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第一章 緒論
1.1 課題的背景和意義
隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止2006年底，市區(qū)僅有公共停車場827處，共計(jì)車位5.6萬個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量的8.5％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的227個(gè)地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機(jī)動(dòng)車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢(shì)，比例高達(dá)64％，而且還有繼續(xù)上升之勢(shì)。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)全國15個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對(duì)于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì)80年代初期，北京市權(quán)威部門對(duì)2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是70萬－80萬輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了100萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá)45萬輛。面對(duì)迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。
停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對(duì)停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。
專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對(duì)停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們?cè)诔鞘欣锏纳婵臻g卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開始建設(shè)立體建筑、立體交通和立體停車。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網(wǎng)，汽車的住宅--停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡單的機(jī)械車庫向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進(jìn)入家庭，城市動(dòng)態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，給停車產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。
作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機(jī)械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前，我國許多大城市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機(jī)械式立體停車產(chǎn)業(yè)。機(jī)械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。
機(jī)械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。
在地下車庫中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。
近年來 ，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車數(shù)量的不斷增加。截至2003年底，我國個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長率為42.7%，但與此同時(shí)，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量的比例嚴(yán)重失調(diào)，由此帶來停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī) 械 式立 體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)有效手段。國家計(jì)委已明確機(jī)械式立體停車設(shè)備及城市立體停車場為國家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的《國家計(jì)委6號(hào)令》把機(jī)械式停車序和立體停車場列入“國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄”，國家海關(guān)總署對(duì)機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)口稅”、上述措施為我國立體車庫產(chǎn)業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國解決城市停車間題提供了機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。
1.2 課題的關(guān)鍵技術(shù)及其國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)--移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。
目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。
日本是最早應(yīng)用機(jī)械式車庫的國家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)日本全國汽車保有量大約為500萬輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺(tái)灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國機(jī)械車庫技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓國停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國機(jī)械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。
在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場
競爭無序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場，采取低價(jià)競爭；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)
創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，
需要我們?cè)谡呤袌觥⒐芾砗图夹g(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。
在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫
第二章 立體車庫整體方案比較和選擇
2.1移動(dòng)方案的比較
機(jī)械式立體停車庫有許多種類型，根據(jù)其工作原理可分為：升降橫移式；水平循環(huán)式；平面移動(dòng)式等等。采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備叫做升降橫移式立體停車庫，由于升降橫移式停車庫的類型比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)場地的適應(yīng)性強(qiáng)，因此采用這一類型的停車庫十分的普遍。
升降橫移式立體停車庫每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內(nèi)地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需要通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫。升降橫移式立體停車庫的布置型式主要有兩種：半地下布置型式和地上布置型式
本設(shè)計(jì)是三層九位七車的小型立體車庫，多用于居民小區(qū)，其簡圖如下所示:
圖2-1立體車庫各車位移動(dòng)方案
移動(dòng)方案：
將2號(hào)、5號(hào)車位作為空位，1，3號(hào)車位可以直接進(jìn)行存取車。
在存取4號(hào)車時(shí)，將1號(hào)車位移動(dòng)到2號(hào)車位上，4號(hào)車位降到1位進(jìn)行存取車。
在存取6號(hào)車時(shí)，將3號(hào)車位移動(dòng)到2號(hào)車位上， 6降到3號(hào)車位上，進(jìn)行存取車。
在存取7號(hào)車時(shí)，將2號(hào)車位移動(dòng)到8號(hào)車位上，1號(hào)車位移動(dòng)到2號(hào)車位上再移到5號(hào)車位上，4號(hào)車位移動(dòng)到1號(hào)車位上再移到2號(hào)車位上，7號(hào)車位降到1號(hào)車位上，進(jìn)行存取車。
在存取9號(hào)車時(shí)，原理同7號(hào)車位一樣。
2.2橫移機(jī)構(gòu)方式的選用
就目前的立體車庫能儲(chǔ)存的車輛數(shù)目來說，大致可把立體車庫分為兩大類，即大型立體車庫和小型立體車庫。
本設(shè)計(jì)的立體車庫是三層九位的，屬于小型立體車庫，存取車輛較少，從停車位到出車庫所要運(yùn)行的距離較近，即使速度較低，存取車的時(shí)間也不會(huì)太長。所以小型車庫里采用托盤作為載車容器就可以了。能夠使托盤平穩(wěn)在在水平方向上移動(dòng)的方式有多種。
根據(jù)動(dòng)力源是（驅(qū)動(dòng)裝置）是否在托盤上，可以將橫移分為兩種，一種是將驅(qū)動(dòng)裝置放在托盤上，通過驅(qū)動(dòng)鏈條來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。但這種方式現(xiàn)在使用不多，只有在大型的立體車庫里才使用。由于電機(jī)放在托盤上，托盤在存取車的過程中不斷的運(yùn)動(dòng)，給電機(jī)提供電源和對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制都比較難實(shí)現(xiàn)。
驅(qū)動(dòng)裝置安放在固定件上是實(shí)現(xiàn)托盤橫移的另一種方式。這種方式都可以方便為其提供動(dòng)力源并對(duì)其進(jìn)行控制。也可以提高安全系數(shù)，也比較美觀。對(duì)車庫的效率和外觀沒有影響。（電機(jī)一般放在地面和框架上）
所以，本設(shè)計(jì)的橫移部分的驅(qū)動(dòng)裝置不安放在托盤上，而是安放在地面上和框架上。
為實(shí)現(xiàn)托盤的橫移而采用的驅(qū)動(dòng)方式有三種：
（1）利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)
（2）利用電機(jī)帶動(dòng)鏈條進(jìn)行驅(qū)動(dòng)
（3）利用電機(jī)帶動(dòng)齒輪、齒條系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)
液壓系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，維修難，不易維護(hù)。鏈傳動(dòng)是一種不錯(cuò)的傳動(dòng)方式，傳動(dòng)精度高，設(shè)計(jì)、購買方便，但和齒輪、齒條嚙合的傳動(dòng)方式比較起來，鏈傳動(dòng)的效率低了一點(diǎn)。所以，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的方式來實(shí)現(xiàn)托盤的橫向移動(dòng)，中間的傳動(dòng)裝置采用齒輪和齒條的嚙合。
2.2.1 橫移的方式和電機(jī)放置位置
根據(jù)前面的所述，底層橫移部分的動(dòng)力源采用電機(jī)，而且，電機(jī)不是安裝在托盤上，同時(shí)決定采用齒輪和齒條嚙合的傳動(dòng)方式，按照常規(guī)規(guī)定將齒輪作為齒輪和齒條嚙合傳動(dòng)的主動(dòng)件，固定在水平面上，為了不防礙轎車的存取，電機(jī)和齒輪只能放在車庫的后方。齒輪水平放置，所以齒輪軸的軸向?yàn)樨Q直方向，如果電機(jī)水平放置，電機(jī)軸的軸向?yàn)樗椒较?，這種情況下，把電機(jī)的動(dòng)力傳遞給齒輪需要兩個(gè)相互嚙合的圓錐齒輪。圓錐齒輪的設(shè)計(jì)、制造和安裝都比較麻煩，從而導(dǎo)致成本費(fèi)用比較高，對(duì)于小型車庫來說經(jīng)濟(jì)性不好，同時(shí)，兩個(gè)圓錐齒輪的齒輪軸很難固定，而且占用了較多的縱向水平面積。故決定采用電機(jī)豎直放置的方法。
電機(jī)豎直安放也存在兩種方式。其一，電機(jī)軸的軸向向上安放，這種方式下，雖然容易實(shí)現(xiàn)電機(jī)定位，無論采用底座定位還是凸緣定位都很容易定位。但是，由于要求齒輪安放在水平面上，電機(jī)則只有安放在地平面下，這樣需要為電機(jī)用混凝土澆注一個(gè)基坑，這樣的話，電機(jī)的安放和維修都比較困難。故不采用此方式。
當(dāng)電機(jī)豎直安放且電機(jī)軸的軸向向下時(shí)，只需要一個(gè)聯(lián)軸器就可以把電機(jī)軸和齒輪軸聯(lián)在一塊，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)力的目的。此處的電機(jī)依靠凸緣來定位。采用這種方式的缺點(diǎn)就是電機(jī)不容易固定，為了解決這一個(gè)問題決定設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)架，用來支撐和固定電機(jī)。
此處還要考慮減速器的存在。從車庫的規(guī)模來看，此車庫為小型車庫，平移速度要求不高。因?yàn)槠揭凭嚯x都比較小。速度大了就容易產(chǎn)生較大慣量，不利于制動(dòng)，使安全系數(shù)降低。同時(shí)，從時(shí)間的角度來看，對(duì)于此車庫，在速度較低的情況下，存取車的時(shí)間也是很短的。所以，此車庫要求速度較低（初步定位4m/min）。眾所周知，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速一般比較高。所以，在此處減速器是必不可少的部件。目前，減速器已經(jīng)成為一種比較規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)和選擇都比較容易。不過，此處為了安裝方便，決定選用帶有減速器的電動(dòng)機(jī)。為了減低成本，安裝方便，此車庫的電動(dòng)機(jī)都采用帶有減速器的電動(dòng)機(jī)，具體的型號(hào)根據(jù)具體的設(shè)計(jì)而定。
電動(dòng)機(jī)和齒輪都固定在地平面上了，齒條就只有作為齒輪、齒條嚙合傳動(dòng)方式的運(yùn)動(dòng)件了。齒條可以焊接在托盤的后面的側(cè)面上，也可以使用螺栓固定在托盤后方。由于齒條的長度和托盤的寬度一樣，尺寸補(bǔ)角長，如果采用焊接的方法，由于熱脹冷縮的原因，在焊接的過程中，回使齒條變形，從而影響齒輪和齒條間懂得嚙合精度。所以決定齒條和托盤間的聯(lián)接方式采用螺栓聯(lián)接，齒條的寬度由它所承受的載荷而定，具體設(shè)計(jì)見第三章。齒條的厚度由多哥因素決定，其一：齒條的強(qiáng)度需要滿足一定的強(qiáng)度要求；其二：由于滾筒的存在，齒條應(yīng)該用螺栓固定在托盤的后方的邊框的上方，而不是托盤后面的豎直側(cè)面上，這種情況下要求：齒條和邊框在水平方向上喲一定的重合度。其三：要考慮滾輪的寬度，最后要考慮齒條的分度線要和齒輪的分度圓相切。
2.3提升機(jī)構(gòu)所用方式的比較和選擇
常見的三種方式是液壓方式，鏈條提升方式和鋼絲繩提升方式
一、鋼絲繩提升
鋼絲繩具有承載能力強(qiáng)，重量輕的特點(diǎn)，但它卻具有彈性，使用時(shí)間長了會(huì)產(chǎn)生伸長量，使得傳動(dòng)精度降低，從而使得托盤不能準(zhǔn)確到達(dá)所應(yīng)到達(dá)的位置，而且，鋼絲繩容易自行扭轉(zhuǎn)和松散。
二、液壓提升
液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)是一套十分復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它的設(shè)計(jì)、制造成本較高。而且維修、檢測(cè)費(fèi)用也相對(duì)較高，液壓系統(tǒng)的故障很難檢查，如果哪個(gè)輸油管道出現(xiàn)問題，將會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)大大降低車庫的工作效率，而如果液壓站出現(xiàn)了問題，后果將更加嚴(yán)重，故此，此設(shè)計(jì)沒有采用液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為提升機(jī)構(gòu)。
三、鏈條提升
鏈傳動(dòng)為電動(dòng)機(jī)通過連軸器、鏈條、鏈輪，來帶動(dòng)托盤實(shí)現(xiàn)升降的。成本低，安全，易維護(hù)，維修。
鏈條傳動(dòng)兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)較易安裝，成本低廉；遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)其結(jié)構(gòu)要比齒輪傳動(dòng)輕便得多。與帶傳動(dòng)比較，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率高；需要的張緊力小，壓軸力也小；結(jié)構(gòu)尺寸緊湊；能在低速重載下較好的工作；能適應(yīng)較惡劣的環(huán)境如油污和高溫等場合。
綜上所述，升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，利用鏈條和鏈輪的嚙合傳遞動(dòng)力，帶動(dòng)滾筒纏繞鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)上層托盤的升降。
2.3.1 提升的原理和電機(jī)安放位置
為了制造、安裝方便，上下層的托盤基本相同。無論是尺寸，還是組成都基本相同。區(qū)別就在于：底層的托盤有滾輪，而上層的托盤有滑輪，此處重點(diǎn)來說明一下鏈輪、鏈條和提升電機(jī)及相關(guān)組成部分。
從電機(jī)的安裝和美觀的角度來考慮，電機(jī)應(yīng)該防在車庫框架后方的橫梁上，而且一個(gè)托盤需要兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，一側(cè)一個(gè)水平放置在橫梁上，此處電機(jī)的定位依靠底盤來定位。提升用的電機(jī)和平移用的電機(jī)一樣也選用帶有減速器的電機(jī)。
鏈傳動(dòng)最常見的方式就是利用一條閉合的鏈條，把一根軸上的動(dòng)力傳遞到另一根軸上，兩個(gè)鏈輪要求在同一個(gè)水平面上。本設(shè)計(jì)中要求鏈條傳遞動(dòng)力，還要求鋼絲繩傳遞運(yùn)動(dòng)，所以采用閉合鏈條，鋼絲繩是采用一端固定，一端固定在滾筒上。這種情況下，一個(gè)托盤只有兩根鋼絲繩在承載，對(duì)鋼絲繩的要求較高。如果托盤上前端有一個(gè)鋼絲繩的固定端，后端有一個(gè)鋼絲繩的固定端，這種情況下托盤有四根鋼絲繩來承載，安全系數(shù)較高，但框架上的鏈條較復(fù)雜，制造不方便。如果鋼絲繩固定在框架縱向梁的前部，然后和托盤上兩個(gè)滑輪配合，最后回到縱向梁的后部，示意圖如下圖所示。這種方式不但有四根鋼絲繩來承載，而且提升平穩(wěn)，安全系數(shù)高，所以就采用這種方式。
圖2-2上層托盤和轎車提升的簡圖
由于上層托盤提升到固定位置時(shí)，需要在此處長時(shí)間停滯，所以需要在鏈輪軸上安裝制動(dòng)器，制動(dòng)器應(yīng)該選用常閉型的制動(dòng)器，因?yàn)橥斜P挺在固定位置的時(shí)間比托盤運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長很多，電機(jī)軸和鏈輪軸之間也采用凸緣式聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接。
2.3.2設(shè)計(jì)時(shí)注意要點(diǎn)
1）按照不同的工況，選用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鏈條，這是基本原則，但是由于具體工況的多樣性和復(fù)雜性，而且標(biāo)準(zhǔn)的覆蓋面總是有限的。因此必要時(shí)也可以在規(guī)格、尺寸、參數(shù)符合標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)對(duì)此鏈條的性能提出較高的要求，并以此向鏈條廠咨詢協(xié)商定貨。
2）設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)鏈條，如遇到標(biāo)準(zhǔn)鏈條不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，有時(shí)要進(jìn)行非標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)體設(shè)計(jì)。此時(shí)要盡量查找國內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，參照標(biāo)準(zhǔn)提供的尺寸參數(shù)，改選較好的材質(zhì)等。
3）鏈傳動(dòng)是利用中間撓性鏈條和鏈輪輪齒的相互嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。它具有帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是瞬間傳動(dòng)比變化，因?yàn)殒湽?jié)與鏈輪相嚙合時(shí)，可看成是鏈節(jié)繞在多邊形的鏈輪上。鏈的節(jié)距p愈大，鏈輪齒數(shù)z愈小，則鏈速的不均勻性以及附加的動(dòng)載荷大。設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，在滿足鏈傳動(dòng)傳遞功率的前提下，應(yīng)盡可能選用較小的節(jié)距和較多的齒數(shù)。
4）鏈傳動(dòng)安裝時(shí)，兩鏈輪軸的平行度至關(guān)重要，特別是速度較高的鏈傳動(dòng)及多排鏈傳動(dòng)，其兩輪軸線的平行度達(dá)不到規(guī)定精度時(shí)，會(huì)使鏈與鏈輪嚙合狀況惡化，并將加大沖擊與振動(dòng)。
5）對(duì)于傳遞動(dòng)力的鏈傳動(dòng)，當(dāng)鏈速較高時(shí)，其潤滑就成為重要的問題，應(yīng)采用推薦的潤滑方式進(jìn)行潤滑，否則，它將嚴(yán)重影響鏈的壽命。
6）設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)加裝防護(hù)罩或防護(hù)裝置。
2.4 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
本課題設(shè)定轎車的幾何參數(shù)為：車身長為4700mm，車身寬為1700mm，車身高為1550mm，總重是2000Kg。托盤為載車容器，其尺寸應(yīng)該大于轎車的尺寸，故托盤的尺寸初步定為：長L=5400mm，寬W=2000mm.為了保證托盤的自由運(yùn)動(dòng)，左右兩個(gè)立柱間的距離應(yīng)該大于托盤的寬度，因?yàn)檫@樣既有利于轎車的存取，也有利于托盤的安放，所以把左右兩個(gè)立柱間的距離定為2100mm，基坑的長度為6500mm。這是托盤和車庫框架的大體尺寸。
第三章 升降橫移設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1橫移結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1.1托盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1．托盤的基本尺寸的設(shè)計(jì)
此立體車庫適合小區(qū)使用，所停車輛為轎車和微型面包車，一般轎車的基本參數(shù)：
長：L=4700mm 寬：W=1700mm 高：H=1550mm;
初步確定托盤的基本尺寸：
長：L=5400mm; 寬：W=2000mm;
2．托盤上基本零部件的選擇和設(shè)計(jì)
a.滾輪的設(shè)計(jì)：
（1）直接將滾輪安裝在托盤上，在存車位上安裝導(dǎo)軌（輕軌），滾輪直接在導(dǎo)軌上滾動(dòng)，可以減少摩擦力，而且托盤移動(dòng)平穩(wěn)。滾輪在安裝中有中心軸，軸焊接在托盤上，軸承選擇內(nèi)圈固定，外圈旋轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)簡圖，如圖3-2所示。
1-軸承 2-滾筒 3-軸承端蓋 4-軸
圖3-2滾輪示意圖
b.托盤主體結(jié)構(gòu)的材料選擇
托盤示意簡圖見零件圖（A1）
（1）外框空心鋼管的選擇
選用結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心鋼管（GB6728-86）
選擇的尺寸：邊長70mm， 壁厚t=4.0 mm，理論重量7.966㎏/m.
另選用的結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心鋼管（GB-6728-86）
選擇的尺寸200 mm×100 mm，壁厚t=4.00 mm，理論重量㎏/m.
(2)托盤中用于承載汽車的鋼板的選擇
根據(jù)GB3277-82，選擇菱形花紋鋼板，以增大汽車輪胎與鋼板之間的摩擦力。厚度5㎜，寬0.35mm，其它鋼板，如承載用的平行與水平面的鋼板。根據(jù)（GB709-88），選擇厚度5 mm，寬度0.35mm。
對(duì)于鋼板厚度5mm, 理論重量 39.2㎏/m2
厚度4mm，理論重量 31.42㎏/m2
菱形花紋鋼板厚度5mm，理論重量42.30㎏/m2
(3)角鋼的選擇
根據(jù)GB9787-88選擇碳素鋼Q235-A，尺寸為50*50*5mm的熱軋鋼等，邊角鋼理論重量1.822㎏/m.
(4)托盤整體采用焊接的方法：
焊縫均采用手工電弧焊，焊縫不能有透、熔、蝕等缺陷，修刺倒棱，焊后退火處理，
綜上所述得出：
如圖：菱形鋼板 寬W=0.4m 長L=5.4m
矩形鋼板 寬W=0.15m 長L=5.4m
方形鋼板 寬W=0.1m 長L=2m
中間鋼板 寬W=1.2m 長L=5.4m
邊上鋼板 寬W=0.45m 長L=3m
得出：
方型鋼管：M1=7.966㎏/m×2×2.1m=33.46㎏
矩形鋼管：M2=18㎏/m×2×5.4m=194.4㎏
中間鋼板：M3=31.42㎏/m2×5.4m×1.2m=203.47㎏
菱形鋼板：M4=42.3㎏/m2×4×0.45m×1.2m=81.22㎏
角鋼： M5=1.822㎏/m×4×0.063=0.46㎏
邊上鋼板：M6=39.25㎏/m2×2×0.45m×3m=94.2㎏
其它重量：M7= 4.83㎏
所以上層托盤總重量為M總=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7 =630㎏.
由于底層托盤上有滾輪和齒條：
估算滾輪重量M滾=0.8×4=3.2㎏
齒條采用45號(hào)鋼，淬火，密度為7.9×103㎏/m3
長度為L=2150㎜，寬度為W=100㎜,高度為H=60㎜
M齒條=2150㎜×100㎜×60㎜×7.9×103㎏/m3×10-12=101.91㎏
底層托盤總重量為=624㎏+101.91kg=725.91㎏
故底層托盤的重量初步定為730㎏.
3.1.2 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
由于轎車和托盤的重量達(dá)到2330㎏，故選擇GB11264-89中的輕軌，型號(hào)30。查其總高是108㎜，總寬是108㎜，總長是基坑的長度，由車架的設(shè)計(jì)部分可以得知基坑的長度為6500㎜，其截面如圖3-4所示：
潤滑方式：采用人工加油的方式直接向?qū)к壣蠞灿?，不需要專門的潤滑裝置。
3.2升降機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)車庫中非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)是升降橫移式立體停車庫的主要組成部分，主框架部分承擔(dān)著整個(gè)升降橫移式立體停車庫的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性以及載車板部分還影響著整個(gè)立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性，傳動(dòng)系統(tǒng)決定著升降橫移式立體停車庫運(yùn)行的好壞，所以如何設(shè)計(jì)主框架部分、載車板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)成為影響整個(gè)立體停車庫的關(guān)鍵因素
3.3升降橫移機(jī)構(gòu)整體框架設(shè)計(jì)
在此設(shè)計(jì)中，因?yàn)樯蠈拥耐斜P和其上面的轎車重量都有框架來承受，所以框架不僅要結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，還要求滿足一定的強(qiáng)度要求。
主框架底座部分用混凝土澆注，立柱直接筑在混凝土中。因?yàn)榱⒅习惭b有導(dǎo)軌，載車板的槽鋼內(nèi)裝有導(dǎo)靴，兩者需要相配合，立柱的間距應(yīng)該根據(jù)載車板的寬度而定。其結(jié)構(gòu)如下圖：
圖 3-5 主框架圖
3.3.1材料的選擇
在工程結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)是應(yīng)用比較廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)，一些高度或跨度比較大的結(jié)構(gòu)，載荷或吊起重量很大的結(jié)構(gòu)，有較大振動(dòng)的結(jié)構(gòu)，高溫車間的結(jié)構(gòu)等等，采用其它建筑材料，目前尚有困難或不是很經(jīng)濟(jì)，有時(shí)候也滿足不了強(qiáng)度要求，則可考慮用鋼結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中采用鋼結(jié)構(gòu)用于升降裝置的支撐及立體車庫的主框架結(jié)構(gòu)，這種鋼結(jié)構(gòu)具有以下的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
1.材料強(qiáng)度高
在相同的載荷條件下，采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)的自重較小，當(dāng)跨度和載荷相同時(shí)，剛架的重量只有混凝土層架重量的1/4～1/3，如果用薄臂型鋼屋架，則可更強(qiáng)，由于重量輕，便于運(yùn)輸安裝。
2安全可靠
鋼材質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，具有良好的塑性和韌性。
3工業(yè)化生產(chǎn)程度高
與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化生產(chǎn)程度高，能成批大量生產(chǎn)，制造精度高，采用工廠制造、工地安裝的施工方法，可縮短周期，降低造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益。
4具有一定的耐熱性
溫度在35度以內(nèi)鋼的性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到30度以后強(qiáng)度逐漸下降，達(dá)到45度～60度時(shí)，強(qiáng)度為零。因此鋼結(jié)構(gòu)防火性較鋼筋混凝土差，一般用于溫度不高于25度的場合。
同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列要求：
（1） 結(jié)構(gòu)必須有足夠的強(qiáng)度，鋼性和穩(wěn)定性。
（2） 要符合建筑物的使用要求，要有良好的耐久性
（3） 盡可能節(jié)約鋼材，減輕鋼結(jié)構(gòu)重量
（4） 盡可能縮短制造安裝時(shí)間，節(jié)約勞動(dòng)時(shí)間
（5） 結(jié)構(gòu)要便于運(yùn)輸、維護(hù)
（6） 可能條件下，盡量注意美觀，特別是外露機(jī)構(gòu)
根據(jù)以上各項(xiàng)要求，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)重視貫徹和研究節(jié)約鋼材，降低造價(jià)的各種措施，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全適用，確保質(zhì)量。
3.3.2制造方法
立柱采用工子鋼，因?yàn)楣ぷ愉撚泻軓?qiáng)的承載壓力的能力。一共有8根立柱，前后各有4根，采用澆注的方法固定在混凝圖中（地面采用混凝土）。橫梁采用寬×高為2000mm×100mm的冷彎矩形空心鋼管（GB6728-86），因?yàn)樘嵘龣C(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器和制動(dòng)器要放在橫梁上，所以矩形空心鋼管平放在立柱上，采用焊接的方法連接。
縱向梁的選擇比較困難，因?yàn)榭v向梁不僅可以用冷彎矩形空心鋼管，也可以采用角鋼相對(duì)放置構(gòu)成。由前面的設(shè)計(jì)知道，鏈輪的結(jié)構(gòu)要放在縱向梁上，不管采用那種方式的縱向梁。鏈輪的底板都可以方便的固定在縱向梁上。但是，當(dāng)采用前者的方法時(shí)，需要在冷彎矩形空心鋼管上開矩形孔，制造比較麻煩，所以決定采用兩個(gè)角鋼相對(duì)放置的方法來制造縱向梁，兩個(gè)角鋼之間存在一定的距離，距離由鏈條的寬度來定?？v向梁也采用焊接的方式固定在橫梁上。
3.3.3結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核
由上面的分析知道，鏈輪安裝在縱向梁上，縱向梁要承受轎車和托盤的重量。同時(shí)由于縱向梁跨度比較大，所以在整個(gè)鋼架中，對(duì)縱向梁的校核最為重要。
現(xiàn)在來分析縱向梁所受的載荷。
取托盤（含轎車）為研究對(duì)象，分析受力示意圖如圖3-2所示：
圖3-6 受力分析示意圖
由于四根鏈條同時(shí)承載。所以每根鏈條所受載荷F為：
F=（G1+G2）/4=（1600+630）㎏×9.8N/㎏/4=5463.5N
因?yàn)槊總€(gè)托盤有四根鏈條來承載，每條鏈條所承受的拉力為5537N。鏈條固定在兩根角鋼上，所以有每根角鋼承受的力為2768.5N，不過，角鋼上要承受兩個(gè)這樣的力，兩個(gè)力的距離如圖3-7所示。因?yàn)榻卿摰膬啥斯潭ㄔ跈M向梁上，所以角鋼可以近似的簡化為簡支梁，它的受力分析圖和彎矩圖如圖3-7所示。
3-7縱向梁的受力分析
角鋼的承受的最大正應(yīng)力為：
δmax=Mmax/W
式中 Mmax-梁的最大彎矩
W-抗彎截面系數(shù)
梁的最大彎矩由圖3-3可知，抗彎截面系數(shù)和角鋼的材料有關(guān)，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知道所選的抗彎截面系數(shù)為6.32×10-6，所以有：
δmax=2768.5×1.65×106/6.32/2
≈361.3Mpa
對(duì)于材料Q235，查閱GB700-88，知道δ在375Mpa～500Mpa之間，故縱向梁是安全的。
第四章 升降橫移停車設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.1橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
橫移機(jī)構(gòu)傳動(dòng)示意圖：
1- YCJ系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī) 2- 聯(lián)軸器
3-齒輪軸 4-齒輪 5- 齒條 6- 滾輪
圖4-1 橫移傳動(dòng)示意簡圖
4.1.1平移裝置中齒輪、齒條、傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇
取托盤（含轎車）為研究對(duì)象，受力分析示意圖：
圖4-2 托盤受力分析示意圖
由上圖可以知道，托盤運(yùn)行條件是F1=Nf
查閱〈〈摩擦、磨損與潤滑手冊(cè)〉〉（第二冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社）得知：
在任何滾動(dòng)軸承中，克服摩擦所消耗的功率可以按下式計(jì)算的平均摩擦力來計(jì)算：
Nf=faP
Nf-軸承所受的摩擦力
fa-滾動(dòng)摩擦系數(shù)平均值
P-按一般動(dòng)力計(jì)算公式得的軸承上的當(dāng)量載荷
查閱〈〈摩擦手冊(cè)〉〉表19.14得知部件中由于采用接觸式密封，存在制造誤差和裝配誤差，工況加重和潤滑劑污染等，fa的值應(yīng)該擴(kuò)大一倍
fa=1.8×10-3×2
對(duì)于深溝球軸承（本設(shè)計(jì)采用，應(yīng)用廣）
P=Fr×Kv×Ks×Kt
Fr-徑向力
Kv-旋轉(zhuǎn)系數(shù)
Ks-安全系數(shù)
Kt-溫度系數(shù)
Fr=G1+G2=(1600+740)㎏×9.8N/㎏=22932N
由于是外圈旋轉(zhuǎn)，取Kv=1.2
查閱〈〈摩擦手冊(cè)〉〉得Ks=1.1,由表19.11得知Kt=1.0
得P=22932N×1.2×1.1×1.0=30270.2N
由上式Nf=fa×P=30270.2N×2×1.8×10-3 =108.9N
Nf=F,1 <1>
F1=2T/d,<2>
T=9.55×103/n<3>
由于是小型立體車庫，適用于小區(qū)，移動(dòng)速度不宜過快，故托盤的移動(dòng)速度初步定位V=4m/s。
得：P=F×V/1000×/60=108.9×4/1000/60=7.3×10-3Kw
在此設(shè)計(jì)中平移部分只需移動(dòng)一個(gè)車位，移動(dòng)距離較近，從而要求速度較低。查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五卷(四)表22-1-61，選用YCJ140和Y90S-4一體的YCJ齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī)。
電動(dòng)機(jī)的額定功率為 P=0.75Kw
額定轉(zhuǎn)速為 n=26r/min
輸出轉(zhuǎn)距為 T=259N/m
校核：F,=2T/d, d,=2T/F,=2×259N.m/109.4N=4.73㎜
T,=9.55×103×7.3×10-3Kw/30r/min＜T=259N.m
(T,-實(shí)際需要轉(zhuǎn)距)
故此電動(dòng)機(jī)合適。
由于動(dòng)力從電動(dòng)機(jī)傳送到托盤要經(jīng)過聯(lián)軸器、齒輪、齒條等部件，傳遞到托盤上的動(dòng)力也會(huì)減少，從而使轉(zhuǎn)距見效，所以齒輪直徑和傳動(dòng)軸的直徑應(yīng)該大于4.08 mm.
4.1.2齒輪、齒條的設(shè)計(jì)
1)選擇齒輪、齒條的材料
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）表8-17：
齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，表面淬火 HBS1=245～275
齒條選用45號(hào)鋼正火，表面淬火 HBS2=210～240
2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
托盤的橫移速度 V=4m/min=0.067m/s
齒輪的角速度 W=2nπ/60=π
V=Wr=Wd/2 (r-齒輪分度圓半徑，d-分度圓直徑)
0.067m/s=πd/2 得d=0.22m=220㎜
齒輪采用硬齒面，非對(duì)稱分布。查《機(jī)械設(shè)計(jì)1》的表8-23得齒寬系數(shù)
φd =0.4
齒輪模數(shù)m可由《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上冊(cè)，卜炎主編）查得：
m=10
d=mz (Z-齒輪齒數(shù))
220㎜=10z 得z=22
此齒輪齒數(shù)z在推薦值20到40中可以選取，故z=22，符合。
參考《機(jī)械設(shè)計(jì)1》表8-14和表8-15選取
齒輪的齒距 p=πm=3.14×10=31.4㎜
齒條的齒數(shù) z2=L條/p=2100㎜/31.4㎜=66.87 取整數(shù)z2=67
檢驗(yàn)校核：
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)1》得：
由式（8-15）得，載荷系數(shù) K=KA×KV×Kβ×Kα
KA-使用系數(shù)
KV-動(dòng)載荷系數(shù)
Kβ-齒向載荷系數(shù)
Kα-齒間載荷系數(shù)
由表8-20得 KA=1.25
由圖8-57得 初值Kvt=1.15
由圖8-60得 Kβ=1.03
由公式(8-55)及β=0 得εγ=εα=[1.88-3.2(1/22+1/67)]×1=1.69
由表8-21得 Kα=1.15
則載荷系數(shù)K的初值為Kt=1.25×1.15×1.04×1.15=1.72 得Kt=1.72
由圖8-14得節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ZH=2.5(β=0,x1=x2=0)
由圖6-65得重合度系數(shù) Zε=0.87(εβ=0)
由式(8-69)得,許用接觸應(yīng)力[δH]=﹠Hlim×ZN×ZW/SH
ZN-接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)
ZW-硬化系數(shù)
SH-接觸強(qiáng)度安全系數(shù)
接觸疲勞極限應(yīng)力δHlim1,δHlim2 查圖8-69得
δHlim1=570N/㎜2 δHlim2=460N/㎜2
由式(8-70)得,應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60njLh
按預(yù)期壽命5年,每天工作300天,每天工作8小時(shí)來算:
Lh=5×300×8
N1=60×30×1×8×300×5=2.16×107
N2=N1/u=0.7×107
得N1=2.16×107 N2=0.7×107
由圖8-70得 ZN1=1.14 ZN2=1.2
由圖8-71得 ZW=1
由表8-27得 SH=1.1
由公式[δH]=δHlim×ZN×ZW/SH
得[δH1]=570N/㎜2×1.14×1/1.1=591N/㎜2
[δH2]=460N/㎜2×1.14×1/1.1=510N/㎜2
綜上所述.d1的設(shè)計(jì)初值d1t為:
d1t≥(2KT1)1/3/(φd)1/3×(u+1)1/2/u1/3×(ZE×ZH×Zε/[﹠H]2)1/3
K-載荷系數(shù) ZH-節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) T1-輸出轉(zhuǎn)距 Zε-重合度系數(shù)
Φd-齒寬系數(shù) ﹠H-許用接觸應(yīng)力 U-齒數(shù)比 ZE-彈性系數(shù)
d1t≥(2×1.72×2.24×105)1/3/0.41/3×(3.04+1)1/3/3.041/3×(189.8×2.5×0.87/5912)1/3≥161.47㎜
d1=220㎜＞d1t=161.47㎜
所以選出齒輪d1=220㎜可用.
齒厚b=φd×d1t=0.4×161.47=64㎜
齒條寬b2=64㎜ 齒輪寬b1=b2+(5～10)=70㎜
由于采用正常齒輪,所以齒頂高系數(shù)ha*=0.8,頂隙系數(shù)c*,取c*=0.3
分度圓的壓力角度數(shù)為α=20°
確定齒輪的其它參數(shù)如下:
分度圓直徑: d=mz=10×22=220㎜
齒頂高: ha=ha*m=0.8×10=8㎜
齒根高: hf=(ha*+c*)m=11㎜
齒全高: h=(2ha*+c*)m=19㎜
齒頂圓直徑: da=d+2ha=220+2×8=236㎜
齒根圓直徑: df=d-2hf=220-2×11=198㎜
基圓直徑: db=dcos α=220×cos 20°=206.7㎜
齒距: p=πm=31.4㎜
齒厚: s=πm/2=15.7㎜
齒槽寬: e=πm/2=15.7㎜
基圓齒距: pb=pcos α=29.5㎜
發(fā)向齒距: pn=pb=29.5㎜
頂隙: c=c*m=0.3*10=3㎜
故齒輪采用鑄造齒輪,結(jié)構(gòu)采用普通結(jié)構(gòu).
4.1.3聯(lián)軸器的選擇
1) 類型的選擇
電動(dòng)機(jī) P=0.75Kw (Y90S-4型)
故選擇YL型凸緣聯(lián)軸器(具有結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,制造成本低,傳動(dòng)
精度高等優(yōu)點(diǎn))
2) 載荷計(jì)算
公稱轉(zhuǎn)距 T=Nfd1/2
Nf-托盤受的平均摩擦力
d1-齒輪分度圓直徑
T=109.4×10-3×220/2=12.034N.m
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)1》表14-1得工況系數(shù)KA
KA=1.5
計(jì)算轉(zhuǎn)距 Tca=KAT=1.5×12.034=18.05N.m
3) 型號(hào)選擇
參考系數(shù):電動(dòng)機(jī)的輸出軸徑是30㎜
從GB5842-86中查得YL5型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)距是 63N.m
許用最大轉(zhuǎn)速是 5500 r/min
軸徑為 22～30㎜之間
故YL5型凸緣聯(lián)軸器合適.
4.1.4鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核
鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7-1得，許用積應(yīng)壓力[δp]=100～120MPa, 取其平均值[δp]=110MPa。
1） 對(duì)于半聯(lián)軸器與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸： b×h×L=10×8×32
鍵的工作長度L1=L-b=32-10=22㎜
h1=0.5h=0.5×8=4㎜
h1-鍵與轂的接觸高度
L1-鍵的接觸長度
d-軸直徑
靜聯(lián)接，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式7.1得 T=1/2 h1 L1d[δp]
[δp]=2T/ h1 L1d=2×12.034×103/4/12/30=9.6Mp＜[δp]=110Mp
所以，該平鍵的擠壓強(qiáng)度足夠，鍵是安全的。（半聯(lián)軸器與軸之間平鍵安全。）
2）對(duì)于齒輪與軸之間的聯(lián)接平鍵尺寸：
b×h×L=12×8×32
b-鍵寬度 h-鍵高度 L-鍵長度
鍵的工作長度L1=L-b=32-10=20㎜
T=1/2 h1 L1d[αp]
T-公稱轉(zhuǎn)距
L1-鍵的接觸長度
h1-鍵與轂的接觸高度
d-軸的直徑
[δp]-許用擠壓應(yīng)力
[δp]= 2T/ h1 L1d=2×12.034×103/4/20/40=7.6Mp＜[δp]
故齒輪與軸之間的鍵是安全的。
4.2升降傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.2.1升降傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)容介紹
本章主要對(duì)鏈條、連輪、鋼絲繩的選擇計(jì)算與校核，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括電動(dòng)機(jī)的選擇和校核；聯(lián)周器的選擇和校核；制動(dòng)器的選擇；鏈輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核；軸承的壽命計(jì)算；升降傳動(dòng)系統(tǒng)的控制和維護(hù)。
升降傳動(dòng)示意簡圖：
1-YCJ系列齒輪減速三相異步電動(dòng)機(jī) 2-鏈輪 3-滾筒
4-鋼絲繩 5-滑輪 6-固定端 7-橫梁
圖4-3 升降傳動(dòng)示意簡圖
4.2.2升降機(jī)構(gòu)的工作原理
每塊載車板上都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理見圖4-3所示。電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)載車板下降。
根據(jù)載車板及車輛確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車板移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鋼絲繩的長度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
4.2.3 鏈輪、鏈條、鋼絲繩的選擇計(jì)算和校核
4.2.3.1鏈條的選擇計(jì)算
由于此車庫要求提升速度要求較低，線速度應(yīng)該小于0.6m/s，屬于低載重形式的鏈傳動(dòng)（低速鏈），如果低速鏈也按疲勞考慮，用額定功率曲線選擇和計(jì)算，結(jié)果常不經(jīng)濟(jì)。所以采用靜強(qiáng)度計(jì)算的方式確定鏈的規(guī)格。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）公式14.21得， 鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算公式為：
s=Q/(KAF+FC+Ff)≥Np
式中 s-靜強(qiáng)度安全系數(shù)
Q-鏈條抗拉載荷
KA-工況系數(shù)
F-工作拉力
FC-離心力引起的拉力
Ff-垂度拉力
NP-許用安全系數(shù)，一般為4～8。此處選擇為8。
由上式確定鏈條的型號(hào)，也就是求出鏈條的抗拉載荷。由于動(dòng)力源是電動(dòng)機(jī)，
而且根據(jù)轎車和托盤的重量，可以知道提升機(jī)構(gòu)屬于中型升降機(jī)，查閱《機(jī)械
設(shè)計(jì)大典》表36.2-5可以得到：KA=1.4 F=5463.5N
由于：v＜0.6m/s ＜4m/s
查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）表14.1可得20A鏈在單排是抗拉載荷是86.7KN，
選擇20A號(hào)鏈作為本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)鏈。
由表14.1得到滾子鏈的具體參數(shù)如下：
內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1 18.90㎜
內(nèi)鏈節(jié)外寬b2 27.46㎜
外鏈節(jié)外寬b3 27.51㎜
節(jié)距 p 31.75㎜
滾子直徑d1 19.05㎜
由升降系統(tǒng)傳動(dòng)示意圖得鏈條的長度L：
L＞1800mm
考慮到鏈條與鏈輪的嚙合和其它因素，決定?。篖=2000mm
則鏈條的節(jié)數(shù)n為：
n=L/p=2000/31.75≈63
4.2.3.2鏈輪的設(shè)計(jì)計(jì)算和確定參數(shù)
于滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，設(shè)計(jì)靈活。本設(shè)計(jì)采用一種常用的三圓弧一直線的齒型，其特點(diǎn)：（1）齒型與滾子嚙合時(shí)的接觸應(yīng)力??；（2）嚙合性能好。
1)由于線速度小于0.6m/s，查閱《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表36.2-4得下面結(jié)果：
Z=15
2)確定鏈輪的其它參數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）公式14.2得：
d=p/sin(180°/z)
式中 d-鏈輪的分度圓直徑
p-配用鏈條的節(jié)距
z-鏈輪的齒數(shù)
d=31.75/sin(180°/15)=31.75/sin12°=31.75/0.2079=151.2㎜
為了制造方便，d取整數(shù)值，d= 151㎜
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）公式14.3得：
da=p(0.54+cot180°/12)
式中 da-齒頂圓直徑
z-鏈輪的齒數(shù)
p-配用鏈條的節(jié)距
da=31.75(0.54+cot12°)≈170㎜
所以da取為170㎜.
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）公式14.4得：
df=d-d1=151-19.05=131.95㎜
取整數(shù)為df=132㎜
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）公式14.5得：
dg＜p×cot(180°/z)-1.04h-0.76
式中 dg-齒側(cè)凸圓直徑
h-內(nèi)鏈板高度
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第四版）表14.1查得：
h=30.18㎜
所以有： dg＜31.75×cot12°-1.04×30.18-0.76
＜116.75㎜
取 dg=116㎜
先假設(shè)與鏈輪配合的軸的軸徑dK為40㎜，現(xiàn)在來計(jì)算腹板式單排鑄造鏈輪的主要結(jié)構(gòu)尺寸。
查閱《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表36.2-22知，輪轂厚度h1為：
h1=9.5+dK/6+0.01×d
=6.5+40/6+0.01×151
=17.68㎜
由《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表36.2-2同時(shí)得知：
L=4h1
dh=dk+2h1 R=0.04p
上述式中 L-輪轂寬度
Dh-輪轂直徑
R-圓角半徑
h1=17.68㎜ p=31.75㎜ dk=40㎜
得到：L=70.71㎜ dh=75.36㎜ R=1.27㎜
L、dh和R分別取為71㎜、76㎜、1㎜。由于dh=76㎜＜dg=117㎜,所以dh可以取為76㎜。
腹板厚度t由與它配合鏈的節(jié)距決定，由《中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典》表36.2-22知,當(dāng)p= 31.75㎜時(shí)，t取為14.3㎜。
由綜合上面數(shù)據(jù)得到鏈輪的示意簡圖如圖4-4：
圖4-4 鏈輪的示意簡圖
4.2.3.3提升部分鋼絲繩的選擇和計(jì)算：
鋼絲繩提升受力分析：
托盤是由四根鋼絲繩承載，所以每根鋼絲繩所受的拉力F為：
F=（G1+G2）/4=（630+1600）×9.8= 5463.5N≈5.5KN
由《鋼絲繩中國標(biāo)準(zhǔn)匯編》查得表4-1知道
表4-1 鋼絲繩中國標(biāo)準(zhǔn)匯編
結(jié)構(gòu)
公稱直徑
允許偏差
最小破斷拉力
不松散直徑增大值不大于
參考重量
MM
KN
MM
KG/100M
6X+IWS
2.40
±0.30
4.45
0.25
2.6
3.20
0.30
8.90
0.28
6.3
4.00