無避讓立體車庫機(jī)械部分的研究車位設(shè)計(jì)

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1、 摘 要 隨著汽車數(shù)量的日益增多，傳統(tǒng)的平面停車場已遠(yuǎn)不能滿足停車需求，立體車庫應(yīng) 運(yùn)而生。論文的目的就是設(shè)計(jì)一種簡單、實(shí)用、新型的立體車庫。通過對(duì)國內(nèi)外現(xiàn)狀的 研究和對(duì)現(xiàn)有的幾種機(jī)械式立體車庫的比較和分析，設(shè)計(jì)出了無避讓立體車庫，這對(duì)于 緩解交通問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求及無避讓立體車庫的運(yùn)行原理，首先應(yīng)用Pro/Engineer軟件進(jìn)行 結(jié)構(gòu)建模和仿真，然后應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析及強(qiáng)度校核，保證了結(jié)構(gòu)的 安全性和穩(wěn)定性，使其能夠滿足使用要求。其次對(duì)無避讓立體車庫的機(jī)構(gòu)包括行走、回 轉(zhuǎn)和升降機(jī)構(gòu)分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)安裝，

2、基于液壓傳動(dòng)的優(yōu)勢，最終選用液壓傳動(dòng)方式來驅(qū) 動(dòng)。最后，根據(jù)無避讓立體車庫各個(gè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)要求設(shè)計(jì)出了一套合理的液壓回路，并 通過計(jì)算選擇了合適的液壓元件，能夠保證無避讓立體車庫運(yùn)行安全、穩(wěn)定、有效。 關(guān)鍵詞：無避讓立體車庫，建模仿真，應(yīng)力分析，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 ABSTRACT Withthenumberofcarsincreaseddaybyday,thetraditionalparkinglotisfarfrombeing abletomeettheparkingdemand.Sostereogaragecameintobein

3、g.Thepurposeofthepaper istodesignakindofsimple,practicalandnew-stylestereogarage.Wedesignthisstereo garagebycomparingseveralexistingmechanicalstereogaragesandresearchingthepresent situationofhomeandabroad.Wedesignthisnoneedtoavoidstereogarage.Ithasimportant practicalsignificanceforalleviatingtra

4、fficproblem. Inthispaper,accordingtothedesignrequirementsandoperationprincipleofnoneedto avoidstereogarage,wefirstusePro/Engineersoftwaretomakemodelandsimulation,and thenuseANSYSsoftwareforstructuralstressanalysisandstrengthcheck.Ensurethesecurity andstabilityofthestructurewhichcanmeettherequire

5、mentsofoperation.Wedesignand installthesemechanisms,includingwalking,rotatingandelevatingmechanismsofnoneedto avoidstereogarage.Basedontheadvantagesofthehydraulictransmission,weselect hydraulictransmissiontodrivefinally.Accordingtothetechnicalrequirements,wedesignthis reasonablehydrauliccircuitl

6、astly,andselecttheappropriatehydrauliccomponentsby calculation,toensurethattheoperationofnoneedtoavoidstereogaragesafe,stableand effective. Keywords:noneedtoavoidstereogarage,modelingandsimulation,stressanalysis, hydraulicsystemdesign 目錄 目 錄 1 緒 論.......................

7、....................................................................................... 1 1.1 研究背景..................................................................................................................... 1 1.2 立體車庫的種類及特點(diǎn)................................................................

8、............................. 2 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀......................................................................................................... 6 1.4 課題的提出及解決的問題......................................................................................... 7 2 無避讓立體車庫整體方案分析......................

9、................................................ 8 2.1 無避讓立體車庫的結(jié)構(gòu)............................................................................................. 8 2.2 無避讓立體車庫的運(yùn)行原理及特點(diǎn)......................................................................... 9 2.3 無避讓立體車庫的建模與仿真......................

10、......................................................... 11 2.4 本章小結(jié)................................................................................................................... 13 3 無避讓立體車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究................................................................ 14 3.1 載車板與立柱的設(shè)計(jì)........

11、....................................................................................... 14 3.2 關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析....................................................................................... 16 3.3 本章小結(jié).............................................................................................

12、...................... 22 4 無避讓立體車庫驅(qū)動(dòng)方式的研究................................................................ 23 4.1 行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)........................................................................................... 23 4.2 升降機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)............................................................

13、............................... 26 4.3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)........................................................................................... 32 4.4 本章小結(jié)................................................................................................................... 36 5 無避讓立體車庫液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì).........

14、........................................................... 37 5.1 行走機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)........................................................................................... 37 5.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)........................................................................................... 40 5.3 升降機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

15、........................................................................................... 43 5.4 整體液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)................................................................................................... 46 5.5 本章小結(jié)................................................................................

16、................................... 51 目錄 6 結(jié)論與展望.................................................................................................... 52 6.1 主要結(jié)論................................................................................................................... 52 6.2

17、 工作展望................................................................................................................... 53 致 謝.................................................................................................................. 54 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文.....................................

18、......................................... 55 參考文獻(xiàn).............................................................................................................. 56 目錄 Contents 1 Introduction......................................................................................

19、.................................... 1 1.1Backgroundoftheresearch............................................................................................................ 1 1.2 Typesandcharacteristicsofstereogarage.............................................................................

20、........ 2 1.3Review............................................................................................................................................ 6 1.4 Theexistingproblemsandpresentationoftheproject................................................................... 7 2 Theove

21、rallprojectanalysisofNoneedtoavoidstereogarage....................................... 8 2.1 ThestructuresofNoneedtoavoidstereogarage........................................................................... 8 2.2 Theoperationprincipleandcharacteristics.........................................

22、............................................ 9 2.3ModelingandsimulationofNoneedtoavoidstereogarage........................................................ 11 2.4Summary..............................................................................................................................

23、......... 13 3 MechanicalstructureresearchofNoneedtoavoidstereogarage................................ 14 3.1 Thedesignofcarcarryingboardandpillar.................................................................................. 14 3.2Stressanalysisofstructuresofcriticalcomponent............

24、........................................................... 16 3.3Summary....................................................................................................................................... 22 4 DrivingmoderesearchofNoneedtoavoidstereogarage..................................

25、........... 23 4.1Drivingmodedesignofwalkingmechanism................................................................................ 23 4.2Drivingmodedesignofliftingmechanism................................................................................... 26 4.3Drivingmodedesignofswingme

26、chanism................................................................................... 32 4.6Summary....................................................................................................................................... 36 5 HydraulicsystemdesignofNoneedtoavoidstereogarage.

27、......................................... 37 5.1Hydraulicsystemdesignofwalkingmechanism.......................................................................... 37 5.2Hydraulicsystemdesignofliftingmechanism............................................................................. 40 5.3

28、Hydraulicsystemdesignofswingmechanism............................................................................. 43 5.4 Theoverallhydraulicsystemdesign............................................................................................. 46 5.5Summary..................................

29、..................................................................................................... 51 6 ConclusionsandProspects................................................................................................ 52 目錄 6.1Conclusions.....................................

30、.............................................................................................. 52 6.2Prospects....................................................................................................................................... 53 Acknowledgement..............................

31、...................................................................................... 54 References................................................................................................................................. 55 ScientificResearchandPublishedPapers.........................

32、.................................................... 56 緒論 1 緒  論 1.1 研究背景 隨著國民經(jīng)濟(jì)水平日益加快，我國汽車工業(yè)迅速發(fā)展，國務(wù)院發(fā)展研究中心的統(tǒng)計(jì) 表明，全國各大區(qū)域中心城市已進(jìn)入小轎車普及時(shí)代。汽車逐漸成為一種時(shí)尚，越來越 多的人開始購買私家車。據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，至2011年6月底我國汽車保有量達(dá)9845 萬輛，并且以每年大約15%-20%的速度增長，圖1.1為日益增加的汽車。預(yù)計(jì)至2020 年我國汽車保有量將達(dá)到1.3億輛。

33、 圖1.1日益增加的汽車（來源于百度搜索） Fig.1.1Thegrowingnumberofcars 然而，土地資源有限，在汽車保有量飛速增長的今天，即使是地大物博的中國，似 乎也難以承受。目前，我國大中城市的交通瓶頸很多，如車輛亂停亂放、道路規(guī)劃滯后 等，致使本來就緊張的交通更加擁擠不堪，嚴(yán)重滯后了城市交通的發(fā)展，大大降低了城 市的文明程度。行車難、停車難、亂停車等現(xiàn)象加劇了交通擁堵，降低了生活質(zhì)量，成 為城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的障礙[1]。盡管各地都在加大道路交通建設(shè)的力度，但交通擁堵還是愈 演愈烈，如不能妥善解

34、決，將直接影響汽車工業(yè)的發(fā)展和人們的日常生活。其中，停車 難是造成各個(gè)城市交通擁堵的重要原因，也是一個(gè)城市在發(fā)展中必須面對(duì)而又難以解決 的問題。 據(jù)專家推算，一般情況下，機(jī)動(dòng)車有10%-20%的時(shí)間在路上行走，剩下的80%-90% 1 緒論 的時(shí)間需要停放[2]。按國際城市建設(shè)經(jīng)驗(yàn)來看，城市機(jī)動(dòng)車輛的保有量與停車位較為合 理的比例應(yīng)該為1.2:1，而我國僅為5:1，滿足率只有20%左右。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(duì)于動(dòng)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，相互影響，如果兩者之

35、間失去平衡，城 市里就會(huì)出現(xiàn)停車難等一系列問題[3]。隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對(duì) 停車設(shè)施的需求也在不斷增加，由于目前靜態(tài)交通建設(shè)嚴(yán)重滯后，我國大中城市停車矛 盾十分尖銳，引發(fā)了一系列社會(huì)問題。越來越多的人認(rèn)識(shí)到，只有解決好靜態(tài)交通問題， 城市的交通擁堵才有望得到緩解。 綜上所述，停車難問題主要表現(xiàn)在停車需求與停車空間不足、停車空間擴(kuò)展與城市 用地不足的矛盾上[4]。但目前的城市，特別是大城市中心的土地可謂是寸土寸金，傳統(tǒng) 的平面停車場需要占用大量的土地面積，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能提供高效密集的停車解決方案。于 是，為解決這一難題，停車場向空間發(fā)展已經(jīng)勢在必行，開發(fā)新型可最

36、大限度利用空間 的智能立體停車庫，才是解決問題的根本。 1.2 立體車庫的種類及特點(diǎn) 立體車庫，顧名思義就是以立體化的方式來存取車輛，即能將汽車存放到立體化的 停車位或從停車位取出的設(shè)施。它主要分為自走式停車庫和機(jī)械式停車庫，與自走式停 車庫相比機(jī)械式停車庫優(yōu)點(diǎn)更為明顯： 1）節(jié)省土地，空間利用率高；機(jī)械式立體停車庫與相同容量的平面停車場相比，節(jié) 約占地57%-80%。 2）造價(jià)低；盡管機(jī)械式立體車庫工程費(fèi)用較高，但是它主要向垂直空間發(fā)展，占地 面積少，可以省去大量的土地使用費(fèi)等開支，所以總體成本較低[5]。 3）安全性能好。機(jī)械式立體停車庫杜絕人為

37、因素，采用自動(dòng)化智能控制自動(dòng)停車和 取車，方便快捷，對(duì)車輛的防盜性和防護(hù)性都很好，火災(zāi)隱患也大為降低[6]。 4）高環(huán)保性。停放的車輛是在熄火后由機(jī)械裝置自動(dòng)存入機(jī)械式立體停車庫，因此 車庫內(nèi)空氣污染較低，還省去了大量的通風(fēng)設(shè)備投資。 5）改善市容。立體車庫的誕生，改變了以往的亂停亂放造成的交通阻塞現(xiàn)象，大大 改善了市容。 根據(jù)機(jī)械式立體停車庫的構(gòu)造及其工作原理，主要分為升降橫移式、垂直升降式、 2 緒論 巷道堆垛式、垂直循環(huán)式、水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、平面移動(dòng)式、簡易升降式、汽車 專用升降機(jī)等九種類型[7]。

38、 圖1.2升降橫移式立體車庫圖 圖1.3垂直升降式立體車庫圖 圖1.4巷道堆垛式立體車庫 Fig.1.2Liftingandtransferring Fig.1.3Verticalliftingtype Fig.1.4Stackingtypeof typeparking parking three-dimensionalgarage 圖1.5垂直循環(huán)式立體車庫 圖1.6水平循環(huán)式立體車庫 圖1.7多層循環(huán)式立體車庫 Fig.1.5Verticalcirculation Fig.1.6Thelevelofcirculating Fig.1.7M

39、ulti-layercirculation three-dimensionalgarage typestereogarage three-dimensionalgarage 圖1.8平面移動(dòng)式立體車庫 圖1.9簡易升降式立體車庫 圖1.10汽車專用升降機(jī) Fig.1.8Plane-moving Fig.1.9Simpleliftingtype Fig.1.10Carspeciallift three-dimensionalgarage stereogarage （圖1.2-1.10均來源于百度搜索） 在課題提出之前，首先分別對(duì)各類機(jī)械式立體停

40、車庫的原理及特點(diǎn)做一下簡單的介 紹。 1.2.1 升降橫移式立體車庫 采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的立體停車庫叫做升降橫移式 立體車庫，如圖1.2所示。多層升降橫移式是半機(jī)械式的一種，整體為模塊式鋼結(jié)構(gòu)， 3 緒論 車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)不等，安裝簡便、工期短、投資少、見效快、停車數(shù)量多。 升降橫移式立體車庫的每個(gè)車位均有載車板，車主需要通過載車板的升、降和橫移 運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層后，才能將汽車開進(jìn)或開出車庫。停在地面的車輛只做橫移，不必升降[8]。 1.2.2 垂直升降式立體車庫 垂直升降式立體車庫的運(yùn)行原理與電梯載人至

41、各樓層的原理相似，車庫中間是汽車 的垂直運(yùn)輸通道，兩側(cè)是沿垂直方向設(shè)置的汽車停車位。車輛的升降和橫移分別通過提 升機(jī)和裝在提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)[9]。因此，又可稱為塔式立體停車庫或電梯式立 體停車庫，如圖1.3所示。 這類停車庫一般以兩輛車為一個(gè)層面，整個(gè)存車庫可多達(dá)20-25層，占地面積不到 50平方米，所以其空間和平面利用率相對(duì)比較而言是最高的。此外，還具有運(yùn)轉(zhuǎn)高速、 操作簡單、噪聲小、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但是，建設(shè)此類車庫需要大量資金，影響了其大 量的推廣使用。 1.2.3 巷道堆垛式立體車庫 巷道堆垛式立體車庫是用橋式起重機(jī)或巷道堆垛起重機(jī)，將搬運(yùn)器上的車

42、輛水平垂 直移動(dòng)到停車位，并采用存取機(jī)構(gòu)來存取車輛的停車設(shè)備[10]，如圖1.4所示。 這種立體車庫的特點(diǎn)是：不需要專用車道、容積率高、存取車輛方便、全自動(dòng)化控 制、成本低等特點(diǎn)。但是，這種停車設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相對(duì)而言故障率高，且高峰依次取 車時(shí)間過長，實(shí)用性差，適合于大型寫字樓或大型商場的密集式存車。 1.2.4 垂直循環(huán)式立體車庫 停車系統(tǒng)采用垂直方向做循環(huán)運(yùn)動(dòng)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備叫做垂直循環(huán)式立體 車庫。如圖1.5所示，在垂直面內(nèi)把停車用的數(shù)個(gè)托運(yùn)盤配置成圓形，并通過大型循環(huán) 鏈?zhǔn)蛊溥B續(xù)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。這種停車庫設(shè)備動(dòng)力單一、控制簡單、占地面積小，適用零散地

43、 塊，小規(guī)模停車場，也可用于機(jī)關(guān)單位及車輛不多，停車區(qū)域小又分散的停車場。 垂直循環(huán)式立體車庫的容量較小，能適應(yīng)較快的停車。但是，此類系統(tǒng)需要不停地 循環(huán)，有時(shí)為了存取一輛車需要循環(huán)一周才能實(shí)現(xiàn)，造成較大的能源浪費(fèi)。此外，一旦 系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，則整個(gè)系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。因此，在我國的使用并不廣泛。 4 緒論 1.2.5 水平循環(huán)式立體車庫 停車系統(tǒng)采用水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備叫做水平循環(huán)式立體車庫。 如圖1.6所示，在水平面內(nèi)把數(shù)個(gè)托盤設(shè)置成兩列或多列來循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)循環(huán)形狀有 圓形循環(huán)式和箱型循環(huán)式兩種。停車系統(tǒng)將

44、存取車輛的載車板移動(dòng)到出口處，車主再將 汽車取出或存入，一般只有一個(gè)出入口，所以存取車時(shí)間較長[11]。 1.2.6 多層循環(huán)式立體車庫 多層循環(huán)式立體車庫是通過載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)車輛多層循環(huán)式停車的機(jī) 械式立體車庫。如圖1.7所示，把數(shù)個(gè)托盤設(shè)置成上下兩層來循環(huán)移動(dòng)，有圓形循環(huán)式 和方型循環(huán)式兩種。圓形循環(huán)式的出入庫時(shí)間短，方型循環(huán)式的空間利用率高。 多層循環(huán)式立體車庫適合于地形細(xì)長且只允許設(shè)置一個(gè)出入口的場所，特點(diǎn)是：造 價(jià)合理，安裝維修費(fèi)用低廉且系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)件可以組合安裝。但是，占地面積大，噪音大， 所需的驅(qū)動(dòng)力大，若出現(xiàn)故障，則整個(gè)系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)，無

45、法正常運(yùn)行。此外，外層 的汽車沒有開出，中間的汽車無法開出來。因此，在我國的使用并不廣泛。 1.2.7 平面移動(dòng)式立體車庫 采用搬運(yùn)臺(tái)車或升降機(jī)在同一平面上移動(dòng)車輛來最終實(shí)現(xiàn)多層平面移動(dòng)存取車輛的 機(jī)械式停車設(shè)備叫平面移動(dòng)式立體車庫，如圖1.8所示。平面移動(dòng)類機(jī)械停車庫的容量 較大，適合高容積的停車空間，性能優(yōu)越，對(duì)機(jī)械智能化的要求很高，但是在我國的使 用并不廣泛。 1.2.8 簡易升降式立體車庫 將停車位分成上、下兩層或兩層以上，借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)存取汽車的簡易機(jī) 械式停車設(shè)備叫做簡易升降式立體車庫，如圖1.9所示。 簡易升降式停車設(shè)備可以單套

46、布置，組合方便，布局靈活，能夠充分利用地下室空 間，節(jié)省場地。存取過程可以采用電氣自動(dòng)控制，運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲低、能耗較低，存取 簡單、操作方便快捷。但是，這種停車設(shè)備整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，兩層以下運(yùn)行較為安 全，三層以上運(yùn)行時(shí)容易發(fā)生搖晃，具有較大的安全隱患。因此，需要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改 進(jìn)和優(yōu)化[12]。 5 緒論 1.2.9 汽車專用升降機(jī) 汽車專用升降機(jī)又稱電梯式立體停車庫，是指以固定或安裝于可移動(dòng)構(gòu)架上的升降 機(jī)作為汽車的垂直運(yùn)輸工具，在升降機(jī)轎底安裝水平移動(dòng)裝置，使汽車自動(dòng)平移至兩側(cè) 泊車位存放的機(jī)械式立體停車庫，如圖1.10所示

47、。按整體結(jié)構(gòu)形式可分為電梯塔式和電 梯倉儲(chǔ)式兩種。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 立體車庫是根據(jù)自動(dòng)物流系統(tǒng)的物料傳輸原理，采用多層高架式存放車輛的大型停 車設(shè)備。它起源于20年代的美國，是為了解決停車難所采取的一種措施。50年代以后， 伴隨著私人小汽車的大量涌現(xiàn)，美國、西歐相繼發(fā)明了多種形式的立體車庫[13]。到了六 七十年代，德國、日本、韓國等國家以及香港和臺(tái)灣等地區(qū)后來者居上，發(fā)展迅速[14]， 尤其是日本，開始走在了世界停車業(yè)的前列。 由于我國加入WTO后，世界的加工和制造中心逐步向我國轉(zhuǎn)移[15]，汽車工業(yè)迅猛 發(fā)展，汽車保有量急劇增長，“停車難”

48、問題越來越明顯。因此，城市停車場所的建設(shè)， 尤其是能少占土地且具有多車位的立體停車庫建設(shè)有著十分重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意 義。為了緩解這種局面，從80年代中期我國陸續(xù)出現(xiàn)零星的立體停車企業(yè)，到1992年 以后得到了較快的發(fā)展[16]，并且在逐年遞增。車庫類型也從最初的垂直循環(huán)式、簡易升 降式，發(fā)展到了平面移動(dòng)式、多層升降橫移式、垂直升降式等多個(gè)品種。隨著立體停車 行業(yè)數(shù)量的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，服務(wù)意識(shí)的不斷創(chuàng)新，中國的停車行 業(yè)呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)。 近年來，立休車庫從造型、結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動(dòng)、監(jiān)測、材料等方面不斷更新?lián)Q代， 日趨完美，并廣泛應(yīng)用于賓館、商業(yè)大樓、各種娛

49、樂場所、機(jī)場、碼頭及繁華商業(yè)街等 車輛密集地區(qū)，立體車庫的誕生為緩解交通擁擠及解決停車難開辟了一條新的途徑[17]。 機(jī)械式立體停車庫在我國出現(xiàn)和使用雖然只有短短十幾年，但發(fā)展迅速，成效顯著，可 以預(yù)見在未來時(shí)間里立體車庫將會(huì)朝著高速化、大型化、與建筑一體化和低成本、高可 靠性方向發(fā)展并呈現(xiàn)出越來越多的優(yōu)勢[18,19]。 6 緒論 1.4 課題的提出及解決的問題 本章通過對(duì)當(dāng)前停車現(xiàn)狀的敘述來引出建設(shè)立體車庫的重要性，進(jìn)而通過對(duì)各類機(jī) 械式立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)比較之后，再結(jié)合周邊的環(huán)境設(shè)施和經(jīng)濟(jì)條件，我們選 擇一種

50、簡單的兩層機(jī)械式立體車庫作為研究對(duì)象，希望能在立體車庫技術(shù)的某些方面做 一些探索。 現(xiàn)有的機(jī)械式兩層立體車庫主要有升降橫移式和垂直升降式。升降橫移式立體車庫 的地面層需要留出一個(gè)空余停車位來放置可移動(dòng)式載車板，上層車位存取車時(shí)都需要借 助載車板的升降和橫移。而垂直升降式立體車庫在存取上層車時(shí)需要將下層車移開。因 此，這兩種立體車庫都有自身的弊端。 為解決這些弊端，我們將傳統(tǒng)兩層立體車庫進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)之后的立體車庫稱之為 “無避讓”立體車庫。之所以稱之為“無避讓”立體車庫，是因?yàn)檫@種車庫的上層停車 位存取車時(shí)無需下層停車位作避讓或橫移，從而避免了停車的麻煩。無避讓立體車庫的 最

51、大特點(diǎn)就是簡單、實(shí)用、新型。相對(duì)于其他同類產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)勢是保證了車輛存放的 快捷便利，并提供了遠(yuǎn)優(yōu)于其他主體車庫產(chǎn)品的環(huán)境和條件。 擬解決的關(guān)鍵問題如下： 1）無避讓立體車庫整體方案的設(shè)計(jì)。 2）無避讓立體車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件的應(yīng)力分析和強(qiáng)度校核。 3）無避讓立體車庫行走、回轉(zhuǎn)和升降機(jī)構(gòu)的安裝及驅(qū)動(dòng)方式的選擇。 4）無避讓立體車庫液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及液壓元件的選型。 7 無避讓立體車庫整體方案分析 2  無避讓立體車庫整體方案分析

52、 2.1 無避讓立體車庫的結(jié)構(gòu) 無避讓立體車庫主要由四部分組成：控制部分、移動(dòng)-回轉(zhuǎn)-升降部分、框架結(jié)構(gòu)部 分和安全防護(hù)部分。 無避讓立體停車庫的控制系統(tǒng)是存取車的指揮中心，是實(shí)現(xiàn)智能化的前提。控制系 統(tǒng)主要運(yùn)行方式分自動(dòng)運(yùn)行方式和手動(dòng)運(yùn)行方式兩種。所謂自動(dòng)運(yùn)行方式是指操作人員 按下啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和操作，車庫的移動(dòng)、回轉(zhuǎn)和升降動(dòng)作都會(huì)自動(dòng)完成。 當(dāng)設(shè)定的車位到達(dá)地面時(shí)，用戶可將車開到載車板上，或從該車位的載車板將車取出。 所謂手動(dòng)運(yùn)行方式是指每臺(tái)產(chǎn)品的都配備了相應(yīng)的手動(dòng)裝置，操作方便。當(dāng)出現(xiàn)停電情 況時(shí)，只要下層車位無車，通過手動(dòng)裝置就可以輕松的將上層車輛安全

53、的降至地面?？? 制部分的設(shè)計(jì)本論文不再詳細(xì)研究。 移動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)升降部分主要是根據(jù)無避讓立體車庫的運(yùn)行原理設(shè)計(jì)出一套合理的方案來 實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作，且應(yīng)保證運(yùn)行安全、合理、有效。 無避讓立體停車庫的框架結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)軌、立柱、載車板等部件組成。導(dǎo)軌安裝在 地面上，主要作用是承重。立柱是主要的支撐部分，主要靠它的抗彎剛度來抵抗側(cè)向力。 載車板是用來承載車輛的裝置也影響車庫的整體剛度和強(qiáng)度。其關(guān)鍵部位強(qiáng)度的校核將 在以下章節(jié)展開。 無避讓立體車庫的安全防護(hù)部分主要有以下特點(diǎn)： 1）到位及斷電自鎖。上層車位升降到位后設(shè)備停止動(dòng)作，當(dāng)設(shè)備斷電時(shí)亦是如此， 保證下層車輛及人身安全。 2）

54、聲、光報(bào)警提示。設(shè)備運(yùn)行過程中，語音提示、警示燈閃爍提示，保證設(shè)備運(yùn)行 安全。 3）相鄰及對(duì)面車位運(yùn)行互不干涉。 4）人機(jī)誤入保護(hù)裝置。設(shè)備前方設(shè)置光電傳感器，人員或車輛誤入時(shí)設(shè)備會(huì)自動(dòng)停 止動(dòng)作，保證運(yùn)行安全。 5）車輛自動(dòng)定位裝置。載車板中間高兩側(cè)低，駛?cè)氲能囕v拉開手剎后能自動(dòng)完成前 8 基本參數(shù) 尺寸 備注 占地安裝尺寸（長寬） 5500mm2600mm 設(shè)備安裝高度 3850mm 不含基礎(chǔ)高度 安裝要求路面凈寬 ≥3.8m 設(shè)備自重 1.7T 不含基礎(chǔ)重量 上層停車臺(tái)尺寸（長寬高） 500019501

55、550mm 車寬不含后視鏡寬度 上層停車承載限重 ≤2000kg 下層停車位尺寸（長寬高） 500019502000mm 車寬不含后視鏡寬度 無避讓立體車庫整體方案分析 后定位，同時(shí)保證車輛不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)。 6）緊急停止按鈕裝置。操作屏和遙控器上均設(shè)有緊急停止鍵，當(dāng)遭遇特殊緊急狀況 時(shí)按下此鍵，所有機(jī)械動(dòng)作立刻停止，且狀況未解除前設(shè)備不會(huì)動(dòng)作。 結(jié)合實(shí)際情況，擬設(shè)計(jì)無避讓立體車庫的尺寸參數(shù)如表2.1所示： 表2.1無避讓立體車庫尺寸參數(shù) Table2.1Noneedtoavoidstereogaragesizeparameters

56、 2.2 無避讓立體車庫的運(yùn)行原理及特點(diǎn) 2.2.1 無避讓立體車庫的運(yùn)行原理 無避讓停車車庫是一種新型的停車設(shè)備，它為車主提供了智能化停車服務(wù)，其最大 特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了“無避讓”停車，同時(shí)能有效解決現(xiàn)有的立體車庫倒車入庫和存取車時(shí)間 長、效率低下等缺陷。 無避讓立體車庫的運(yùn)行原理為：存車時(shí)首先將未承載車輛的載車板取出，車主在設(shè) 備前發(fā)出指令，設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行程序。行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)立柱和載車板緩慢向外運(yùn)行，到 位后立柱旋轉(zhuǎn)900，然后載車板下降至地面。車主將車輛駛?cè)胼d車板的既定位置，熄火 并拉好手剎后下車離

57、開，然后發(fā)出存車指令，載車板緩慢上升至設(shè)定高度，立柱反向旋 轉(zhuǎn)900，隨后設(shè)備返回起始位置。行走、回轉(zhuǎn)和升降三個(gè)系統(tǒng)相互獨(dú)立并互鎖，即其中 一個(gè)系統(tǒng)工作時(shí)，其它兩個(gè)系統(tǒng)都不能工作，以確保整套設(shè)備的安全。當(dāng)車主取車時(shí)， 在確認(rèn)車道處沒有人或物體的前提下發(fā)出取車指令，設(shè)備將按與上述運(yùn)動(dòng)方式將承載車 輛的載車板下降至地面從而順利取車，取車后再將載車板恢復(fù)至原位。 9 無避讓立體車庫整體方案分析 2.2.2 無避讓立體車庫的特點(diǎn) 1）停車無須避讓，取車更快捷 上層停車位存取車時(shí)直進(jìn)直出不需要倒車，也不需要下層停車位作避讓移動(dòng)。地面 停車位與日常停車

58、相同，沒有傳統(tǒng)停車設(shè)備中起吊鋼繩或鏈條造成的人為“窄門”，為車 主順利停車提供便利。多輛車可以同時(shí)存取，不受高峰期影響，無排隊(duì)等候現(xiàn)象，使用 便捷性令傳統(tǒng)停車設(shè)備望塵莫及。 2）可靠的安全性能 具有自鎖特性，確保上層停車位在任何時(shí)候不會(huì)因?yàn)榭靿嫸l(fā)生傷人毀車事故，確 保人員和車輛的安全。此外，動(dòng)力系統(tǒng)獨(dú)立且各功能動(dòng)作互鎖、運(yùn)行準(zhǔn)確、安全可靠。 3）設(shè)備權(quán)屬清晰 本產(chǎn)品可在原地面停車位上加建，獨(dú)立性非常高，在車輛存取過程中不影響周邊相 鄰的車位，屬于地面車位的附屬設(shè)備，財(cái)產(chǎn)權(quán)屬清晰。這也是傳統(tǒng)機(jī)械式停車設(shè)備無法 實(shí)現(xiàn)的，非常適合單獨(dú)出租或出售。 4）車庫故障率降至

59、最低 每臺(tái)設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，即使其中一個(gè)車位發(fā)生故障也不會(huì)影響鄰近車位的使用，維修 方便。若本產(chǎn)品組建車庫則整個(gè)停車庫的故障率就非常低。而傳統(tǒng)設(shè)備其中一個(gè)車位出 現(xiàn)故障整組設(shè)備則無法運(yùn)行。 5）手動(dòng)釋放功能，突遇停電照樣取車 每臺(tái)產(chǎn)品的上車位都配備了手動(dòng)釋放裝置，操作方便。當(dāng)出現(xiàn)停電情況時(shí)只要下層 車位無車，通過手動(dòng)釋放裝置就可以輕松的將上層車輛安全的降至地面。 6）占地面積小，應(yīng)用范圍更廣 車位長度和地面停車要求一致，通常為5米，設(shè)備前方通道只需大于3.8米即可滿 足設(shè)備運(yùn)行和停車需求。與傳統(tǒng)兩層升降橫移相比大大節(jié)約占地面積，降低建設(shè)成本。 此外，該設(shè)備對(duì)場地要求較低

60、，可以在原地面車位上增建，不需要預(yù)留額外空間，零星 場地、拐角處等區(qū)域均可安裝。 7）運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單 上層停車臺(tái)由單個(gè)立柱支撐，四周無圍板，建筑通透性好，不是呆板的鋼框架結(jié)構(gòu)， 對(duì)周圍景觀影響較小且耗電量低。 10 無避讓立體車庫整體方案分析 2.3 無避讓立體車庫的建模與仿真 為了能夠直觀的了解無避讓立體車庫，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行建模，然后仿真出它的運(yùn)行動(dòng) 作。目前，可以對(duì)三維模型建模和運(yùn)行仿真的軟件有多種，且都能達(dá)到預(yù)期的效果，本 文用到的是Pro/Engineer軟件。 2.3.1 Pro/Engineer概述

61、 Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（ParametricTechnologyCorporation，簡 稱PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，以下簡稱Pro/E。Pro/E軟件以參數(shù) 化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位， 它作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今主 流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域中占據(jù)重要位置[20]。 Pro/E能夠完成特征建模、參數(shù)化設(shè)計(jì)、零件實(shí)體造型及裝配造型、完整工程圖產(chǎn)生 等工作，并以參數(shù)化驅(qū)動(dòng)、單一全

62、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫、功能齊全的模塊等強(qiáng)大優(yōu)勢而占據(jù)重 要地位。通過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式，Pro/E可以輸出三維或二維圖形用于其它應(yīng)用軟件。用 戶可以使用Pro/E配置的開發(fā)模塊或利用C語言來擴(kuò)展與增強(qiáng)Pro/E的功能[21]。目前已 在我國的機(jī)械、電子、汽車、塑料模具、航空航天和船舶等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。 Pro/E中的機(jī)械設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維機(jī)械設(shè)計(jì)工具，它可繪制任意復(fù)雜形狀的 零件，Pro/E生成曲面的方法有拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、放樣、點(diǎn)陣、網(wǎng)格等，由于生成曲面 的方法較多，因此Pro/E可以迅速建立任何復(fù)雜曲面[22]，這就是它在三維實(shí)體建模中的 優(yōu)勢。 2.3.2 基于

63、Pro/Engineer的建模與仿真 Pro/E由6個(gè)主要模塊組成，分別是： 1）工業(yè)設(shè)計(jì)（CAID）模塊。 2）機(jī)械設(shè)計(jì)（CAD）模塊。 3）功能仿真（CAE）模塊。 4）制造（CAM）模塊。 5）數(shù)據(jù)管理（PDM）模塊。 6）數(shù)據(jù)交換（DataTranslator）模塊。 11 無避讓立體車庫整體方案分析 這里用到的是機(jī)械設(shè)計(jì)（CAD）和功能仿真（CAE）兩個(gè)模塊。首先根據(jù)表2.1無 避讓立體車庫的尺寸參數(shù)，繪制出無避讓立體車庫各個(gè)部件的簡易模型，然后進(jìn)行裝配 并設(shè)置各組件之間的約束，裝配完成的模型如圖2.1所示：

64、 圖2.1無避讓立體車庫裝配模型 Fig.2.1Noneedtoavoidparkingassemblymodel 其次，根據(jù)無避讓立體車庫的運(yùn)行原理進(jìn)行仿真，仿真的步驟如下： 1）在應(yīng)用程序主菜單中選擇機(jī)構(gòu)選項(xiàng)進(jìn)入機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真模式。 2）創(chuàng)建拖動(dòng)和快照，記錄下當(dāng)前各個(gè)主體的位置。 3）設(shè)置初始條件作為各主體初始時(shí)的位置參照。 4）定義伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)并分別設(shè)置好各自的速度以及作用時(shí)間。 5）運(yùn)行并保存視頻。 圖2.2是無避讓立體車庫存車時(shí)的運(yùn)動(dòng)仿真視頻截圖： 12 無避讓立體車庫整體方案分析