本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題 目 自動(dòng)化立體車庫設(shè)計(jì) 專 業(yè) 學(xué)生姓名 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 二 年 月 日 山東英才學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工 作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè) 人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本研究做出過重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已 在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。 論文作者簽名： 摘 要 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越多的汽車進(jìn)入家庭，使得我國城市停車難問 題日益近年來，隨著經(jīng)濟(jì)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 的數(shù)量不斷增加。但與此同時(shí)，汽車停車場(chǎng)地的增長(zhǎng)卻不能與之同步，汽車泊位與汽車 數(shù)量嚴(yán)重比例失調(diào)，由此帶來停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。由此， 自動(dòng)化立體車庫便應(yīng)運(yùn)而生了。 本篇論文論述了我在做大學(xué)本科工學(xué)學(xué)士畢業(yè)設(shè)計(jì)期間所從事的設(shè)計(jì)課題自動(dòng) 化立體停車設(shè)備的設(shè)計(jì)過程。 目前社會(huì)上有很多成熟技術(shù)的停車設(shè)備比如：升降橫移類；垂直循環(huán)類；水平循環(huán) 類；平面移動(dòng)類；巷道堆垛類；垂直升降類；簡(jiǎn)易升降類。通過對(duì)這些車庫類型特點(diǎn)的 比較與分析，我最終選擇了巷道堆垛類作為設(shè)計(jì)的車庫類型。 論文以研究工作的進(jìn)展順序?yàn)樾颍终?、?jié)逐一論述了課題的來源，目的及意義， 設(shè)計(jì)過程，在設(shè)計(jì)中遇到的問題與難點(diǎn)及其解決方法與措施。在設(shè)計(jì)過程部分，詳細(xì)論 述了設(shè)備總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)輸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、存取車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安全防護(hù)設(shè)計(jì) 。 關(guān)鍵詞：立體停車設(shè)備 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng) PLC 安全性 Abstract In recent years, along with the economical development, our country urbanized level sped up with the lives of the people level enhancement, the automobile quantity unceasingly increases. But at the same time, the automobile parking location growth actually cannot with it synchronization, the automobile berth and automobile quantity serious imbalance, from this brings stops difficultly, violates regulations to stop, stop control difficulty and so on a series of questions. From this, the automated three-dimensional garage has then arisen at the historic moment . The design topic automation three-dimensional parking facility design process which this paper elaborated me to have been making university undergraduate course technology bachelor graduation project period is engaged in . At present in the society has very many mature technical the parking facility for instance: Rises and falls horizontally moves the kind; Vertical circulation class; Level circulation class; Plane migration class; The tunnel piles up the kind; Vertical fluctuation class; Simple fluctuation class. Through to these garage type characteristics comparisons and the analysis, I has finally chosen the vertical fluctuation class achievement design garage type . The paper take research work progress order as a foreword, divided chapter, the festival elaborated the topic origin one by one, the goal and the significance, the design process, met the question and the difficulty and its the solution and the measure in the design. Are partial in the design process, in detail elaborated the equipment overall structural design, horizontally moved the transmission system design, the promotion transmission system design, the deposit and withdrawal vehicle structural design, the control system design and the safe protection design. Keywords: solid parking equipment constructiond esign control system P L C secrity 目 錄 1 緒論 .1 1.1 本課題研究的內(nèi)容及意義 .1 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 .2 1.3 本章小結(jié) .4 2 立體車庫的方案 .5 2.1 立體車庫的工作原理 .5 2.2 自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 .6 2.3 自動(dòng)立體車庫提升方式的選擇 .6 2.4 升降橫移自動(dòng)立體車庫選型 .6 2.5 自動(dòng)立體車庫的其他部件 .7 3 自動(dòng)立體車庫的傳動(dòng)系統(tǒng) .8 3.1 上層載車板提升裝置設(shè)計(jì) .8 3.1.1 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .8 3.1.2 升降液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .10 3.1.3 升降液壓系統(tǒng)鏈輪設(shè)計(jì) .11 3.1.4 升降液壓系統(tǒng)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) .12 3.2 橫移液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) .13 3.3 本章小結(jié) .15 4 自動(dòng)立體車庫桁架設(shè)計(jì) .16 4.1 自動(dòng)立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .16 4.2.1 支撐柱設(shè)計(jì) .16 4.2.2 橫梁受力分析 .19 4.2.3 縱梁受力分析 .21 4.3 載車板受力分析校核 .23 4.4 本章小結(jié) .24 5 立體車庫的控制系統(tǒng) .26 6 車庫其它配備要求 .29 6.1 電控系統(tǒng) .29 6.1.1 控制系統(tǒng)組成 .29 6.1.2 控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式 .29 6.1.3 控制系統(tǒng)的故障檢測(cè) .29 6.2 安全設(shè)置 .30 6.3 照明 .30 6.4 通風(fēng) .31 6.5 排水 .31 6.6 消防 .31 7 經(jīng)濟(jì)可行性分析 .32 7.1 市場(chǎng)需求 .32 7.2 初步可行性研究 .32 7.2.1 投資機(jī)會(huì)調(diào)查統(tǒng)計(jì) .32 7.2.2 經(jīng)濟(jì)成本核算 .33 總 結(jié) .34 致 謝 .35 參考文獻(xiàn) .36 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 1.1 本課題研究的內(nèi)容及意義 本課題研究的內(nèi)容是：自動(dòng)立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括自動(dòng)立體車庫的總體方案設(shè) 計(jì)，有關(guān)零件部件的選型計(jì)算，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并繪制出裝配圖和零件 圖紙。 本課題研究的意義是：自動(dòng)立體車庫是我國的新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。隨 著我國經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展，城市交通擁堵和停車難的問題成了影響城市發(fā)展的重要因素之 一，傳統(tǒng)的車庫己經(jīng)不能適應(yīng)城市發(fā)展的要求，再加上我國汽車保有量的不斷增加，自 動(dòng)立體車庫成為解決這一問題的必然途徑 1。機(jī)械式立體車庫具有空間利用率高，節(jié)省城 市有限的土地資源；具有建造成本較低、建造周期較短；車輛停放入車庫快速便捷、自 動(dòng)車庫更加安全，還具有節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)自動(dòng)立體車庫還可以在有限的土地上停 放更多的車輛，便于集中管理，減少管理費(fèi)用和人員等的優(yōu)勢(shì)，在各個(gè)小區(qū)或空地都可 以根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行立體車庫的建設(shè)，可大大緩解這些地方停車難的問題，這對(duì) 現(xiàn)在車庫緊張的小區(qū)和其他人員較多的公共場(chǎng)所提供了很好的解決方法。因此，機(jī)械式 立體車庫具有廣闊的應(yīng)用前景。 而自動(dòng)立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是車庫建設(shè)及運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)水平與質(zhì)量直接 影響到用戶的安全和建造成本。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可最大限度的利用有限的土地空間，緩 解城市中停車難的問題。而目前我國自動(dòng)立體車庫加工生產(chǎn)廠家沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)：大多 數(shù)自動(dòng)立體車庫行業(yè)的生產(chǎn)廠家大多以國外現(xiàn)有產(chǎn)品或技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行制造，對(duì)產(chǎn)品創(chuàng) 新開發(fā)能力差，沒有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)；我國對(duì)立體車庫的新技術(shù)引入研究較少，而對(duì)立 體車庫的主體結(jié)構(gòu)桁架鋼研究和優(yōu)化才剛剛起步，不能形成較大的生產(chǎn)加工規(guī)模。機(jī)械 式自動(dòng)立體車庫種類較多，按照現(xiàn)在立體車庫的發(fā)展，可將它分為巷道堆垛式立體車庫， 垂直升降式立體車庫，垂直循環(huán)式立體車庫，圓形水平循環(huán)式立體車庫等。 根據(jù)運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為：升降橫移式立體車庫，水平循環(huán)式立體車庫，垂 直循環(huán)式立體車庫，多層循環(huán)式立體車庫，堆垛式立體車庫，平面移動(dòng)式立體車庫，垂 直升降式立體車庫，簡(jiǎn)易升降式立體車庫等八大類 2。 1、升降橫移式立體車庫：整機(jī)特點(diǎn)，可有效利用空間，提高空間利用率達(dá)數(shù)倍。存 取車快捷便利，其結(jié)構(gòu)使用跨梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使車輛出入無障礙。采用PLC控制，自動(dòng)化程 度高，人機(jī)界面好，多種操作方式可選配，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)環(huán)保節(jié)能，低噪音。但下層 車庫必須有一空位用于車庫升降。 2、垂直循環(huán)式立體車庫：車庫采取垂直方向做循環(huán)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)車輛存取的方式的立 體車庫。垂直循環(huán)式立體車庫調(diào)車時(shí)間短，取車快速，占地面積小，可設(shè)置在地面上或 半地上半，可獨(dú)立或附設(shè)在建筑物內(nèi)，還可多臺(tái)組合。 3、水平循環(huán)式立體車庫：采用水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)來存取車輛的機(jī)械式立體車庫。水平循 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 環(huán)式立體車庫可以省去進(jìn)出車道，充分利用狹長(zhǎng)地形的地方建車庫，降低通風(fēng)裝置的費(fèi) 用，若多層重疊可為大型停車場(chǎng)，但車庫只有一個(gè)出入El，存取車時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)用性差。 4、簡(jiǎn)易升降式立體車庫：其結(jié)構(gòu)大多為一個(gè)車位泊兩臺(tái)車，構(gòu)造簡(jiǎn)單實(shí)用，無需特 殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車場(chǎng) 。 5、多層循環(huán)式立體車庫：其工作原理是使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行車輛的調(diào)取 工作。 6、堆垛式立體車庫：通過升降機(jī)、行走臺(tái)車及橫移裝置輸送載車板實(shí)現(xiàn)存取車操作， 整個(gè)過程全自動(dòng)完成，可設(shè)置于地上或，充分利用有效空間。載車板的升降和行走同時(shí) 運(yùn)行，存取車方便快捷。全封閉式管理，安全可靠，保障人、車安全 3。 從機(jī)械式自動(dòng)立體車庫的類型上看，應(yīng)用較多的是升降橫移式立體車庫，占自動(dòng)車 庫總量的絕大部分，其所占比例隨著機(jī)械式立體車庫的發(fā)展還會(huì)繼續(xù)上升 4。所以本文詳 細(xì)對(duì)升降橫移式自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展概況 機(jī)械式立體車庫經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已由初期的半自動(dòng)化控制方式發(fā)展到全自動(dòng)化 的控制方式；機(jī)械結(jié)構(gòu)也發(fā)展到了模塊化設(shè)計(jì)，便于組合、拆卸；使用材料和工藝也都 有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 5。如今，立體車庫在西歐、東南亞、韓國、日本都得到了廣泛的應(yīng) 用，形成了一個(gè)包括制造、安裝、使用和維修的行業(yè) 6。 國外的發(fā)展?fàn)顩r 國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家其自動(dòng)立體車庫在過去的幾十年中已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。日本是 一個(gè)人口眾多人均土地資源較少的國家，由于其經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，停車難的問題早就出現(xiàn)，同 時(shí)也帶動(dòng)了自動(dòng)立體車庫的發(fā)展、使其發(fā)展至今已經(jīng)較為完善，現(xiàn)已經(jīng)發(fā)展出較多車庫 種類。同時(shí)日本在車庫的技術(shù)研究與開發(fā)、制造、管理等方面的水平都處于亞洲領(lǐng)先地 位，所建成的立體停車場(chǎng)的數(shù)量和其容車量也居于世界前列。如今在日本全國建設(shè)并使 用的自動(dòng)立體車庫的停車位已有 300 萬個(gè)，大部分自動(dòng)立體車庫是升降橫移式車庫。而 日本的優(yōu)勢(shì)主要在多層升降橫移車庫、水平循環(huán)車庫、垂直循環(huán)車庫、簡(jiǎn)易升降車庫、 垂直升降車庫等產(chǎn)品上。而在韓國自動(dòng)立體車庫的技術(shù)發(fā)展主要受到其鄰國日本的技術(shù) 影響。韓國的立體車庫產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì) 70 年代中期進(jìn)入起步階段，在發(fā)展過程中又從其鄰 國日本引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，再對(duì)引進(jìn)技術(shù)后不斷改進(jìn)，最后 90 年代立體車庫展業(yè)進(jìn)入大規(guī)模 使用階段。經(jīng)過這幾個(gè)階段的快速發(fā)展再加上韓國政府的大力支持，自動(dòng)立體車庫在韓 國國內(nèi)得到大規(guī)模的應(yīng)用和再開發(fā)，使得韓國這幾年的自動(dòng)立體車庫產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)速度加快 到 30左右 7，使現(xiàn)在其產(chǎn)業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。 國外的機(jī)械式立體車庫發(fā)源于上世紀(jì) 20 年代的美國，美國建成世界上第一座機(jī)械升 降汽車庫，但需要由司機(jī)自己開車來完成車輛的存取；50 年代以后，伴隨著小汽車的大 量增加，在西歐、東南亞、韓國和日本立體車庫也得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了一個(gè)包 括制造、安裝、使用和維修的行業(yè)完整體系 8。這些國家和公司從上世紀(jì)六十年代初就開 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 發(fā)并使用可最大限度地利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備，經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展，自動(dòng)立體 車庫從結(jié)構(gòu)、控制、驅(qū)動(dòng)、監(jiān)測(cè)等方面不斷地更新?lián)Q代，日趨完善。而自動(dòng)立體車庫的 外形也發(fā)生了較大的變化，使原來生硬機(jī)械鋼架子的立體車庫變成了一道獨(dú)特的城市景 觀。 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)汽車的數(shù)量也在快速發(fā)展，尤其在我國的大中城市。汽車數(shù) 量的增長(zhǎng)同時(shí)也造成了路面的擁堵，許多車輛面臨著停車難的問題。面對(duì)這些問題，我 國需要大量的停車設(shè)施和相關(guān)配套設(shè)備。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，截止到 2008 年底的數(shù)據(jù)，我 國生產(chǎn)汽車數(shù)量增長(zhǎng)到近一千萬臺(tái)，同比增長(zhǎng) 5左右 9。由于我國停車位新建的速度遠(yuǎn) 遠(yuǎn)達(dá)不到每年汽車增長(zhǎng)的數(shù)量，致使每年我國僅在停車位的缺口數(shù)量就在 300 多萬個(gè)左 右，城市現(xiàn)有的停車位遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需要。當(dāng)前我國的車位數(shù)量與汽車數(shù)量之比 約為 1: 5，而正常的平衡比例應(yīng)當(dāng)是 1: 1.2，與我國現(xiàn)有情況差距很大，需要大量增加停 車位，在城市土地資源緊缺的情況下通過地面增加車位己成為城市發(fā)展的巨大矛盾指引 10。 為了解決這些，我國從二十世紀(jì)八十年代開始使用機(jī)械式停車設(shè)備。此時(shí)我國的立體 車庫技術(shù)較為落后僅只能進(jìn)行自我的研究和開發(fā)，此階段生產(chǎn)企業(yè)無法滿足用戶的需求， 而自動(dòng)車庫種類單一，技術(shù)落后，無法滿足用戶較大的要求。到二十世紀(jì)九十年代，我 國開始從國外引進(jìn)技術(shù)，由于大量國外企業(yè)進(jìn)入中國的立體車庫行業(yè)，形成了比較多的 中外合資企業(yè)。而有些有實(shí)力的中國企業(yè)開始向國外引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，在國內(nèi)由于其生 產(chǎn)成本與國外相比較為低廉，這些企業(yè)利用國外先進(jìn)技術(shù)并根據(jù)我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)情況開發(fā) 出符合我國的先進(jìn)的自動(dòng)立體車庫。到如今經(jīng)過近 30 年的發(fā)展歷史，尤其是 2000 年以 后得到了高速發(fā)展，現(xiàn)在我國的自動(dòng)立體車庫行業(yè)正處于快速發(fā)展階段并很快進(jìn)入穩(wěn)定 發(fā)展階段，未來市場(chǎng)巨大。尤其在，我國的大中型城市中，自動(dòng)立體車庫需要巨大。但 用戶對(duì)產(chǎn)品的要求有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是降低產(chǎn)品的價(jià)格，第二點(diǎn)是提高產(chǎn)品技術(shù)和性能。 隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，城市規(guī)劃不斷完善，自動(dòng)立體車庫將使一個(gè)充滿生機(jī)的朝 陽產(chǎn)業(yè)，它的技術(shù)將得到長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。 在我國隨著現(xiàn)代各種高科技技術(shù)的發(fā)展，諸如計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的高速發(fā)展，越 來越多的新功能被引入到立體車庫中，讓其向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化和智能化方向發(fā)展。重點(diǎn) 表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：專業(yè)化:立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠 能正常運(yùn)行而不出故障是用戶 的首要要求 也是一套停車場(chǎng)系統(tǒng)的重中之重。制造廠家的專業(yè)化程度越來越強(qiáng) 如保 證設(shè)備的可靠性 立體車庫的軟硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套都達(dá)到專業(yè)化程度。復(fù)雜 化: 立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展 它已經(jīng)不僅是純粹的機(jī)械設(shè)備 還包含了當(dāng)今 機(jī)械、電子、建筑、液壓、光學(xué)、磁控、管理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進(jìn)技術(shù)。立 體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善 如汽車出入車庫時(shí)采用聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自 動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車安全檢測(cè)、圖像識(shí)別技術(shù)、科學(xué)管理等 各種領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的綜合使 用 已經(jīng)使立體車庫成為一個(gè)獨(dú)立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。智能化:一些新技術(shù)正在 迅速進(jìn)入該領(lǐng)域 如變頻技術(shù)、全電腦控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位技術(shù)、停電及電源故障的自 動(dòng)判別排除及處理系統(tǒng)等 14。車庫可以將汽車自動(dòng)停放到合適的位置 可實(shí)現(xiàn)無人操作 11。 但在我國現(xiàn)有的自動(dòng)立體車庫產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不十分完善，如在我國車庫行業(yè)中并沒有可 依據(jù)較高的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大部分車庫是根據(jù)或引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，但技 術(shù)水平不高；并且我國國內(nèi)并沒有較大規(guī)模的車庫生產(chǎn)加工企業(yè)，其大規(guī)模量產(chǎn)能力明 顯不足。在國內(nèi)自動(dòng)車庫市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無序，小型企業(yè)為搶占市場(chǎng)份額，進(jìn)行惡性競(jìng)爭(zhēng)；同 時(shí)我國沒有相關(guān)的部門參與詳細(xì)研究，使其技術(shù)創(chuàng)新能力落后于其他國家；國家也沒有 相關(guān)政策進(jìn)行扶持。為了解決上述問題，國家需要出臺(tái)相關(guān)市場(chǎng)政策、管理方案等。 雖然立體車庫在我國的發(fā)展勢(shì)頭非常的迅猛，但是目前立體車庫在住宅小區(qū)內(nèi)的應(yīng)用， 卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來，而技術(shù)上的問題已經(jīng) 退居其次?？梢哉f，當(dāng)前的技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足小區(qū)內(nèi)建造立體車庫的主要要求，急 需解決的是人們的思想問題 12。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展，小區(qū)式居住方式已經(jīng)成 為市民住房方式的主流。并且，伴隨我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們擁有自己的私家車也已 經(jīng)成為一種必然。所以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量越來越多，一旦人們的思想方式 轉(zhuǎn)變過來，那么應(yīng)用于小區(qū)內(nèi)的立體車庫必將會(huì)如同雨后春筍般迅速地生長(zhǎng)起來。而且， 立體車庫的技術(shù)也必然在今后的若干年內(nèi)有大幅度的發(fā)展 13。所以，無論是立體車庫技 術(shù)的研究，還是立體車庫工程的建造，發(fā)展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來 得到豐厚的回報(bào)。 1.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了自動(dòng)立體車庫的主要研究?jī)?nèi)容和及其意義，詳細(xì)對(duì)自動(dòng)立體車庫的國 內(nèi)外發(fā)展情況做了詳細(xì)介紹，在我國自動(dòng)立體車庫有較大的發(fā)展前景。本文將對(duì)車庫主 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部件校核，傳動(dòng)部件及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和主要機(jī)械部位總裝配圖及主 要零件圖。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 2 立體車庫的方案 2.1 立體車庫的工作原理 圖2.1 立體車庫的工作原理圖 升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機(jī)械式停車 設(shè)備。如圖2.1所示上層載車板只作上下移動(dòng)，下層載車板只作左右橫移。 立體車庫工作原理當(dāng)車輛駛?cè)胲噹?，用戶根?jù)需要選擇所需停車位置。當(dāng)用戶選擇 上層空載車板時(shí)如1號(hào)載車板，控制系統(tǒng)會(huì)先控制5號(hào)載車板向有移動(dòng)，5號(hào)載車板移動(dòng)到 位后系統(tǒng)控制4號(hào)載車板向右移動(dòng)，下層載車板無法同時(shí)移動(dòng)。此時(shí)1號(hào)載車板下方有空 位，控制系統(tǒng)控制1號(hào)載車板下移等待用戶將車輛駛?cè)?，用戶將車輛停放好并確認(rèn)后，提 升裝置帶動(dòng)載車板提升到二層固定位置。下層載車板只作橫移，為上層車庫下移留出空 位，所以下層有一個(gè)空位。而用戶選擇下層車位時(shí)，可將車輛直接駛?cè)胲噹?，但不能?入無載車板的空位。用戶取車時(shí)，停放在下層載車板的汽車可直接駛出車庫，停放在上 層載車板的汽車操作過程與停車過程類似。升降橫移式自動(dòng)立體車庫通過這種停車方式 可更有效的應(yīng)用土地，增加單位面積停放汽車的數(shù)量。 目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡(jiǎn)易升降式、垂 直升降式、平面移動(dòng)式、巷道堆垛式 14。而在中國使用較多的是升降橫移式自動(dòng)立體車 庫和簡(jiǎn)易升降式車庫，升降橫移式自動(dòng)立體車庫具有存取車快捷便利，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 而簡(jiǎn)易升降式車庫所能停車輛數(shù)量較少不適合較大規(guī)模應(yīng)用，無法滿足較大空間的大規(guī) 模布置。所以選擇升降橫移式自動(dòng)立體車庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2.2 自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 自動(dòng)立體車庫主體桁架鋼結(jié)構(gòu)由前、后支撐柱，前、后橫梁，縱梁等組成。傳動(dòng)系 統(tǒng)安裝在主體桁架的縱梁與后立柱上，包含液壓缸，傳動(dòng)的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置和 鋼絲繩。載車板與鋼絲繩相連進(jìn)行提升，而下層載車板通過電機(jī)和導(dǎo)軌進(jìn)行橫移。自動(dòng) 立體車庫必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，才能安全穩(wěn)定工作。升降橫移式自動(dòng)立體車庫的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括：主體桁架、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車板及安全防護(hù)裝置。 停車位設(shè)計(jì)最大尺寸5500mm2500mm1600mm； 最大停車質(zhì)量為1800kg； 車庫共兩層上成層可停放3輛車，下層可停放2輛車，車庫使用PLC進(jìn)行控制； 車庫載車板提升時(shí)間 10s； 下層載車板橫移時(shí)間 10s。 2.3 自動(dòng)立體車庫提升方式的選擇 升降橫移自動(dòng)立體車庫的提升方式有六種： （1）鋼絲繩式提升型式 （2）鏈條式提升型式 （3）液壓式提升型式 （4）螺桿式提升型式 （5）液壓馬達(dá)、鋼絲繩組合提升型式 （6）鏈條、鋼絲繩組合提升型式 而車庫選用液壓馬達(dá)、鋼絲繩組合提升型式，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、響應(yīng)速度快、低 速平穩(wěn)性好，并且產(chǎn)生噪音低，其升降傳動(dòng)方式如圖2.2 所示 圖2.2 自動(dòng)立體車庫提升裝置示意圖 而車庫橫移傳動(dòng)方式也可選用液壓馬達(dá)帶動(dòng)導(dǎo)輪進(jìn)行傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是可與升降系統(tǒng) 使用同一液壓泵減少了系統(tǒng)的占用空間。 2.4 升降橫移自動(dòng)立體車庫選型 升降橫移自動(dòng)立體車庫按照主桁架可分為兩種。1四柱結(jié)構(gòu)型式：這種型式的停車 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)桁架穩(wěn)定性好，有較好的強(qiáng)度和剛度，特別適用于多層式或重列式的升降 橫移類停車設(shè)備。2二柱結(jié)構(gòu)型式，亦叫后懸臂型式立體車庫如圖2.2所示：這種型式的 停車設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是視野寬闊，存取車方便。缺點(diǎn)是對(duì)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)桁架 的強(qiáng)度、剛度、設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格。 按車位布置形式分可分為全地上布置，半布置，重列式布置。全地上布置：有二層、 三層、四層、五層，一般不超過五層，但也七層以上的，有的還做到了18層，但相對(duì)于 低層提升速度要提高以保證客戶使用要求。半布置：這種布置形式比全地上布置能多建 車位，空間利用率高，但土建投資大。重列式布置：（對(duì)于只能設(shè)置一個(gè)車道，或設(shè)置 兩個(gè)車道太浪費(fèi)，但有能停放兩排或兩排以上車輛長(zhǎng)度的停車位時(shí)，可用這種方式布置） 這種布置可充分利用平面減少車道占地，但進(jìn)出車較麻煩一些。 由于車庫要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單充分利用土地，所以選擇第四柱結(jié)構(gòu)型式的兩層立體車庫進(jìn) 行設(shè)計(jì)。 2.5 自動(dòng)立體車庫的其他部件 自動(dòng)立體車庫的其他部件還包括載車板，安全系統(tǒng)，橫移系統(tǒng)，橫移系統(tǒng)，控制系 統(tǒng)等。 載車板是用于車輛停放以及移動(dòng)升降車輛的載體，所以載車板設(shè)計(jì)必須穩(wěn)定安全便 于用戶停放車輛。而載車板按照其結(jié)構(gòu)形式可分為兩種，一種是拼裝式一種是整體式 11。 拼裝式載車板主要使用普通鋼板彎折成形，載車板面板使用波浪板沖壓成形，并用螺栓 固定。整體式載車板使用防滑花紋鋼板焊接在加強(qiáng)筋上而成。由于整體式載車板加工方 便快捷，穩(wěn)定安全性高。所以車庫設(shè)計(jì)中使用整體式載車板。 安全系統(tǒng)是用于防止上層車輛和載車板墜落砸壞下層車輛或砸傷駕駛員的重要車庫 組成部分。上層載車板安全系統(tǒng)可分為防墜鉤和防墜架。其中防墜鉤安裝于上層載車板 上當(dāng)上層載車板到位后防墜鉤固定住載車板來實(shí)現(xiàn)防墜目地。而防墜架安裝固定在下層 載車板上，但體積較大不便于用戶在下層停放車輛。經(jīng)過上述分析選擇防墜鉤進(jìn)行對(duì)車 輛人員的安全防護(hù)。 橫移系統(tǒng)是用于底層車位橫移的主要部件?？刂葡到y(tǒng)是控制車輛移動(dòng)的系統(tǒng)。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 3 自動(dòng)立體車庫的傳動(dòng)系統(tǒng) 立體車庫的傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用的是機(jī)械傳動(dòng)，而采用液壓傳動(dòng)的較少。液壓傳動(dòng)與 機(jī)械傳動(dòng)相比較而言有較多優(yōu)點(diǎn)。自動(dòng)車庫中液壓傳動(dòng)最大的優(yōu)點(diǎn)是噪聲小，工作較平 穩(wěn)，單位體積重量輕，易于進(jìn)行自動(dòng)化控制。在如今人們注重居住舒適情況下，液壓傳 動(dòng)對(duì)立體車庫噪聲的減小有很大幫助，這可以使自動(dòng)立體車庫有更大的應(yīng)用空間。因此， 在歐美等發(fā)達(dá)國家自動(dòng)立體車庫已向液壓傳動(dòng)方式發(fā)展。 3.1 上層載車板提升裝置設(shè)計(jì) 上層載車板是使車輛從地面提升到上層并提供安全穩(wěn)定的停車空間的重要提升裝置。 所以上層載車板選用卷筒，導(dǎo)輪，鋼絲繩和液壓馬達(dá)來完成一系列提升運(yùn)動(dòng)。 3.1.1 升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 升降系統(tǒng)安裝車庫的頂部，卷筒，液壓馬達(dá)和傳動(dòng)軸安裝在后橫梁上，導(dǎo)輪安裝在 縱梁上。 根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇卷筒，根據(jù)起重設(shè)計(jì)手冊(cè)選取T153卷同組，其參數(shù)為 ，03Dm 最大提升高度為 ,起重量為 ,其配套選用的鋼繩直徑為 。載車板提升時(shí)16m50kg1.5 需要導(dǎo)輪和卷筒組共同運(yùn)動(dòng)才能完成。 如圖3.1所示： 重 物導(dǎo) 輪卷 同 組 圖3.1 提升機(jī)工作原理 計(jì)算作用在卷筒上的力； 卷筒受到汽車重量載車板重量之外，還受到導(dǎo)輪所產(chǎn)生的摩擦力。其鋼繩與導(dǎo)輪之 間的摩擦系數(shù) 。0.2f 故有 +F(1806(1806).028f N車 載 車 載 ） （3.1） 式（3.1）為卷筒組受力計(jì)算公式， 式中 為液壓馬達(dá)所受的力。 所以液壓馬達(dá)所受力為28800N，根據(jù)液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)表確定液壓驅(qū)動(dòng)的壓力為 。5Mpa 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 根據(jù)液壓氣壓傳動(dòng)與控制，液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，噪音和流量脈動(dòng)小，適用于負(fù)載扭 矩不大，速度平穩(wěn)性和噪聲要求較高的場(chǎng)合。所以選擇葉片液壓馬達(dá)。液壓馬達(dá)基本參 數(shù)為：排量 ，轉(zhuǎn)速 ，輸出扭矩 。液壓馬達(dá)出油口為 與154/Vmlr10/inr98Nm0Mpa 進(jìn)油口的壓力為 其壓力差為 ，所以液壓馬達(dá)可將油直接流回油箱。Mpa5pa 由于升降系統(tǒng)采用葉片式液壓馬達(dá)，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)恒速升降。載車板離地高度為 ，2m 液壓系統(tǒng)在10秒內(nèi)完成升（降）過程； 故速度應(yīng)大于 （4.2）20./1vms 式（4.2）為載車板速度計(jì)算公式。 取速度 ；由于載車板與鋼絲繩相連，鋼絲繩與卷筒相連，故卷筒的線速.5/ 度也為 ；0.2/s 卷筒的角速度 ：vr （4.3） .53.4/0vradsr 式（4.3）為卷筒的角速度計(jì)算公式。 卷筒的轉(zhuǎn)速 ；n （4.4）3.462/mintr 式（4.4）為卷筒的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式。 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速為 ，傳動(dòng)系統(tǒng)采用鏈輪傳動(dòng)，其傳動(dòng)系數(shù) ；10/i 2i 液壓馬達(dá)的流量為： （4.5）154/in15.4/inqVnlL 式（4.5）為液壓馬達(dá)的流量計(jì)算公式。 由于液壓系統(tǒng)管路布置的不確定性，整個(gè)液壓回路損失大約為 ，流量損失約為5% ；% 所以： ；5.12%pMpa ；.46/minqL 根據(jù)上述數(shù)據(jù)選擇液壓泵，其流量為 ， ，轉(zhuǎn)速 。5.3P10/minnr 由于液壓泵無法將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)完全轉(zhuǎn)化，所以液壓泵的效率取 ，根據(jù)上述數(shù)據(jù)8% 對(duì)液壓泵電動(dòng)機(jī)進(jìn)行選型： 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 63.31025/0.8213.pqPwk （4.6） 式（4.6）為液壓馬達(dá)的功率計(jì)算公式。 根據(jù)所需轉(zhuǎn)速和功率選擇電動(dòng)機(jī)； 查機(jī)械手冊(cè)選擇 型電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額度功率為 ，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為126YM4kw 。10/minr 3.1.2 升降液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)上述參數(shù)設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)回路，每次車庫只能有一輛車做升降運(yùn)動(dòng)，升降完成后 控制系統(tǒng)才能進(jìn)行其它運(yùn)動(dòng)。 如圖3.2所示：1為過濾器，2為液壓泵，3為可調(diào)節(jié)流閥，4為直動(dòng)式溢流閥，11為液 壓表； 5，7，9為三位四通電磁閥； 6，8，10為液壓馬達(dá)； 1YA,2YA為5號(hào)三位四通電磁閥的兩個(gè)電磁閥； 3YA,4YA為7號(hào)三位四通電磁閥的兩個(gè)電磁閥； 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 圖3.2 提液壓系統(tǒng)工作原理圖 表 3-1 電磁閥動(dòng)作順序表 動(dòng)作 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA 6YA 1 號(hào)載車 板上升 + 1 號(hào)載車 板下降 + 2 號(hào)載車 板上升 + 2 號(hào)載車 板下降 + 表3-1為自動(dòng)立體車庫液壓系統(tǒng)的電磁閥動(dòng)作順序表，其中加號(hào)為得電，減號(hào)為失電。 3.1.3 升降液壓系統(tǒng)鏈輪設(shè)計(jì) 上層載車板通過傳動(dòng)軸提升汽車，而液壓馬達(dá)通過鏈輪與傳動(dòng)軸連接。為了保證其 傳動(dòng)的穩(wěn)定和安全性，對(duì)鏈輪進(jìn)行選擇校核。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 由于傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為 ，遠(yuǎn)小于 ，其鏈傳動(dòng)為低速鏈傳動(dòng)。鏈輪抗0.25/vms0.6/s 拉靜力強(qiáng)度不夠易受破壞。所以根據(jù)機(jī)械手冊(cè)對(duì)鏈輪行抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算： ；caAcfQSSKF2qv （4.7） 2 210(sin)ffFKqa 式（4.7）為抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算公式。 式（4.7）中 為鏈的抗拉靜力強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)；caS 為單排鏈的極限拉伸載荷( )；QN 為工作情況系數(shù)為1；AK 為離心力引起的拉力取0；c 為垂直拉力 ；f 280F 為鏈的有效拉力系數(shù)1。A 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)選擇鏈號(hào) 16； 初步選擇ISO鏈號(hào)為20A,其節(jié)距 ；31.75p 排距 ，單排抗拉載荷為 。35.76tP86KN 根據(jù)式（4.7）為抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算公式； ； 3.0.1612caAcfQS SF 其安全系數(shù)過小不符合要求。 重新選擇ISO鏈號(hào)為28B,其節(jié)距 ；4.5p 排距 ，單排抗拉載荷為 。59.6tP0KN 根據(jù)式（4.7）抗拉靜力強(qiáng)度計(jì)算公式； ； 3216.9480caAcfQS SF 其安全系數(shù)大于6符合要求。 由于鏈速小于 ， ；所以液壓馬達(dá)的鏈輪齒數(shù)取14齒，液壓馬達(dá)與傳動(dòng)0.6/ms13Z 系數(shù) ；取傳動(dòng)軸參數(shù)為7，傳動(dòng)鏈輪確定。2i 計(jì)算鏈輪的分度圓直徑： 018sinPdZ （4.8） 式（4.8）為鏈輪的分度圓直徑計(jì)算公式； 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 其中 為鏈輪節(jié)距。P 根據(jù)式（4.8）鏈輪的分度圓直徑計(jì)算公式； ；14.58019.76sindm ；2.2.45i 液壓馬達(dá)鏈輪分度圓直徑 ；19.76d 液壓馬達(dá)鏈輪分度圓直徑 。2045 3.1.4 升降液壓系統(tǒng)傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 上層載車板通過傳動(dòng)軸提升汽車，傳動(dòng)軸要承受載車板和汽車的所有重量，所以對(duì) 傳動(dòng)軸要求較高。 傳動(dòng)軸選用 的無縫鋼管，無縫鋼管的厚度為 ；傳動(dòng)系統(tǒng)的卷筒和鏈輪都焊60m 接在鋼管上，但必須焊接牢固。若焊接出現(xiàn)虛焊會(huì)使卷筒或鏈輪在運(yùn)動(dòng)中脫落，引起車 輛掉落，造成嚴(yán)重的事故。焊接時(shí)也要保證卷筒，鏈輪與傳動(dòng)軸的同心度，若誤差較大 會(huì)使鏈輪卷筒與傳動(dòng)軸的震動(dòng)加大，影響傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效果。 傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度為 ，卷同組焊接在離傳動(dòng)軸端 處，而鏈輪焊接在傳動(dòng)25040m 軸的中間部位。 對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行受力分析： 如下圖3.3所示： 其中 為卷筒直徑， 為鏈輪分度圓直徑。0Dd 扭 矩 圖 圖3.3 傳動(dòng)軸扭矩圖 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 3max41612DT （4.9） 式（4.9）為無縫鋼管壁厚計(jì)算公式。 其中 ；80Mpa 為無縫鋼管直徑；D 為液壓馬達(dá)的最大扭矩：maxT 32815.0PTNmn （4.10） 式（4.10）為鏈輪的扭矩計(jì)算公式。 將數(shù)據(jù)代入式（4.9）中； ； 363460180152.601 .872m 經(jīng)校核選擇 無縫鋼管，其壁厚為 ;選擇材料為 45鋼。m5m 3.2 橫移液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 下層載車板做橫向移動(dòng)，移動(dòng)距離為 。載車板在地面的水平軌道上做恒速運(yùn)動(dòng)，. 載車板由分布在前后導(dǎo)輪的液壓馬達(dá)帶動(dòng)運(yùn)行。 載車板在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)只需克服導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間的最大摩擦力： ()(1806)0.124Ff NA車 載 （4.11） 式（4.11）為摩擦力計(jì)算公式。 其中 和 分別為車輛和載車板重量；車 載 為摩擦系數(shù) ；f0.1f 導(dǎo)輪直徑 ；Dm 導(dǎo)輪所受的扭矩； 120.56MFDNmA （4.12） 式（4.12）為導(dǎo)輪扭矩計(jì)算公式。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 載車板運(yùn)動(dòng)速度； 2.50/1vms （4.13） 式（4.13）為載車板速度計(jì)算公式。 導(dǎo)輪角速度； 0.25/vradsr （4.14） 式（4.14）為導(dǎo)輪角速度計(jì)算公式。 導(dǎo)輪轉(zhuǎn)速； 5603/minntr （4.15） 式（4.15）為導(dǎo)輪速度計(jì)算公式。 液壓馬達(dá)的選型： 由液壓馬達(dá)的工作阻力查液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)確定工作壓力為 。根據(jù)上述參數(shù)1Mpa 選擇葉片式液壓馬達(dá)，其轉(zhuǎn)速為 ，流量為 。30/minr930/min27.9/inVlL 由于液壓系統(tǒng)管路布置的不確定性，整個(gè)液壓回路損失大約為 ，流量損失約為5% ；1% 所以： ；1.05%ppa ；8.34/minqL 其液壓原理圖與升降載車板原理相似，如下圖3.4所示： 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖3.4 下層載車板液壓原理圖 圖3.4中1為過濾器，2為液壓泵，3為可調(diào)節(jié)流閥，4為直動(dòng)式溢流閥，9為液壓表； 5，7為三位四通電磁閥，6，8為兩臺(tái)相同液壓馬達(dá)。 3.3 本章小結(jié) 本章主要對(duì)自動(dòng)立體車庫傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，其中包括立體車庫上層載車板的 提升裝置設(shè)計(jì)，液壓馬達(dá)的選型，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，鏈輪的設(shè)計(jì)校核以及傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 校核。 本章后半部分為下層載車板的液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)，以及液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 4 自動(dòng)立體車庫桁架設(shè)計(jì) 自動(dòng)立體車庫主體桁架在車庫穩(wěn)定和安全中起著很大作用，是車庫的基礎(chǔ)要進(jìn)行詳 細(xì)的校核。 4.1 自動(dòng)立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中可選用鋼架結(jié) 構(gòu)或鋼筋混凝土。鋼架結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，具有可靠性高，材料的強(qiáng)度高，鋼結(jié) 構(gòu)自重小，材料的塑性和韌性好，鋼結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)便，施工工期短等優(yōu)點(diǎn)。而使用鋼筋混 凝土建設(shè)車庫，建設(shè)周期過長(zhǎng)同時(shí)也無法滿足其精度要求。由于自動(dòng)立體車庫對(duì)其結(jié)構(gòu) 精度要求比較高，所以選用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖4.1 所示自動(dòng)立體車庫鋼結(jié)構(gòu)桁架圖， 包括前后支撐柱，縱梁和橫梁。 圖4.1 立體車庫的桁架原理圖 4.2.1 支撐柱設(shè)計(jì) 1支撐柱受力分析 車庫停放車輛最大質(zhì)量為1800kg， 其車輛前后輪載荷以3: 2分布進(jìn)行計(jì)算； 載車板質(zhì)量為約為600kg； 每個(gè)車位滿載為2400kg； 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖4.2 立體車庫的支撐柱受力圖 當(dāng)車庫空載時(shí)支撐柱的受力如圖4.3 所示： （3.1）1360N92P后前 式（3.1）為車庫受力計(jì)算； 其中 為前支撐柱所受的力；前 其中 為前支撐柱所受的力。后 當(dāng)車庫滿載時(shí)支撐柱的受力： 13360+180N2525P前 （3.2） 1980后 （3.3） 式（3.2）（3.3）為車庫受力計(jì)算。 ，所以對(duì)前支撐柱進(jìn)行校核。P后前 由于支撐柱主要受壓應(yīng)力和剪切力作用，而支撐柱受剪切力影響較小，所以主要對(duì) 支撐柱的壓應(yīng)力進(jìn)行校核和穩(wěn)定性分析。 2支撐柱的材料選擇和校核 根據(jù)材料力學(xué)附錄表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 70688） 15，材料使用 Q235A； 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖4.3 20a 熱軋鋼示意圖 20a熱軋工字鋼參數(shù)： 屈服極限 ；235sMpa 彈性模量 ； 061E 比例極限 ； 抗拉強(qiáng)度 ；375pa 高度 h=200mm； 腿寬度 b=100mm； 腰厚度 d=7mm； 橫截面積 W=35.578cm； 慣性矩 ， ；42370Ixcm4y158Ic 截面系數(shù) ， ；3W3. 慣性半徑 ， ；8.xi2yi ；:1IS 支撐柱屈服強(qiáng)度校核： ； 42507.8Mpa2353.1PspaW （3.4） 式（3.4）為支撐柱屈服強(qiáng)度公式。 支撐柱屈服強(qiáng)度遠(yuǎn)大于7.08Mpa，所以符合屈服強(qiáng)度要求。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 支撐柱的穩(wěn)定性校核： 壓桿的長(zhǎng)度因數(shù) ，由于壓桿的約束條件是一端固定一端自由，所以 ；u 2u 慣性半徑 ；min2.1yc 支撐柱長(zhǎng)度 ；30l 支撐柱的柔度： min23016.98.ul （3.5） 51 201ppE （3.6） 式（3.5）（3.6）為支撐柱的柔度計(jì)算公式。 根據(jù)材料力學(xué)表9.2： , ；304Mpa1.2pab （3.7）23042561.sab 式（3.7）為直線公式的最小柔度計(jì)算公式。 支撐柱的柔度 大于 和 ， ，則前立柱屬于細(xì)長(zhǎng)桿，12123.5961. 應(yīng)按歐拉公式計(jì)算臨界載荷 。crp 立柱的工作載荷 ；max0NP前 由歐拉公式求得臨界壓力； 金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù) 1.83,nn取 2r5cEIl （3.8） 式（3.8） 為臨界壓力計(jì)算公式。rcP 前支撐柱的穩(wěn)定安全系數(shù) 3max15836.02crPnn （3.9） 式（3.9）安全系數(shù)計(jì)算公式。 所以滿足穩(wěn)定要求。 4.2.2 橫梁受力分析 橫梁主要受載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用，根據(jù)材料力學(xué) 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 附錄表4，選用20a 熱軋工字鋼（ GB 70688） 15，材料使用Q235A 圖4.4 橫梁圖 圖4.5 橫梁圖紙所示其總長(zhǎng)度為 ，縱梁以 的間距分別連接與橫梁上，通過7.5m2.5 螺栓進(jìn)行連接。對(duì)橫梁進(jìn)行受力分析，并繪制受力簡(jiǎn)化圖，如圖4.5所示。 圖4.5 橫梁受力分析圖 根據(jù)圖3.6 所示由靜力平衡方程式求出A,B兩點(diǎn)處的支反力 和 ：RAFB 前橫梁受力： （3.10）1213+680N5FF車 載 式（3.10）為前橫梁受力計(jì)算公式。 后橫梁受力： （3.11）1213+205車 載 式（3.11）為后橫梁受力計(jì)算公式。 由于前橫梁所受的力大于后橫梁所受的力，所以對(duì)前橫梁進(jìn)行校核。 R680.10(2.)16.875BFKN （3.12）A.68.5. 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 式（3.12）為AB兩點(diǎn)支反力計(jì)算公式。 四個(gè)集中力作用在截面上的彎矩分別為 ， ; AM=0BR12.540NFmA 2 （3.13） 式（3.13）為橫梁彎矩計(jì)算公式。 從圖中可得最大彎矩 ;max420NMA 617.3zKpaW （3.14） 式（3.14）為橫梁彎曲許用應(yīng)力計(jì)算公式。 符合彎曲許用應(yīng)力條件。 校核梁的切應(yīng)力 查表得 ； 。:17.2IxSd0.cm 由剪力圖得： ,代入切應(yīng)力強(qiáng)度條件，maxF6.8SKN *a 2213.9517.0.zs MpaIb （3.15） 式（3.15）為橫梁切許用應(yīng)力計(jì)算公式。 進(jìn)過校核橫梁滿足正應(yīng)力和切應(yīng)力強(qiáng)度條件。 4.2.3 縱梁受力分析 根據(jù)材料力學(xué)附錄表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 70688） 15，材料使用 Q235A； 圖4.6 縱梁圖 如圖4.6 所示縱梁圖紙，縱梁長(zhǎng)度為 ，其固定點(diǎn)的間距為 ，固定點(diǎn)離縱梁兩5.m4m 端分被為 ?？v梁主要受載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，對(duì)縱梁進(jìn)行0.75m 受力分析，并繪制受力簡(jiǎn)化圖如圖4.8 所示。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 圖4.7 橫梁受力分析圖 由靜力平衡方程式求出A,B兩點(diǎn)處的支反力 和 ：RAFB 左右縱梁： ；121+60N2F車 載 中間縱梁 12F車 載 （3.16） 式（3.16）為縱梁受力計(jì)算公式。 由于中間縱梁所受的力大于左右縱梁所受的力，所以對(duì)中間縱梁進(jìn)行校核。 ;R120(41)26BFKN A0 （3.17） 式（3.17）為AB兩點(diǎn)的支反力計(jì)算公式。 四個(gè)集中力作用在截面上的彎矩分別為 ， ; AM=0BR12NFmA 2 （3.18） 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 式（3.18）為縱梁彎矩計(jì)算公式。 從圖中可得最大彎矩 ；max120NMA 65.37z paW （3.19） 式（3.19）為縱梁彎許用應(yīng)力計(jì)算公式。 符合彎曲許用應(yīng)力條件。 校橫梁的切應(yīng)力： 查表得 ；:17.2IxS ；d0.cm 由剪力圖 ,代入切應(yīng)力強(qiáng)度條件，maxF12SKN *max229.717.1zs MpaIb （3.20） 式（3.20）為縱梁切應(yīng)力計(jì)算公式。 所以橫梁滿足正應(yīng)力和切應(yīng)力強(qiáng)度條件。 4.3 載車板受力分析校核 根據(jù)材料力學(xué)附錄表4，選用14b熱軋槽鋼（GB 70688） 15，材料使用 Q235A； 如圖4.8 所示，載車板的總長(zhǎng)度為5.5m,而載車板受到力為 ,受力的長(zhǎng)度為 。q=180N4m 對(duì)載車板進(jìn)行彎曲變形校核。 圖4.8 載車板圖紙 對(duì)載車板受力分析，如圖4.9 所示： 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖4.9 橫梁受力分析圖 上層載車板使用鋼絲進(jìn)行固定升降，其載重后不能變形過大，否則會(huì)影響其正常運(yùn) 行，對(duì)車輛安全產(chǎn)生影響。所以對(duì)載車板進(jìn)行校核。 根據(jù)材料力學(xué)書， 撓曲方程為： （3.21） 24xqlfEI 式（3.21）為撓曲計(jì)算公式。 最大撓度為： （3.22） 4max38qlfI 式（3.22）為最大撓曲計(jì)算公式。 其中彈性模量 ；52061EMp 慣性矩 ， ， ；49Ixc4y.Ic4y61.Icm 受力長(zhǎng)度 ； l 計(jì)算得： ； 445max 18809.3103826.qlfEI 經(jīng)校核后載車板的變形量?jī)H為 ，滿足要求。59.3 載車板的強(qiáng)度校核： 載車板共使用4根相同的熱軋槽鋼 22max0.504M98qlKNmA （3.23） 式（3.23）為彎矩計(jì)算公式。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 查材料力學(xué)附錄表3， 3=87.1zWcm 最大應(yīng)力為： 3maxax690.Mpa.zM （3.24） 式（3.24）為載車板強(qiáng)度校核計(jì)算公式。 所以載車板使用14b熱軋槽鋼滿足強(qiáng)度要求， 同時(shí)也滿足撓度要求。 4.4 本章小結(jié) 本章主要對(duì)自動(dòng)立體車庫桁架主體進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，其中包括立體車庫的支撐柱的材 料選擇再對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性校核，縱梁和橫梁的材料選擇以及正應(yīng)力和切應(yīng)力強(qiáng)度的校核。 本章還對(duì)載車板進(jìn)行材料選擇，強(qiáng)度和擾度校核。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 5 立體車庫的控制系統(tǒng) 立體車庫采用PLC 對(duì)其進(jìn)行控制管理。而PLC 是種專門在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù) 字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn) 算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入 和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。 自動(dòng)立體車庫的控制系統(tǒng)包括弱電系統(tǒng)和強(qiáng)電系統(tǒng)。其中弱電系統(tǒng)主要包括各種信 息采集系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)和控制輸出輸入裝置等。強(qiáng)電系統(tǒng)包括液壓泵電機(jī)線路、照明裝 置線路及排水裝置管線。而PLC通過對(duì)輸入信號(hào)處理后，輸出所需信號(hào)給交流接觸器對(duì)其 進(jìn)行通斷控制，以此來控制相應(yīng)的電路。立體車庫采用車位檢測(cè)裝置進(jìn)行快速停放車輛， 再用升降裝置輸將汽車和載車板提升到指定位置。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng)發(fā)生 意外時(shí)，按下急停開關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及 設(shè)備的安全。 控制系統(tǒng) 車 庫 現(xiàn) 場(chǎng)用 戶 檢測(cè)系統(tǒng) 圖5.1 車庫系統(tǒng)控制原理框圖 自動(dòng)立體車庫的控制原理如圖5.1所示： 當(dāng)用戶需要停放車輛時(shí)，用戶可以先通過控制面板選擇所需車位，控制系統(tǒng)控制車 庫將車位移動(dòng)到所需位置。用戶停車時(shí)，車庫控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)傳感器的信息進(jìn)行提示， 以便完成停車過程。停車完成后，系統(tǒng)會(huì)將車位送回原處。 自動(dòng)立體車庫中需要在關(guān)鍵部位安裝傳感器，這些傳感器可以將檢測(cè)的信息輸入給 控制系統(tǒng)用于監(jiān)控自動(dòng)立體車庫中車輛和人員的狀況。在電器控制電路上，也要設(shè)置繼 電器、斷電、缺相、斷相和相序保護(hù)等設(shè)備，用于電路的控制。同時(shí)控制系統(tǒng)也要根據(jù) 這些信息對(duì)液壓系統(tǒng)的各個(gè)電磁閥進(jìn)行控制，以達(dá)到對(duì)車庫升降橫移控制。其具體工作 原理，如下圖5.2所示： 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 電 源輸入部件 輸出部件外部I/0口 擴(kuò)展口處 理 器運(yùn) 算 器控 制 器存 儲(chǔ) 器 圖5.2 PLC的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖5.3所示PLC 包括處理器，電源，存儲(chǔ)器，輸入輸出部件以及I/O端口組成。 自動(dòng)車庫的控制系統(tǒng)可根據(jù)不同的PLC系統(tǒng)進(jìn)行編程控制，來完成車庫所要求的一系 列動(dòng)作。 其中控制系統(tǒng)必須對(duì)液壓電機(jī)進(jìn)行有效的控制。如圖5.3所示為電動(dòng)機(jī)主電路圖： 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 JKM012K3FR1橫 移 電 機(jī)QSM1L3相 序 保 護(hù) 器NABC 圖5.3 電動(dòng)機(jī)主電路 如圖5.3所示車庫控制系統(tǒng)可以控制KM3的閉合來控制液壓電機(jī)地運(yùn)行，來實(shí)現(xiàn)立體 車庫升降和橫移運(yùn)動(dòng)。 自動(dòng)立體車由于其自動(dòng)控制系統(tǒng)，車庫可以采用多種方式進(jìn)行操作。 自動(dòng)立體車庫可以使用控制面板，IC卡或由專職操作員進(jìn)行操控，而在不同場(chǎng)合可 以有不同的選擇。 1.控制面板：控制面板操作簡(jiǎn)便方便，用戶可根據(jù)自己的需要車位。用戶在控制面板 上輸入車庫位置系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整車庫，便于用戶停放車輛。取車用戶同樣使用控制面板 輸入車輛所在位置，完成取車過程。由于控制面板的特點(diǎn)，其主要用于公共場(chǎng)所等需要 臨時(shí)停放車輛的地方。 2.IC卡：IC卡使用可大大簡(jiǎn)化操作過程，用戶只需將IC卡在感應(yīng)區(qū)刷卡，系統(tǒng)識(shí)別后 會(huì)將IC卡所對(duì)應(yīng)的車位降下使用戶完成停車或提車過程。IC卡主要適用于小區(qū)等使用固 定車位的場(chǎng)所，可防止車位被他人占用。 3. 專職操作員進(jìn)行操控：車庫由專門的人員進(jìn)行管理，用戶可將車輛交給工作人員 進(jìn)行管理。它主要適用于大型車庫的日常管理與運(yùn)行。 山東英才學(xué)院 XXXX 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 6 車庫其它配備要求 6.1 電控系統(tǒng) 除了上面設(shè)計(jì)的機(jī)械裝置外，本車庫還需要電控系統(tǒng)，如果說機(jī)械裝置是人的身體， 那么電控系統(tǒng)就是大腦，控制著整個(gè)車庫的動(dòng)作。 本車庫的所有機(jī)械動(dòng)作，均由 PC 電腦控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)運(yùn)行” 、 “手動(dòng)運(yùn)行” 、 “點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行”等要求，整個(gè)電控系統(tǒng)主要由配電部分，控制部分，調(diào)速部 分，執(zhí)行部分，操作部分，顯示部分組成。 6.1.1 控制系統(tǒng)組成 1 配電部分： 主要由各級(jí)斷路保護(hù)開關(guān)，控制變壓器，開關(guān)電源等組成，為控制系統(tǒng)提供各路電 源保護(hù)開關(guān)電源等組成，為控制系統(tǒng)提供各路電源和過載或短路保護(hù)。 2 控制部分： 主要是可編程控制器，即 PLC 系統(tǒng)。PLC 系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，它由軟件和硬 件兩部分組成，通過它達(dá)到發(fā)布各個(gè)指令控制車庫的運(yùn)行。 3 調(diào)速部分： 主要是矢量變頻器，即一般由兩個(gè)矢量變頻器組成，一個(gè)是控制垂直升降速度的變 頻器，一個(gè)是載車板的橫移的速度變頻器。 4 執(zhí)行部分： 主要由繼電器（固態(tài)繼電器） ，接觸器組成，控制各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)或電磁閥。 5 操作部分： 主要由各控制按紐組成，通過他可以操作車庫的各種運(yùn)行。也可以采用智能觸摸屏。 6 顯示部分： 主要由指示燈和數(shù)碼顯示管等組成，以反映車庫的各種運(yùn)行狀況或故障信息。如果 采用只能觸摸屏，可以使操作部分和顯示部分合一。 6.1.2 控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式 1 自動(dòng)運(yùn)行方式： 一般說，在自動(dòng)運(yùn)行方式下，操作人員只要輸入進(jìn)出庫車位號(hào)碼，再按下確認(rèn)鍵（或啟 動(dòng)鍵） ，車庫即能完成從關(guān)門取、入車開關(guān)的整個(gè)過程。 2 手動(dòng)運(yùn)行方式：