垂直提升式立體車庫的結構設計

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蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 I 垂直提升式立體車庫的結構設計 摘 要 許多老舊小區(qū)在當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 現(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 此次設計的題目就是設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 結合安全因素 此次設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 5500mm 寬 2050mm 高 1800mm 來設計 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 關鍵詞 老舊小區(qū) 垂直升降 車庫 結構設計 土地利用率 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 II Structure design of vertical lifting type stereoscopic garage Abstract Many of the old district not supporting the construction in the original construction of the underground parking lot the car a few times in what no problem but in recent years with the development of society people s income is increasing private cars have been popularized Almost every family now owns a private car Lots of old districts even some new ones have difficulty in parking Parking has become a problem for the residents of the community for a long time In view of this problem the theme of this design is to design a vertical lifting stereo garage for residential quarters Considering the city residents of private cars to ordinary family car the size and weight of comprehensive consideration on the market mainstream domestic car models combined with the safety factors the parameters of vertical garage design according to the weight of 1 7 tons according to the size and length of 5500mm width 2050mm high 1800mm design The parking 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 utilization rate increased by 5 times Set up 1 such a three dimensional garage 10 households parking demand can be basically met Keywords Vertical lifting three dimensional garage structural design Land use efficiency 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 1 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 1 2 1 目前立體車庫主要種類 3 1 2 1 中外立體停車設備的發(fā)展 6 1 3 工作內容 6 第二章 垂直提升式立體停車設備的原理和總體設計 7 2 1 工作原理 7 2 2 整體設計 7 第三章 主框架部分的設計 8 3 1 鋼結構設計與材料選擇 8 3 2 鋼結構部分材料的選擇 9 第四章 提升系統(tǒng)的設計 10 4 1 升降電動機的選擇 11 4 2 導輪及其組件的設計計算 12 4 2 1 材料的選擇 12 4 2 2 導輪尺寸的選擇 12 4 2 3 導向輪樣式的選擇 12 4 2 4 強度的校核 13 4 2 5 導輪相應配套零件的選用 15 4 3 鋼絲繩的設計計算和選型 15 4 3 1 鋼絲繩的長度計算 15 4 3 2 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)的設計 19 5 1 確定水平橫移電動機 19 5 2 橫移鏈傳動的設計 20 5 2 1 確定鏈輪齒數(shù) 20 5 2 2 計算功率 20cP 5 2 3 估求鏈輪機構的中心距 a 和鏈節(jié)數(shù) LP 21 5 2 4 功率 和鏈的節(jié)距 的確定 210 5 2 5 確定鏈實際長度 L 及中心距 21 5 2 6 求鏈速 21 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 2 5 2 7 求軸上的力 Q 22 5 2 8 按靜強度校核鏈條 22 5 2 9 確定潤滑方式 23 5 2 10 結構設計 23 5 3 軸的設計 23 5 3 1 軸的結構設計 24 5 4 聯(lián)軸器及鍵的選擇 25 5 4 1 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 5 5 1 軸承的選用及校核 27 5 5 2 軸承潤滑 27 5 6 載車板水平橫移的車輪和導軌的選擇與確定 27 5 7 停車位的總體設計 28 5 8 車載板結構設計 29 第六章 其他輔助配備 30 6 1 電控系統(tǒng) 30 6 1 1 控制系統(tǒng)組成 31 6 1 2 控制系統(tǒng)的故障檢測 31 6 2 安全設置 31 6 3 照明 32 6 4 消防 33 總 結 34 致 謝 35 參 考 文 獻 36 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 3 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 機動車駕駛人達到了 3 6 億人 這其中汽車駕駛人更是超過了 3 1 億人 據(jù)有關部門統(tǒng)計 我國機動車和 駕駛人數(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 增駕駛人 3314 萬人 與 2015 年相比 私家車增加 2208 萬輛 增長 15 08 上海 深圳等發(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)在建設時 并沒有建造配套停車設施 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 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 可隨機設置在住宅樓下 也可以將多個車庫結合 設置在一大塊空地上 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 1 2 1 目前立體車庫主要種類 1 升降橫移式 結構簡單 操作簡便 能耗造價低 設置靈活 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 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 4 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 能耗高 工作機動性 較差 結構易變形 存取室狹小 存取車不方便 目前較少使用 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 5 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 進入與離開和駕駛人員的出入 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 圖 1 3 為升降橫移式立體車庫 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 6 1 2 1 中外立體停車設備的發(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備了 1 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 韓國在立體停車設備的研發(fā)和使用處于領 先地位 我國的立體停車設備起步較晚 但發(fā)展很快 未來的前景廣闊 上個世紀 80 年 代 2 我們中國的三維立體車庫研發(fā)開始起步 從那時起 我國開始從國外引進立 體停車設備 90 年代以后 隨著私家車的普及 停車設備得到了廣泛的推廣 進入 21 世紀 經(jīng)過 30 多年的引進吸收和研發(fā)創(chuàng)新 我國在立體停車設備領域取得了很 大的進步 目前我們國家的立體停車設備產(chǎn)品的本地化率超過 50 同時還在不停 的推出新產(chǎn)品 一些新技術如計算機控制技術 遠程控制技術 人工智能技術 人 機工程學等也不斷的被運用到立體車庫的設計過程中 1 3 工作內容 在大量查閱和分析國內外相關產(chǎn)品的資料后 結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 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計的對象 此次設計的工作內容就是設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 具體設計內容由總體布局設計 主框架設計 起重系統(tǒng)設計 橫 移系統(tǒng)設計和其他車庫配置設計五大部分組成 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 7 第二章 垂直提升式立體停車設備的原理和總體設計 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人員的出入 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 充分利用空間 加上 PLC 和相關的傳感器控制系統(tǒng)配置 帶來一個高效 安 全 可視化的三維立體車庫 2 2 整體設計 此次設計的垂直提升立體車庫可以大致分為四個小部分的設計 鋼結構系統(tǒng)的 設計 垂直起重系統(tǒng)的設計 載車板水平橫移系統(tǒng)的設計 消防 照明等其他系統(tǒng) 的設計 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)傳動結構分析和受力分析 選擇合適的升降方式穿行 查閱相關手冊 選擇合適的電動機和減速器 設計滾筒和選擇吊索 三 設計橫移機構的設計 根據(jù)汽車和載車板的重量 結合考慮橫向移動的速度 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 8 選擇合適的電動機 傳動鏈 設計載車板的滾輪 軌道 四 其他系統(tǒng)的設計 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 車庫整體設計如下圖所示 圖 2 1 垂直提升式立體車庫的整體設計 第三章 主框架部分的設計 3 1 鋼結構設計與材料選擇 不同于其他設備 停車設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想 考慮到以上的各項原因 停車設備的鋼結構不同于 普通設備的鋼結構 必須具有比普通鋼結構更好的良好的力學性能 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構的理 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 組成主體框架結構 這樣得到的框架結構具有良好的力學性能 完全可以滿 足性能要求 在多種不同的結構形式中 單柱形式的安裝拆卸最為方便 運輸搬運也最為方 便 所以確定單柱形式為本次垂直提升式立體車庫的設計鋼結構部分的結構形式 其結構如圖 3 1 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 9 圖 3 1 單柱鋼結構形式 查閱鋼鐵材料手冊 3 選擇 型 截面為一個長 的正方形 2078GB 250m 將一塊 的正方形鐵板 40m厚 度 為 17m高 度 為 40 3邊 長 為 厚 度 為 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 再焊上四個加強 筋保證立柱的穩(wěn)定 截面形狀如下圖 3 2 所示 圖 3 2 立柱截面形狀 3 2 鋼結構部分材料的選擇 本次設計的車庫的主體骨架由 鋼材結構組成 鋼材料的牌號選擇為H熱 軋 型 主體框架的橫梁型號 側面橫梁受力較小 可選235QA 18GB706 熱 軋 工 字 鋼 16熱 軋 槽 鋼 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 10 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 截面形10GB978 狀如圖 3 4 所示 圖 3 4 等邊角鋼截面 本設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 該鋼架結構滿足設計要求 第四章 提升系統(tǒng)的設計 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動 帶動曳引 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 11 輪轉動 鋼絲繩繞過大導輪與水平導輪 改變傳動的方向 帶動升降臺的的升降 4 1 升降電動機的選擇 初設升降速度 汽車重 1 7 噸 加上載車板 橫移電動機等橫移部v 9m 件的重量 總載重約為 2 噸 提升所需功率為 kw94 215 0892gv MPw 求電動機輸出功率 w 0 式中 工作機所需功率wP 減速機與工作機之間的總效率 n321w 式中 鏈傳動效率 0 961 滾動軸承的效率 0 99 2 代入數(shù)據(jù)得 94 0 9602w 則電動機的輸出功率為 3 12kwwP 選擇 的減速電動機 主要性能參數(shù)如下 537MLPK型 號 k功 率 0Hz頻 率 20V電 壓 6速 比 21minr輸 出 轉 速 圖 4 1 電機的外形圖 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 12 4 2 導輪及其組件的設計計算 4 2 1 材料的選擇 導輪是用來對對繩索進行導向的 在本設計中選擇的導輪材料為 繩槽半60QT 徑 是根據(jù)繩索 來確定的 導輪的主要尺寸通過查手冊確定Rd7 直 徑 的 4 2 2 導輪尺寸的選擇 導向輪尺寸見下圖 4 1 圖 4 1 導向輪的尺寸 11123460 4 5 0 6 0 5 14 BECRRMS 查表選擇直徑 Dm 4 2 3 導向輪樣式的選擇 導向輪的基本尺寸和樣式見下圖 4 2 查手冊 選擇導向輪合適的軸承 尺寸如下 310B 5D60 寬 度 162A 12NF60B 48 72S 輪轂外形大小如下 1R9 20d 取 35H04DM129 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 13 152D 173519D 60B71D 15 F2150D R 4n螺 栓 孔 數(shù) 8n螺 釘 孔 數(shù) 圖 4 2 導向輪的尺寸和外觀 4 2 4 強度的校核 導向輪的受力見圖 4 3 圖 4 3 導輪的受力示意圖 在計算導向輪的受力時 應該分析的是合力 合力計算的公式為 4 2sinpF 1 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 14 上個式子中 為鋼絲繩對導輪所施加的拉力750FN 是指鋼絲繩纏繞在導向輪的上面包角 4 所以 452sin0sin70 2p N 彎矩的計算公式如下 4 2 max16pFLM2213 405784LDm 輪 緣 弧 長 帶入計算得 max57 162 3116pFN 校核彎曲應力 4 3 maxsin82wpFLW 上式中 310Wm 為 抗 彎 模 數(shù) wpMP 許 用 彎 曲 應 力 將上面的數(shù)據(jù)帶入下面的式子中計算有 max7501 45sinsin6 3210828aaFLMPW 校核壓應力 4 4 2sinccpFA 式中各個符號的含義如下 270Am 代 表 截 面 的 面 積 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 15 0 2 取 表 示 斷 面 的 折 減 系 數(shù) 1MP cp 表 示 許 用 壓 應 力 將上面的數(shù)據(jù)帶入下式計算有 452sin70sin2810 1oc acpaFMPA 可以得到導輪的選取滿足力學性能要求 校核完畢 4 2 5 導輪相應配套零件的選用 根據(jù)計算得到的滑輪直徑和壁厚選擇 310B 56D680 714D621NF6滾 動 軸 承 分 別 選 取 型 和 密封形式選擇皮碗密和封盒毛氈密封 圖 4 3 為導輪配件的示意圖 4 3 鋼絲繩的設計計算和選型 4 3 1 鋼絲繩的長度計算 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 16 根據(jù)本設計基本參數(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 則每層設計高度應為 2 1 15 2 2 3 依此計算樓層總高度 6 6 2 3 13 8 初選單根鋼絲繩長度 1 2 1 2 13 8 16 56 4 3 2 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計手冊 5 完成的 通過查閱 結合立體 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 輪的接觸方式為線接觸 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 4 5 14maxdcF 上式中各個符號的含義如下 表示鋼絲繩最小直徑d 表示鋼絲繩所受最大拉應力maxF 是通過手冊查取的0 19bcMp 為 選 擇 系 數(shù) 對鋼絲繩進行受力分析 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 17 圖 4 2 升降機構總體受力 鋼絲繩所受拉力 T 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 G 設計之初設定的汽車重量為 1 7 噸 加上升降臺和載車板的重量 預計總重量 達到 2 噸 17032010gN 因此單根鋼絲繩的受力為 max54FG 鋼絲繩的直徑的最小值為 in 9 7 dcm 選擇的直徑必須大于 mi7 0 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 02d 下面要對應力進行校核 鋼絲繩的破斷應力應該滿足公式 4 6 maxnF 上面式子中的各符號含義如下 由下面的計算得到0F為 最 小 破 斷 拉 力 從相關的資料查取n為 安 全 系 數(shù) 0F5 30N 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 18 0F 21N30 根據(jù)計算 選用的鋼絲繩的強度符合提升機構的力學要求 最后確定選擇用的型號 為 619S 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 1W 5 342 5 4Kg 對重的重量 0170 應當為垂直提升系統(tǒng)配上 1077 的對重塊Kg 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 19 第 5 章 水平橫向移動系統(tǒng)的設計 橫移傳動系統(tǒng)的作用是當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 沿著水平導軌駛進或駛出車位 橫移載車板的外觀結構如下圖所示 圖 5 1 為橫移載車板的結構示意 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 20 5 1 確定水平橫移電動機 設計升降速度 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 則橫移所需要功率 0 2 5 1 kwmgvFVPW 8 15 89 0 5 2 wP 0 上面的式子中個符號的含義如下 w工 作 所 需 功 率W 減 速 機 與 工 作 間 的 總 效 率 總效率的計算公式為 5 2 n321w 上面的式子中個符號的含義如下 1 0 96 表 示 鏈 傳 動 的 效 率2 表 示 滾 動 軸 承 的 效 率 代入數(shù)據(jù)得 5 3 94 0 9602w 則電動機的輸出功率為 5Pkw 橫移電動機的轉速要求不高 根據(jù)輸出功率選擇型號為 部分性能780MLPK 參數(shù)如下 功率 P 0 75W 輸出轉速20V額 定 電 壓 30速 比 1minr 5 2 橫移鏈傳動的設計 初定 可以求得橫移載車板的小車輪的轉速為 60Rm 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 21 5 2160160 1547 min23 8vn rR 4 5 2 1 確定鏈輪齒數(shù) 查閱 機械設計 查得 為主動鏈輪的齒數(shù) 為從 7 19 Z2571Z2Z 動鏈輪的齒數(shù) 5 2 2 計算功率 cP 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 機械設計 查得 7 1 0 K 5 5 0 0 75 其中 工況系數(shù) 是由機構的工作狀態(tài)和受力情況決定的 電動機的輸出功率 0 5 2 3 估求鏈輪機構的中心距 a 和鏈節(jié)數(shù) 初定中心距 則鏈節(jié)數(shù)Pa20 5 6 42212010 ZaPZpL42pL 5 2 4 功率 和鏈的節(jié)距 的確定0P 查閱 機械設計 初步確定 查得 7 1 0Kz 小 鏈 輪 齒 數(shù) 系 數(shù) 選 擇 單 排 鏈 查得 故所需傳遞的功率為PK1 多 排 鏈 系 數(shù) L0 98 長 度 系 數(shù) 5 7 kw7 1 510 PZCK 選擇滾子鏈的型號為 鏈節(jié)距2A90m 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 22 鏈標記為 126 124397AGBT 5 2 5 確定鏈實際長度 L 及中心距 a 5 P10429 051 8m 8 mZZLZLaPP 1 492 8224 111 5 2 6 求鏈速 5 sZnV 1 065 918061 9 5 2 7 求軸上的力 Q 圓周力的計算 5 10 10 0 75 168FVN 取 15 QK 5 11 KQ 40 上式中 各符號的含義如下 為壓軸力 壓軸力系數(shù) 本次計算按平均布置 由設計手冊可以查到相應的值 QK 5 2 8 按靜強度校核鏈條 查閱設計手冊 8 鏈條的靜強度計算式如下 5 12 pfctAnFKQn 上式中 各個符號的含義如下 n 靜 強 度 安 全 系 數(shù) 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 23 查表取1 0 KA 為 工 況 系 數(shù) 31 1KN QQ鏈 條 極 限 拉 伸 載 荷 tF 有 效 圓 周 力 10P0 75 68V1tFkN 當 時 可c離 心 力 引 起 的 力 2qv為 鏈 條 的 質 量 4vms q 1 50kg 忽略 表示中心fF 懸 垂 力 10 sin gaKff fK為 系 數(shù) f 9a 距 兩輪中心線對水平面你的傾角 90 5 Nqgaff 13 0149 58 9210 sin 13 上式中 pn 許 用 安 全 系 數(shù) 8 4 pn 帶入 5 14 pfctA nFKQ 5 413 086 所選擇的鏈符合強度要求 5 2 9 確定潤滑方式 根據(jù)鏈速 和 確定采用定期人工潤滑的潤滑方式 0 1vms 19 05Pm 鏈 節(jié) 距 5 2 10 結構設計 鏈輪的結構選為整體式 已 45 鋼為材料 它的主要結構尺寸40 5HRC齒 面 硬 度 如下圖 5 2 所示 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 24 圖 5 2 橫移鏈輪 5 3 軸的設計 軸的材料 選用 45 鋼 調質處理 640bMPa 橫移傳動軸的結構如下 圖 5 3 橫移傳動軸 取 得軸的直徑最小處 聯(lián)軸器處軸直徑10C m13 26875 01nd33 PC 最小 但因為有鍵槽 所5 增 大 4 26mi 4 27d8912 查機械設計手冊 選擇剛性聯(lián)軸器 與軸配合的 所以與聯(lián)28m半 聯(lián) 軸 器 孔 徑 為 軸器配合處的孔的直徑取 配合長度取284 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 25 5 3 1 軸的結構設計 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 1d28m 與半聯(lián)軸器的內孔配合 取 28m 軸承配合段 2 30由 6206 軸承尺寸決定 軸承內徑 30d 自由端 3 6為了軸承的定位夾緊 取 36mm 軸肩 4 4d5m 考慮車輪的軸向定位 故 取 50mm 車輪配合段 5 與車輪配合 由車輪的內 徑?jīng)Q定的 車 輪 內 徑 45m 自由端 6 6d3 為了軸承的定位夾緊 取 36mm 軸承配合段 7 70m由軸承尺寸決定 軸承 內徑 30d 自由段 8 8 為了方便軸承的安裝 取 自由段 8m 鏈輪配合段 9 92d 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 聯(lián)軸器配合段 1 14Lm 配合部分的長度為 長度必須小于4m 所以取 1 軸承配合段 2 26由軸承的寬度決定 軸承代號為 寬度為620 1 自由端 3 3考慮到軸承與車輪的安裝 所以取 36mm 軸肩 4 40Lm 考慮到車輪的位置 取 10mm 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 26 車輪配合段 5 5L 80m由車輪寬度決定 取 80mm 自由端 6 61 考慮到軸承與車輪的安裝 所以取 18mm 軸承配合段 7 由軸承的寬度決定 寬度為 16m 自由段 8 84Lm考慮到鏈輪安裝 取 14mm 鏈輪配合段 9 3 由鏈輪的寬度決定的 5 4 聯(lián)軸器及鍵的選擇 5 4 1 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù) 所以選擇剛性聯(lián)軸器 1d28m 5 4 2 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 GB 1096 2003 8730 鍵 與鏈輪配合的鍵 GB 1096 2003 鍵 與車輪配合的鍵 GB 1096 2003 149鍵 2 鍵的校核 5 15 1023ppkldT 上式中 各個符號的含義如下 0 283 90 1KNm TFL 轉 矩 5kh 鍵 與 鍵 槽 的 接 觸 高 度 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 27 h為 鍵 高 圓頭平鍵與普通平鍵的工作長度不同 圓頭平鍵的計l為 鍵 與 輪 轂 鍵 槽 接 觸 長 度 算公式為 bLl d為 軸 的 直 徑 p 為 許 用 壓 應 力 MPa150 2 p 代入 28m聯(lián) 軸 器 的 鍵 m283 bLl Pa04 15 6ppkldT 代入 45d 鏈 輪 的 鍵 470b Ma4 1956 213 ppkld 經(jīng)過以上校核 符合要求 5 5 軸承選擇 5 5 1 軸承的選用及校核 選擇軸承的型號為 內徑 160mm 外徑 290mm 厚度 48mm620 7694GBT 5 16 01PCnLh 上式為壽命計算公式 各符號取值及含義如下 218CkN 當量動載荷 P F23 97kN 對于球軸承 1minr 將數(shù)據(jù)代入上式得 h106 92 38 1760 86 PCnLh 壽命足夠 滿足要求 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 28 5 5 2 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 傳動軸承受的載荷較大 5 6 載車板水平橫移的車輪和導軌的選擇與確定 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 車輪還應該具有良好的耐磨性 按 選取 直徑 車輪標 選擇雙輪緣車JB T6392 1160mSL 16048JB T392 1 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 圖 5 4 車輪 5 5 導軌的主要尺寸 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 29 圖 5 5 導軌 5 7 停車位的總體設計 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軌 安裝橫移導軌的目 的有兩個 一是導向作用 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 停車位上設置的水平導軌并不是完全水平 放置的 而是靠近升降臺的一側微微降低一點點 這樣設計的目的也有兩個 一是 防止載車板像停車位外側滑動 發(fā)生車輛墜落的意外 二是當我們要取車時 導軌 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 我在車位的外側設計安裝了兩個安全鉤 當車 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 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 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 30 圖 5 5 停車位結構 5 8 車載板結構設計 立體車庫的載車板要盡可能的做到牢固可靠 輕巧美觀 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 力學性能好 質量小等優(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 整體折彎車載板對車庫的高度50 m 要求小 加工速度快 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 31 我此次設計的立體停車庫選用的載車板的形式選擇即為第三種 框架式 載 車板框架是 焊接完成后 將一層鋼板鋪設在框架上面 中間部由 角 鋼 等 焊 接 而 成 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 凸起部分的兩側是供 車輛駛進駛出的行車通道 行車通道上面鋪設的鋼板與別處的鋼板不一樣 要鋪設 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的導 軌 導軌起到減小摩擦系數(shù)和運動導向的雙重作用 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 構的運轉 6 1 1 控制系統(tǒng)組成 1 配電部分 由各種電控制器件組成 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 速度調節(jié)部分 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 32 需要兩個變頻器才能達到預期的速度調節(jié)目標 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 6 1 2 控制系統(tǒng)的故障檢測 控制系統(tǒng)應該具有有故障自動檢測功能 11 當檢測到某一故障時 立體車庫立 刻停止運轉 同時發(fā)出故障報警信號 來保護車主 車輛以及車庫的安全 6 2 安全設置 我此次在設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計的 整個過程 在安全設置的環(huán)節(jié) 我考慮為車庫裝備急停開關裝置 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 必須設置緊急停止開關 急停開關可以在瞬間讓整個立體車庫系統(tǒng)停止運轉 使各機構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計的 并不適用于一些大中型車輛 提升機 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 33 構運轉之前必須對進入立體車庫的汽車進行尺寸和重量的檢測 當進入立體車庫的 汽車超過設計尺寸和重量的汽車 機械不能轉且發(fā)出告警信號 3 位置檢測裝置 當汽車停放在載車板的位置 不是設定的正確位置時 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 該立體車庫應該配備連鎖安全檢查裝置 當升降機和載車板沒有 進入指定位置時 車庫的們自動鎖死 不能開啟 當開啟時 車庫的升降機和載車 板不能運行 5 防重疊自動檢測裝置 應當安裝車位檢測裝置 檢測目標車位是否已有車輛停放 預防已經(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 當汽車正在駛入或駛出停車設備時 車庫應向外界發(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 庫的出入口應當安裝合理的照明設備 照明設備的光學應當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 車庫的線路應當定期檢修 同時 車庫需配備主動滅火系統(tǒng) 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 34 總 結 此次畢業(yè)設計主要用到了 機械原理 機械設計 理論力學 材料力學 等方面的專業(yè)知識 畢業(yè)設計作為大學階段的最后一門課程 同時也是這幾年來所 學專業(yè)知識的一次運用和展示 在整個設計后 回顧整個的設計過程 暴露出許許 多多的問題 也學到了很多書本上學不到的知識 我在整個設計的過程中經(jīng)歷了剛 剛開始設計時的手忙腳亂 無從下手 到硬著頭皮查資料 算數(shù)據(jù) 再到設計的完 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 35 成 從這段經(jīng)歷中 我學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)設計 我回顧了四年所學的知識 發(fā)現(xiàn)了自 己知識體系中存在的漏洞 發(fā)現(xiàn)自身的不足 這次畢業(yè)設計的經(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 沒什么技術含量 現(xiàn)在我明白了 機械是一門要求嚴謹 追求完美的學科 大到一個機器整體的設計 小到一個螺母的選擇 絲毫馬虎不得 此次畢業(yè)設計給我四年的大學生活畫上一個圓滿的句號 致 謝 在為期 3 個月的畢業(yè)設計中 感謝指導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 是你們在我缺少思路時 伸出援助之手 最后 感謝在大學四年中 培養(yǎng)過我的老師 他們不僅傳授了我專業(yè)知識 還教會我如何學習 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 同學能給 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 36 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備制造行業(yè)的發(fā)展 建設機械技術與管理 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 機械設計基礎第二版 中央廣播電視大學出版社 1990 5 張質文等主編 起重機設計手冊 中國鐵道出版社 1998 6 馬一林主編 機械設計原理 高等教育出版社 1992 7 門艷忠 機械設計 M 北京 北京大學出版社 2010 113 129 8 張壽明 盧金鼎 多層升降橫移式立體停車庫及其控制仁 J 電氣自動化 2003 15 2 28 31 9 成大先 機械設計手冊 M 第五版 第 3 卷 北京 化學工業(yè)出版社 1992 86 128 蘇州科技大學本科生畢業(yè)設計 論文 37 10 劉曉娟 潘宏俠 垂直升降式立體車庫系統(tǒng)設計與研究 機械設計與制造 2011 05 1001 3997 11 朱云鵬 劉景亮 安雄 陳述平 一種躍層升降式立體智能車庫的設計 機械研究與應用 2012 06 1007 4414 12 孫洪宇 王麗杰 袁業(yè)剛 丁 欣 繁華商業(yè)區(qū)地下立體車庫車輛堆垛測控實現(xiàn) 哈爾濱理工 大學學報 2015 20 5 0085 0090 13 劉屹巍 基于 PLC 的立體車庫控制系統(tǒng)設計 科學技術與工程 2011 11 27 6735 6738 14 劉鵬 朱龍彪 朱志慧 王輝 基于組態(tài)軟件的升降橫移式立體車庫遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計 計算機 應用 2015 10 0057 0060 15 莫代新 朱江新 張海明 陽 平 林義忠 立體車庫鏈條傳動故障的分析與處理 機械設計與制 造 2009 04 0252 0253 16 方 焦 張一柔 樊曉剛 立體車庫在住宅區(qū)中的應用研究 山西建筑 2009 35 31 0012 0013 17 賈元武 韓寶林 陶磊 任小鋒 升降橫移立體車庫 PLC 程序設計概述 工業(yè)控制計算機 2014 27 08 0129 0131 18 賀玲芳 液壓升降橫移式全自動立體車庫運動控制系 機械科學與技術 2001 20 04 0550 0552