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立體車庫(kù)設(shè)計(jì)
第一章 緒論
1.1立體車庫(kù)產(chǎn)生的背景和意義
隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來(lái)越多，而與此相對(duì)應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。停車問(wèn)題是城市在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(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(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，各種車輛的不斷增加，對(duì)停車設(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)車輛平均增長(zhǎng)速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(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)車擁有量的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長(zhǎng)速度，因此，我們必須重視城市停車難的問(wèn)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(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，提高停車場(chǎng)利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對(duì)停車場(chǎng)的需求。而硬措施，主要包括增建停車場(chǎng)，建設(shè)地下及立體停車場(chǎng)、利用其它空間滿足停車需求。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，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。
圖1.1先進(jìn)的自動(dòng)化立體車庫(kù)
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的生產(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。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)，汽車的住宅——停車場(chǎng)也有了長(zhǎng)足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡(jiǎn)單的機(jī)械車庫(kù)向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進(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，給停車產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇，停車產(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、車滿為患已成為當(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，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)前景廣闊。機(jī)械式立體車庫(kù)既可以大面積使用，也可以見(jiàn)縫插針設(shè)置，還能與地面停車場(chǎng)、地下車庫(kù)和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產(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)械式立體停車產(chǎn)業(yè)。機(jī)械車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫(kù)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(kāi)發(fā)成本。
機(jī)械車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。
在地下車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。機(jī)械車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)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(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問(wèn)題提供了方便條件。
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車數(shù)量的不斷增加。截至2003年底，我國(guó)個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長(zhǎng)率為42.7%，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)量的比例嚴(yán)重失調(diào)，由此帶來(lái)停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問(wèn)題。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場(chǎng)均解決不了上述問(wèn)題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī)械式立體停車設(shè)備又名立體車庫(kù)，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(gè)有效手段。國(guó)家計(jì)委已明確機(jī)械式立體停車設(shè)備及城市立體停車場(chǎng)為國(guó)家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的《國(guó)家計(jì)委6號(hào)令》把機(jī)械式停車序和立體停車場(chǎng)列入“國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄”，國(guó)家海關(guān)總署對(duì)機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國(guó)內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)口稅”、上述措施為我國(guó)立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)提供了良好的條件、也為我國(guó)解決城市停車間題提供了機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見(jiàn)立體車庫(kù)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。
1.2國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的研究發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1國(guó)外立體車庫(kù)的研究現(xiàn)狀
早在50多年前，立體停車就在國(guó)外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對(duì)家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)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(chǎng)、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫(kù)。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)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(guó)家、地區(qū)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國(guó)、德國(guó)等為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國(guó)和我國(guó)的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過(guò)引進(jìn)--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(kāi)始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。
圖1.2國(guó)外高容量的立體車庫(kù)
目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)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(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，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(jī)械式行程開(kāi)關(guān)、磁性接近開(kāi)關(guān)、光敏感應(yīng)開(kāi)關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(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、鏈條和鋼絲繩長(zhǎng)度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對(duì)比安全檢測(cè)、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。
日本是最早應(yīng)用機(jī)械式車庫(kù)的國(guó)家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開(kāi)發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)日本全國(guó)汽車保有量大約為500萬(wàn)輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。從80年代開(kāi)始，日本開(kāi)始向亞洲地區(qū)的韓國(guó)、中國(guó)及臺(tái)灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國(guó)機(jī)械車庫(kù)技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始起步，80年代開(kāi)始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過(guò)消化生產(chǎn)和本土化，90年代開(kāi)始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)備得到普遍開(kāi)發(fā)和利用，韓國(guó)近幾年增長(zhǎng)速度都在30%左右。目前韓國(guó)停車設(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。
圖1.3韓國(guó)LG公司研發(fā)的塔式
1.2.2 國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)的研究現(xiàn)狀
我國(guó)機(jī)械式車庫(kù)的早期研究開(kāi)發(fā)工作是從80年代中期開(kāi)始，90年代開(kāi)始引進(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定的我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開(kāi)始出口。機(jī)械式立體車庫(kù)是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國(guó)外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國(guó)停車產(chǎn)業(yè)，開(kāi)發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的需求。
在我國(guó)的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問(wèn)題，如沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國(guó)外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)無(wú)序，個(gè)別企業(yè)為搶占市場(chǎng)，采取低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對(duì)停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯
后等。解決上述問(wèn)題，需要我們?cè)谡呤袌?chǎng)、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國(guó)家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫(kù)的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營(yíng)者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場(chǎng)方面應(yīng)建立車庫(kù)市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫(kù)空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場(chǎng)規(guī)則經(jīng)營(yíng)車庫(kù)，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。
圖1.4在我國(guó)廣泛使用的升降橫移式立體車庫(kù)
1.3 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要工作目標(biāo)、工作內(nèi)容及基本要求
目前，立體車庫(kù)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(duì)國(guó)內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)升降橫移式立體車庫(kù)形式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，而且對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)采用這類設(shè)備的車庫(kù)十分普遍。因此，最終確定研究對(duì)象為升降橫移式立體車庫(kù)。
1．3.1工作目標(biāo)
（1）升降橫移式立體停車設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究；
確定垂直升降式立體停車設(shè)備的總體布局、運(yùn)行方式，然后進(jìn)行存取車方式、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）升降橫移式立體停車設(shè)備的存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；
在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車庫(kù)的存取車形式，然后由此詳細(xì)設(shè)計(jì)停車位、載車板和存取機(jī)構(gòu)。
（3）升降橫移式立體停車設(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)車庫(kù)的升降方式。然后設(shè)計(jì)升降平臺(tái)、安全機(jī)構(gòu)等。并計(jì)算升降系統(tǒng)電機(jī)所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。
1.3.2工作內(nèi)容
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)車輛自動(dòng)停放車庫(kù)的設(shè)計(jì)要求制定合理的結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)出既能滿足設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)又簡(jiǎn)單成本又低的立體車庫(kù)，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(wèn)題。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容為：主體機(jī)架設(shè)計(jì)、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、升降傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、載車板設(shè)計(jì)、控制裝置設(shè)計(jì)。
1.3.3基本要求
車庫(kù)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(gè)空位，可以通過(guò)橫移載車板變換空位，當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其它載車板就可直接進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)出車時(shí)，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動(dòng)作，進(jìn)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(kù)的基本結(jié)構(gòu)
2.1三層升降橫移式立體車庫(kù)的工作原理
升降橫移式立體車庫(kù)以鋼結(jié)構(gòu)框架為主題，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈條帶動(dòng)載車板做升降橫移運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)存取車輛。其工作原理為：每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過(guò)升降橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過(guò)程。停泊在車庫(kù)內(nèi)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(guò)升降橫移運(yùn)動(dòng)為頂層車輛讓出空位，或存取車輛。
三層升降橫移式的運(yùn)行原理：該停車設(shè)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(yùn)動(dòng)，中間層（下文中稱第二層）的載車板既可作升降運(yùn)動(dòng)又可做橫移運(yùn)動(dòng)，頂層（下文中也稱第三層）的載車板只可做升降運(yùn)動(dòng)。第二、三層均設(shè)有一個(gè)空位，載車板通過(guò)橫移運(yùn)動(dòng)變換空位。當(dāng)?shù)讓榆囄贿M(jìn)出車時(shí)，無(wú)需移動(dòng)其他托盤就可直接進(jìn)出車；中間層、頂層進(jìn)出車時(shí)，先要判斷其對(duì)應(yīng)的下方位置是否為空，不為空時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的平移處理，直到下方為空才可進(jìn)行下降和進(jìn)出車動(dòng)作，進(jìn)出車后再上升回到原位置。其運(yùn)動(dòng)總原則是：升降復(fù)位，平移不復(fù)位。
橫移運(yùn)動(dòng)工作原理圖：
1-主動(dòng)行走輪 2-導(dǎo)軌 3-傳動(dòng)主軸
4-載車板 5-主動(dòng)齒輪與減速電機(jī) 6-從動(dòng)齒輪
傳動(dòng)方式為：減速電機(jī)-主動(dòng)齒輪5-從動(dòng)齒輪6-傳動(dòng)主軸3-主動(dòng)行走輪1-導(dǎo)軌2
提升機(jī)構(gòu)的工作原理圖：
如上圖所示，提升機(jī)構(gòu)由提升電機(jī)、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(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，提升鏈條底端焊接在載車板兩側(cè)，頂端焊接在主從動(dòng)鏈輪的鏈條上，通過(guò)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載車板的升降。
2.2設(shè)計(jì)參數(shù)及特點(diǎn)
項(xiàng)目
規(guī)格
升降橫移立體車庫(kù)
3層*8列
車位數(shù)
22
停放車輛規(guī)格
長(zhǎng)*寬*高：5050*1850*1600mm 重2.2t
車庫(kù)主體尺寸
長(zhǎng)*寬*高：23080*8000*5300mm
電機(jī)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(diǎn)：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(jù)場(chǎng)地情況量身定做。實(shí)現(xiàn)2～5層或更多層的多車位設(shè)計(jì)。由于其對(duì)土建要求較低可根據(jù)不同的地形和空間進(jìn)行任意組合排列，規(guī)模可大可小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而求成本較低，因此應(yīng)用十分廣泛。
2.3三層升降橫移立體車庫(kù)的基本組成結(jié)構(gòu)
機(jī)械式三層升降橫移式立體車庫(kù)總體采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整個(gè)機(jī)構(gòu)由立柱、橫梁和縱梁、橫移導(dǎo)軌、載車板等組成?？偣灿?2個(gè)停車位。底層有可以橫移的載車板；二層有移動(dòng)的框架利用滑輪帶動(dòng)載車板一起運(yùn)動(dòng)，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(jié)構(gòu)。升降運(yùn)動(dòng)采用升降電動(dòng)機(jī)、鏈條提升；橫移運(yùn)動(dòng)借助導(dǎo)軌采用交流減速橫移電動(dòng)機(jī)和滑輪驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單，柔性好，啟動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，且安全可靠。
升降橫移式立體車庫(kù)中的鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)用了“H”型鋼、角鋼、槽鋼等數(shù)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(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其框架部分為數(shù)塊冷彎型鋼拼接而成，其它輔助結(jié)構(gòu)則以角焊代之。焊接和螺栓連接是車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)部分的兩種主要的連接方式，其連接方式的質(zhì)量?jī)?yōu)劣將直接影響車庫(kù)整體結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)良與否，所以在車庫(kù)的設(shè)計(jì)和建造中具有很重要的位置。立體車庫(kù)在連接過(guò)程中主要運(yùn)用對(duì)焊、角焊和螺栓連接。鋼架主要分為上、下框架，通過(guò)它可以安裝消防、排水設(shè)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(qiáng)度螺栓聯(lián)結(jié)。高強(qiáng)度螺栓連接中，構(gòu)件內(nèi)力是靠構(gòu)件鋼板表面間由高強(qiáng)度螺栓以巨大的夾緊壓力所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞的，故高強(qiáng)度螺栓連接的承載能力是以抗滑強(qiáng)度——被連接鋼板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的載荷來(lái)表示，而不考慮螺栓的受剪?？够瑥?qiáng)度又取決于高強(qiáng)度的預(yù)緊拉力、鋼板表面的摩擦系數(shù)、摩擦面及高強(qiáng)螺栓數(shù)量。高強(qiáng)度螺栓由高強(qiáng)螺栓、高強(qiáng)螺母各一個(gè)，以及高強(qiáng)墊圈。
第三章 底層車位與主體框架的設(shè)計(jì)
底層的車位由載車板、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)軌組成。汽車的存取可在對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行，車輛進(jìn)入載車板后，只需實(shí)現(xiàn)水平橫移的運(yùn)動(dòng)方式。
3.1載車板結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)
載車板用來(lái)承載庫(kù)存車輛，按結(jié)構(gòu)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(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。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(duì)組件進(jìn)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(jié)構(gòu)。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(zhǎng)寬高為：6300*2500*300mm尺寸詳見(jiàn)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(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1橫移傳動(dòng)方案
底層車位設(shè)置在地平面，汽車的存取可在對(duì)應(yīng)位置進(jìn)行，車輛進(jìn)入載車板后，只需實(shí)現(xiàn)水平橫移的運(yùn)動(dòng)方式，傳動(dòng)方案如下圖。
載車板橫移原理圖
1-主動(dòng)行走輪 2-導(dǎo)軌 3-傳動(dòng)主軸
4-載車板 5-主動(dòng)齒輪與減速電機(jī) 6-從動(dòng)齒輪
傳動(dòng)方式為：減速電機(jī)-主動(dòng)齒輪5-從動(dòng)齒輪6-傳動(dòng)主軸3-主動(dòng)行走輪1-導(dǎo)軌2
3.2.2橫移傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算
運(yùn)動(dòng)原理如載車板橫移原理圖所示，減速電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)載車板行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)載車板橫移運(yùn)動(dòng)。
（1)主要參數(shù)的確定
橫移運(yùn)動(dòng)行程 s = 2500mm
橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t = 20s
橫移速度，主要由設(shè)備運(yùn)行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性等因素確定。
行走輪直徑：由結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)重量2200kg,總重量=500+2200=2700kg
總額定載荷：W=27000N （取g=10N/Kg）
（2）功率計(jì)算
橫移傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n計(jì)算：
則電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速N=i*n=59.6r/min
其中：橫移速度V=125mm/s
行走輪直徑D=80mm
驅(qū)動(dòng)力矩M計(jì)算：
由機(jī)械手冊(cè)1冊(cè)表1-1-7、1-1-9、1-1-10查得：
行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)：=0.15
行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：=0.05
滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)：=0.0015
正壓力：P=27000N
則：
起動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩：
行走驅(qū)動(dòng)力矩：
電機(jī)功率計(jì)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(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，所以選用BW1-29擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=1.1KW
輸出扭矩：M=187N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=51.7rmin
3.2.3橫移傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核
軸在升降傳動(dòng)系統(tǒng)和橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中都是特別重要的，它不但影響著傳動(dòng)的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設(shè)計(jì)中，按照常規(guī)設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行初算軸，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸徑后，再對(duì)軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。
根據(jù)實(shí)際情況確定危險(xiǎn)截面，求出該截面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
（循環(huán)特征為對(duì)稱循環(huán)，脈動(dòng)循環(huán)）
再考慮應(yīng)力集中等方面的因素，按交變應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強(qiáng)度的公式進(jìn)行該截面安全系數(shù)的校核計(jì)算，
其中：——對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限
——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)和剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)
——表面質(zhì)量系數(shù)
——尺寸系數(shù)
[s]——許用安全系數(shù)值
通過(guò)校核就可以確定軸的直徑。
橫移電機(jī)型號(hào)已選用BW1-29擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=1.1KW
輸出扭矩：M=187N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=51.7rmin
取傳動(dòng)中各部件的效率為：齒輪傳動(dòng)的效率φ=0.97，軸承效率φ=0.99，總傳動(dòng)效率φ=0.95，所以作用在軸上的功率P=1.1×0.95=1.045KW
又因?yàn)檩S的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=Ni=25.85rmin
于是轉(zhuǎn)矩M=95490001.04525.85=386023N.mm
選取軸的材料為45鋼。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無(wú)需校核，只需要校核最小軸截面。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算出軸所受的扭矩：T=386023N.mm,又因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=50.61MPa
據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P362表15-1可知45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力：。
因此，故安全，軸滿足強(qiáng)度要求。
3.3主體框架的設(shè)計(jì)
三層升降橫移立體車庫(kù)的主體框架由支撐住、橫梁、縱梁、導(dǎo)軌梁、導(dǎo)軌焊接而成，如下圖所示。
（1）支撐?。翰捎每招姆戒?，邊長(zhǎng)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(zhǎng)7200mm,共11根。
（3）縱梁：采用熱軋H型鋼400×400，t1=13,t2=21,長(zhǎng)23830mm,共2根。
（4）導(dǎo)軌梁：采用工字鋼85×200，長(zhǎng)23030mm,共兩根。
（5）導(dǎo)軌：采用工字鋼85×80，長(zhǎng)23030，共兩根。
本章小結(jié)：在了解三層升降橫移式立體車庫(kù)工作原理之后，對(duì)立體車庫(kù)的總體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)橫移機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定橫移電機(jī)型號(hào)，并對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行校核。
第四章 中層車位設(shè)計(jì)
中層車位既要實(shí)現(xiàn)橫移運(yùn)動(dòng)，也要實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，車位由一個(gè)移動(dòng)的框架帶動(dòng)載車板一起移動(dòng)，并且裝有能使載車板升降的提升裝置。橫移運(yùn)動(dòng)采用減速電機(jī)和齒輪驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠；升降運(yùn)動(dòng)采用減速電機(jī)和鏈輪、鏈條提升。存取車時(shí)，先要判斷車位正下方是否有空位，有空位時(shí)直接通過(guò)升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)存取車；沒(méi)有空位時(shí)，需移動(dòng)下方車位，再進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)存取車，存取完成后，車位復(fù)位。
中層車位設(shè)計(jì)包括：橫移框架設(shè)計(jì)、提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全裝置設(shè)計(jì)。
4.1橫移框架設(shè)計(jì)
4.1.1橫移框架的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì)
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(zhǎng)7115mm，另一根長(zhǎng)2662mm.框架下端分別安裝兩個(gè)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，主動(dòng)輪安裝在橫移驅(qū)動(dòng)軸上，驅(qū)動(dòng)軸由減速電機(jī)通過(guò)齒輪驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)框架的橫移運(yùn)動(dòng)。
4.1.2橫移運(yùn)動(dòng)電機(jī)的選型
（1)主要參數(shù)的確定
橫移運(yùn)動(dòng)行程 s = 2500mm
橫移運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t = 20s
橫移速度，主要由設(shè)備運(yùn)行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運(yùn)行時(shí)的平穩(wěn)性等因素確定。
行走輪直徑：由結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)重量2200kg,總重量=600+2200=2800kg
總額定載荷：W=28000N（取g=10N/Kg）
（2）功率計(jì)算
橫移傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n計(jì)算：
則電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速N=i*n=59.6r/min
其中：橫移速度V=125mm/s
行走輪直徑D=80mm
驅(qū)動(dòng)力矩M計(jì)算：
由機(jī)械手冊(cè)1冊(cè)表1-1-7、1-1-9、1-1-10查得：
行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù)：=0.15
行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動(dòng)摩擦系數(shù)：=0.05
滾動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)：=0.0015
正壓力：P=28000N
則：起動(dòng)驅(qū)動(dòng)力矩：M起=PRu=28000×0.04×0.15=168N
行走驅(qū)動(dòng)力矩：M=PRu1+u2=28000×0.04×0.0515=57.68N
電機(jī)功率計(jì)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(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，所以選用BW1-29擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=1.1KW
輸出扭矩：M=187N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=51.7rmin
4.1.3橫移驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核
橫移電機(jī)型號(hào)已選用BW1-29擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=1.1KW
輸出扭矩：M=187N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=51.7rmin
取傳動(dòng)中各部件的效率為：齒輪傳動(dòng)的效率φ=0.97，軸承效率φ=0.99，總傳動(dòng)效率φ=0.95，所以作用在軸上的功率P=1.1×0.95=1.045KW
又因?yàn)檩S的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=Ni=25.85rmin
于是轉(zhuǎn)矩M=95490001.04525.85=386023N.mm
選取軸的材料為45鋼。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無(wú)需校核，只需要校核最小軸截面。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算出軸所受的扭矩：T=386023N.mm,又因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=52.01MPa
據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P362表15-1可知45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力：。
因此，故安全，軸滿足強(qiáng)度要求。
4.2提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.2.1提升方案的選擇
升降橫移式立體車庫(kù)中最常見(jiàn)的提升方式主要有鏈條提升和鋼絲繩提升。這里對(duì)鋼絲繩提升和鏈條提升在升降橫移類停車設(shè)備上應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單地比較和說(shuō)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(tái)版啟動(dòng)時(shí)沖擊較大，鏈條傳動(dòng)可承受足夠大的沖擊力而不至于斷裂。而鋼絲繩在運(yùn)行沖擊下會(huì)伸長(zhǎng)變形甚至打結(jié)，影響升降運(yùn)行的準(zhǔn)確性，使用頻繁時(shí)在沖擊下更易斷裂，降低了設(shè)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(shí)半年就要更換一次，壽命低。
3、運(yùn)行噪音。鋼絲繩提升方式占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
4、成本。三層及以下情況下，鏈條提升方式的成本相對(duì)較低。主要是因?yàn)殇摻z繩提升方式的卷筒價(jià)格不菲，鋼絲繩提升的升降車臺(tái)板的長(zhǎng)度比鏈條提升方式的車臺(tái)板要長(zhǎng)。超過(guò)三層后鏈條提示方式就沒(méi)優(yōu)勢(shì)了，鋼絲繩的成本相對(duì)較低，這是因?yàn)檐噹?kù)超過(guò)三層以后，鏈條的單價(jià)比鋼絲繩貴，而且隨之而來(lái)的縱梁和橫梁框架加長(zhǎng)也必定導(dǎo)致成本的增加。
5、制造及安裝。鏈條提升方式占優(yōu)勢(shì)。鏈條鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)安裝方便，運(yùn)行安全可靠，已被大多數(shù)廠家采用，是現(xiàn)有升降橫移停車設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模式。鋼絲繩傳動(dòng)需要體積較大的卷筒，制造負(fù)責(zé)且影響美觀，安裝時(shí)可能造成繩體打結(jié)或小股斷裂，造成安全隱患。
6、維護(hù)與更換。鏈條提升方式占優(yōu)勢(shì)。從維護(hù)的便利性來(lái)說(shuō)，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(shí)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(jiàn)，升降橫移類停車設(shè)備中鏈條提升和鋼絲繩提升各有優(yōu)缺點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，低于四層的停車設(shè)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(dòng)。本設(shè)計(jì)是三層立體車庫(kù)，所以選用鏈條提升方案。
4.2.2提升機(jī)構(gòu)的原理
如上圖所示，提升機(jī)構(gòu)由提升電機(jī)、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(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，提升鏈條底端焊接在載車板兩側(cè)，頂端焊接在主從動(dòng)鏈輪的鏈條上，通過(guò)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載車板的升降。
4.2.3提升機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算
（1）提升電機(jī)的選型
根據(jù)車庫(kù)使用者要求，本文設(shè)計(jì)的升降橫移式立體車庫(kù)提升時(shí)間不超過(guò)26秒，
設(shè)計(jì)取提升時(shí)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(jì)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(jì)提升電機(jī)需提升的總重約為2．8噸，即G=27000N,取傳動(dòng)中各部件的效率為：鏈傳動(dòng)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(jī)提升功率P=G×v=27000x0．08m／s=2.16kw,
考慮傳動(dòng)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(jī)輸出功率P電=Pzφ總=2.605KW.
根據(jù)各立體車庫(kù)專用電機(jī)的型號(hào)，選用BW3-43擺線針輪減速電機(jī)，該電機(jī)的輸出功率為3kw，輸出扭矩為755N.m，輸出轉(zhuǎn)速為34r/min。在潤(rùn)滑良好狀況下，各傳動(dòng)構(gòu)件之間的摩擦小，車庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)為低速傳動(dòng)，電機(jī)每天運(yùn)行的時(shí)間很短，僅在車輛入庫(kù)或者出庫(kù)時(shí)啟動(dòng)，所選用電機(jī)具有一定過(guò)載能力，故所選電機(jī)能夠滿足要求。
(2)提升傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核
橫移電機(jī)型號(hào)已選用BW3-43擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=3KW
輸出扭矩：M=755N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=34rmin
取傳動(dòng)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(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)提升軸，于是轉(zhuǎn)矩M=95490002.8834=808856N.mm
選取軸的材料為45鋼。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無(wú)需校核，只需要校核最小軸截面。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算出軸所受的扭矩：T=808856N.mm,又因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=27.78MPa
據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P362表15-1可知45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力：。
因此，故安全，軸滿足強(qiáng)度要求。
（3）鏈輪及鏈條設(shè)計(jì)
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(jì)算
則鏈條所受的最大拉力：F=50004+220002×35=7850N
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)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(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-2-14：齒寬bn=0.95b1=8.93mm,取為9mm
鏈厚=b4+2b7=30
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-2-2取z1=z2=25
根據(jù)表9-3得鏈輪分度圓直徑d=Psin?(180z)=127mm
4.3安全防護(hù)裝置
車庫(kù)的安全防護(hù)措施非常重要，在眾多的車庫(kù)中車輛的高價(jià)性與車庫(kù)自身的價(jià)值相差很大，并與客戶對(duì)車庫(kù)的信任度有著密切的聯(lián)系。對(duì)于升降橫移式立體車庫(kù)，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。
1.防火措施：在車庫(kù)中安裝有溫?zé)焸鞲衅?，可?duì)車庫(kù)的火情實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把監(jiān)控信號(hào)傳給中央控制系統(tǒng)。
2急停措施：在發(fā)生異常情況時(shí)能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開(kāi)關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。
3.阻車裝置：在很多情況下停車時(shí)，司機(jī)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(cè)安裝上一高25mm以上的阻車擋鐵。防止超限運(yùn)行裝置：停車設(shè)備在升降過(guò)程中，在定位開(kāi)關(guān)上方裝有限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)定位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，由限位開(kāi)關(guān)使設(shè)備停止工作，起超程保護(hù)作用。
5.人車誤入檢出裝置：設(shè)備運(yùn)行時(shí)，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(cè)到在車庫(kù)運(yùn)作時(shí)，有人或其它物體進(jìn)入車庫(kù)，系統(tǒng)就會(huì)使這個(gè)車庫(kù)停止運(yùn)作。
6.防止載車板墜落裝置：當(dāng)載車板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)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(qū)動(dòng)。
在載車板上升到正確停車高度時(shí)，安全吊鉤處于下圖所示狀態(tài)。載車板升降時(shí)，電磁鐵通電，推動(dòng)下圖中3電磁鐵驅(qū)動(dòng)安全吊鉤向左轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)通過(guò)連接桿4帶動(dòng)自制吊鉤向左轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)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(kù)通過(guò)連接桿連接4，自制一個(gè)安全吊鉤，省去一個(gè)電磁鐵驅(qū)動(dòng)安全吊鉤，一個(gè)車位節(jié)省兩個(gè)電磁鐵驅(qū)動(dòng)安全吊鉤。
防止載車板墜落裝置
本章小結(jié)：完成了載車板的移動(dòng)框架設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，安裝裝置設(shè)計(jì)。
第五章 頂層車位的設(shè)計(jì)
頂層車位只需實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，車位采用固定框架架構(gòu)，并且裝有能使載車板升降的提升裝置。升降運(yùn)動(dòng)采用減速電機(jī)和鏈輪、鏈條提升。存取車時(shí)，先要判斷車位正下方是否有空位，有空位時(shí)直接通過(guò)升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)存取車；沒(méi)有空位時(shí)，需移動(dòng)下方車位，再進(jìn)行升降運(yùn)動(dòng)存取車，存取完成后，車位復(fù)位。
頂層車位設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)提升系統(tǒng)。
5.1提升機(jī)構(gòu)的原理
如上圖所示，提升機(jī)構(gòu)由提升電機(jī)、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(jī)帶動(dòng)主傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主傳動(dòng)軸帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)鏈輪通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，提升鏈條底端焊接在載車板兩側(cè)，頂端焊接在主從動(dòng)鏈輪的鏈條上，通過(guò)鏈輪的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)鏈條移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)載車板的升降。
5.2提升機(jī)構(gòu)的參數(shù)計(jì)算
（1）提升電機(jī)的選型
根據(jù)車庫(kù)使用者要求，本文設(shè)計(jì)的升降橫移式立體車庫(kù)提升時(shí)間不超過(guò)52秒，
設(shè)計(jì)取提升時(shí)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(jì)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(jì)提升電機(jī)需提升的總重約為2．7噸，即G=27000N,取傳動(dòng)中各部件的效率為：鏈傳動(dòng)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(jī)提升功率P=G×v=27000x0．08m／s=2.16kw,
考慮傳動(dòng)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(jī)輸出功率P電=Pzφ總=2.605KW.
根據(jù)各立體車庫(kù)專用電機(jī)的型號(hào)，選用BW3-43擺線針輪減速電機(jī)，該電機(jī)的輸出功率為3kw，輸出扭矩為755N.m，輸出轉(zhuǎn)速為34r/min。在潤(rùn)滑良好狀況下，各傳動(dòng)構(gòu)件之間的摩擦小，車庫(kù)傳動(dòng)系統(tǒng)為低速傳動(dòng)，電機(jī)每天運(yùn)行的時(shí)間很短，僅在車輛入庫(kù)或者出庫(kù)時(shí)啟動(dòng)，所選用電機(jī)具有一定過(guò)載能力，故所選電機(jī)能夠滿足要求。
(2)提升傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核
橫移電機(jī)型號(hào)已選用BW3-43擺線針輪減速電機(jī)，其參數(shù)如下：
輸出功率：P=3KW
輸出扭矩：M=755N.m
輸出轉(zhuǎn)速：N=34rmin
取傳動(dòng)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(jī)軸直接驅(qū)動(dòng)提升軸，于是轉(zhuǎn)矩M=95490002.8834=808856N.mm
選取軸的材料為45鋼。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(guò)渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面其它截面均無(wú)需校核，只需要校核最小軸截面。
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)算出軸所受的扭矩：T=808856N.mm,又因?yàn)榕まD(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，所以取α=0.6，則：σca=(MW)2+4(αT2W)2=M2+(αT)2W=27.78MPa
據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本P362表15-1可知45號(hào)鋼許用彎曲應(yīng)力：。
因此，故安全，軸滿足強(qiáng)度要求。
（3）鏈輪及鏈條設(shè)計(jì)
根據(jù)實(shí)際需要選短節(jié)距精密滾子鏈（簡(jiǎn)稱滾子鏈
），其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配合；滾子空套在套筒上可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以減少嚙合時(shí)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(jì)算
則鏈條所受的最大拉力：F=50004+220002×35=7850N
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)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(nèi)鏈節(jié)內(nèi)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(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-2-14：鏈輪齒寬bn=0.95b1=8.93mm,取為9mm
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-2-2取z1=z2=25
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)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(jié)：完成了頂層升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
第六章 總結(jié)與展望
總結(jié)：立體車庫(kù)在我國(guó)屬于新興行業(yè)，國(guó)內(nèi)對(duì)立體車庫(kù)使用新技術(shù)、新方法系統(tǒng)的理論研究少，在此背景下結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目展開(kāi)本文研究。本文所設(shè)計(jì)的立體車庫(kù)通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收并運(yùn)行良好，本文所做工作總結(jié)如下：
1、 對(duì)三層升降橫移式立體車庫(kù)進(jìn)行了基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括升降橫移式立體車庫(kù)的基本原理、基本組成。
2、 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)框架、傳動(dòng)系統(tǒng)(包括升降、橫移傳動(dòng)系統(tǒng))、載車板、以及安全防墜落裝置等進(jìn)行設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了校核。
3、 建立車庫(kù)結(jié)構(gòu)的三維建模并給出車庫(kù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工程圖紙及相關(guān)技術(shù)資料。
展望：本文對(duì)三層升降橫移式立體車庫(kù)進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)，提出了新的存取機(jī)構(gòu)方案，滿足了設(shè)計(jì)要求，工作穩(wěn)定，并進(jìn)行了校核。通過(guò)對(duì)機(jī)械式立體車庫(kù)的研究和設(shè)計(jì)，希望立體車庫(kù)向更大的空間發(fā)展，希望立體車庫(kù)系統(tǒng)更快普及，希望我國(guó)面臨的停車難問(wèn)題早日解決。
致謝
本論文是在李明富老師的悉心指導(dǎo)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(shù)路線到全文的總體構(gòu)思以及撰寫的整個(gè)過(guò)程都傾注了老師的大量心血和辛勤勞動(dòng)。在本文的完成過(guò)程中，李老師淵博的知識(shí)、活躍的學(xué)術(shù)思維、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及對(duì)科研工作的忘我進(jìn)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(dǎo)，讓我視野豁然開(kāi)朗，使我的知識(shí)面不斷拓寬，老師的人格魅力成為我人生的燈塔，時(shí)刻激勵(lì)我積極進(jìn)取、努力探索，開(kāi)拓未來(lái)的人生。值此論文完成之際，謹(jǐn)向尊敬的李明富老師致以崇高的敬意和由衷的感謝!
同時(shí)也要感謝我的父母、朋友，在我的成長(zhǎng)道路上，給與我生活上、精神上的支持和關(guān)心，在此對(duì)他們表示衷心的感謝!尤其對(duì)于我父親母親的辛勤養(yǎng)育和無(wú)微不至的關(guān)懷表示虔誠(chéng)地感恩。
謝謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的老師和朋友。
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