=149㎜。由公式=p·cot（180/z)-1.04-0.76（23）可得=31.75×cot10.588-1.04×30.18-0.76=137.5mm，取=137㎜。钢丝绳的选择钢丝绳提升受力分析：托盘是由四根钢丝绳承载，所以每根钢丝绳所受的拉力F为：F=（G1+G2）/4=（640+1600）×9.8=5488N≈5.5KN选择钢丝绳的公称直径为3.2mm，最小破断拉力为8.9KN。4.2.4驱动机构的设计（1）升降机构电动机的选择和校核在钢丝绳的设计中已经知道钢丝绳一端所受的力为5488N。传动轴的直径为40㎜，则所产生的力矩：T=F×d/2=5488×40/2/1000=109.76N·m轴实际的转速为：n=0.35×60×1000/3.14×80=83.6r/min传动轴两端都有一个滚筒，所以实际功率为：P=2×T×n×/9.55=2×109.76×83.6×/9.55=1.92kw选择YCJ160和112MF3-4的YCJ系列齿轮减速三相异步电动机，其参数如下：功率P=4kw输出转速n=115r/min输出转距T1=312N·m（2）联轴器的选择公称转距为：T=9550×P/n9550×4/65=587.7N·m查阅《机械设计》选取工况系数为=1.5由公式（16）得：=×T=1.5×587.7N·m=881.55N·m参考《机械设计课程设计手册》选取GYH5型凸缘联轴器。（3）键的制造方式、尺寸确定和强度校核a.键的制造方式和尺寸的确定链轮、半联轴器与轴的轴向定位都采用平键连接，按第一段轴径为40㎜，由《机械设计》表6-1查得平键截面b×h×L=12×8×56,键槽用键槽铣刀加工，为了保证半联轴器与轴的配合有良好的对中性，选择半联轴器与轴的配合h6/k6，同样选择链轮与轴的配合为h6/k6，选择的平键尺寸为b×h×L=12×8×63b.键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，查阅《机械设计》表6-1得许用应力[]=100～120MPa,取其平均值[]=110Mpa.半联轴器与轴之间的联接平键尺寸：b×h×L=12×8×56键的工作长度=L-B=56-12=44㎜键与轮毂键槽的接触高度K=0.5×8=4㎜所以有：=2T×/k//d=31.2Mpa＜[]所以，选择该键安全。链轮与轴之间的联接平键尺寸：b×h×12×8×63因为同一根轴承上所需传递的扭矩T是相同，所以只要考虑键的大小就行了，两种键的尺寸一样，所以链轮与轴之间的平键是安全的。传动轴的强度校核轴两端有滚筒，收到钢丝绳的拉力，取[]=110Mpa轴的弯曲受力分析如下图所示：图4轴的弯曲受力分析Fig4Axisbendingstressanalysis由图可知，轴受到的最大弯矩为：M=5488×cos7°×60×2160/2220×1000=318N·m由公式=/32(24)=M/(25)可得：=318×32/3.14/=50.63Mpa<[]=110Mpa。所以轴是安全的取[]=40Mpa，轴扭转时的受力分析如下图所示：图5轴的扭转受力分析Fig5TorsionalAnalysisshaft由公式=16T/（26）其中T=109.76+109.76=219.52N·m可得：D==0.03035=30.35mm<40mm。所以选择的轴是安全的。4.2.5轴承寿命的计算和滚筒和滑轮的选择轴承寿命的计算对于滚动轴承6308，其基本额定动载荷C=40.8KN。下面确定其动量载荷P，由于它不承受轴向力，故有：P=Ft/2=5488/2=2744N由公式=×/n/60（27）由于本设计选用的是深沟球轴承，取ε=3，所以：=(40.8×/2744)3×/60/73=7.5×h（2）滚筒的选择考虑到安装等要求，选择滚筒的基本尺寸为：长度L=100mm，外侧直径D=100mm，内侧缠绕钢丝绳部分直径d=80mm，内圆直径为40mm。（3）滑轮的选择由于滑轮的安装不能影响轿车的存取，确定滑轮的尺寸为：滑轮槽宽W=10mm，外圆直径d=100mm，滑轮槽深h=20mm。4.2.6升降机构的控制和维护（1）升降机构的维护本次设计的链传动采用人工定期润滑的方式。用刷子或油壶定期在链条的内，外链板的间隙中注油，供油量保持在每班注油一次。为了工作安全、保持环境清洁，防止灰尘进入、减小噪声等原因，用铸造或焊接护罩将链传动封闭。定期对提升部分的控制系统进行检修，还有就是安全装置的维护，保证提升机构的安全稳定。5控制系统的设计5.1控制系统升降横移式双层立体车库的控制对象主要包括升降电机和横移电机。本次设计采用PLC即可编程控制器。PLC最初只具备逻辑控制，定时、计数等功能，主要是用来取代继电接触器的功能。PLC是计算机技术与继电接触控制技术结合的产物，它采用了计算机存储程序和顺序执行操作的原理。PLC发展至今，它采用了中央处理单元CPU，从而具有强大的应用功能，而且它的指令系统丰富，程序结构灵活，通用性和适用性强，主要用以实现复杂控制，是目前自动化控制中应用最广泛的设备。在本次设计中，由于停车库中存、取车控制比较复杂，但又是顺序动作控制，控制方式也很单一，故选用PLC控制最为合适。PLC用于自动化立体车库控制有以下几个优点：（1）