小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)【家庭用雙層立體車(chē)庫(kù)】

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An effective method to solve the parking problem is to develop the stereoscopic garage which adapts to the current situation of our country. In this design, one can use the stereoscopic garage to store and take car in any layer of the double-layer garage by the dragging of the movable ridge, which is accomplished by the lifting and lowering of the level and the transportation of the chain. After finishing the entire design which ensuring that the cars in each layer come in and go out freely without causing obstructions to each other, the tractor-driven device and its fittings,as well as the main structure,such as the movable ridge and parking ridge and their fittings are designed an checked. Having the advantages of the simple structure, convenient operation and low costs, this stereoscopic garage is a good choice for home users. Key words: Stereoscopic Garage; Level; Transportation of Chain; Tractor-driven; Check II 目 錄 摘要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1課題背景 1 1.2立體車(chē)庫(kù)研究意義 1 1.3立體停車(chē)設(shè)備國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述 2 1.4主要研究?jī)?nèi)容 2 第2章 方案選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1立體車(chē)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 2.1.1車(chē)型及車(chē)庫(kù)參數(shù) 3 2.1.2 車(chē)庫(kù)工作流程 3 2.2 液壓系統(tǒng)部件的選擇與計(jì)算 3 2.2.1液壓缸的選擇與計(jì)算 3 2.2.2液壓泵的選擇 6 2.2.3泵電動(dòng)機(jī)的選擇 7 2.3傳動(dòng)部件的選擇與計(jì)算 7 2.3.1減速機(jī)的選擇 7 2.3.2鏈條的設(shè)計(jì) 8 2.3.3鏈輪的設(shè)計(jì) 10 2.4軸承和軸承座的類(lèi)型 12 2.4.1軸承的類(lèi)型 12 2.4.2軸承座的類(lèi)型 12 2.5其它主要零件的選擇 13 2.5.1停車(chē)梁的選擇 13 2.5.2支承梁與活動(dòng)梁的選擇 13 2.6本章小結(jié) 14 第3章 主要部件強(qiáng)度剛度校核 15 3.1軸的強(qiáng)度和剛度校核 15 3.1.1主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 15 3.1.2主動(dòng)軸的剛度校核 17 3.1.3從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 18 3.1.4從動(dòng)軸的剛度校核 23 3.2軸承和鍵的校核 24 3.2.1軸承的校核 24 3.2.2鍵的強(qiáng)度校核 26 3.3梁的強(qiáng)度和剛度校核 27 3.3.1梁的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算 27 3.3.2活動(dòng)梁的強(qiáng)度和剛度校核 27 3.3.3停車(chē)梁的強(qiáng)度和剛度校核 34 3.4本章小結(jié) 38 結(jié)論 39 參考文獻(xiàn) 40 致謝 41 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒 論 1.1課題背景 我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，房地產(chǎn)業(yè)和汽車(chē)工業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)得到了高速發(fā)展，尤其隨著我國(guó)城市建設(shè)速度的加快和人民生活水平的提高，轎車(chē)進(jìn)入家庭已成為必然趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年我國(guó)民用汽車(chē)保有量約10578萬(wàn)輛。其中私人轎車(chē)占41%。需要大量的轎車(chē)泊位，通過(guò)建立立體停車(chē)庫(kù)來(lái)解決我國(guó)城市停車(chē)難的問(wèn)題。 2011年，我國(guó)已成為全球第一大汽車(chē)市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售總量達(dá)到1850.51萬(wàn)輛，而汽車(chē)保有量破億，其中私人轎車(chē)的保有量就有4322萬(wàn)輛。停車(chē)難成為繼行車(chē)難之后困擾各大中城市的交通難題。 我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展和汽車(chē)銷(xiāo)售額的高速增長(zhǎng)，必然給城市交通（包括動(dòng)態(tài)交通和靜態(tài)交通）帶來(lái)巨大的壓力，各地政府雖已花大力支持城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，但始終難以滿足汽車(chē)快速增長(zhǎng)的需要。最近十幾年來(lái)，我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)速度年平均在10%～15%，而城市道路年平均增長(zhǎng)速度只有2%～3%。特別是大城市的機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量和交通的增長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)交通基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度。如北京市在90年代小汽車(chē)年平均年增長(zhǎng)速度達(dá)到30%左右，但城市道路年平均增長(zhǎng)率只有1.2%，道路面積年增長(zhǎng)率為3.7%。靜態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)更落后于動(dòng)態(tài)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，全國(guó)停車(chē)位缺口平均在60%以上。因此造成大量車(chē)輛停在道路內(nèi)，形成馬路停車(chē)場(chǎng)。隨著汽車(chē)進(jìn)入家庭的速度不斷加快，對(duì)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的壓力越來(lái)越大。交通擁堵、停車(chē)難已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)很多城市發(fā)展的嚴(yán)重制約因素，因此也引起了各級(jí)政府的重視。解決停車(chē)難的一個(gè)主要手段就是建設(shè)立體停車(chē)庫(kù)。 立體停車(chē)庫(kù)可以高效地利用土地面積；可以提高交通車(chē)輛的流通速度；可以保證車(chē)輛的安全有序的管理。因此，近十多年年來(lái)立體停車(chē)庫(kù)在我國(guó)得到了高速的發(fā)展，智能停車(chē)設(shè)備行業(yè)已經(jīng)成為一個(gè)新興的行業(yè)。從1997年到2000年，年遞增速度在30%以上，2000年到2009年，年遞增速度達(dá)50%以上。到2009年底，全國(guó)已有31個(gè)省，自治區(qū)，直轄市的56個(gè)城市興建了機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)，共2200個(gè)，其中，以北京、上海、江蘇、浙江、廣東發(fā)展較快。預(yù)計(jì)在今后五到十年間這種需求有增無(wú)減。 1.2立體車(chē)庫(kù)研究意義 隨著城市建設(shè)的高速發(fā)展，城市中的商業(yè)大廈、高級(jí)寫(xiě)字樓、辦公樓和居民小區(qū)如雨后春筍般拔地而起。各大城市對(duì)城市建設(shè)的規(guī)劃都提出在這些高樓大廈和住宅小區(qū)必須提供機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)場(chǎng)(庫(kù))的要求。而由于城市建筑用地的緊張和地價(jià)的居高不下，這些停車(chē)場(chǎng)自然由過(guò)去的平面形式轉(zhuǎn)為立體形式和地下形式，以期在現(xiàn)有面積的條件下擴(kuò)大停放車(chē)位的數(shù)量 1.3立體停車(chē)設(shè)備國(guó)內(nèi)外發(fā)展綜述 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r:設(shè)備在國(guó)外最早出現(xiàn)日本。自1959年起日本開(kāi)始研究，逐步進(jìn)入設(shè)計(jì)和制造。1965年成立行業(yè)協(xié)會(huì)，發(fā)展至今有110家會(huì)員。目前在日本立體停車(chē)庫(kù)應(yīng)用普及率很高，主要集中在大城市，在東京、名古屋、大阪三大地區(qū)集中了全國(guó)75%的車(chē)庫(kù)。在這些城市，幾乎每條街道都能看到不同型式的車(chē)庫(kù)，所以日本的停車(chē)問(wèn)題解決得相當(dāng)好。日本的車(chē)庫(kù)種類(lèi)很多，技術(shù)比較先進(jìn)。主要種類(lèi)有升降橫移式，垂直循環(huán)式和垂直升降式。 國(guó)外立體停車(chē)設(shè)備的技術(shù)以日本和德國(guó)領(lǐng)先，其發(fā)展主要有兩個(gè)特點(diǎn)： 一是高技術(shù)含量高。日本和德國(guó)的車(chē)庫(kù)行業(yè)將機(jī)、電工業(yè)的高新技術(shù)成果隨時(shí)轉(zhuǎn)化和移植到車(chē)庫(kù)產(chǎn)品中，使車(chē)庫(kù)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品更新很快。比如高速曳引機(jī)和VVVF調(diào)速控制技術(shù)(即高速電梯技術(shù))很快應(yīng)用到垂直升降式車(chē)庫(kù)產(chǎn)品，使這種電梯式車(chē)庫(kù)存取速度更快，存車(chē)量更大，從而逐步替代老式的垂直循環(huán)式塔型車(chē)庫(kù)。又如計(jì)算機(jī)管理、IC卡識(shí)別、計(jì)時(shí)收費(fèi)系統(tǒng)一出現(xiàn)，立即應(yīng)用于停車(chē)庫(kù)，使車(chē)庫(kù)溶于城市樓宇自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，無(wú)論是公共停車(chē)還是住宅停車(chē)變得更容易、更方便。 二是車(chē)庫(kù)產(chǎn)品朝著性能價(jià)格比更高的方向發(fā)展。即不但重視停車(chē)密度和高性能，更講究產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。日本經(jīng)濟(jì)經(jīng)歷了幾次高潮和低谷，車(chē)庫(kù)行業(yè)亦幾起幾落，在競(jìng)爭(zhēng)中，產(chǎn)品越趨成熟越注重經(jīng)濟(jì)實(shí)用，性能價(jià)格比更高。比如日本的三菱、大幅株式會(huì)社和德國(guó)PALIS公司均研制成功停車(chē)密度較高，而造價(jià)較低的高層車(chē)庫(kù)和無(wú)車(chē)板、無(wú)車(chē)架等先進(jìn)車(chē)庫(kù)。這些新產(chǎn)品都是90年代的新技術(shù)，一問(wèn)世，很快替代了老產(chǎn)品，并且正在打入了中國(guó)車(chē)庫(kù)市場(chǎng)。 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r:我國(guó)在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研制機(jī)械式停車(chē)設(shè)備，進(jìn)入90年代，有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從1992年進(jìn)口第一座垂直循環(huán)式車(chē)庫(kù)到1996年成立立體停車(chē)設(shè)備協(xié)會(huì)，短短幾年時(shí)間就完成了從產(chǎn)品和技術(shù)引進(jìn)到自主開(kāi)發(fā)、制造的過(guò)程。幾年來(lái)各種類(lèi)型的車(chē)庫(kù)設(shè)備相繼出現(xiàn)，協(xié)會(huì)成員已發(fā)展到60多家企業(yè)和研究院所。目前上海、北京、深圳、廣州、天津、成都、大連、南京、濟(jì)南、福州、沈陽(yáng)等城市都相繼出現(xiàn)了立體車(chē)庫(kù)。庫(kù)型以小型車(chē)庫(kù)為主，100個(gè)車(chē)位以下的占64%；100~500個(gè)車(chē)位的占33%；500個(gè)車(chē)位以上的大型車(chē)庫(kù)占3%，但已有增長(zhǎng)的勢(shì)頭。使用地以商業(yè)住宅小區(qū)為主，用于小區(qū)配套的占50%，單位自用停車(chē)庫(kù)占30%，公共停車(chē)庫(kù)占20%。 1.4主要研究?jī)?nèi)容 基于立體停車(chē)設(shè)備廣闊的市場(chǎng)前景，結(jié)合國(guó)內(nèi)立體車(chē)庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀，決定研究設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單的家庭用雙層立體車(chē)庫(kù)，設(shè)計(jì)以成本低廉，操作方便為原則。 43 第2章 方案選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1立體車(chē)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.1.1車(chē)型及車(chē)庫(kù)參數(shù) 車(chē)型選擇為中小型轎車(chē)，以桑塔納LX為例車(chē)輛總長(zhǎng)4546mm，總寬1690mm，總高1427mm，質(zhì)量1030kg。軸距為2548mm，輪距前1411mm，后1422mm。由于設(shè)計(jì)定位于低成本的簡(jiǎn)易型雙層立體車(chē)庫(kù)，所以決定采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)易俯仰式立體車(chē)庫(kù)。車(chē)庫(kù)總長(zhǎng)6700mm，總寬2330mm，停車(chē)總高度3500mm，二層車(chē)板距地面1900mm，二層停車(chē)板最大承受質(zhì)量為1500kg，俯仰角度為10o。 2.1.2 車(chē)庫(kù)工作流程 其工作原理是二層停車(chē)板處于水平位置時(shí)，下層車(chē)輛可自由出入。當(dāng)有車(chē)輛需要進(jìn)出二層停車(chē)位時(shí)，啟動(dòng)液壓泵電動(dòng)機(jī)使液壓缸的柱塞下降從而使停車(chē)梁整體下降。當(dāng)停車(chē)梁下降到指定位置時(shí)，液壓泵停止工作，停車(chē)梁尾部電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈輪帶動(dòng)鏈條使活動(dòng)梁伸出直至地面，此時(shí)車(chē)輛通過(guò)活動(dòng)梁進(jìn)出二層停車(chē)板，隨后活動(dòng)梁收縮至停車(chē)板內(nèi)，液壓泵再次工作推動(dòng)柱塞上升，在停車(chē)板到達(dá)水平位置后停止工作，到此完成了上層車(chē)輛的進(jìn)出。通過(guò)上述動(dòng)作便可實(shí)現(xiàn)雙層立體停車(chē)。 圖2.1立體車(chē)庫(kù)原理圖 2.2 液壓系統(tǒng)部件的選擇與計(jì)算 2.2.1液壓缸的選擇與計(jì)算 1.計(jì)算受力 在設(shè)計(jì)初，所有的質(zhì)量都是未知的，所以估取車(chē)輛自重2噸約為20KN，停車(chē)梁與各梁的自重為1噸約10KN。停車(chē)梁的長(zhǎng)度為6500mm，兩支點(diǎn)的中心距為4300mm。其受力情況見(jiàn)圖2.2。 圖2.2停車(chē)梁受力分析 其中，-液壓缸的力在Y方向上的投影；（N） -液壓缸的力在X方向上的投影；（N） -車(chē)重作用在停車(chē)梁上的力；（N） -支承梁作用在停車(chē)梁上的力；（N） 、-分別是停車(chē)梁靜止和上升時(shí)的摩擦力；（N）摩擦系數(shù)取0.5 按計(jì)算公式 計(jì)算 式中，當(dāng)槽鋼即停車(chē)梁靜止時(shí)；當(dāng)停車(chē)梁上升時(shí)。 解得 N N N N（靜止時(shí)）N（上升時(shí)） 每側(cè)受力 N N N N（靜止時(shí)） N（上升時(shí)） 當(dāng)液壓缸工作時(shí)，認(rèn)為停車(chē)梁處于水平位置，但受力的情況如圖2.3所示： 圖2.3停車(chē)梁受力分析 按公式 計(jì)算 解得 N N 作用在每一側(cè)的力分別為 N N 2.作用在耳環(huán)銷(xiāo)軸上的力 計(jì)算耳環(huán)銷(xiāo)軸上的力的目的在于確定作用在液壓缸上的力，靜止和舉升時(shí)液壓缸上的力按照 (2.1) 靜止時(shí) N N N 舉升時(shí) N N N 液壓缸在工作時(shí)也就是液壓缸達(dá)到最大行程時(shí)，液壓缸所產(chǎn)生的力只是保持現(xiàn)有狀態(tài)，此時(shí)N。因此，液壓缸的計(jì)算按著最大力的情況下計(jì)算。 3.液壓缸的計(jì)算 已知液壓缸輸出的力N，工作壓力P未知，但按照液壓元件手冊(cè)上選取，考慮到負(fù)載的變化，所以選取負(fù)載5KN～10KN對(duì)應(yīng)的工作壓力1.5MPa～2MPa，故取MPa。根據(jù)液壓缸的理論輸出力F和系統(tǒng)選定的壓力。計(jì)算內(nèi)徑按計(jì)算公式 (2.2) 式中，-理論輸出力(N)；-系統(tǒng)壓力(MPa)； (2.3) 式中，-活塞桿的實(shí)際作用力=7360N； -負(fù)載率；取=0.6 -液壓缸的總效率；假設(shè)液壓缸的密封采用橡膠圈則1（容積效率）=0.9 N 缸筒內(nèi)徑 mm 取缸徑標(biāo)準(zhǔn)值mm。 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)缸徑選擇液壓缸，確定為冶金設(shè)備用的標(biāo)準(zhǔn)液壓缸，型號(hào)為Y-HGI-6.3Mpa100/56×860L1F6HLQ。 設(shè)定速度比，已知行程為860mm，令其在30s內(nèi)伸出，則 m/s m/s 式中，-活塞桿伸出的速度（m/s）；-活塞桿收回時(shí)的速度（m/s），則下降時(shí)需用的 時(shí)間為s 4.液壓缸的結(jié)構(gòu)及安裝尺寸 液壓缸的結(jié)構(gòu)和尺寸安裝分別見(jiàn)圖2.4和表2.1，2.2。 圖2.4液壓缸尺寸 表2.1液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸 缸徑D(mm) 活塞桿直徑 (mm) 油口尺寸 聯(lián)接螺紋 桿端螺紋 d(mm) 100 56 表2.2液壓缸的安裝尺寸 缸徑 TV VG BA FB 100 135 180 68 22 2.2.2液壓泵的選擇 已知活塞桿伸出的速度m/s，根據(jù)計(jì)算公式 ( 2.4) 式中，-液壓缸的流量及泵的實(shí)際流量（L/min）； -液壓缸活塞的有效面積（m2） -液壓缸的容積效率；取，故L/min 因此，泵的實(shí)際流量L/min估取泵的容積效率為，則泵的理論流量 L/min 若電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為r/min，則泵的排量 ml/r 泵的選擇因根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工況來(lái)選擇，在固定設(shè)備中液壓系統(tǒng)的正常工作壓力為泵的額定壓力的70%～80%，對(duì)于系統(tǒng)工作壓力為2MPa，則泵的額定壓力在2.5MPa～3MPa。此外泵的流量須大于液壓系統(tǒng)工作時(shí)的最大流量，以保證有足夠的壽命，泵的類(lèi)型應(yīng)選用內(nèi)嚙合齒輪泵。根據(jù)額定壓力和排量確定泵的型號(hào)為G（P）A3-25，技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.3 表2.3液壓泵技術(shù)參數(shù) 排量ml/r 壓力MPa 轉(zhuǎn)速r/min 效率 質(zhì)量kg 外型尺寸 額定 最高 容積 總效 長(zhǎng)×寬×高 33.0 10 940 80% 85% 19.4 203×152×150 2.2.3泵電動(dòng)機(jī)的選擇 泵的輸出功率 （2.5） 式中，-工作壓力 -泵的流量 已知工作壓力MPa， l/min， 則泵的輸出功率 kw 而泵的輸人功率 kw 因?yàn)楸玫妮斎斯β始礊殡妱?dòng)機(jī)的機(jī)械功率，故電動(dòng)機(jī)的功率為0.973kw。選用R系列三相異步電動(dòng)機(jī)，其技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2.4 表2.4三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 額定功率kw 滿載時(shí) 重量kg Y112M-6 1.5 轉(zhuǎn)速r/min 電流A 效率 功率因子 3.3 940 3.91 77.5 0.74 2.3傳動(dòng)部件的選擇與計(jì)算 2.3.1減速機(jī)的選擇 通過(guò)測(cè)量可以初步知道活動(dòng)梁所走的長(zhǎng)度約為5000mm。如果要在30s內(nèi)收回，則鏈輪的線速度m/s。估取大鏈輪的分度圓直徑mm，活動(dòng)梁與停車(chē)板的質(zhì)量約為300kg。 1.鏈條所承受的拉力 KN，其中G為行車(chē)板與活動(dòng)梁的重力。傳遞功率 kw，則設(shè)計(jì)功率為 kw，此功率即為電動(dòng)機(jī)功率。式中，-工況系數(shù)；取=1.0；-小鏈輪齒輪系數(shù)，取小鏈輪齒數(shù)17，則=0.887；-多排鏈排數(shù)系數(shù)；取=2 2.鏈輪轉(zhuǎn)速為 r/min，式中，-鏈輪線速度；-分度圓半徑，=50 N·m。 3.中心鏈輪的扭矩 N·m。式中，-鏈條所受力；-分度圓半徑。估取小鏈輪的分度圓直徑mm，則電動(dòng)機(jī)的扭矩N·m。 4.根據(jù)設(shè)計(jì)擺線針輪減速機(jī)，該減速機(jī)傳動(dòng)比范圍大、體積小、重量輕、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。選用電動(dòng)機(jī)的扭矩N·m和功率kw，選擇擺線針輪減速機(jī)8085，該減速機(jī)功率0.18kw，輸入轉(zhuǎn)速1500r/min，輸出轉(zhuǎn)速43r/min，輸出軸直徑18mm，重量1.1kg。 2.3.2鏈條的設(shè)計(jì) 1.小鏈輪上的鏈條計(jì)算 小鏈輪的轉(zhuǎn)速r/min，估算大鏈輪的轉(zhuǎn)速為r/min。 （1）傳動(dòng)比 計(jì)算傳動(dòng)比按公式計(jì)算，則。小鏈輪的齒數(shù)，則大鏈輪的齒數(shù)取22，則實(shí)際傳動(dòng)比，那么n2的實(shí)際轉(zhuǎn)速為r/min。 （2）鏈條節(jié)距 由設(shè)計(jì)功率和小鏈輪的轉(zhuǎn)速n1，選用0.8A型的鏈條，其節(jié)距mm。檢驗(yàn)小鏈輪孔徑孔徑dk最大可以達(dá)到34mm，而電動(dòng)機(jī)輸出軸mm，所以滿足使用要求。 （3）初定中心距 小鏈輪與大鏈輪之間的中心距暫取 （4）鏈條節(jié)數(shù)Lp 節(jié) 式中，、-小鏈輪和大鏈輪齒數(shù)；-初定中心距；所以取60節(jié)。 （5）鏈條長(zhǎng)度L m 式中，-鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距 （6）理論中心距a mm， 式中，-鏈條節(jié)距；-鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)；、-小鏈輪和大鏈輪的齒數(shù)；通過(guò)查表得mm； （7）鏈速v m/s 式中，-小鏈輪齒數(shù)；-小鏈輪轉(zhuǎn)速；-鏈條節(jié)距； （8）有效圓周力F N 式中，-傳遞功率，kw；-鏈條速度(m/s)；作用在軸上的拉力N 式中，-有效圓周力；-工況系數(shù)；取 2.大鏈輪上鏈條的計(jì)算 因?yàn)榉侄葓A直徑相同且齒數(shù)均等于22個(gè)齒，所以傳動(dòng)比。 （1）鏈條節(jié)距P 鏈條的型號(hào)為08A，所以mm。 （2）初定中心距a0 由于結(jié)構(gòu)需要，選用的中心距mm （3）鏈條節(jié)數(shù)Lp 節(jié),取952節(jié) 式中，；；,大鏈輪的齒數(shù)； （4）鏈條長(zhǎng)度L m， 式中，-鏈條節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距。 （5）理論中心距a 因，故理論中心距mm，式中，-鏈條節(jié)數(shù)；-鏈條節(jié)距；-鏈輪齒數(shù)。 （6）鏈速v m/s， 式中，-鏈輪齒數(shù)，；-鏈輪轉(zhuǎn)速，r/min；-鏈輪節(jié)距，mm 3.鏈條的結(jié)構(gòu) 鏈條的結(jié)構(gòu)如圖2.5，傳動(dòng)用短節(jié)距精密滾子鏈，其基本參數(shù)和尺寸見(jiàn)表2.7。由于鏈輪的中心距較大，所以鏈條的支承采用托板式支承方式，托板上可以襯以軟鋼、塑料或耐油橡膠，滾子可以在其上滾動(dòng)。由于中心距較大采用4段且兩段之間留有一定的距離，利用鏈條的自重下垂張緊。 圖2.5鏈條的結(jié)構(gòu) 2.3.3鏈輪的設(shè)計(jì) 1.鏈輪基本參數(shù) 鏈輪齒數(shù)：小鏈輪齒數(shù)，大鏈輪齒數(shù)。鏈條的節(jié)距mm。鏈條的滾子外徑mm。 2.鏈輪的主要尺寸 （1）分度圓的直徑按照公式 （2.5） 式中，-鏈條節(jié)距；-鏈條齒數(shù)； 小鏈輪分度圓直徑mm 大鏈輪分度圓直徑mm （2）齒頂圓直徑按公式 （2.6） 則小鏈輪 mm mm 取小鏈輪齒頂圓 mm 而大鏈輪齒頂圓 mm mm 大鏈輪齒頂圓取 mm （3）齒根圓直徑按公式 （2.7） 式中，-分度圓直徑；-滾子外徑； 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 3.鏈輪材料的熱處理 由于鏈輪的工作條件需要耐磨損而且無(wú)劇烈沖擊振動(dòng)，所以鏈輪材料為45鋼淬火處理表面硬度達(dá)到40～50HRC。 4.鏈輪結(jié)構(gòu) 由于鏈輪的齒數(shù)較少且分度圓直徑較小，所以采用整體式鋼制小鏈輪。主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.6。 圖2.6鏈輪結(jié)構(gòu) （1）輪轂厚度H （2.8） 式中，-常數(shù)，取孔徑；-分度圓直徑； 小鏈輪輪轂厚度為 mm 大鏈輪輪轂厚度為 mm 中心處大鏈輪 mm，mm 則mm （2）輪轂長(zhǎng)度L （2.9） 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 中心鏈輪 mm （3）輪轂直徑dh 按公式計(jì)算，式中，-孔徑；-輪轂厚度； 小鏈輪 mm 大鏈輪 mm 中心鏈輪mm （4）齒寬bf 由于節(jié)距mm，所以按計(jì)算，式中，-鏈條的內(nèi)節(jié)內(nèi)寬； mm 所以mm， mm取齒寬mm。 （5）齒側(cè)倒角ba mm 式中，-節(jié)距； （6）齒側(cè)半徑Y(jié) mm （7）齒全寬bfm mm 式中，-排數(shù)；-齒寬；-排距 2.4軸承和軸承座的類(lèi)型 2.4.1軸承的類(lèi)型 根據(jù)鏈輪的軸徑來(lái)選用軸承，考慮到主、從動(dòng)軸可能會(huì)受到軸向力，所以軸承選用既能承受軸向力又能承受徑向力的角接觸球軸承，其外形尺寸見(jiàn)圖2.7。 基本尺寸：mm mm mm 安裝尺寸：mm mm mm 軸承代號(hào)：7209C 基本額定動(dòng)載荷 KN KN 2.4.2軸承座的類(lèi)型 軸承座是固定和限制軸承運(yùn)動(dòng)的機(jī)件，所以軸承座要與軸承相匹配。其選用軸承座結(jié)構(gòu)圖2.8。 圖2.7軸承尺寸 2.5其它主要零件的選擇 2.5.1停車(chē)梁的選擇 停車(chē)梁作為主要承重的梁，需要有良好的機(jī)械性能和力學(xué)性能，以及能夠使1其外觀設(shè)計(jì)美觀簡(jiǎn)潔。所以可選用槽鋼，其外形尺寸見(jiàn)表2.5。 2.5.2支承梁與活動(dòng)梁的選擇 支承梁作為一個(gè)主要支承，要考慮到各個(gè)方向的受力情況，所受力能夠得到有效支撐而不發(fā)生變形和斷裂，但要盡可能減小自身的重量，所以采用冷彎矩形空心型鋼，其規(guī)格見(jiàn)表2.6。 活動(dòng)梁的重量不能過(guò)重，這會(huì)給電動(dòng)機(jī)帶來(lái)較大的負(fù)荷，在保證強(qiáng)度和剛度的情況下減小自重。所以，活動(dòng)梁也采用冷彎矩形空心型鋼。為了保證有足夠的強(qiáng)度和剛度決定采用雙層冷彎矩形空心型鋼。其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖2.9，規(guī)格見(jiàn)表2.11。 圖2.8軸承座尺寸 圖2.9空心型鋼結(jié)構(gòu) 表2.5冷彎矩形空心型鋼規(guī)格 邊長(zhǎng) 壁厚mm 理論重量kg/m 截面面積cm2 A B 150 100 5.0 18.334 23.356 表2.6冷彎矩形空心型鋼規(guī)格 邊長(zhǎng) 壁厚 mm 理論重量 kg/m 截面面積 cm2 A B 100 50 5.0 10.484 13.356 80 40 5.0 6.710 8.547 2.6本章小結(jié) 本章主要根據(jù)要設(shè)計(jì)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)對(duì)液壓系統(tǒng)部件、傳動(dòng)部件進(jìn)行選擇與計(jì)算，其中主要是對(duì)液壓缸、液壓泵、電動(dòng)機(jī)、減速電機(jī)、鏈條及鏈輪的選擇和計(jì)算，另外通過(guò)是上述零部件的選擇確定了軸承的類(lèi)型及梁的選擇。  第3章 主要部件強(qiáng)度剛度校核 3.1軸的強(qiáng)度和剛度校核 在設(shè)計(jì)過(guò)程中隨著計(jì)算的深入，其結(jié)構(gòu)形式以明確。梁的重量可以初步確定，活動(dòng)梁的總成重量約為300kg。這個(gè)力作用在兩根軸的兩側(cè)，若假設(shè)將質(zhì)量看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，作用在中心處。并把梁看作一個(gè)直桿，則所受的力如圖3.1 圖3.1活動(dòng)梁受力分析 圖中，-從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁的支承力；-主動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁的支承力；-活動(dòng)梁與行車(chē)板的自重； 按照公式： (3.1) 計(jì)算 解得 N N 每一側(cè)軸上的力為 N N 3.1.1主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 首先將主動(dòng)軸簡(jiǎn)化，受力情況如圖3.2。 圖3.2主動(dòng)軸受力分析 圖中，-活動(dòng)梁作用在主動(dòng)軸上的力；N -鏈條通過(guò)鏈輪作用在主動(dòng)軸上的力；N -有效圓周力；N ，-垂直面、水平面的軸承支反力； -主動(dòng)軸中心輪上的扭矩；N·m -主動(dòng)軸兩側(cè)鏈輪上的扭矩；N·m 1.求垂直面內(nèi)的支反力 根據(jù)公式： 計(jì)算 解得 N N 2.求水平面內(nèi)的支反力 根據(jù)公式： 計(jì)算 解得 N N 3.計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 A點(diǎn)彎矩： N·m B點(diǎn)彎矩： N·m C點(diǎn)彎矩： N·m 4.計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 A點(diǎn)彎矩： N·m B點(diǎn)彎矩： N·m C點(diǎn)彎矩： N·m 5.求合成彎矩 A點(diǎn)合成彎矩： N·m B點(diǎn)合成彎矩： N·m C點(diǎn)合成彎矩： N·m 6.軸的轉(zhuǎn)矩T 由已知條件可知主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩N·m 7.求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩Me 從上式中可以看出B截面最危險(xiǎn)，認(rèn)為軸的扭切力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，取折合系數(shù)，則有 N·m 8.計(jì)算軸危險(xiǎn)截面處的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，因此在危險(xiǎn)截面處選用mm強(qiáng)度夠用。 3.1.2主動(dòng)軸的剛度校核 1.撓度y的計(jì)算 由于作用在軸上的力并非單獨(dú)得，所以需用疊加原理來(lái)求撓度。 （1）當(dāng)圓周力單獨(dú)作用時(shí) 圓周力單獨(dú)作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.3。 圖3.3主動(dòng)軸受圓周力時(shí) 圖中，-圓周力，即N,mm,mm,mm 因?yàn)?，所以撓度mm 式中，-為彈性模量，取MPa；-慣性矩。在該力的作用下中間位置的撓度 mm， （2）在F2和F′合力作用時(shí) 合力作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3-6， 圖3-4主動(dòng)軸受合力時(shí) 圖中符號(hào)的含義P為F2和F′合力，其中mm，mm N·m 撓度的計(jì)算公式分別為 mm mm 撓度在中心處的y值為 mm，滿足一般用途的軸(0.0003～0.0005),軸的總長(zhǎng)0.5706～0.9510mm。 2.轉(zhuǎn)角的計(jì)算θ 轉(zhuǎn)角的計(jì)算依然采用疊加的方法。 （1）當(dāng)圓周力F單獨(dú)作用時(shí) 圓周力F單獨(dú)作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.3，圖中全部符號(hào)含義相等且數(shù)值相等，則 rad rad （2）在F2和F′合力作用時(shí) 合力作用時(shí)的情況見(jiàn)圖3.6，圖中全部符號(hào)含義相等且數(shù)值相等， rad rad 因此A，C處的轉(zhuǎn)角為：rad rad，兩值均小于向心球軸承的許用值。 3.扭矩的變形計(jì)算 由于主動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)采用了階梯軸，所以扭矩變形計(jì)算公式為 （3.2）式中，-為切變模量，取MPa；轉(zhuǎn)矩-N·m；-極慣性； -軸的長(zhǎng)度；則rad滿足要求。 3.1.3從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 1.活動(dòng)梁與行車(chē)板處于非工作狀態(tài) 非工作狀態(tài)是指活動(dòng)梁與行車(chē)板在停車(chē)梁和行車(chē)板組成的空間內(nèi)，此時(shí)軸的受力只是使軸發(fā)生純彎曲。其受力情況如圖3.5。 圖3.5從動(dòng)軸受力分析 圖中，-靜止時(shí)活動(dòng)梁與行車(chē)板作用于從動(dòng)軸上的力；-鏈條對(duì)從動(dòng)軸產(chǎn)生的力；、-軸承給軸的垂直面和水平面的支反力； （1）求垂直面內(nèi)的支反力 按公式 得 N。 （2）求水平面內(nèi)的支反力 按公式 則 N。 （3）計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 垂直面內(nèi)的彎矩 N·m （4）計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 水平面內(nèi)的彎矩 N·m （5）求合成彎矩 合成的彎矩 N·m （6）軸的轉(zhuǎn)矩 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩與主動(dòng)軸兩端的鏈輪轉(zhuǎn)矩相同，即N·m。 （7）當(dāng)量轉(zhuǎn)矩Me N·m 式中，-軸上所承受的最大彎矩；-從動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩；-折合系數(shù)，認(rèn)為軸上的扭應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取。 （8）計(jì)算從動(dòng)軸的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，考慮到鍵的作用會(huì)對(duì)軸有所削弱，故將軸徑增大4%，即mm，應(yīng)此取軸徑mm。 2.活動(dòng)梁與行車(chē)板處于工作狀態(tài) 車(chē)型以桑塔納LX為例。已知軸距為2548mm，輪距前1414mm，后1422mm，總長(zhǎng)4546mm，總寬1690mm，總高1427mm，質(zhì)量為1030kg。估取活動(dòng)梁與行車(chē)板最大能承受的質(zhì)量為1500kg，即滿載質(zhì)量為1500kg。 情況1：當(dāng)車(chē)正向進(jìn)入，反向退出時(shí)。 由于一般的轎車(chē)都采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)。所以，故取車(chē)的質(zhì)心在離前輪中心1000mm處。因此活動(dòng)梁和行車(chē)板的受力如圖3.6。 圖3.6正向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 圖中，-所選用車(chē)型的重力，N最大負(fù)載時(shí)N； 、-活動(dòng)梁和行車(chē)板對(duì)車(chē)的支反力； 根據(jù)公式 得 當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N，N 而F1、F2又將力平分給同一軸上的車(chē)輪， 所以每個(gè)車(chē)輪的所受的力為 N N 當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N N 每個(gè)車(chē)輪所受的力為 N N 情況2：當(dāng)車(chē)反向進(jìn)入，正向退出時(shí)。此時(shí)活動(dòng)梁和行車(chē)板所受力見(jiàn)圖3.7。 圖3.7反向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 圖中，-為車(chē)重N，最大時(shí)N。 、-活動(dòng)梁和行車(chē)板在車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出時(shí)的支反力； 根據(jù)公式 得 當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N N，同軸上的每個(gè)車(chē)輪的受力為F3、F4的一半，即N，N 當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N N，同軸上每個(gè)車(chē)輪所受的力為 N N 計(jì)算當(dāng)車(chē)正向進(jìn)入情況時(shí)，作用在從動(dòng)軸上的力。此時(shí)活動(dòng)梁與停車(chē)板處于工作狀態(tài)，其受力情況如圖3.8所示。 圖3.8正向進(jìn)入從動(dòng)軸受力分析 圖中，，-車(chē)對(duì)活動(dòng)梁和行車(chē)板的作用力； 當(dāng)N時(shí)， N N 當(dāng)N時(shí)，N N 其中，-從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁和行車(chē)板的支承力；-活動(dòng)梁和行車(chē)板的重力； -翻板鉸接處對(duì)于活動(dòng)梁和行車(chē)板的支反力； 根據(jù)力學(xué)公式 (3.3) 得 則 N N N 而每側(cè)所受的力為 N N N 當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N N N 每側(cè)所受的力為 N N N 此時(shí)從動(dòng)軸所受的力如圖3.9所示 圖3.9從動(dòng)軸受力分析 （1）求垂直面內(nèi)的支反力 根據(jù) 得 。當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N，當(dāng)車(chē)重N時(shí)，。 （2）求水平面內(nèi)的支反力 根據(jù) 得 N （3）垂直面內(nèi)的彎矩 垂直面內(nèi)的彎矩為 N·m（N） N·m（N） （4）水平面內(nèi)的彎矩 水平面內(nèi)的彎矩為 N·m N （5）求合成彎矩圖 合成的彎矩為 N·m （N） N·m （N） （6）軸的轉(zhuǎn)矩 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩與主動(dòng)軸兩端的鏈輪轉(zhuǎn)矩相同,即N·m。 （7）當(dāng)量彎矩Me 因?yàn)椋?N·m（N） N·m（N） （8）計(jì)算從動(dòng)軸的直徑 軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，軸的直徑 mm 由表查得許用彎曲應(yīng)力MPa，則從動(dòng)軸直徑為 N·m mm（N） N·m mm（N） 考慮到鍵的作用會(huì)對(duì)軸有所削弱，故將軸徑d增大4%，即mm應(yīng)此取軸徑mm。 計(jì)算當(dāng)車(chē)反向進(jìn)入正向情況時(shí)，作用在從動(dòng)軸上的力。受力情況如圖3.10所示。 圖3.10反向進(jìn)入從動(dòng)軸受力分析 圖中， -為車(chē)隊(duì)活動(dòng)梁和行車(chē)板的作用力； N N（N） N N（N） 根據(jù)公式 得 當(dāng)N時(shí)，N N N 每側(cè)受力為 N N N 當(dāng)N時(shí)，N N N 每側(cè)受力為 N N N 從結(jié)果中可以得出無(wú)論車(chē)正向還是反向駛?cè)牖顒?dòng)梁和行車(chē)板。從動(dòng)軸直徑mm可以滿足要求。因此正向和反向駛?cè)胱饔迷趶膭?dòng)軸上的力相等，所以其強(qiáng)度和剛度校核滿足要求。 3.1.4從動(dòng)軸的剛度校核 1、從動(dòng)軸處于非工作狀態(tài) 非工作狀態(tài)是指活動(dòng)梁和停車(chē)板組成的空間內(nèi)。此時(shí)從動(dòng)軸對(duì)活動(dòng)梁和行車(chē)板只是起到支承作用，而沒(méi)有外力作用在從動(dòng)軸上。 （1）撓度y的計(jì)算 從動(dòng)軸所受力見(jiàn)圖3.11 圖3.11從動(dòng)軸受力分析 圖中，-為所有外力作用在軸上的合力； 撓度 mm mm 此值小于一般用途的軸(0.0003～0.0005)的使用要求。 （2）轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 從動(dòng)軸的轉(zhuǎn)角 rad rad 2.從動(dòng)軸處于工作狀態(tài) 此時(shí)車(chē)自身的重量通過(guò)活動(dòng)梁和行車(chē)板傳遞給從動(dòng)軸，從而有外力作用在從動(dòng)軸上。 （1）撓度y的計(jì)算 從動(dòng)軸的受力如圖3.11所示，當(dāng)車(chē)重N時(shí) mm mm 當(dāng)車(chē)重N時(shí), mm mm滿足一般用途的軸(0.0003～0.0005)的要求。 （2）轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 當(dāng)N時(shí)，rad rad； 當(dāng)時(shí)，rad rad，所有轉(zhuǎn)角θ的值均滿足向心軸承的要求。 3.2軸承和鍵的校核 3.2.1軸承的校核 軸承的型號(hào)為7209C，基本額定載荷 KN KN， 轉(zhuǎn)速r/min。 1.主動(dòng)軸軸承的計(jì)算 （1）軸承支反力Fr 根據(jù)計(jì)算公式 (3.4) 式中，-垂直支反力，垂直支反力包括 N和N； -水平支反力，水平支反力包括 N和N； （2）內(nèi)部軸向力S 計(jì)算公式為 ，所以 N N （3）軸向力Fa 由于此軸作為一種聯(lián)接支承，考慮到槽鋼即停車(chē)梁的變形等因素會(huì)使軸產(chǎn)生軸向的拉伸與壓縮，故取N。 （4）比較S1＋Fa和S2 軸向力 N 軸向力 N （5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P 根據(jù)公式的各值與1.14比較來(lái)選擇徑向系數(shù)x和軸向系數(shù)y。因?yàn)? ， 所以徑向系數(shù)，軸向系數(shù) ，故當(dāng)量動(dòng)載荷為 N N （6）軸承的壽命計(jì)算 軸承壽命h，基本額定動(dòng)載荷N，當(dāng)量動(dòng)載荷N，壽命指數(shù)，轉(zhuǎn)速r/min。如果按一年360天計(jì)算，每天工作24小時(shí)，則該軸承可以工作20年。 2.從動(dòng)軸軸承的計(jì)算 由于軸承隨著載荷的增大，壽命縮短的這一情況。從動(dòng)軸軸承的計(jì)算按照車(chē)的自重通過(guò)活動(dòng)梁和停車(chē)板作用在軸上的力，而產(chǎn)生的軸承支反力進(jìn)行計(jì)算。 （1）軸承的支反力 N 由于 ，，所以 N （2）內(nèi)部軸向力S 內(nèi)部軸向力的計(jì)算公式為 ，所以 N （3）軸向力Fa 考慮到變量會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生拉伸和壓縮，所以初選N。 （4）比較S1＋Fa和S2 軸向力 N 軸向力 N （5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷 因?yàn)?；，所以取徑向系?shù)，，軸向系數(shù) ，故當(dāng)量動(dòng)載荷為 N N （6）軸的壽命計(jì)算 h 式中，-為當(dāng)量動(dòng)載荷，其值為N。如果一年按360天計(jì)算，全天工作24小時(shí)，那么可以工作4年。每天工作8小時(shí)可工作10年。 3.2.2鍵的強(qiáng)度校核 鍵的強(qiáng)度計(jì)算公式如下 平鍵工作面擠壓應(yīng)力： (3.5) 鍵的剪切應(yīng)力： (3.6) 式中，傳遞轉(zhuǎn)矩N·m；軸的直徑mm；鍵的工作長(zhǎng)度mm；鍵與轂的接觸高度；鍵的寬度mm；鍵的許用擠壓應(yīng)力MPa；鍵的許用切應(yīng)力MPa 滿足 滿足 鍵的類(lèi)型：根據(jù)軸的直徑mm，以及所需要的長(zhǎng)度選用C型鍵代號(hào)分別為10×45 GB1567-79(90)，10×36 GB1567-79(90)兩種型號(hào)的鍵。在校核鍵的強(qiáng)度時(shí)，只校核了鍵的工作長(zhǎng)度mm的鍵。因?yàn)殒I的工作長(zhǎng)度越長(zhǎng)，則擠壓應(yīng)力和剪切壓力越小，所以只需校核較短鍵的強(qiáng)度。 3.3梁的強(qiáng)度和剛度校核 3.3.1梁的自由扭轉(zhuǎn)計(jì)算 已知梁的材料為Q235A，屈服點(diǎn)MPa，抗拉強(qiáng)度375～500MPa。根據(jù)得，式中，-極限應(yīng)力；-安全系數(shù)；對(duì)于塑性材料極限力一般為屈服極限，為對(duì)應(yīng)屈服極限的安全系數(shù)。一般情況下，靜載時(shí)1.2～2.5，所以梁的許用應(yīng)力MPa。根據(jù)最大的剪應(yīng)力準(zhǔn)則（第三強(qiáng)度理論）認(rèn)為：促使材料達(dá)到極限狀態(tài)的因素是最大剪應(yīng)力，只要最大剪應(yīng)力達(dá)到了軸向拉伸極限應(yīng)力，材料就屈服了。因此屈服應(yīng)力取MPa。 1.計(jì)算冷彎矩形空心型鋼的自由扭轉(zhuǎn)，所以按照閉口薄壁截面桿件扭轉(zhuǎn)時(shí)，最大減應(yīng)力發(fā)生在壁厚最小處，則最大剪應(yīng)力為 MPa滿足。 因?yàn)榇藭r(shí)計(jì)算的行車(chē)板和活動(dòng)梁只是按照空心型鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算，而未考慮空心型鋼的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實(shí)際上活動(dòng)梁是由雙層空心型鋼鑲套在一起的，所以最大剪應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)角均小于計(jì)算值。 2.計(jì)算停車(chē)梁的自由扭轉(zhuǎn) 停車(chē)梁是有槽鋼制成，所以其自由扭轉(zhuǎn)即槽鋼的自由扭轉(zhuǎn)。由于槽鋼屬于開(kāi)口薄壁截面，所以扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角為 MPa rad 所以滿足。此時(shí)計(jì)算出的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)角是在槽鋼無(wú)任何聯(lián)接的情況下算出的，實(shí)際上槽鋼上還有停車(chē)板和槽鋼總成、軸等聯(lián)接件，故槽鋼扭轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力受限而小于計(jì)算值。 3.3.2活動(dòng)梁的強(qiáng)度和剛度校核 1.活動(dòng)梁的強(qiáng)度校核 首先對(duì)梁進(jìn)行簡(jiǎn)化，認(rèn)為鋼板的彎曲變形很小，作用在鋼板上的力通過(guò)鋼板傳遞到梁上沒(méi)，而且估取梁的最大負(fù)荷為N。所以只需校核載車(chē)重N時(shí)的強(qiáng)度和剛度是否滿足。 （1）當(dāng)汽車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出時(shí) 活動(dòng)梁在汽車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出時(shí)的受力情況見(jiàn)圖3.8。將圖3.8沿坐標(biāo)原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)得到圖3.12，圖中符號(hào)含義與3.8種的符號(hào)含義相同。 圖3.12正向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 由前面的計(jì)算公式可知： 當(dāng)N時(shí)，N N N N N a.剪力與彎矩方程式 OA段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m OB段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m（mm） N·m（mm） OC段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m（mm） N·m（mm） CD段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m（mm） N·m（mm） b.剪力Q、彎矩M 根據(jù)各剪力Q、彎矩M可見(jiàn)，最大剪應(yīng)力發(fā)生在CD段的各截面上，最大彎矩發(fā)生在/作用的C截面上，最大彎矩發(fā)生在F2′作用的C截面上，其值分別為 N，N·m。 c.活動(dòng)梁的強(qiáng)度條件 梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件MPa考慮到活動(dòng)梁的結(jié)構(gòu)是由雙層空心型鋼鑲套而成，所以將其看作一體許用正應(yīng)力MPa所以彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件滿足條件。梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 MPa 所以活動(dòng)梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件MPa滿足要求 （2）當(dāng)汽車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出時(shí) 活動(dòng)梁在汽車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出時(shí)的受力情況見(jiàn)圖3.10。將圖3.10沿坐標(biāo)原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)得到圖3.13，圖中符號(hào)含義與圖3.10種的符號(hào)含義相同。由前面的計(jì)算公式可知： 當(dāng)N，N N N N N 圖3.13反向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 a.剪力與彎矩方程式 OA段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m OB段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m（mm） N·m（mm） OC段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N N·m（mm） N·m（mm） CD段 利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程。由左側(cè)的平衡條件得剪力方程和彎矩方程分別為 N； N·m（） N·m（） b.剪力Q、彎矩M 根據(jù)各剪力Q、彎矩M可知，最大剪應(yīng)力發(fā)生在OA段的各截面上，最大彎矩發(fā) 生在F3′作用的A截面上。其值分別為N N·m c.活動(dòng)梁的強(qiáng)度條件 梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 MPa 式中,彎矩N·m；mm3 所以梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件MPa滿足條件 梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 MPa 式中,剪力N；許用剪應(yīng)力MPa，所以活動(dòng)梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件滿足要求 2.活動(dòng)梁的剛度校核 （1）當(dāng)汽車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出時(shí) 由于梁上作用的力并非單獨(dú)作用，所以采用疊加原理來(lái)求，將活動(dòng)梁的各力單獨(dú)作用在活動(dòng)梁上，受力見(jiàn)圖3.14。 a b c 圖3.14正向進(jìn)入活動(dòng)梁受力分析 ①作用力如圖3.14a 時(shí) a.撓度的計(jì)算 作用力如圖3.14a，圖中a=3500mm，b=1500mm，因?yàn)樗該隙? mm 由力引起的活動(dòng)梁中間處的撓度變形 mm b.轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 圖3.14a所示的θO、θD即為所求的轉(zhuǎn)角。 rad rad ②作用力如圖3.14b時(shí) a.撓度y的計(jì)算 圖中的撓度計(jì)算公式為 (3.7) 當(dāng)mm時(shí)， mm 當(dāng)mm時(shí)，即梁中間處的撓度， mm b.轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算公式為 rad rad ③作用力如圖3.14c所示時(shí) 此圖表示的是活動(dòng)梁不受外力時(shí)，在自重作用情況。圖中p代表的含義是梁的理論重量q，值為N/m， 則撓度y和轉(zhuǎn)角θ分別為 mm rad 因此活動(dòng)梁的撓度y和轉(zhuǎn)角θ為1.2.3這三種情況時(shí)轉(zhuǎn)角和撓度之和，所以梁的中間處的撓度為 ，轉(zhuǎn)角 故活動(dòng)梁中間處的撓度和兩端的轉(zhuǎn)角分別為 mm mm mm （2）當(dāng)汽車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出時(shí) 由于梁上的力并非單獨(dú)作用的，所以采用疊加原理求撓度和轉(zhuǎn)角。各力單獨(dú)作用在活動(dòng)梁上的形式是圖3.14所示。 ①作用力如圖3.14a所示 a.撓度y的計(jì)算 由于，所以撓度 mm 中間處的撓度 mm b.轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 rad rad ②作用力如圖3.14b所示 a.撓度y的計(jì)算 圖3.23b中的撓度 其中，mm mm N 當(dāng)mm時(shí)，mm 當(dāng)mm時(shí)，mm b.轉(zhuǎn)角θ的計(jì)算 mm mm ③作用力如圖3.14c所示 通過(guò)計(jì)算已知了在自重情況下的撓度和轉(zhuǎn)角值，即mm,mm 由于活動(dòng)梁的撓度和轉(zhuǎn)角θ是1，2，3這三種情況的總和。所以梁的撓度和轉(zhuǎn)角分別為 所以活動(dòng)梁中間處的撓度 mm 活動(dòng)梁兩端的轉(zhuǎn)角 rad rad 3.3.3停車(chē)梁的強(qiáng)度和剛度校核 對(duì)停車(chē)梁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并對(duì)其受力進(jìn)行分析。如圖3.15所示車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出時(shí)， 圖3.15停車(chē)梁受力分析 停車(chē)梁所受的力。圖中，-液壓缸的力在y方向投影；-液壓缸的力在x向投影；-汽車(chē)的重作用在停車(chē)梁上的力，當(dāng)車(chē)重為N時(shí)，N N；-支承的支承梁對(duì)停車(chē)梁的支反力；-停車(chē)梁與其他元件的自重；-車(chē)重；（N）N。如圖3.16所示車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出時(shí)，停車(chē)梁所受的力 圖3.16反向進(jìn)入停車(chē)梁受力分析 圖中，-汽車(chē)的自重作用在停車(chē)梁上的力；當(dāng)車(chē)重N時(shí)，N N （1）計(jì)算車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出的情況 車(chē)正向進(jìn)入反向開(kāi)出的受力如圖3.16。考慮到停車(chē)梁的自重和其他元件的重力，估取N，根據(jù)公式 得 解得 N N N 根據(jù)Fx和Fy就可以確定作用在液壓缸的力，也就是液壓缸需要輸出多大的力F液 N（） 根據(jù)此力驗(yàn)算液壓缸的缸徑 mm 式中輸出力 N；系統(tǒng)壓力 MPa；所以，選用缸徑mm合適。 將圖3-16繞坐標(biāo)圓點(diǎn)旋轉(zhuǎn)得到圖3.17。 圖3.17正向進(jìn)入停車(chē)梁受力分析 a.列剪力與彎矩方程 OA段利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)。以左側(cè)為研究對(duì)象的剪 力方程和彎矩方程 N N·m OB段利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)，并以左段為研究對(duì)象由 左段平衡條件得剪力方程和彎矩方程為 N N·m（mm） N·m（mm） OC段利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)，并以左段為研究對(duì)象由 左段平衡條件得剪力方程和彎矩方程為 N] N·m(mm) N·m (mm) CD段利用截面法，沿距O點(diǎn)為的任意截面將梁切開(kāi)，并以右段為研究對(duì)象由 右段平衡條件得剪力方程和彎矩方程為 N N·m（mm） N·m（mm） b.剪力Q和彎矩M 根據(jù)各剪力和彎矩可知，最大剪應(yīng)力發(fā)生在CD段的各截面上。其值分別為 N N·m c.停車(chē)梁的強(qiáng)度條件 停車(chē)梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件 MPa 查表得MPa，所以 滿足要求。停車(chē)梁的彎曲剪應(yīng)力強(qiáng)度條件 MPa 因?yàn)镸Pa，所以滿足要求。 （2）計(jì)算車(chē)反向進(jìn)入正向開(kāi)出的情況 車(chē)正向開(kāi)出反向進(jìn)入的受力情況如圖3.16， 根據(jù)公式 得 解得 N N N 根據(jù)Fx和Fy可以確定液壓缸需要輸出的力 N 根據(jù)此力驗(yàn)算液壓缸的缸徑 mm所以選用缸徑mm合適。 3.4本章小結(jié) 本章對(duì)從動(dòng)軸、主動(dòng)軸、停車(chē)梁、活動(dòng)梁等主要部件的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核確保其使