垂直提升式立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

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1、垂直提升式立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要 許多老舊小區(qū)在當(dāng)初建造時沒有建造配套的地下停車場， 這在私家車很少的時代 沒有出現(xiàn)什么問題，可是最近幾年，隨著社會的發(fā)展，人們的收入不斷提高，私家車 得到了普及?，F(xiàn)在幾乎每一個家庭都擁有一部私家車。 許許多多的老舊小區(qū)，甚至一 些新建小區(qū)出現(xiàn)了停車難的問題。 停車難已成為困擾小區(qū)居民們很久的問題， 針對這 個問題，此次設(shè)計的題目就是設(shè)計一個居民住宅小區(qū)的使用的垂直提升式立體車庫。 考慮到城市居民的私家車以普通家用轎車為主，綜合考慮市場上主流家用轎車車型的 尺寸與重量，結(jié)合安全因素，此次設(shè)計的垂直提升式立體車庫的參數(shù)按重量為 1.7噸， 按尺寸長550

2、0mm,寬2050mm,高1800mm來設(shè)計。整個立體停車庫占地面積大約 為64m2，立體車庫的高度約為17m，共5層，每層可停放兩輛汽車，一臺立體車庫 可停放10輛家用轎車，可將土地的利用率提高 5倍。設(shè)置1臺這樣的立體車庫，10 戶居民的停車需求可以基本得到滿足。 關(guān)鍵詞老舊小區(qū)；垂直升降；車庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計；土地利用率 Structure design of vertical lifting type stereoscopic garage Abstract Many of the old district not support ing the con struct ion in

3、 the origi nal con structi on of the un dergro und park ing lot, the car a few times in what no problem, but in rece nt years, with the developme nt of society, people's in come is in creas ing, private cars have bee n popularized. Almost every family now owns a private car. Lots of old districts, e

4、ve n some new on es, have difficulty in park ing. Park ing has become a problem for the reside nts of the com mun ity for a long time. In view of this problem, the theme of this desig n is to desig n a vertical lifting stereo garage for residential quarters. Considering the city residents of private

5、 cars to ordinary family car, the size and weight of comprehe nsive con siderati on on the market main stream domestic car models, comb ined with the safety factors, the parameters of vertical garage desig n accordi ng to the weight of 1.7 tons, accordi ng to the size and len gth of 5500mm, width 20

6、50mm, high 1800mm desig n. The park ing area is about 64m2, the garage height is about 17m, a total of 5 layers, each layer can park two cars, a stereo garage 10 family car, the land utilizati on rate in creased by 5 times. Set up 1 such a three-dime nsional garage, 10 households park ing dema nd ca

7、n be basically met. KeywordsVertical lifting ； three-dimensional garage structural design； Land use efficiency 目錄 第一章緒論 3 1.1引言 3 1.2世界各國主要機械式立體停車庫的分類和發(fā)展概況 3 目前立體車庫主要種類 3 中外立體停車設(shè)備的發(fā)展 6 1.3工作內(nèi)容 6 第二章垂直提升式立體停車設(shè)備的原理和總體設(shè)計 7 2.1工作原理 7 2.2整體設(shè)計 7 第三章主框架部分的設(shè)計 8 3.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇 8 3.2 鋼結(jié)構(gòu)

8、部分材料的選擇 9 第四章提升系統(tǒng)的設(shè)計 10 4.1 升降電動機的選擇 11 4.2導(dǎo)輪及其組件的設(shè)計計算 12 材料的選擇 12 導(dǎo)輪尺寸的選擇 12 導(dǎo)向輪樣式的選擇 12 強度的校核 13 導(dǎo)輪相應(yīng)配套零件的選用 15 4.3鋼絲繩的設(shè)計計算和選型 15 鋼絲繩的長度計算 15 鋼絲繩的選型計算 16 4.4對重的重量計算 18 第5章水平橫向移動系統(tǒng)的設(shè)計 19 5.1確定水平橫移電動機 19 5.2 橫移鏈傳動的設(shè)計 20 確定鏈輪齒數(shù) 20 計算功率 Pc 20 估求鏈輪機構(gòu)的中心距 a和鏈節(jié)數(shù)Lp 21 功率P和鏈的

9、節(jié)距P的確定 21 確定鏈實際長度 L及中心距a 21 求鏈速 21 527求軸上的力 Q 22 528按靜強度校核鏈條 22 529確定潤滑方式 23 結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 5.3 軸的設(shè)計 23 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 24 5.4 聯(lián)軸器及鍵的選擇 25 聯(lián)軸器的選擇 25 5.4.2 鍵的選擇與強度校核 25 5.5 軸承選擇 27 軸承的選用及校核 27 軸承潤滑 27 5.6載車板水平橫移的車輪和導(dǎo)軌的選擇與確定 27 5.7停車位的總體設(shè)計 28 5.8車載板結(jié)構(gòu)設(shè)計 29 第六章其他輔助配備 30 6.1電控系統(tǒng) 30 控制系統(tǒng)組成

10、31 控制系統(tǒng)的故障檢測 31 6.2安全設(shè)置 31 6.3照明 32 6.4消防 33 總結(jié) 34 致謝 35 參考文獻 36 第一章緒論 1.1引言 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的汽車保有量越來越大。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，到 2016年底， 中國共有機動車2.9億輛，這其中汽車的數(shù)目達到 1.94億輛；機動車駕駛?cè)诉_到了 3.6億人，這其中汽車駕駛?cè)烁浅^了 3.1億人。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，我國機動車和 駕駛?cè)藬?shù)在2016年全年保持了快速的增長，2016年全年新登記汽車2752萬輛，新 增駕駛?cè)?314萬人。與2015年相比，私家車增加2208萬輛，增長15.08%。上海, 深

11、圳等發(fā)達地區(qū)平均每四個人就有一輛私家車。 許多老舊小區(qū)在建設(shè)時，并沒有建造配套停車設(shè)施。最近幾年汽車數(shù)量的不斷增 長，停車難已經(jīng)成長久困擾老城小區(qū)居民的問題， 給普通居民的生活帶來極大的不便， 隨意停放的車輛也造成加劇了交通擁堵。 地面停車場必須設(shè)置供車輛駛進駛出的通道， 每輛車平均占地超過35平方米，而使用三維立體式車庫，同樣的面積設(shè)置 5層，每 層停放2輛汽車，一共可以停放10輛車。立體車庫通常情況下是單臺集裝而成，可 隨機設(shè)置在住宅樓下。也可以將多個車庫結(jié)合，設(shè)置在一大塊空地上。 1.2世界各國主要機械式立體停車庫的分類和發(fā)展概況 立體停車庫經(jīng)過多年的發(fā)展，主要發(fā)展出以下四種形式

12、： 目前立體車庫主要種類 (1).升降橫移式 結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便、能耗造價低、設(shè)置靈活、自動化程度較低、因受力鏈繩及 存取時間的限制，可建停車規(guī)模有限，一般層高不超過 5層，占地面積大。 圖1-1為升降橫移式車庫 (2).巷道堆垛式立體停庫 巷道堆垛式的特點是低噪聲，低能耗，自動化技術(shù)高，等待時間長，進出口少 圖1-2為巷道堆垛式立體車庫 (4).垂直循環(huán)式 垂直循環(huán)式立體車庫可與建筑物連在一起也， 規(guī)模小一點的也可以在室外單獨進 行設(shè)置獨立。它具有面積小，方便靈活，拆裝方便，運行平穩(wěn)，可靠性高等優(yōu)點。但 它的缺點也十分突出，存取車速度慢，產(chǎn)生噪音，震動大

13、，能耗高，工作機動性較差, 結(jié)構(gòu)易變形，存取室狹小，存取車不方便，目前較少使用。 圖1—3垂直循環(huán)式立體車庫 (4).垂直提升式立體車庫 垂直提升立體車庫以鋼材為主體框架， 車庫的第一層不停放車輛，用于車輛的進 入與離開和駕駛?cè)藛T的出入，從第二層開始，每層布置兩個車位，一左一右，中間部 分是空的，用于升降臺的上升和下降，存車時，車輛駛進車庫，當(dāng)升降臺下降到與地 面平齊時，將車輛正確停放在載車板的正確位置上， 提升電機牽引，升降臺帶著載車 板提升到還有空車位的那一層，載車板可通過升降臺上的導(dǎo)軌出入正確的停車位。取 車過程與停車過程相反，取車時，升降臺帶著載車板提升到存放車輛的那一層， 載

14、車 板帶著汽車通過升降臺上的導(dǎo)軌離開停車位進入升降臺， 升降臺帶著汽車和載車板下 降到與地面平齊時，車主進入車庫，開走汽車。 Pt剛 Iki tn Il'KII 圖1-3為升降橫移式立體車庫 中外立體停車設(shè)備的發(fā)展 相比于我國，國外早在30前就開始研發(fā)和使用三維立體停車設(shè)備了 ⑴,就目前使 用情況來看德國，英國，法國等西方發(fā)達資本主義國家的立體停車設(shè)備起步早， 功能 完善。在東亞，目前我國臺灣，日本，韓國在立體停車設(shè)備的研發(fā)和使用處于領(lǐng)先地 位。 我國的立體停車設(shè)備起步較晚，但發(fā)展很快，未來的前景廣闊。上個世紀(jì) 80年 代⑵，我們中國的三維立體車庫研發(fā)開始起步，從那時起，我

15、國開始從國外引進立體 停車設(shè)備。90年代以后，隨著私家車的普及，停車設(shè)備得到了廣泛的推廣。進入 21 世紀(jì)，經(jīng)過30多年的引進吸收和研發(fā)創(chuàng)新，我國在立體停車設(shè)備領(lǐng)域取得了很大的 進步。目前我們國家的立體停車設(shè)備產(chǎn)品的本地化率超過 50%。同時還在不停的推 出新產(chǎn)品，一些新技術(shù)如計算機控制技術(shù)，遠(yuǎn)程控制技術(shù)，人工智能技術(shù)，人機工程 學(xué)等也不斷的被運用到立體車庫的設(shè)計過程中。 1.3工作內(nèi)容 在大量查閱和分析國內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)品的資料后，結(jié)合我們所面對目前的實際問題， 發(fā)現(xiàn)相比于升降橫移車庫，它所占的面積更小，自動化程度更高；相比于巷道堆垛式， 它的存取車速度更快；相比于垂直循環(huán)式，它的噪音更小

16、，能耗小，這在提倡節(jié)能環(huán) 保今天，具有十分重要的意義。我們發(fā)現(xiàn)垂直提升式車庫相比于其他形式的立體車庫 具有平面和空間的利用率最高，運行平穩(wěn)，適應(yīng)性好，成本低廉等突出的優(yōu)點。綜合 分析來看垂直提升式立體車庫比其他類型的立體車庫更加適合小區(qū)的使用， 因此我將 垂直提升立體車庫作為本次設(shè)計的對象。 此次設(shè)計的工作內(nèi)容就是設(shè)計一個供居民住宅小區(qū)的使用的垂直提升式立體車 庫。該車庫按單車重量 1.7噸，尺寸長5500mm,寬2050mm,高1800mm來設(shè)計。每 臺車庫占地大約64m2，高約17m，一共分為5層，每層停放2輛汽車，一共可停放 10輛家用轎車。具體設(shè)計內(nèi)容由總體布局設(shè)計，主框架設(shè)計，

17、起重系統(tǒng)設(shè)計，橫移 系統(tǒng)設(shè)計和其他車庫配置設(shè)計五大部分組成。 第二章垂直提升式立體停車設(shè)備的原理和總體設(shè)計 2.1工作原理 垂直提升立體車庫以鋼材為主體框架， 升降電動機布置在車庫的頂端，橫移電動 機布置在載車板上，每個車位都要配備一個載車板，整個車庫一共要配備 10個載車 板。載車板的作用就是將汽車對應(yīng)的送入車位。 車庫的第一層不停放車輛，用于車輛 的進入與離開和駕駛?cè)藛T的出入，從第二層開始，每層布置兩個車位，一左一右，中 間部分是空的，用于升降臺的上升和下降，存車時，車輛駛進車庫，當(dāng)升降臺下降到 與地面平齊時，將車輛正確停放在載車板的正確位置上， 提升電機牽引，升降臺帶著 載車板提

18、升到還有空車位的那一層，載車板可通過升降臺上的導(dǎo)軌出入正確的停車位。 取車過程與停車過程相反，取車時，升降臺帶著載車板提升到存放車輛的那一層， 載 車板帶著汽車通過升降臺上的導(dǎo)軌離開停車位進入升降臺， 升降臺帶著汽車和載車板 下降到與地面平齊時，車主進入車庫，開走汽車。 垂直起重式立體車庫的主要特點是在有限的空間停放更多的汽車， 在狹窄的空間 內(nèi)，充分利用空間。加上PLC和相關(guān)的傳感器控制系統(tǒng)配置，帶來一個高效，安全， 可視化的三維立體車庫。 2.2整體設(shè)計 此次設(shè)計的垂直提升立體車庫可以大致分為四個小部分的設(shè)計。 鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè) 計，垂直起重系統(tǒng)的設(shè)計，載車板水平橫移系統(tǒng)的設(shè)計，

19、消防，照明等其他系統(tǒng)的設(shè) 計。具體工作的步驟如下： 一?每臺車庫占地大約64m2，高約17m，可停放10輛家，選取合適的材料，校核 整個框架強度性能。 二?根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)分析和受力分析，選擇合適的升降方式穿行。查閱相關(guān)手冊，選 擇合適的電動機和減速器，設(shè)計滾筒和選擇吊索。 三?設(shè)計橫移機構(gòu)的設(shè)計，根據(jù)汽車和載車板的重量，結(jié)合考慮橫向移動的速度， 選擇合適的電動機，傳動鏈，設(shè)計載車板的滾輪，軌道。 四?其他系統(tǒng)的設(shè)計，包括電控系統(tǒng)，安全系統(tǒng)，照明系統(tǒng)，消防系統(tǒng)綜合的考慮。 車庫整體設(shè)計如下圖所示。 r 1 t-r r e A 圖2— 1垂直提升式立體車庫的整體設(shè)

20、計 第三章主框架部分的設(shè)計 3.1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇 不同于其他設(shè)備，停車設(shè)備的對象是人們使用的汽車，汽車體積大，重量重，一 旦發(fā)生意外后果將不堪設(shè)想?？紤]到以上的各項原因，停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)不同于普通 設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)，必須具有比普通鋼結(jié)構(gòu)更好的良好的力學(xué)性能。 它對鋼材的強度和剛 度都具有很高的要求。H型鋼等鋼材都是目前用來制作立體車庫鋼結(jié)構(gòu)的理想材料， 通過焊接將所有鋼材連接成想要的形狀，再用高強度螺栓將這些零件連接起來，組成 主體框架結(jié)構(gòu)。這樣得到的框架結(jié)構(gòu)具有良好的力學(xué)性能，完全可以滿足性能要求。 在多種不同的結(jié)構(gòu)形式中，單柱形式的安裝拆卸最為方便、運輸搬運也最為方便， 所以確

21、定單柱形式為本次垂直提升式立體車庫的設(shè)計鋼結(jié)構(gòu)部分的結(jié)構(gòu)形式， 其結(jié)構(gòu) 如圖3-1 圖3-1單柱鋼結(jié)構(gòu)形式 查閱鋼鐵材料手冊［3］，選擇20GB707 — 88型。截面為一個長250mm的正方形， 厚度為40mm，高度為17000mm。將一塊 邊長為400mm,厚度為30mm的正方形鐵板, 再焊上四個加強筋 焊接在立柱底部，在正方形鋼板的上下左右各安上一個地腳螺栓, 保證立柱的穩(wěn)定。截面形狀如下圖 3-2所示： 圖3— 2立柱截面形狀 3.2鋼結(jié)構(gòu)部分材料的選擇 本次設(shè)計的車庫的主體骨架由 熱軋H型鋼材結(jié)構(gòu)組成。鋼材料的牌號選擇為 Q235 -A。主體框架的橫梁型

22、號 熱軋工字鋼18GB706-88。側(cè)面橫梁受力較小，可選 熱軋槽鋼16。 圖3-3橫梁的工字形截面 斜拉桿、加強筋都采用熱軋等邊角鋼截面，角鋼號數(shù)為 10GB9787-88，截面形狀 如圖3-4所示。 圖3-4等邊角鋼截面 本設(shè)計選擇的鋼材承載能力強，強度高、剛度好，具有很強的抗彎抗壓能力，根 據(jù)對立體車庫的受力分析，該鋼架結(jié)構(gòu)滿足設(shè)計要求。 第四章提升系統(tǒng)的設(shè)計 垂直提升式立體的提升系統(tǒng)的作用是將汽車地面提升到車位高度， 或者是將汽車 從高空平緩的下降到地面上。升降的基本過程是通過升降電動機轉(zhuǎn)動， 帶動曳引輪轉(zhuǎn) 動，鋼絲繩繞過大導(dǎo)輪與水平導(dǎo)輪，改變傳動的方向，帶動升降臺的的

23、升降。 4.1升降電動機的選擇 初設(shè)升降速度v= 9m/min，汽車重1.7噸，加上載車板，橫移電動機等橫移部件 的重量，總載重約為2噸。提升所需功率為： Pw 二 Mgv 二 2000 9.8 0.15w 二 2.94kw 求電動機輸出功率： P0 = Pw / 式中Pw ――工作機所需功率 Jw ――減速機與工作機之間的總效率 w = 1 2 3 n 式中1 ――鏈傳動效率0.96 2 ――滾動軸承的效率0.99 代入數(shù)據(jù)得： w -0.96 0.99^0.94 則電動機的輸出功率為：P0二Pw/ w=3.12kw 選擇型號MLPK 55370603的減速電動機

24、。主要性能參數(shù)如下: 4.2導(dǎo)輪及其組件的設(shè)計計算 材料的選擇 導(dǎo)輪是用來對對繩索進行導(dǎo)向的，在本設(shè)計中選擇的導(dǎo)輪材料為 QT600。繩槽半徑 R是根據(jù)繩索直徑d的一 7%來確定的，導(dǎo)輪的主要尺寸通過查手冊確定 422導(dǎo)輪尺寸的選擇 導(dǎo)向輪尺寸見下圖4— 1 圖4— 1導(dǎo)向輪的尺寸 B^i =60,巳=44,C = 1.5,R = 20, R2 =16, R3 = 30, R =5.0,M = 14,S = 14 查表選擇直徑D =400mm 導(dǎo)向輪樣式的選擇 導(dǎo)向輪的基本尺寸和樣式見下圖 4—2 查手冊，選擇導(dǎo)向輪合適的軸承。尺寸如下： B3 -100

25、D5 =50 D6 =60 寬度 22 A =6212 A2 =NF212B =60 B4 =86 D7 =110 S2 = 6 輪轂外形大小如下：R =11 d -19~20取22 H =35 B^ =100 D^ M8 6=9 D15 =125 D17 -135 D19 -115 B -60 D7=110 F|= 5.5 D2 = 150 & = 10 螺栓孔數(shù) n = 4 螺釘孔數(shù)n二8 圖4—2導(dǎo)向輪的尺寸和外觀 強度的校核 導(dǎo)向輪的受力見圖4— 3 圖4—3導(dǎo)輪的受力

26、示意圖 在計算導(dǎo)向輪的受力時，應(yīng)該分析的是合力 合力計算的公式為: Fp = 2Fsin (4 — 1) 上個式子中: F =7500N ,為鋼絲繩對導(dǎo)輪所施加的拉力 =45，是指鋼絲繩纏繞在導(dǎo)向輪的上面包角 45 所以 Fp =2Fsin =2 5000 sin 5740.25N p 2 2 彎矩的計算公式如下： Mm占（4 - 2） 16 輪緣弧長 11 2 11 2 L D 3.14 400 =15700mm 8 4 8 4 帶入計算得： FpL 5740.25x15700 Mmax p 5632620

27、.313 N *mm 16 16 校核彎曲應(yīng)力： , F L . V - max sin ' ?? "wp （ 4 3） 8W 2 上式中: W = 100mm3 W為抗彎模數(shù) wp=100MP 許用彎曲應(yīng)力 將上面的數(shù)據(jù)帶入下面的式子中計算有: max FL . sin 8W 2 7500 15.7 . 45 x sin 8 100 2 = 56.32MPa :: 100MPa 校核壓應(yīng)力： V 2Fsin 2 （ 4—4） c a cp （4 4） 式中各個符號的含義如下： A = 700mm2代表截面的面積 「取0.2 表示斷面的

28、折減系數(shù) 、q=100MP 表示許用壓應(yīng)力 將上面的數(shù)據(jù)帶入下式計算有: Y 45° 2F sin 2 7500 sin = 82MPa ：：、cp =100MPa 2 = 2 、一 0.1 700 可以得到導(dǎo)輪的選取滿足力學(xué)性能要求，校核完畢 425導(dǎo)輪相應(yīng)配套零件的選用 根據(jù)計算得到的滑輪直徑和壁厚選擇 B^ -110，D5 -65，D6=80，D7=140。 滾動軸承分別選取6216型和NF216。 密圭寸形式選擇皮碗密和圭寸盒毛氈密圭寸 L 滑特 ￡ 球軸承 席期圈 1——圓杜澱子就吊 5 輅套 呂 ifr率端益 圖4—3為導(dǎo)輪配件的示意圖 4.

29、3鋼絲繩的設(shè)計計算和選型 鋼絲繩的長度計算 根據(jù)本設(shè)計基本參數(shù)，車高為2m,則理論每層停車位高度為2m，根據(jù)經(jīng)驗取安全高 度系數(shù)K=1.15,則每層設(shè)計高度應(yīng)為 h = K X2 = 1.15 X2 = 2.3m 依此計算樓層總高度 H=6 Xh = 6 X2.3 = 13.8m 初選單根鋼絲繩長度L = 1.2H = 1.2 X 13.8 = 16.56m 鋼絲繩的選型計算 (1) 鋼絲繩的類型選擇 鋼絲繩類型的選擇是通過查閱起重機設(shè)計手冊 [5]完成的。通過查閱，結(jié)合立體車 庫中鋼絲繩的試卷工作狀態(tài)。 選擇雙繞繩式，交互捻繞型繞制；選擇鋼絲繩與導(dǎo)輪的 接觸方式為線接觸；

30、鋼絲繩的截面形狀為圓型；鋼絲繩的繩芯選擇為纖維。 (2) 鋼絲繩的直徑的選擇 mud ?Fmax (4— 5) 上式中各個符號的含義如下： d表示鋼絲繩最小直徑 Fmax表示鋼絲繩所受最大拉應(yīng)力 c =0.19、：b；'Mpa為選擇系數(shù)，是通過手冊查取的 對鋼絲繩進行受力分析 L ' J r / / 1 2 圖4—2升降機構(gòu)總體受力 T鋼絲繩所受拉力。 G鋼絲繩所提升的重力，汽車的重量加上載車板和升降臺的重量。 設(shè)計之初設(shè)定的汽車重量為1.7噸，加上升降臺和載車板的重量，預(yù)計總重量達 到2噸。 1700 300 g 二 2000

31、 10 二 20000N 1 因此單根鋼絲繩的受力為Fmax G =5000N 4 鋼絲繩的直徑的最小值為 dmin二cjFmax=0.109、.5000=7.707mm 選擇的直徑必須大于dmin = 7.707mm 在提升電動機剛剛開始工作的時候，會產(chǎn)生一定的加速度，選擇 d°=20mm 下面要對應(yīng)力進行校核： 鋼絲繩的破斷應(yīng)力應(yīng)該滿足公式 nFmax -F （ 4— 6） 上面式子中的各符號含義如下： F。為最小破斷拉力，由下面的計算得到 n為安全系數(shù)，從相關(guān)的資料查取 F0 -5 5000=30000N F0=221OOON _30000N 根據(jù)計算，選用

32、的鋼絲繩的強度符合提升機構(gòu)的力學(xué)要求， 最后確定選擇用的型號為 6 19S。 4.4對重的重量計算 對重是垂直提升系統(tǒng)一個重要組成， 對重的作用是平衡升降臺，載車板和汽車的 重量。安裝對重塊能夠使提升系統(tǒng)的能耗大大的降低。對重的布置如圖 4— 3： 圖4—3 對重的安裝示意圖 一般對重的計算經(jīng)驗公式如下： 對重重量=隨行電纜重量的一半+轎廂凈重+平衡系數(shù)（一般取0.45）X載荷 隨行電纜重量=（行程/2+3）X 2.25 隨行電纜的重量： Wi= 15.34" 2+3 2.25=24Kg 對重的重量： W =12 300 0.45 1700 = 1077 Kg 應(yīng)

33、當(dāng)為垂直提升系統(tǒng)配上1077 Kg的對重塊 第5章水平橫向移動系統(tǒng)的設(shè)計 橫移傳動系統(tǒng)的作用是當(dāng)升降臺升降到指定的高度時， 橫移電動機開始工作，使 得載車板移動，通過升降臺和車位的導(dǎo)軌進入 PC系統(tǒng)自動分配的車位。橫移系統(tǒng)的 工作原理是當(dāng)升降臺將載車板提升到車位的高度后，載車板上的傳感器檢測到載車板 到達預(yù)定高度，橫移電動機開始工作，通過鏈傳動，帶動載車板上的車輪滾動，載車 板上的車輪是與停車位和升降臺上的軌道配合的， 橫移電動機開始工作后，載車板將 載著汽車，沿著水平導(dǎo)軌駛進或駛出車位。 橫移載車板的外觀結(jié)構(gòu)如下圖所示： 1裁車臺車輪時連輪訃七移電動機4-車裁板巧睪車臺從動

34、車輪 圖5.1為橫移載車板的結(jié)構(gòu)示意 5.1確定水平橫移電動機 設(shè)計升降速度v=9m/min，汽車重1.7噸，加上載車板，橫移電動機等橫移部件 的重量，總載重約為2噸，查得摩擦因子^=0.2，則橫移所需要功率： PVv 二 FV 八Egv =0.2 2000 9.8 0.15 = 0.588kw（ 5— 1） R =Pw/"w （5-2） 上面的式子中個符號的含義如下： Pw工作所需功率 Jw減速機與工作間的總效率 總效率的計算公式為： w「 2 3 n （5-2） 上面的式子中個符號的含義如下： 產(chǎn)0.96,表示鏈傳動的效率 2=0.99,表示滾動軸承的效率 代

35、入數(shù)據(jù)得： w =0.96 0.99—0.94（5—3） 則電動機的輸出功率為： R=Pw/ w=0.594kw 橫移電動機的轉(zhuǎn)速要求不高，根據(jù)輸出功率選擇型號為MLPK 40075803。部分性能參 數(shù)如下： 額定電壓220V，功率P=0.75W 速比30，輸出轉(zhuǎn)速n =18r；min 5.2橫移鏈傳動的設(shè)計 初定R =60mm，可以求得橫移載車板的小車輪的轉(zhuǎn)速為： 160 1000v 160 1000 0.15 n2 47.77 r min （ 5—4） 2二 R 2 3.14 80 ' 確定鏈輪齒數(shù) 查閱《機械設(shè)計》⑺，查得乙=19，Z2=57,乙為主動鏈輪的齒數(shù)，

36、Z2為從動 鏈輪的齒數(shù)。 522計算功率Pc 通過分析橫移載車板的工作狀況， 和受力情況，我們可以發(fā)現(xiàn)，在橫移載車板工 作時，運動速度平穩(wěn)，可以說明鏈傳動的載荷較為平穩(wěn)。由《機械設(shè)計》⑺查得=1.0, ???= ?????= 0.75????( 5—5) 其中 ??—工況系數(shù)，是由機構(gòu)的工作狀態(tài)和受力情況決定的。 ??—電動機的輸出功率。 估求鏈輪機構(gòu)的中心距a和鏈節(jié)數(shù)？?? 初定中心距ao =22P,則鏈節(jié)數(shù) (5— 6) 2 42 p 2 ao 2 二 Lp =42 功率R和鏈的節(jié)距P的確定 查閱《機械設(shè)計》［7］，初步確定 小鏈輪齒數(shù)系數(shù)Kz =1.0

37、，選擇單排鏈，查得 多排鏈系數(shù)Kp =1.0,查得長度系數(shù)Kl =0.98，故所需傳遞的功率為 PC 0.75 F0 0.77kw ( 5 7) KZ K1 Kp 1 0.98 1 選擇滾子鏈的型號為 12A，鏈節(jié)距 P = 19.05mm 鏈標(biāo)記為：12A— 62GB/T1243 -1997 確定鏈實際長度 L及中心距a L=LP P.1000 = 42 19.051000=0.8mm(5—8) P a = 4 2丿 l 2兀丿 419.1mm 求鏈速 60 1000 18 19 19.05 60 1000 二 0.11m/s (5—

38、9) 求軸上的力Q 圓周力的計算： F = 1000/V =（1000 0.75）/0.11 =6818N （5—10） 取 Kq =1.15 Q 二 Kq F =1.15 6818 = 7840.7N （ 5— 11） 上式中，各符號的含義如下： Q為壓軸力 Kq壓軸力系數(shù)，本次計算按平均布置，由設(shè)計手冊可以查到相應(yīng)的值。 按靜強度校核鏈條 查閱設(shè)計手冊⑹，鏈條的靜強度計算式如下: n np ( 5—12) KAFt Fc Ff p ' 上式中，各個符號的含義如下: n-靜強度安全系數(shù)； kA-為工況系數(shù)，查表取1.0； Q-鏈條極限拉伸載荷，Q =31.

39、1KN; Ft -有效圓周力，F(xiàn)t = Fc -離心力引起的力， 1000P 1000 0.75 = =6.8 kN ； V 0.11 F=qv2，q為鏈條的質(zhì)量，當(dāng)v=4m；s，q=1.50kg m時，可忽 略。 亠 sin r ）qga ，Kf為系數(shù)，Kf =1，a = 0.419m，表示中心距, 100 兩輪中心線對水平面你的傾角。 Ff -懸垂力，F(xiàn)f二也 v - 90， Ff (K f sin 寸)qga 100 2 9.8 1.5 0.419 = 0.13N ； 100 (5-13) 上式中: np —許用安全系數(shù),np=4~8 (5

40、-14) 帶入: KAFt Fc Ff 6.8 0.13 ” 所選擇的鏈符合強度要求。 529確定潤滑方式 根據(jù)鏈速v=0.11m.「s和鏈節(jié)距P=19.05mm，確定采用定期人工潤滑的潤滑方式。 結(jié)構(gòu)設(shè)計 鏈輪的結(jié)構(gòu)選為整體式，已45鋼為材料，齒面硬度40~50HRC，它的主要結(jié)構(gòu)尺寸 如下圖5-2所示： 1 CM 8+11 圖5-2橫移鏈輪 5.3軸的設(shè)計 軸的材料，選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，[匚b]=640MPa 橫移傳動軸的結(jié)構(gòu)如下: 圖5-3橫移傳動軸 取C =110,得軸的直徑最小處d_C3 P =110 3 0.75 = 26.13mm ,聯(lián)軸

41、器處軸直徑 \ n X 18 最小，但因為有鍵槽，增大 5% , dmin -26.13 1.0^ 27.44mm，所 d12 二 d89 = 27.44mm， 查機械設(shè)計手冊，選擇剛性聯(lián)軸器，與軸配合的 半聯(lián)軸器孔徑為28mm，所以與聯(lián)軸 器配合處的孔的直徑取28mm，配合長度取44mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）粗選各段的直徑: 表5-2橫移軸各段直徑 位置 軸頸/mm 說明 聯(lián)軸器配合段1 d1 = 28mm 與半聯(lián)軸器的內(nèi)孔配合， 取 28mm 軸承配合段2 d2 =30mm 由6206軸承尺寸決定，， 軸承內(nèi)徑d = 30mm。 自由端3 d3 =36mm

42、 為了軸承的定位夾緊，取 36mm 軸肩4 d4 =50mm 考慮車輪的軸向定位，故 取 50mm 車輪配合段5 d5 =45mm 與車輪配合，由車輪的內(nèi) 徑?jīng)Q定的，車輪內(nèi)徑45mm 自由端6 d6 =36mm 為了軸承的定位夾緊，取 36mm 軸承配合段7 d7 =30mm 由軸承尺寸決定，，軸承內(nèi) 徑 d = 30mm。 自由段8 d8 =30mm 為了方便軸承的安裝，取 自由段d8 =30mm 鏈輪配合段9 dg =28mm 由鏈輪尺寸確定 (2)各段的長度: 表5-3橫移軸各段長度 位置 軸段長度/mm 說明

43、聯(lián)軸器配合段 1 = 41mm 配合部分的長度為44mm，長度必須小于 44mm，所以取 41mm。 軸承配合段2 L2 =16mm 由軸承的寬度決定，軸承代號為 6206，寬度為 16mm。 自由端3 L3 =36mm 考慮到軸承與車輪的安裝，所以取 36mm 軸肩4 L4 =10mm 考慮到車輪的位置，取10mm 車輪配合段5 L5=80mm 由車輪寬度決定，取80mm 自由端6 L6 =18mm 考慮到軸承與車輪的安裝，所以取 18mm 軸承配合段7 L7 =16mm 由軸承的寬度決定，寬度為16mm。 自由段8 L8 =14mm 考慮

44、到鏈輪安裝，取14mm 鏈輪配合段9 L9 =38mm 由鏈輪的寬度決定的 5.4聯(lián)軸器及鍵的選擇 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)d1 =28mm，所以選擇剛性聯(lián)軸器。 鍵的選擇與強度校核 (1)選擇平鍵的鍵型： 與聯(lián)軸器配合的鍵： 鍵8 7 30( GB/1096-2003) 與鏈輪配合的鍵： 鍵8 7 30( GB/1096-2003) 與車輪配合的鍵： 鍵14 9 70( GB/1096-2003) (2)鍵的校核 2T 103 kid (5-15) 上式中，各個符號的含義如下: 轉(zhuǎn)矩T =FL =0.028 3.92-0.11KN m ； 鍵與鍵槽的接觸高

45、度k=0.5h= 3.5mm ； h為鍵高； l為鍵與輪轂鍵槽接觸長度 ，圓頭平鍵與普通平鍵的工作長度不同，圓頭平鍵的計 算公式為丨二L - b ； d為軸的直徑； ［匚p］為許用壓應(yīng)力，［匚p］ =120~150MPa ； 聯(lián)軸器的鍵：d =28mm，l 二 L - b =30 - 8 = 22mm，代入: 3 2T 10 kid 6 2 0.11 10 3.5 22 28 = 102.04MPa _[；「p] 鏈輪的鍵：d =45mm，丨二 L - b = 70-14 = 56mm，代入: 2T 103 kid 2 0.11 10 19.4MPa 乞[二 p

46、] 4.5 56 45 經(jīng)過以上校核，符合要求。 5.5軸承選擇 軸承的選用及校核 選擇軸承的型號為6206GB/T276 —94，內(nèi)徑：160mrp外徑：290mrp厚度：48mm 6 "60n自（5-16） 上式為壽命計算公式，各符號取值及含義如下: C =218kN ； 當(dāng)量動載荷，P=F2=3.97kN ； 對于球軸承，；=3,n = 17.9n min 將數(shù)據(jù)代入上式得: 6 6 Lh 必（C） 10 （空）3 =1.6 108h 60n P 60 17.9 3.92 壽命足夠，滿足要求 軸承潤滑 根據(jù)經(jīng)驗，選擇脂潤滑，因為橫移運動的運動速度較慢

47、，傳動軸承受的載荷較大。 5.6載車板水平橫移的車輪和導(dǎo)軌的選擇與確定 載車板和汽車的重量全部由車輪承受，所以對車輪具有一定的剛度和強度要求。 此外, 車輪還應(yīng)該具有良好的耐磨性。 按JB/T6392.2-1992選取，直徑160mm。車輪標(biāo)SL-160 48JB/T6392.1，選擇雙輪緣車 輪，車輪材料為45鋼，圖如5—4。 車輪的主要尺寸如下表： 表5-4車輪的主要尺 基菲尺寸/nrn 蓼宵尺寸5m D D1 E El d dl D2 S 160 190 90 80 45 70 1ZD 20  圖5-4 車輪 5-5導(dǎo)軌的

48、主要尺寸 1 戟面尺寸Ail 軌高 底寬 頭高 腰咼 底咼 A E D E F t 107 107 75 27 &0 20 16 圖5-5導(dǎo)軌 5.7停車位的總體設(shè)計 市面主流轎車的尺寸大小和其他安全因素考慮， 我將立體車庫停車的停車位的尺 寸設(shè)計為：寬度2500毫米，長度為6100毫米，高度為2000毫米。該車庫的車位是 平行排列的，在每個車位停車位上橫向布置兩條橫向橫移導(dǎo)軌 ，安裝橫移導(dǎo)軌的目的 有兩個，一是導(dǎo)向作用，使載車板可以沿正確的方向和路徑滑入停車位； 二是支承作 用，用來支承載車板與汽車的重量；停車

49、位上設(shè)置的水平導(dǎo)軌并不是完全水平放置的， 而是靠近升降臺的一側(cè)微微降低一點點， 這樣設(shè)計的目的也有兩個：一是防止載車板 像停車位外側(cè)滑動，發(fā)生車輛墜落的意外；二是當(dāng)我們要取車時，導(dǎo)軌微微向升降臺 傾斜可以使載車板更加容易的滑入升降臺， 方便車輛的取出。同時為了保證車輛停放 在車位上時的安全，我在車位的外側(cè)設(shè)計安裝了兩個安全鉤。 當(dāng)車輛停放時，安全鉤 卡在載車板上，防止滑動。在載車板滑入或滑出時，鏈傳動機構(gòu)壓下安全鉤，使載車 板可以自由滑動。在載車板進入升降臺后，安全鉤由彈簧力自動恢復(fù)。 圖5-5 停車位結(jié)構(gòu) 5.8車載板結(jié)構(gòu)設(shè)計 立體車庫的載車板要盡可能的做到牢固可靠，輕巧美觀，

50、拆裝方便。目前，主要 有以下類型。 1拼板式 將鋼板滾壓整體成型，然后拼裝，最后用螺栓緊連接。為了美觀需要，生產(chǎn)工序 之前，要先對先對各組件進行烤漆等表面處理。 2.整體折彎成式 具有拆裝方便，通用性好，力學(xué)性能好，質(zhì)量小等優(yōu)點。整體折彎式載車板是用 一塊整的鋼板加工而成，車板厚度 50mm ~ 55mm，整體折彎車載板對車庫的高度要 求??；加工速度快。 我此次設(shè)計的立體停車庫選用的載車板的形式選擇即為第三種一一框架式。 載車 板框架是由角鋼等焊接而成。焊接完成后，將一層鋼板鋪設(shè)在框架上面，中間部分 是高出周圍的，防止存取車時的候，車輛發(fā)生橫向的移動。凸起部分的兩側(cè)是供車輛 駛進駛

51、出的行車通道。行車通道上面鋪設(shè)的鋼板與別處的鋼板不一樣， 要鋪設(shè)專門帶 有防滑作用的鋼板，用來防止存取車的時候，車輛發(fā)生前后的移動。防滑鋼板和中間 凸起都是對汽車起到定位作用的，防止同時也給駕駛員在將車輛停在載車板正確位置 上的時候提供一個參照。載車板上面裝有橫移電動機，底部裝有滑輪，通過鏈傳動， 橫移電動機帶動整個橫移載車板移動， 車位和升降臺上裝有相應(yīng)的導(dǎo)軌。導(dǎo)軌起到減 小摩擦系數(shù)和運動導(dǎo)向的雙重作用。 第六章其他輔助配備 6.1電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)［10］也是必不可少的一部分。PC系統(tǒng)控制立體車庫運行過程中的所有機 構(gòu)的運轉(zhuǎn)。 控制系統(tǒng)組成 1配電部分： 由各種電控制器件組

52、成，目的為控制系統(tǒng)提過載或短路保護。 2控制部分： 即PLC,可分為軟件和硬件兩個部分。通過PLC發(fā)布各個指令控制車庫的運行。 3速度調(diào)節(jié)部分： 需要兩個變頻器才能達到預(yù)期的速度調(diào)節(jié)目標(biāo) 4執(zhí)行部分： 電控制器件和接觸器組成，用來控制立車車庫各個傳動機構(gòu)的電動機的啟動和停 止。 5操作部分： 目前絕大多數(shù)的立體停車設(shè)備配備了流行的智能觸摸屏。通過觸摸屏實現(xiàn)人機互 動，人通過觸摸屏輸入指令實現(xiàn)對車庫的操作， 車庫通過屏幕向人反饋車庫的運行信 息。 控制系統(tǒng)的故障檢測 控制系統(tǒng)應(yīng)該具有有故障自動檢測功能［11］，當(dāng)檢測到某一故障時，立體車庫立刻 停止運轉(zhuǎn)，同時發(fā)出故障報警信號，

53、來保護車主，車輛以及車庫的安全。 6.2安全設(shè)置 我此次在設(shè)計垂直提升式立體車庫時，安全性與可靠性的觀念一直貫穿設(shè)計的整 個過程。在安全設(shè)置的環(huán)節(jié)，我考慮為車庫裝備急停開關(guān)裝置，用來在發(fā)生危險時能 夠讓車庫立刻停止運行；汽車尺寸限制裝置，用來限制進入車庫汽車的尺寸， 避免意 外的發(fā)生；位置檢測裝置，防止汽車未停在載車板的指定位置， 在升降臺的提升或者 下降過程中發(fā)生車輛墜落；出入互鎖裝置，在升降臺和載車板不在指定位置的時候， 保證人員和車輛不能進入車庫，避免意外；防重疊裝置，用來防止汽車之間出現(xiàn)疊加； 警示裝置，保證存取車過程中車輛與駕駛員的安全。 1緊急停止開關(guān) 必須設(shè)置緊急停止開關(guān)

54、，急停開關(guān)可以在瞬間讓整個立體車庫系統(tǒng)停止運轉(zhuǎn)， 使 各機構(gòu)保持在原來的位置不動，在發(fā)生突發(fā)狀況的時候，緊急停止開關(guān)往往能派上大 用場，挽救人的生命，減少財產(chǎn)損失。 2汽車尺寸限制裝置 是按普通私家車的尺寸和重量來設(shè)計的， 并不適用于一些大中型車輛，提升機構(gòu) 運轉(zhuǎn)之前必須對進入立體車庫的汽車進行尺寸和重量的檢測， 當(dāng)進入立體車庫的汽車 超過設(shè)計尺寸和重量的汽車，機械不能轉(zhuǎn)且發(fā)出告警信號。 3位置檢測裝置 當(dāng)汽車停放在載車板的位置，不是設(shè)定的正確位置時，立體車庫停止工作。 4出入口互鎖安全檢測裝置 為安全起見，該立體車庫應(yīng)該配備連鎖安全檢查裝置。當(dāng)升降機和載車板沒有進 入指定位置時

55、，車庫的們自動鎖死，不能開啟；當(dāng)開啟時，車庫的升降機和載車板不 能運行。 5防重疊自動檢測裝置 應(yīng)當(dāng)安裝車位檢測裝置，檢測目標(biāo)車位是否已有車輛停放，預(yù)防已經(jīng)停放汽車的 車位再存進汽車，造成車輛的損毀。 6警示裝置 當(dāng)汽車正在駛?cè)牖蝰偝鐾＼囋O(shè)備時， 車庫應(yīng)向外界發(fā)出提示信號，以便周圍的車 輛和行人及時規(guī)避，避免潛在的危險。 6.3照明 車庫主體框架應(yīng)安裝示廓燈，易于辨識。為了使車庫在夜晚也能正常工作，車庫 的出入口應(yīng)當(dāng)安裝合理的照明設(shè)備， 照明設(shè)備的光學(xué)應(yīng)當(dāng)避免影響駕駛員視線， 避免 潛在的安全隱患。 6.4消防 為了防止火災(zāi)，車庫的線路應(yīng)當(dāng)定期檢修。同時，車庫需配備主動滅火系統(tǒng)

56、 總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計主要用到了《機械原理》、《機械設(shè)計》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》 等方面的專業(yè)知識。畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)階段的最后一門課程， 同時也是這幾年來所學(xué) 專業(yè)知識的一次運用和展示。 在整個設(shè)計后，回顧整個的設(shè)計過程，暴露出許許多多 的問題，也學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的知識。 我在整個設(shè)計的過程中經(jīng)歷了剛剛開始 設(shè)計時的手忙腳亂，無從下手，到硬著頭皮查資料，算數(shù)據(jù)，再到設(shè)計的完成。從這 段經(jīng)歷中，我學(xué)到了如何去分析所遇到的問題， 如何去尋找解決問題的方法，我深刻 明白了努力才有收獲的道理。 正所謂溫故而知新，通過本次畢業(yè)設(shè)計，我回顧了四年所學(xué)的知識，發(fā)現(xiàn)了自己 知識體系中存在的漏洞

57、，發(fā)現(xiàn)自身的不足。這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也徹底改變了我對機 械專業(yè)的一些看法，加深了我對專業(yè)知識的理解。以前，我總覺得機械就是加工一些 零件，又臟又累，沒什么技術(shù)含量?，F(xiàn)在我明白了，機械是一門要求嚴(yán)謹(jǐn)，追求完美 的學(xué)科。大到一個機器整體的設(shè)計，小到一個螺母的選擇，絲毫馬虎不得。此次畢業(yè) 設(shè)計給我四年的大學(xué)生活畫上一個圓滿的句號。 致謝 在為期3個月的畢業(yè)設(shè)計中，感謝指導(dǎo)老師對我的熱情支持和幫助， 在我遇到困 難或疑惑的時候能夠抽空為我解答，給我尋求答案。也要感謝那些幫助我的同學(xué) ，是 你們在我缺少思路時，伸出援助之手。最后，感謝在大學(xué)四年中，培養(yǎng)過我的老師， 他們不僅傳授了我專業(yè)知識，還教

58、會我如何學(xué)習(xí)，如何面對挫折，如何戰(zhàn)勝困難。是 你們讓我們在知識的海洋中不斷地進步。 這次畢業(yè)設(shè)計，由于本人的實際經(jīng)驗有限，也有很多不足，希望各位老師，同學(xué)能給 與批評和建議。謝謝! 參考文獻 1. 賈元武,韓寶林，陶磊,任小鋒.升降橫移立體車庫PLC程序設(shè)計概述?工業(yè)控制計算 機,2014,08:1001-182X. 2. 歐陽蒙.論我國機械式停車設(shè)備制造行業(yè)的發(fā)展 ?建設(shè)機械技術(shù)與管理，2011,09:1004-0005. 3. 曾正明.實用用鋼鐵材料手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社， 2007:311~409. 4. 黃華梁主編?機械設(shè)計基礎(chǔ)第二版?中央廣播電視大學(xué)出版社.19

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