居民区小型三层立体车库设计【开题报告+SolidWorks+CAD+说明书】.rar

论文题目：居民区小型立体车库设计论文题目：居民区小型立体车库设计学 院：学 院：专 业：专 业：班 级：班 级：姓 名：姓 名：学 号：学 号：指导教师：指导教师：2024 年 5 月 12 日2024 年 5 月 12 日I居民区小型立体车库设计居民区小型立体车库设计摘 要：随着国内汽车保有量的显著攀升，许多城市的停车难题日益突出，极大地影响了居民的日常生活质量。在此背景下，机械式立体停车库作为缓解这一困境的有效途径，正成为停车设施建设的发展主流。本篇论文致力于探讨一种创新设计思路采用直线电机驱动的垂直升降型立体停车库的结构设计，目标在于达成停车库运作的自动化、高安全性和高度信赖性。论文开篇简要介绍了立体停车库的主要架构特征，并浅析了其控制系统。基于升降横移立体停车库的工作原理，论文借助机械设计领域的专业知识，详细阐述了两大部分的传动设计方案：提升系统的机械传动设计与横移系统的传动设计。进一步地，利用力学理论，对立体停车库的结构展开了系统的力学解析，这包括了对车库骨架的强度评估、横移机构中轴的承载力分析以及提升机构中轴的强度验证，所有这些旨在确保结构的稳固与耐久。为了符合使用安全的严苛要求，设计过程中严格遵守国家关于机械停车设备通用安全标准，并针对升降横移式立体停车库的特性，融入多项必要的安全保障技术，以确保存放车辆的绝对安全，实现车库运行的平稳与安全。总体而言，该研究为解决当前城市停车难的问题提供了一个具有前瞻性的技术方案。关键词：停车库；横移；传动设计IIDesign of small three-dimensional garage in residential areaAbstract:With the increase of car ownership in China,parking problems have arisen in many cities,which have seriously affected peoples daily life.Mechanical three-dimensional garage can effectively solve this problem,which is the general trend of garage development in the future.This paper discusses the structure design of a vertical lifting three-dimensional parking garage with linear motor as the transverse mechanism,aiming at realizing the automatic,safe and reliable operation of the three-dimensional parking garage.This paper briefly introduces the main structure and characteristics of the garage,and gives a brief description of the garage control system.According to the operation principle of the lifting and transverse three-dimensional garage,a series of transmission schemes are designed by using the relevant knowledge of mechanical design,including the transmission design of the lifting system,the transmission design of the transverse system and the mechanical theory of the lifting and transverse three-dimensional garage.The mechanical analysis of the structure is carried out,including the strength of the frame structure of the lifting and transverse stereo garage,the strength of the axle in the transverse transmission system and the strength of the axle in the lifting and transverse transmission system.In order to satisfy the use requirements of parking equipment,according to the national standard for general safety requirements of mechanical parking equipment and the reality of lifting and transverse stereo garage,some necessary safety technologies are used in lifting and transverse stereo garage,which ensures the absolute safety of vehicles and makes the whole garage run safely and smoothly.Key words:Key words:Parking Garage;Lifting;Traverse;Transmission DesignIV目录1 引言.11.1 选题研究意义.11.2 机械式立体车库的国内外的发展状况.11.3 国内机械式立体车库的发展状况.21.4 立体车库的主要类型.42 总体方案的拟定.52.1 原理分析：.52.2 总体结构设计.52.3 结构框架.62.4 传动方式.82.4.1 提升传动.82.4.2 横移传动.83 提升系统的设计.93.1 升降电机的选择.93.1.1 电机选型计算.93.2 减速机的选择.103.2.1 传动比的分配.103.2.2 减速机的校核.103.3 链轮传动的设计计算与校核.113.3.1 选择链轮齿数1Z、2Z.113.3.2 计算单排链所能传递的功率0P及链节距 P.113.3.3 初定中心距.113.3.4 确定链实际中心距a.113.3.5 计算链速.123.3.6 作用在轴上的压轴力 Q.123.3.7 按静强度校核链条.123.3.8 润滑方式的选择.133.4 提升主轴的设计计算.13V3.4.1 提升轴的材料及形式确定.133.4.2 轴的设计与校核计算：.133.4.3 按弯扭合成应力校核轴.133.5 提升系统的安全防护.153.5.1 提升系统静止时的防护装置.153.5.2 提升系统运行中的制动装置.154 横向移动的传动设计计算.164.1 电机选型计算.164.2 减速机的选择.174.3 齿轮传动的设计与校核.174.3.1 齿轮的设计与校核.175 基于 Solidworks 对关键零部件有限元分析.205.1 有限元分析简介.205.2 关键零部件有限元分析.205.2.1 横梁部分.205.2.2 提升轴部分.235.2.3 载车板部分.245.2.4 横向齿轮部分.255.3 分析结果.256 结论.26致谢.27参考文献.2811 引言1.1 选题研究意义随着近年来我国经济快速增长和城镇化快速推进的步伐，汽车作为一种广泛普及的交通手段，已成为民众日常不可或缺的组成部分。这一趋势伴随着私人汽车保有量的急剧增长，据统计，截至 2014 年 11 月 27 日，全国民用机动车总量达到了 2.64 亿辆，其中汽车占比超过半数，达到 1.54 亿辆，平均每百户城乡居民拥有私家车的数量约为 25 辆。同时，驾驶人群体规模也在不断扩大，总数达到 3 亿人，其中专为汽车驾驶者的人数约为 2.44 亿，显示出我国在驾驶人口规模上居全球首位，而汽车保有量则排名世界第二，仅次于美国。随之而来的是若干大城市中交通拥堵情况的加剧，特别是在交通流量集中的区域，“行驶难”问题逐年增加，而在城市空间日益珍贵的当下，“停车难”问题更是在近阶段显得尤为突出。由于汽车停放设施建设的速度未能跟上汽车数量的增长，国内静态交通基础建设与动态交通发展之间的不匹配愈发明显，停车供需矛盾已经成为制约现代城市发展和经济活动的一个重要因素。业内专家指出，城市停车问题是一个跨学科、跨部门的复杂议题，涉及城市规划、建设管理、市政配套、环境保护、交通安全管理等多个领域，构成了一个庞大的系统工程。因此，单一策略难以彻底化解停车难的现状。解决之道在于，既要高效利用地下空间资源来建设停车场，更要着眼于发展立体停车设施，这是问题的核心所在。停车设施建设不仅是汽车产业发展和城市化进程的基本支撑，也是城市交通体系规划和道路政策制定的关键组成部分，对维护交通秩序、美化城市面貌和保障社会稳定具有重要意义。在此背景下，综合应用机械、电子、液压、光学、磁控与计算机技术的现代化机械立体停车库应运而生，它通过向空中扩展停车空间，实现了空间使用的高效化，具备占地面积小、自动化操作便捷、安全可靠、建设与维护成本经济、布局灵活等多重优势，逐渐成为解决停车问题的优选方案。与之相比，常规停车场在多个维度上显露不足。尤其在土地节约方面，传统停车场因需宽阔的行车通道，每辆车平均占地约 40 平方米，而采用双层机械立体停车方案，地面空间使用效率可提升至 80%-90%，对于城市中心区域如大型酒店等地点，采用多层垂直提升立体车库，其层数可增至几十层，高度亦可高达数十乃至上百米，极大地提高了空间利用率，有效缓解了土地资源紧张，并显著降低了土地开发和建设成本。21.2 机械式立体车库的国内外的发展状况解决城市停车难问题的一个有力手段是机械立体停车技术，这项技术最早发轫于欧美。1920 年，首个机械化升降车库在美国落成，而随着私人汽车数量在 20 世纪 50 年代的激增，欧美各国纷纷涌现了各式各样的立体停车设施。德国和意大利等欧洲国家在停车设备的早期研发与生产中扮演了先锋角色，品牌诸如意大利的 Inter park 和德国的 Pall，它们在巷道堆垛类产品的设计上展现了一定优势。不过，考虑到欧洲较为宽裕的土地资源和适度的人口规模，停车难问题相对温和，因此立体停车设施并未得到广泛应用，其产品形态主要集中在巷道堆垛式及多层升降横移式。而在亚洲，尤其是日本这样的岛国，面对土地资源的高度紧张和人口稠密，立体停车库建设显得尤为重要且普遍。日本自 20 世纪 50 年代中期起投身于机械停车设备的研发、制造、销售与服务，至今已有超过半个世纪的历史。在日本城市中，可用于停车场建设的空间极为有限且成本高昂，促使高效利用空间的机械自动化停车库技术迅速扩张。1962 年，日本推出了首套综合自动立体停车解决方案，包括机械停车装置、自动化管理系统、停车导航系统、出入口控制系统、读卡设备及停车管理软件等，并同期开发了多种二层、三层乃至多层多列的立体车库模型，展现了在有限空间内优化停车方案的能力。根据日本政府的统计数据揭示，20 世纪 60 年代末，仅东京地区就已经建设了 40 座各式各样的机械化停车设施。至 1983 年，全日本累计建造了 25434 座机械式停车库，总车位量达到 19.1 万个；而至 1991 年底，日本所增设的机械立体停车设备数量超过 12 万台，可停放车辆 73 万辆，并且新建了接近 900 座自走式立体停车场，增加了超过 20 万辆的车位供给。自 90 年代以来，日本每年新增的机械立体停车位持续超过 10万个，目前全国范围内投入使用的机械停车位已逾 300 万个。日本在停车设施技术的研发、制造、运营管理等环节均占据了国际领先地位，其立体停车库的建设规模与容量均属世界前沿。这一技术在西欧、东南亚、韩国等地也得到了广泛应用，形成了一个包含制造、安装、应用和维护的完整产业链。日本当前约有 200 余家企业活跃于机械式停车库及设备的开发与制造领域，其中约 130 家公司专注于机械式停车装置的生产，领军企业包括三菱重工、IHI、日精、新明和工业、昭和起重机等株式会社。另外，也有专注于停车场配套设施（如管理系统、收费系统）生产的厂家。欧洲如意大利、德国等国家在停车设备领域起步较早，拥有如意大利知名品牌及德国 Pall 等优秀企业，但鉴于这些国家土地资源较为丰富，停车问题并不突出，故停车设备的市场需求相对有限。韩国的机械停车技术源自日本，自20 世纪 70 年代中期起步，80 年代引入并吸收日本技术，经历本土化改进后，于 90 年代开始大规模部署应用。受益于政府的强力支持，韩国的机械停车设施种类多样，应用广泛，近年来车位增长率维持在约 30%的高水平。31.3 国内机械式立体车库的发展状况台湾在应用机械立体停车库技术方面较中国大陆先行一步。早在 20 世纪 70 年代初期，台湾的公共和民间停车场大多由传统的地面和地下平层构成，而机械立体停车库的概念尚不普及。1980 年，台湾引入了“旧精”技术，标志着首座垂直循环式立体停车库的诞生。1982 年，台湾本土成功制造了首台双层停车设备，进一步推进了该领域的发展。至 1991年，行业内制造企业的数量已增长至 35 家。随着 90 年代汽车进口量剧增，机械立体停车设备制造业迎来了飞速发展的时期。到1992年，这一数字迅速跃升至65家制造商，而至1996年，正式注册的制造商总量已高达 644 家，行业进入了快速扩张的高峰期。然而，自 1997年起，伴随台湾房地产市场的疲软和股市的大幅下跌，停车设备制造业遭受了冲击，经历了一段时期的调整与整合。此后，通过市场竞争与优胜劣汰，行业逐步恢复并转向了一个更加稳定和可持续的发展轨迹。追溯至上世纪 80 年代末，我国的立体停车设备研发工作初露端倪，首个双层式停车设备于 1989 年成功问世。彼时，已有十余家企业投身于机械式立体停车设备的研究、开发与制造，诸如北京恩菲科技产业集团、敬稳(北京)机电设备有限公司、江苏双良停车设备有限公司、杭州西子立体车库有限公司等。然而，这些企业在技术力量和自主研发能力上普遍较为薄弱，多数依赖于引进国外技术图纸或与国外企业合作，其制造水平多处于跟随国外先进技术的阶段。自 1990 年起，国家知识产权局开始为停车设备领域的创新成果颁发专利，至 2002 年 12 月，已有超过 350 项专利通过了实质性审查或获得了专利权。这些专利中，发明专利占比 24.3%，约为 85 项；实用新型专利占比最高，达 71.7%，共计 251 项；而外观设计专利相对较少，仅占 4%，约有 14 项。这一数据反映出，在停车设备领域，原创性的研发成果尚显不足，研究的深度和水平有待进一步的提升。我国在 80 年代便已有引进立体停车技术的计划，但直至 90 年代初才真正得到重视。为了进一步推动立体停车设备行业的发展，1997 年，停车设备行业协会应运而生。与此同时，建设部、公安部、劳动部等部门也相继制定了相关的专业标准，并指定了归口管理部门，以加强对该行业的监管和指导。在我国经济繁荣的主要城市，如北京、上海、广州和深圳，立体停车库的建设已逐渐成为城市发展的重要组成部分。这些停车设施中，进口产品占据较大比例，主要来自韩国、日本、德国等发达国家，而国产设备的市场份额约为 30%。随着近年来汽车产业的迅速崛起和汽车消费市场的不断扩大，国内自动化立体停车库市场也呈现出蓬勃发展的态势。深圳、上海、广州、重庆等城市纷纷加大立体车库的建设力度，部分已建成并投入使用的立体车库得到了社会各界的广泛认可。以北京为例，2002 年新增的立体车库数量达到 67个，提供泊位 14901 个，占全国总泊位数的 61%，相比 2001 年增长了 26.2%。上海同样表4现出色，新增立体车库 41 个，提供泊位 3381 个，占全国总泊位数的 14%，增长率高达46%。值得一提的是，济南天辰立体停车设备有限公司在山东省立医院成功建设了一座升降横移式立体车库，该车库造价超过百万，拥有 36 个车位，成为济南市首座投入使用的机械式立体车库。这一项目的成功实施，不仅为济南市的停车问题提供了新的解决方案，也展示了我国立体停车设备行业的实力和发展潜力。据统计，从 1989 年至 2002 年，全国范围内安装并投入使用的立体停车位数量由 68 个增长至 24507 个。特别是在 2002 年，新增泊位数超过了过去历年的总和，尽管这一数量仅占总需求量的 2%左右，但足以显示出立体停车库市场的巨大潜力和广阔的发展前景。从地域覆盖来看，已投入使用的停车库已广泛分布于我国 25 个省（市）、自治区的 30 余个城市，其影响力不仅限于一线城市如北京、上海，更是逐渐拓展至省会城市以及中小城市如无锡、常州、温州等地。就技术类型而言，升降横移类、简易升降类、仓储类（含巷道堆垛和多层平面移动）以及垂直升降类停车设备得到了广泛应用，特别是升降横移类设备在市场中占据显著地位。我国自 20 世纪 80 年代初开始涉足机械停车设备的研发与应用，经过数十年的积累与发展，该行业已逐渐步入稳定增长的轨道。特别是 90 年代以来，随着技术引进与自主研发的融合，我国机械停车设备行业取得了长足进步，并逐步形成了一个新兴的产业领域。从统计数据来看，1997 年我国机械式停车设备生产企业仅有 9 家，分布范围有限。然而，到 2006 年底，生产企业数量已增长至 100 多家，覆盖地域也大幅扩展，全国范围内已有 27 个省（市）、自治区的 94个城市兴建了机械式立体停车库，停车泊位数量达到 284,752 个。在技术和产品质量方面，我国的机械停车设备已接近国际先进水平。众多先进技术的应用，如机械、电子、光学、磁控和计算机技术，极大地提升了设备的智能化、可靠性和运行效率。此外，对于立体停车设备的自主研发，我国已给予了高度重视，并在结构优化、控制系统设计、存取策略优化等方面取得了显著成果。为了促进行业的健康发展，我国政府还制定了一系列与停车产业相关的法规和标准，以加强规划引导、技术开发和标准化工作。然而，尽管我国机械式立体停车库具有巨大的发展潜力，但仍需克服一些发展难题和挑战，以实现更快速和持续的发展。行业内虽然已出现规模较大的企业，但整体发展并不均衡，主要骨干企业约有 20 家，其余多为中小企业。这些中小企业在技术上相对较弱，多依赖于国外技术的模仿或引进，自主研发能力有待提升。机械式立体车库作为高安全要求的机电一体化设备，部分自主研发产品在可靠性、安全性和耐久性方面仍有待深入研究和加强。当前市场存在无序竞争现象，产能过剩导致价格竞争激烈。政府在推动立体停车产业5发展方面的政策尚未完善。同时，平面停车场收费低廉以及公众对立体停车的接受度不高，也影响了其普及速度。为加快我国机械停车设备产业的发展，需要在政策、市场、管理和技术等多个方面综合施策。鉴于停车设施建设的迫切需求，立体车库市场具有广阔的发展前景。因此，将立体车库作为毕业设计选题，不仅符合实际需求，也顺应了技术发展趋势，有助于我们深化相关领域的专业知识和技能。1.4 立体车库的主要类型机械式停车库展示出多样化的结构设计，核心类别涉及：升降-横移型、直立循环型、通道堆放型、直立升降型、水平循环型、平面移动型及简易提升型等。随后，我将详细解析若干典型种类的特征，具体表现如图表 1-1 所示。表 1-1 立体车库的几种主要类型及其特点序号类型特点及使用1升降横移式该设计结构简明，操作直观易行，能耗与成本控制得当，配置灵活适应性强，尽管其自动化水平较为适度。然而，由于受到力学约束、链条绳索的耐用性及车辆进出时间的局限，所能承载的停车容量相对有限，通常构筑不超过五层的高度，并且需要较大的地面空间。2垂直循环式该停车解决方案的特点是空间利用率高，采用全自动化存取过程，但值得注意的是，存取车辆的速度较为缓慢，并且在操作过程中可能会产生显著的噪音与较强的振动，伴随而来的是较高的能源消耗。此外，其工作灵活性不足，结构稳定性欠佳，易发生形变，加之存取区域空间紧凑，为车辆停放带来不便，因此当前应用并不广泛。3巷道堆垛式该停车库系统的特点是运行时噪声低，能耗少，采用了高水准的自动化技术。不过，也存在一些局限，比如存取车辆时等待时间较长，这是由于进出口数量较少所致。4垂直升降式属于最小占地类别，节能高效，存取过程融合高速智能化特性，对环境影响轻微。不过，此设计对地基强度与消防规范提出了较高要求，随之而来的是每个停车位的造价偏高。分析多种车库类型的优劣，垂直升降型车库凸显了其独到之处：占地紧凑，空间优化利用效果显著，技术性能优异，兼具节能与低噪特点，快速的升降操作确保了高效的车辆出入，进出方式灵活多变，并且拥有完备的安全保护机制和用户友好的操作维护体验。这种垂直升降式立体车库，凭借其均衡且卓越的整体性能与高度自动化设计，展现出较大的市场与应用前景。因此，本研究工作聚焦于垂直升降式立体车库这一类型进行深入探讨。62 总体方案的拟定2.1 原理分析：升降横移式立体停车库技术，依托升降与水平移动机构，实现车辆的自动化存取。该系统主体框架主要由钢材构建，其构造上，升降驱动装置布置于车库顶部，而水平移动驱动装置则集成于载车板之中，确保每一停车位均配置专属载车板。此设计原理基于载车板的垂直升降与横向平移动作，协同完成车辆的存放与提取作业。操作流程中，目标停车位的载车板历经上举、下降及侧向滑行，精准对接地面层，以便用户直接进行车辆存取，实现整个存取程序。地面层车辆仅需横向调整位置，无需升降处理；而欲存取的上层或下层车辆，则需通过中转空位，先使相应载车板升降至地面，从而开放出入通道，用户即可进出车库执行车辆停放或提取。车辆停放与提取机制如下：当需在地面层之上（或之下）的任一位置停放车辆时，首先通过水平移动操作，将地面的空闲停车板移至目标位置的直接下层（或上层），接着执行降低（或提升）操作，使该停车板与地面齐平。驾驶者随后可以直接驾车进出此平台，完成停放或提取动作。反之，在取出车辆时，系统遵循与停车相反的步骤顺序，保持了高效便捷的车辆管理流程。2.2 总体结构设计在深入比较分析三种不同方案，并仔细权衡用地面积和建设成本的影响后，得出结论：集进出口功能于一体且无需车辆转向的垂直升降立体停车库结构，尤为适配广泛的城市住宅社区环境，因此被选定为本设计项目的主导方案。为追求设计的高效性和直观性，决定聚焦于探讨每层配备两车位的结构布局。此布局因其实质的简洁性而便于进行详尽的解析。旨在增强理解，计划绘制一幅以三层共计六车位为范例的简化结构图，其中，第一层（底层）专用于车辆与行人进出，中间层则作为车辆垂直升降的通道，两侧分配停车区域，且该设计预留了在实际应用中按需扩展的可能性。该停车库的主要组成要素包括：主体结构框架、载车平台单元、升降机制、水平移动系统，以及一系列的安全防护装置。7图1:升降横移立体停车库结构示意图2.3 结构框架在构建立体停车库时，常规的做法倾向于采用钢结构搭配钢筋混凝土材料，而升降横移类型的车库结构设计则更侧重于应用钢结构。钢结构之所以能在众多选项中脱颖而出，得益于它独有的系列特性，这些特性包括但不限于以下几个方面：1）可靠性高2）材料的强度高，钢结构自重小3)材料的塑性和韧性好4)钢结构制造简便，施工工期短5)钢结构密闭性好6）钢材的耐锈蚀性差本设计立体停车库的主体结构选用了热轧 H 型钢、槽钢、角钢及钢板等优质钢材构件，这些材料赋予了结构高强度与高刚性特质，同时保持了轻量化与审美价值，并具备易拆装、便于运输的额外优势。在结构组成上，整个立体车库框架系统均统一采用钢结构组件构建。支撑柱选用了工字钢材质，充分利用其卓越的承压性能；横梁部分则使用了经冷弯处理的矩形钢管，增强了结构的稳固性。支撑柱通过深植于预设的混凝土基坑中的方式安装，与之相连的横梁通过焊接技术紧密连接，形成了稳固的框架结构。设计中总共配置了 8 根工字钢立柱，分别在前后面均匀排列 4 根，均采用混凝土浇筑的方式固定于地面下，确保了车库主体结构的坚实基础与长期稳定性。与多数设备的应用场景相异，停车设备直接服务于笨重且体型庞大的汽车，任何突发状况都可能引起重大后果。鉴于此特殊性，停车设备的钢结构设计需超越传统标准，展现出更为优越的力学性能，对钢材的强度与刚性有着严格要求。当前，诸如 H 型钢等高性能8钢材是构建立体停车库钢结构的理想选项，通过精细焊接工艺将各部件组装成预设形态，并利用高耐力螺栓强化拼接，共同构成了满足高标准力学需求的主体框架。在多种结构设计模式中，单柱结构因其在安装便捷性、拆卸简易度及运输效率方面的明显优势，被甄选为本次垂直提升式立体车库钢结构设计的首选方案，其具体结构布局如图 3-1 所示。图 3-1 单柱钢结构形式查阅钢铁材料手册3，选择 20GB707-88 型。该立柱的截面呈现为 250 毫米边长的正方形，厚度达到 40 毫米，并且总高度设定为 17000 毫米。在立柱底部固定有一块规格为 400毫米边长、厚度 30 毫米的正方形铁板，通过焊接牢固连接。为了确保立柱的稳固性，我们在铁板的四周，即上下左右四个位置，分别安装了地脚螺栓，并且添加了四个加固肋板进行焊接，进一步增强其结构稳定性。立柱的截面设计具体形态可参照下图 3-2 所示。图 3-2 立柱截面形状本次设计中，立体停车库的主体框架体系采纳了热处理 H 型钢材料来搭建。钢材材质精心挑选为 Q235-A 级别，以满足项目需求。至于框架的核心组成部分横梁，则采用了规格为热轧工字钢 20，遵循 GB707-88 标准，此选择旨在优化结构承重与稳定性。横梁呈现工字型的截面设计，其详细结构特征可参考图 3-3。9图 3-3 横梁的工字形截面斜拉杆、加强筋都采用热轧槽钢。本设计选择的钢材承载能力强，强度高、刚度好，具有很强的抗弯抗压能力，根据对立体车库的受力分析，该钢架结构满足设计要求。2.4 传动方式2.4.1 提升传动提升传动，采用链传动方式：地面与地下的载车板不左右运动，只进行上下的提升运动，每个载车板配一套传动装置。电机的转速先是经过减速机的初步减速处理，随后通过链条传动再次减缓，以确保达到既定的升降速率。这一过程中，传动轴的转动激活了提升链轮，继而驱动与载车板相连的链条，链轮的旋转引发链条的位移，从而完成载车板的提升或下降动作。链条传动的优势在于其能提供稳定的传动比，运行可靠且效率较高。它具备承载高功率传输的能力，即使在过载情况下仍能保持良好的性能，同时，在相似工作条件约束下，所需的传动装置体积较小。此外，链条传动对工作环境的容忍度高，能在较为恶劣的条件下持续工作，并且便于配置较大的中心距传动。结构上，链条传动系统轻便且成本效益显著，这些都是其被广泛采纳的原因。10图1：链传动示意图 1：电机；2：联轴器；3：减速机；4：链传动；5：传动轴;；6：载车板；7：提升链轮；8：提升链条2.4.2 横移传动横移传动，采用齿轮传动：地表位置需要给上下两层预留停车位，所以只设置两块载车板，每块载车板能够独自运动，而不相互干扰，因此没个载车板，都需要独立的传动系统。横移传动，选用阻尼小电机，再通过直齿轮传动，使载车板在载车轨道上以一定的速度进行位移。直接采用直齿轮进行传动的方式，具备高效率的动能传递特性，其结构设计紧凑，运行稳定可靠，使用寿命较长。此传动方式确保了高度的传动精度与平稳性，同时拥有强大的承载能力，适用于广泛的功率与速度变化范围，展现出良好的适应性。阻尼电机的结构简单，制造成本低.，工作原理稳定可靠，转速可通过控制电流来调节，功率因数高，效率高。图2：直齿轮传动示意图1：电机；2：直齿轮传动；3：横移传动轴 4：行走轮 5：载车板3 提升系统的设计3.1 升降电机的选择3.1.1 电机选型计算设计升降横移式立体车库的基本参数载车板规格：40002320 单位：mm停车规格：车长车宽车高 530019001550 单位：mm停车最大重量：2000 kg 提升时间：6m/min 横移速度：8m/min载车板重量：400kg1）电机的功率计算初设升降速度=6/=0.1/当满载升降时电机的功率11=(+)=(2000+400)10 660=2.4k求电动机输出功率：0=/式中工作机所需功率电机与工作机之间的总效率=1 2式中1减速机传动效率 0.88；2链传动的效率 0.96；代入数据得：=0.88 0.96=0.8448则电动机的输出功率为：0=2.30.8448=2.84选用电机型号为：YEJ3-100L-4。参数：转速 1450 转/min；功率 3KW3.2 减速机的选择3.2.1 传动比的分配1）总传动比：总=电2电电动机的输出转速：电=1450/；2提升链轮的转速：2=v链=63.14 0.121=15.8/链轮的传动比：链=12=32.1615.8=2减速机的传动比：减=电1=144032.16=44.78选用减速机的型号为：R87-44.78 斜齿轮减速机，传动比为 44.78。输入功率为：3KW，输出扭矩 849Nm。123.2.2 减速机的校核1）减速机功率的功率校核：减速机=1 2 3=2.78式中f1为工作机系数，一般取 1.2。f2为原动机系数，一般取 1.0。f3为启动系数，一般取 1.0。工作机所需功率=2.32）减速机扭矩校核：设备扭矩：设=9550减=9550 2.329=757.4 综上，所选 R87-44.78 斜齿轮减速机机符合设计要求。3.3 链轮传动的设计计算与校核3.3.1 选择链轮齿数1Z、2Z本设计的传动方式为电机与减速机直连，减速机与链传动相连。链传动的减速比为 2，查机械设计取链轮齿数1=15，2=30。3.3.2 计算单排链所能传递的功率0P及链节距 P由机械设计表 6-3 查得工作情况系数1AK=3kw由机械设计表 6-5 查得小链轮齿数系数=1.79,选择单排链，由机械设计7表 6-4 查得链排系数=1单排链条传递的功率：0=3 1.531=5.37kw根据额定功率0和转速1查机械设计图 6.13 选择滚子链型号为 16A，链节距=25.43.3.3 初定中心距初定中心距取0=381以节距计的初定中心距0130=0=38125.4=15 节链条节数：=20+1+22+102122=52.88取=523.3.4 确定链实际中心距a因为本设计中主从链轮的齿数相等，因此中心距计算如下：=2()=25.42(5215)=369.677实际中心距=363.0540.003 363.054=368.23.3.5 计算链速=60 1000=29 15 25.460 1000=0.2/3.3.6 作用在轴上的压轴力 Q有效圆周力=1000/=（1000 3）/0.16=15000按垂直布置取压轴力系数=1.05有=157503.3.7 按静强度校核链条由于链条处于低速重载传动中，其静强度占主要地位。由机械设计手册6知，链条静强度计算式：=+式中 静强度安全系数；工况系数，查表 12-2-3 取,=1.0；链条极限拉伸载荷=55.6有效圆周力:离心力引起的力，=2，其中为链条质量，可由 机械设计手册 表 12-2-9查得：=2.6/；4/时，可以忽略。14悬垂力，=(+)100其中为系数查机械设计册图 12-2-3 得：=1，为中心距，=0.37，为两轮中心线对水平面的倾角,=90，则=(+)100=2 2.6 370100=19.24许用安全系数，=36。代入数据得：=+=5560015000+19.24=3.7 3符合强度要求。3.3.8 润滑方式的选择根据链速=0.16/和链节距=19.05，根据机械设计一书中的图 6.16 所示，所采用的润滑方式为定期的人工润滑。3.4 提升主轴的设计计算3.4.1 提升轴的材料及形式确定轴的制造材质主要涉及碳素钢与合金钢两大类，其中，轴的原始坯料形态多选自轧制圆形钢条或锻造品，某些情形下也会直接采取圆形钢条。碳素钢不仅成本效益更高，且对应力集中现象的敏感度较低，同时，可通过热处理及化学热处理等技术手段有效提升其耐磨特性和抗疲劳强度。鉴于这些优势，碳素钢成为轴制造中的一种普遍选择。选用 45 号钢，许用应力为=160。3.4.2 轴的设计与校核计算：1）计算轴的最小直径轴的强度计算，由公式计算轴的最小直径，由公式：=39.55 1060.2=3式中设备提升功率：材料系数取=103；轴的转速；15代入数据得：=39.55 1060.2=10332.415.8=54.96所关注的轴段为最细部，即联轴器的装配点。由于该部位包含键槽结构，故提议将轴颈直径提升 5%以作强化，即min=54.96 1.05=57.7mm。圆整得取轴得最小直径为 60mm。3.4.3 按弯扭合成应力校核轴依据传动轴的实际受力状况，构建了轴的力学分析模型图，具体展示如图 4-1 所示：图 4-1 轴的力学模型图（1）求出轴传递的扭矩：=9550=9550 315.8=1.8K 根据扭矩图所示，轴所承受的扭矩为 900Nm，根据链条的提升最大重量为 2400kg，可知两端两个链轮处的水平拉力为=12，上面的计算可知大链轮压轴力为2=15.75KN根据平衡条件，求轴上的作用力：（2）水平面受力分析得：2F=016(2120+90)+90=（90+2120+90）计算得：=12,=12。水平面的最大弯矩1=0.09=1080 （3）垂直面受力分析得：2=0(2052+70)=2 70计算得：=0.52,=15.23。垂直面的最大弯矩2=70=1066.1 由轴的受力分析图可以看出危险在左支座 A 处，该截面的总弯矩为：=21+22=(1080)2+(1066.1)2=1517.6()按第三强度理论进行强度校核：12+2=32(60 103)3(1517.6)2+(900)2=83.2 =1203.5 提升系统的安全防护3.5.1 提升系统静止时的防护装置鉴于载车板承托汽车的实际情况，升降电机静止时可能遭遇反向拉动并导致车板自行降落的问题，因此制动措施显得尤为重要。通过多种设计思路的探索与评估，一种高效的解决方案脱颖而出：采用跌落防护挂钩与配套挂环，在载车板安全停泊后将其悬挂于制动杆上，成功阻止电机发生倒转现象。与此同时，为避免制动装置在电机运行时造成干扰，设计中融入了电磁铁元素，通过通电后产生的吸力将安全挂钩移除，从而适时解除制动状态，确保电机顺畅运转。17 1：横梁；2：止动杆；3：载车板；4：安全钩；5：电磁继电器 3.5.2 提升系统运行中的制动装置为确保机构在汽车升降过程的安全，需在传动装置的始端安装电磁制动器。电磁制动器不仅小巧不占空间且不需要太大的制动力矩。在通电时传动正常，制动器处于常开状态，传动设备可以正常运转。若在运行中出现断电情况或异常状态时，制动器迅速闭合，紧紧抱住传动轴，使整个传动机构处于静止状态。电磁刹车的机构及工作原理：构成上，电磁制动装置由磁轭、励磁绕组、弹性元件、制动圆盘、电枢组件、花键套管及装配紧固件等元件集成。此装置定位在电机尾部并与传动轴相接合。运作机制描述如下：当励磁绕组接收到额定电势并激活后，产生的电磁吸引力使衔铁与制动圆盘分离（释放状态），容许传动轴带动制动圆盘顺利旋转或启动。反之，若传动系统发生故障或电源供应中断，制动器随即失去电力供给，此刻，预先设置的弹性元件即对衔铁施加压迫力，促使制动圆盘、衔铁及电机间形成摩擦力偶，从而确保传动轴能够迅速停止运转。4 横向移动的传动设计计算4.1 电机选型计算横移速度为 8m/min，横移组件与汽车的重量各位 2400Kg，横移轮的材质为钢，钢与钢的摩擦系数=0.15横移所需功率为：=0.15 2400