圆柱形高层自动化立体停车库机械系统设计.docx

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圆柱形高层自动化立体停车库机械系统设计

摘要

本次毕业设计是关于圆柱形高层自动化立体停车库机械系统设计，首先对立体停车库作了简单的概述；接着分析了该提升装置的方案布局及工作原理，然后根据这些设计准则按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的提升装置各主要零部件进行了校核。

圆柱形高层自动化立体停车库机械系统设计由驱动机构，机架，钢丝绳轮传动等几个部分组成。

目前，圆柱形高层自动化立体停车库正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式提升装置就是其中的一个。

在圆柱形高层自动化立体停车库机械系统的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造圆柱形高层自动化立体停车库机械系统过程中存在着很多不足。

本次设计是关于圆柱形高层自动化立体停车库机械系统设计，通过对传统的升降类立体停车库提升装置的结构进行了改进和优化，使得此种类型的提升装置的使用范围更广泛，更加灵活，并且对今后的选型设计工作有一定的参考价值。

关键词：

圆柱形高层自动化立体停车库机械系统；结构；设计；结论

ABSTRACT

Theenvironmentofglobaleconomicdevelopment,Chinaindustriesaffectedbyothercountriesadvancedtechnologyatthesametime,foreignenterprisesandbrandspreadtomoreandmoreChinesehasbecomeanopportunity.Cappressingmachineinindustrythroughavarietyofwayshavebeenworkingwiththerelevanttechnology,andconstantlyimprovetheirownstrengthandcorecompetitiveness,andnarrowthegapwithdevelopedcountries.Inthenewmarketdemand,updatethesleevepressingmachineisapressingmatterofthemoment.Theproductionofpipepressingmachineequipmentmanufacturingenterprisestofullytapthepotentialofthemarket,vigorouslydevelopthesleevesoflargelowcostpressingspecialmachineryandequipment,playsapositiveroleintheevolutionofautomaticassembly,theassemblyofmechanicalequipment.

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,interdisciplinarymutualinfiltration,mutualexchangesbetweenthevariousindustry,extensiveuseofnewstructure,newmaterials,newtechnology,thesleevepressingmachineislarge,efficient,

Recently,theuseofmachineryindustry,bearingandshaftsleeveshaftwereinvestigated,foundthattheshaft,bearingsandbushingsinthemachineryindustryisoneofthekeyparts.Comeverynaturallyintheassemblyoftheinstallationisalsoverysimple.Intheinstallationiftheuseofartificialpressurewithnotonlythelaborintensityistoolargeandthesizeofeachotherisnoteasytoensuretheshaft,bearingandshaftsleeve,sothedesignofaspecialpressbeimperative.Graduationprojectthistimeisatubeaxialcompressiveloadingmachine.Thispaperintroducesthetheoreticalcalculationtodesignsleevepressingmachinestructure,workingprincipleandmainpartsofthestrengthcheckandtheadvantagesofthesleeve,pressingmachineisefficient,economical,andhighsafety,stableoperation.

Theoverallplanis:

therelativepositionoftwoaxlesleeveontheplane,themotorreducertoprovidepowerthroughbeltdrivesthescrewrodtorotate,anddrivestheheadmovement,anut,arotarymotionofthelinearmotionofpress.Blocktypesafetyclutchoverloadprotectionwithteeth,pressuredistributioninthecorrespondingpositionofthepipeafterdrillingthroughthedrillingtemplate.

Keyword:

pneumaticmanipulator；cylinder；pneumaticloop；Fourdegreesoffreedom目录

1.圆柱形高层自动化立体停车库的发展概况1

3.圆柱形高层自动化立体停车库的发展方向4

4.Solidworks设计基础7

4.1草图绘制10

4.2基准特征，参考几何体的创建11

4.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建12

4.4工程图的设计13

4.5装配设计15

7.2轴承强度的校核27

绪论

1圆柱形高层自动化立体停车库的发展概况

由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。

但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。

封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。

因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。

人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。

机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。

在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。

机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。

现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。

人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。

电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。

人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。

又一方面实践促进人脑智力。

在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。

大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。

在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。

相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。

在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。

在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。

在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。

由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。

但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。

封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。

因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。

人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。

综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。

从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。

综合和专业水平。

有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。

在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。

2立体停车库的应用

伴随着科学技术的发展，工业革命的紧迫感越来越明显，迫切需要我国立体停车库行业能够向着高速，多元化的方向发展。

其中，我国花费大量人力物力来对立体停车库进行研究，和完善，制定了一系列针对立体停车库改进的策略，随着时代的发展，科学的进步，立体停车库的发展将一如既往地进行，将会处在高速发展的阶段,其具体发展趋势如下：

一、未来的几年，立体停车库将会朝着大面积，远距离的方向发展，这样就能够多元化地适应各个地方，场合的应用，将克服以前提升高度不够高，倾角不够的大的缺陷，从而能够很好地应用在各个需要立体停车库的场合。

二、将会改善立体停车库的结构，使立体停车库能够在不同的场合，不同的环境下面使用，例如耐高温，耐潮湿等等场合，都可以使用改进后的立体停车库，从而降低人工的繁杂以及能够很好地提高生产效率。

三、将会式立体停车库输送的产品多元化，而不是单一的输送单一的产品，这样就能够很好地满足各个行也的需求，也能够让带式输送的应用领域进一步扩大，满足各行各业的需求，从而推动时代的发展和工业的进步。

在立体停车库运行前，首先要确认带式提升装置设备、人员、被提升车辆均处于安全完好的状态；其次检查各运动部位正常无异物，检查所有电气线路是否正常，正常时才能将提升装置投入运行。

最后要检查供电电压与设备额定电压的差别不超过±5%。

由于机械工程的知识总量已经远远超越个人掌握所有，一些专业知识是必不可少的。

但是过度的专业知识分割，使视野狭隘，可以多多参加技术交流，和参加科研项目，缩小范围，提升新技术的进步和整个块的技术，提高外部条件变化的适应能力。

封闭的专业知识的太狭隘，考虑的问题太特殊，在工作中协调困难，不利于自我提高。

因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。

人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。

机械工程可以增加产量，提高劳动生产率，提高生产的经济效益为目标，并研制和发展新的机械产品。

在未来，新产品的开发，降低资源消耗，清洁的可再生能源，成本的控制，减少或消除环境污染作为一个超级经济目标和任务。

机器能完成人的手和脚，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任务。

现代机械工程机械和机械设备创造出更多、更精美的越来越复杂，很多幻想成为过去的现实。

人类现在能成为天空的上游和宇宙，潜入海洋，数十亿光年的密切观察，细胞和分子。

电子计算机硬件和软件，人类的新兴科学已经开始加强，并部分代替人脑科学，这是人工智能。

这一新的发展已经显示出巨大的作用，但在未来几年还将继续创造出不可思议的奇迹。

人类智慧的增长并没有减少手的效果，而是要求越来越精致，手工制作，更复杂的工作，从而促进手功能。

又一方面实践促进人脑智力。

在人类的进化过程中，以及在每个人的成长过程中，大脑和手是互相促进和平行进化。

大脑和手之间的人工智能和机械工程的近似关系，唯一不同的是，智能硬件还需要使用机械制造。

在过去，各种机械离不开人类的操作和控制，反应速度和运算精度的进化是非常缓慢的大脑和神经系统，人工智能将消除这种限制。

相互促进，计算机科学和机械工程进展之间的平行，将在更高层次的新一轮发展的开始使机械工程。

在第十九世纪，机械工程的知识总量仍然是有限的，大学在欧洲，它与一般的土木工程是一门综合性的学科，称为土木工程，下半场的第十九个世纪成为一门独立的学科。

在第二十世纪，随着机械工程和知识增长的发展开始分解，机械工程专业，有分支机构。

在第二十世纪中期趋势分解，在时间之前和之后的第二次世界大战结束时达到的峰值。

由于机械工程的知识总量已经远远从个人掌握所有，一些专业是必不可少的。

但是过度的专业知识使分割，视野狭隘，可以查看和统筹大局和全球工程和技术交流，缩小范围，新技术的进步和整个块的技术，外部条件变化的适应能力差。

封闭的专业知识的专家太狭，考虑的问题太特殊，在工作协调困难，不利于自我提高。

因此，自上世纪第二十年代末，出现了一体化的趋势。

人们越来越重视基础理论，拓宽领域，对专业合并的分化。

综合职业分化和发展知识循环过程的合成，是合理和必要的。

从不同的专业和专业知识的专家，也有综合的知识了解不够，看看其他学科和项目作为一个整体，从而形成一种相互强烈的集体工作。

综合和专业水平。

有机械工程全面而专业的冲突；在综合性工程技术也有综合和专业问题。

在人类所有的知识，包括社会科学，自然科学和工程技术，有一个更高的水平，更广泛的综合性和专业性的问题。

当今社会，机械设备的发展日新月异，迫切需要不断开发新的机型来满足不同工况的要求，立体停车库的发展也是如此，现今发展方向大致可以归纳为：

（1） 开发专用机型

 垂直升降类立体停车库提升装置的应用场合很多，有时候受客观条件影响，在运输系统的布置上经常会出现一些特殊要求，为了满足特殊要求，比如水平拐弯、大倾角（>25º）直至垂直提升等,这些场合常规的立体停车库是无法胜任的。

为了满足某些特殊要求，应开发特殊型立体停车库,如弯曲立体停车库、大倾角或垂直提升装置等。

（2） 提高元部件性能和可靠性

 整体设备的性能和可靠性主要取决于元部件的性能和可靠性，我国现在的立体停车库的元部件基本上都是各自厂家生产，还没有出现专业化、大规模的元部件生产厂家。

除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性,还要不断研究新的技术和开发新的元部件。

（3） 扩大功能,一机多用立体停车库是一种理想的连续运输设备，并且目前还不能完全发挥其全部作用。

可以将立体停车库结构作适当修改,采取一定的安全施，就可拓展运人、运料或双向运输等功能,做到一机多用,使其发挥最大经济效益。

4Solidworks设计基础

4.1草图绘制

掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法；掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法；理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束；熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具；能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。

4.2基准特征-参考几何体的创建

清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念；灵活运用各种建立基准点的方法；灵活运用各种建立基准轴方法；灵活运用各种建立基准面的方法；灵活运用坐标系的建立方法；能根据建模需要综合应用各种参考几何体。

4.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建模

灵活运用拉伸特征的概念与建立方法；灵活运用旋转特征的概念与建立方法；掌握扫描特征的概念与建立方法；灵活运用放样特征的概念与建立方法；通过实践能够准确分析零件的特征，灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。

综合应用扫描、放样、弯曲、镜向、阵列等特征建立各种实体。

4.4工程图设计

灵活运用用户自定义工程图格式文件的方法；灵活运用建立标准三视图，剖视图，断面图，局部图，辅助视图等方法；灵活运用各种注释的方法。

4.5装配设计

灵活运用自底向上的装配方法；灵活运用生成装配体爆炸图的方法；灵活运用SolidWorks智能装配技术；灵活运用装配体零部件的状态和属性控制，并能够在装配体中设计子装配体；灵活运用干涉检查；灵活运用自上向下的装配方法；灵活运用在装配模型工程图中添加零件序号；灵活运用生成装配体材料明细表的方法。

5.1圆柱形高层自动化立体停车库的方案布局图的确定

立体停车库通过三相电机带动齿轮传动驱动钢丝绳轮带动整个提升装置实现对车辆的提升动作，主要由驱动装置，钢丝绳轮，过渡轮以及机架等等部分组成，本次设计的立体停车库机械传动系统采取的方案布局图与结构如下图5-1所示：

驱动装置是整个提升装置的核心部分，通过电机带动圆柱直齿齿轮传动从而带动主动钢丝绳轮转动，主动钢丝绳轮带动钢丝绳的升降从而带动提升装置的升降，整条提升装置通过张紧滚筒预紧，通过过渡滚筒保证提升装置始终往一个方向运行。

其中，机架以及支腿起到了支撑和加固提升装置的作用。

已知整个提升装置的总重量150KG,其他重量50KG，我们取总重量为200Kg，物品移动速度为1~2r/min。

即：

具体的电机设计计算如下:

1、确定运行时间

本次设计加速时间

负载速度（m/min）

有速度可知每秒上升50mm，

电机转速

3.负载转矩

式中：

4.电机转矩

启动转矩

必须转矩

S为安全系数，这里取1.0。

根据以上得出数据，我们选用电机型号为160BL-A，此无电机厂家为机电产品。

根据电机的特性曲线以及参数表如下：

根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号160BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为0.37KW，额定转矩为7.62N.m，最大转矩为9N.m，

额定转速为3000r/min。

电机大致图如下：

外形尺寸292x232，电机输出轴径为24mm。

6.2圆柱齿轮传动的选型计算

已知系统工况为该提升装置每天工作12小时，小车和提升装置各部分总重量，有一下计算：

1）选择\齿轮材料为45（调质），硬度为280HBS.

2）精度等级选用7级精度；

3）小齿轮齿数z1＝50，大齿轮齿数z2＝75的；

4）齿轮模数都为2的直齿轮

2.2.2按齿面接触强度设计

因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算

1）确定公式内的各计算数值

（1）试选Kt＝1.6

（2）选取区域系数ZH＝2.433

（3）选取尺宽系数φd＝1

（4）查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，则εα＝εα1＋εα2＝1.62

（5）查得材料的弹性影响系数ZE＝189.8Mpa

（6）按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限σHlim1＝600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限σHlim2＝550MPa；

（7）计算应力循环次数

N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8N2＝N1/5＝6.64×107；

（8）查得接触疲劳寿命系数KHN1＝0.95；KHN2＝0.98；

（9）计算接触疲劳许用应力；

取失效概率为1％，安全系数S＝1，由得：

[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa

[σH]＝[σH]1＋[σH]2/2＝554.5MPa；

6.3轴承的选型计算

根据根据条件，轴承预计寿命16×365×8=48720小时；

（1）已知nⅡ=458.2r/min 两轴承径向反力：

FR1=FR2=500.2N；

初先两轴承为深沟球轴承6205型。

根据课本P265（11-12）得轴承内部轴向力FS=0.63FR则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N；

（2）∵FS1+Fa=FS2Fa=0 故任意取一端为压紧端，现取1端为压紧端

FA1=FS1=315.1N   FA2=FS2=315.1N；

（3）计算当量载荷

P1、P2根据课本P263表（11-9）取f P=1.5;根据课本P262（11-6）式得

P1=fP（x1FR1+y1FA1）=1.5×（1×500.2+0）=750.3N； 

P2=fp（x2FR1+y2FA2）=1.5×（1×500.2+0）=750.3N； 

（4）轴承寿命计算

∵P1=P2故取P=750.3N； 

∵深沟球轴承ε=3； 

6.4键的选型计算

键联结是通过键实现轴和轴上零件的周向固定以传递运动和转矩。

其中有类型也可以实现轴向固定和传递轴向力，有些类型并能实现轴向动联结，于在圆锥筛的轴上主要通过键来实现传递转矩和轴向固定所以，只需选用常见的普通平键，键的类型可根据使用要求、工作条件和联结的结构特点表5-3-15选定，键的长度根据轴毂的长度从标准中选取，键的b×h根据径来确定。

轴和带轮的联结，d=70mm,参考资料2P5-194表5-3-18（GB/T1095-1979）选用B20×12，B18×11和B12×8的普通A型平键，键长分别为90㎜，70㎜，30㎜。

7各重要组成部分的强度校

7.1传动轴强度的校核

轴的强度计算一般可分为三种：

1）按扭转强度或刚度计算；2）按弯扭合成强度计算；3）精确强度校核计算。

当轴的支撑位置和轴所受的载荷大小、方向、作用点及载荷种类均已确定，支撑反力及弯矩可求得时，可按照弯曲或者弯扭合成强度进行轴的强度计算。

作用在轴上的载荷一般按集中载荷考虑，如本设计中的带传动对轴的力，其作用点取在轮缘宽度的中点。

计算时，通常把轴当作置于铰链支座上的双支点梁，一般轴的支点近似取为轴承宽度中点。

由于本设计所用轴主要是受弯曲强度，很少的扭转强度，是根据扭转强度设计，应校核轴的弯曲强度，首先分析轴的受力，左端受的是圆锥筛的重力，右端是带轮对轴的力，中间是轴承座的两个支撑力。

轴径是按扭转强度初步设计的，所以要校核轴的弯曲强度，轴的强度校核也就是找出危险截面，看危险截面是否满足轴径条件，如果危险截面满足，那么别的轴径肯定满足；根据轴的实际尺寸，承受的弯矩、扭矩图考虑应力集中，表面状态，尺寸影响等因素，及轴材料的疲劳极限，计算危险截面的情况是否满足条件。

我所校核的轴是根据许用弯曲应力校核的，即由弯矩产生的弯曲应力

不超过许用弯曲应力

，一般计算顺序是先画出轴的空间受力图，将轴上作用力分解为水平面受力图和垂直面受力图，并求出水平面上和垂直面上的支承点反作用力。

然后作出水平面上的弯矩和垂直面上的弯矩图，作出合成弯矩图和转矩图应用公式

绘出当量弯矩图，