伸縮式框架結(jié)構(gòu)單車(chē)車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)【伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)總體設(shè)計(jì)】【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)總體設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE,伸縮式框架結(jié)構(gòu)單車(chē)車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)【伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)總體設(shè)計(jì)】【說(shuō)明書(shū)+CAD+PROE】,伸縮,框架結(jié)構(gòu),單車(chē),車(chē)庫(kù),設(shè)計(jì),自行車(chē),總體,整體,說(shuō)明書(shū),仿單 第一章 緒論 1.課題的研究背景和研究意義 作為一種清潔的交通工具，自行車(chē)已經(jīng)越來(lái)越受到各國(guó)的重視。不過(guò)要普及自行車(chē)，首先一定要解決自行車(chē)的停車(chē)問(wèn)題。不僅要有足夠的空間，還要保證停車(chē)的安全性以及便利性。 在交通擁擠、污染嚴(yán)重、能源消耗等問(wèn)題同時(shí)威脅著工業(yè)化國(guó)家和發(fā)展中世界的情況下，減少交通工具氣體排放量成為當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題之一，為此，各國(guó)大力倡導(dǎo)使用自行車(chē)作為出行的交通工具。在我國(guó)自行車(chē)是人民生活中重要的交通工具之一。自行車(chē)使用量的增加給其在城市停放方面帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如停放空間狹小，自行車(chē)易損壞；自行車(chē)亂停亂放，影響市容市貌；停放點(diǎn)監(jiān)管不嚴(yán)，盜竊頻率高等。目前，很多大中型城市已經(jīng)有公共自行車(chē)租賃行業(yè)，但存取自行車(chē)站點(diǎn)不足，站點(diǎn)容量不大的問(wèn)題己經(jīng)成為一個(gè)普遍現(xiàn)象，另外大部分自行車(chē)為露天停放，加速了自行車(chē)的損壞。要普及自行車(chē)，首先一定要解決自行車(chē)的停車(chē)問(wèn)題。不僅要有足夠的空間，還要保證停車(chē)的安全性以及便利性。如果自行車(chē)庫(kù)能在鬧市區(qū)安家，并有高品質(zhì)的外觀(guān)設(shè)施，將有助于推廣自行車(chē)這種健康環(huán)保的交通方式。 以北京市為例，截止2006年底，市區(qū)僅有公共停車(chē)場(chǎng)827處，共計(jì)車(chē)位5.6萬(wàn)個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量的8.5％，停車(chē)環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無(wú)法樂(lè)觀(guān)，僅有的227個(gè)地下車(chē)庫(kù)使用面積不足60萬(wàn)平方米，只能滿(mǎn)足1.3萬(wàn)輛機(jī)動(dòng)車(chē)停放的要求，路邊停車(chē)漸呈泛濫之勢(shì)，比例高達(dá)64％，而且還有繼續(xù)上升之勢(shì)。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對(duì)全國(guó)15個(gè)大城市停車(chē)現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車(chē)保有量與停車(chē)位之比平均為4.84：1，這一比值對(duì)于渴望“車(chē)者有其位”的車(chē)主來(lái)說(shuō)，形式不容樂(lè)觀(guān)。停車(chē)難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì)80年代初期，北京市權(quán)威部門(mén)對(duì)2000年北京汽車(chē)發(fā)展數(shù)的預(yù)測(cè)僅僅是70萬(wàn)－80萬(wàn)輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車(chē)總量則足足比預(yù)期多了100萬(wàn)輛，其中私人小客車(chē)的數(shù)量就高達(dá)45萬(wàn)輛。面對(duì)迅速發(fā)展的城市車(chē)流，停車(chē)設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車(chē)技術(shù)開(kāi)發(fā)推廣中心介紹，北京市停車(chē)設(shè)施的“欠賬”最保守估計(jì)應(yīng)為20－30％。 停車(chē)問(wèn)題是城市在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車(chē)輛停放狀態(tài)）問(wèn)題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通（車(chē)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(chē)設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車(chē)輛的不斷增加，對(duì)停車(chē)設(shè)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(huì)出現(xiàn)停車(chē)難的一系列問(wèn)題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國(guó)城市機(jī)動(dòng)車(chē)輛平均增長(zhǎng)速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長(zhǎng)速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)停車(chē)基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度，因此，我們必須重視城市停車(chē)難的問(wèn)題，并積極探求解決的措施。 專(zhuān)家們指出，解決城市靜態(tài)交通問(wèn)題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過(guò)政策法規(guī)，限制路面停車(chē)，提高停車(chē)場(chǎng)利用效率，使部分車(chē)主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車(chē)對(duì)停車(chē)場(chǎng)的需求。而硬措施，主要包括增建停車(chē)場(chǎng)，建設(shè)地下及立體停車(chē)場(chǎng)、利用其它空間滿(mǎn)足停車(chē)需求。而無(wú)論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門(mén)所需投入得精力和資金都不小。 隨著人類(lèi)社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來(lái)越大，人們?cè)诔鞘欣锏纳婵臻g卻越來(lái)越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開(kāi)始建設(shè)立體建筑、立體交通和立體停車(chē)。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)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(wǎng)，汽車(chē)的住宅--停車(chē)場(chǎng)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，由平面停車(chē)向立體停車(chē)，由簡(jiǎn)單的機(jī)械車(chē)庫(kù)向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車(chē)演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀(guān)賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車(chē)進(jìn)入家庭，城市動(dòng)態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，給停車(chē)產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇，停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。 作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車(chē)滿(mǎn)為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車(chē)已成為人們的共識(shí)。目前我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車(chē)進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車(chē)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車(chē)場(chǎng)、地下車(chē)庫(kù)和停車(chē)樓組合實(shí)施，是解決城市停車(chē)難最有效的手段也是停車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前，我國(guó)許多大城市如北京、上海、深圳都開(kāi)始大力發(fā)展機(jī)械式立體停車(chē)產(chǎn)業(yè)。機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車(chē)庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車(chē)庫(kù)由于要留出足夠的行車(chē)通道，平均一輛車(chē)就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車(chē)庫(kù)，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(chē)庫(kù)的話(huà)，50平方米的土地面積上便可存放40輛車(chē)，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一種伸縮性自行車(chē)車(chē)庫(kù)，用多個(gè)單元可根據(jù)場(chǎng)地條件靈活地組成各種造型的多窗的立體存車(chē)庫(kù)，在有地下空間的場(chǎng)合，還可深入地下空間，而存取車(chē)輛均可像一般存車(chē)棚一樣很方便的在地面進(jìn)行。還可利用其有相當(dāng)面積的外圍敷設(shè)商業(yè)廣告以縮短投資回收周期。由于多單元組合成網(wǎng)式結(jié)構(gòu)保證了結(jié)構(gòu)剛性，車(chē)庫(kù)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)可直接在構(gòu)架外敷設(shè)，不必另建外墻，因而降低了造價(jià)。因此它存車(chē)密集度高，布置靈活，造價(jià)低廉，存取方便快速，社會(huì)效益好。 2.伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 減少交通工具氣體排放量成為當(dāng)今社會(huì)綠色環(huán)保的主題之一, 為此, 各國(guó)大力倡導(dǎo)使用自行車(chē)作為出行的交通工具。然而, 自行車(chē)使用量的增加卻給其在城市停放方面帶來(lái)了一系列問(wèn)題, 如停放空間狹小, 易破壞自行車(chē)外表; 自行車(chē)亂停亂放, 影響市容市貌; 在人行道與自行車(chē)車(chē)道設(shè)計(jì)重疊,阻礙交通; 停放點(diǎn)監(jiān)管不嚴(yán), 盜竊頻率 高等。自行車(chē)停放帶來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越受人們關(guān)注。針對(duì)以上問(wèn)題以及不同場(chǎng)合的停放特點(diǎn), 人們相繼開(kāi)發(fā)出如保證自行車(chē)穩(wěn)定及安全并充分利用空間等多種功能的自行車(chē)停放裝置。并且隨著機(jī)械電子技術(shù)的發(fā)展、 人們生活質(zhì)量的提 高,全自動(dòng)、方便快捷、存儲(chǔ)量大的新型自行車(chē)停放裝置也逐步受到重視。 1.2.1 自行車(chē)停車(chē)架及停車(chē)棚 目前最普遍的自行車(chē)停放裝置是樣式各異的自行車(chē)停車(chē)架, 如圖 1 所示。 自行車(chē)停車(chē)架是用普通的金屬 制成的形狀各 異的欄桿, 依靠車(chē)鎖把自行車(chē)固定在欄桿上, 或者通過(guò)兩 桿間的間隙夾持住車(chē)輪來(lái)保證自行車(chē)停放的穩(wěn)定。這類(lèi)停放裝置安裝簡(jiǎn)便、成本低、可轉(zhuǎn)移性較好。但當(dāng)自行車(chē)存入量增加時(shí), 因車(chē)架間隙小, 造成自行車(chē)之間相互阻礙和摩擦[1-2]。 圖1.自行車(chē)停車(chē)車(chē)架 自行車(chē)停車(chē)架屬于露天式的停放裝置, 易受到雨淋、 日曬和外界行為的影響, 不能達(dá)到對(duì)自行車(chē)的有效保護(hù)。為彌補(bǔ)自行車(chē)停車(chē)架的這一缺陷, 自行車(chē)停車(chē)棚應(yīng)運(yùn)而生。自行車(chē)停車(chē)棚是在一塊固定區(qū)域上建立密閉或半密閉的遮蔽棚,棚內(nèi)安裝有一些自行車(chē)停放架以達(dá)到停放自行車(chē)的目的 , 有密閉式車(chē)棚和敞門(mén)式車(chē)棚兩 種主要形式, 如圖 1所示[3]。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本較低。它還能有效避免自行車(chē)受外界因素的影響、 保證停放自行車(chē)的穩(wěn)定性 、 減少 胡亂停車(chē)行為。 為增加自行車(chē)停車(chē)架 及停車(chē)棚的防盜措施, 人們發(fā)明了智能自行車(chē)棚[ 4 ]。這種自行車(chē)車(chē)棚是在密閉式自行車(chē)車(chē)棚的入口安裝上一種門(mén)禁裝置, 只有通過(guò)自行車(chē)車(chē)主專(zhuān)屬的電子鑰匙或者磁卡才能開(kāi)啟車(chē)棚門(mén)存放或提取自行車(chē)。這種車(chē)棚不僅擁有普通停車(chē)棚的優(yōu)點(diǎn), 而且可以明顯減少停放自行車(chē)被盜的現(xiàn)象。它已經(jīng)在北京市海淀區(qū)的 8 4個(gè)老舊小區(qū)投入使用。 1.2.2.雙層自行車(chē)停放裝置及直立式自行車(chē)停車(chē)架 自行車(chē)停車(chē)架及停車(chē) 棚要求較大的預(yù)設(shè)停放區(qū)域, 在預(yù)設(shè)停放區(qū)域小、 人流量大、 存放車(chē)輛頻繁的地段, 比較難以滿(mǎn)足這一要求需求, 因此停放區(qū)域逐漸向縱向空間發(fā)展, 出現(xiàn)了一種雙層自行車(chē)停放裝置, 如圖 2所示[ 5 ]。這種停放裝置由普通的自行車(chē)停車(chē)架演變而來(lái), 但增大了存車(chē)容量。它主要由縱向支撐架、 水平向固定架、 可滑動(dòng) 的抽拉架和下層停車(chē)架組成。存車(chē)者先將 抽拉架抽出, 再把自行車(chē)推上抽拉架, 最后將抽拉架推舉回水平向固定架, 即可完成了自行車(chē)在上層的停放, 取車(chē)者按著逆向步驟便可取走自行車(chē)。這種停放裝置在國(guó)內(nèi)許多城市得到了較多的應(yīng)用, 圖2為其實(shí)物像片[6]。 雙層自行車(chē)停放裝置要靠人力將自行車(chē)推舉至 1 . 2 m以上的 上層車(chē)位, 使用不太方便。針對(duì)此不足, 在國(guó)外, 流行一種直立式 自行車(chē)停車(chē)架 , 如 圖 2所示[7]。它是以一根橫向的支撐架為基礎(chǔ),支撐架上安裝著8~ 10 個(gè)等間距、可轉(zhuǎn)動(dòng)的自行車(chē)停車(chē)架[9]。當(dāng)存車(chē)者把自行車(chē)推上停車(chē)架后,自行車(chē)輪子被夾緊在停車(chē)架的 U 型導(dǎo)輪架中間,利用掛鎖將自行車(chē)的腳踏板與整個(gè)支撐架鎖在一起,最后靠較小的人力便可將整個(gè)停放架抬起成直立狀[10-15]。 圖2.雙層自行車(chē)停放裝置 1.2.3. 全自動(dòng)地下自行車(chē)車(chē)庫(kù) 上述介紹的自行車(chē)停 放裝置能停放的自行車(chē)數(shù)量有限,在中國(guó)這類(lèi)自行車(chē)使用大國(guó), 自行車(chē)停車(chē)容量依然是亟待解決的問(wèn)題。近年來(lái)人 們開(kāi)發(fā)出一種海量存放、 全自動(dòng)化、 安全防盜、 避免摩擦、 方便快捷的自行車(chē)停放裝置,全自動(dòng)地下自行車(chē)車(chē)庫(kù)[15-16]。 該車(chē)庫(kù)只有入口部分露出地面, 地下部分為圓柱形結(jié)構(gòu), 形似冰山, 自行車(chē)停放架沿著圓柱形結(jié)構(gòu)一層層搭建起來(lái)。整個(gè)圓柱形構(gòu)架的中心空余部分用于安裝車(chē)庫(kù)的核心部分，機(jī)械手升降導(dǎo)軌、 機(jī)械手行走導(dǎo)軌和控制電路, 以保證機(jī)械手臂進(jìn)行自行車(chē)的控制、升降 、夾取、檢測(cè)及安全保護(hù)等。該車(chē)庫(kù)的磁卡感應(yīng)裝置未使用傳統(tǒng)的CHIP卡, 而是選用標(biāo)準(zhǔn)的智能型EC-卡 ( 類(lèi)似國(guó)內(nèi)的借記卡) , 這種卡不僅反應(yīng)靈敏而且使用壽命較長(zhǎng)[17]。這種安全防盜技術(shù)加上整個(gè)車(chē)庫(kù)的地下圓柱形結(jié)構(gòu),車(chē)庫(kù)的防盜能力得到很大提高。存車(chē)者只需將自行車(chē)放在指定位置, 按下按鈕, 停放裝置的機(jī)械手臂會(huì)自動(dòng)把自行車(chē)存放至停放裝置的空閑位置; 取車(chē)者也只需 按一下按鈕, 自行車(chē)就會(huì)自動(dòng)被機(jī)械手臂傳送到取車(chē)者的面 前。整個(gè)存取車(chē)過(guò)程只需 3 0 s -3 5 s[ 18 ]。 目前,日本、荷蘭、西班牙、德國(guó)的一些城市已經(jīng)使用這種停車(chē)裝置, 并受到了廣泛的歡迎, 打算在其他城市 也普及使用[17-19]。歐洲的停車(chē)庫(kù)圓柱直徑為 7.5m , 高度為 5.25 m , 能容納92輛自行車(chē)；日本東京的 K as a i 車(chē)站所建的停車(chē)庫(kù)可容納下 1 8 0 輛自行車(chē), 并已經(jīng)建有 3 6個(gè)圓柱狀的停車(chē)空間, 總共能停 放 6 0 0 0 多輛自行車(chē)[20]。這種全自動(dòng)地下自行車(chē)車(chē)庫(kù)特別適用于某些未規(guī)劃完整的交通線(xiàn)路, 停放自行車(chē)的空間預(yù)留地 少、 居 民生活密集的區(qū)域建造自行車(chē)車(chē)庫(kù)[21]。 第二章 伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)總體設(shè)計(jì) 伸縮式車(chē)庫(kù)存取車(chē)輛的工作原理的優(yōu)劣，直接影響到車(chē)主等待時(shí)間的長(zhǎng)短。在現(xiàn)代社會(huì)的快節(jié)奏生活中，采用一套原理便捷的存取車(chē)輛的方案，可以大大減少車(chē)主等待的時(shí)間，這對(duì)車(chē)庫(kù)的效益和信譽(yù)都具有重要的意義。 存車(chē)入庫(kù)方案可以由不同數(shù)量的伸縮機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、出入口以不同的組合形式和空間布置構(gòu)成。而合理完善的方案應(yīng)保證工作可靠安全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低廉、維護(hù)方便和顧客等待時(shí)間短等要求。 圖2.1伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)整體設(shè)計(jì) 如圖2.1為本畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)，如圖所示，伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)有三個(gè)出入口，最多可同時(shí)對(duì)許多輛自行車(chē)進(jìn)行存取操作。此外，停電時(shí)車(chē)庫(kù)也能在底層停放多輛單車(chē)。底層的車(chē)位只橫移且均可做出入口，其中任意一個(gè)可作周轉(zhuǎn)用，二層的車(chē)位只升降。平時(shí)車(chē)庫(kù)無(wú)車(chē)時(shí)，所有液壓缸卸荷，停車(chē)板均位于底層。二層用的停車(chē)板在上，底層的停車(chē)板在下。存車(chē)時(shí)車(chē)首先放在某一上層車(chē)位的停車(chē)板，人員離去，當(dāng)一層的自行車(chē)停滿(mǎn)了，啟動(dòng)液壓提升機(jī)構(gòu)，提升相應(yīng)停車(chē)板及車(chē)輛至二層，后來(lái)的車(chē)輛可直接停于其下方。取車(chē)時(shí)，若是停于底層的車(chē)可直接出去，若是停于二層的車(chē)要先判斷其下方車(chē)位是否有車(chē)，若無(wú)車(chē)則直接降至一層后將車(chē)開(kāi)出，若有車(chē)則先將其下方的擺滿(mǎn)的自行車(chē)橫移到旁邊的車(chē)位，再降下停車(chē)板，將車(chē)開(kāi)出。 所以，本畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)主要有停車(chē)架、液壓伸縮機(jī)構(gòu)、鏈輪伸縮機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、安全裝置等結(jié)構(gòu)組成。 停車(chē)架主要是提供兩層的停車(chē)間，這樣不僅能大大提高空間的利用率，同時(shí)能減少車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)量。液壓伸縮機(jī)構(gòu)主要是用于對(duì)第二層停車(chē)間的伸縮用。保證第二層的停車(chē)間的堅(jiān)固，鏈輪伸縮機(jī)構(gòu)也是用于第二層停車(chē)間的伸縮用的，鏈輪伸縮機(jī)構(gòu)是停車(chē)間伸縮的主要?jiǎng)恿?，液壓氣缸主要用作輔助提伸，當(dāng)最上面的一層的單車(chē)庫(kù)已經(jīng)停滿(mǎn)了單車(chē)，通過(guò)鏈輪和液壓缸合力把上面的單車(chē)放下來(lái)。當(dāng)我們需要取下第二層的單車(chē)，且第一層有單車(chē)時(shí)，我們就需要用到橫移機(jī)構(gòu)，首先使用橫移機(jī)構(gòu)把第一層橫移的一邊，然后緩慢地把第二層的停車(chē)間放下來(lái)，把第二層的單車(chē)騎走后，在把機(jī)構(gòu)回歸原位。安全機(jī)構(gòu)主要是用于停車(chē)庫(kù)的安全的機(jī)構(gòu)。 第三章 伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)的詳細(xì)設(shè)計(jì) 伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)的主要包括對(duì)停車(chē)架、液壓伸縮機(jī)構(gòu)、鏈輪伸縮機(jī)構(gòu)、橫移機(jī)構(gòu)、安全裝置等結(jié)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇。 3.1 停車(chē)架的設(shè)計(jì)與計(jì)算 伸縮式自行車(chē)車(chē)庫(kù)是由一系列停車(chē)架和相應(yīng)數(shù)量的停車(chē)板組成的。停車(chē)架主要由上停車(chē)板、提升機(jī)構(gòu)、立柱、下停車(chē)板、橫移機(jī)構(gòu)組成。提升上停車(chē)板的液壓結(jié)構(gòu)型式可采用兩種方案，即四缸直頂式和單杠側(cè)頂式，如圖3-1所示。 圖3-1.上停車(chē)板液壓結(jié)構(gòu)形式 a）四缸直頂式 b）單缸側(cè)頂式 a) 四缸直頂式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是上停車(chē)板四點(diǎn)受支承，受力情況較好活塞桿主要承受壓力，且重量有四個(gè)液壓缸均分，所以活塞桿所需的橫截面積較小。但此方案相對(duì)占地面積較大，因?yàn)橄聦榆?chē)輛的進(jìn)出與下層停車(chē)板的橫移必須在四根活塞桿間穿過(guò)，因此，四根活塞桿間包夾的區(qū)域必須大于底層停車(chē)板，而上層停車(chē)板須由這四根活塞桿舉升，其尺寸將更大。 b) 單杠側(cè)頂式提升結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是提升上停車(chē)板的傳力系統(tǒng)簡(jiǎn)便，占地面積小。且車(chē)輛進(jìn)出方便，外形美觀(guān)。但上停車(chē)板的支承懸臂對(duì)立柱的傾覆力矩較大。 綜合以上分析，設(shè)計(jì)采用單杠側(cè)頂式提升結(jié)構(gòu)。因?yàn)樯炜s式自行車(chē)車(chē)庫(kù)的最主要目的是盡量用較小的占地面積停放更多的車(chē)輛；再者，從設(shè)備的使用性能還應(yīng)考慮車(chē)輛的進(jìn)出方便，外形美觀(guān)等因素。 3.1.1 停車(chē)板的設(shè)計(jì)計(jì)算 停車(chē)板用于停放車(chē)輛，承受車(chē)輛重量，并完成提升或橫移的動(dòng)作，因此停車(chē)板要有足夠的空間尺寸和足夠的強(qiáng)度剛度。同時(shí)為減少提升機(jī)構(gòu)和橫移機(jī)構(gòu)的功率輸出，其自身重量要輕。 一、下停車(chē)板的設(shè)計(jì) 根據(jù)單車(chē)的尺寸，且按照盡量放多的車(chē)輛的原則，我們選取各項(xiàng)尺寸中最大的一組數(shù)據(jù)，即全長(zhǎng)5350mm，全寬2000mm，全高1550mm，全重2000kg進(jìn)行設(shè)計(jì)。 人行道 圖3-2.上停車(chē)板尺寸 如圖3-2所示，我們?cè)O(shè)計(jì)停車(chē)板上可以并排放兩排單車(chē)，中間是人行道，因此停車(chē)板在寬度方向上應(yīng)留有足夠的空間。通過(guò)對(duì)車(chē)輛的實(shí)際測(cè)量并考慮到車(chē)輛停放時(shí)的偏心，對(duì)結(jié)果適當(dāng)放大，下停車(chē)板總寬L1=4000mm。由于下停車(chē)板只需在其底面與支承框架固定并作橫移動(dòng)作，其長(zhǎng)度尺寸沒(méi)有任何額外要求，因此根據(jù)自行車(chē)車(chē)身全長(zhǎng)尺寸以及預(yù)留足夠的人行道的寬度和長(zhǎng)度，下停車(chē)板總長(zhǎng)L2=5100mm。 二、上停車(chē)板的設(shè)計(jì) 圖3-3 上停車(chē)板結(jié)構(gòu) 1-下停車(chē)板；2-滾輪；3-橫移導(dǎo)軌；4-導(dǎo)軌路基；5-上停車(chē)板支承架的槽鋼；6-架高用的角鐵或槽鋼；7-立柱；8-導(dǎo)向板；9-斜拉桿；10-上停車(chē)板；11-引坡段（以上各部件將在后文作詳細(xì)設(shè)計(jì)介紹） 上停車(chē)板在提升時(shí)受傾覆力作用，其底部應(yīng)有堅(jiān)固的支承框架。而當(dāng)它降至底層時(shí)，該框架不能壓觸到下停車(chē)板，因此上停車(chē)板及其支承框架可如圖3-3所示布置。支承框架的最外圈尺寸大于下停車(chē)板，其四個(gè)角上用角鐵或槽鋼焊四個(gè)支腿6，將上停車(chē)板架高，架高高度取100mm，以使其不壓觸到下停車(chē)板。而架高的停車(chē)板須設(shè)一引坡11，以使車(chē)輛能平穩(wěn)地開(kāi)上上停車(chē)板，引坡坡度取。鑒于以上原因，上停車(chē)板尺寸要比下停車(chē)板的尺寸大，取總寬L3=4400mm，總長(zhǎng)L4=6000mm。 上下停車(chē)板材料均選用厚度為4mm的菱形花紋鋼板（GB3277-82）拼合而成，其中上停車(chē)板的引坡可直接將鋼板彎折加工而成。查表《花紋鋼板（GB3277-82）》,得厚度為4mm的菱形花紋鋼板的理論重量為33.4kg/m2，故上下停車(chē)板分別重： kg kg 3．1．2 停車(chē)板支承框架的設(shè)計(jì)計(jì)算 支承框架一方面支承停車(chē)鋼板及車(chē)輛的重量，提高鋼板剛度，另一方面起到連接鋼板與提升機(jī)構(gòu)的作用。上下停車(chē)板的支承框架均采用槽鋼，靠螺栓螺母將鋼板固定其上。最外圈的四根槽鋼與停車(chē)板邊緣留適當(dāng)距離，槽鋼與槽鋼相交處也留有一定空隙，如圖3-4所示。 a) b) 圖3-4 停車(chē)板支承框架 a) 上停車(chē)板的支承架結(jié)構(gòu) b) 下停車(chē)板的支承架結(jié)構(gòu) 根據(jù)上下停車(chē)板的受力情況求槽鋼的截面慣性矩，選擇槽鋼型號(hào)。圖3-5a)是上停車(chē)板受力情況的側(cè)視圖。由于下停車(chē)板的受力情況較上停車(chē)板好，故只要使用同樣型號(hào)的槽鋼即安全，這里不對(duì)其進(jìn)行校核。 單取支承架中間的兩根縱向槽鋼分析，單根槽鋼受力如圖3-5b)，設(shè)汽車(chē)的重力G集中于停車(chē)板的中央1/2處，槽鋼承受鋼板及其自身的均布載荷。因此對(duì)于單根槽鋼，它的變形是兩者共同作用引起的。在集中力P單獨(dú)作用下，其最大撓度為： m-4 在均布載荷q單獨(dú)作用下，最大撓度 m-4 兩式中,E——材料的彈性模量，這里E=210GPa； I——材料的截面慣性矩。 疊加以上結(jié)果，求得在集中力和均布載荷共同作用下，單根槽鋼的最大撓度 m-4 對(duì)于支承框架的槽鋼要求剛度較大，因此其允許撓度[f]取0.0002l，令。由此可求得槽鋼的截面慣性矩 m-4 查型鋼表《熱軋普通槽鋼（GB707-65）》，選用5號(hào)槽鋼即可。5號(hào)槽鋼的理論重量為5.44kg/m,根據(jù)圖3-4所示的尺寸數(shù)據(jù)，上下兩停車(chē)板支承框架的重量分別為： 上框架 kg 下框架 kg 3.2 上層提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖3-6是側(cè)頂式車(chē)架提升機(jī)構(gòu)的傳力系統(tǒng)。上停車(chē)板固定在支承架上，支承架與導(dǎo)向板固定，并用斜拉桿拉住組成一剛性體，靠?jī)筛湕l直接提升。而鏈輪靠液壓缸 圖3-6 提升機(jī)構(gòu) 1-鏈輪軸；2-上停車(chē)板；3-斜拉桿；4-支承架；5-導(dǎo)槽；6-導(dǎo)向板； 7-立柱；8-鏈輪；9-液壓缸；10-提升鏈；11-地基；12-導(dǎo)槽 舉升，其中導(dǎo)向板套在立柱上。為使停車(chē)板上升時(shí)導(dǎo)向板與立柱之間的摩擦阻力減小，下降時(shí)靠車(chē)輛和停車(chē)板自重能順利下滑，在每個(gè)導(dǎo)向板的兩側(cè)上下各裝有兩個(gè)滾輪。當(dāng)上停車(chē)板升降時(shí)，僅有滾輪與立柱接觸。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)，查表《我國(guó)成年男子和女子人體主要結(jié)構(gòu)平均尺寸參數(shù)》，取底板的提升高度h=1900mm。液壓缸垂直布置在兩立柱中間，鏈輪軸固定在液壓缸活塞桿的頂端，兩個(gè)鏈輪對(duì)稱(chēng)安裝在軸上。提升鏈一段固定在地面上，另一端繞過(guò)鏈輪后與停車(chē)板及支承架垂直固定，組成一級(jí)放大機(jī)構(gòu)。采用這樣的放大機(jī)構(gòu)可使液壓缸的行程大大縮短。 3．2．1 導(dǎo)向板、立柱、滾輪、斜拉桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖3-8 導(dǎo)向板尺寸 1-滾輪；2-立柱；3-導(dǎo)向板；4-支承架槽鋼；5-停車(chē)板 1、導(dǎo)向板 圖3-9 立柱校核 a)立柱受力簡(jiǎn)圖 b)立柱變形簡(jiǎn)圖 a) b) 導(dǎo)向板的作用是為停車(chē)板升降導(dǎo)向。它與停車(chē)板的支承框架靠螺栓螺母及點(diǎn)焊固定，并與滾輪裝配。升降時(shí)滾輪在立柱的槽內(nèi)上下滾動(dòng)，同時(shí)斜拉桿的一端也固定在導(dǎo)向板上，其結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。它由三塊板料件靠螺栓螺母連接在一起，上邊緣的兩側(cè)還有兩塊抱箍1，正面下緣與停車(chē)板支承架同樣靠螺栓螺母連接，同時(shí)配以點(diǎn)焊。立柱、滾輪以及支承架與它的裝配位置如圖3-8左圖所示。兩側(cè)面的四個(gè)孔用于安裝滾輪的軸，單側(cè)上方的孔安裝斜拉桿的定位軸。其垂直方向的各項(xiàng)尺寸已由圖3-8右圖3-7 導(dǎo)向板 圖給出，其截面尺寸及整個(gè)重量將在后文的立柱部分計(jì)算得出。 2、立柱 提升機(jī)構(gòu)的兩根立柱設(shè)計(jì)采用實(shí)心方鋼加工而成。現(xiàn)在計(jì)算其截面。圖3-9a)是上停車(chē)板在立柱上的受力圖，設(shè)車(chē)輛、鋼板、支承架等的重力P作用在停車(chē)板的中央，它對(duì)立柱的力矩同上下滾輪受導(dǎo)軌的支承而形成的力偶平衡,對(duì)于單根立柱有 N。立柱受到該力偶的反作用力偶m’立柱的變形簡(jiǎn)圖如圖3-9b)所示。圖中l(wèi)為兩滾輪軸中心距的中點(diǎn)到地面的高度，h為立柱全高，設(shè)h=4m,根據(jù)前文停車(chē)板的提升高度以及設(shè)定的導(dǎo)向板垂直方向尺寸，取l=2.3m。于是單根立柱的最大撓度 式中,E——鋼材的彈性模量，這里 E=210GPa； I——立柱的截面慣性矩(m4)。 圖3-10 a)慣性矩最小截面 b)立柱截面尺寸 a) b) 同樣取允許撓度[f]為0.0002l，令。由此可求得立柱的截面慣性矩 m4 圖3-11 導(dǎo)向板截面尺寸 對(duì)于矩形截面，如圖3-10a)所示，,因此取h=530mm，b=400mm。于是設(shè)計(jì)立柱截面如圖3-10b)所示，兩導(dǎo)槽寬度為200mm。 現(xiàn)在進(jìn)一步確定導(dǎo)向板尺寸,因?yàn)閷?dǎo)向板三面包圍該矩形立柱,因此根據(jù)立柱截面尺寸并放適當(dāng)余量,其截面尺寸如圖3-11所示。 3、滾輪 圖3-12 滾輪裝配 1-立柱的導(dǎo)槽；2-滾輪；3-輪軸；4-軸承；5-導(dǎo)向板的鋼板；6-雙螺母、彈簧、墊圈結(jié)構(gòu) 滾輪通過(guò)軸承裝配在小輪軸上，小輪軸靠螺母固定在導(dǎo)向板上。導(dǎo)向板及停車(chē)板等被提升時(shí)，滾輪就在立柱的導(dǎo)槽內(nèi)滾動(dòng)。其裝配關(guān)系如圖3-12所示，另一側(cè)的滾輪裝配與此圖呈鏡像。 下面對(duì)輪軸進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。由圖3-9a)可知，在傾覆力矩作用下，因?yàn)闈L輪的軸承與導(dǎo)向板鋼板的距離很短，可看作滾輪軸受剪力。單根軸受到的剪力大小F可由下式求出： （3-1） 式中,m——力偶矩； n——力偶對(duì)數(shù)，這里一根立柱有2組； a——上下滾輪的軸距。 于是N。 軸的截面積應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系： （3-2） 式中，[τ]——45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)后的抗剪切強(qiáng)度，查表得155MPa。 于是m2。由此求得軸的直徑d≈0.0265m，取d=30mm。 查表GB/T283-94《圓柱滾子軸承》，選用圓柱滾子軸承N206E。 現(xiàn)在確定導(dǎo)向板鋼板的厚度。導(dǎo)向板材料選用45號(hào)鋼，查得其許用擠壓應(yīng)力MPa，則導(dǎo)向板與滾輪軸的擠壓面積Abs應(yīng)滿(mǎn)足以下關(guān)系： （3-3） 設(shè)導(dǎo)向板厚度為δ(mm)，因?yàn)榉e壓面只有半個(gè)圓柱面，因此 mm 取δ=10mm。 4、斜拉桿 圖3-13 斜拉桿裝配 斜拉桿一端固定在導(dǎo)向板上，另一端固定在停車(chē)板及支承架上，用于減小停車(chē)板對(duì)導(dǎo)向板的傾覆力矩，改善受力情況。其結(jié)構(gòu)及裝配如圖3-13所示，即活節(jié)螺栓長(zhǎng)度很長(zhǎng)的索具螺旋扣。它與停車(chē)板的連接處取在停車(chē)板從導(dǎo)向板往引坡方向的全長(zhǎng)的2/3處。這是因?yàn)檫B接處離導(dǎo)向板越遠(yuǎn)，拉桿受的拉力越小。但太遠(yuǎn)則停車(chē)板的彎矩加大。 設(shè)車(chē)輛停好后，整個(gè)重心位與停車(chē)板中心，則兩根斜拉桿的拉應(yīng)力T如下計(jì)算： 根據(jù)停車(chē)板（如圖3-14所示）的平衡方程∑mc=0,得 （3-4） ∴ kN 為減小截面積選用抗拉應(yīng)力強(qiáng)度σb較大的50號(hào)鋼，查表GB699-88《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》，得50號(hào)鋼MPa, 圖3-14 斜拉桿校核 ∴ m2 求得d≥11mm，取d=13mm, 于是單根斜拉桿的重量 kg 式中,ρ——鋼材的密度，這里 ρ=7.8103kg/m3； A——斜拉桿的截面積(m2)； L——斜拉桿的長(zhǎng)度(m)，用勾股定理計(jì)算。 3.2.2 鏈輪軸、鏈條及鏈輪的選用設(shè)計(jì)計(jì)算 1、鏈輪軸 圖3-15 提升機(jī)構(gòu)平面位置 鏈輪軸由液壓缸活塞桿從其中心頂升，同時(shí)停車(chē)架的全部重量通過(guò)鏈條鏈輪作用在軸上。 設(shè)計(jì)鏈輪、軸、停車(chē)板、立柱的平面相對(duì)位置尺寸如圖3-15所示。設(shè)計(jì)鏈輪軸全長(zhǎng)3m，兩鏈輪中心剖面間距1.7m，在軸上對(duì)稱(chēng)分布。軸的結(jié)構(gòu)及與鏈輪的裝配如圖3-16所示。提升時(shí)軸兩端的最后一端階梯軸在立柱的兩條內(nèi)側(cè)導(dǎo)槽內(nèi)上下滑動(dòng)，且與導(dǎo)向板內(nèi)側(cè)滾輪使用的是相同的導(dǎo)槽，軸在上，滾輪在下。這樣提升時(shí)可保證停車(chē)板不會(huì)因提升過(guò)度而發(fā)生超程事故。 現(xiàn)在根據(jù)軸受的彎矩對(duì)其直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)確定。軸的軸向中部受支座的支承力，對(duì)稱(chēng)間距1.7m處受兩鏈輪通過(guò)軸承給軸的壓力。設(shè)支座作用面長(zhǎng)200mm。因此軸的最大彎矩為單側(cè)鏈輪對(duì)軸的壓力與其輪轂寬度中心到支座同側(cè)端面的距離，即N?m。軸的材料選用許用彎曲應(yīng)力較大的40Cr，查表得MPa。于是求得軸的抗彎截面系數(shù)m3。由求得d≈0.122m，取d=130mm。取軸的平均直徑為115mm， 圖3-16 鏈輪軸裝配 1-緊定螺釘；2-套筒；3-擋圈；4-鏈輪；5-軸承；6-活塞桿；7-抱箍 這樣可求得軸的重量大約為kg。由于鏈 輪處徑向載荷較大，查表GB/T288-94《雙列調(diào)心滾子軸承》，選用雙列調(diào)心滾子軸承3053726。得該軸承：d=130mm,D=210mm,B=64mm。 2、提升鏈 提升鏈的功能是緩慢地提升停車(chē)板，并將其固定在一定的高度上。起重機(jī)械中應(yīng)用的鏈條有環(huán)形焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。焊接鏈的優(yōu)點(diǎn)是：撓性好，可用較小直徑的鏈輪和卷筒，由載荷產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的力矩也較?。槐容^耐腐蝕。其缺點(diǎn)是：安全可靠性差，不耐沖擊；在運(yùn)動(dòng)中經(jīng)常產(chǎn)生滑移，易磨損。片式關(guān)節(jié)鏈的優(yōu)點(diǎn)是：撓性比焊接鏈更好，比較可靠，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。缺點(diǎn)是：由方向性，橫向無(wú)撓性；成本高，對(duì)灰塵和銹蝕較敏感。而上停車(chē)板在提升或懸滯時(shí)，為安全起見(jiàn)，不允許有任何滑移，故選用片式關(guān)節(jié)鏈。 車(chē)庫(kù)的鏈條總是在低速重載的工況下工作的。因此，設(shè)計(jì)時(shí)不宜像傳動(dòng)鏈那樣使用額定功率曲線(xiàn)圖表進(jìn)行鏈條規(guī)格的選擇計(jì)算，而應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算： （3-5） 式中,Q——鏈條極限拉伸載荷(N)； Fmax——最大工作載荷(N)； [n]——許用安全系數(shù)。 許用安全系數(shù)[n]一般取4—8，本次設(shè)計(jì)選用[n]=5，同時(shí)取N,該載荷值已可包括收容車(chē)輛、停車(chē)架、導(dǎo)向板及滾輪、斜拉桿以及后面將設(shè)計(jì)的安全防墜裝置、傳感器等在內(nèi)的所有重量。將以上數(shù)據(jù)代入式3-5，得鏈條極限拉伸載荷N。由于采用兩根鏈條提升，故每根鏈條的極限拉伸載荷N。根據(jù)該參數(shù)查表GB1243.1-83《A系列滾子鏈的基本參數(shù)與主要尺寸》，選用鏈號(hào)為20A的單排精密滾子鏈，該規(guī)格鏈條的各項(xiàng)基本尺寸為：節(jié)距mm，滾子外徑mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬mm， 銷(xiāo)軸直徑mm，內(nèi)鏈節(jié)外寬mm，外鏈節(jié)內(nèi)款mm，內(nèi)鏈板高度mm，銷(xiāo)軸長(zhǎng)度mm，單排極限拉伸載荷N，單排每米重量kg/m。 3、鏈輪 由前文鏈輪軸選用的軸承可確定鏈輪輪轂內(nèi)徑mm，估算鏈輪分度圓直徑d=300—400mm。 ∴ 輪轂厚度 （常數(shù)K=9.5）， mm， 取h=47mm； 輪轂長(zhǎng)度 mm； 輪轂直徑 mm； 輪寬 mm 初取齒側(cè)凸緣直徑mm，齒根圓直徑mm，則初步計(jì)算鏈輪分度圓mm。由,求得z≈32.7，根據(jù)鏈輪齒數(shù)推薦數(shù)列，取齒數(shù)z=38。 于是鏈輪分度圓直徑 mm， 齒頂圓直徑 mm； 齒根圓直徑 mm； 齒側(cè)凸緣直徑 mm。 現(xiàn)在進(jìn)一步確定鏈條的長(zhǎng)度，圖3-17為液壓提升的各項(xiàng)高度尺寸。因此鏈條長(zhǎng)度為 mm 取鏈條150節(jié)。