垂直循環(huán)式立體車庫設計【三維SW】【全套CAD圖紙】

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分 類 號 密 級 寧( )學院 畢業(yè)設計(論文) 垂直循環(huán)立體車庫設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 誠 信 承 諾 我謹在此承諾：本人所寫的畢業(yè)設計（論文）《XXXXXXXX》均系本人獨立完成，沒有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點和材料，均作了注釋，若有不實，后果由本人承擔。 承諾人（簽名）： 年 月 日 目錄 摘 要 IV Abstract V 第1章 緒論 6 1.1 論文概述 6 1.2 立體車庫國內外發(fā)展現(xiàn)狀 6 1.3 本文研究內容 8 1.4 本文研究意義 8 第2章 垂直循環(huán)立體車庫方案設計 9 2.1 立體車庫分類 9 2.2 研究目標 9 2.3立體車庫傳動方案 10 2.4本章小結 11 第3章 垂直循環(huán)立體車庫設計 12 3.1 鏈輪鏈條設計計算 12 3.2 聯(lián)軸器的選型原則 18 3.3連接螺栓設計校核 21 3.4 軸承的設計及校核 24 3.5 電機選型計算 25 3.6 本章小結 28 第4章 垂直循環(huán)立體車庫三維建模 29 4.1 Solidworks三維建模技術 29 4.2垂直循環(huán)立體車庫三維建模 29 4.3垂直循環(huán)立體車庫裝配 36 4.4 本章小結 39 參考文獻 40 致謝 41  摘 要 立體車庫空間利用率非常高，占地面積約為平面停車場的1／15～1／25，大大地節(jié)省了土地資源和土建開發(fā)成本。可以實現(xiàn)自動化操作，使用方便。建設成本大大低于傳統(tǒng)停車場。配備自動檢測系統(tǒng)、各種安全機構、自動報警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)及其他防范設施，安全可靠。并且可以因地制宜，利用零星空地，配以美觀的外形，美化城市環(huán)境。 本文從分析各種立體車庫的具體特點出發(fā)，結合城市住宅小區(qū)具體環(huán)境情況，選擇垂直循環(huán)式立體車庫為研究開發(fā)對象。提出并確定了車庫的總體方案；確立了車庫的整體體系結構由機械結構和自動控制結構組成；設計了車庫的整體尺寸；選擇了車庫的建材設計立體車庫的構型方案。根據(jù)設計方案，對軸承、電動機、減速機、軸承座選型計算，并進行應力校核；最后根據(jù)設計方案，采用三維軟件solidworks軟件對立體車庫進行三維建模。 關鍵詞: 停車、鏈傳動、電機、減速機 Abstract Three-dimensional garage space utilization rate is very high, covers an area of about 1/15 ~ 1/25 for plane parking lot, greatly saves land resources and civil engineering development costs. Can realize automatic operation, easy to use. Construction cost is much lower than the traditional parking lot. Equipped with automatic detection system, all kinds of security mechanism, automatic alarm system, fire fighting system and other facilities for the prevention of safe and reliable. And it can adjust measures to local conditions, using the scattered field, with beautiful shape, beautify the urban environment. In this paper, starting from the analysis of the characteristics of various three-dimensional garage, combines the condition of urban residential area the concrete environment, choose vertical circulation parking equipment as the object of research and development. Proposed and determine the overall scheme of the garage; Established the overall architecture of the garage is composed of mechanical structure and automatic control structure; Design the overall size of the garage; Choose the configuration scheme of stereo garage garage building materials design. According to the design scheme of bearing, motor, reducer, bearing type selection calculation, and the stress checking; According to the design scheme of using 3 d software solidworks software 3 d modeling for three-dimensional garage. Keywords: Parking, chain, motor，reducer 第1章 緒論 ?1.1論文概述 目前，我國城市內大部分都采用平面式停車場。該種停車場占地面積大，設備復雜，有效停車位置少，對人員車輛安全的保障性差。平面停車場需要進出車道、通行車道，并且對寬度、轉彎半徑、坡度都有規(guī)定，因此真正用于停車的面積只占建筑面積的一部分，平均下來一輛小型車要占用40平方米的面積。平面式停車場由于上述這些占地面積大、造價高、存車效率低、人員與車輛安全保障差等弊病，對于開發(fā)商的效益和業(yè)主的使用都非常不利。故建造立體車庫已是迫在眉睫，也是我國經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平提高所帶來的城市靜態(tài)交通的必由之路。立體車庫憑借其在許多方面的優(yōu)越性，從其誕生以來就廣泛地引起人們的關注，并在近年來越來越受到人們的重視。本文正是在這樣的背景下，試圖對城市住宅小區(qū)的停車問題做一些研究與探討。 1.2 立體車庫國內外發(fā)展現(xiàn)狀 立體車庫的發(fā)展歷史就是一部汽車工業(yè)發(fā)展繁榮的歷史。世界第一輛汽油汽車出現(xiàn)在歐洲，它是歐洲工業(yè)文明發(fā)展的結晶。隨后，汽車工業(yè)經(jīng)歷三次大的變革，促進了汽車工業(yè)的進一步繁榮發(fā)展。 第一次變革出現(xiàn)在1914年，當時美國福特汽車公司安裝的汽車裝配流水線帶來了汽車工業(yè)史上的第一次變革。 第二次變革發(fā)生在本世紀50年代。當時歐洲內部關稅壁壘逐漸拆除，使歐洲市場空前繁榮，有力地推動了汽車制造工業(yè)的發(fā)展。 第三次變革出現(xiàn)在本世紀60年代末，隨著日本汽車工業(yè)出現(xiàn)奇跡，生產出物美價廉的汽車，使得世界汽車工業(yè)發(fā)生第三次變革。 立體車庫的出現(xiàn)是在第二次汽車工業(yè)變革之后。隨著歐洲汽車工業(yè)的空前繁榮和發(fā)展，歐洲出現(xiàn)了最早的立體車庫。歐洲立體車庫的出現(xiàn)已經(jīng)有60多年的歷史。對照汽車工業(yè)的第三次變革，隨著日本汽車工業(yè)出現(xiàn)奇跡，之后立體車庫在日本開始發(fā)展。至今立體車庫在日本有40多年的發(fā)展歷史。同一時期，韓國和臺灣也出現(xiàn)了立體車庫。韓國和臺灣立體車庫出現(xiàn)晚于日本，亦有近40年歷史。倉儲式立體車庫技術最早出現(xiàn)于歐洲。日本立體車庫的技術來源于歐洲。日本上一個特別善于學習和借鑒其國家成功經(jīng)驗的民族。由于日本地域狹小，塔式立體車庫在日本得到了長足的發(fā)展。 目前國內從事立體車庫研發(fā)的企業(yè)已有100余家，其中主機生產的企業(yè)有50多家，首批獲得國家頒發(fā)的立體停車設備制造企業(yè)資質的有22家。為適應立體車庫行業(yè)迅猛發(fā)展的需要，保證產品質量和可靠性，以規(guī)范立體車庫的生產和建設，國家己出臺了《機械式停車設備類別、型式與基本參數(shù)》等6個標準，對推動我國立體車庫事業(yè)起到了極大的促進作用。 雖然立體車庫在我國的發(fā)展勢頭非常的迅猛，但是目前立體車庫在住宅小區(qū)內的應用，卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉變過來，而技術上的問題已經(jīng)退居其次?？梢哉f，當前的技術已經(jīng)完全可以滿足小區(qū)內建造立體車庫的主要要求，急需解決的是人們的思想問題。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展，小區(qū)式居住方式已經(jīng)成為市民住房方式的主流。并且，伴隨我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們擁有自己的私家車也已經(jīng)成為一種必然。所以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量越來越多，一旦人們的思想方式轉變過來，那么應用于小區(qū)內的立體車庫必將會如同雨后春筍般迅速地生長起來。而且，立體車庫的技術也必然在今后的若干年內有大幅度的發(fā)展。所以，無論是立體車庫技術的研究，還是立體車庫工程的建造，發(fā)展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來得到豐厚的回報。 圖1.1 立體車庫 改革開放以后，我國的汽車工業(yè)開始起步。21世紀進入飛速發(fā)展時代。我國立體車庫行業(yè)相對于歐洲、日本、韓國家而言起步較晚，從第一臺設備誕生到現(xiàn)在，只有近20年歷史。在這20年中，前期發(fā)展緩慢，直到1996年，全國機械式立體車庫停車設備每年的銷售、安裝量不足1000個泊位。 1.3本文研究內容 （1）調研國內外立體車庫工作原理以及發(fā)展現(xiàn)狀，找出其設計的不足。 （2）根據(jù)調研結果，針對當前比較流行的立體車庫進行分析比較，綜合各個結構的特點，設計立體車庫的構型方案。 （3）根據(jù)設計方案，對軸承、電動機、減速機、軸承座、連接軸、進行選型計算，并進行應力校核。 （4）根據(jù)設計方案，采用三維軟件solidworks軟件對立體車庫進行三維建模。 1.4本文研究意義 建國五十年來，我國的機械工業(yè)雖然已經(jīng)有了較大的發(fā)展，具備了一定的基礎和規(guī)模，初步滿足國民經(jīng)濟和人民生活的需要。但隨著世界科學技術的迅速發(fā)展，我國機械工業(yè)的技術水平和生產能力與工業(yè)發(fā)達國家相比還存在相當大的差距。因此，在我國以新技術改造傳統(tǒng)產業(yè)和開發(fā)高技術含量的新產品，已成為當前機械工業(yè)以至各傳統(tǒng)產業(yè)密切關注和改革的焦點。機電一體化技術是機械技術和電子技術的有機結合，它包括機械、電子、計算機和自動控制技術。它從系統(tǒng)工程的觀點出發(fā)，使產品或系統(tǒng)實現(xiàn)整體優(yōu)化。近年來，世界上各發(fā)達國家競相發(fā)展機電一體化技術，以提高制造技術水平，實現(xiàn)生產系統(tǒng)向柔性化、智能化發(fā)展。機電一體化技術給傳統(tǒng)的機械工業(yè)帶來了革命性的變革和驚人的效益，使產業(yè)結構、生產方式和管理體制發(fā)生深刻的變化。機電一體化是當今世界機械工業(yè)技術和產品發(fā)展的主要趨勢，也是我國機械工業(yè)發(fā)展的必由之路。作為國家高新技術企業(yè)，我公司一貫高度重視和密切關注國內外機電一體化技術的發(fā)展和應用情況，同時堅決要求工程技術人員努力掌握機電一體化產品和系統(tǒng)的設計方法和原則，本著“應用先進的機電一體化技術，推動機械電子工業(yè)的進步”為宗旨，開發(fā)機電一體化產品，隨著立體車庫的自動化水平的提高，同時人工也從密集生產型企業(yè)中解放出來。 第2章 垂直循環(huán)立體車庫方案設計 2.1 立體車庫分類 一：平移往復式 此種立體車庫采用模塊化設計，每個單元可設計成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個不等。頂層車板上下升降，底層車板左右水平橫移，中間層車板既可左右橫移又可上下升降。通過不斷的交換空位，完成車輛的存取。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低 二：巷道堆垛式 巷道堆垛式立體車庫所示。采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由巷道堆垛機或橋式起重機將進到搬運器的車輛水平且垂直移動到存車位，并由存取裝置實現(xiàn)車輛的有序存取。因此，對堆垛機的技術要求較高，單臺堆垛機成本較高，巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)量需求較多的客戶使用 三：垂直提升式 垂直提升式立體車庫如圖所示。垂直提升式立體車庫類似于電梯，在提升機的兩側布置車位，通過提升機構將車輛或載車板升降到指定層，然后用安裝在提升機上的裝置將車輛或載車板送入或送出車位，從而達到立體存取車的目的。此種車庫～般高度較高，可達幾十米，對設備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地面積卻很小。 四：垂直循環(huán)式 垂直循環(huán)式立體車庫如圖所示，采用鏈傳動帶動轎廂在垂直方向上循環(huán)運轉，汽車停在轎廂上，轎廂隨傳動系統(tǒng)作升降運動，或者將所要存車的空車位降至地面，循環(huán)往復地將轎廂或空車位送到車庫出入口，完成車輛的存取工作“9-221。一般車庫出入口處設有轉臺，省去司機調頭。該類型車庫非常適用于土地資源比較緊張，而停車位需求卻很大的場所使用。 2.2 研究目標 目前，城市居民私有車輛中有相當一部分是露天隨意停放，既不安全又破壞了環(huán)境的和諧。隨著我國城市住宅小區(qū)建設的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，私有車輛還會迅速增加。在顯得擁擠的小區(qū)內，停放私家車就成為急需解決的課題，因此，本文的研究目標是：針對城市住宅小區(qū)空地面積散而小的特點，確定較為合理的方案。設計一種結構簡單、占地面積小及建設成本低的垂直循環(huán)立體車庫，增加存車位，緩解存車壓力。該車庫要可容納22輛中小型轎車，平均每輛車占地面積小于5平方米，存車數(shù)量提高到其他形式同等占地面積的3倍以上；存取車獨立，存取時間不超過100秒；結構簡單，易于維護；具有安保及報警系統(tǒng)。 2.3立體車庫傳動方案 目前，立體車庫的應用主要有升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、平面移動式及多層循環(huán)式。從各自的特點看，升降橫移式和平面移動式需占面積較大、完整且不可分割；巷道堆垛式成本較高；垂直提升式自高較高；多層循環(huán)式適于細長形地帶。而城市住宅小區(qū)內的空地，或是樓與樓之間不允許有其他過高的建筑的地帶，或是邊角處面積很小分散形的地帶，因此，垂直循環(huán)式應為最佳選擇。垂直循環(huán)式立體車庫的設計靈活性比較大，這就決定了該種車庫的設計方案可以有很多種選擇性。根據(jù)我國城市住宅小區(qū)的結構特點，在車庫方案設計階段共設計了五種具體的車庫方案，并對它們進行了分析、評價和論證，最后確立了一種方案作為設計方案。 圖2.1 立體車庫總體方案 工作原理 存車的時候，司機將車開到車庫入口處，經(jīng)車庫的控制系統(tǒng)確認車庫內有空閑轎廂后，控制系統(tǒng)控制升降機構運行，將離入口垂直距離最近的一個轎廂送到入口處。司機在執(zhí)行完一系列入口手續(xù)之后，將車開到轎廂上面，下車，退出轎廂和車庫，存車過程結束。取車的時候，司機來到出口處，執(zhí)行一系列出1：3手續(xù)，告知控制系統(tǒng)自己的車在哪個轎廂之內，統(tǒng)控制升降機構運行，將目標轎廂送到出口處，司機走上轎廂，進入車內，將車開出車庫，取車過程結束。 2.4本章小結 本章首先對立體車庫進行了簡單的概述，給出了物料立體車庫傳動的總體結構設計方案，并對方案進行比較，總體設計方案里分別傳動原理、系統(tǒng)組成進行闡述。 第3章 垂直循環(huán)立體車庫設計 3.1 鏈輪鏈條設計計算 鏈是標準件，因而鏈傳動的設計計算主要是根據(jù)傳動要求選擇鏈的類型、決定鏈的型號、合理地選擇參數(shù)、鏈輪設計、確定潤滑方式等。 一、鏈運動的主要失效形式 1．鉸鏈磨損 鏈節(jié)在進入和退出嚙合時，相鄰鏈節(jié)發(fā)生相對轉動，因而在鉸鏈的銷軸與套筒間有相對轉動，引起磨損，使鏈的實際節(jié)距變長，嚙合點沿鏈輪齒高方向外移。當達到一定程度后，就會破壞鏈與鏈輪的正確嚙合，導致跳齒或脫鏈，使傳動失效。 鏈條磨損后節(jié)距變長的情況如圖所示。圖中Dp為鏈節(jié)距的平均伸長量。鉸鏈磨損后實際上只是外鏈節(jié)節(jié)距伸長了2Dp，即p2=p+2Dp。而內鏈節(jié)距是不變的，即p1=p。 如圖所示，可知鏈輪節(jié)圓直徑的增量為Dd=Dp/sin(180°/z)。由此可見，若Dp一定（通常許用伸長率Dp/p≤3%），則Dd隨鏈輪齒數(shù)z的增多而增大。因此，為了保證鏈的使用壽命，不致過早產生跳齒或脫鏈，除應滿足規(guī)定的潤滑狀態(tài)外，還有必要限制鏈輪的最大齒數(shù)。 a) b) 圖3.1 鏈條磨損 鉸鏈磨損，過去是鏈傳動的主要失效形式。近年來，由于鏈和鏈輪的材料、熱處理工藝、防護與潤滑狀況都有了很大的改進，鏈因鉸鏈磨損而失效的形式已經(jīng)退居次要地位。只有那些不能保證所要求的潤滑狀態(tài)或防護裝置不當?shù)膫鲃?，磨損才會成為主要的失效原因。 2．疲勞破壞 由于鏈在運轉過程中所受載荷不斷改變，因而鏈是在變應力狀態(tài)下工作的。經(jīng)過一定 循環(huán)次數(shù)后，鏈的元件將產生疲勞破壞。滾子鏈在中、低速時，鏈板首先疲勞斷裂；高速時，由于套筒或滾子嚙合時所受沖擊載荷急劇增加，因而套筒或滾子先于鏈板產生沖擊疲勞破壞。在潤滑充分和設計、安裝正確的條件下，疲勞強度是決定鏈傳動承載能力的主要因素。 3．鉸鏈膠合 鉸鏈在進入主動輪和離開從動輪時，都要承受較大的載荷和產生相對轉動，當鏈輪轉速超過一定數(shù)值時，銷軸與套筒之間的承載油膜破裂，使金屬表面直接接觸并產生很大的摩擦，由摩擦產生的熱量足以使銷軸和套筒膠合。在這種情況下，或者銷軸被剪斷，或者導致銷軸、套筒與鏈板的緊配合松動，從而造成鏈傳動迅速失效。試驗表明，鉸鏈膠合與鏈輪轉速關系極大，因此，鏈輪的轉速應受膠合失效的限制。 4．鏈被拉斷 在低速（v<0.6m/s）、重載或尖峰載荷過大時，鏈會被拉斷。鏈傳動的承載能力受鏈元件靜拉力強度的限制。少量的輪齒磨損或塑性變形并不產生嚴重問題。但當鏈輪輪齒的磨損和塑性變形超過一定程度后，鏈的壽命將顯著下降。通常，鏈輪的壽命為鏈條壽命的2~3倍以上。故鏈傳動的承載能力是以鏈的強度和壽命為依據(jù)的。 二、鏈傳動的承載能力 傳動在不同的工作情況下，其主要的失效形式也不同，如圖8–13所示就是鏈在一定壽命下，小鏈輪在不同轉速下由于各種失效形式限定的極限功率曲線。1是在良好而充分潤滑條件下由磨損破壞限定的極限功率曲線；2是在變應力作用下鏈板疲勞破壞限定的極限功率曲線；3是由滾子套筒沖擊疲勞強度限定的極限功率曲線；4是由銷軸與套筒膠合限定的極限功率曲線；5是良好潤滑情況下的額定功率曲線，它是設計時實際使用的功率曲線；6是潤滑條件不好或工作環(huán)境惡劣情況下的極限功率曲線，在這種情況下鏈磨損嚴重，所能傳遞的功率比良好潤滑情況下的功率低得多。 三、鏈傳動主要參數(shù)的選擇 1．鏈的節(jié)距和排數(shù) 鏈的節(jié)距大小反映了鏈節(jié)和鏈輪齒的各部分尺寸的大小，在一定條件下，鏈的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動不平穩(wěn)性、動載荷和噪聲越嚴重，傳動尺寸也增大。因此設計時，在承載能力足夠的條件下，盡量選取較小節(jié)距的單排鏈，高速重載時可采用小節(jié)距的多排鏈。一般載荷大、中心距小、傳動比大時，選小節(jié)距多排鏈；中心距大、傳動比小，而速度不太高時，選大節(jié)距單排鏈。 鏈條所能傳遞的功率P0可由下式確定 ≥ ?????????????????? Pc=KAP??????????????????????????????????????????????????????式中? P0–––在特定條件下，單排鏈所能傳遞的功率(kW)； Pc––––鏈傳動的計算功率(kW)； KA––––工況系數(shù)，若工作情況特別惡劣時，KA值應比表值大得多； 工況系數(shù)KA 載荷種類 輸? 入? 動? 力? 種? 類 內燃機－液力傳動 電動機或汽輪機 內燃機－機械傳動 平穩(wěn)載荷 中等沖擊載荷 較大沖擊載荷 1.0 1.2 1.4 1.0 1.3 1.5 1.2 1.4 1.7 KZ–––小鏈輪齒數(shù)系數(shù) KP–––多排鏈系數(shù)； KL–––鏈長系數(shù)，鏈板疲勞查曲線1，滾子套筒沖擊疲勞查曲線2。??? 根據(jù)式求出所需傳遞的功率，再由查出合適的鏈號和鏈節(jié)距。 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ Z1 9 10 11 12 13 14 15 16 17 KZ 0.446 0.500 0.554 0.609 0.664 0.719 0.775 0.831 0.887 K￠Z 0.326 0.382 0.441 0.502 0.566 0.633 0.701 0.773 0.846 Z1 19 21 23 25 27 29 31 33 35 KZ 1.00 1.11 1.23 1.34 1.46 1.58 1.70 1.82 1.93 K￠Z 1.00 1.16 1.33 1.51 1.69 1.89 2.08 2.29 2.50 多排鏈系數(shù)KP 排數(shù) 1 2 3 4 5 6 KP 1 1.7 2.5 3.3 4.0 4.6 圖3.2 鏈長系數(shù) 2．傳動比i 鏈傳動的傳動比一般應小于6，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允許到10，推薦i=2~3.5。傳動比過大將使鏈在小鏈輪上的包角過小，因而使同時嚙合的齒數(shù)少，這將加速鏈條和輪齒的磨損，并使傳動外廓尺寸增大。 3．鏈輪齒數(shù)z 鏈輪齒數(shù)不宜過多或過少。齒數(shù)太少時，1）增加傳動的不均勻性和動載荷；2）增加鏈節(jié)間的相對轉角，從而增大功率消耗；3）增加鏈的工作拉力（當小鏈輪轉速n1、轉矩T1和節(jié)距p一定時，齒數(shù)少時鏈輪直徑小，鏈的工作拉力增加），從而加速鏈和鏈輪的損壞。但鏈輪的齒數(shù)太多，除增大傳動尺寸和重量外，還會因磨損而實際節(jié)距增長后發(fā)生跳齒或脫鏈現(xiàn)象機率增加，從而縮短鏈的使用壽命。通常限定最大齒數(shù) ≤120。 按靜強度校核鏈條： 由于鏈條處于低速重載傳動中，其靜強度占主要地位。 由參考文獻[5]知，鏈條靜強度計算式： 式中：——靜強度安全系數(shù)； ——工況系數(shù)，由機械手冊取 ； ——鏈條極限拉伸載荷， ； ——有效圓周力， ——離心力引起的力， ， 其中為鏈條質量，可由機械手冊： ； ——懸垂力， 其中為系數(shù)，，為中心距，，為兩輪中心線對水平面的傾角，，則 ——許用安全系數(shù)，。 代入數(shù)據(jù)得： 符合強度要求。 （3） 鏈輪結構尺寸的設計計算 鏈輪主要由齒圈、輪轂、輪輻和加強筋組成。鏈輪齒形的設計必須遵循以下原則： 保證鏈條順利的嚙入和嚙出； 具有足夠的容納鏈條節(jié)距伸長的能力； 防止鏈條跳動而掉鏈； 具有合理的作用角； 齒廓曲線與鏈傳動的工況相適應； 加工工藝性要好。 按接觸強度設計 有設計計算公式進行試算，即 確定公式內的各計算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=1.2. 計算輪傳遞的轉矩。 T1= 查表選取齒寬系數(shù)=1 查表得材料的彈性影響系數(shù)=189.8。 按齒面硬度查得主動鏈輪的接觸疲勞強度極限=600；從動鏈輪的接觸疲勞強度極限=550 由公式計算應力循環(huán)次數(shù)。n為齒輪轉速（單位為r/min）；j為齒輪每轉一周時，同一齒面嚙合次數(shù)；為齒輪的工作壽命（單位為h）。 取接觸疲勞壽命系數(shù)0.91；0.94。 計算接觸疲勞許用應力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式得， 計算彎曲強度的設計公式為 確定公式內的各計算數(shù)值 由圖查得主動鏈輪的彎曲疲勞強度極限；從動鏈輪的彎曲疲勞強度極限； 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù),; 計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式 得 4)計算載荷系數(shù)。 5）查取齒形系數(shù)。 由表查得 ； 查取應力校正系數(shù)。 由表查的 ； 計算主動鏈輪的并加以比較。 3.2聯(lián)軸器的選型原則 聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎上，根據(jù)傳動的需要來選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標準的聯(lián)軸器中選擇，目前我過制訂為國際和行標的聯(lián)軸器有數(shù)十種，這些標準聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通用聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器,每一種聯(lián)軸器都有各自的特點和適合范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設計人員無需自行設計聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標準聯(lián)軸器不能滿足需要時才自行設計聯(lián)軸器。標準聯(lián)軸器選購方便，價格比自行設計的非標準聯(lián)軸器要便宜很多。在眾多的標準聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關系到機械產品軸系傳動的工作性能、可靠性、使用壽命、振動、噪聲、節(jié)能、傳動效率、傳動精度、經(jīng)濟性等一系列問題，也關系到機械產品的質量。設計人員在選用聯(lián)軸器時應立足于從軸系傳動的角度和需要來選擇聯(lián)軸器，應避免單純的只考慮主、從動端聯(lián)接選擇聯(lián)軸器。 一、選擇聯(lián)軸器應考慮的因素 （一） 動力機的機械特性 　　動力機到工作機之間，通過一個或數(shù)個不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動端聯(lián)接起來，形成軸系傳動系統(tǒng)。在機械傳動中，動力機不外乎電動機、內燃機和氣輪機。由于動力機工作原理和機構不同，其機械特性差別較大，有的運轉平穩(wěn)，有的運轉時有沖擊，對傳動系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動力機的機械特性，將動力機分為四類。萬向聯(lián)軸器,見表 1 。 表 1 動力機系數(shù)Kw 動力機類別代號 動力機名稱 動力機系數(shù) Kw 動力機類別代號 動力機名稱 動力機系數(shù) Kw Ⅰ 電動機、透平 1.0 Ⅲ 二缸內燃機 1.4 Ⅱ 四缸及四缸以上內燃機 1.2 Ⅳ 單缸內燃機 1.6 動力機的機械特性對整個傳動系統(tǒng)有一定的影響，不同類別的動力機，由于其機械特性不同，應選取相應的動力機系數(shù) Kw ，選擇適合于該系統(tǒng)的最佳聯(lián)軸器。動力機的類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本因素，動力機的功率是確定聯(lián)軸器的規(guī)格大小的主要依據(jù)之一，與聯(lián)軸器轉矩成正比。固定的機械產品傳動系統(tǒng)中的動力機大都是電動機，運行的機械產品傳動系統(tǒng)（例如船舶、各種車輛等）中的動力機多為內燃機，當動力機為缸數(shù)不同的內燃機時，必須考慮扭振對傳動系統(tǒng)的影響，這種影響因素與內燃機的缸數(shù)、各缸是否正常工作有關。此時一般應選用彈性聯(lián)軸器，以調整軸系固有頻率，降低扭振振幅，從而減振、緩沖、保護傳動裝置部件，改善對中性能，提高輸出功率的穩(wěn)定性。 （二） 載荷類別 　　 由于結構和材料不同，用于各個機械產品傳動系統(tǒng)的聯(lián)軸器，其載荷能力差異很大。載荷類別主要是針對工作機的工作載荷的沖擊、振動、正反轉、制動、頻繁啟動等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計算，將傳動系統(tǒng)的載荷分為四類，見表 2 。 表 2 載荷類別 載荷類別 載荷狀況 工況系數(shù) K 載荷類別 載荷狀況 工況系數(shù) K Ⅰ 載荷均勻，工作平穩(wěn) 1~1.5 Ⅲ 重沖擊載荷，頻繁正反轉 2.5~2.75 Ⅱ 中等沖擊載荷 1.5~2.5 Ⅳ 特重沖擊載荷，頻繁正反轉 >2.75 ? 傳動系統(tǒng)的載荷類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本依據(jù)。沖擊、振動和轉矩變化較大的工作載荷，應選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器即彈性聯(lián)軸器，以緩沖、減振、補償軸線偏移，改善傳動系統(tǒng)工作性能。起動頻繁、正反轉、制動時的轉矩是正常平穩(wěn)工作時轉矩的數(shù)倍，是超載工作，必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命，聯(lián)軸器只允許短時超載，一般短時超載不得超過公稱轉矩的 2~3 倍，即 [Tmax] ≥ 2~3T n 。 　　低速工況應避免選用只適用于中小功率的聯(lián)軸器，例如：彈性套柱銷聯(lián)軸器、芯型彈性聯(lián)軸器、多角形橡膠聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器等；需要控制過載安全保護的軸系，宜選用安全聯(lián)軸器；載荷變化較大的并有沖擊、振動的軸系，宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯(lián)軸器。金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器；彈性元件受擠壓的彈性聯(lián)軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯(lián)軸器。 （三） 聯(lián)軸器的許用轉速 聯(lián)軸器的許用轉速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸，經(jīng)過計算而確定。不同材料和品種、規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉速的范圍不相同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉速范圍，材料為鋼的許用轉速大于材料為鑄鐵的許用轉速。用于 n>5000r/min 工況條件的聯(lián)軸器，應考慮聯(lián)軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因素，并應作動平衡。高速時不應選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器，高速時形成彈性元件變形，宜選用高精度的撓性聯(lián)軸器，目前國外用于高速的聯(lián)軸器不外乎膜片聯(lián)軸器和高精度鼓形齒式聯(lián)軸器。 萬向聯(lián)軸器 （四） 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對位移 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之間的相對運動等多種因素而產生相對位移。一般情況下，兩軸相對位移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動所產生的位移方向，即軸向（ x ）、徑向（ y ）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補償兩軸相對位移的性能，因此在實際應用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補償性能，應用范圍受到限制，因此用量很少。角向（α）唯一較大的軸系傳動宜選用萬向聯(lián)軸器，有軸向竄動，并需控制軸向位移的軸系傳動，應選用膜片聯(lián)軸器；只有對中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器，各標準撓性聯(lián)軸器許用補償量見表 3 ?！　? （五） 聯(lián)軸器的傳動精度 　小轉矩和以傳遞運動為主的軸系傳動，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉矩個傳遞動力的軸系傳動，對傳動精度亦有要求，高轉速時，應避免選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動元件之間有間隙的撓性；聯(lián)軸器，宜選用傳動精度高的膜片聯(lián)軸器。 3.3連接螺栓設計校核 已知條件： 螺栓的ss＝730MPa 螺栓的擰緊力矩T=49N.m 2、擰緊力矩： 為了增強螺紋連接的剛性、防松能力及防止受載螺栓的滑動，裝配時需要預緊。 其擰緊扳手力矩T用于克服螺紋副的阻力矩T1及螺母與被連接件支撐面間的摩擦力矩T2。裝配時可用力矩扳手法控制力矩。 公式：T=T1+T2=K** d 擰緊扳手力矩T=49N.m 其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm 其中K為擰緊力矩系數(shù)，為預緊力N d為螺紋公稱直徑mm 摩擦表面狀態(tài) K值 有潤滑 無潤滑 精加工表面 0.1 0.12 一般工表面 0.13-0.15 0.18-0.21 表面氧化 0.2 0.24 鍍鋅 0.18 0.22 粗加工表面 - 0.26-0.3 取K＝0.28，則預緊力 ＝T/0.28*10*10-3＝17500N 承受預緊力螺栓的強度計算： 螺栓公稱應力截面面積As（mm）=58mm2 外螺紋小徑d1=8.38mm 外螺紋中徑d2=9.03mm 計算直徑d3＝8.16mm 螺紋原始三角形高度h=1.29mm 螺紋原始三角形根部厚度b=1.12mm 緊螺栓連接裝配時，螺母需要擰緊，在擰緊力矩的作用下，螺栓除受預緊力F0的拉伸而產生拉伸應力外，還受螺紋摩擦力矩T1的扭轉而產生扭切應力，使螺栓處于拉伸和扭轉的復合應力狀態(tài)下。 螺栓的最大拉伸應力σ1(MPa)。 剪切應力： 根據(jù)第四強度理論，螺栓在預緊狀態(tài)下的計算應力: 強度條件： 預緊力的確定原則： 擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限的80%。 傾覆力矩 傾覆力矩 M 作用在連接接合面的一個對稱面內，底板在承受傾覆力矩之前，螺栓已擰緊并承受預緊力F0。作用在底板兩側的合力矩與傾覆力矩M平衡。 已知條件：電機及支架總重W1=190Kg，葉輪組總重W2=36Kg，假定機殼固定，電機及支架、葉輪組重心到機殼左側結合面L=194mm. 考慮沖擊載荷，傾翻力矩M為： M=W1*(1+6.7)*0.22-W2*(1+6.7)*0.118=190*7.7*0.22-36*7.7*0.118=319.64N.m L1=0.258m L2=0.238m L3=0.166 L4=0.099m 螺栓最大工作載荷： 式中： M……螺栓組承受的總傾覆力矩（N.m） i……每行螺栓數(shù)量 L……螺栓到接合面對稱軸到距離(m)； z……螺栓數(shù)量； 承受預緊力和工作載荷聯(lián)合作用螺栓的強度計算： 螺栓的最大拉力F= ＝17500＋0.3*167.26＝17550N 螺栓的最大拉伸應力σ2(MPa)。 剪切應力： 在預緊狀態(tài)下的計算應力: 強度條件： 預緊力的確定原則： 擰緊后螺紋連接件的預緊應力不得超過其材料的屈服極限的80%。 3.4 軸承的設計及校核 軸承預計壽命 16×365×8=48720小時 1、計算軸承 （1）已知擺臂的轉速w為10°/S 因此轉速： 兩軸承徑向反轉速力： FR1=FR2=22034N（由載荷計算確定） 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型，軸承內部軸向力 FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=13881N (2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取上端為壓緊端 FA1=FS1=13881N FA2=FS2=13881N (3)求系數(shù)x、y FA1/FR1=13881N/22034N=0.63 FA2/FR2=13881N/22034N =0.63 根據(jù)機械手冊表（11-8）得e=0.68 FA1/FR148720h ∴預期壽命足夠 3.5 電機選型計算 電機的選型原則一定滿足扭矩、轉速、功率要求，同時還要滿足慣量匹配，如果不匹配，會引起系統(tǒng)動態(tài)特性，但是在一般的電機計算以及選型中，一般只考慮電機的功率和扭矩。 傳動軸所需功率： PW =FV /1000 傳動裝置的總效率 ： η= η摩擦η裝配η2承 確定各部分效率如下： 鏈條傳動效率：0.95 滾動軸承效率： η承 = 0.99 則傳動總效率： η=0.95×0.90×0.992=0.816 所需電動機功率： Pr = PW/η P電機=P/n摩擦η裝配η軸承= 1.67×736÷（0.95×0.96×0.992×0.96） =1458W取1.458kw 電機的扭矩速度表 1) 各級傳動比應在薦用值范圍內。 2) 各級傳動間應作到尺寸協(xié)調，結構勻稱。一般使iVB > iG.若的傳動比分配過大，大帶輪的外徑v大于減速器中心 H 時，會造成尺寸不協(xié)調或安裝不便。 3) 各級傳動件彼此不發(fā)生碰撞現(xiàn)象。 4) 兩級傳動比可按下式分配 i1=(1.3 ~ 1.4)i2 i =[(1.3 ~ 1.4)iΣ ]-1/2 5) 傳動比分配 總傳動比:i=n0/nW=5 據(jù)機械設計課程設計表： 取 I鏈條1=2，n0=3400r/min 則同步比： I鏈條2 =2.5 電動機軸 Po=Pr=1.458kw no=3400r/min 4.095Nm 前軸： P1=P0×η鏈傳動=1458×0.95=1385W n1=no/i帶=3400/2=1700r/min 7.781Nm 后軸： P2=P1×η帶=1385×0.96=1329.6w n2=n1/i12= 1700/2.5=680r/min 為滿足上變電機要求電機參數(shù)為 初步選擇安川電機 安川電機的選型手冊如圖所示 圖3.3 電機參數(shù)表 選擇電機的型號為SGMGV20A 輸出功率為1.8KW 額定扭矩為11.5Nm 電機的扭矩與轉速曲線如圖所示。 圖3.4 電機扭矩速度圖解 載車板受力分析 考慮到載車板的受力分析比較復雜，因此本文借助ANSYS軟件進行分析 首先將下面的十字支架固定，對其添加20000N的壓力，進行求解，求解結果如下： 最大變形為0.0003mm，可以忽略不計，滿足實際的工作要求。 3.6 本章小結 對鏈輪鏈條進行選型計算，其次根據(jù)速比的分配原理，對各個傳動系統(tǒng)進行速比分配，最后對鍵、電機進行選型計算。 第4章 垂直循環(huán)立體車庫三維建模 ?4.1 Solidworks三維建模技術 Solidworks軟件涉及到航空航天、機器人等個領域，越來越多的被人們接受，它倡導三維CAD軟件的易用性、高效性。 他不僅能夠實現(xiàn)零部件的三維建模，也能夠進行二維圖的繪制，同時還可以與各種軟件實現(xiàn)無縫對接，不僅可以完成運動仿真，而且還可以進行有限元分析。 4.2垂直循環(huán)立體車庫三維建模 立體車庫結構的三維模型如圖4.1所示。 圖4.1 Solidworks三維模型 載車板建模如下首先選取前基準面，進行草繪。操作過程如下： 1、運用鼠標點擊草繪按鈕，選取前視基準面繪制草圖如下圖所示 圖4.2 繪制草圖 2、繪制好該特征的草圖之后，點擊拉伸按鈕進行特征生成，拉伸按鈕里面具有參數(shù)選擇的功能，可以設置厚度180，選取不同類型尺寸的生成，其拉伸菜單如下圖所示，并進行抽殼。 圖4.3 拉伸菜單示意圖 3、建立肋板。 建立肋板，首先建立草繪模型，完全貫穿，選取該特征的底部為參考面，然后繪制草圖—拉伸，該過程與上圖的繪制基本一致。最后通過拉伸切除，即可求得。 圖4.4肋板 為了設計美觀，同時，避免干涉，設計圓角半徑為10mm。 圖4.5圓角三維示意圖 最后完成整個部件的建模。 圖4.6軸承安裝座 同理，其他零件支架、鏈傳動、軸承、滾輪、底座、殼體等主要運動構件的三維模型，方法基本一致，只是使用的特征按鈕不一樣，操作方法基本相同。橫梁如下圖所示。 圖4.7 橫梁 電機的模型如圖所示，通過拉伸切除命令得出。 圖4.8 電機三維設計 小鏈輪三維建模如圖4.9所示，通過拉伸切除、陣列命令即可得到。 圖4.9 小鏈輪 頂蓋的模型如圖4.10所示，孔通過陣列掃描命令，即可求得所得模型。 圖4.10 頂蓋 大鏈輪模型如圖4.11所示，首先建立上方安裝架，其次建立滾輪架，通過同心、距離進行配合。 圖4.11 大鏈輪 端蓋的模型如圖4.12所示，通過草繪圓形，經(jīng)等距命令，拉伸即可求得。 圖4.12 端蓋 軸承座建模如圖4.13所示。 圖4.13 軸承座 軸承的三維建模如圖4.14所示。 圖4.14 軸承 4.3立體車庫裝配 在Solidworks軟件里面，配合主要有重合、平行、垂直、相切、同軸心、鎖定、及距離、角度等配合功能，根據(jù)具體的配合要求選取不同的配合來完成機器的裝配，使之成為一個裝配體。裝配的配合界面如下圖所示。 圖4.15配合界面示意圖 根據(jù)該機器的裝配特點，其裝配主要是轉動副設計配合，及面與面的重合，因此只需用到同軸心配合及重合兩種裝配方式。 下面將以裝配配合進行介紹。 首先在Solidworks軟件里面建立裝配體組裝界面。打開裝配體文件夾，具體操作過程如下： 點擊新建，里面有文件夾形式的選取，包括零件及按鈕，選取裝配體文件，打開裝配體界面。 圖4.16 裝配示意圖 各個部件之間的組裝用到的命令有同心、重合、距離命令。 運用Solidworks 渲染功能，渲染效果圖如下圖4.17所示。 圖4.17 三維渲染效果圖 4.4 本章小結 采用三維軟件SOLIDWORKS對立體車庫進行建模，設計了各個關鍵部件，最后還設計了其他附屬零件，并對其進行了組裝，同時對各個部進行建模，最后將所有的零部件組裝在一起，將裝配屬性中的剛性變成柔性。 參考文獻 [1]J. 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