升降横移式立体车库设计.docx

本科毕业论文（设计）论文题目：升降横移式立体车库设计摘要近二十年来，随着我国经济飞速发展，汽车行业也迎来了前所未有的发展。随着老百姓生活水平的提高，人人都有了买车的想法，致使私家车数量急剧增加，导致停车位使用紧张，为缓解停车位紧张，自动化立体车库诞生。本设计采用链驱动，使卷筒转动，带动钢丝绳伸缩的双层升降横移式立体车库，升降横移式立体车库充分利用了地面空间,在原有空间的基础上存放更多车辆，其设置为两层，每层两车位，第一层留出一个空位。上层载车板下降后紧贴地面，每个车库均可认为是一个独立的空间，存取车辆既方便又快捷，又可以充分利用地面空间。该车库设计独特、巧妙，实用性强，尤其可以在一些地面空间较小的地方放置，或家庭使用，极大地缓解了停车位严重不足的情况。本设计主要设计计算了车库主体框架、载车板、升降系统以及横移系统。关键词：升降；横移式；立体车库；链驱动论文类型：工业设计AbstractInrecent20years,withtherapiddevelopmentofoureconomy,automobileindustryalsousheredintheunprecedenteddevelopment.Withtheimprovementofpeople,slivingstandards,everyonehastheideaofbuyingacar,resultinginasharpincreaseinthenumberofprivatecars,resultingintheuseofparkingSpaces,inordertoeasethetensionofparkingSpaces,automaticthree-dimensionalgaragewasbom.Thisdesignusesthechaindrive,makethedrumrotation,drivetheropetelescopicdouble-layerliftinghorizontalstereoscopicgarage,liftinghorizontalstereoscopicgaragemakesfulluseofthegroundspace,onthebasisoftheoriginalspacetostoremorevehicles,itissetfortwolayers,eachlayeroftwoparkingSpaces,thefirstlayertoleaveavacancy.Theupperloadplateisclosetothegroundafterfalling,andeachgaragecanbeconsideredasanindependentspace.Itisconvenientandfasttoaccessthevehicle,andcanmakefulluseofthegroundspace.Thegaragedesignisunique,ingenious,practical,especiallyinsomeplaceswithsmallgroundspace,orfamilyuse,greatlyalleviatingtheseriousshortageofparkingSpaces.Thisdesignmainlydesignedandcalculatedthemainframeofthegarage,loadingplate,liftingsystemandtransversemovementsystem.Keywords:Iifting;Transversemovementtype;StereogarageChaindriveTypeofthesis:IndustrialDesign目录摘要2Abstract3第1章绪论51.l研究意义5L2国内外研究现状5L3研究内容及研究方法71.4研究内容71.5研究流程图7第2章整体结构设计82.1立体车库的结构组成82.2提升机构方案确定82.3立体车库的原理82.4车库框架设计92. 5载车板设计10第3章升降系统设计122.1 升降电机的选择122.2 链传动的设计122.3 升降轴的选择142.4 联轴器及键的选择172.5 轴承的选择183. 6钢丝绳的选用183.1 滑轮的选用203.2 卷筒的设计20第四章横移系统的设计234. 1横移电机的选择234.2横移链传动的设计234.3横移传动轴的设计254.4联轴器及键的选择274.5轴承的选择与计算274.6横移车轮及轨道的选用28结论30致谢31参考文献32第1章绪论1.1 研究意义近二十年来，随着我国经济的飞速发展，汽车行业也迎来了前所未有的发展，国民经济水平也在逐步提高，在一些城市中出现了停车困难的现象。在针对停车困难这一问题上，世界各国都在努力的去解决，各国之间采取的措施有所不同。但世界各国家都在普遍采用立体化停车这一方案，尤其是全自动化立体停车库，因为其存取方便，空间利用率高，所以世界各国都将这一方案列在首位，使其快速发展。自动化立体车库与传统停车位相比，在许多方面都体现出了其绝对的优势。自动化立体车库能有效的节省土地面积，空间利用率高的优点。自动化立体车库以其绝对的优势，引起了世界各国的关注和重视，并且大力发展，广泛应用。自动化立体停车库可以在有限的场地上，最大限度的停放车辆，以解决停车困难这一问题。小区内停车位有限，但一户一车或一户多车，为解决小区车位不足，无处停车，以及重要场所停车困难，自动化立体停车设备以其独特的优越性，在外界广受好评。自动化立体车库与普通停车位相比，在许多方面都体现出了其绝对的优势。如果采用双层自动化立体停车库，可使地面的使用率提高80*90他这可以在很大程度上节省土地资源。随着汽车行业的快速发展，城市汽车的保有量也在不断增加，自动化立体车库充分利用空间优势，实现车辆最大限度停放，最大限度的解决停车困难这一问题。自动化立体车库形式多，规模可随场地大小变化，对场地的要求较低，所以在全世界被广泛采用。本设计主要研究升降横移式立体车库的结构及其工作原理，利用Solidworks.AutoCAD软件完成主体框架、横移机构、升降机构的绘制，设计及校核。1.2 国内外研究现状自动化立体车库发展至今，已有30多年。目前发展较好的国家有德国、日本、意大利。亚洲地区以日本和韩国应用自动化立体车库较早，所以发展较好，应用普遍。口本的自动化立体车库制造商共有200多家，其中发展较好的公司有IHl株式会社、新明和、三菱重工等。韩国在自动化立体车库行业上发展较为平稳。上世纪70年代开始发展，80年代引进国外先进技术，90年代开始广泛推广使用。图Ll德国沃尔夫斯堡自动停车塔图L2美国迈阿密林肯路停车场我国在上世纪80年代初才开始发展，90年代随着汽车行业的快速发展，人民生活水平的逐步提高，轿车才开始缓慢进入家庭，自动化立体车库也顺势推广使用，形成一种行业。才开始引进国外先进技术，开始发展制造。现在能自主生产的企业约有50家，例如友佳FEELER、通宝ToPP、莱钢泰达、航天汇信等。目前的品种基本能满足不同的使用要求，有的品种甚至填补了国内空白，国产化能达到50%以上。图1.3铜陵市淮河路智能立体停车库1.3 研究内容及研究方法本设计为升降横移式立体车库，该车库为两层三车位式，第一层空有一个空车位,存车数量为3辆，最大功率不超过5KW,每台车辆的存取时间大约为60秒，主体框架结构类型为钢结构。使用Solidworks,AoutCAD软件画出主体框架结构、升降机构、横移机构等，并对部分零件进行设计及校核。1.4 研究内容(1)立体车库整体结构设计；(2)主体框架结构设计、升降系统设计、横移系统设计；(3)使用SoIidworks、AUtoCAD软件绘制零件和装配图；(4)结论分析及说明书的撰写。1.5 研究流程图研究流程图如图1.4所示：图L4研究流程图第2章整体结构设计2.1立体车库的结构组成升降横移式立体车库主要分为主体框架设计、升降系统设计、横移系统设计。本设计为两层三位式立体车库设计，它主要的优点有存取车方便，节省时间。可放在平面面积或高度有限的地方，大大提高空间的利用率，缓解停车压力。立体车库的主体钢架结构主要使用矩形空心型钢材，H型钢材以及钢板，钢材之间通过焊接或者使用螺栓连接来完成立体钢架结构。本设计参照车辆为中型轿车，车身长度为4900mm,车身宽度为190Onlnb车身高度为170Omnb总重量为1800kg。立体钢架结构的长、宽、高大概为5.5m、6m、2.5m。2.2提升机构方案确定提升机构采用较多的提升方式有以下三种：（1）钢丝绳提升：优点是重量轻、强度高、承载能力强、成本低。缺点是需要外加钢丝绳卷筒，成本增加。（2）链条提升：优点是稳定性好、制造及安装便捷、方便维修与更换。缺点是噪音相对较大，安装时需要注意咬合是否松动，安装精度要求高。（3）液压提升：优点是能够实现无极调速，结构紧凑，响应速度快，误差小，精度高，更加安全。缺点是制造成本高，维修费用高，油液易渗出等。本车库设计为两层，从经济角度和方案可行性考虑，选择钢丝绳提升更加有利。2.3立体车库的原理升降系统的工作原理：升降系统是通过电机驱动，使链条和链轮的啮合传递动力，带动滚筒缠绕钢丝绳，从而带动载车板做升降运动。横移系统工作原理：在一层载车板底部安装四个钢轮，且在地面安装两条导轨，钢轮在导轨上行驶，两只钢轮装于长传动轴两端，为主动轮，另外两只为从动轮。电机带动链轮，从而带动钢轮在导轨上横向移动。双层三位升降横移式立体车库运行原理：该立体车库的存口在第一层，第一层设一个停车位，第一层的载车板只做横移运动，第二层两个载车板，载车板只做升降运动，当第二层层需要存取车时，第一层载车板向左或者向右移动，腾出空位，第二层载车板下降，进行车辆的存取，存取完毕后载车板复位。运行原理如图2.1。图2.1运行原理图2. 4车库框架设计停车设备的钢结构主要采用热轧H型钢、矩形空心型钢材，用高强度螺栓连接成框架结构，具有较好的强度和刚度。车库主体框架全由钢材构成，主要有立柱、横梁、纵梁等。本次设计主要采用矩形空心型钢材和热扎H型钢结构，钢材选用Q235-A(Q235表示钢筋屈服点为235Nmm2;A表示耐气候的温度)。查矩形空心型钢材表7-9,初选立柱型号为20GB707-88,该车库重量由立柱承受，立柱横截面为空心矩形结构。立柱尺寸为：横截面边长为200mm,壁为40mm,长度为2200mm。立柱底部和顶部各有一正方形钢板，钢板边长分别为40OnmI和300mm,厚度都为IOnlm。底部钢板装有四颗地脚螺栓，保证立柱垂直固定，立柱采用5根。横梁采用窄翼缘H型钢(HN),高度HX宽度BX腹板厚度ax翼板厚度t=300l50l0l2,长度为6米，采用两根。纵梁采用窄翼缘H型钢(HN),高度HX宽度BX腹板厚度ax翼板厚度t=300l50l0l2,长度为5.5米，采用三根。钢材之间采用高强度螺栓连接，构件内力是由高强度螺栓加紧致使钢材表面产生摩擦力来传递的。高强度螺栓由一个高强螺栓、一个高强螺母，以及两个高强垫圈组成。车库主体框架结构如图2.2所示。图2.2车库主体框架结构3. 5载车板设计载车板是用来承载车辆的，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架式载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组件进行各种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。本设计采用框架式，整体由冷弯空心型钢和钢板焊接而成。本设计存车容量为车身长度为4900mm,车身宽度为190OnInb车身高度为170Omnb中型车。底部三横梁，钢材选用矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723T986)。结构尺寸如图2.3所示。理论质量为10.484kgm,材料选用20号钢。确定长度为2000mm,数量为3根。质量为Tnl=10.484×3×2=62904kg。50图2. 3冷弯空心型钢结构车板边梁选用与底部横梁相同的矩形冷弯空心型钢结构。确定长度为500OnIn1,数量为2根。质量为租2=10.484×2×5=104.84kg。中部竖直支撑刚选选用与底部横梁相同的矩形冷弯空心型钢结构。确定长度为5000mm,数量为3根。质量为m3=10.484×5×3=157.26kg。顶部钢板材料采用ZG06Crl3Ni4Mo（工程结构用中、高强度不锈钢）。长度为5m,宽度为2m,厚度为IOmmo理论密度为7850kg/m?,体积为V=5x2X0.01=O.lm?。质量为n¼=7850×0.1=785kg。载车板结构如图2.4所示。图2.4载车板结构示意图第3章升降系统设计升降系统结构主要由载车板、钢丝绳及滑轮、链和链轮组件、卷筒组件、轴、电动机等组成。升降系统是通过升降电机带动链轮，链轮转动使得轴转动，轴带动卷筒旋转，使得钢丝绳通过滑轮提升或下放载车板。升降系统结构示意图如图3.1所示。卜载车板2-卷筒3-升降轴4-链轮5升降电机6-钢丝绳图3.1升降系统结构示意图3.1升降电机的选择假设升降速度为V=0.15/,重量为M=1800kg,载车板升降时所需功率为：Pw=Mgv=2000X9.8X0.15=2.94/cW升降电机工作时输出功率：Po=Pww（3-1）式中pW载车板升降所需功率w链传动的总效率；lw=rlxrlz,×rIn（3-2）代入上式得：w=rlx12=094则升降电机的输出功率：Pq=Pww=32kW选择台湾明椿电动机厂生产的停车设备专用交流减速电动机，型号为MLPK55370603,功率P=3.7kW,频率为50HZ,电压220V,速比为60,输出转速为=21rmi""L4. 2链传动的设计假设卷筒半径为200mm,钢丝绳的运动速度为V=0.15ms,可得出卷筒工作时的转由0.12Rn260×1000得，n2 =0.15x60x10002×100=14.33 r/min链轮传动比：i=2i=W-=14611214.33初取传动比：i=l51 .链轮齿数Zi、Z2的选择因为初取传动比i=1.5,查机械设计I"表6-6可得小链轮齿数Zl=17,则大链轮齿数Z2=27o2 .链条链节数LP的确定初选中心距a=10p,则+ 9守Qo 2 /=42.25取LP=443 .单排链传递的功率Po及链节距P由机械设计表6-3查得KA=1,则Pca=KaP=3.7kW由机械设计表6-5查得小链轮齿数系数KZ=0.887,链长系数勺=0.7选用双排链时，由机械设计表6-4得出，多排链系数KP=I.7额定功率：1.7SPc1.75×3.7PC=613/cVKoKz×K1×Kp0.887×1.7×0.7,由Po和转速叫查机械设计图6.13得，应选用滚子链，型号为24A,链节距P=38.1mm链号标记为24A2×44GB1243-1997.计算链长L及中心距a1.=Lp×P/1000=44×38.1/1000=1.68mV（H-中）+m-安平8x（好）2Emm4 .计算链速P21×19×38.1,V=n1×Z1×TCcC=0.25m/s1160×100060×1000/5 .轴上的作用力Q圆周力：F=100OP/v=(1000×3.7)/0.25=14800N压轴压力系数KQ=1.15,有q=Kq×F=17020N6 .链条静强度校核因为链条始终处于低速载重状态下，所以静强度占主要地位。由机械设计手册知，链条静强度计算式：(3-3)n=.口上上口11pKAFt+Fc+FfP式中11静强度安全系数；KA工况系数，取KA=I.0；Q一一链条极限拉伸载荷，Q=249.1kN;Ft一一有效圆周力,1000P1000x3.70.25 14.Sk NiFc一一离心力引起的力，Fc=qv2,q为链条质量，查机械设计手册表12-2-9得：q=5.6kgm;v4ms时，FC可忽略。Ff一一悬垂力，FfJy例,Kf为系数,查机械设计手册图12-2-3得：Kf=I,a为中心距，a=0.381m,6为两轮中心线对水平面的倾角，=90°,贝JFf =OAlkN(Kf+sin)qga2×5.6×9.8×0.381100=10011p许用安全系数,np=48。代入数据得：Q249.1、n=KAFt+Fc+Ff=14.8+0.41=163即链条强度符合要求。7 .润滑方式的选择根据链速V=0.25m/s和链节距P=38.1mm,查机械设计图6.16得，润滑方式为人工定期润滑。3.3升降轴的选择升降轴是升降系统的电动机动力通过链轮输入的一段轴，它的结构如图3.2所示:三>C)1234567图3.2升降轴结构图1.估算轴的基本直径选45号钢，进行调质处理，查机械设计表9-1得%=640MP0,查表9-3,取C=60,由机械设计式（9-2）得3P3I3.7dC=60×=38.2mmJnJ14.33此处轴最细，即为安装联轴器处。但有键槽存在，所以轴颈增大5%即drnin=dX1.05=39.9mmo为使所选轴的直径与联轴器孔径相适应，应当同时选取联轴器。由机械设计查得采用刚性联轴器，因为与轴配合的的半联轴器孔径为40mm,故轴颈d12=d78=40mm,轴的长度为83mm。2 .轴的结构设计（1）轴的各段直径如表3.1所示表3.1升降轴各段直径位置轴径mm说明装联轴器轴段1-2d12=40与半联轴器的内孔配合，取40mm自由段2-3£/23=46半联轴器的右端用轴肩定位，取46三装链轮轴段3-4d34=50与链轮轮毂的内孔配合，且便于拆装，故取50mm轴环段4-5九=60考虑链轮的轴向定位，故取60mm自由段5-6d56=46考虑半联轴器左端的轴向定位，故取46三装联轴器段6-7d67=40与联轴器的内孔径相适应，故取40mm（2）轴的各段长度如表3.2所示表3.2升降轴各段长度位置轴段长度mm说明装联轴器轴段1-2Z12=83长度由链轮轮毂宽度决定，故取83mm自由段2-323=35考虑轴上零件安装的位置，取52丽长度由链轮轮毂宽度决定，考虑链轮的安装，该段装链轮轴段3-4I34=82长度略短于轮毂的宽度，故取82丽轴环段4-5=10考虑车轮定位，为轴肩高度的L4倍，取Iomnl自由段5-6装联轴器段6-7Z56=792考虑提升部分的结构，取792mmZ67=83该段的长度由链轮轮毂宽度决定，故取83mm3 .轴上零件的周向固定采用平键连接来实现半联轴器的周向定位，按d12由机械设计查得平键尺寸,键宽X键高：bXh=12X8(GB/T1096-2003),用键槽铳刀加工键槽，长度80mm,半联轴器与轴的配合为九7k6(过度配合)。链轮与轴连接处，选用平键,键宽X键高：b×h=14×9,为保证链轮与轴的周向固定，选择链轮与轴的配合代号为7Z6(过渡配合)。4 .轴的结构工艺轴肩处的圆角半径R=2.5mm,轴端倒角c=2mm；为了轴的加工方便，链轮和半联轴器处的键槽布置在同一轴面上。5 .升降轴的强度校核轴的力学模型如图3.3所示：图3.3轴力学模型图升降轴轴主要受扭矩作用，所以只需对轴进行扭转应力强度校核，由机械设计可得校核公式为：TF(1)轴传递的扭矩：T=95502=9550XW-2.47kNmn14.33(2)链轮上圆周力：Ft=二=卫3=98.8kNd340.05链轮上径向力:弓=FtIanan=98.8X0.36=35.592N11375A处切向力：心L=98.8x二88.5kNIAC1535B处切向力：式B=冗弧=98.8X里-=10.21JV1“1535A处扭矩：=88.5×-=1.77k7Vma22B处扭矩：T=-=88.5×-=0.24UVm22由上式可知轴的第二个键槽中心截面处受扭矩最大，应对此处进行强度较核:(3-4)P37式中TVa=9550-=9550×-=2.47KNm；nwtn14.33所以：1%0.13×1019MPar = 90MPao由上式可得升降轴的设计符合要求3.4联轴器及键的选择1.联轴器的选择轴与联轴器配合处的为40mm,查参考文献选用刚性联轴器。2.键的选择与校核（1）查机械设计表9-4选普通平键：与联轴器配合：12x80（键宽义键长）GB/T1095-1990；与链轮配合：14x80（键宽X键长）GBT1095-1990o（2）校核：查机械设计知校核公式为：式中T传递的转矩，T=FL=I9.6X0.025=0.49KNm;k一一键与轮毅键槽的接触高度，=0.5=4mm,h为键的高度;Z一一键的工作长度，圆头平键=L-b;d轴的直径；bp许用挤压应力，查表6-2知：%=120150MPao联轴器与轴配合的键：d=40mm,/=L-Z?=80-12=68mm代入公式（3-5）得：2T×103kid2×0.49XIO64×68×40= 90.()7MPa bp链轮和轴连接的键：d=50mm»/=L一=80-14=66mm代入公式（3-5）得：P2T×103kid2 × 0.49 ×1067×66×50= 42.42MPa 旧由上式可知键能满足要求。3.5轴承的选择1 .轴承的选用轴承均选用深沟球轴承，查参考文献得轴承型号为6238GB/T276-94o2 .轴承寿命校核查参考文献得轴承寿命计算公式为：1.二空（Cy（3-6）n60nPJIO6z 3433x3×() 60x14.339.8查表知：C=34.33kN,当量动载荷为P=Z2=9.8kN。对于球轴承，£=3,n=14.33rmin,代入数据得：49997h由上式可知轴承寿命接近50000小时，所以所选轴承符合要求。3 .轴承润滑方式的选择由于传动轴转速比较低，承受载荷较大，因此采用脂润滑。3.6钢丝绳的选用（1）类型选择：查机械设计手册根据起重机型用钢丝绳选择双绕绳式；按钢丝绕制方法选择交互捻绕型；按钢丝绳中丝与丝接触状态选择线接触型；按股绳截面形状选择圆形；按钢丝绳绳芯形式选择纤维芯型O（2）选择计算：按GB/T381T983计算，计算方法如下：d=cFmax（3-7）式中d一一钢丝绳最小直径；Fmax钢丝绳最大静拉力；c选择系数（mm丽）,查机械设计手册选取c=0.1096bMPa;钢丝绳受力分析如图3.4所示T钢丝绳受力；G汽车和载车板重量。汽车和载车板重量为：G=1800+m1+m2+m3+m4=2910.004kg3000kg钢丝绳所受最大的力：Pmax=T=G=×30000=7500/V钢丝绳的最小直径：d=CF=0.109×7500=8.66mm查表得，选用钢丝绳直径为：do=2Omm钢丝绳应力的校核：钢丝绳的破断应力应满足：与“a（3-8）式中Fq钢丝绳最小破断拉力；n安全系数，按表8.1-8取n=6。.j6×7500=45000N直径为20mm的钢丝绳公称抗拉强度为1670MPa,钢丝绳的最小破坏拉力为221KN0所以Eo=221000/V>45000f所选钢丝绳规格合格。查机械设计手册选择起重机型线接触钢丝绳6l9S型号钢丝绳。前钢丝绳需要考虑载车板上升高度和载车板的长度，所需钢丝绳长度大约为9米。后钢丝绳只需考虑载车板上升高度，所需钢丝绳长度大约为4米。3. 7滑轮的选用滑轮是用来对钢丝绳的受力方向进行导向和支撑的。由于本设计的滑轮承受载荷中等，一般制成实体滑轮，材料为铸钢。由钢丝绳的直径d=20,查机械设计手册表8.1-64得与钢丝绳直径匹配的滑轮直径D=225mmo滑轮的型式由机械设计手册图8.1-8选择一般密封，无内轴套的E型滑轮。其标记为：滑轮E20X225-55JB/T9005.3-1999(滑轮E型号钢丝绳直径20x滑轮直径225”滑轮轴直径55)。4. 8卷筒的设计卷筒按JB/T9006.2-19选择A型卷筒，选择单层卷绕双联卷筒，查机械设计表8.1-47进行卷筒的几何尺寸计算：卷筒上有螺旋槽部分长计算公式(3-9)r11max+zVI冗Do式中D卷筒直径,D=400mm；d钢丝绳直径,d=20mm；Hmax最大起升高度，Hmax=2000mm；a滑轮组倍率，a=1；Dq=D+d卷筒计算直径；Z1.5固定钢绳的安全圈系数，Z=1.6；P绳槽槽距，P=22；1.0=(-+1.6)×22=68.56mm(3-10)U3.14×(400+20)J取LO=70mm卷筒长度：Ls=2(L0÷L1+L2)÷m(3-11)式中L1无绳槽卷筒端部尺寸；1.2一一固定钢绳所需长度；m中间光滑部分长度，m=43mm所以:LS=2(L0÷L1+L2)+m=2×(70+70+28)+75=411mm卷筒最小直径为：Dmin=hd(3-12)查表得h=18所以，Dmin=18×20=360卷筒结构如图3.4所示图3.4卷筒结构图卷筒强度校核：卷筒的材料一般采用不低于HT200铸铁。忽略卷筒本身的重力，钢丝绳给卷筒一个较大的拉力作用，使卷筒产生压应力、弯曲力和扭应力，压应力最大，所以只需计算压应力。压应力计算式：'=A1bc(3-13)式中单层卷绕卷筒压应力Pmax钢丝绳最大拉力卷筒壁厚A1应力减小系数,A1=0.75c许用应力，啧I=年%铸铁抗拉强度极限b160Mp(3-14)165ObC=-=33MP=1=0.75x=6,3W33Mp由上式可知，卷筒合格。第四章横移系统的设计横移系统的传动主要是靠电机带动链轮，从而带动车轮在导轨上横向移动。主要包括电动机、链轮、车轮组件、轨道等组成。横移系统结构示意图如图4.1所示。I-横移电机2-链轮3-横移车轮4-横移传动轴5-轴承6-联轴器图4.1横移系统结构示意图4.1 横移电机的选择假设承载总质量M=2000kg,横移速度V=0.15ms,摩擦因子=0.2,横移传动轴轴转动功率：Pw=Fv=mgv=0.2X2000×9.8X0.15=0.588AW横移电机输出功率：P0=Pww（4-1）链传动总效率：w=×必Xr）n（4-2）查的1=0.96,2=0.99（两对）弋入上式得：w=0.96×0.992=0.94则横移电机的输出功率为：PO=Pww=0594AW横移的速度较慢，所以横移电机的转速要求低，本设计根据输出功率选择由台湾明椿电机厂刈生产的交流减速电动机，型号为MLPK40075803,额定电压220V,额定功率P=0.75kW,速比30,输出转速n=18rmin°4. 2横移链传动的设计横移滚轮直径D=160mm,车轮的转速为：60X100Ov60X1000×0.15,n2=T-T=-=17.9rmm22R2×3.14X80因为横移电机转速与车轮转速几乎相同，所以传动比为1。1 .初选链轮齿数查机械设计即表6-6得21=19,则从动链轮齿数Z?=192 .计算功率旦查机械设计表6-3得工况系数Ka=I.0,因此Pc=KaP0=0.75kW3 .初定中心距QO=22Pf则链节数3*岩+泉髻）二2取LP=424 .单排链传递的功率4及链节距P由机械设计表6-5查得小链轮齿数系数KZ=1.0,选择单排链，由机械设计表6-4查得多排链系数KP=1.0由机械设计图6.14查得长度系数勺=0.98,需要传递的功率为Pq =0 Kz × K1 × Kp0.751 × 0,9 × 1=0.77kW查机械设计图6.13选择滚子链的型号为12A,由表6-1查得链节距P=19.05mm链标记为：12A-62GB/T1243-1997.计算链长L及中心距a1.=Lp×P/1000=42×19.05/1000=0.8mm(LP一弩)+2一中)Zx(行=Mmm5 .计算链速P18×19×19.05,V=n1×Z1×=0.11m/s1160×100060×1000'6 .轴上的压轴力Q圆周力:F=1000P/v=(1000×0.75)/0.11=6818N压轴压力系数KQ=I.15,有Q=Kq×F=7840.7N7 .按静强度校核链条因为横移速度慢，链条处于低速状态，所以只考虑静强度即可。由参考文献知，链条静强度计算式：KAFt+Fc+Ff “PQ=31.1kN100OP_100OXO.75可由机械设计手册表12-2-9查得:q=1.50kg/m；vV4ms时,凡可以忽略。O="嘿R丝，Kf为系数,查机械设计手册图12-2-3得：g=1,a为中心距，a=0.419m,。为两轮中心线对水平面的倾角，=90°,则代入数据得:Q_31.1KAFt+Fc+Ff6.8+0.13符合强度要求。8 .润滑方式的选择由链速和链节距可得，采用人工定期润滑。9 .链轮的结构设计选用整体式结构的链轮，选用钢材为45号钢，经过淬火，回火处理，齿面硬度为40-50HRCo4. 3横移传动轴的设计1 .轴直径的计算材料为45号钢，调质处理，由机械设计表9-1查得%=640MP00查表9-3得，C=110,由式（9-2）得dC=110X=26.13mm（.上式为轴的最细处，和联轴器配合处。此处轴的直径增大5%,即dz11in=dX1.05=27.44nn,则d12=d89=27.44。由机械设计手册查得采用刚性联轴器，半联轴器因需和轴配合使用，所以半联轴器孔径为28mm,故轴颈28mm,与轴配合处长度为44mm。横移传动轴如图4.2所示。<=>B-123456789图4.2横移传动轴2 .轴的结构设计（1）轴各段直径如表4.1所示表4.1横移轴各段直径位置轴颈mm说明1-2段d12=28厂2段与链轮的内孔配合2-3段d23=322-3段与链轮的右端用轴肩定位3-4段d34=453-4段与车轮的内孔配合，且要安装方便4-5段d45=504-5段考要虑车轮的轴向定位5-6段d56=345-6段要考虑轴承的轴向定位6-7段d67=326-7段由轴承的内孔决定7-8段d78=307-8段考虑联轴器左端的轴向定位8-9段d89=288-9段与联轴器的内孔径相适应（3）轴各段长度如表4.2所示表4.2横移轴各段长度位置轴段长度mm说明l-2段I12=381-2由链轮宽度决定2-3段23=522-3段考虑轴上零件安装的位置3-4段I34=783-4段由车轮宽度决定4-5段/45=1°4-5段考虑到车轮的定位，为轴肩高度的L4倍5-6段&=465-6段考虑轴承的安装位置6-7段I67=176-7该段由轴承的宽度决定7-8段8-9段78=22=417-8段考虑联轴器的安装位置8-9段为保证轴的端面不接触,该段长度略短于与联轴器配合长度3 .轴上零件的周向固定链轮，车轮和半联轴器的周向定位均采用平键连接，按d2由机械设计手册查得平键尺寸键宽X键高：b×h=8×7（GB/T1096-2003）,键槽采用键槽铳刀加工，长为25mm。链轮与轴采用过盈配合的方式连接（H7r6）；车轮与轴用平键连接，键宽X键高：b×h=14×9,车轮与轴采用过渡配合的方式连接（H7k6）；半联轴器与轴处用平键连接，键宽X键高：b×h=8×7,采用过渡配合的方式连接（H7/Z6）；轴承与轴处采用过盈配合的方式连接（H7r6）04. 4联轴器及键的选择1 .联轴器的选择联轴器连接处直径为28mm,查机械设计手册选用刚性联轴器。2 .键的选择与校核机械设计手册表9-4选普通平键：与联轴器配合：键8X30（键宽X键长）与小链轮配合：键8X30（键宽X键长）与车轮配合：键14X70（键宽X键长）校核查机械设计手册得校核公式为：式中T传递的转矩T=FL=0.028×3.92=0.11kNm；k键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=3.5mm；1键工作长度圆头平键I=L-b；d轴的直径；p许用挤压应力，查表6-2知：瓦=120150MPQ0联轴器和轴连接处的键：=28mm=102.04MPQ p=56mm=102.04MPQ pd=28mm,I=L-b=30-8=代入得：_2T×IO3_2×0.11×IO6%=-kid-=3.5×22×28链轮和轴连接处的键：d=45mm,1=Lb=7014代入得：_2T×IO3_2×0.11×IO6