立體車庫設計【三層升降橫移式立體車庫】【3層8列】【22車位】,三層升降橫移式立體車庫,3層8列,22車位,立體車庫設計【三層升降橫移式立體車庫】【3層8列】【22車位】,立體車庫,設計,三層,升降,橫移式,22,車位 立體車庫設計 第一章 緒論 1.1立體車庫產生的背景和意義 隨著我國城市經濟和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應的是城市停車狀況的尷尬。停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)停車難的一系列問題。數據顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。 專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機動車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內彌補不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。 圖1.1先進的自動化立體車庫 隨著人類社會的不斷進步和科學技術的發(fā)展，人類的生產、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車。作為現(xiàn)代大都市的標志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網，汽車的住宅——停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡單的機械車庫向計算機管理高度自動化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強的實用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進入家庭，城市動態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對居住環(huán)境要求的提高，給停車產業(yè)提供了前所未有發(fā)展機遇，停車產業(yè)市場前景廣闊。 作為現(xiàn)代大都市的標志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當今快節(jié)奏社會中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識。目前我國經濟正處在高速發(fā)展時期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進入家庭的步伐正在加快，停車產業(yè)市場前景廣闊。機械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產業(yè)發(fā)展的必由之路。當前，我國許多大城市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機械式立體停車產業(yè)。機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據40平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 機械車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，機械車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。 在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。 近年來，隨著經濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車數量的不斷增加。截至2003年底，我國個人汽車保有量為12427672輛。其中，個人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長率為42.7%，但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數量的比例嚴重失調，由此帶來停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時，采用機械式立體停車設備是一個非常有效的措施。機械式立體停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，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。國家計委已明確機械式立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的《國家計委6號令》把機械式停車序和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產業(yè)、產品和技術日錄”，國家海關總署對機械式停車產品規(guī)定“國內投資項目給予免征進口稅”、上述措施為我國立體車庫產業(yè)的成長提供了良好的條件、也為我國解決城市停車間題提供了機會?？梢灶A見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。 1.2國內外立體車庫的研究發(fā)展現(xiàn)狀 1.2.1國外立體車庫的研究現(xiàn)狀 早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下車庫。自70年代末起，世界經濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進--移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術和出口產品。 圖1.2國外高容量的立體車庫 目前世界停車產業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術幾乎包含了當今機械、電子、液壓、光學、磁控和計算機技術等領域的所有成熟先進技術。機械方面，應用了許多新材料、新工藝。設備結構采用模塊化設計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結構選用新型優(yōu)質鋼材，既提高了設備的強度和剛度，又使設備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用?？刂萍夹g方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調速閉環(huán)控制技術，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小。控制形式有，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機械式行程開關、磁性接近開關、光敏感應開關等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。 日本是最早應用機械式車庫的國家之一，其在上世紀60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機械式停車設備。當時日本全國汽車保有量大約為500萬輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺灣地區(qū)出口產品及技術。韓國機械車庫技術是日本機械停車技術的派生。其機械停車產業(yè)從20世紀70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術，經過消化生產和本土化，90年代開始為供應使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓國停車設備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 圖1.3韓國LG公司研發(fā)的塔式 1.2.2 國內立體車庫的研究現(xiàn)狀 我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進和生產停車設備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設備生產廠已發(fā)展到幾百家，生產各種類型的停車設備，有些停車設備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設備，其規(guī)劃建設涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導、建筑結構、供電照明、通訊監(jiān)視、通風排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學科領域，就停車設備本身而言，其機械結構的發(fā)展已形成了停車設備獨有的技術特征，需要多學科、多專業(yè)的復合型人才積極參與，把國外停車技術和各領域的成熟技術移植到我國停車產業(yè)，開發(fā)出安全、經濟、高效、節(jié)能、省地的產品，滿足國內外市場的需求。 在我國的停車產業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術標準；多數產品是仿效或引進國外技術制造，技術水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設計單位的參與，技術創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯 后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術多方面做出努力。政策方面應參照發(fā)達國家的有關政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經營者相應的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調控，使停車產業(yè)良性發(fā)展。 圖1.4在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫 1.3 本畢業(yè)設計的主要工作目標、工作內容及基本要求 目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內外各種同類產品進行分析的基礎上，再結合造價、技術難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對場地的適應性較強，同時采用這類設備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為升降橫移式立體車庫。 1．3.1工作目標 （1）升降橫移式立體停車設備總體結構的設計與研究； 確定垂直升降式立體停車設備的總體布局、運行方式，然后進行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結構等各個組成部分的總體設計。 （2）升降橫移式立體停車設備的存取機構設計； 在分析比較的基礎上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設計停車位、載車板和存取機構。 （3）升降橫移式立體停車設備的升降驅動機構研究； 首先通過比較，選定曳引驅動方式作為整個車庫的升降方式。然后設計升降平臺、安全機構等。并計算升降系統(tǒng)電機所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。 1.3.2工作內容 本設計的主要內容是根據車輛自動停放車庫的設計要求制定合理的結構方案，設計出既能滿足設計要求結構又簡單成本又低的立體車庫，以節(jié)省城市中有限的土地資源，最終有效地緩解城市交通擁堵和泊車難的問題。具體設計內容為：主體機架設計、橫移傳動系統(tǒng)設計、升降傳動系統(tǒng)設計、載車板設計、控制裝置設計。 1.3.3基本要求 車庫分上中下三層，共八列，頂層載車板只需上下升降；中層載車板既可升降又可橫移；底層載車板只需左右橫移。中層和底層都留有一個空位，可以通過橫移載車板變換空位，當底層車位進出車時，無需移動其它載車板就可直接進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出車后再上升回到原位置。  第二章 三層升降橫移式立體車庫的基本結構 2.1三層升降橫移式立體車庫的工作原理 升降橫移式立體車庫以鋼結構框架為主題，采用電機驅動鏈條帶動載車板做升降橫移運動，實現(xiàn)存取車輛。其工作原理為：每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在車庫內地面層的車輛：只作橫移，不必升降；而停泊在頂層的車輛：只作升降，不作橫移；中間層則通過升降橫移運動為頂層車輛讓出空位，或存取車輛。 三層升降橫移式的運行原理：該停車設備的出入口在底層，底層（下文中也稱第一層）的載車板只可做橫移運動，中間層（下文中稱第二層）的載車板既可作升降運動又可做橫移運動，頂層（下文中也稱第三層）的載車板只可做升降運動。第二、三層均設有一個空位，載車板通過橫移運動變換空位。當底層車位進出車時，無需移動其他托盤就可直接進出車；中間層、頂層進出車時，先要判斷其對應的下方位置是否為空，不為空時要進行相應的平移處理，直到下方為空才可進行下降和進出車動作，進出車后再上升回到原位置。其運動總原則是：升降復位，平移不復位。 橫移運動工作原理圖： 1-主動行走輪 2-導軌 3-傳動主軸 4-載車板 5-主動齒輪與減速電機 6-從動齒輪 傳動方式為：減速電機-主動齒輪5-從動齒輪6-傳動主軸3-主動行走輪1-導軌2 提升機構的工作原理圖： 如上圖所示，提升機構由提升電機、鏈輪、鏈條、張緊輪、載車板組成，鏈輪張緊輪都固定在框架上，減速電機帶動主傳動軸轉動，主傳動軸帶動鏈輪轉動，主動鏈輪通過鏈傳動帶動從動鏈輪轉動，提升鏈條底端焊接在載車板兩側，頂端焊接在主從動鏈輪的鏈條上，通過鏈輪的轉動帶動鏈條移動，從而實現(xiàn)載車板的升降。 2.2設計參數及特點 項目 規(guī)格 升降橫移立體車庫 3層*8列 車位數 22 停放車輛規(guī)格 長*寬*高：5050*1850*1600mm 重2.2t 車庫主體尺寸 長*寬*高：23080*8000*5300mm 電機功率 0.6-4(KW) 橫移平均速度 7.5m/min 升降平均速度 4.8m/min 特點：三層停車位，其空間利用率最高，非常適合平面空地使用。而且可根據場地情況量身定做。實現(xiàn)2～5層或更多層的多車位設計。由于其對土建要求較低可根據不同的地形和空間進行任意組合排列，規(guī)?？纱罂尚?，結構簡單而求成本較低，因此應用十分廣泛。 2.3三層升降橫移立體車庫的基本組成結構 機械式三層升降橫移式立體車庫總體采用鋼結構設計，整個機構由立柱、橫梁和縱梁、橫移導軌、載車板等組成?？偣灿?2個停車位。底層有可以橫移的載車板；二層有移動的框架利用滑輪帶動載車板一起運動，并且裝有能使載車板升降的鏈條提升裝置；三層采用能夠升降的框架結構。升降運動采用升降電動機、鏈條提升；橫移運動借助導軌采用交流減速橫移電動機和滑輪驅動，優(yōu)點是結構 簡單，柔性好，啟動平穩(wěn)，噪聲小，且安全可靠。 升降橫移式立體車庫中的鋼結構有兩部分：主體框架部分和載車板部分。主體框架部分的鋼結構比較復雜，運用了“H”型鋼、角鋼、槽鋼等數種型鋼形式，就其連接形式而言比較單一，即焊接和螺栓連接兩種形式。載車板部分的鋼結構比較簡單，其框架部分為數塊冷彎型鋼拼接而成，其它輔助結構則以角焊代之。焊接和螺栓連接是車庫鋼結構部分的兩種主要的連接方式，其連接方式的質量優(yōu)劣將直接影響車庫整體結構性能的優(yōu)良與否，所以在車庫的設計和建造中具有很重要的位置。立體車庫在連接過程中主要運用對焊、角焊和螺栓連接。鋼架主要分為上、下框架，通過它可以安裝消防、排水設施以及作為鏈條鏈輪的支撐部件。框架主要由立柱、上邊架、下邊架以及軌道支架組成。各鋼板采用高強度螺栓聯(lián)結。高強度螺栓連接中，構件內力是靠構件鋼板表面間由高強度螺栓以巨大的夾緊壓力所產生的摩擦力來傳遞的，故高強度螺栓連接的承載能力是以抗滑強度——被連接鋼板發(fā)生相對滑動的載荷來表示，而不考慮螺栓的受剪?？够瑥姸扔秩Q于高強度的預緊拉力、鋼板表面的摩擦系數、摩擦面及高強螺栓數量。高強度螺栓由高強螺栓、高強螺母各一個，以及高強墊圈。  第三章 底層車位與主體框架的設計 底層的車位由載車板、橫移傳動系統(tǒng)、導軌組成。汽車的存取可在對應位置進行，車輛進入載車板后，只需實現(xiàn)水平橫移的運動方式。 3.1載車板結構和尺寸設計 載車板用來承載庫存車輛，按結構形式有框架式和拼板式兩種?？蚣苁禽d車板用型鋼和鋼板焊接承載框架，并多數采用中間突起結構，在兩側停車通道和中間凸起的頂面鋪設不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點是可按需要設置行車通道寬度，并具有較好的導入功能，適合車型變化較多的小批量生產。拼板式載車板用鍍鋅鋼板一次沖壓或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組件進行各種表面處理，如電鍍、烤漆等，使載車板輕巧、美觀。如下圖所示。 綜合載車板的安裝和成本等方面考慮，最終采取拼板式結構。載車板由冷彎型鋼咬合拼裝拼接而成，用螺栓緊固連接。載車板重500KG,長寬高為：6300*2500*300mm尺寸詳見附圖1-冷彎型鋼零件圖、附圖2-底層載車板裝配圖。 3.2橫移傳動系統(tǒng)的設計 3.2.1橫移傳動方案 底層車位設置在地平面，汽車的存取可在對應位置進行，車輛進入載車板后，只需實現(xiàn)水平橫移的運動方式，傳動方案如下圖。 載車板橫移原理圖 1-主動行走輪 2-導軌 3-傳動主軸 4-載車板 5-主動齒輪與減速電機 6-從動齒輪 傳動方式為：減速電機-主動齒輪5-從動齒輪6-傳動主軸3-主動行走輪1-導軌2 3.2.2橫移傳動系統(tǒng)參數計算 運動原理如載車板橫移原理圖所示，減速電機通過齒輪驅動載車板行走輪轉動，實現(xiàn)載車板橫移運動。 （1)主要參數的確定 橫移運動行程 s = 2500mm 橫移運動時間 t = 20s 橫移速度，主要由設備運行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運行時的平穩(wěn)性等因素確定。 行走輪直徑：由結構尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為80mm。 橫移載車板自重500kg,汽車設計重量2200kg,總重量=500+2200=2700kg 總額定載荷：W=27000N （取g=10N/Kg） （2）功率計算 橫移傳動軸轉速n計算： 則電機輸出軸轉速N=i*n=59.6r/min 其中：橫移速度V=125mm/s 行走輪直徑D=80mm 驅動力矩M計算： 由機械手冊1冊表1-1-7、1-1-9、1-1-10查得： 行走輪與鋼導數的靜摩擦系數：=0.15 行走輪與鋼導數的滾動摩擦系數：=0.05 滾動軸承的摩擦系數：=0.0015 正壓力：P=27000N 則： 起動驅動力矩： 行走驅動力矩： 電機功率計算：M=9549P電N P電=MN9549=55.62×59.69549=0.347KW P起=M起×N9549=162×59.69549=1.011KW 由于結構緊湊，容納電機的空間狹小，所以選用BW1-29擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=1.1KW 輸出扭矩：M=187N.m 輸出轉速：N=51.7rmin 3.2.3橫移傳動軸的設計與校核 軸在升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)中都是特別重要的，它不但影響著傳動的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設計中，按照常規(guī)設計方法，先進行初算軸，然后進行軸的結構設計，確定軸徑后，再對軸的強度進行校核。 根據實際情況確定危險截面，求出該截面的彎曲應力和扭轉應力。 （循環(huán)特征為對稱循環(huán)，脈動循環(huán)） 再考慮應力集中等方面的因素，按交變應力狀態(tài)的疲勞強度的公式進行該截面安全系數的校核計算， 其中：——對稱循環(huán)應力時的疲勞極限和扭轉疲勞極限 ——正應力有效應力集中系數和剪應力有效應力集中系數 ——表面質量系數 ——尺寸系數 [s]——許用安全系數值 通過校核就可以確定軸的直徑。 橫移電機型號已選用BW1-29擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=1.1KW 輸出扭矩：M=187N.m 輸出轉速：N=51.7rmin 取傳動中各部件的效率為：齒輪傳動的效率φ=0.97，軸承效率φ=0.99，總傳動效率φ=0.95，所以作用在軸上的功率P=1.1×0.95=1.045KW 又因為軸的實際轉速n=Ni=25.85rmin 于是轉矩M=95490001.04525.85=386023N.mm 選取軸的材料為45鋼。根據機械設計表15-3，取A0=112，于是得： dmin=A03pn=112×31.04525.85=38.4mm,取d=50mm 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無需校核，只需要校核最小軸截面。 根據機械設計課本P373，表15-4可得： W=πd332=12500mm3 Wt=πd316=18225mm3 橫移載車板自重:W載車板=5000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則軸所受的壓力：F=50004+220002×35=7850N 所以軸所受的彎矩：M=F×L=7850×75=588750N.mm 上面已計算出軸所受的扭矩：T=386023N.mm,又因為扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=50.61MPa 據機械設計課本P362表15-1可知45號鋼許用彎曲應力：。 因此，故安全，軸滿足強度要求。 3.3主體框架的設計 三層升降橫移立體車庫的主體框架由支撐住、橫梁、縱梁、導軌梁、導軌焊接而成，如下圖所示。 （1）支撐住：采用空心方鋼，邊長a=400mm，厚度d=15mm,高度H=4900mm,共6根。 （2）橫梁：采用熱軋H型鋼400×200，t1=8,t2=13,長7200mm,共11根。 （3）縱梁：采用熱軋H型鋼400×400，t1=13,t2=21,長23830mm,共2根。 （4）導軌梁：采用工字鋼85×200，長23030mm,共兩根。 （5）導軌：采用工字鋼85×80，長23030，共兩根。 本章小結：在了解三層升降橫移式立體車庫工作原理之后，對立體車庫的總體鋼結構進行設計，并對橫移機構進行設計，確定橫移電機型號，并對傳動軸進行校核。  第四章 中層車位設計 中層車位既要實現(xiàn)橫移運動，也要實現(xiàn)升降運動，車位由一個移動的框架帶動載車板一起移動，并且裝有能使載車板升降的提升裝置。橫移運動采用減速電機和齒輪驅動，運行平穩(wěn)可靠；升降運動采用減速電機和鏈輪、鏈條提升。存取車時，先要判斷車位正下方是否有空位，有空位時直接通過升降運動實現(xiàn)存取車；沒有空位時，需移動下方車位，再進行升降運動存取車，存取完成后，車位復位。 中層車位設計包括：橫移框架設計、提升系統(tǒng)設計、安全裝置設計。 4.1橫移框架設計 4.1.1橫移框架的結構和尺寸設計 如上圖所示，橫移框架由三根200×400熱軋H型鋼焊接而成，其中兩根長7115mm，另一根長2662mm.框架下端分別安裝兩個主動輪和從動輪，主動輪安裝在橫移驅動軸上，驅動軸由減速電機通過齒輪驅動，從而實現(xiàn)框架的橫移運動。 4.1.2橫移運動電機的選型 （1)主要參數的確定 橫移運動行程 s = 2500mm 橫移運動時間 t = 20s 橫移速度，主要由設備運行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運行時的平穩(wěn)性等因素確定。 行走輪直徑：由結構尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為80mm。 橫移載車板與框架總重600kg,汽車設計重量2200kg,總重量=600+2200=2800kg 總額定載荷：W=28000N（取g=10N/Kg） （2）功率計算 橫移傳動軸轉速n計算： 則電機輸出軸轉速N=i*n=59.6r/min 其中：橫移速度V=125mm/s 行走輪直徑D=80mm 驅動力矩M計算： 由機械手冊1冊表1-1-7、1-1-9、1-1-10查得： 行走輪與鋼導數的靜摩擦系數：=0.15 行走輪與鋼導數的滾動摩擦系數：=0.05 滾動軸承的摩擦系數：=0.0015 正壓力：P=28000N 則：起動驅動力矩：M起=PRu=28000×0.04×0.15=168N 行走驅動力矩：M=PRu1+u2=28000×0.04×0.0515=57.68N 電機功率計算：M=9549P電N P電=MN9549=57.86×59.69549=0.361KW P起=M起×N9549=168×59.69549=1.049KW 由于結構緊湊，容納電機的空間狹小，所以選用BW1-29擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=1.1KW 輸出扭矩：M=187N.m 輸出轉速：N=51.7rmin 4.1.3橫移驅動軸的設計與校核 橫移電機型號已選用BW1-29擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=1.1KW 輸出扭矩：M=187N.m 輸出轉速：N=51.7rmin 取傳動中各部件的效率為：齒輪傳動的效率φ=0.97，軸承效率φ=0.99，總傳動效率φ=0.95，所以作用在軸上的功率P=1.1×0.95=1.045KW 又因為軸的實際轉速n=Ni=25.85rmin 于是轉矩M=95490001.04525.85=386023N.mm 選取軸的材料為45鋼。根據機械設計表15-3，取A0=112，于是得： dmin=A03pn=112×31.04525.85=38.4mm 取d=50mm 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無需校核，只需要校核最小軸截面。 根據機械設計課本P373，表15-4可得： W=πd332=12500mm3 Wt=πd316=18225mm3 橫移載車板及框架總重:W框架=6000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則軸所受的壓力：F=60004+220002×35=8100N 所以軸所受的彎矩：M=F×L=8100×75=607500N.mm 上面已計算出軸所受的扭矩：T=386023N.mm,又因為扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=52.01MPa 據機械設計課本P362表15-1可知45號鋼許用彎曲應力：。 因此，故安全，軸滿足強度要求。 4.2提升系統(tǒng)的設計 4.2.1提升方案的選擇 升降橫移式立體車庫中最常見的提升方式主要有鏈條提升和鋼絲繩提升。這里對鋼絲繩提升和鏈條提升在升降橫移類停車設備上應用的優(yōu)缺點進行簡單地比較和說明。 1、穩(wěn)定性。鏈條提升方式占優(yōu)。 2、沖擊力。鏈條提升方式占優(yōu)。升降車臺版啟動時沖擊較大，鏈條傳動可承受足夠大的沖擊力而不至于斷裂。而鋼絲繩在運行沖擊下會伸長變形甚至打結，影響升降運行的準確性，使用頻繁時在沖擊下更易斷裂，降低了設備的安全性和可靠性；此外鋼絲繩受損使鋼絲繩逐根斷裂而不易被發(fā)現(xiàn)，使用頻繁時半年就要更換一次，壽命低。 3、運行噪音。鋼絲繩提升方式占絕對優(yōu)勢。 4、成本。三層及以下情況下，鏈條提升方式的成本相對較低。主要是因為鋼絲繩提升方式的卷筒價格不菲，鋼絲繩提升的升降車臺板的長度比鏈條提升方式的車臺板要長。超過三層后鏈條提示方式就沒優(yōu)勢了，鋼絲繩的成本相對較低，這是因為車庫超過三層以后，鏈條的單價比鋼絲繩貴，而且隨之而來的縱梁和橫梁框架加長也必定導致成本的增加。 5、制造及安裝。鏈條提升方式占優(yōu)勢。鏈條鏈輪傳動系統(tǒng)安裝方便，運行安全可靠，已被大多數廠家采用，是現(xiàn)有升降橫移停車設備的標準模式。鋼絲繩傳動需要體積較大的卷筒，制造負責且影響美觀，安裝時可能造成繩體打結或小股斷裂，造成安全隱患。 6、維護與更換。鏈條提升方式占優(yōu)勢。從維護的便利性來說，鏈條有損壞，只需把損壞的那幾節(jié)鏈條更換即可；而鋼絲繩就不行，必須更換整根鋼絲繩；更換時必須在卷筒上壓緊繩頭并保證纏繞整齊，松緊程度必須合適。 由上可見，升降橫移類停車設備中鏈條提升和鋼絲繩提升各有優(yōu)缺點。一般來說，低于四層的停車設備提示方式傾向于鏈條提升，五層以上的提示方式傾向于鋼絲繩傳動。本設計是三層立體車庫，所以選用鏈條提升方案。 4.2.2提升機構的原理 如上圖所示，提升機構由提升電機、鏈輪、鏈條、張緊輪、載車板組成，鏈輪張緊輪都固定在橫移框架上，減速電機帶動主傳動軸轉動，主傳動軸帶動鏈輪轉動，主動鏈輪通過鏈傳動帶動從動鏈輪轉動，提升鏈條底端焊接在載車板兩側，頂端焊接在主從動鏈輪的鏈條上，通過鏈輪的轉動帶動鏈條移動，從而實現(xiàn)載車板的升降。 4.2.3提升機構的參數計算 （1）提升電機的選型 根據車庫使用者要求，本文設計的升降橫移式立體車庫提升時間不超過26秒， 設計取提升時間為22秒，提升載車板與橫移載車板之間的凈空垂直距離不得少于1．8m，即提升的位移為1．8m，所以可以計算出提升速度v約為0．08m／s。 載車板0.5噸重，停車重量2.2噸重，合計提升電機需提升的總重約為2．8噸，即G=27000N,取傳動中各部件的效率為：鏈傳動效率φ=0.97；軸承效率φ=0.99；齒輪效率φ=0.97。所以φ總=0.912 故電機提升功率P=G×v=27000x0．08m／s=2.16kw, 考慮傳動中各種摩擦阻力，使載荷增大10%，則Pz=2.16×110%=2.376KW， 則所需電機輸出功率P電=Pzφ總=2.605KW. 根據各立體車庫專用電機的型號，選用BW3-43擺線針輪減速電機，該電機的輸出功率為3kw，輸出扭矩為755N.m，輸出轉速為34r/min。在潤滑良好狀況下，各傳動構件之間的摩擦小，車庫傳動系統(tǒng)為低速傳動，電機每天運行的時間很短，僅在車輛入庫或者出庫時啟動，所選用電機具有一定過載能力，故所選電機能夠滿足要求。 (2)提升傳動軸的設計與校核 橫移電機型號已選用BW3-43擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=3KW 輸出扭矩：M=755N.m 輸出轉速：N=34rmin 取傳動中軸承效率φ=0.99，所以作用在軸上的功率P=3×0.96=2.88KW 電機軸直接驅動提升軸，于是轉矩M=95490002.8834=808856N.mm 選取軸的材料為45鋼。根據機械設計表15-3，取A0=112，于是得： dmin=A03pn=112×32.8834=49.2mm,取d=65mm 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無需校核，只需要校核最小軸截面。 根據機械設計課本P373，表15-4可得： W=πd332=27462.5mm3 橫移載車板自重:W載車板=5000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則軸所受的壓力：F=50004+220002×35=7850N 所以軸所受的彎矩：M=F×L=7850×75=588750N.mm 上面已計算出軸所受的扭矩：T=808856N.mm,又因為扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=27.78MPa 據機械設計課本P362表15-1可知45號鋼許用彎曲應力：。 因此，故安全，軸滿足強度要求。 （3）鏈輪及鏈條設計 橫移載車板自重:W載車板=5000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則鏈條所受的最大拉力：F=50004+220002×35=7850N 根據機械設計書表9-1選取短節(jié)距精密滾子鏈10A，其節(jié)距P=15.875mm 外徑dr=10.16mm,排拒Pt=18.11mm, 根據機械設計手冊表12-2-14：齒寬bn=0.95b1=8.93mm,取為9mm 鏈厚=b4+2b7=30 根據機械設計手冊表12-2-2取z1=z2=25 根據表9-3得鏈輪分度圓直徑d=Psin?(180z)=127mm 4.3安全防護裝置 車庫的安全防護措施非常重要，在眾多的車庫中車輛的高價性與車庫自身的價值相差很大，并與客戶對車庫的信任度有著密切的聯(lián)系。對于升降橫移式立體車庫，它的安全防護措施要做到以下幾點，并配備有相應的防護裝置。 1.防火措施：在車庫中安裝有溫煙傳感器，可對車庫的火情實行實時監(jiān)控，并把監(jiān)控信號傳給中央控制系統(tǒng)。 2急停措施：在發(fā)生異常情況時能使停車設備立即停止運轉，在操作盒上安裝有緊急停止開關，并設為紅色，以示醒目。 3.阻車裝置：在很多情況下停車時，司機必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側安裝上一高25mm以上的阻車擋鐵。防止超限運行裝置：停車設備在升降過程中，在定位開關上方裝有限位開關，當定位開關出現(xiàn)故障時，由限位開關使設備停止工作，起超程保護作用。 5.人車誤入檢出裝置：設備運行時，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測到在車庫運作時，有人或其它物體進入車庫，系統(tǒng)就會使這個車庫停止運作。 6.防止載車板墜落裝置：當載車板升至定位點后，需設置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式為電磁鐵驅動。 在載車板上升到正確停車高度時，安全吊鉤處于下圖所示狀態(tài)。載車板升降時，電磁鐵通電，推動下圖中3電磁鐵驅動安全吊鉤向左轉動，同時通過連接桿4帶動自制吊鉤向左轉動，從而實現(xiàn)吊鉤與載車板的分離，載車板在鏈條牽引下自由升降。本車庫通過連接桿連接4，自制一個安全吊鉤，省去一個電磁鐵驅動安全吊鉤，一個車位節(jié)省兩個電磁鐵驅動安全吊鉤。 防止載車板墜落裝置 本章小結：完成了載車板的移動框架設計，提升系統(tǒng)設計，安裝裝置設計。  第五章 頂層車位的設計 頂層車位只需實現(xiàn)升降運動，車位采用固定框架架構，并且裝有能使載車板升降的提升裝置。升降運動采用減速電機和鏈輪、鏈條提升。存取車時，先要判斷車位正下方是否有空位，有空位時直接通過升降運動實現(xiàn)存取車；沒有空位時，需移動下方車位，再進行升降運動存取車，存取完成后，車位復位。 頂層車位設計主要設計提升系統(tǒng)。 5.1提升機構的原理 如上圖所示，提升機構由提升電機、鏈輪、鏈條、張緊輪、載車板組成，鏈輪張緊輪都固定在橫移框架上，減速電機帶動主傳動軸轉動，主傳動軸帶動鏈輪轉動，主動鏈輪通過鏈傳動帶動從動鏈輪轉動，提升鏈條底端焊接在載車板兩側，頂端焊接在主從動鏈輪的鏈條上，通過鏈輪的轉動帶動鏈條移動，從而實現(xiàn)載車板的升降。 5.2提升機構的參數計算 （1）提升電機的選型 根據車庫使用者要求，本文設計的升降橫移式立體車庫提升時間不超過52秒， 設計取提升時間為45秒，提升載車板與橫移載車板之間的凈空垂直距離不得少于3.6m，即提升的位移為1．8m，所以可以計算出提升速度v約為0．08m／s。 載車板0.5噸重，停車重量2.2噸重，合計提升電機需提升的總重約為2．7噸，即G=27000N,取傳動中各部件的效率為：鏈傳動效率φ=0.97；軸承效率φ=0.99；齒輪效率φ=0.97。所以φ總=0.912 故電機提升功率P=G×v=27000x0．08m／s=2.16kw, 考慮傳動中各種摩擦阻力，使載荷增大10%，則Pz=2.16×110%=2.376KW， 則所需電機輸出功率P電=Pzφ總=2.605KW. 根據各立體車庫專用電機的型號，選用BW3-43擺線針輪減速電機，該電機的輸出功率為3kw，輸出扭矩為755N.m，輸出轉速為34r/min。在潤滑良好狀況下，各傳動構件之間的摩擦小，車庫傳動系統(tǒng)為低速傳動，電機每天運行的時間很短，僅在車輛入庫或者出庫時啟動，所選用電機具有一定過載能力，故所選電機能夠滿足要求。 (2)提升傳動軸的設計與校核 橫移電機型號已選用BW3-43擺線針輪減速電機，其參數如下： 輸出功率：P=3KW 輸出扭矩：M=755N.m 輸出轉速：N=34rmin 取傳動中軸承效率φ=0.99，所以作用在軸上的功率P=3×0.96=2.88KW 電機軸直接驅動提升軸，于是轉矩M=95490002.8834=808856N.mm 選取軸的材料為45鋼。根據機械設計表15-3，取A0=112，于是得： dmin=A03pn=112×32.8834=49.2mm,取d=65mm 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應力集中均將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無需校核，只需要校核最小軸截面。 根據機械設計課本P373，表15-4可得： W=πd332=27462.5mm3 橫移載車板自重:W載車板=5000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則軸所受的壓力：F=50004+220002×35=7850N 所以軸所受的彎矩：M=F×L=7850×75=588750N.mm 上面已計算出軸所受的扭矩：T=808856N.mm,又因為扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=27.78MPa 據機械設計課本P362表15-1可知45號鋼許用彎曲應力：。 因此，故安全，軸滿足強度要求。 （3）鏈輪及鏈條設計 根據實際需要選短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈），其結構特點：由外鏈節(jié)和內鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內鏈板為靜配合；滾子空套在套筒上可以自由轉動，以減少嚙合時的摩擦和磨損，并可以緩和沖擊。 橫移載車板自重:W載車板=5000N 車輛額定載荷：W車=22000N,車輛前后輪比重按3:2計算 則鏈條所受的最大拉力：F=50004+220002×35=7850N 根據機械設計書表9-1選取短節(jié)距精密滾子鏈10A， 其節(jié)距P=15.875mm,滾子直徑d1=10.16mm 內鏈節(jié)內寬b1=9.4mm,銷軸直徑d2=5.09 排拒Pt=18.11mm,鏈厚=b4+2b7=30,如下圖所示： 根據機械設計手冊表12-2-14：鏈輪齒寬bn=0.95b1=8.93mm,取為9mm 根據機械設計手冊表12-2-2取z1=z2=25 根據機械設計書表9-3得鏈輪分度圓直徑d=Psin?(180z)=127mm，鏈輪如下圖所示： 本章小結：完成了頂層升降系統(tǒng)的設計。  第六章 總結與展望 總結：立體車庫在我國屬于新興行業(yè)，國內對立體車庫使用新技術、新方法系統(tǒng)的理論研究少，在此背景下結合實際工程項目展開本文研究。本文所設計的立體車庫通過國家驗收并運行良好，本文所做工作總結如下： 1、 對三層升降橫移式立體車庫進行了基本結構設計，其中包括升降橫移式立體車庫的基本原理、基本組成。 2、 對鋼結構框架、傳動系統(tǒng)(包括升降、橫移傳動系統(tǒng))、載車板、以及安全防墜落裝置等進行設計，并進行了校核。 3、 建立車庫結構的三維建模并給出車庫結構的設計工程圖紙及相關技術資料。 展望：本文對三層升降橫移式立體車庫進行了研究和設計，提出了新的存取機構方案，滿足了設計要求，工作穩(wěn)定，并進行了校核。通過對機械式立體車庫的研究和設計，希望立體車庫向更大的空間發(fā)展，希望立體車庫系統(tǒng)更快普及，希望我國面臨的停車難問題早日解決。 致謝 本論文是在李明富老師的悉心指導下完成的，從論文的選題、課題研究方案的確立、課題研究技術路線到全文的總體構思以及撰寫的整個過程都傾注了老師的大量心血和辛勤勞動。在本文的完成過程中，李老師淵博的知識、活躍的學術思維、嚴謹的治學態(tài)度以及對科研工作的忘我進取精神使我在工作及以后的人生中受益匪淺。李老師的孜孜不倦的教導，讓我視野豁然開朗，使我的知識面不斷拓寬，老師的人格魅力成為我人生的燈塔，時刻激勵我積極進取、努力探索，開拓未來的人生。值此論文完成之際，謹向尊敬的李明富老師致以崇高的敬意和由衷的感謝! 同時也要感謝我的父母、朋友，在我的成長道路上，給與我生活上、精神上的支持和關心，在此對他們表示衷心的感謝!尤其對于我父親母親的辛勤養(yǎng)育和無微不至的關懷表示虔誠地感恩。 謝謝所有關心和幫助過我的老師和朋友。  參考文獻 【1】濮良貴.紀名剛．機械設計[M]．北京：高等教育出版社，2004． 【2】成大先．機械設計手冊：單行本．機械傳動[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2004.1 【3】王文卿．城市汽車停車場(庫)設計手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002．95．110． 【4】徐培萬．立體車庫的發(fā)展及市場前景[J]．國外科技動態(tài)，2000，5：30．31． 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