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升降式路邊停車(chē)系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)
摘要：機(jī)械式停車(chē)設(shè)備是解決城市停車(chē)問(wèn)題的一個(gè)有效解決手段，正被廣泛應(yīng) 用于各種場(chǎng)合。
論文對(duì)垂直升降式停車(chē)設(shè)備進(jìn)行了認(rèn)真的分析和研究。首先對(duì)垂直升降式停車(chē)設(shè)備的特點(diǎn)和概況做了簡(jiǎn)要的介紹，然后對(duì)垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行討論研究。并選定鏈傳動(dòng)橫移方式作為車(chē)庫(kù)的存取形式，選定曳引驅(qū)動(dòng)作為車(chē)庫(kù)的升降驅(qū)動(dòng)形式。
在完成總體框架設(shè)計(jì)之后，對(duì)車(chē)庫(kù)的存取機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)研究。對(duì)停車(chē)位布置形式及其相關(guān)要求進(jìn)行了分析，確定了符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的車(chē)庫(kù)停車(chē)位和載車(chē)板的具體結(jié)構(gòu)。討論了存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)功能要求及其實(shí)現(xiàn)方法，完成了鏈傳動(dòng)橫移存取車(chē)裝鬣的設(shè)計(jì)及其零部件的計(jì)算和校核。
升降系統(tǒng)是車(chē)庫(kù)的重點(diǎn)組成部分。在升降系統(tǒng)中選用曳引驅(qū)動(dòng)方式，并對(duì)曳引系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析影響曳引力的因素，并對(duì)曳引能力進(jìn)行了計(jì)算校核。根據(jù)車(chē)庫(kù)提升系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，選用交流變頻電機(jī)。針對(duì)車(chē)庫(kù)運(yùn)行中的不安全因素，選用了超速保護(hù)系統(tǒng)和撞底保護(hù)裝置等策略來(lái)提高升降系統(tǒng)的可靠性。
關(guān)鍵詞：垂直升降式立體停車(chē)設(shè)備、存取系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
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目 錄
1 緒論 ......................................................2
1.1課題的來(lái)源及研究的目的和意義...............................2
1.2機(jī)械式停車(chē)庫(kù)...............................................3
1.3國(guó)內(nèi)外研究狀況.............................................4
1.4本論文研究的主要內(nèi)容.......................................5
2 立體車(chē)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)研究....................................6
2.1垂直升降式停車(chē)設(shè)備概況.....................................6
2.2升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)...............................................7
2.3車(chē)輛存取方式...............................................8
2.4垂直升降式立體停車(chē)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)...........................10
3 車(chē)庫(kù)的存取機(jī)構(gòu)研究設(shè)計(jì).................................12
3．1．1停車(chē)位布置形式及相關(guān)要求...............................12
3．1．2垂直升降式立體車(chē)庫(kù)停車(chē)位結(jié)構(gòu)...........................13
3．2 載車(chē)板結(jié)構(gòu)................................................14
3．3．1存取機(jī)構(gòu)功能要求及其實(shí)現(xiàn)...............................15
3．3．2存取機(jī)構(gòu)的工作流程.....................................17
3．3．3存取機(jī)構(gòu)中具體部件設(shè)計(jì)計(jì)算.............................18
4 立體車(chē)庫(kù)升降機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì).........................22
4.1升降機(jī)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)........................................22
4．2．1提升系統(tǒng)曳引力的分析計(jì)算...............................23
4．2．2曳引系統(tǒng)的受力分析.....................................26
4．2．3曳引電機(jī)及其調(diào)速方法選擇...............................28
4．2．4曳引電機(jī)的容量選擇.....................................29
4．2．5對(duì)重匹配研究...........................................30
5 總結(jié)與展望................................................32
5．1總結(jié)......................................................32
5．2展望......................................................32
參考文獻(xiàn)........................................................33
致謝.............................................................34
第1章 緒論
1.1課題的來(lái)源及研究的目的和意義
近年來(lái)，汽車(chē)保有量更是急劇上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1997年汽車(chē)產(chǎn)量為157.8萬(wàn)輛，汽車(chē)保有量為1100萬(wàn)輛，其中轎車(chē)約400萬(wàn)輛; 2010年轎車(chē)保有童將達(dá)到2000萬(wàn)輛，平均每年增長(zhǎng)200萬(wàn)輛。如此數(shù)量的汽車(chē)主要集中在城市，將給城市停車(chē)泊位帶來(lái)巨大的壓力。如果全部露天平面停放，假設(shè)普通轎車(chē)的尺寸為4.5(長(zhǎng))x1.8(寬)，則每輛轎車(chē)所需要的最小停車(chē)位面積為19.2。目前的500萬(wàn)輛車(chē)將會(huì)占用9600萬(wàn)(即14.4萬(wàn)畝)的土地。相反，如果改為立體停放，特別是高層立體車(chē)庫(kù)，每輛車(chē)的占用面積將會(huì)大為降低，例如，10層高的電梯式立體車(chē)庫(kù)，每輛車(chē)的占用面積為3.0左右，將會(huì)節(jié)省84.6%(即2.74.1萬(wàn)畝)的土地，一方面，在寸土寸金的大城市，設(shè)立露天停車(chē)場(chǎng)，是對(duì)有限土地資源的嚴(yán)重浪費(fèi);另一方面，汽車(chē)占道停放又造成城市交通擁堵，汽車(chē)被盜、被撞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，市容環(huán)境極差。目前，汽車(chē)停放己經(jīng)成為全世界大城市普遍關(guān)注的問(wèn)題，許多國(guó)家都拿出資金資助這一課題的研究。
基于以上情況，我的升降式路邊停車(chē)系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)選擇“垂直升降式機(jī)械立體停車(chē)庫(kù)機(jī)械部分”作為我的研究課題，符合現(xiàn)實(shí)需要，順應(yīng)當(dāng)今科技發(fā)展的潮流。
1.2.機(jī)械式停車(chē)庫(kù)
機(jī)械式停車(chē)庫(kù)按其停放形式的不同可分為機(jī)械立體停車(chē)庫(kù)和復(fù)式停車(chē)庫(kù)。復(fù)式停車(chē)庫(kù)上下只有兩三層，利用機(jī)械設(shè)備汽車(chē)在貨架上可以上下重疊放置，車(chē)庫(kù)內(nèi)有車(chē)道和人員停留。機(jī)械立體停車(chē)庫(kù)的室內(nèi)沒(méi)有人員停留，車(chē)輛的存取是全自動(dòng)的，這種車(chē)庫(kù)是最節(jié)省土地資源和自動(dòng)化程度最高的，其具體優(yōu)點(diǎn)如下:
(l)節(jié)省面積，
(2)造價(jià)低，
(3)使用方便。。
(4)減少了因路邊停車(chē)而引起的交通事故;
(5)增加了汽車(chē)的防盜性和防護(hù)性;
(6)改善了市容環(huán)境。
綜上所述，本課題中的車(chē)庫(kù)形式選擇為機(jī)械立體車(chē)庫(kù)，以求研究開(kāi)發(fā)一種占地面集小、自動(dòng)化程度高、安全高效的停車(chē)系統(tǒng)。
1.3國(guó)內(nèi)外研究狀況
立體停車(chē)設(shè)備在國(guó)外尤其是在歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)發(fā)展己有30多年的歷史，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)較為成熟，發(fā)展較快的有日本、德國(guó)、法國(guó)、意大利、荷蘭、美國(guó)、韓國(guó)以及我國(guó)臺(tái)灣等。尤其是日本，從1962年研制出第一臺(tái)立體停車(chē)設(shè)備以來(lái)，至今已經(jīng)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)出九大類(lèi)近百個(gè)品種的立體停車(chē)設(shè)備，擁有停車(chē)設(shè)備制造企業(yè)400多家，車(chē)庫(kù)設(shè)備年增長(zhǎng)率達(dá)30%;臺(tái)灣擁有停車(chē)設(shè)備制造企業(yè)268家，產(chǎn)量幾乎兩年翻一翻;韓國(guó)現(xiàn)在擁有停車(chē)設(shè)備制造企業(yè)400多家，主要通過(guò)引進(jìn)日本技術(shù)和自我開(kāi)發(fā)，每年車(chē)庫(kù)設(shè)備以30%的速度發(fā)展。
. 我國(guó)機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備的早期開(kāi)發(fā)工作開(kāi)始于80年代中期，1992年以后得到較快發(fā)展。而真正有起色則是近幾年的事情，因此還處在發(fā)展初期我國(guó)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備早期開(kāi)發(fā)工作從八十年代中期就開(kāi)始了，從1992年以后得到了較快的發(fā)展。，應(yīng)當(dāng)說(shuō)，還處于剛剛起步的階段，時(shí)間雖短，但也取得了很大的進(jìn)步，具體情況如下:
生產(chǎn)能力:1996年以前一共才提供了近4000個(gè)泊位，現(xiàn)有能力己達(dá)年產(chǎn)1萬(wàn)個(gè)泊位;
品種方面:已能提供垂直循環(huán)式、簡(jiǎn)易升降式、平面移動(dòng)式、升降橫移式、垂直升降式等多種型式，有些還申請(qǐng)了專(zhuān)利。另外還發(fā)展了停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)、咪表等配套設(shè)備;
但是，機(jī)械式停車(chē)設(shè)備行業(yè)應(yīng)當(dāng)說(shuō)是一個(gè)新興的行業(yè)，我們的發(fā)展還處于剛剛
起步階段，從行業(yè)本身來(lái)分析，還存在很多問(wèn)題:
(l)生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)發(fā)展的需要;
(2)沒(méi)有具有一定規(guī)模的企業(yè)，現(xiàn)有能力最大的也就是年產(chǎn)1000個(gè)泊位;
(3)自主開(kāi)發(fā)能力弱，目前大多是仿效國(guó)外技術(shù)或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)生產(chǎn)的，缺乏自主開(kāi)發(fā)能力，缺乏對(duì)品種、材料、工藝、功能、安全等方面適合國(guó)情的研究，產(chǎn)品雖在市場(chǎng)上銷(xiāo)售了，但國(guó)內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也缺乏安全認(rèn)證，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性難以得到保證。
因此，我們應(yīng)該大力開(kāi)發(fā)機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備，以適應(yīng)蓬勃發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)和汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展。
1．4本論文研究的主要內(nèi)容
整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作，并在文中依次闡述停車(chē)設(shè)備中各個(gè)重要環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)程。主要有以下內(nèi)容：
l、垂直升降式立體停車(chē)設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究
在對(duì)國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶(hù)需求等各個(gè)方面的指標(biāo)，確定垂直升降式立體停車(chē)設(shè)備的總體布局、運(yùn)行方式，然后進(jìn)行存取車(chē)方式、提升系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)等各個(gè)組成部分的總體設(shè)計(jì)。
2、垂直升降式立體停車(chē)設(shè)備的存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車(chē)庫(kù)的存取車(chē)形式，然后由此詳細(xì)設(shè)計(jì)停車(chē)位、載車(chē)板和存取機(jī)構(gòu)。
3、直升降式立體停車(chē)設(shè)備的升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究
首先通過(guò)比較，選定曳引驅(qū)動(dòng)方式作為整個(gè)車(chē)庫(kù)的升降方式。然后設(shè)計(jì)升降平臺(tái)、安全機(jī)構(gòu)、配重系統(tǒng)等。并計(jì)算升降系統(tǒng)所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。
本章小結(jié)
本章簡(jiǎn)要介紹了機(jī)械式立體停車(chē)系統(tǒng)的定義和分類(lèi)、機(jī)械立體停車(chē)設(shè)備在國(guó)外的應(yīng)用情況、國(guó)內(nèi)停車(chē)行業(yè)的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展中的一些問(wèn)題。另外介紹了本課題的來(lái)源，總結(jié)了本課題研究的目的、意義及擬解決的問(wèn)題。
第二章 立體車(chē)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)研究
2．1垂直升降式停車(chē)設(shè)備概況
垂直升降式停車(chē)設(shè)備習(xí)慣上稱(chēng)為電梯式立體車(chē)庫(kù)，它是將存車(chē)位分布在井道周?chē)?，然后通過(guò)提升機(jī)構(gòu)在井道內(nèi)做升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛存取功能的機(jī)械式停車(chē)設(shè)備。
此類(lèi)車(chē)庫(kù)一般每層可以存兩輛車(chē)，整個(gè)車(chē)庫(kù)一般在10層以上，可以停放20--
60輛汽車(chē)，而占地面積不到50平方米，所以具有很高的平面和空間利用率，具有高效、節(jié)能、噪聲低、安全可靠、操作筒單、維護(hù)方便等特點(diǎn)。最適合建在寸土寸金的城市中心區(qū)。
在20世紀(jì)20年代，已經(jīng)出現(xiàn)了電梯式立體停車(chē)庫(kù)。隨著微機(jī)技術(shù)、可編程技術(shù)以及交流變頻技術(shù)的發(fā)展和成熟，以電梯為核心的電梯式立體車(chē)庫(kù)開(kāi)始在日本、歐洲、美國(guó)、韓國(guó)、臺(tái)灣等地大量興起，成為機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)的一大主流。
垂直升降式停車(chē)設(shè)備主要由鋼結(jié)構(gòu)骨架、提升裝置、橫移裝置、停車(chē)檢測(cè)系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、自動(dòng)消防系統(tǒng)等組成，是一種技術(shù)含量很高的科技產(chǎn)品。
垂直升降式停車(chē)設(shè)備的工作原理是：存車(chē)時(shí)，用提升機(jī)構(gòu)將車(chē)輛和載車(chē)板提升到指定的樓層，然后用安裝在提升轎廂上的橫移機(jī)構(gòu)將車(chē)輛和載車(chē)板存入存車(chē)位；取車(chē)時(shí)，通過(guò)稹移機(jī)構(gòu)將指定存車(chē)位上的車(chē)輛和載車(chē)板取出送入提升機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)下降到出口處，車(chē)輛離去。
2．2車(chē)庫(kù)整體方案
在參考國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)的實(shí)際情況列出了垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的不同形式。此類(lèi)立體車(chē)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)按停車(chē)位分布狀態(tài)大致可分為以下幾類(lèi)：
（1）電梯式：此類(lèi)車(chē)庫(kù)的提升井道在中間、停車(chē)位在井道兩側(cè)，每一樓層只有兩個(gè)停車(chē)位。提升機(jī)構(gòu)升降到停車(chē)樓層后，橫移機(jī)構(gòu)便可存取車(chē)輛。
（2）圓柱型：提升井道在中間，停車(chē)位置以井道為中心，呈輻射狀分布。它又有提升機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)和存取小車(chē)回轉(zhuǎn)兩種形式。與電梯式相比，它每層的停車(chē)位增加了，但是其提升機(jī)構(gòu)和存取機(jī)構(gòu)就變得復(fù)雜。
(3)升降機(jī)+平面移動(dòng)型：每層的截面呈方形，停車(chē)位以提升井道為中心分布在四周。載車(chē)板在存取車(chē)輛時(shí)，作平面縱向移動(dòng)操作，與升降機(jī)連接完成存取車(chē)作業(yè)。
(4)升降機(jī)+平面回轉(zhuǎn)型：每層的截面呈圓形，停車(chē)位以井道為中心分布在四周，載車(chē)板在存取車(chē)輛時(shí)，作平面回轉(zhuǎn)移動(dòng)操作，與升降機(jī)連接完成存取車(chē)作業(yè)。
2．2升降驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
在垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的組成部分之中，升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是非常重要的一個(gè)部
分，它的設(shè)置形式非常重要，其結(jié)構(gòu)布置與技術(shù)含量將宜接影響車(chē)庫(kù)的安全性和可靠性。
目前垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的升降驅(qū)動(dòng)形式主要有曳引驅(qū)動(dòng)和強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)兩種，強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)形式又有鋼絲繩式(卷?yè)P(yáng)式)和鏈輪鏈條兩種形式。
在選定提升方式時(shí)，需要以安全可靠為第一原則，同時(shí)結(jié)合用戶(hù)需求、經(jīng)濟(jì)性等考慮因素。
鋼絲繩卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在起重機(jī)械上被廣泛的運(yùn)用，是使用上較為成熟的技術(shù)。它布置靈活，起吊用的鋼絲繩可在空間內(nèi)變向設(shè)置。起吊鋼絲繩失效狀況可以用肉E艮觀(guān)察得到，預(yù)防性好。但是它的結(jié)構(gòu)尺寸較大，占用空問(wèn)大，對(duì)提升高度有一定的限制。而且鋼絲繩使用伸長(zhǎng)量大，平層時(shí)會(huì)引起升降搬運(yùn)器上浮或者下沉現(xiàn)象。由于它自身結(jié)構(gòu)的限制，鋼絲繩式(卷?yè)P(yáng)式)在垂直升降式立體車(chē)庫(kù)中沒(méi)有得到更廣泛的應(yīng)用。
鏈條提升式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，在低速電梯和低層的立體車(chē)庫(kù)(垂直升降或平面移動(dòng)式)上都有應(yīng)用。用于垂直升降立體車(chē)庫(kù)時(shí)，在車(chē)庫(kù)的層數(shù)不多，提升速度要求不高時(shí)可以選用。
曳引式是一種被廣泛應(yīng)用于電梯上的提升方式。與卷?yè)P(yáng)式相比，它不僅具有卷筒驅(qū)動(dòng)的一些優(yōu)點(diǎn)，而且還克服卷筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的不利因素，
2．3車(chē)輛存取方式
利用機(jī)械裝置從提升機(jī)構(gòu)中將車(chē)輛送至泊車(chē)位或?qū)④?chē)輛從泊車(chē)位取回至提升機(jī)構(gòu)是垂直升降式立體車(chē)庫(kù)最重要的功能之一，也是它與普通汽車(chē)電梯的根本區(qū)別所在。垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的存取車(chē)方式主要有以下幾種：
(1)滑叉載車(chē)式：在提升機(jī)構(gòu)上安裝一套多級(jí)滑叉機(jī)構(gòu)(多為3級(jí)滑叉)，存車(chē)時(shí)，滑叉逐級(jí)滑出，將載車(chē)板送至停車(chē)位上方，再輕輕放下，然后收回滑叉；取車(chē)時(shí)，先將滑叉滑出至載車(chē)板下方，再略微抬起，當(dāng)載車(chē)板與停車(chē)位托架分離后，將滑叉和載車(chē)板收回至提升機(jī)構(gòu)。
滑叉式的主要缺點(diǎn)是滑叉有一半空行程，影響運(yùn)行效率；動(dòng)作中有較大偏載，會(huì)使導(dǎo)軌局部承受彎矩，影響提升機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性，增大了運(yùn)行噪聲。
(2)鏈傳動(dòng)載車(chē)式：其基本原理是以鏈傳動(dòng)的形式，通過(guò)一次微橫移和一次
橫向橫移來(lái)實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的存取。存車(chē)時(shí)，第一次微橫移的作用是推動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)連同載車(chē)板作短距離橫移，越過(guò)升降轎廂與停車(chē)位之間的間隙；第二級(jí)的作用是通過(guò)每隔一定鏈節(jié)設(shè)置的加強(qiáng)鏈軸(兩排鏈軸聯(lián)結(jié)并加強(qiáng))或拔叉(或在加強(qiáng)的鏈軸上再加裝撥叉)隨鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)直線(xiàn)撥動(dòng)載車(chē)板下部的擋板，使載車(chē)板平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移到停車(chē)位的托梁上，為了減少摩擦力，一般還安裝尼龍滾輪，在載車(chē)板底部與托梁接觸的部位安裝尼龍條。 鏈傳動(dòng)橫移裝置克服多級(jí)滑叉式橫移裝置的缺點(diǎn)。但它對(duì)提升機(jī)構(gòu)的平層
精確度要求較高。目前一般采用變頻變壓調(diào)速方式及高精度傳感器來(lái)滿(mǎn)足平層精確度的要求。
(3)擺桿式：擺桿式橫移裝置是在升降轎廂底中部設(shè)置一個(gè)可正反向旋轉(zhuǎn)的擺桿。在托盤(pán)下部靠近井道一側(cè)的適當(dāng)位置安裝擋塊，通過(guò)擺桿從不同方向撥動(dòng)擋塊以實(shí)現(xiàn)托盤(pán)的橫向移動(dòng)。
車(chē)庫(kù)的鏈傳動(dòng)橫移裝置安裝在提升轎廂上，設(shè)計(jì)成上下兩層，上層為存取載車(chē)板用的橫移機(jī)構(gòu)，包括橫向推拉載車(chē)板電機(jī)和兩組橫移鏈條，其作用是存取載車(chē)板a下層是微橫移機(jī)構(gòu)，包括兩條微橫移鏈條和微橫移電機(jī)，其作用是使放置在它上面的橫移機(jī)構(gòu)往左或者往右越過(guò)轎廂和停車(chē)位之間的間隙。它同時(shí)起到減少摩擦力和定位導(dǎo)向的作用。車(chē)庫(kù)工作時(shí)，提升機(jī)構(gòu)首先將轎廂提升到指定層，然后微橫移機(jī)構(gòu)動(dòng)作，拖動(dòng)上層橫移機(jī)構(gòu)和載車(chē)板稍微移動(dòng)一段距離，靠近停車(chē)位，如果是存入車(chē)輛，則上層橫移電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)循環(huán)鏈條，通過(guò)鏈條上的銷(xiāo)拉動(dòng)載車(chē)板及在上面的汽車(chē)進(jìn)入停車(chē)位，到位后銷(xiāo)與載車(chē)板的嚙合自動(dòng)脫離。在取車(chē)時(shí)則相反，微橫移機(jī)構(gòu)的動(dòng)作使循環(huán)鏈嚙合載車(chē)板，然后橫移機(jī)構(gòu)拉動(dòng)載車(chē)板到提升吊籠上。存取車(chē)動(dòng)作結(jié)束后，微橫移機(jī)構(gòu)動(dòng)作，回到轎廂上。
2．4垂直升降式立體停車(chē)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)
垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)有兩層；管理層和測(cè)控層。管理層負(fù)責(zé)日常的一些例如計(jì)時(shí)收費(fèi)、打印單據(jù)等管理工作，同時(shí)還和測(cè)控層實(shí)現(xiàn)通訊管理。它以臺(tái)式電腦為核心，配備有打印機(jī)、通訊模塊等外部設(shè)備。
測(cè)控層則負(fù)責(zé)車(chē)庫(kù)存取車(chē)控制、位置檢測(cè)、安全檢測(cè)等底層操作，因而需要高度的工作可靠性和快速響應(yīng)性。
車(chē)輛的存取。
車(chē)庫(kù)的存車(chē)過(guò)程如圖2．2所示。
車(chē)庫(kù)的取車(chē)流程如圖2．3所示。
本章小結(jié)
介紹了垂直立體式立體車(chē)庫(kù)的概況，概略地介紹了垂直立體式車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)和發(fā)展歷史及概況。
在對(duì)垂直立體式立體車(chē)庫(kù)主要整體結(jié)構(gòu)形式、提升方式以及車(chē)輛存取方式進(jìn)行研究之后，綜合考慮各方面因素，選定電梯塔式布局作為車(chē)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)形式，曳引驅(qū)動(dòng)形式作為系統(tǒng)的提升方式和鏈傳動(dòng)方式作為車(chē)庫(kù)的存取車(chē)方式。
第3章 車(chē)庫(kù)的存取機(jī)構(gòu)研究設(shè)計(jì)
垂直升降式立體停車(chē)庫(kù)的車(chē)輛存取方式采用鏈傳動(dòng)方式，車(chē)庫(kù)的整個(gè)存取結(jié)構(gòu)包括停車(chē)位、載車(chē)板和鏈傳動(dòng)橫移裝置。其功能是在存車(chē)時(shí)，將載車(chē)板及其上的車(chē)輛送入停車(chē)位，然后退回到提升轎廂上；在取車(chē)時(shí)，鏈傳動(dòng)橫移裝置從停車(chē)位上將載車(chē)板及車(chē)輛取出，移動(dòng)到提升轎廂上。由于停車(chē)庫(kù)內(nèi)部空間限制，整個(gè)存取結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，并在滿(mǎn)足安全可靠的前提下，盡量減輕重量，降低成本。
3．1車(chē)庫(kù)停車(chē)位研究
3．1．1停車(chē)位布置形式及相關(guān)要求
為了合理利用土地面積、減少車(chē)輛存取時(shí)間和降低車(chē)庫(kù)的成本，需要合理布置停車(chē)位。
電梯式停車(chē)設(shè)備的停車(chē)位布置在提升井道的兩側(cè)。按載車(chē)板沿進(jìn)入停車(chē)位方向不同，布置方式有串列車(chē)位布置與并列車(chē)位布置兩種。與串列布置形式相比，并列布置具有存取行程短，存取時(shí)間少，布局合理的優(yōu)點(diǎn)，而串列布置形式一般應(yīng)用于對(duì)平面截面形狀有特殊要求的場(chǎng)合。在GB 17907-1999機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求的4．2．4．1項(xiàng)中，對(duì)停車(chē)位的長(zhǎng)、寬、高做出了明確的規(guī)定。除了布置形式以及尺寸之外，停車(chē)位還需要考慮其他一些方面的要求：
(1)為了支撐汽車(chē)及載車(chē)板，車(chē)庫(kù)停車(chē)位要有承載結(jié)構(gòu)。
(2)停車(chē)位結(jié)構(gòu)要便于存取機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。
(3)為保證車(chē)輛停放安全，需有安全機(jī)構(gòu)。
3．1．2垂直升降式立體車(chē)庫(kù)停車(chē)位結(jié)構(gòu)
垂直升降式立體車(chē)庫(kù)的停車(chē)位采取并列布置形式，沿車(chē)輛橫向方向布置在提升井道兩邊。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合其他要求考慮，將車(chē)庫(kù)的停車(chē)位寬度定為2600mm，長(zhǎng)度為5600mm，高度為1800mm。
停車(chē)位結(jié)構(gòu)如圖3．1(停車(chē)位等軸側(cè)視圖)所示，停車(chē)位上沿橫向中心線(xiàn)對(duì)稱(chēng)布置兩根鋼梁，用以支撐載車(chē)板，鋼粱上安裝有滑輪，減少載車(chē)板在進(jìn)入停車(chē)位時(shí)的摩擦。承載鋼梁并不是水平安裝在停車(chē)位的鋼結(jié)構(gòu)上，而是稍微向提升井道方向傾斜一個(gè)很小的角度，以保證鋼梁上的載車(chē)板不會(huì)因?yàn)楦鞣N因素影響而向停車(chē)位外側(cè)滑動(dòng)，同時(shí)也便于取車(chē)時(shí)拉出載車(chē)板。
為確保載車(chē)板不會(huì)因?yàn)楦鞣N不確定因素從停車(chē)位上向井道滑動(dòng)，在停車(chē)位外側(cè)的橫梁上，安裝兩個(gè)保險(xiǎn)鉤。在停放車(chē)輛時(shí)，保險(xiǎn)鉤卡住載車(chē)板，防止載車(chē)板滑動(dòng)。在存取車(chē)輛時(shí)，鏈傳動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)壓下保險(xiǎn)鉤，存入或取出載車(chē)板。動(dòng)作完成后，鏈傳動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)退回提升轎廂，保險(xiǎn)鉤在彈簧力的作用下自動(dòng)復(fù)原，鉤住載車(chē)板。保險(xiǎn)鉤的示意圖見(jiàn)圖3．2所示。
3．2載車(chē)板結(jié)構(gòu)
立體車(chē)庫(kù)的載車(chē)板按結(jié)構(gòu)形式有拼板式和框架式兩種。拼板式載車(chē)板是用鍍
鋅鋼板一次沖壓或滾壓整體成形，然后拼裝成載車(chē)板，最后用螺栓緊固連接。在
拼裝前，先對(duì)組件進(jìn)行各類(lèi)表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車(chē)板輕巧、美觀(guān)。
整體折彎成型的載車(chē)板運(yùn)輸方便、通用性互換性好，強(qiáng)度大、剛度好、重量輕、
減少基礎(chǔ)承力；適合于批量生產(chǎn)。
垂直升降式立體停車(chē)庫(kù)選用框架式載車(chē)板，由空心矩形方鋼、角鋼和鋼板焊
接而成載車(chē)板框架，在框架上面鋪設(shè)鋼板，中間突起。同時(shí)在行車(chē)通道上安裝防
滑鋼板，它和中間突起的鋼板一起，防止汽車(chē)在存取時(shí)產(chǎn)生縱向或橫向的滑動(dòng)。
在載車(chē)板的底部與停車(chē)位上的鋼梁相對(duì)應(yīng)的位置上裝有滑動(dòng)罩，起導(dǎo)向以及減少
摩擦的作用。在載車(chē)板的兩側(cè)都安裝有拖鉤。工作時(shí)，通過(guò)拖鉤與鏈傳動(dòng)橫移裝置上推拉銷(xiāo)的嚙合，帶動(dòng)載車(chē)板橫移。
3．3存取機(jī)構(gòu)研究
3．3．1存取機(jī)構(gòu)功能要求及其實(shí)現(xiàn)
對(duì)存取機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必須了解其功能的具體要求。首先要求存取機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確定位。由于汽車(chē)體積質(zhì)量都較大，存取機(jī)構(gòu)應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)得輕巧，以使其運(yùn)動(dòng)慣量不至于太大而影響準(zhǔn)停要求。其次，要求存取機(jī)構(gòu)動(dòng)作快、工作效率高。這就要求它的橫移速度要快，而這與準(zhǔn)確定位的要求始終是相互矛盾的“差行速度是影響定位精度的主要因素之一)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的普及，該矛盾己能輕松解決：驅(qū)動(dòng)控制采用變頻調(diào)速技術(shù)，把正常橫移速度提高，定位時(shí)的速度調(diào)低，并通過(guò)程序控制，自動(dòng)計(jì)算橫移的速度及加速度，這就即保證了定位準(zhǔn)確又提高了工作效率。第三，要求存取機(jī)構(gòu)安全措施完備，如提升機(jī)構(gòu)與橫移機(jī)構(gòu)動(dòng)作要互鎖等。
垂直升降式立體車(chē)庫(kù)采用鏈傳動(dòng)存取車(chē)方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自身質(zhì)量輕。存取車(chē)輛功能主要由鏈傳動(dòng)橫移裝置實(shí)現(xiàn)。鏈傳動(dòng)橫移裝置安裝在提升轎廂上，它由橫移機(jī)構(gòu)和微橫移機(jī)構(gòu)兩部分組成。在提升轎廂上安裝有兩條載車(chē)板滾道，它由滾輪和鋼板制成，起支撐載車(chē)板和導(dǎo)向作用。橫移機(jī)構(gòu)布置在兩條載車(chē)板輥道之間，功能是驅(qū)動(dòng)載車(chē)板做橫移動(dòng)作，它主要由橫移驅(qū)動(dòng)鏈條、推拉銷(xiāo)、主、從動(dòng)鏈輪組和電機(jī)等組成。其原理示意圖如圖3．4(橫移機(jī)構(gòu)示意圖)所示。主、從動(dòng)鏈輪組各有兩排橫移驅(qū)動(dòng)鏈條，兩排鏈條之間安裝有推拉銷(xiāo)。通過(guò)推拉銷(xiāo)與載車(chē)板上的拖鉤嚙合，可帶動(dòng)載車(chē)板在提升轎廂中的載車(chē)板滾道上橫移(參見(jiàn)圖3．5所示)。存車(chē)時(shí)，鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)推拉銷(xiāo)和拖鉤嚙合帶動(dòng)載車(chē)板進(jìn)入停車(chē)位；取車(chē)時(shí)鏈條則反向轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)推拉銷(xiāo)
將載車(chē)板拉出停車(chē)位。
整個(gè)鏈傳動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)是安裝在提升轎廂內(nèi)，為了保證提升的順利及安全，提升轎廂與停車(chē)位之間要求有一定的距離，整個(gè)鏈傳動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)也不能超出提升轎廂的范圍。但如果橫移機(jī)構(gòu)固定安裝在提升轎廂上，則由圖3．5可見(jiàn)，在存車(chē)時(shí)，當(dāng)推拉銷(xiāo)與拖鉤退出嚙合的時(shí)候，載車(chē)板及拖鉤還在橫移鏈條的范圍內(nèi)，也就是說(shuō)此時(shí)載車(chē)板并沒(méi)有被完全推入停車(chē)位，還有一部分留在提升轎廂之上，這會(huì)使得停車(chē)位的保險(xiǎn)鉤無(wú)法鉤住載車(chē)板，同時(shí)，提升轎廂也無(wú)法提升。而在取車(chē)時(shí)，推拉銷(xiāo)則因?yàn)榫嚯x的限制，無(wú)法勾入載車(chē)板上的拖鉤，不能實(shí)現(xiàn)取車(chē)動(dòng)作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要增設(shè)微橫移機(jī)構(gòu)，使得橫移機(jī)構(gòu)能夠橫移一段距離，跨越提升轎廂與停車(chē)位之間的空間，使得存取車(chē)動(dòng)作能夠順利進(jìn)行。
為了能夠使橫移機(jī)構(gòu)能夠移動(dòng)，將橫移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成一體，用型鋼連接成一個(gè)
框架，然后將主、從動(dòng)鏈輪組、張緊輪安裝在鋼板制成的支架上，再與框架連成
一體。同時(shí)，橫移電機(jī)和減速機(jī)也安裝在這個(gè)框架上。
為了使得橫移機(jī)構(gòu)能和提升轎廂產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，需要安裝驅(qū)動(dòng)裝置?？蛇x用
的驅(qū)動(dòng)有齒輪齒條傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。與齒輪齒條相比，鏈傳動(dòng)形式具有尺寸緊湊，
調(diào)整安裝等優(yōu)點(diǎn)，所以在設(shè)計(jì)時(shí)選用鏈傳動(dòng)作為微橫移的驅(qū)動(dòng)形式。
微橫移機(jī)構(gòu)由微橫移鏈條、電機(jī)和鏈輪構(gòu)成。微橫移鏈條固定在提升轎廂上，
而電機(jī)和鏈輪則安裝在橫移機(jī)構(gòu)上。當(dāng)微橫移電機(jī)動(dòng)作時(shí)，就可以使橫移機(jī)構(gòu)產(chǎn)
生橫向移動(dòng)，然后順利完成存取車(chē)動(dòng)作。
整個(gè)鏈傳動(dòng)橫移裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖3．6所示。為顯示鋼板之下的微橫移驅(qū)
動(dòng)電機(jī)、微橫移鏈輪及其支架和微橫移鏈條等零部件，圖中隱藏了框架上的鋼板。
3．6鏈傳動(dòng)橫移裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖
3．3．2存取機(jī)構(gòu)的工作流程
存取機(jī)構(gòu)的工作流程如下：
1首先在系統(tǒng)通電后以及升降系統(tǒng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)都要保持兩個(gè)橫移電機(jī)
都處于自鎖狀態(tài)，以免發(fā)生誤動(dòng)作，產(chǎn)生意外。
2當(dāng)提升轎廂平層到位之后，控制系統(tǒng)根據(jù)要確定存取動(dòng)作的停車(chē)位的位
置，判斷橫移機(jī)構(gòu)是要往左還是右移動(dòng)。
3此時(shí)為了防止存取車(chē)輛時(shí)升降系統(tǒng)意外動(dòng)作，確保安全，控制系統(tǒng)要保證
升降電機(jī)在存取機(jī)構(gòu)動(dòng)作的時(shí)候，始終處于自鎖狀態(tài)。
4微橫移電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)橫移機(jī)構(gòu)及其上面的載車(chē)板移動(dòng)，越過(guò)提升轎廂與
停車(chē)位之間的距離。
5橫移機(jī)構(gòu)到位后，微橫移電機(jī)要保持自鎖，避免存取車(chē)時(shí)發(fā)生意外，同時(shí)
控制系統(tǒng)確定是進(jìn)行存車(chē)還是取車(chē)動(dòng)作，然后決定橫移電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。
6存取車(chē)動(dòng)作完成后，微橫移電機(jī)動(dòng)作，將橫移機(jī)構(gòu)拖回到提升轎廂中，整
個(gè)存取機(jī)構(gòu)結(jié)束。
3．3．3存取機(jī)構(gòu)中具體部件設(shè)計(jì)計(jì)算
1存取機(jī)構(gòu)電機(jī)與減速機(jī)
(1)橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)
垂直升降式立體車(chē)庫(kù)一般的存取速度在18～30m/min之間。車(chē)庫(kù)載車(chē)板的橫
移行程L=2.4m，存取時(shí)間t設(shè)定為8s，則橫移速度V=L/t=0．3m/s。所移動(dòng)的質(zhì)量M=2200kg，則所消耗的功率為：
P=FV=MgμV﹦2200x9.8x0.2×0.3=1.293kw
鏈傳動(dòng)的功率η=0.92～O.96，取最小值計(jì)算，所需電機(jī)功率
P>1.225/0.92≈1.406
選電機(jī)功率P=1.5kw
(2)微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)
橫移機(jī)構(gòu)的行程L2=0.2m，微動(dòng)時(shí)間設(shè)定為2s，則速度=
/=O.1m/s。所移動(dòng)的質(zhì)量M2=2500kg，則所消耗的功率為：
P2=F2×V2=M2×G2×μ2=2500×9.8×0.2×0.1×=0.49㎏
鏈傳動(dòng)的功率η=0．92～O．96，取最小值計(jì)算，所需電機(jī)功率P>O．49/0．92≈0．53
選電機(jī)功率P2=O．75kw
(3)選用減速機(jī)
橫移機(jī)構(gòu)選用上海邁特傳動(dòng)設(shè)備有限公司的斜齒一蝸輪蝸桿減速機(jī)(N系列)，
結(jié)構(gòu)形式為普通雙軸伸式雙軸聯(lián)接型，安裝形式為臥式安裝。斜齒輪一蝸桿減速
機(jī)采用了斜齒輪～蝸輪形式，除具有常規(guī)特性外，還使結(jié)構(gòu)更加合理化，它不僅
比單級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有更高的傳動(dòng)效率和承載能力，還在結(jié)構(gòu)布局上縮小了空
間位置，同時(shí)在相近體積條件下，能獲得更大傳動(dòng)比，更有利于設(shè)備的配置。結(jié)構(gòu)形式為普通軸伸式，安裝形式為臥式安裝(W4)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍寬，通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
2存取機(jī)構(gòu)鏈輪
(1)橫移鏈輪
存取機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的尺寸是一樣的，所以傳動(dòng)比為1。由于空間的限制，鏈輪的直徑要控制在300mm以下。
鏈條的平均速度
ν=zpn/60×1000
式中：p一鏈的節(jié)距，mm；
z一鏈輪的齒數(shù)；
n一鏈輪的轉(zhuǎn)速，r/min：
鏈輪的分度圓直徑P>O．49/0．92≈0．53
選電機(jī)功率P2=O．75kw
(3)選用減速機(jī)
橫移機(jī)構(gòu)選用上海邁特傳動(dòng)設(shè)備有限公司的斜齒一蝸輪蝸桿減速機(jī)(N系列)，
結(jié)構(gòu)形式為普通雙軸伸式雙軸聯(lián)接型，安裝形式為臥式安裝。斜齒輪一蝸桿減速
機(jī)采用了斜齒輪～蝸輪形式，除具有常規(guī)特性外，還使結(jié)構(gòu)更加合理化，它不僅
比單級(jí)蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有更高的傳動(dòng)效率和承載能力，還在結(jié)構(gòu)布局上縮小了空
間位置，同時(shí)在相近體積條件下，能獲得更大傳動(dòng)比，更有利于設(shè)備的配置。微橫移機(jī)構(gòu)則選用上海邁特傳動(dòng)設(shè)備有限公司的斜齒輪硬齒面減速機(jī)(D系列)，結(jié)構(gòu)形式為普通軸伸式，安裝形式為臥式安裝(W4)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍寬，通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
2存取機(jī)構(gòu)鏈輪
(1)橫移鏈輪
存取機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的尺寸是一樣的，所以傳動(dòng)比為1。由于空間的限制，鏈輪的直徑要控制在300mm以下。
鏈條的平均速度
ν=zpn/60×1000 （3-1）
式中：p一鏈的節(jié)距，mm；
z一鏈輪的齒數(shù)；
n一鏈輪的轉(zhuǎn)速，r／min：
（3-2）
存取車(chē)輛時(shí)的橫移速度v=O．3，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430r/min，對(duì)應(yīng)的減速機(jī)傳動(dòng)比選為59．2，則鏈輪的轉(zhuǎn)速為24r/min，。選取鏈號(hào)為12A的短節(jié)距精密滾子輸送鏈(D型附件)，極限拉伸強(qiáng)度31.1/KN，節(jié)距P為19．05，由此可以計(jì)算得到齒數(shù)z為40，鏈輪的分度圓d為242．3mm。
當(dāng)鏈速v
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