清華大學(xué)機(jī)械設(shè)計綜合實(shí)踐[堆垛式立體車庫設(shè)計說明書][搬運(yùn)小車設(shè)計第一部分]系別：機(jī)械系專業(yè)：機(jī)械工程及其自動化班級：機(jī)械XX班姓名：XXX指導(dǎo)教師：XXX老師201X年X月XX日摘要隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，城市居民私有車輛的擁有量也在不斷增加，然而城市土地資源緊缺，用地緊張，從而由此引發(fā)了“停車難”等一系列社會問題，嚴(yán)重影響了城市的建設(shè)與發(fā)展，并給城市居民生活帶來不便，不利于社會的和諧穩(wěn)定發(fā)展。為解決由于“停車難”引發(fā)的一系列社會問題，多種技術(shù)集成的機(jī)械式立體車庫的修建顯得越來越重要。本文以堆垛式三維立體車庫為研究對象，從車庫的升降機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)等幾個方面展開研究。首先，本文闡述了堆垛式立體車庫的總體結(jié)構(gòu)，介紹了主體鋼架、升降機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)等組成部分的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理，在分析了車庫的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件行走小車種類，以往行走小車的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行特點(diǎn)后，設(shè)計了兩種液壓式行走小車，重點(diǎn)介紹了其各自的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)動過程及其運(yùn)行原理，并通過對比選擇了其中一種行走小車進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。本文的特點(diǎn)在于，除了傳統(tǒng)地介紹車庫的基本結(jié)構(gòu)，本文還著重詳細(xì)地介紹了部分核心機(jī)構(gòu)的具體校核、選材、選型，并用Solidworks軟件和AutoCAD軟件詳細(xì)繪制了三維圖、裝配圖和零件圖，真正地把立體車庫從紙面上搬到了生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中。關(guān)鍵詞：堆垛式立體車庫；行走小車；叉梳式；二級同軸式減速箱；三級行星齒輪減速器目錄1.設(shè)計任務(wù)書 41.1設(shè)計背景 41.2設(shè)計指標(biāo) 51.3設(shè)計任務(wù)與要求 52.引言 52.1任務(wù)的目的和意義 52.2相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 62.3存在的問題分析 82.4擬解決的主要問題 82.5初步解決方案和技術(shù)路線 82.6小組成員介紹和任務(wù)分工 93.機(jī)械系統(tǒng)原理方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計——肖鶴翀部分 93.1初步方案一：V形夾臂式行走小車 93.1.1V型夾臂式液壓行走小車結(jié)構(gòu)組成 103.1.2V型夾臂式液壓行走小車運(yùn)行過程 113.1.3方案總體評價 123.2改進(jìn)方案一：楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車 123.2.1楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車的結(jié)構(gòu)組成 123.2.2楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車的運(yùn)行過程 133.2.3關(guān)于楔形塊—夾持臂和車輪受力的簡單估計 143.2.4方案總體評價 153.3初步方案二簡介（由同組成員陳柏蒼同學(xué)完成） 153.4改進(jìn)方案二：新型叉梳式小車的尺寸設(shè)計和強(qiáng)度校核 163.4.1查閱預(yù)備知識 163.4.2停車庫的設(shè)計 173.4.3搬運(yùn)小車上板設(shè)計 19梳齒強(qiáng)度校核 203.4.5關(guān)于行車顛簸程度的計算（車輪顛簸程度） 203.4.6行走小車電機(jī)選型 21減速箱選型 223.5二級同軸式減速箱裝配圖 234.設(shè)備的使用和維護(hù)說明 235.設(shè)計方案的評價和改進(jìn)建議 246.設(shè)計課程體會 247.參考文獻(xiàn) 241.設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計背景堆垛式立體車庫采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高：在多層車庫中，升降機(jī)可固定在車庫的兩端，利用升降機(jī)實(shí)現(xiàn)垂直升降運(yùn)動，中間為搬運(yùn)器運(yùn)行的巷道，搬運(yùn)器是一臺自動化的搬運(yùn)車，沿巷道高速運(yùn)行；巷道兩側(cè)布置泊位。搬運(yùn)器可與升降機(jī)或與泊位實(shí)現(xiàn)存取車輛的交換過程。是立體車庫最為理想的形式之一，適用范圍廣。圖SEQ圖\*ARABIC1.1堆垛式立體車庫存車示意圖1.2設(shè)計指標(biāo)最大存車規(guī)格:5300×2150×1550mm載重：2200kg升降機(jī)不大于55KwSEW曳引電機(jī)，存取車平均時間90秒搬運(yùn)器重量＜2000㎏車庫容量以6（層）50（/層）車位為限各方向的運(yùn)動速度限制（m/min）：縱向運(yùn)行速度<100起升速度<40橫向運(yùn)行速度<401.3設(shè)計任務(wù)與要求設(shè)計升降機(jī)和搬運(yùn)器裝置，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)存取車輛（入庫和出庫）廣泛調(diào)研堆垛式立體車庫的主要形式和發(fā)展趨勢，分析已有裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。提出升降機(jī)和搬運(yùn)器新的或?qū)ΜF(xiàn)有機(jī)械機(jī)構(gòu)的改進(jìn)原理方案，繪制原理方案簡圖（每組一份）。繪制總體的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝配圖（每組一份），主要零件圖每人各2張。設(shè)計說明書每組一份。基本內(nèi)容包括：原理方案簡圖及必要的功能說明；結(jié)構(gòu)設(shè)計中重要零部件的工作能力計算、誤差分析、參考文獻(xiàn)等。2.引言2.1任務(wù)的目的和意義近年來，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，汽車的數(shù)量不斷增加。根據(jù)2013年2月22日國家統(tǒng)計局公布的2012年國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報顯示，2012年末全國民用汽車保有量達(dá)到12089萬輛(包括三輪汽車和低速貨車1145萬輛)，比上年末增長14.3%，其中私人汽車保有量9309萬輛，增長18.3%。民用轎車保有量5989萬輛，增長20.7%，其中私人轎車5308萬輛，增長22.8%。與此同時，汽車停車場地的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上汽車的增長速度，汽車泊位與汽車數(shù)量嚴(yán)重比例失調(diào)，由此帶來了停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可以最大限度的利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家記委已明確機(jī)械立體停車設(shè)備及城市立體停車場為國家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，國家海關(guān)總署對機(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問題提供了機(jī)會?？梢灶A(yù)見：立體車庫具有廣闊的市場前景。本次任務(wù)的目的就是開發(fā)一套實(shí)用，安全有效的堆垛式立體車庫設(shè)備，并重點(diǎn)對其核心機(jī)構(gòu)，升降、橫移裝置以及汽車搬運(yùn)器進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。如果本次任務(wù)的研究成果，能夠開發(fā)出一款新型可靠而且成本低廉具有極高商業(yè)價值的堆垛式立體車庫，將會為21世紀(jì)初期的城市交通系統(tǒng)提供實(shí)用的，國產(chǎn)化城市停車技術(shù)和裝備。而且這對緩解城市用地緊張，解決城市停車難的問題具有重要意義。2.2相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀a)國外研究現(xiàn)狀：世界上第一座立體車庫于二十世紀(jì)二十年代建成于美國，該立體車庫的存取過程基本靠人員自身操作完成。在以后的十年里，美國和西歐部分國家開始大面積修建立體車庫。在美國的華盛頓等一些大城市，商業(yè)中心的快速發(fā)展，土地資源成為稀缺資源，要解決停車與土地之間的矛盾問題，只能從改變停車方式上進(jìn)行著手，所以該時期機(jī)械化的立體車庫得到了迅速發(fā)展。在同一時期，歐洲的立體車庫建設(shè)也得到了一定發(fā)展，但是歐洲國家人口數(shù)量不是很多，并且土地資源不是十分的匱乏，停車的問題表現(xiàn)不是很突出，所以隨后的一段時期發(fā)展較為緩慢。歐洲使用的立體車庫基本上多數(shù)為巷道堆垛式立體車庫，該種車庫相對于多層升降橫移式的立體車庫占地面積較大，土地使用率較低。德國和意大利在歐洲國家中從事停車設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)比較早。較好的公司有：意大利Sotefin、Interpark、德國Palis等。由于歐洲國家土地資源比較富余，停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設(shè)備應(yīng)用量不是很大。多數(shù)為巷道堆垛式產(chǎn)品，多層升降橫移式產(chǎn)品應(yīng)用很好。德國和意大利等歐洲國家的優(yōu)勢在巷道堆垛類產(chǎn)品上。立體車庫雖然最早出現(xiàn)在美國和歐洲，但是亞洲國家隨后也發(fā)展起來，并且在一定時期得到了快速發(fā)展。這是因?yàn)闄C(jī)械式立體車庫可以有效的解決亞洲一些國家出現(xiàn)的停車難急需建設(shè)停車設(shè)施以解決土地資源緊缺的問題。這在日本和韓國得到了充分的證明。亞洲的停車設(shè)備技術(shù)起源于日本，日本從20世紀(jì)60年代開始從事機(jī)械停車設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)，至今已有四十幾年的歷史。目前在日本從事機(jī)械式停車庫及其設(shè)備開發(fā)、制造的公司約有200多家，其中生產(chǎn)機(jī)械式停車設(shè)備的公司約100多家，比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等。從90年代起日本每年投入運(yùn)行的機(jī)械停車泊位都在10萬以上。目前全日本已經(jīng)投入使用機(jī)械式停車位超過300萬個，其中以升降橫移式停車設(shè)備為主。對于日本，優(yōu)勢在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡易升降類等產(chǎn)品上。韓國機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)是日本技術(shù)的派生。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。b)國內(nèi)研究現(xiàn)狀：我國起步較晚，直到1989年河北省承德修建了國內(nèi)第一臺立體車庫，該立體車庫是一套垂向循環(huán)類的立體車庫。隨后我國立體車庫發(fā)展速度較為緩慢，雖然我國在二十世紀(jì)八十年代就開始了立體車庫的設(shè)計研究，但是由于人們思想認(rèn)識等原因，導(dǎo)致市場需求量沒有快速的發(fā)展。但是隨著我國汽車工業(yè)和房地業(yè)的快速發(fā)展和轎車進(jìn)入家庭速度的加快，從二十世紀(jì)八十年代開始在我國使用機(jī)械式停車設(shè)備經(jīng)過近20年的發(fā)展，尤其是2000年以后得到了高速發(fā)展，機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)已從不為人知到目前已形成朝陽產(chǎn)業(yè)。2.3存在的問題分析立體車庫堆垛機(jī)的機(jī)械部分由運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、伸叉機(jī)構(gòu)及載車臺和機(jī)架組成。它是在所謂高層、高速、高密度存取的概念下的產(chǎn)物。盡管各廠家各有獨(dú)創(chuàng)，結(jié)構(gòu)形式有些差異，但可以說大同小異，所有的堆垛機(jī)都不外乎由機(jī)架、載物臺、伸縮貨叉、軌道和控制系統(tǒng)等部分組成。立體車庫存在的幾個主要的問題是：①存取車較慢。由于立體車庫存取車需要經(jīng)過一個搬運(yùn)和運(yùn)輸汽車的過程，整個存取車的速度比起平面車庫必然會大大下降，這也是立體車庫的研究中非常需要解決的問題；②搬運(yùn)器的設(shè)計復(fù)雜，要求高。不論是何種方式，叉梳式、滑叉式還是行走小車式的搬運(yùn)器的設(shè)計，都會涉及到設(shè)計要適應(yīng)與不同款式、型號的汽車，適應(yīng)于不同尺寸、軸距的汽車。除此之外，對搬運(yùn)器還需保證運(yùn)動的精確性，以及對強(qiáng)度的高要求，這些都使得搬運(yùn)器的設(shè)計難度提升了一個檔次。如過再考慮停車的人性化設(shè)計和行車的舒適性，設(shè)計一款低價、滿足市場需求的搬運(yùn)器，看起來根本不是一件容易的事；③存取車方案不夠合理，算法不優(yōu)化。堆垛式立體車庫除了設(shè)備上的問題，在存取車的合理性上，也存在著一定的可改進(jìn)性。2.4擬解決的主要問題本次任務(wù)方案設(shè)計擬解決的主要技術(shù)問題是升降、橫移機(jī)構(gòu)的設(shè)計、校核、選取，以及搬運(yùn)小車的設(shè)計、校核，以及相關(guān)裝配圖的繪制。2.5初步解決方案和技術(shù)路線初步解決方案擬采用查閱相關(guān)資料尋找堆垛式立體車庫的設(shè)計的基本步驟，在基本步驟的指導(dǎo)下，根據(jù)自身課題的獨(dú)特性選擇符合自身要求的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計；對于搬運(yùn)小車部分，則更加側(cè)重于尋找現(xiàn)有小車方案中的不足，改進(jìn)并設(shè)計一款獨(dú)特的搬運(yùn)小車。2.6小組成員介紹和任務(wù)分工小組成員三名：翁謀毅、陳柏蒼、肖鶴翀小組成員分工：翁謀毅：①車庫升降機(jī)機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)的設(shè)計、選型與強(qiáng)度校核；②車庫升降機(jī)構(gòu)中，電機(jī)傳動部分的三級行星齒輪減速器的裝配圖的繪制；③承擔(dān)部分叉梳式小車主要傳動部件的三維圖繪制。 陳柏蒼：①立體車庫的叉梳式搬運(yùn)器的設(shè)計； ②立體車庫的叉梳式小車主要傳動部件的裝配圖的繪制； ③叉梳式小車主要傳動部件的三維圖的繪制。 肖鶴翀：①立體車庫的行走小車式搬運(yùn)器的設(shè)計； ②叉梳式小車和叉梳式停車庫的尺寸設(shè)計和強(qiáng)度校核；③叉梳式小車的運(yùn)行電機(jī)和二級同軸式減速箱的設(shè)計以及該二級同軸式減速箱裝配圖的繪制；④承擔(dān)部分叉梳式小車主要傳動部件的三維圖繪制。3.機(jī)械系統(tǒng)原理方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計——肖鶴翀部分3.1初步方案一：V形夾臂式行走小車該行走小車是一種新型的V型夾臂式液壓行走小車，可以實(shí)現(xiàn)雙向的車輛存取。其結(jié)構(gòu)示意如下圖3.1。圖3.1V型夾臂式液壓行走小車示意圖3.1.1V型夾臂式液壓行走小車結(jié)構(gòu)組成該行走小車包括行走部分和存取部分，行走部分位于存取部分的下方，行走部分包括四個在小車主體Ⅰ的底部四角均勻分布的支撐輪，一組彈性連接驅(qū)動輪以及與驅(qū)動輪連接的電機(jī)；存取部分包括小車主體Ⅰ，在小車主體Ⅰ上的中部一側(cè)沿小車行走方向上設(shè)置的導(dǎo)軌，以及在小車主體Ⅰ上的導(dǎo)軌上沿小車行走方向滑動的小車主體Ⅱ，小車主體Ⅰ和Ⅱ都由底板、中間板和蓋板組成，將小車主體Ⅰ和Ⅱ分為上層和下層，在小車主體Ⅰ和Ⅱ的下層均勻分布的安有兩兩成對的四個V型夾持臂，V型夾持臂的兩臂之間的夾角為鈍角，且V型夾持臂的V型角處與小車主體的底板和中間板鉸接，成對的兩V型夾持臂的鉸接處連線與小車行走方向垂直，夾持臂的一側(cè)為夾持車輪端，與小車行走方向平行，另一側(cè)的中部設(shè)有滑槽，端部安裝有滾輪，滾輪與底板和中間板相接 觸且在底板與中間板間的下層滾動，在小車主體Ⅰ和Ⅱ的上層中部分別安放有與小車行走方向一致的液壓缸，液壓缸的兩端分別鉸接與液壓缸垂直的兩個橫向拉桿的中部，每個橫向拉桿的兩端分別與在下層兩個成對的V型夾持臂滑槽內(nèi)滑動的滑塊連接。橫向拉桿與液壓缸的鉸接結(jié)構(gòu)既有轉(zhuǎn)動副又有移動副，不僅可以使液壓缸在液壓缸與橫向拉桿的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動還可以使液壓缸在橫向拉桿的方向上做微移動。3.1.2V型夾臂式液壓行走小車運(yùn)行過程本行走小車的組成分為行走部分和存取車部分，均勻分布在小車主體Ⅰ底部四角的四個支撐輪2起支撐和導(dǎo)向作用，與小車主體Ⅰ1彈性連接的驅(qū)動輪10在電機(jī)的帶動下使小車運(yùn)動，彈性連接可以保證驅(qū)動輪始終與地面接觸，而且可使小車雙向運(yùn)動。整個過程可分為以下幾步：①車輛停放在預(yù)設(shè)位置；②行走小車開始工作，驅(qū)動輪在電機(jī)驅(qū)動下，進(jìn)入轎車底盤下定位；③液壓缸沿小車運(yùn)行方向伸開，帶動夾持臂運(yùn)動到水平方向；④主體Ⅱ伸出四個夾持臂夾持前兩個車輪，主體Ⅰ伸出四個夾持臂夾持后兩個車輪；⑤主體Ⅱ在小車主體Ⅰ的導(dǎo)軌上滑動，自適應(yīng)不同軸距；⑥電機(jī)驅(qū)動驅(qū)動輪進(jìn)入升降裝置。圖V型夾臂式液壓行走小車工作狀態(tài)示意圖3.1.3方案總體評價本方案的優(yōu)點(diǎn)：①采用新型的彈性連接驅(qū)動輪，與行走小車彈性連接可保證驅(qū)動輪始終與地面接觸，驅(qū)動可靠，而且可實(shí)現(xiàn)行走小車雙向運(yùn)動。②液壓缸數(shù)量少，夾持臂的設(shè)計可使夾持臂與小車主體兩處接觸，使夾持臂接觸可靠。本方案的缺點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，整體尺寸較大；②夾持臂強(qiáng)度要求高，安全性較差。3.2改進(jìn)方案一：楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車在原小車的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車，可完成車輛的存取的搬運(yùn)工作。示意圖如下圖3.2。圖3.2楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車示意圖3.2.1楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車的結(jié)構(gòu)組成該行走小車包括行走部分和存取部分，行走部分主要是四個驅(qū)動輪，負(fù)責(zé)帶動小車運(yùn)動；存取部分包括兩個部分，一個是車輪提升裝置，另一個是液壓傳動裝置。車輪提升裝置主要包括楔形塊，外伸板和夾持臂，通過楔形塊的伸出和夾持臂的配合提升并固定汽車；傳動部分主要包括液壓裝置和中間傳動部件，主要目的是傳遞液壓的運(yùn)動到楔形塊和外伸板上。整個行走小車是從汽車的側(cè)面進(jìn)入地盤下就位，小車沿楔形塊運(yùn)動方向尺寸應(yīng)小于汽車前后車輪間距一定長度；小車外伸板長度應(yīng)小于前輪之間或后輪之間間距；楔形塊應(yīng)大于車輪寬度；小車夾持臂應(yīng)長于楔形塊寬度。3.2.2楔形塊—夾臂式導(dǎo)軌行走小車的運(yùn)行過程整個搬運(yùn)過程大致可分為：①停車→②搬運(yùn)小車就位→③汽車被提升→④運(yùn)送汽車到指定位置→⑥汽車放下→⑦搬運(yùn)小車歸位。停車：車主須在指定位置，對于沿車身方向上定位要求較精確，側(cè)面方向上定位要求較寬松。沿車身方向上的精度保證，可通過對前車輪停放位置的定位來解決。即比如畫線定下前車輪停車位置，在畫線前后誤差15cm皆可認(rèn)為有效停車。搬運(yùn)小車就位：搬運(yùn)小車的進(jìn)入是從兩車輪中間側(cè)面進(jìn)入，對于沿汽車車身方向的定位已在停車時候解決，而對于沿小車運(yùn)動方向上的定位，可以在外伸板中相應(yīng)位置增加光電傳感器來解決，通過光電傳感器判斷小車是否經(jīng)過了一個車輪而沒進(jìn)入第二個車輪，從而對小車的沿小車運(yùn)動方向進(jìn)行定位。要求誤差在15cm內(nèi)。汽車被提升：這一步主要是在液壓缸帶動，傳動裝置傳動下，外伸板和楔形塊同步伸出，楔形塊進(jìn)入小車車輪下部，并超出小車車輪底部一定合適距離，然后楔形塊下方夾持臂在電機(jī)帶動下旋轉(zhuǎn)出，配合楔形塊夾持住汽車車輪。這一步需要注意的兩點(diǎn)是，①楔形塊對不同汽車軸距的自適應(yīng)，即與如何判斷楔形塊是否進(jìn)入車輪下合適的位置這個問題是等價的。目前想到的解決方案，是在楔形塊上加裝壓力傳感器，通過達(dá)到一定壓力閾值來判定位置是否合適。②夾持臂的夾持主要作用有兩個，一個是輔助楔形塊支撐和定位，在楔形塊壓力閾值判斷出了較大的誤差時能夠提供足夠的支持力，而且能夠有效地防止在只有楔形塊提升的情況下汽車的意外滑動（雖然通常情況下車輪已抱死）；第二個是延長楔形塊的使用壽命，在只有楔形塊支撐的情況下楔形塊的受力情況可以視為懸臂梁，局部的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度都相對比較高，在夾持臂輔助下可以有效楔形塊所受最大載荷的位置，提升了楔形塊的壽命。另外還需提一下的是，夾持臂在工作狀態(tài)下與楔形塊的夾角應(yīng)為一個銳角，而不是平行關(guān)系。運(yùn)送汽車到指定位置：這一步通常情況下行走小車只需按照既定的導(dǎo)軌運(yùn)動即可。如果立體車庫所修建的位置和停車的位置有在角度或者距離等方面較大差距的話，可以增加一個旋轉(zhuǎn)臺，對停好的汽車進(jìn)行位置上的調(diào)整。汽車放下：這一步是汽車被提升的逆過程。夾持臂先松開，楔形塊再收回，最后行走小車退出。搬運(yùn)小車歸位：行走小車沿導(dǎo)軌歸位，準(zhǔn)備存或取下一輛汽車。3.2.3關(guān)于楔形塊—夾持臂和車輪受力的簡單估計查閱相關(guān)資料知，一般小轎車自重在1.3t~1.8t之間，越野車可能會大于2t。為了便于計算不妨取小轎車自重為1.6t，平均到每個車輪上就是400kg，即4000N。汽車在停車狀態(tài)下車輪抱死，車輪與楔形塊發(fā)生相對滑動。汽車輪胎和楔形塊表面的滑動摩擦系數(shù)對于舊輪胎可取0.6，楔形塊角度取30°。先假設(shè)只有楔形塊抬起汽車。在楔形塊向外伸開的過程中，車輪受到的力有很多，其中豎直方向的力主要有車的重力、楔形塊的支持力、楔形塊對車輪的摩擦力。在楔形塊向外運(yùn)動的過程中，支持力和摩擦力方向如下圖，在豎直方向上合力應(yīng)為4000N。圖3.2.3-1車輪上與斜面接觸點(diǎn)受力圖（摩擦力向下時）可計算得，車輪受到摩擦力約為4240N。當(dāng)楔形塊運(yùn)動停止時，由于擾動等因素（亦可人為控制）導(dǎo)致楔形塊向內(nèi)移動一個微小位移，此時摩擦力方向相反。如下圖。圖車輪上與斜面接觸點(diǎn)受力圖（摩擦力向上時）此時可重新計算得車輪所受摩擦力為2042N。由上可以看出，僅有楔形塊支撐時，每個車輪所受的摩擦力還是相當(dāng)可觀的，在2042N~4240N之間。摩擦力帶來的損耗不可忽視。但當(dāng)在楔形塊和夾持臂共同配合作用下提升車輪時，夾持臂的斜面可以設(shè)計成與楔形塊斜面相互垂直，夾持臂所需承受的力不會太大（2000N~4000N），但是可以大大減小車輪所受的靜摩擦力，從而保護(hù)汽車不受損傷。3.2.4方案總體評價本方案的優(yōu)點(diǎn)：①只采用了一個液壓傳動，運(yùn)動構(gòu)件少，結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)尺寸??；②可自適應(yīng)各種不同車輛的存放，適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)動安全可靠；③綜合已有方案的優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)缺點(diǎn)提出了一種新的方案，結(jié)構(gòu)新穎，考慮全面。本方案的缺點(diǎn)：①工作過程中不可避免會對汽車車輪產(chǎn)生一定的損害，不利于汽車的維護(hù)；3.3初步方案二簡介（由同組成員陳柏蒼同學(xué)完成）為了方便介紹改進(jìn)方案二中我的工作，這里有必要介紹一下和初步方案一V型夾臂式液壓行走小車同時提出的另一個初步方案二叉梳式搬運(yùn)器。如下圖3.3-1和圖3.3-2反映了叉梳式搬運(yùn)器的設(shè)計思路。圖3.3-1叉梳式搬運(yùn)器側(cè)視圖圖3.3-2叉梳式搬運(yùn)器工作狀態(tài)主視圖該方案具有設(shè)計簡單、方案新穎、對車輛友好的特點(diǎn)，因此在組內(nèi)討論過程中得到采納，最終選用改進(jìn)后的叉梳式小車方案作為我們詳細(xì)設(shè)計的方案。3.4改進(jìn)方案二：新型叉梳式小車的尺寸設(shè)計和強(qiáng)度校核3.4.1查閱預(yù)備知識由于要對本方案的停車庫和小車叉梳上板進(jìn)行尺寸設(shè)計，必須對各種不同款式的車輛的尺寸有一個范圍的估計，確保本叉梳式設(shè)計能夠滿足不同汽車的需求。以下是權(quán)威資料的羅列：①小轎車外廓尺寸和重量表②汽車軸距范圍：2.6m~3.1m；車輪直徑范圍：0.6~0.8m；③小汽車通常停車位尺寸：最?。?，最大：；④輪胎寬度：微型車都在125-155mm之間、小型車大概在165-195mm之間、中型車大概在195-225mm，寬輪胎245mm。3.4.2停車庫的設(shè)計如下圖3.4.2是停車庫的設(shè)計示意圖。圖3.4.2停車庫設(shè)計示意圖具體尺寸以及確定原則：①主體尺寸采用6000×2600×120；6000是因?yàn)榭紤]到汽車長度5000，需要留一定余量用于停車以及設(shè)計梳齒；2600是根據(jù)汽車寬度2200確定的，考慮到停車舒適性以及預(yù)留一定停車左右偏移量，故設(shè)計為2600；120是因?yàn)檩d車板需要有足夠的強(qiáng)度承載汽車的重量。②前輪停放位置：距離盡頭1000-2000，前輪叉梳部分寬度：1000；前輪停放位置是考慮到車頭長度以及預(yù)留一定的過停倒車空間；寬度定為1000是因?yàn)榧僭O(shè)標(biāo)準(zhǔn)前輪停車位置在1500的話，那么出于人性化考慮在1500前后各預(yù)留500范圍供停車。③前后輪叉梳間距：1500，后輪叉梳部分寬度：1500這個是根據(jù)前輪定下位置后，配合汽車軸距的數(shù)據(jù)，同時預(yù)留一定停車空間，計算出來的后輪叉梳寬度和前后叉梳的間距（中間沒有叉梳的部分）。④停車庫叉梳尺寸：長度700，截面尺寸Φ80；梳齒間隙：90（要求大于梳齒寬度）；叉梳連接方式：螺紋連接⑤停車庫左右兩側(cè)叉梳距離：900這個數(shù)據(jù)和④中長度100都是根據(jù)汽車寬度1.5~2.15來確定的，為了保證車兩個輪子一定能夠同時而且穩(wěn)當(dāng)?shù)赝Ｔ谕＼噹焐稀?.4.3搬運(yùn)小車上板設(shè)計搬運(yùn)小車上板示意圖如下圖3.4.3。圖3.4.3搬運(yùn)小車上板示意圖設(shè)計尺寸：板體部分：5000×800×120，叉梳寬度以及分布同停車庫配套；板體部分選5000是因?yàn)樾≤囍恍枰ＷC叉梳和停車庫配套，其余長度都是可以削減的，不必和停車庫相同；800是因?yàn)橐ＷC叉梳小車在抬車的時候不會發(fā)生干涉。3.4.4梳齒強(qiáng)度校核幾個假設(shè)：?汽車質(zhì)量：2200kg?每個輪子力平均分配到兩個梳齒上?考慮到前后輪可能存在受力不均勻的情況，不妨取前輪受力：后輪受力=6：4前輪每個梳齒受力：3234N（g取9.8N）（說明：這里的力雖然只是豎直方向上受的力，并不是梳齒承受的實(shí)際的力；但是通過后面的計算可以驗(yàn)證，這是可以有很好地近似的）?梳齒為典型懸臂梁結(jié)構(gòu)（如下圖3.4.4），考慮極端情況受力集中在點(diǎn)B圖3.4.4懸臂梁結(jié)構(gòu)梳齒計算過程：最大彎矩：Mmax慣性矩Iz彎曲強(qiáng)度校核公式：σ可得[σw3.4.5關(guān)于行車顛簸程度的計算（車輪顛簸程度）已知條件：①車輪直徑在600~800，半徑在300~400；②梳齒間隙為90；模型如下圖3.4.5?？捎嬎愕密囕喩舷乱苿臃葹椋?0.8~8.3所以結(jié)論是，車輪的顛簸程度在合理范圍內(nèi)，不會影響到行車舒適性。3.4.6行走小車電機(jī)選型a)小車運(yùn)行阻力的計算： 小車運(yùn)行阻力主要分為摩擦阻力和風(fēng)阻力兩部分。運(yùn)行摩擦阻力FmMG為行走小車的自重載荷，取G=3000×9.8=29400N；f為滾動摩擦系數(shù)，取0.8；μ為車輪軸摩擦系數(shù)，取0.015；d為與軸承相配合處車輪軸的直徑，為100mm；β為附加摩擦阻力系數(shù)，取1.5。運(yùn)行摩擦阻力F其中：D為車輪踏面直徑，為100mm風(fēng)阻力Fω計算公式： F式中：Cf為風(fēng)力系數(shù)，鋼板的Cf值查表得1.3~1.9，取q為計算風(fēng)壓，Pa：q 其中：Cd為與空氣密度有關(guān)的系數(shù)，C Vω為計算風(fēng)速，與小車速度相同，約0.7m/sq=A為垂直于風(fēng)向(逆運(yùn)行方向)的堆取料機(jī)的迎風(fēng)面積，m2，簡化計算取為1.5mKh為風(fēng)壓變化系數(shù)，取1.0所以：Fω結(jié)論是：風(fēng)阻力可以忽略。b)行走小車電機(jī)的功率計算計算公式： P選擇一個200W的電機(jī)即可滿足要求。通過電機(jī)的選型，選擇一款電機(jī)的參數(shù)如下：功率：200W轉(zhuǎn)速：1400rpm轉(zhuǎn)輪直徑：15cm當(dāng)傳動比為20:1時，速度為0.55m/s（約33m/min）。3.4.7減速箱選型減速箱選用二級同軸式減速箱，通過兩對齒輪兩級