毕业设计（论文）-垂直循环立体车库机械设计

目录TOC\o"1-3"\h\u13068摘要 II7365Abstract III4704第1章绪论 5219921.1研究背景 5102921.2国内外发展现状 5319581.3本文研究内容 6301541.4本文研究意义 723058第2章车库方案设计 8257892.1车库的功能和初始参数 8285182.2车库工作原理 871382.3立体车库结构方案 930012.4本章小结 103138第3章驱动结构的设计计算 11191173.1.传动简图 11324603.2.传动系统设计 11179163.3电动机的选择及传动比分配 12288493.3.1工作电机的选择 12120163.3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比 13152413.4涡轮蜗杆减速机构设计 16308273.5链传动设计 20122073.6本章小结 2115958第4章主要零部件设计校核 22149704.1输入轴的设计 22157354.2输出轴的设计 27161844.3工作轴的设计 3317844.4本章小结 3816671第5章标准件选型校核 39136065.1联轴器选择 39116545.2平键选择 40213035.3输出轴键选择与校核 41207735.4输入轴的轴承计算与校核 41307325.5本章小结 416197第6章垂直循环立体车库三维建模 4321586

6.1Solidworks三维建模技术 43308806.2垂直循环立体车库三维建模 43139423、焊接侧边建模。 4578446.3立体车库装配 49233526.4本章小结 5230613参考文献 5322504致谢 54摘要自动化的应用技术促进这生活各个方面的发展，并且改变着生活传统的各个方式，极大解放传统劳动力的生产方式，提高传统劳动的生产效率，本文正是基于自动化的应用技术，以自动化的立体车库为应用背景设计一款小型化方便化的小型车库设备，改变传统的平面式底下停车，减少传统车库对平面面积的占用，能够提高小区居民以及街道停车的方便性，为了完成本次设计内容，首先通过相关技术文献查阅相关车库系统技术和设备传动的应用技术以确定本次设备的主体结构，然后通过机械设计的理论计算完成对初始方案和初始结构的计算，验证所设计的方案能够满足理论的停车需求，然后对所设计的标准件进行合理设计选型：电动机、减速机构、轴承等，最后采用计算机的辅助绘图技术CAD和solidworks完成对方案图纸的绘制,并根据机械设备的安装装配技术最后完成三维的辅助装配,自上而下的设计理念参数化的设计,最后完成对设备的设计模拟装配,通过本次对车库的设计旨在提高我国立体车库的发展、普及和应用，也对通过对本次设计的理解加深自身对机械设计理念和应用实践能力为走向社会提供一份设计经验。关键词:自动化；电动机、减速机构、CAD、模拟装配；AbstractTheapplicationtechnologyofautomationpromotesthedevelopmentofallaspectsoflife,andchangesallwaysoftraditionallife,greatlyliberatestheproductionmodeoftraditionallabor,andimprovestheproductionefficiencyoftraditionallabor.Thispaperisbasedontheapplicationtechnologyofautomation,anddesignsaminiaturizedandconvenientsmallgarageequipmentwiththeautomaticthree-dimensionalgarageastheapplicationbackground.Changethetraditionalflatparking,reducetheoccupationoftheflatareaofthetraditionalgarage,canimprovetheconvenienceofresidentialresidentsandstreetparking,inordertocompletethedesigncontent,firstthroughtherelevanttechnicalliteraturetorefertotherelevantgaragesystemtechnologyandequipmenttransmissiontechnologytodeterminethemainstructureoftheequipment,Thencompletethecalculationoftheinitialschemeandtheinitialstructurethroughthetheoreticalcalculationofmechanicaldesign,verifythatthedesignedschemecanmeetthetheoreticalparkingneeds,andthencarryoutreasonabledesignandselectionofthedesignedstandardparts:Motor,deceleratingmechanism,bearing,etc.Finally,thecomputer-aideddrawingtechnologyCADandsolidworksareusedtocompletethedrawingoftheschemedrawings,andthree-dimensionalauxiliaryassemblyiscompletedaccordingtotheinstallationandassemblytechnologyofmechanicalequipment,thedesignconceptofparameterizationistop-down,andfinallythedesignofequipmentassemblyiscompleted.Throughthisdesignofthegarage,thedevelopmentandpopularityofthestereoscopicgarageareimprovedAndapplication,butalsothroughtheunderstandingofthisdesigntodeepentheirownmechanicaldesignconceptandapplicationofpracticalabilitytoprovideadesignexperiencetothesociety.Keywords:Automation;Motor,deceleratingmechanism,CAD,analogassembly;第1章绪论1.1研究背景目前我国经济发展水平在逐年提高，人们生活质量和生活水平正常向着更好层次的发展，对于出行工具，传统采用自行车的时代已经过去，据国内相关报道我国的汽车的居民保有量在上亿量并且次数字还在逐年升高，随着汽车的普及人们在方便出行的同时也遇到了一个比较头疼的问题就是停车，由于国内的基础建设并不完善，道路两侧也并没有建造太多的停车区域因此停车难是目前国内城市所存在的普遍问题，传统的停车主要采用露天或者室内的停车厂，其采用多层平面的布局，其对空间平面上的体积占用比较大，建造成本性高难以在城市内部推广普及，因此在当前形势下，如何有效的建设新的停车设备是当前比较迫切的任务书，随着工业自动化发展，自动化的设备控制和制作技术已经应用到生活的各个方面，在此背景下发展我国独立的停车设备无疑是更有利的。1.2国内外发展现状1.2.1国外发展现状国外其是汽车的生产和使用大国，其生产的汽车质量好并且使用长久行比较强，并且基本全球的汽车生产都集中在国外，其工业自动化的发展水平比较高，因此其对立体式车库的停车设备相对国内发展也都比较早，特别经历过一次、二次工业革命之后，其欧美各国随着对资源的应用紧张，迫使其加强对自动化停车设备的着重发展，以缓解国内对土地资源的使用，其在上世纪六七年代后期美国一家汽车制造公司首先提出来多层升降设备用来提高汽车的停车存储，随后的日本也设计生产出相应的空间立体停车设备，其设计主要在于采用刚架构以及传动链条方式生产独立的停车设备，但传统设备采用的空间布局比较大，不适合移动或者在街头巷尾中使用，但是其停车理念的设计和提出也是对未来停车方向起到一定的促进意义，随着在本世纪初期，日本对于停车理念的设计不仅在于独立的停车设备，而是能够随着建筑物的造型合理布局，合理使用其相关的空间进行环形停车设备，并且对于控制的精准行上，随着微电子以及自动化的工业控制的出现，其停车设备在于控制的稳定性上有所提升，并且对于外形结构像韩国和台湾更多多种多样，终其一点更多采用空间的占用能够减少对土地的使用，并且方便在任何需要的地方停车，也能够增加人们出行的便利性。1.2.1国内发展现状国内对于自动化的停车设备发展比较缓慢，我国前期工业自动化的基础比较薄弱，自动还的控制设备和使用普及率比较低，并且国内正处于一个新城改造的时期基本每个小区都有一定的停车厂，但对于国内比较发达的一线城市对于停车难的问题已经开始出现，目前国内对于停车设备主要采用资源互通的解决方式，只要是方便停车的地区大家可以互相采用从而缓解一定的压力，但随着国内经济发展的浪潮下，人们将会拥有更多的汽车，采用传统旧的方式已经很难满足更多的需求和使用，因此发展自动化的停车设备已然是必然所趋。在上世纪末期我国已经开始引进大量的停车设备，但国外设备对于停车也难以批量的推广，随着对国外设备的引进，国内制造厂家经过不断研究也生产了一定的自动化车库，如合肥的立体车库其主要采用水平、树直的停车方式其占用面积比较大难以广泛推广，随后上海制造公司首次提出来小型移动式立体车库，其外形结构体积比较小，能够很好匹配在市区中，随着自动化的发展国内对于停车设备的发展也在如雨后春笋一样蓬勃有力，但是仍然存在着很多问题：1、设备使用稳定性比较差；2、运动控制不够精确，运动出车过程容易产生一定的误差；3、设备耐久性不高难以保证长久使用；4、外形体积比较大难以快速方便移动等等，国内设备的发展经过以上分析还是有着很长的一段路要走。图1.1立体车库1.3本文研究内容（1）调研国内外立体车库工作原理以及发展现状，找出其设计的不足。（2）根据调研结果，针对当前比较流行的立体车库进行分析比较，综合各个结构的特点，设计立体车库的构型方案。（3）根据设计方案，对结构中所涉及的轴、链轮、轴承固定座以及所用的标准件电机、减速器等进行理论计算并校核其内容能否满足使用要求。（4）根据所设计方案和计算内容采用计算机图形设计软件solidworks和CAD对涉及的内容进行三位参数化的建模并绘制标准的工程图。1.4本文研究意义随着自动化技术的发展和应用，给各个各业带来着翻天覆地的变化，其所产生的变化不只是对传统劳动生产力的解放更是对传统设备的应用起到革命性的变革，本次设计的课题为立体车库的设计，主要通过对传统车库停车方式的分析设计新的停车设备，在充分保证停车使用功能的同时减少传统性停车厂对平面车间的使用和占用，对提高停车设备对空间的使用具有一定的促进意义，并且新型立体式停车设备能够极大提高对小区空间体积的占用，设备整体可控并且方便移动，能够完成集中式的停车解决小区或者路边随意停车和停车难的现象，有效改善所在城市的交通出行。此外通过立体车库的设计过程也能极大促进自身对机械设备设计过程的应用和认识，并且通过对车库设备设计的过程也能够加强自身对所学知识的理解和应用，为车库设备发展做到一定的理论铺垫，并且为自身走向设备打下一定的理论基础。

第2章车库方案设计2.1车库的功能和初始参数本次设计的立体车库，首先根据市场现有设备进行参考，为了减少对平面尺寸的占用，结构设计上采用空间垂直循环式车库结构，尽可能减少对水平面积的占用，因此根据设计需求可分类列出以下几点作为本次设计需要解决的问题：1.外形结构紧凑、体积和空间占用比较小，方便快速移动；2.车库整体外形不大，能够完成对普通轿车的停车存储，车库的存储数量能够最大完成6~9台的同时存储；3.车库外形结构比较小根据目前市场小轿车的初始参数长宽高基本满足5m*2m*3m以下，所设计的车库采用循环立体车库，增加对空间的使用，小区容积率有限因此平面尺寸尽量减少，并且为了方便移动整体结构设计可同时容纳9台轿车，因此大致的长宽高尺寸，约为7m*7m*12m结构尺寸不大方便移动安装，可根据具体小区的使用设置多台安置，轿车的重量家用轿车的重量为之间，因此后续结构设计需要能够保证最大吨位的汽车能够完成循环负载承重，本次设计负载大小按照最大设计可选择进行设计计算。4.外形尺寸尽量比较小，并且能够方便快速移动，设备具有一定的稳定性和使用长久性并且性价比高、使用效果比较好；2.2车库工作原理车库的工作原理主要通过电机驱动系统带动相应的减速装置，然后通过减速装置将具有停车平台组成的循环装置进行不断的循环驱动,从而实现车辆的循环存储,车辆的进入平台可经过结构设计的下方两立柱之间进行进出停放,从而实现车辆的自动进入,其工作过程需要借助控制系统对旋转圈数的精准定位，从而完成整体的循环停放，具体的操作使用说明如下：在进行车辆存储时候可可将车辆存放到相应的底层车库入口处，其过程操作需要人工或者自动感应控制系统完成车库的自动感知控制，轿车进入后其自动感知停车完成从而将轿车停放到相应的其他区域，其空余位置经过控制系统的自动感应从而停在底层入口处进行自动感应，从而未下次的停车进行继续等待，却车过程其每个车厢设置一定的停车码，其可在手机端进行扫码取车，即可将自己车辆从入口处进行取出从而完成取车的功能，取车功能结束后其空余车位会自动停止在原来如没有下一次取车其可留在原地进行继续等待，方便二次停车。2.3立体车库结构方案车库的设计除了工作原理上需要满足循环立体停车停放以及外形结构小，结构紧凑外其整体的设计还需满足一定的经济性和加工成本性，因此对于主要的支撑结构可采用工业标准型钢进行设计，具体的结构示意图和结构内容说明可参照如下：图2.1立体车库总体方案链条传动结构；2.链轮传动机构；3.驱动电机；4.减速机构；5.停放平台；6.固定支撑机构；根据以上结构分析可知本次设计的结构具体可包括：链条传动结构；2.链轮传动机构；3.驱动电机；4.减速机构；5.停放平台；6.固定支撑机构几个方面的主要内容，现对机构的工作原理和使用进行详细分析：1.链条传动机构:本次设计的传动机构主要采用链条，链条的材料一般采用合金材料的碳素结构钢能够承受较大的负载，并且其传动过程不会出现同步带等打滑现象因此传动力矩比较大，传动比较安全。2.链轮传动机构：本次设计的设备其传动过程具有一定的位置距离，因此传动方式可采用链轮并且通过链条进行传动，能够传动和承受较大的力矩。3.驱动电机：驱动电机本次设计可采用普通三箱异步电动机，本次设计停车平台的控制速度不大根据目前市场的车库停放和存储速度本次设计的用车等待时间不超过一分钟，并且传动精度要求不高，其速度可通过电子调速器或者变频器进行驱动控制，因此电机考虑性价比要求可选择三项异步电动机。4.减速机构：对于减速机构其主要设计能够实现电机的减速增扭，从而降低负载力矩对电机扭矩的要求，减速机构的类似可根据具体设计进行合理选取。5.停放平台：对于本次设计的停放平台结构设计上可采用标准型材焊接，其平台上设置安装有一定的限位感应机构和停车限位阻挡机构，从而保证车辆能够正确停放到相应的平台中心。6.固定支撑机构：固定支撑是能够讲所设计的机构进行合理的布局从而完成对所有机构的固定安装，本次设计所采用的固定支撑采用工业C型钢和槽型钢进行固定支撑，固定型材价格和成本性比较低，焊接后的整体具有很好的强度和力学性能。2.4本章小结本章节主要查阅相关文献确定本次的设计需求以及本次车库所需要满足的小车外形，并且根据所设计的小型化停车方案确定本次的方案布局，对涉及的机构进行详细阐述，确定结构所涉及的传动方案和功能要求。第3章驱动结构的设计计算3.1.传动简图根据车库结构方案可对此次设计的立体车库的运动简图进行绘制如下：1.电机2.联轴器3.轴承4.蜗轮蜗杆减速机构5.链传动机构6.主轴3.2.传动系统设计一.传动方案特点根据本次结构设计方案，可知组成传动结构的主要内容可具体分为以下几个方面：1.组成：本次设计传动力矩比较大，因此传动结构主要包含减速器、电机、联轴器等。2.特点：本次传动为了满足一定的传动间距，传动主要方式采用链轮和链条传动；3.确定传动方案：考虑到电机转速高，以及整体空间布局问题，采用联轴器连接方式，并配合使用传动比较高的蜗轮蜗杆减速器。二.计算传动装置总效率为轴承的效率，为齿轮的效率，为联轴器的效率，为链传动的效率，为工作机的效率。此次设计的垂直循环立体车库主要是针对家用轿车的停放，整个垂直循环立体车库可分为运动机构和支撑机构两个部分，其中支撑机构主要是采用钢制型材来完成主体焊接，运动机构主要有传动机构和车辆托板组成，车辆托板主要是对车辆进行固定和托举，其设计主要考虑强度问题，运动机构采用电动机、蜗轮蜗杆以及链传动相互组合。在此次垂直循环立体车库设计中采用9车位结构，九个车位均匀布置于特制链条的链板上，由于设计机构的特点可知当垂直循环立体车库停放2、4、6、8个车辆时车辆会均匀分布在垂直循环立体车库两旁，从而会使得特制链条两端的受力相同，即可达到重力中和作用，在需要旋转时只需要提供较小的驱动力便可实现车辆托板的转换。当停放的车辆为1、3、5、7、9时，会有一辆车没有对应的车辆给与重力中和，因此在对车辆托板进行转换时需要提供一个车辆运动的驱动力，参考大多数家用轿车吨位数据，在此次设计计算中取每辆轿车吨位为2.0吨，每个车辆托架综合重量为0.3吨。计算所需最大驱动力F:在对垂直循环立体车库上的托板进行移动时需要控制其运行速度，使得其在托板转换过程中始终处于平稳状态，若托板转换过程中运行速度较快则会导致托板稳定性下降，从而导致车辆摇晃，甚至会导致结构损毁的严重后果，若托板转换过程中运行速度较慢则会导致机构的工作效率下降，从而延长用车等待时间。在此次设计中确定用车最长等待时间为一分钟，机械可以顺时针、逆时针两个方向转动，因此结合整体结构可知托板运行速度为0.144m/s。计算工作状态下托板运行所需功率：计算工作主轴的转速：已知特制链轮的运行速度为：已知特制链轮的直径为：则计算特制链轮的转速为：3.3电动机的选择及传动比分配3.3.1工作电机的选择工作机的转速:工作机的功率:电动机所需工作功率为:根据以上计算结果并且结合机械蜗轮蜗杆的传动特点以确定本次的传动比，根据相关计算公式查表可得传动比在比较合适，并且链条传动其传动比不应太大根据经验查表其大小通常在，因此根据传动比的计算公式本次传动过程总的传动比为，根据所设计的传动比计算其电机的转速为：，对于电机的选型除了考虑额定转速需要能够满足所要求，并且其性价比要求比较高，并且方便后期的维修和材料更换，因此对于目前电机进行比较异步电动机比较合适，其具体系列可选择具体型号系列根据常用的电机型号可查询为：Y系列的Y160M2-8，额定功率为5.5Kw，满载转速720r/min，同步转速750r/min。根据目前对电机的尺寸以及外形可具体参见以下计算公式：：中心高外形尺寸地脚螺栓安装尺寸地脚螺栓孔直径电动机轴伸出段尺寸键尺寸HL×HDA×BKD×EF×G160mm600×385254×21015mm42×11012×373.3.2确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比：总传动比的计算主要根据输出端的转速与具体的电机额定满载情况下的转速进行对比，并根据具体计算公式可得本次传动结构的总传动比：由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为:（2）分配传动装置传动比:式中分别为减速器、一级链传动、二级链传动的传动比；结构设计中为了减少标准件链轮的外形尺寸，增加一定的性价比，对于传动比的大小选择过大会造成材料的浪费，因此根据传动方案初步选取，根据传动结构的减速器传动比的相关计算可得：（1）各轴转速:输入轴：输出轴：小链轮轴：一级链传动从动轴：（2）各轴输入功率:输入轴：输出轴：小链轮轴：一级链传动从动轴：则各轴的输出功率：输入轴：输出轴：小链轮轴：一级链传动从动轴：（3）各轴输入转矩:电动机轴输出转矩：输入轴：输出轴：小链轮轴：一级链传动从动轴：各轴输出转矩为：输入轴：输出轴：小链轮轴：一级链传动从动轴：3.4涡轮蜗杆减速机构设计对于本次设计的减速结构选择，为了增加力矩和降低电机的传动速度，必须选择合适的减速机构，目前减速结构可分为：直齿减速机构、蜗轮蜗杆减速机构、行星减速器机构等，根据本次的设计本次，在具体车库中其加速过程还需要考虑一定的安装性，防止出现滑动现象要求结构具有一定的自锁性能，通过对比发现蜗轮蜗杆减速机构其传动稳定、性价比高、传动效果好。1.选择蜗杆传动类型对于蜗杆的传动形式根据国标设计手册：GB/T10085-198，采用渐开线蜗杆（ZI）对于传动的稳定性和零件加工性比较合适。2.选择材料及精度等级材料选择首先根据设计手册齿轮材料选型表，通过查阅可知其具体材料为：40Cr，并且采用淬火处理，并且为了增加其相应的硬度和摩擦性能其齿面强度可达到：280HBS，大齿轮的材料可选择通用的低碳钢：45，其传动过程过程单位面积内的强度比较小因此对于表面淬火硬度稍微低于小齿轮可取为240HBS。3.按齿面接触疲劳强度进行设计根据蜗杆传动的计算公式，对于齿面的强度进行计算后，在通过相关公式对其疲劳强度进行计算，具体计算过程根据理论力学的相关查询可得：确定作用在蜗轮上的转矩根据第四部分计算（2）确定载荷系数K载荷系数主要根据传动系统所受到的工作条件，根据本次传动过程其受到相对于单方向的稳定载荷并且传动力矩比较稳定，传动过程速度不大，因此根据结构设计计算取值：载荷分布不均系数；由表11-5选取使用系数；根；则：（3）确定弹性影响系数弹性系数的影响主要因素为传动结构所选材料，本次设计铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故（4）确定蜗杆头数和蜗轮齿数根据传动比选择蜗杆头数，则蜗轮齿数，取（5）确定许用接触应力根据上述所选择的材料：蜗轮材料铸锡磷青铜，加工方式可选金属铸造模具，蜗杆螺旋齿面硬度＞45HRC，可从表11-7中查得蜗轮的基本许用应力应力循环次数寿命系数：则：（6）计算值因，根据结构设计计算参数其具体的模数可选择:，并且根据相关的计算参数选取相关蜗杆的分度圆直径直径。4.蜗杆与蜗轮结构尺寸的计算（1）中心距（2）蜗杆轴向齿距：直径系数：齿顶圆直径：齿根圆直径：分度圆导程角：蜗杆轴向齿厚：蜗杆宽度：（3）蜗轮蜗轮分度圆直径：蜗轮喉圆直径：蜗轮齿根圆直径：蜗轮咽喉母圆半径：蜗轮宽度：蜗轮顶圆直径：5.校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：根据，从图11-17中可查得齿形系数螺旋角系数：许用弯曲应力：根据机械手册计算公式在材料铜ZCuSn10P1其所查询承受的弯曲应力大小为：，并根据相关寿命计算公式可得：寿命系数：弯曲强度是满足的。6.验算效率相对滑动速度：根据机械设计手册的理论力学的相关计算可得：得、；已知代入下式中得：7.热平衡核算取油温=，周围空气温度，通风良好，取，传动效率为=，则散热面积S为主要设计结论模数，蜗杆分度圆直径，蜗杆头数，蜗轮齿数，中心距。蜗杆材料用45钢，齿面淬火；蜗轮材料用铸锡磷青铜ZCuSn10P1，对于加工制造公益采用铸造而成。其他重要齿轮参数总结和计算名称代号计算关系式取值蜗杆直径系数10蜗杆轴向齿距蜗杆导程蜗杆分度圆直径蜗杆齿顶圆直径蜗杆齿根圆直径蜗杆导程角蜗杆齿宽蜗轮分度圆直径蜗轮喉圆直径蜗轮齿根圆直径蜗轮咽喉母圆半径蜗轮宽度蜗轮顶圆直径3.5链传动设计1.选择链轮齿数取小链轮齿轮，大链轮的齿数为2.确定计算功率根据设计手册并且传动结构的工况系数，根据设计查询传动主动链轮的相关齿数可得相关的系数大小：，本次结构设计采用单排作用链条，其传动设计可得相关功率为：3.选择链条型号和节距根据，，根据机械设计手册对链条的节距和型号查询本次设计可选择:24A。并且根据计算查表可的链条节距。4.计算链节数和中心距初选中心距取相应的链长节数为取链长节数。根据机械设计进行相关尺寸计算查询线性插值，计算得到中心距计算系数，因此本次链条传动其传动大小的中心距离为：5.计算链速v，确定润滑方式由和链号24A，根据链条的传动速度和具体的链条型号，对于链条的润滑方式可采用人工辅助进行，其速度不快人工即可满足润滑要求。6.计算压轴力p有效圆周力为：根据链轮的使用方式确定相关的压轴的载荷系数，根据通常的水平方式其载荷系数大小为：，根据相关计算公式可得：7.主要设计结论链条型号24A；链轮齿数；链节数，中心距。3.6本章小结本章节主要针对立体车库的运动机构进行设计，主要设计到机构的驱动原件电机的选择，各部分传动机构上传动比的分配，蜗轮蜗杆机构的设计计算以及链传动的设计和选型。第4章主要零部件设计校核4.1输入轴的设计1.蜗杆轴上的功率、转速和转矩2.求作用在齿轮上的力已知蜗杆的分度圆直径为:蜗轮的分度圆直径为:则:3.初步确定轴的最小直径:轴的相关设计金计算，首先在满足强度使用前提下，确定其最大载荷下最小轴径的大小，本次设计为了满足材料性价比要求对于轴的常用材料可选择45钢，轴的热处理通常采用淬火调制，根据具体的计算选取系数：：对于最小轴径大小尺寸本次设计可选择的轴需要与电动机进行连接，其采用联轴器，因此通过最小轴径选择相应合适的联轴器型号，本次轴的大小可线用字母代替，具体联轴器的计算也需要满足相应扭矩和转矩要求，对联轴器的扭矩计算需要考虑一定的安全系数根据相关资料查表其大小，则联轴器具体的扭矩为：根据上述计算结果按照设计手册查询：查标准GB/T4323-2002，联轴器选择标准系列：。其外形尺寸为：孔径故取，联轴器与轴的连接具有一定的深度其具体长度为：。4.轴的结构设计图5.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）轴的设计需要满足其所固定安装的结构元件，因此根据本次设计传动要求可得，I-II需要设计定位台阶，因此II=III尺寸为;,轴结构左边需要考虑一定的密封和安全保证，因此结构左端需要设计一定的挡圈：直径。根据结构设计联轴器的长度为，因此坐断的长度应该比联轴器的安装尺寸稍微短一点因此I-II取。2）轴承的设计选择，根据传动结构的受力分析，其受力比较大因此可选：单列圆锥滚子轴承，根据具体传动尺寸其内径安装孔大小：，对与设计手册标准的型号大小为：30209，具体尺寸为，故，取挡油环的宽度为2，则。根据轴承的型号，传动设计上采用挡油环，其具体外形尺寸根据所选轴承进行相关查询：，因此。3）蜗杆蜗杆轴其轴的直径不大因此结构设计上可将其固定为一个整体方便加工因此其相关尺寸：，。4）为了方便轴承端盖后期维修拆卸因此结构设计上需要留有一定间隙：。5）取蜗轮顶圆距箱体内壁之距离，考虑箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取，取蜗杆轴安装轴承处箱体内凸台距箱体内壁距离为t，取，则至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。第一段第二段第三段第四段第五段第六段第七段直径(mm)35404552965245长度(mm)585022.75176.25144176.2522.756.轴的受力分析和校核1）作轴的计算简图:根据30209轴承查手册得联轴器中点距左支点距离:齿宽中点距左支点距离:齿宽中点距右支点距离:2）计算轴的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右侧轴承1的总支承反力：左侧轴承2的总支承反力：3）计算轴的水平弯矩并绘制弯矩图：蜗杆受力点截面C处的水平弯矩：截面B处的水平弯矩：4）计算轴的垂直弯矩并绘制弯矩图：蜗杆受力点C处左侧的垂直弯矩：蜗杆受力点C处右侧的垂直弯矩：5）计算合成弯矩并绘制弯矩图：蜗杆受力点C处左侧的合成弯矩：蜗杆受力点C处右侧的合成弯矩：支点B处的合成弯矩：6）绘制扭矩图7）计算当量弯矩并绘制弯矩图截面A处的当量弯矩：截面B处的当量弯矩：截面C处左侧的当量弯矩：截面C处右侧的当量弯矩：截面D处的当量弯矩：8）按弯扭合成应力校核轴的强度：根据机械设计理论计算，其校核点为最大弯矩的地方，并且根据轴的传动和结构受力方式可选择相关的变力系数：根据计算公式：根据计算结果，键槽对轴的影响不大，轴的强度设计能够满足传动要求，因此合适。轴的弯扭受力图如下：4.2输出轴的设计1.输出轴上的功率、转速和转矩2.求作用在蜗轮上的力已知蜗杆的分度圆直径为:已知蜗轮的分度圆直径为:则:3.初步确定轴的最小直径:轴的相关设计金计算，首先在满足强度使用前提下，确定其最大载荷下最小轴径的大小，本次设计为了满足材料性价比要求对于轴的常用材料可选择45钢，轴的热处理通常采用淬火调制，根据具体的计算选取系数：，并根据以下计算公式：输出轴的最小直径需要与外部链轮进行配合安装而且其安装方式采用键槽因此考虑轴的设计需要有一定的安全系数：5%，故选取:。4.轴的结构设计图5.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）I-II满足结构定位要求取II-III段直径尺寸；左端挡圈直径。现取。2）轴承型号，根据传动分析以及安装尺寸，可选择具体型号为：30218，可查询其外形，，取挡油环的宽度为15，则。左端轴承根据轴向定位要求差30218型轴承定位轴肩高度，取。3）轴段IV-V段直径；结构采用油环定位。取蜗轮轮毂宽度，为了方便使挡油环端面可靠地压紧齿轮，故取。4）为了方便后期轴承档盖的拆卸安装。5）取蜗轮轮毂端面距箱体内壁之距离，考虑箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取，已知滚动轴承的宽度，则：通过以上计算可得轴的详细尺寸：第一段第二段第三段第四段第五段第六段直径(mm)8388909510090长度(mm)405058.5112947.56.轴的受力分析和校核1）作轴的计算简图:根据30218轴承查手册得齿宽中点距左支点距离:齿宽中点距右支点距离:小链轮中点距右支点距离:2）计算轴的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右侧轴承1的总支承反力：左侧轴承2的总支承反力：3）计算轴的水平弯矩并绘制弯矩图：截面A处和B处的水平弯矩：齿轮轴截面C右侧水平弯矩：齿轮轴截面C左侧水平面弯矩：截面D在水平面上所受弯矩：4）计算轴的垂直弯矩并绘制弯矩图：截面A在垂直面上所受弯矩：截面B在垂直面上所受弯矩：齿轮所在轴截面C在垂直面上所受弯矩：截面D在垂直面上所受弯矩：5）计算合成弯矩并绘制弯矩图：截面A处的合成弯矩：截面B处的合成弯矩：齿轮截面C合成弯矩：截面D处的合成弯矩：6）绘制扭矩图7）计算当量弯矩并绘制弯矩图截面A处的当量弯矩：截面B处的当量弯矩：截面C处的当量弯矩：截面C处的当量弯矩：8）按弯扭合成应力校核轴的强度：按照强度计算校核公式最大危险断裂面C处的强度以及相关传动在系数，取，则计算相关传动应力：故所设计轴能够满足强度使用按要求。）。轴的弯扭受力图如下：4.3工作轴的设计1.工作轴上的功率、转速和转矩2.求作用在蜗轮上的力已知二级链传动大链轮分度圆直径为:已知特制链轮分度圆直径为:则:3.初步确定轴的最小直径:根据以上对轴的设计分析轴材料采用45号碳素结构刚并且轴的系数值取，得计算如下：输出轴需要与相关链轮进行键槽连接因此结构设计需要考虑一定的安全系数：5%，故选取:。4.轴的结构设计图5.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度工作轴的具体尺寸需要根据立体车库的总设计结构进行确定，在满足最小直径的前提下进行合理设计，工作轴的具体尺寸如上图所示。6.轴的受力分析和校核1）作轴的计算简图:根据6230轴承查手册得特制链轮中点距左支点距离:特制链轮中点距右支点距离:大链轮中点距右支点距离:2）计算轴的支反力：水平面支反力：垂直面支反力：右侧轴承1的总支承反力：左侧轴承2的总支承反力：3）计算轴的水平弯矩并绘制弯矩图：截面A处和B处的水平弯矩：齿轮所在轴截面C右侧在水平面上所受弯矩：齿轮所在轴截面C左侧在水平面上所受弯矩：截面D在水平面上所受弯矩：4）计算轴的垂直弯矩并绘制弯矩图：截面A在垂直面上所受弯矩：截面B在垂直面上所受弯矩：齿轮所在轴截面C在垂直面上所受弯矩：截面D在垂直面上所受弯矩：5）计算合成弯矩并绘制弯矩图：截面A处的合成弯矩：截面B处的合成弯矩：齿轮所在截面C处的合成弯矩：截面D处的合成弯矩：6）绘制扭矩图7）计算当量弯矩并绘制弯矩图截面A处的当量弯矩：截面B处的当量弯矩：截面C处的当量弯矩：截面C处的当量弯矩：8）按弯扭合成应力校核轴的强度：根据结构计算公式以及相应的载荷系数取，则轴的计算应力：根据计算轴的尺寸能够满足结构要求。轴的弯扭受力图如下：4.4本章小结本章节主要针对第三章中运动机构设计中的主要零部件进行计算校核，通过科学计算的方法来确定各尺寸的合理性，并通过校核验证零部件的强度等。此次零部件校核主要针对蜗杆、涡轮轴以及工作主轴进行，保证其工作过程中的稳定性。第5章标准件选型校核5.1联轴器选择1.联轴器的介绍联轴器在工业制品中也可以称之为联轴节，其主要的作用能够使得相关的主动轴与从动轴进行紧密链接，并且能够实现同步转动和同步力矩的传输，与其连接的轴通过轴上键槽进行固定链接，并且联轴器通常具有一定的挠性连接能够减少相互作用的主轴的不同心性，对所需要配合传动的主动和从动轴起到一定的偏移补偿并且能够对传动过程的负载激增起到一定的缓冲、吸震性能。联轴器的设计选型主要针对所选的驱动原件输出轴的致敬尺寸，然后结合传动轴段直径进行标准型号选取，选取后的联轴器需要对其进行扭矩、负载的相关校核，对于特殊工况下转速更高的起你光还需对其结构上弹性元件和边缘件进行离心力和变形性的脚酸校核，所选联轴器除了满足必要的强度计算校核还需要考虑工况的实际需要能够满足以下几个方面的要求:可移性。其主要能够满足传动结构件在加工制造误差对安装所造成的影响，通过联轴器的可移动性能够对相关的安装误差进行一定的轴向和径向方向的弥补，因此对所选的联轴器其必须能够具有一定的消震性能，从而能够具有一定的游离间隙能够方便后期安装；缓冲性。工业设备在具体的使用过程中容易因瞬时负载过大所造成传动结构元件的损伤，因此动力输入轴与传动连接件之间选择弹性元件连接从而能够具有一定的缓冲、减振从而对传动结构起到一定的结构保护；（3）基本要求能够满足结构的转速、扭矩要求并且整体具有一定的强度、刚度并且保持一定的使用寿命；（4）结构设计尽量简单、方便后期维护和安装更换；2.联轴器的计算：（1）载荷计算公称转矩：由表查得，故得计算转矩为：（2）型号选择选用LT5型联轴器，联轴器许用转矩为，许用最大转速为n，轴孔直径为，轴孔长度为。联轴器满足要求，故合用。5.2平键选择1.平键的介绍平键的用途功能∶目前平键发展在工业标准设备上已经分为四种具体类型常用的结构为普通型、薄型、定位导向型、平滑键等，其主要安装在所传动的轴和相应的传动轮毂上，通过其剪切力从而完成力矩和速度的传递，现对目前常用的平键进行选型介绍以选择本次设计合适的平键类型。1、普通型：其结构简单结构设计安装那种方便维护拆装，并未对传动件的对中性能比较好，对负载要求可以为定负载或者变负载要求。2、半圆键形似半圆，结构设计中能够具有一定的移动，能够更好的适应轮毂的结构，传动过程中的承受负载能力不大，负载能力不强。3、钩头楔键主要能够实现传动件的紧密链接，并且装配后容易造成传动零部件之间的偏斜和偏心，但加工制造比较简单、价格成本比较低，对工作设备场合的精度要求不高。平键的工作原理:平键在轴和轮毂之间安装后主要依靠主动电机或者主动件对其产生一定的扭矩切应力，从而使得轴上的安装配合部件能够进行一定的转动，并且对于特殊结构要求的设计，平键的安装和使用能够对设备元件起到一定的对中调整性，而且能够对轴上零件起到一定的固定。2.平键的计算校核联轴器处的键连接：根据对平键的型号查询可得：，接触长度:，根据设计计算其所传递的扭矩大小为:，故键满足强度要求。5.3输出轴键选择与校核(1)校核第一段轴处的键连接：该处选用普通平键尺寸为：，接触长度:，则键联接所能传递的转矩为:，故键满足强度要求。(2)大齿轮处键连接：该处选用普通平键尺寸为：，接触长度:，则键联接所能传递的转矩为:，故键满足强度要求。轴承选择5.4输入轴的轴承计算与校核（1）初步计算当量动载荷P:根据结构受力分析此处轴承具有一定径向和轴因该轴承既受径向力也受轴向力，有课本表12-5查得径向动载荷系数X和轴向动载荷系数Y分别为：所以:（2）求轴承应有的基本额定载荷值C为:（3）选择轴承型号:查课本表11-5，选择:30209轴承，，由课本式11-3有：所以轴承预期寿命足够。5.5本章小结本章节主要针对设计过程中所用到的标准件进行计算和选型，主要标准件包括平键、轴承、联轴器等。

第6章垂直循环立体车库三维建模

6.1Solidworks三维建模技术Solidworks是Solidworks公司在上世纪末期所开发的机械三维图形设计软件，其能够将传统的二维设计图纸进行直观的3D展现，并且其操作界面简单方便好学，并且为了提高设计工作者的操作效率其对于鼠标也采用了快捷键的设计，能够方便的进行相关指令的调用，快速的对图形进行绘制。Solidworks软件功能模块可根据具体使用大致分为三个方面：零件建模、零件装配、零件图纸绘制。1.零件：零件模块主要根据零件操作的编辑绘制，先做出相应的简化二维图，然后根据特征编辑，从而完成零件的建模，主要涉及的功能有基础特征拉伸、切除、旋转、此外还有钣金模块、焊接模块、模具设计模块等。2.装配：装配工序主要能够将建好的零件按照，参照一定的位置配合关系组装成一个零件整体的过程，其在软件中操作非常方便，装配过程就是对零件实体组装的过程，组装后的装配模型可进一步添加动画，能够直观性的检查零零件的相互配合关系。3.工程图：SolidWorks工程图模块，主要为建模后的零件生成可用于生产加工的二位图纸，其能够与CAD图之间进行相互转换，并可转成其他需要的PPT等格式，并且对于通过三维模型进行二维图纸的转换，其对零件尺寸的标注上能够更加方便，。6.2垂直循环立体车库三维建模立体车库结构的三维模型如图4.1所示。图6.1Solidworks三维模型载车板建模如下首先选取前基准面，进行草绘。操作过程如下：1、草图的建立首先确定需要传动的基准面，然后进行相关二维图的绘制和编辑，并定义好相关的尺寸：图6.2绘制草图2、根据绘制好的二维尺寸草图选择相应合适的特征命令，并且输入相关具体的特征值从而完成相应的模型建立，具体操作过程如下：图6.3拉伸菜单示意图3、焊接侧边建模。焊接侧边，首先建立草绘模型，给定拉伸厚度，焊接特征的处理与普通拉伸命令一致具体操作过程如下：图6.4焊接侧边同理支架、链传动、轴承、滚轮、底座、壳体等主要运动构件的三维模型，方法基本一致，只是使用的特征按钮不一样，操作方法基本相同。在对支撑整体框架的建模中采用的是焊件建模方式，通过对标准零件库中的标准型材进行合理的尺寸选取，并通过绘制出其扫掠曲线来限制其空间位置和长度，并配合基本的建模命令（如凸台，拉伸切除等）从而完成整个支撑框架的建模，其建模后效果如下图所示：图6.5支撑架电机的模型如图所示，通过拉伸、旋转、圆角、阵列等命令得出。图6.6电机三维设计小链轮三维建模如图6.7所示，通过拉伸切除、阵列命令即可得到。图6.7链轮支撑片的模型如图6.8所示，只需要使用凸台拉伸的命令即可求得所得模型。图6.8支撑片特制链轮模型如图6.9所示。图6.9大链轮6.3立体车库装配Solidworks装配其核心主要根据根据结构在传动和应用过程中的实际固定安装关系进行相关的面、线、点、圆的配合，其能够通过计算软件模拟整个结构的安装过程，并通过装配后的效果对模型结构进行相关检查，具体配合过程如下：图6.10配合界面示意图根据该机器的装配特点，本次传动配合过程主要为轴承和链轮的配合其配合方式采用同心或者同轴配合方式，具体的配合方式以及装配过程如下图所示：图6.11装配示意图图6.12三维渲染效果图6.4本章小结本章主要通过计算机三维软件对计算结果进行三维图纸和二维图纸的绘制，然后通过三位参数化的设计和装配计算完成对装配模型的建立，从而优化和检查所设计的结构是否有干涉和结构设计的问题，从而保证结构设计的准确性和可行性。

7设计总结循环式立体车库是一种高效的停车解决方案，它采用自动化系统将车辆垂直移动和旋转，以最大程度地节省空间并提高停车效率。以下是循环式立体车库设计的主要特点和优势：节省空间：循环式设计允许多层停车，利用垂直空间最大化停车位数量，特别适用于城市中有限的地方。车辆通过自动电梯系统上下移动，而不需要额外的车道或车辆操作空间。高效快速：循环式车库利用自动化技术和智能控制系统，车辆的存取过程更加高效快速。车辆在停车位之间旋转和移动，以减少停车和取车时间，提高整体的停车效率。安全可靠：循环式立体车库具有安全性和可靠性的设计。它采用先进的传感器和监控系统，确保车辆的安全停放和准确的定位。此外，系统的紧急故障处理功能可以确保在紧急情况下的顺利车辆取出。灵活性：循环式立体车库的设计可根据具体需求进行定制。它可以适应不同类型和尺寸的车辆，以及适应不同的停车需求。此外，它还可以与