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摘 要
立體車庫是專門實現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學寄存的倉儲設施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為城市特別是大中型城市的一個比較普遍現(xiàn)象。機械式立體車庫可以充分利用地上空間的資源，發(fā)揮地上空間的優(yōu)勢，最大限度地停車，成為解決城市停車問題的重要途徑。本設計以典型的升降平移式立體車庫為研究對象，綜合考慮到制造和立體車庫的運行效率成本兩個因素。
本文在對國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了充分的調(diào)研工作，選擇雙層三列式車庫為研究對象。升降平移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫結構部分、傳動機構部分和控制系統(tǒng)部分。本文簡單介紹了車庫的結構和特點，簡單的說明了車庫的控制系統(tǒng)，依據(jù)升降橫移式立體車庫的運行原理，運用力學理論對升降橫移式立體車庫的結構進行了全面的力學分析，包括升降橫移式立體車庫的框架結構的強度、橫移傳動系統(tǒng)中軸的強度和升降傳動系統(tǒng)中軸的強度等。
為了使停車設備滿足使用要求，根據(jù)國家關于機械式停車設備通用安全要求的標準、升降橫移式立體車庫的實際，在升降橫移式立體車庫中使用了一些必要的安全技術，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運行。
關鍵詞：立體車庫，控制系統(tǒng)，鋼結構。
I
Abstract
Parking is designed to achieve a variety of automatic vehicle park and storage facilities for scientific storage. With the continuous increase ofcity cars, the parking problem has become a common phenomenon oflarge and medium-sized city. Mechanical stereo garage can make full use of Shangdi resources, play space advantage, maximize the parkthe vehicle, has become an important way to solve city static trafficproblem. The up-down and translation stereo garage is typical as the research object, considering the two factors of cost of manufacture and operational efficiency of the stereo garage.
In this paper, the present situation and trend of the garage at home and abroad on the basis of full investigation, the choice of the doublethree formulistic garage structure as the research model. Up-down and translation stereo garage in terms of its components, can be divided into three parts: the garage structure, transmission parts and control parts of the system. The paper simply introduces main structure andcharacteristics of the garage, the garage control system are brieflydescribed, according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics theory of the up-down and translation stereo garage for a comprehensive analysis of themechanics, including axial strength, transverse transmission system frame lifting cross sliding type stereo garage the strength and axialstrength lifting transmission system.
In order to make the parking equipment to meet the use requirements,according to the actual state of mechanical parking equipment General requirements for safety standards, up-down and translation stereogarage, the up-down and translation stereo garage uses some of thenecessary security technology, this can ensure absolute safety for the vehicle, the garage can run safely and stably.
Keywords: stereo garage control system,, steel structure.
III
目錄
摘要 I
Abstract I
目錄 IV
第1章 緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 課題的構思和思路 1
1.3 升降平移式立體車庫簡介 2
1.4 國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展概況 4
1.4.1 國內(nèi)立體車庫的發(fā)展概況 4
1.4.2 國外立體車庫的發(fā)展概況 5
1.5 主要設計內(nèi)容簡介 7
1.6 升降平移式立體車庫的基本知識 7
第2 章 升降橫移式立體車庫的參數(shù)設計 8
2.1 車庫的運行過程 8
2.2 負載性能分析 8
2.3 整體布局設計 9
2.4 行程速度設計 9
2.5 功能原理方案設計 10
2.6 鋼結構框架的選擇與設計 10
2.7 載車板的選擇 12
2.8 車盤結構及車盤的升降橫移問題 12
第三章 傳動系統(tǒng) 13
3.1 升降鏈條傳送 13
3.2 升降鋼絲繩傳動 16
3.2.1 鋼絲繩的種類 16
3.2.2 鋼絲繩的直徑選擇 17
3.2.3 鋼絲繩的使用 18
3.3 升降減速器軸的設計 19
3.4 升降電動機的選擇 22
3.5 平移電機減速器的選型計算 23
第四章 安全防護系統(tǒng) 24
4.1 操控系統(tǒng)的安全設計 24
致謝 43
小結 43
參考文獻 44
IV
第1章 緒 論
1.1 課題背景
進入二十一世紀以來，隨著我國社會與經(jīng)濟的發(fā)展，轎車特別是私家轎車的生產(chǎn)數(shù)量忽然迅速增加。近幾年來，我國私人購車占首車總量的比例大幅增加，到1999年已突破了50%。中國汽車需求量和保有量出現(xiàn)了加速增長的趨勢。2000年到2002年實際汽車保有量分別為1609.91萬、1802.04萬、和2053.17萬輛，年品均增長速度分別達到了10.73%、12%、13.94%。2003年汽車保有量達到2353萬輛，比2002年增長14.6%。
以上事實說明，2004-2010年我國汽車保有量以及由此帶動的汽車需求量將急速陳加速增長將繼續(xù)呈加速增長的趨勢。隨著居民收入提高、汽車價格的下降和消費環(huán)境的改善，預計2004-2010年，中國汽車保有量將以16%-20%的速度增長。以2002年的實際值為基數(shù)，假定2004-2010年汽車保有量按16%-20%的速度增長，則到2010年我國汽車保有量再6620萬-8413萬輛之間。另外，新增汽車需求量與汽車保有量基本呈線性關系，即新增汽車需求量=新增汽車保有量+0.06*汽車保有量，據(jù)此，可以推算出2010年汽車的年銷售量將達到1317萬-1911萬輛之間。
隨著汽車數(shù)量日益劇增，解決停車問題日益嚴重，尤其是居民小區(qū)、大型公共消費場所等，寸土如今，停車場向空間發(fā)展，已勢在必行。根據(jù)有關市場調(diào)查，目前在大中型城市對立體車庫的年需求量至少為10萬個車位，但該類產(chǎn)品供應量很少，國內(nèi)只有30家左右企業(yè)的少量產(chǎn)品供應市場，外國的相關公司看好這一巨大的市場，目前開始有產(chǎn)品向中國出口，但是其價格高，使用成本和收費高，使國內(nèi)市場難以接受，限制了其推廣使用。在我國，出北京、上海、廣州等特大城市外，沿海工業(yè)發(fā)達、人口密集、土地多的中等城市和地區(qū)也已陸續(xù)開始安裝和使用立體，便顯出強勁的市場需求。所以從技術市場政策等諸多因素分析，該項目已具備了良好的開發(fā)條件，具有重大的現(xiàn)實意義。
1.2 課題的構思和思路
選擇升降平移式立體車庫的目的是為了更好的了解這個新興項目。隨著人類社會的不斷進步和科學技術的發(fā)展，人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開始建設立體建筑、立體交通和立體停車庫。作為現(xiàn)代大都市的標志，城市商住區(qū)高樓大廈林立；社區(qū)道路、高教交通干道、立交橋和地下鐵路編織出城市立體交通網(wǎng)；機械車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機械車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫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，而采用多層機械車庫，可使地面的使用率提高80%-90%，如果采用地上多層（21層）立體式車庫的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。本次設計就是針對實現(xiàn)立體車庫的一種模擬。
1.3 升降平移式立體車庫簡介
升降平移式立體車庫是指能夠實現(xiàn)升降和平行移動功能的用來最大量存取儲放車輛的機械或機械設備系統(tǒng)。
立體車庫與傳統(tǒng)的自然地下車庫相比，在許多方面都顯出優(yōu)越性：
首先立體車庫具有突出的節(jié)地優(yōu)勢。以往的地下車庫由于要劉徹足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層立體車庫，可是地面的使用率提高805-90%.例如采用地上多層立體車庫，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)省土建開發(fā)成本。
其次，立體車庫于地下車庫相比可更有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準位置，有電子控制的整個設備便不會運轉，應該說，立體車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。
在地上車庫由采用機械存在，還可以免除采暖通風設施，因此運行中的耗電量比人工管理的地下車庫低得多。立體車庫一般不做成套系統(tǒng)，而以單臺集裝而成，這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立立體車庫，這對目前車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提出了有效的途徑。
立體車庫的種類比較多，目前國內(nèi)外比較流行的型式由：
一、1：升降橫移式
升降橫移式立體車庫采用橫塊化設計，每單元可以設計兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫可以在地面及地下停車場使用。也可設計成半地下形式，使用形式與配置靈活，造價較低。該類的主要特點在于：
a:節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。
b:價格低，消防、外裝修、上建地基等投資少。
c:可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。
d:存取車迅速，等候時間短。
e:運行平穩(wěn)，工作噪音低。
f:適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。
韓國和德國公司的這類產(chǎn)品比較多，二層升降橫移式立體車庫特別適應于原有地庫自走時停車場的改造工程。多層升降橫移式立體車庫主要是應予高度不受限制的字走時停車場的改造，結構簡單且都以模塊化。
2：巷道堆垛式或垂直式
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛有堆垛機進行存取，因此對堆垛機的技術要求較高，單臺堆垛機成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫適應與車位數(shù)需求較多的客戶使用。
3：垂直提升式
垂直提升式立體車庫類似于電梯的工作原理，在提升機的兩側布置車位，一般地面需一個汽車旋轉臺，可省去司機掉頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高，對設備的安全型，加工安裝精度要求都很高，因此造價高，但占地卻最小。
目前在南京市正在興建一該類車庫，占225地平方米，能停224輛車，據(jù)了解該垂直式升降立體車庫高50多米，共28層，車庫的兩個門可同時進出車輛。車輛進入后，計算機管理系統(tǒng)將使車輛自動運轉至合適的位置，停取一輛車的時間大約為90秒。
4：垂直循環(huán)式
此類型的車庫具有如下特點;
a:占地少，兩個泊位面可停6至10輛車。
b:外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。
c:價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。
d:可采用自動控制，運行安全可靠。
這種形式車庫停車容量為平面式的倍數(shù)，彈性多層排列，可依靠實際建筑面積和高度設計二層至多層，充分利用空間。
1.4 國內(nèi)外立體車庫的發(fā)展概況
1.4.1 國內(nèi)立體車庫的發(fā)展概況
我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進和生產(chǎn)停車設備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設備，有些停車設備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設備，其規(guī)劃建設涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導、建筑結構、供電照明、通訊監(jiān)視、通風排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學科領域，就停車設備本身而言，其機械結構的發(fā)展已形成了停車設備獨有的技術特征，需要多學科、多專業(yè)的復合型人才積極參與，把國外停車技術和各領域的成熟技術移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。
在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術標準；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進國外技術制造，技術水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設計單位的參與，技術創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術多方面做出努力。政策方面應參照發(fā)達國家的有關政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經(jīng)營者相應的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。
在我國廣泛使用的升降橫移式立體車庫
1.4.2 國外立體車庫的發(fā)展概況
早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進--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，并開始向外輸出技術和出口產(chǎn)品。
國外高容量的立體車庫
目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術幾乎包含了當今機械、電子、液壓、光學、磁控和計算機技術等領域的所有成熟先進技術。機械方面，應用了許多新材料、新工藝。設備結構采用模塊化設計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結構選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設備的強度和剛度，又使設備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用?？刂萍夹g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，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小?？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、機械式行程開關、磁性接近開關、光敏感應開關等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。
日本是最早應用機械式車庫的國家之一，其在上世紀60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機械式停車設備。當時日本全國汽車保有量大約為500萬輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術。韓國機械車庫技術是日本機械停車技術的派生。其機械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓國停車設備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。
1.5 主要設計內(nèi)容簡介
（1） 車庫結構基本可行，適用。
（2） 重點解決立體車庫銜架機械結構問題。
（3） 車盤結構及車盤的升降、橫移運動問題。
（4） 車庫整體動作的控制、安全問題。
1.6 升降平移式立體車庫的基本知識
升降橫移式立體車庫采用橫塊化設計，每單元可以設計兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫可以在地面及地下停車場使用。也可設計成半地下形式，使用形式與配置靈活，造價較低。該類的主要特點在于：
a:節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。
b:價格低，消防、外裝修、上建地基等投資少。
c:可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。
d:存取車迅速，等候時間短。
e:運行平穩(wěn)，工作噪音低。
f:適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。
韓國和德國公司的這類產(chǎn)品比較多，二層升降橫移式立體車庫特別適應于原有地庫自走時停車場的改造工程。多層升降橫移式立體車庫主要是應予高度不受限制的字走時停車場的改造，結構簡單且都以模塊化。
第2 章 升降橫移式立體車庫的參數(shù)設計
2.1 車庫的運行過程
車庫的運行過程：
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械式停車設備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。
圖2.1 為一個地上5車位的升降橫移式停車設備，其工作原理如圖所示。由于升降橫移式停車設備對場地的適應性強，介紹系統(tǒng)各機械部分部件結構和功能 可根據(jù)不同的地形和空間進行任意的組合、排列，規(guī)?？纱罂尚?，對土建的要求比較低，因此，應用非常廣泛。
圖2-1升降橫移式立體車庫工作原理圖
2.2 負載性能分析
上載車板及其提升系統(tǒng)
每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。其工作原理如圖2.0 ，電機順時針旋轉時，載車板上升，電機逆時針旋轉時，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
下載車板及其橫移系統(tǒng)
由于下載車板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車板比上載車板要短。每塊下載車板后部都配有一套獨立的電機減速機傳動系統(tǒng)，藏于載車板內(nèi)。在下載車板底部裝有四只鋼輪，可以在導軌上行走，其中兩只為主動輪，裝于長傳動軸兩端，另兩只為獨立安裝的從動輪。電機減速機驅動長傳動軸運轉，長傳動軸上的主動鋼輪在導軌上滾動行走從而使下載車板作橫向平移運動。根據(jù)載車板及車輛的重量、行走速度、滾輪與導軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機的驅動功率。
2.3 整體布局設計
本課題設計的立體車庫是針對實現(xiàn)立體車庫的一種模擬。所以整體布局設計，選擇了雙層五車位的布局方式。整體布局效果如圖2-2所示
圖2-2整體布局圖
2.4 行程速度設計
本課題設計的五車位立體車庫主要針對家用小車兒設計，小車高度為不高于1800mm，所以車庫升降載車盤的行程即為1800mm。考慮停車和取車的便捷，車庫對于升降平移的速度要控制在一個合理的范圍內(nèi)，本課題設計的車庫，提升速度為0.5m/s。平移速度為0.7m/s。
2.5 功能原理方案設計
升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。
2.6 鋼結構框架的選擇與設計
升降橫移式立體車庫主要由結構框架部分、載車板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)六大部分組成。
立體車庫一般主要以鋼結構和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中我們選用鋼架結構(如圖2.0所示)。鋼架結構與其它建筑結構相比，具有如下特點：
1：可靠性高
鋼材在生產(chǎn)時，整個過程可嚴格控制，質(zhì)量比較穩(wěn)定，性能可靠，剛才組織均勻，接近于各向同性勻質(zhì)體;剛才對物理力學特性與工程力學對材料性能做的基本假定符合較好；鋼結構的實際工作性能比較符合目前采用的理論計算結果，計算結果可靠，所以說鋼結構的靠靠性高。
2：材料的強度高，鋼結構自重小
預混凝土等材料相比，雖然鋼材的重力密度大，但它的強度和彈性模量較高，而且強度與重力密度之比也高得多，再同樣的受力條件下，鋼結構構件的截面積要小得多，結構的自重小。鋼結構的自重小，從而便于運輸與安裝，可減輕基礎的負荷，降低地基和基礎部分的造價。
3：鋼材的塑性和韌性好
鋼材的塑性好，鋼結構在一般條件下不會因為超載等而突然斷裂，破壞前一般都會產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時采取補救措施，避免大的事故發(fā)生。鋼結構韌性好，鋼結構對動力載荷的適應性強，具有良好的吸能能力，抗震性能優(yōu)越。
4：鋼結構制造簡便，施工工期短
鋼結構一般在專業(yè)工廠制造，易實現(xiàn)機械化，生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量高，質(zhì)量易于保證，是工程結構中工業(yè)化程度最高的一種結構。構件制造完成后，運至施工現(xiàn)場那個拼裝成結構。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時還可以在地面拼裝成較大的單元，再進行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟效益，由于鋼結構具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。
5：鋼結構密封性好
鋼結構采用焊接連接可制成水密性和氣密性好的常壓和高壓結構、管道等。
6：鋼材的耐銹蝕性差
在沒有腐蝕介質(zhì)的一般環(huán)境中，普通鋼材制成鋼結構經(jīng)除銹后再涂上合格的涂料，銹蝕問題并不嚴重。由于車庫多在沒有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，所以對鋼結構本身的維護費用低。
根據(jù)鋼梁的制作方法的不同，可以分為型鋼梁和組合梁兩類。梁的設計中，梁的剛度和強度對截面設計起控制作用因此先進行這二者的計算。由于車庫系統(tǒng)對系統(tǒng)的拉彎和壓彎構件梁的剛度和強度對截面設計起控制作用安全要求特別高，所以還應對其整體穩(wěn)定進行計算。此外，梁的節(jié)點處均應采取鋼構造措施，以防止其端截面發(fā)生扭轉。在進行梁的截面設計時，考慮強度、腹板宜既高又薄，考慮整體穩(wěn)定，冀緣宜既寬又薄，所以在負載作用下，受壓冀緣與腹板有可能發(fā)生波形屈曲，即梁發(fā)生局部失穩(wěn)。所以在負載力和整體穩(wěn)定性降低，這是可以采取增大半的厚度或設置勁肋等的措施。
本課題設計的雙層五車位立體車庫選擇了鋼材框架結構，結構如圖2-2所示：
圖2-2立體車庫鋼結構框架圖
框架立柱嵌入地面混凝土層，為防止框架下沉，底部墊入整塊鐵板，以保證框架結構的沉降。
2.7 載車板的選擇
每塊上載車板都配有一套獨立的電機減速機與鏈傳動組合的傳動系統(tǒng)。電機順時針旋轉時，載車板上升，電機逆時針旋轉時，載車板下降。根據(jù)載車板及車重確定鏈條所需的傳動力。根據(jù)傳動力及載車板的移動速度確定電機功率。根據(jù)車身高度確定上下載車板間的距離，根據(jù)這個距離確定鏈條的長度，最后根據(jù)傳動力確定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。
升降平移是立體車庫對于載車板的使用，需要滿足一下條件：能有效承受停放車輛的重量，對于車輛出入車庫，載車板須有一定的摩擦阻力，以保證車輛正常出入車庫，因車庫基本為露天工作，要有一定的耐腐蝕性。
綜合考慮，本課題設計的立體車庫載車板選用了常用的表面有紋路的鋼板。
2.8 車盤結構及車盤的升降橫移問題
升降平移式立體車庫的車盤結構要滿足設計需求，結構采用底層鋼梁框架，上層鋪設條紋平板鋼板的形式。起升吊環(huán)設置在鋼梁結構上，整體可靠新高。升降結構選用鋼絲繩起吊結構，電機帶動減速器轉動，鏈輪接在減速器上，鋼絲繩輪轂連于鏈輪的軸上，電機的正反轉實現(xiàn)車盤的上升和下降。
底層車盤的平移選用電機帶動減速器，減速器直接驅動平移輪，實現(xiàn)平移動作。
第三章 傳動系統(tǒng)
3.1 升降鏈條傳送
鏈傳動由兩個鏈輪和繞在兩輪上的中間撓性件——鏈條所組成。靠鏈條與鏈輪之間的嚙合來傳遞兩平行軸之間的運動和動力，屬于具有嚙合性質(zhì)的強迫傳動。其中，應用最廣泛的是滾子鏈傳動。
圖 鏈傳動簡圖 圖 鏈條實物
與帶傳動、齒輪傳動相比，鏈傳動的主要特點是：沒有彈性滑動和打滑，能保持準確的平均傳動比，傳動效率較高（封閉式鏈傳動傳動效率=0.95～0.98）；鏈條不需要象帶那樣張得很緊，所以壓軸力較?。粋鬟f功率大，過載能力強；能在低速重載下較好工作；能適應惡劣環(huán)境如多塵、油污、腐蝕和高強度場合。但鏈傳動也有一些缺點：瞬時鏈速和瞬時傳動比不為常數(shù)，工作中有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳齒，不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動中應用。
圖 滾子鏈結構
滾子鏈由內(nèi)鏈板1、外鏈板2、銷軸3、套筒4和滾子5組成。銷軸3與外鏈板2、套筒4與內(nèi)鏈板1分別用過盈配合聯(lián)接。而銷軸3與套筒4、滾子5與套筒4之間則為間隙配合，所以，當鏈條與鏈輪輪齒嚙合時，滾子與輪齒間基本上為滾動摩擦。套筒與銷軸間、滾子與套筒間為滑動摩擦。鏈板一般做成8字形，以使各截面接近等強度，并可減輕重量和運動時的慣性。
鏈傳動的使用范圍是：傳動功率一般為100kW以下，效率在0.92～0.96之間，傳動比i不超過7，傳動速度一般小于15m/s。
滾子鏈是標準件，其主要參數(shù)是：
鏈節(jié)距p，它是指鏈條上相鄰兩銷軸中心間的距離。
GB1243.1-83規(guī)定滾子鏈分A、B兩個系列。表中的鏈號數(shù)乘以25.4/16即為節(jié)距值，表中的鏈號與相應的國際標準一致。
滾子鏈的標記方法為：
鏈號-排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)，標準編號。例如16A-1×80 GB1243.1-83，即為按本標準制造的A系列、節(jié)距25.4mm、單排、80節(jié)的滾子鏈。
鏈條除了接頭和鏈節(jié)外，各鏈節(jié)都是不可分離的。鏈的長度用鏈節(jié)數(shù)表示，為了使鏈條連成環(huán)形時，正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接，所以鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)。
表3-1滾子鏈的規(guī)格及主要參數(shù)(摘自GB1243.1-83)
鏈號
節(jié)距p/mm
排距p1/mm
滾子外徑d1/mm
內(nèi)鏈節(jié)鏈寬b1/mm
銷軸直徑d2/mm
內(nèi)鏈板高度h2/mm
極限拉伸載荷(單排)Q/N
每米質(zhì)量(單排)q/(kg/m)
05B
06B
08A
08B
10A
12A
16A
20A
24A
28A
32A
40A
48A
8.00
9.525
12.70
12.70
15.875
19.05
25.40
31.75
38.10
44.45
50.80
63.50
76.20
5.64
10.24
14.38
13.92
18.11
22.78
29.29
35.76
45.44
48.87
58.55
71.55
87.93
5.00
6.35
7.95
8.51
10.16
11.91
15.88
19.05
22.23
25.40
28.58
39.68
47.63
3.00
5.72
7.85
7.75
9.40
12.57
15.75
18.90
25.22
25.22
31.55
37.85
47.35
2.31
3.28
3.96
4.45
5.08
5.94
7.92
9.53
11.10
12.70
14.27
19.24
23.80
7.11
8.26
12.07
11.81
15.09
18.08
24.13
30.18
36.20
42.24
48.26
60.33
72.39
4400
8900
13800
17800
21800
31100
55600
86700
124600
169000
222400
347000
500400
0.18
0.40
0.60
0.70
1.00
1.50
2.60
3.80
5.60
7.50
10.10
16.10
22.60
注：（1）極限拉伸載荷也可用kgf表示，取1kgf=9.8N；
（2）過渡鏈節(jié)的極限拉伸載荷按0.8Q計算。
把一根以上的單列鏈并列、用長銷軸聯(lián)接起來的鏈稱為多排鏈，鏈的排數(shù)愈多，承載能力愈高，但鏈的制造與安裝精度要求也愈高，且愈難使各排鏈受力均勻，將大大降低多排鏈的使用壽命，故排數(shù)不宜超過4排。當傳動功率較大時，可采用兩根或兩根以上的雙排鏈或三排鏈。
為了形成鏈節(jié)首尾相接的環(huán)形鏈條，要用接頭加以連接。鏈的接頭形式見圖12.4。當鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù)時采用連接鏈節(jié)，其形狀與鏈節(jié)相同，接頭處用鋼絲鎖銷或彈簧卡片等止鎖件將銷軸與連接鏈板固定；當鏈節(jié)數(shù)為奇數(shù)時，則必須加一個過渡鏈節(jié)。過渡鏈節(jié)的鏈板在工作時受有附加彎矩，故應盡量避免采用奇數(shù)鏈節(jié)。
圖 鏈接頭
鏈輪齒形必須保證鏈節(jié)能平穩(wěn)自如地進入和退出嚙合，盡量減少嚙合時的鏈節(jié)的沖擊和接觸應力，而且要易于加工。
常用的鏈輪端面齒形見下圖所示。它是由三段圓弧aa 、ab、cd和一段直線bc構成，簡稱三圓弧一直線齒形。齒形用標準刀具加工，在鏈輪工作圖上不必繪制端面齒形，只需在圖上注明“齒形按3R GBT 1244-1985規(guī)定制造”即可，但應繪制鏈輪的軸面齒形，見圖，其尺寸參閱有關設計手冊。工作圖中應注明節(jié)距p 、齒數(shù)z 、分度圓直徑d （鏈輪上鏈的各滾子中心所在的圓）、齒頂圓直徑da、齒根圓直徑df 。
圖 滾子鏈鏈輪端面齒形 圖 滾子鏈軸面齒形
3.2 升降鋼絲繩傳動
3.2.1 鋼絲繩的種類
鋼絲繩的分類方法較多，各國的分法不同，常見的有按鋼繩結構、捻向、表面、用途、強度等分類。品種的多樣，反映了用途的多樣。
①按捻向分：有右捻(Z)、左捻(S)、交互右捻(SZ)、交互左捻(ZS)、同向右捻(ZZ)、同同向左捻(SS)。
②按表面分：有光面和鍍鋅兩類。
③按強度分：即按單絲的公稱強度，把鋼絲繩分為幾種級別。各國的定級標準不同。
如，我國把圓股和異型股鋼絲繩分為140、155、170、185、200(kg/mm2)，而日本則把圓股鋼絲繩分為135、150、165、180(kg/mm2)，德國則是把圓股鋼繩劃分140、160、180和200(kg/mm2)4類。
④按結構分：此種分類的基本思想是要以直接通過展示鋼繩內(nèi)部結構組成，達到分類。具體格式是用整數(shù)、字母、符號按規(guī)定次序連結組合表示。它能對現(xiàn)有的全部圓股和異型股及封閉式鋼絲繩進行分類。目前世界各國生產(chǎn)的鋼繩，大約有50種左右，即如：6×19.6×37.6×Fi(25)、8×W(19)、7×7+6×Fi(29)、6△×(36)、6=(33)+6△(21)等類別。例：6×37：表示該繩有6股，每股共37根單絲；8×W(19)：表示有8股，每股19根絲，屬瓦林吞捻制。見本節(jié)“7.常用標準”中提供的有關標準。
⑤按用途分：a.牽拉：拖船、浮運、貨網(wǎng)等用鋼繩；b.承載：升降、橋梁、索道等用鋼繩；c.提升：電梯、礦井、纜車等用鋼繩；d.固定：碼頭、高壓線桿(塔)等定位用鋼繩；e.專用：石油、化工、飛機等特定用鋼繩。
3.2.2 鋼絲繩的直徑選擇
車庫升降機構系多層纏繞．鋼絲繩受力比較復雜。為簡化計算，鋼絲繩選擇多采用安全系數(shù)法，這是—種靜力計算方法。
鋼絲繩的安全系數(shù)按下式計算：
（3—1）
式中—整條鋼絲繩的破斷拉力(N)。
—工作級別規(guī)定的最小安全系數(shù)。
—鋼絲繩的額定拉力(力)。
設計時，鋼絲繩的額定拉力為已知，將額定拉力乘以規(guī)定的最小安全系數(shù)，然后從產(chǎn)品目錄中選擇一種破斷拉力不小于 · [M〕的鋼絲繩直徑。
目前在工業(yè)化國家，對鋼絲繩直徑的選擇普遍采用選擇系數(shù)法。國際標準繩的選擇也推薦采用此方法。該方如下；（機械設計手冊第二冊）
鋼絲繩直徑不應小于下式計算的最小直徑
（3—2）
式中Fmax—鋼絲繩最大靜拉力(N)。由起升載荷（額定升降量，鋼絲繩懸掛部分的重量，滑輪組及其它吊具的重量）并考慮滑輪組效率相倍率來確定；
c—鋼絲繩選擇系數(shù)，它與機構的工作級別、鋼絲繩是否旋轉以及吊運物品的性質(zhì)等因素有關。目前，車庫還沒有此系數(shù)的具體規(guī)定。可參考機械設計手冊第二冊進行選取。
該設計額定載荷2噸，采用雙聯(lián)滑輪升降滑輪組，所以每根承受載荷Fmax＝F總＝1.25×N，工作級別為M5，查機械設計手冊第二冊鋼繩系數(shù)選擇c＝0.123。
＝0.123×＝13.78 mm
所以鋼絲繩選擇d=14 mm。
按鋼絲繩所在機構工作級別來選鋼絲繩直徑時，所選的鋼絲繩拉斷力應滿足下式：（機械設計手冊第二冊）
F0 n Fmax （3—3）
式中 F0——所選用鋼絲繩最小拉斷力（N）
n——安全系數(shù)，查手冊選n=7
所以F07×1.25×=8.75×N=87.5KN
又鋼絲繩最小拉斷力總和等于鋼絲繩最小拉斷力×1.134（纖維芯）或×1.214（鋼芯），所以鋼絲繩最小拉斷力總和為87.5×1.134=99.225KN
（本設計中鋼絲繩不接觸高溫，橫向壓力較小，選用纖維芯鋼絲繩）
查機械設計手冊，鋼絲繩型號選擇：
鋼絲繩6×19（a）類14—NAT—FC—1470—ZS—102—79.5
型號解釋如下： 14—鋼絲繩直徑
NAT—鋼絲表面狀態(tài)（光面鋼絲）
FC—鋼絲繩的結構形式（纖維芯）
1470—鋼絲公稱強度（ ）
ZS—捻向（左交互捻）
102—鋼絲繩最小破段拉力KN
79.5—單位長度重量kg/100m
3.2.3 鋼絲繩的使用
鋼絲繩在工作時卷繞進出滑輪和卷筒，除產(chǎn)生拉應力外，還有擠壓、彎曲、接觸和扭轉等應力，應力情況是非常復雜的。實踐表明，由于鋼絲繩反復彎曲相擠壓所造成的金屬疲勞是鋼絲繩破壞的主要原因。鋼絲繩破壞時，外層鋼絲由于疲勞和磨損首先開始斷裂，隨著斷絲數(shù)的增多，破壞速度逐漸加快，達到一定限度后，仍繼續(xù)使用，就會造成整根繩的破斷。
在正確選擇鋼絲繩的結構和直徑之后，實際使用壽命的長短，在很大程度上取決于鋼絲繩在使用中的維護和保養(yǎng)及與相關機件的合理配置?？蓮囊韵聨追矫婵紤]該問題：
（1）滑輪和卷筒直徑D與鋼絲繩直徑d的比值大小對鋼絲繩的壽命影響較大，幾乎成平方關系。因此，選用較大的滑輪和卷簡直徑對鋼絲繩的壽命是有利的。故設計中規(guī)定了卷筒直徑和鋼絲繩直徑的最小比值（D/d），與升降的工作級別有關。
使用中，應盡量減少鋼絲繩的彎折次數(shù)并盡量避免反向彎折。
（2）決定滑輪繩槽尺寸時，必須考慮新鋼絲繩直徑較公稱直徑有6％—8％的過盈量這一事實。過小的繩槽直徑會使鋼絲繩受到過度擠壓而提前斷絲，繩槽尺寸過大，又會使鋼絲繩在槽內(nèi)的支承面積減小，增大鋼絲繩的接觸應力。合理的繩槽尺寸應比鋼絲繩的公稱直徑大10％左右。
（3）滑輪與卷筒的材料太硬，對鋼絲繩壽命不利。據(jù)有關資料表明：以鑄鐵代替鋼．可提高鋼絲繩的壽命約10％。
（4）為保證鋼絲繩在繩筒上平滑纏繞，避免各圈鋼絲繩間相互摩擦及多層纏繞錘擊和堆繞現(xiàn)象，延長鋼絲繩的使用壽命，鋼絲繩在卷筒及繩輪上的偏角必須保持在一定的限度之內(nèi)，一般在0.5—2之間。
（5）良好的周期性潤滑是提高鋼絲繩使用壽命的一項重要因素。它可以防止銹蝕，減少鋼絲繩內(nèi)外磨損。一般常用中、低粘度潤滑油和濾青質(zhì)化合物。目前我國生產(chǎn)的“鋼絲繩油”屬于中等粘度油，適用于各種股捻鋼絲繩的潤滑。其附著力大，不易滑落或與水起作用，且含有防銹劑，是一種良好的潤滑劑。
（6）在室外、潤濕或腐蝕介質(zhì)存在的環(huán)境里，應選用鍍鋅鋼絲繩。
（7）經(jīng)常檢查鋼絲繩是否與別的機件摩擦，重新更換新繩時必須核對新繩與原繩的型式直徑是否相同；經(jīng)常檢查鋼絲繩表面的磨損及斷絲，遇到問題及時解決。
鋼絲繩的報廢處理，可參考有關標準相資料。
3.3 升降減速器軸的設計
1）輸在軸上的功率，，
2）求作用在輸出軸上的力
圓周力：
徑向力：
軸向力:
3）初步確定軸的最小直徑
材料為45鋼，正火處理。根據(jù)《機械設計基礎》表14-2，取，于是
由于鍵槽的影響，故
4）軸的結構設計
1、初步確定軸的結構如下圖
2）軸上零件的周向定位
由《機械設計基礎課程設計》表2-12-13查得鏈輪與軸的周向定位采用A型平鍵連接。按平鍵截面。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，由表2-13-5查得此處選軸的直徑尺寸公差為。
3）確定軸上圓角和倒角尺寸
參考《機械設計基礎課程設計》表2-11-3，取軸端圓角。
4）求軸上的載荷
根據(jù)軸的結構。已知 ， ， ； 取齒輪中間截面為a-a求垂直面的支撐反力
求水平面的支撐反力
F力在支點產(chǎn)生的反力
a-a 截面F力產(chǎn)生的彎矩為：
考慮到最不利的情況，把與直接相加
，a-a截面最危險，其當量彎矩為
軸的扭切應力是脈動循環(huán)變應力，取折合系數(shù) ,代入上式
可得：
計算危險截面處軸的直徑
軸的材料為45鋼，正火處理，由表14-1查得，由表14-3查得
則：
實際設計的危險截面為，故該軸符合要求。
3.4 升降電動機的選擇
正確選擇電動機額定功率的原則是：在電動機能夠滿足機械負載要求的前提下，最經(jīng)濟、最合理地決定電動機功率。
本設計非連續(xù)制工作機械，而且起動、制動頻繁，工作粉塵量大。因此，選擇電動機應與其工作特點相適應。
查機械設計手冊，起升吊升主要采用三相交流異步電動機。根據(jù)吊車行業(yè)的工作特點，電動機工作制應考慮選擇短時重復工作制和短時工作制，并優(yōu)先選用YZR(繞線轉子)、YZ(籠型轉子)系列升降專用電動機。多數(shù)情況下選用繞線轉子電動機；在工作條件較輕，接電次數(shù)較少時，亦可采用籠型轉子電動機。對于小噸位起升，考慮到多方面因素，其電動機工作制也允許選擇連續(xù)工作制。本設計電動機工作制度為斷時工作制，因此不用考慮電動機的發(fā)熱計算。
機構運轉時所需靜功率按下式計算：
（kW） （6—1）
式中 — 額定起升載荷（N）；
— 吊具自重（N），可?。剑?.02～0.04）；
— 起升速度；
— 機構總效率，它包括滑輪組的效率、導向滑輪效率、卷筒的機械效率和傳動機構的機械效率。初步計算時，對于圓柱齒輪減速器傳動的起升機構，可?。?.85～0.9。
＝
=6.311 （KN）
計算電動機功率
考慮到工作環(huán)境，查升降課程設計，對于中小型升降其系數(shù)=0.8，
所以 0.86.311=5.049
查《機械設計手冊》應選用：YZ系列冶金升降專用三項異步電機，
型號：YZ160L—8，
額定電壓：380V,
額定功率：7.5KW
轉速：705轉/分
效率：82.4%
基準工作制為—40%
3.5 平移電機減速器的選型計算
車庫平移機構標準件的選擇需要考慮以下四個因素：負載參數(shù)、減速器的參數(shù)、電機的參數(shù)。負載參數(shù)計算分為兩步：運轉時間的確定、負載力矩的確定。
減速器參數(shù)選擇分為三部分：減速比的確定、平均輸入轉速的確定、平均負載力矩的確定；電機參數(shù)的選擇也分為三部分：電機扭矩的確定、電機功率的確定、慣量匹配。
根據(jù)已知要求，速度為：
設加速時間為0.1s，則加速度為：
根據(jù)設計要求：負載移動距離為2350mm，質(zhì)量為1500kg，因此轉動慣量為：
負載的力矩為：
電機與負載的轉盤之間有多級傳動，設安全系數(shù)為1.5，則總的力矩為：
減速比的確定：
預選電機的額定轉速為1000r/min，減速比i為：
考慮到速比較大，因此選用蝸輪蝸桿減速的減速箱。
因負載力矩較大，選用功率為2000w，額定轉速為為1000 r/min的電機
第四章 安全防護系統(tǒng)
4.1 操控系統(tǒng)的安全設計
系統(tǒng)必須在明顯處設有急停開關，當發(fā)生意外時，按下急停開關，斷所有電機的電源，使載車盤無法繼續(xù)運行，以保護人員及設備的安全。
4.2 車庫整體的安全防護設計
上載車板上裝有上下行程極限開關和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與上載車板上停位之間，在縱梁兩測各裝兩只掛鉤，上載車板兩側相應位置處各裝兩只耳環(huán)，當上載車板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降電機常閉制動器慢釋放后，上載車板在汽車和載車板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞下層汽車。另外也防止制動器一旦失靈，上載車板從上停車位墜落，砸壞下層汽車。下載車板的安全裝置主要是行程極限開關和防碰撞板。行程極限開關的作用是使載車板橫移到位后自動停止。防碰撞板的作用是：下載車板橫移時，如果碰撞到人、遺留行李或車主寵物時，切斷橫移電機電源，橫移停止。
外文資料
Introduction to Mechanical Design
Mechanical design is the application of science and technology to devise new or improved products for the purpose of satisfying human needs. It is a vast field of engineering technology which not only concerns itself with the original conception of the product in terms of its size, shape and construction details, but also considers the various factors involved in the manufacture, marketing and use of the product.
People who perform the various functions of mechanical design are typically called designers, or design engineers. Mechanical design is basically a creative activity. However, in addition to being innovative, a design engineer must also have a solid background in the areas of mechanical drawing, kinematics, dynamics, materials engineering, strength of materials and manufacturing processes.
As stated previously, the purpose of mechanical design is to produce a product which will serve a need for man. Inventions, discoveries and scientific knowledge by themselves do not necessarily benefit people; only if they are incorporated into a designed product will a benefit be derived. It should be recognized, therefore, that a human need must be identified before a particular product is designed.
Mechanical design should be considered to be an opportunity to use innovative talents to envision a design of a product, to analyze the system and then make sound judgments on how the product is to be manufactured. It is important to understand the fundamentals of engineering rather than memorize mere facts and equations. There are no facts or equations which alone can be used to provide all the correct decisions required to produce a good design. On the other hand, any calculation made must be done with