1、 e毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 升降旋转式车库 PLC 控制系统设计 学生姓名 e 学号 e 所在学院 机 械 工 程 学 院 专业班级 e 指导教师 e 完成地点 校内 2009 年 5 月 30 日升降旋转式车库 PLC 控制系统设计 姓名：e（e）指导教师：e摘要：静态交通问题是我国大中城市 规划和建设中一个需要迫切需要解决的问题。本文介绍了自动化立体车库的主要类型和基本特点，着重以升降旋 转式自动化立体车库结构、容量和安全问题以及 PLC 技术在立体车库中的运用，按动按钮即可完成汽 车存取 过程，操作 简单，存取方便。控制 电路部分采用交流接触器传统方式，使运行安全可靠。立体
2、车库的提出和投入使用，大大地缓解了这个城市问题。但鉴于现有的立体车库大多是机械式的，没有实现机电一体化，导致立体 车库的使用率很低。关键词：立体车库； 升降旋转式； PLCDesign of lifting rotary stereo garage control system of PLCStudent: eeTutor: eAbstract: The static transportation question is the question which in our country big or media-sized cities plan and the construction a
3、 need urgent needs to solve. Three-dimensional garages statement and is operational, alleviated this urban question greatly. But in view of the fact that the existing three-dimensional garage mostly is the mechanical type, has not realized the integration of machinery, causes the three-dimensional g
4、arage the utilization ratio to be very low.This article introduced the automated three-dimensional garages predominant type and the essential feature, promote the rotary system automation three-dimensional garage structure, the capacity and the security problem as well as the PLC technology emphatic
5、ally in the three-dimensional garage utilization.The control circuit part selects the exchange contact device tradition method, causes the movement safe reliable.Key word：three-dimensional； garage promotion rotary； PLC目录引言 .11.立体车库概述 .21.1 立体车库发展趋势 .21.2 升降旋转立体车库的优点 .31.3 本文的主要研究目标和研究内容 .31.3.1 研究目标
6、 31.3.2 研究内容 42.单臂旋转垂直升降式立体车库机械部分设计 .52.1 单臂旋转垂直升降式立体车库的工作原理 52.2 单臂旋转垂直升降式立体车库的主要组成部分 .52.2.1 结构框架 52.2.2 总体构成 52.2.3 动力系统设计 62.3 前后移动电动机的选择及其计算 .62.4 各轴的功率及转矩计算 .72.5 钢丝绳选型 .82.6 立体车库钢结构 .83单臂旋转垂直升降式立体车库控制系统设计概述 93.1 立体车库控制系统的主要要求 .93.2 立体车库控制系统的总体设计 .93.3 控制系统的硬件构成 .93.4 PLC 控制设计 94三菱 PLC 简介 .104
7、.1 三菱 FX2N 系列 PLC 的性能指标和分类 104.2PLC 系统的组成 .104.3 可编程序控制器的工作方式及编程语言 104.3.1PLC 的扫描工作方式 104.3.2PLC 的程序执行过程 114.4 PLC 选择 114.5 信号检测 125.控制系统程序设计 135.1 操作面板介绍 135.2 PLC IO 分配表 145.3PLC 的外部接线图 .155.4PLC 程序设计 .165.4.1 程序的总体结构设计 .165.4.2 公用程序 .175.4.3 手动方式 .185.4.4 自动程序 .195.4.5 回原点程序 .225.4.6 程序综合与模拟调试 .2
8、46. 单臂旋转垂直升降式立体车库存取机构的安全保护措施 .286.1 概述 286.2 安全装置 286.2.1 防坠装置 .286.2.2 减震装置 .286.2.3 立体停车库紧急停车、误操作报警 .29结论 30致 谢 .31参考文献 32引言随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例，截止 2006 年底，市区仅有公共停车场 827 处，共计车位 5.6万个，仅占市区机动车拥有量的 8.5，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的 227 个地下车库使用面积不足 60 万平方米，只能满足
9、1.3 万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达 64，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国 15 个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为 4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪 80 年代初期，北京市权威部门对 2000 年北京汽车发展数的预测仅仅是70 万80 万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了 100 万辆，其中私人小客车的数量就高达 45 万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术
10、开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为2030。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在 15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有 2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，
11、并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 近年来 ，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生
12、活水平的提高，汽车数量的不断增加。截至 2003 年底，我国个人汽车保有量为辆。其中，个人轿车辆，比 2002 年增加辆，增长率为 42.7%，但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998 年 1
13、 月 1 日起执行的国家计委 6 号令把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录” ，国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税” 、上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。1.立体车库概述1.1 立体车库发展趋势随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面:(1)专业化:立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户的首要要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才
14、能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度。(2)复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。(3)智能化:立体车库的发展越来越向着智能化方向发展，一些新技术正在迅速进入
15、该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。(4)高自动化:立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统;车辆停靠稳妥(在车库外面
16、需要自动转向)后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作;在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询同时可以设置打印报表功能。未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。车库，是大
17、中城市的热门话题，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。1.2 升降旋转立体车库的优点(1)与传统升降横移类车库相比，能够 100%增加上层停车位，无需因预留避让空间而浪宝贵的停车时间。在地下车库使用，可比传统升降横移类车库多增加停车位。(2)占地面积少车辆入库无需倒车，设备占用空间面积少。与传统二层升降横移立体车库相比，可节约场地建筑面积，降低建设成本。(3)个性化因地制宜，根据不同环境，即可单台安装，又可多台安装。产品适用于：建筑楼
18、盘、写字楼、住宅小区、企事业单位、私人房屋、别墅。产品可安装于：室内、地下车库、户外适当位置。设备权属清晰，可实现一车一固定车位。(4)存、取车方便免除车主的泊车畏惧。解决了传统升降横移机械车库吊索的“窄门”约束。上层台板经移出、旋转 90 度后降落地面，车主存取车均为无转弯的直行方式，无需倒车，下层停车位等同于自然地面停车位。(5)安全、可靠具有与其他立体车库产品无可比拟的优势独立车位系统，独立控制每一个车位，无需牵一发而动全身；即使发生停电或故障，每个上层车位均可通过手动释放实现安全取车；配备动态防坠落机构，即使链条或其它传动部件发生断裂或失控，也能将台板卡住不坠落。(6)运行经济、操作简
19、单每存取一台车耗电约 0.07 千瓦时，管理员遥控操作，亦可由车主按键操作。(7)结构简洁两层停车台由单个立柱支撑，四周无围板，建筑通透性好，不是呆板的钢框架结构，对周围景观影响较小。(8)维护、保养方便完善的维护保养方案，定时对设备进行检查、保养。设备独立系统运行，单台设备维修不会影响相邻及全部停车位。1.3 本文的主要研究目标和研究内容目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现垂直升降式立体车库形式比较多，规模可大可小，
20、而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为单臂旋转垂直升降式立体车库。1.3.1 研究目标(1)单臂旋转垂直升降式立体停车设备总体结构的设计与研究；确定单臂旋转垂直升降式立体停车设备的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构等各个组成部分的总体设计。(2)单臂旋转垂直升降式立体停车设备的存取机构设计；在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。(3)单臂旋转垂直升降式立体停车设备的升降驱动机构研究；首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降方式。然后设计升降平台、安全机构等。并计算升降系统电机所
21、需要的曳引能力和重量等。1.3.2 研究内容(1)通过查阅单臂旋转垂直升降式立体车库的文献，结合立体车库的实例，加深理解垂直升降式立体车库运行基本原理以及停车流程。(2)确立了简易垂直单臂旋转垂直升降式立体车库存取机构设计方案，并对立体车库所需电机等关键部件进行选型计算校核。(3)在 AutoCAD 中绘制立体车库结构简图，绘制 PLC 控制原理图2.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：；wdP工作机所需功率 为：wP；10FvPw传动装置的总效率为：；432传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿轮传动效
22、率 7.3联轴器效率 4代入数值得： 8.0909.6024321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比03.4.10ii则低速级的传动比 8.2.6012i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/
23、42.02.2.2 高速轴 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1112.2.3 中间轴 mNrr kWnpTi 6.23.10950in/.mi/3.41610.97.05212223202.2.4 低速轴 mNrkWnpTi 8.735906.12590in/.8.369.7.09133123321022.2.5 滚筒轴 mNr kWnpTi 7206.1549095mi/76.1249443442033.齿轮计算3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB 10095-88） 。
24、3材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280 HBS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240 HBS，二者材料硬度差为 40 HBS。4选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 。取241z 76.903.42z 972z5 初选螺旋角。初选螺旋角 13.2 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即 30112HEdtt ZTK3.2.1 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数 1。6.tk（2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2hz（3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，则78.0170。5.21（4）计
25、算小齿轮传递的转矩。 mNnpT .108.6.1460.90.95 4511 （5）由机械设计第八版表 10-7 选取齿宽系数 d（6）由机械设计第八版表 10-6 查得材料的弹性影响系数 MPaZe8.19（7）由机械设计第八版图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH01lim H502lim13 计算应力循环次数。 91 103.650821466 hjLnN9205.3.4（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数 ;90.1HNK。.02HNK（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由机
26、械设计第八版式（10-12）得 MPaSKHN54069.01lim1 .2.2li2（11）许用接触应力PaHH5.31213.2.2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径 dt1= = =40321tHEtdKTZ32486.0.634106.79.10738.29.56mm（2）计算圆周速度 v0smnt /78.3165.49106（3）计算齿宽及模数1cos49.5tntdmz= =2mmtnt121cs6.2497.06h=2.25 2.25 2=4.5mmt49.56/4.5=11.01hb（4）计算纵向重合度0. tan =20.73tan318.0zd14（5）计算载荷系数 K。已
27、知使用系数 根据 v= 7.6 m/s,7 级精度，由机械设计第八版图 10-8,A查得动载系数 ;.v由机械设计第八版表 10-4 查得 的值与齿轮的相同，故H ;42.1KH由机械设计第八版图 10-13 查得 35.1fK由机械设计第八版表 10-3 查得 .故载荷系数41 1.11 1.4 1.42=2.2HVAK（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得31Kdtt m1.537.56.49.1256.493（7）计算模数zmn1cos2.4024cos.3.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-17 ） 321cosFSadn YzTK3.3.1 确定计算参数（
28、1）计算载荷系数。=2.09fVAK35.14.（2）根据纵向重合度 ，从机械设计 第八版图 10-28 查得螺旋90角影响系数 8.0Y（3）计算当量齿数。 37.2691.04214cos33311 zV 5.793322v（4）查齿形系数。由表 10-5 查得 18.2;5.1YFaFa（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表 10-5 查得 79.1;6.21SaSa（6）由机械设计第八版图 10-24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；MPaFE01MPFE3802（7）由机械设计第八版图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ，85.01KFN；8.2KN（8）
29、计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S 1.4,由机械设计第八版式（10-12）得MPaaSFPFENK86.234.1805752211 （9）计算大、小齿轮的 并加以比较。YSa136.057.391FYSa=Sa2 42.8.由此可知大齿轮的数值大。3.3.2 设计计算 mmmmn 59.108.4342.01642.65.1*80.6102 323224 97)(cos 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲n劳强度计算 的法面模数，取 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强n度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径 100.677mm 来计算应有
30、的齿数。于是由73.6214cos.5cos1dzn取 ，则 取 271 81.0.2z;092z3.4 几何尺寸计算3.4.1 计算中心距a= mmzn 2.14097.3614cos2)07(cos21 将中以距圆整为 141mm.3.4.2 按圆整后的中心距修正螺旋角 06.1497.arcos2.140)97(arcos2)(arcos1mzn因 值改变不多，故参数 、 、 等不必修正。kZH3.4.3 计算大、小齿轮的分度圆直径 mmzdn2497.0184cos5.221 a5.32513.4.4 计算齿轮宽度 mbd567.1圆整后取 .B1;2低速级取 m=3; ;30z由 8
31、.23412i取4.6874zmzd21879043a5.73bd9013圆整后取 mB5,34表 1 高速级齿轮：计 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 2 2压力角 20 20分度圆直径d =2 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 12haa齿根高 f )()(1 cff齿全高 h a*2齿顶圆直径 da*1()aamzmhzdaa)2(*2表 2 低速级齿轮：计 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 3 3压力角 20 20分度圆直径d =3 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 21aah齿根高 f )()(1 cff齿全高 h
32、a*2齿顶圆直径 da*1()aamzmhzdaa)2(*24. 轴的设计4.1 低速轴4.1.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p3n3T3若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTi 842.735906.12590in/.8.369.7.0133123321024.1.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mmzd4014NNFTtantrt 90814ta3621367.9362costcos8.735243圆周力 ,径向力 及轴向力 的t rFa4.1.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据机械设计第八版表
33、15-3,取 ,于是得120Amnpd64.70.76.593330min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca3 3.1KAmNmNTAca 6.954735842.13按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或手册,ca选用 LX4 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .半联轴器的孔径 ,故取 mN md51,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度 .md5021 L844.1.4 轴的结
34、构设计（1）拟定轴上零件的装配方案图 4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器 为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2 轴;84,501212mld段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取d623挡圈直径 D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在mL841半联轴器上而不压在轴的端面上,故 1-2 段的长度应比 略短一些,现取 .ml8212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙m623组 、标准精度级的单
35、列圆锥滚子轴承 30313。其尺寸为 d D T=65mm 140mm 36mm，故 ；而 。md65743l82,5.465653）取安装齿轮处的轴段 4-5 段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间704采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度ml854，故取 h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，dh07. md8265 hb4.1取 。ml5654）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右
36、端面间的距离 l=30mm，故取 ml57.4032低速轴的相关参数：表 4-1功率 p3 kW69.转速 nmin/7125r转矩 T3 N84.31-2 段轴长 l21 84mm1-2 段直径 d50mm2-3 段轴长 l32 40.57mm2-3 段直径 62mm3-4 段轴长 43 49.5mm3-4 段直径 d65mm4-5 段轴长 l54 85mm4-5 段直径 70mm5-6 段轴长 l65 60.5mm5-6 段直径 d82mm6-7 段轴长 76 54.5mm6-7 段直径 65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54
37、b*h=20mm 12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，67nH选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向k定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。4.2 中间轴4.2.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p2n2T2mNrr kWnpTi 6.23.10950in/.mi/3.41610.97.05212223204.2.2 求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： mmzd140353NNFTtantrt 3521
38、4ta214297.063cos0t376cos5.23（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： mmzd932 NNFTtantrt 1234ta954957.06cos0t13cos216.24.2.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120Amnpd6.3027.12.3601332min 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 。d12图 4-24.2.4 初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、
39、标准精度级md3521的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d D*T=35mm 72mm 18.25mm，故， ；6521l8.165（2）取安装低速级小齿轮处的轴段 2-3 段的直径 ；齿md4532l8.291轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用l90轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度 ，dh07. hb4.取 。ml1243（3）取安装高速级大齿轮的轴段 4-5 段的直径 齿轮的右端与右端轴;45m承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 56mm，为了使套筒
40、端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。l5144.2.5 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=22mm 14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。中间轴的参数：表 4-2功率 p2 10.10kw转速 n362.2r/min转矩 T2 263.6 mN1-2 段轴长 l1 29.3mm1-
41、2 段直径 d21 25mm2-3 段轴长 l3 90mm2-3 段直径 2 45mm3-4 段轴长 43 12mm3-4 段直径 d 57mm4-5 段轴长 l54 51mm4-5 段直径 45mm4.3 高速轴4.3.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p1n1T1若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1114.3.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mzd72431 NNFTtantrt 95.4702.38194tan38.196.cos20tcos38.190.6821 4.3.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴
42、的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120AmnpAd 54.21.094.12*13.721460.23310min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca1 3.1KAmNTAca 85768093.1按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或ca手册,选用 LX2 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 .半联轴器的孔径 , md301故取 ,半联轴器长度 L=82m
43、m ,半联轴器与轴配合的毂孔长度 .md21 L824.4 轴的结构设计4.4.1 拟定轴上零件的装配方案图 4-34.4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2 轴段右端需制出一轴肩 ,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径 D=45mm .半联轴器与md423轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端L81面上,故 段的长度应比 略短一些,现取 .ml80212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0
44、 基本游子隙组 d432、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故；而 ， mm。md457643l75.687 75.314l3）取安装齿轮处的轴段 4-5 段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为 61mm，齿轮轴的直径为 62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 。 l81.45325）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=14mm*
45、9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，67nH选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周k向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。高速轴的参数：表 4-3功率 p1 10.41kw转速 n1460r/min转矩 T1 mN09.681-2 段轴长 l2 80mm1-2 段直径 d1 30mm2-3 段轴长 l32 45.81mm2-3 段直径 42mm3-4 段轴长 43 45mm3-4 段直径 d31.75mm4-5 段轴长 l54
46、 99.5mm4-5 段直径 48.86mm5-6 段轴长 l65 61mm5-6 段直径 d62.29mm6-7 段轴长 76 26.75mm6-7 段直径 45mm5.齿轮的参数化建模5.1 齿轮的建模（1）在上工具箱中单击 按钮，打开“ 新建”对话框，在“类型”列表框中选择“ 零件”选项，在“子类型 ”列表框中选择 “实体”选项，在“名称”文本框中输入“ dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建” 对话框2取消选中“ 使用默认模板 ”复选项。单击“确定”按钮，打开 “新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid” 选项，如图5-2所示，最后单击 ”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项” 对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“ 工具 ” “关系” 选项，系统将自动弹出 “关系”对话框。
