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摘要
本次設(shè)計(jì)以立體升降橫移式停車場(chǎng)作為主要研究對(duì)象，綜合分析立體停車場(chǎng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)兩大要素。升降橫移停車設(shè)備的形式多，既可單臺(tái)使用，也可成套使用，拆卸方便對(duì)工作環(huán)境的依賴性低，可以有效解決住宅小區(qū)和公共區(qū)域泊車位緊缺的狀況。
本文以三層三列7車位立體升降橫移停車場(chǎng)作為主要此次設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象，對(duì)立體升降停車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式和傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的分析。該類車庫(kù)根據(jù)功能的不同可以分為五大系統(tǒng)：骨架結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車板單元、安全防護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。傳動(dòng)形式是本文研究的核心問題，其中升降傳動(dòng)更是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重中之重，升降牽引的主要形式有：鏈條傳動(dòng)和鋼絲繩傳動(dòng)，因此，需要對(duì)傳動(dòng)形式的選擇和校核進(jìn)行研究。
關(guān)鍵詞 升降橫移；傳動(dòng)系統(tǒng)；鋼絲繩；載車板
Abstract
The design is based on a three-dimensional lifting and sliding parking lot as the main research object. This article comprehensively analyzes the two major elements of the mechanism design and transmission system of the parking lot. There are many forms of lifting and traversing parking equipment, which can be used on a single platform or in a complete set. The demolition facilitates low dependence on the working environment and can effectively solve the shortage of parking spaces in residential areas and public areas.
This paper takes the three-tier, three-row, seven-car parking space as the main research object of the main design. It analyzes the structure and transmission system of the three-dimensional lift parking lot. This kind of garage can be divided into five major systems according to different functions: skeleton structure, transmission system, vehicle-carriage unit, safety protection system, and control system. The transmission form is the core issue of this paper. Among them, the lifting transmission is the most important part of the transmission mechanism. The main forms of lifting traction are: chain transmission and wire rope transmission. Therefore, the selection and verification of the transmission form must be studied.
Keywords Lifting and traversing Transmission system Wire rope Vehicle board
目錄
摘要 I
Abstract II
第一章 緒論 1
1.1課題研究背景 1
1.2立體停車場(chǎng)設(shè)備的分類及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.2.1 立體車庫(kù)設(shè)備分類 1
1.2.2 立體車庫(kù)國(guó)外現(xiàn)狀 3
1.2.3 立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 3
1.3課題研究?jī)?nèi)容及意義 3
第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2.1立體車庫(kù)的運(yùn)行過程 5
2.2停車場(chǎng)工作原理方案設(shè)計(jì) 5
2.3停車場(chǎng)的總體布局 5
2.4停車場(chǎng)傳動(dòng)系統(tǒng) 6
2.4.1升降傳動(dòng)系統(tǒng) 6
2.4.2橫移傳動(dòng)系統(tǒng) 9
2.5骨架結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì) 10
2.6載車板 11
2.7車庫(kù)電梯安全防護(hù)系統(tǒng) 12
第三章 主要參數(shù)計(jì)算 14
3.1升降傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 14
3.1.1主要性能參數(shù) 14
3.1.2載車板質(zhì)量的估算 14
3.1.3升降電動(dòng)機(jī)的選擇 15
3.1.4鋼絲繩與滑輪的選取和設(shè)計(jì) 15
3.1.5滾筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17
3.1.6傳動(dòng)比設(shè)計(jì)和減速器選取 19
3.2水平橫移傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算 20
3.2.1電動(dòng)機(jī)的選取 20
3.2.2橫移導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算 20
3.2.3傳動(dòng)比設(shè)計(jì)和減速器選取 21
3.3軸承的校核 22
3.4聯(lián)軸器的選取 24
3.4.1升降電動(dòng)機(jī)減速器軸端處 24
3.4.2橫移電動(dòng)機(jī)減速器軸端處 24
3.4.3橫移軸和傳動(dòng)軸軸端處 25
3.5聯(lián)接鍵的選取和計(jì)算 25
3.5.1大齒輪和升降軸處 25
3.5.2滾筒和連接盤處 25
第四章 機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性分析 27
4.1經(jīng)濟(jì)性分析 27
4.2環(huán)保性分析 27
結(jié)論 29
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
33
第一章 緒論
1.1課題研究背景
我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)正處于高速發(fā)展階段，伴隨著人們生活水平的升高，人們的消費(fèi)樣式也在不斷變化，使得汽車這一現(xiàn)代化交通工具的數(shù)量如雨后春筍般突飛猛進(jìn)。截至2017年底，我國(guó)的機(jī)動(dòng)車保有量達(dá)到3.10億輛，再次刷新歷史紀(jì)錄，尤其是在一些特大城市，汽車保有量通常都較高，并且在可預(yù)期的將來這一數(shù)量還將繼續(xù)增漲。汽車在帶來便捷的同時(shí)也產(chǎn)生了一系列問題，城市靜態(tài)交通設(shè)施在建設(shè)之時(shí)嚴(yán)重低估了汽車保有量的增速，由于機(jī)動(dòng)車市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，致使人群匯集的公共區(qū)域變的擁擠不堪，嚴(yán)重影響市民出行感覺和生活狀況，使得“找泊車位難”成為限制城市發(fā)展的社會(huì)性問題。
目前我國(guó)城市中現(xiàn)有停車場(chǎng)，多為露天泊車場(chǎng)、地下停車場(chǎng)或建筑內(nèi)部單獨(dú)樓層作停車場(chǎng)等，平面型停車場(chǎng)。單層平面停車場(chǎng)占地面積大，有效停車位數(shù)量少，對(duì)于地價(jià)昂貴的城市而言，該類停車場(chǎng)的修建形成了空間和地皮的大批浪費(fèi)。于是，作為應(yīng)對(duì)泊車難等靜態(tài)交通問題的有效措施——向高空、多層延伸的立體車庫(kù)設(shè)備,憑借其占地面積少、停車位利用率高、安全可靠等益處,受到越來越多人青睞，將逐漸取代傳統(tǒng)停車場(chǎng)。
1.2立體停車場(chǎng)設(shè)備的分類及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
1.2.1 立體車庫(kù)設(shè)備分類
1、簡(jiǎn)易升降式：憑借升降臺(tái)或起重機(jī)裝置實(shí)現(xiàn)存取車。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于使用，常用于私人場(chǎng)所或企事業(yè)單位等小型非公共停車場(chǎng)。但其結(jié)構(gòu)存在根本性安全問題，升降過程中振動(dòng)很大，上層容易出現(xiàn)搖晃現(xiàn)象，安全性不高。且無法實(shí)現(xiàn)緊急用車，若需存取上層車輛，則必須移走下層車輛，存取車輛費(fèi)時(shí)較長(zhǎng)，如圖1-1所示。
2、垂直循環(huán)式：通過垂直縱向升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)存取車。便于控制、布局簡(jiǎn)單可靠，可設(shè)計(jì)成多種形式如地表上型、半地上型、地下型等。整個(gè)機(jī)構(gòu)能耗大，運(yùn)動(dòng)速度慢，存取車時(shí)間長(zhǎng)，出入一輛車需整個(gè)系統(tǒng)做全車位移動(dòng)。一旦機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，將全線停運(yùn)，無法實(shí)現(xiàn)緊急取車，如圖1-2所示。
圖1-1簡(jiǎn)易升降式
圖1-2垂直循環(huán)式
3、升降橫移式：通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板在垂直和水平兩個(gè)方向上的升降和平移來存取車輛。型式和規(guī)模多樣化，環(huán)境適用性強(qiáng)，存取一輛車無需全機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，故應(yīng)用十分廣泛，約占立體車庫(kù)行業(yè)2/3的市場(chǎng)份額。結(jié)構(gòu)上包括載車板、鋼骨架、升降和平移傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，圖1-3為三層七車位立體泊車場(chǎng)。
4、巷道堆垛式：選用起重機(jī)或者堆垛機(jī)，通過上下和水平挪動(dòng)至指定位置，從而兌現(xiàn)車輛的存取。該類車庫(kù)存車數(shù)量大，安全可靠，自動(dòng)化程度高，但其建造成本和設(shè)備成本較高，主要用于大型的區(qū)域內(nèi)密集式車庫(kù)，通常不需要載車板，如圖1-4所示。
圖1-3升降橫移式
圖1-4巷道堆垛式
1.2.2 立體車庫(kù)國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)際上對(duì)立體車庫(kù)的研究較早，有著近百年的歷史，在1921年，底特律電器公司便為其辦公綜合體建立了自由布置的停車場(chǎng)。上個(gè)世紀(jì)50年代后，西歐一些國(guó)家和美國(guó)在升降停車庫(kù)技術(shù)上取得較大進(jìn)步，相繼建成多種型式立體車庫(kù)，出現(xiàn)一批專業(yè)研發(fā)立體停車設(shè)備的企業(yè)。進(jìn)入60年代后，在西方發(fā)達(dá)國(guó)家各地尤其是在美國(guó)，隨著商業(yè)和汽車工業(yè)的快速發(fā)展，城市汽車保有量迅速激增，建筑物高度密集，無法將大量地皮用于建設(shè)停車場(chǎng)。因此，占地面積不大的立體泊車設(shè)備得到迅速普及。
在東亞，立體泊車場(chǎng)最早在日本出現(xiàn)，20世紀(jì)60年代開始，日本立體泊車場(chǎng)進(jìn)入迅速發(fā)展階段，進(jìn)行生產(chǎn)立體車庫(kù)的公司近百余家，有代表性的有三菱重工、日精、新明和等，如今日本已是世界上擁有智能化立體車庫(kù)最多的國(guó)家之一。東北亞韓國(guó)的立體泊車設(shè)備技術(shù)形成于1970年后，早期發(fā)展較慢，80年代對(duì)日本進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，通過自主設(shè)計(jì)消化和本土化，立體泊車生產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加快階段，至90年代后已經(jīng)開始對(duì)外提供停車設(shè)備。
當(dāng)前國(guó)際上，東西方國(guó)家中立體泊車設(shè)備制造技術(shù)最為突出的分別為德國(guó)和日本，他們立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)的主要特色有：一、高技能值。日本和德國(guó)的立體車庫(kù)行業(yè)，正在由傳統(tǒng)的機(jī)械式向智能化、自動(dòng)化轉(zhuǎn)變，使停車和取車變得更加簡(jiǎn)單方便。二、產(chǎn)品設(shè)備性價(jià)比日益提高。既注重產(chǎn)品的停車密度和高效率性，更開始考究產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
1.2.3 立體車庫(kù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
我國(guó)的立體車庫(kù)技術(shù)起步于上個(gè)世紀(jì)80年代，1989年國(guó)內(nèi)建成首臺(tái)立體垂直循環(huán)式車庫(kù)。進(jìn)入90年代，開始從國(guó)外進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)，國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)業(yè)得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)眾多合資企業(yè)。2003年之后，通過對(duì)引進(jìn)技術(shù)進(jìn)行消化吸收，國(guó)產(chǎn)企業(yè)的自身競(jìng)爭(zhēng)力得以增強(qiáng)，并根據(jù)我國(guó)國(guó)情和實(shí)際使用狀況進(jìn)行改造，進(jìn)入創(chuàng)新和自主開發(fā)階段。
目前我國(guó)的立體車庫(kù)設(shè)備多為升降平移式，約占市場(chǎng)的84%，產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)率超過50%，可自行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的品種滿足率達(dá)到90%左右。產(chǎn)品技術(shù)正在從簡(jiǎn)單的機(jī)械式演變?yōu)橐簤菏胶碗姎馐?，并且控制方法也從手?dòng)控制演變電氣和現(xiàn)場(chǎng)總線掌控。雖然我國(guó)立體停車設(shè)備企業(yè)的生產(chǎn)水平得到飛速發(fā)展，但與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)仍有差距，原創(chuàng)性專利不足，多依附于國(guó)外的技術(shù)之下，需要繼續(xù)深入研究提高技術(shù)含量，向智能化、專業(yè)化和高度自動(dòng)化方向發(fā)展，降低生產(chǎn)成本，提高設(shè)備可靠性和安全性。
1.3課題研究?jī)?nèi)容及意義
通過對(duì)國(guó)內(nèi)停車狀況的分析和對(duì)國(guó)內(nèi)立體停車設(shè)備使用狀況的調(diào)研，考慮到各類型停車場(chǎng)的適用性情況和工作原理，同時(shí)綜合考慮設(shè)備的研發(fā)及維修成本，揀選電梯立體升降式泊車場(chǎng)作為對(duì)停車場(chǎng)升降電梯探究的切入點(diǎn)。升降橫移泊車設(shè)備的形式多，既可單臺(tái)使用，也可成套使用，拆卸方便對(duì)工作環(huán)境的依賴性低，可以有效解決住宅小區(qū)和公共區(qū)域泊車位緊缺的狀況，所以，這類配置的泊車庫(kù)應(yīng)用的十分廣泛。
目前，我國(guó)多數(shù)小區(qū)的立體車庫(kù)多為多層升降橫移式，因此對(duì)傳統(tǒng)的手動(dòng)機(jī)械式升降停車設(shè)備進(jìn)行技術(shù)升級(jí)是十分必要的，且市場(chǎng)需求巨大。隨著技術(shù)的改進(jìn)，電梯立體式升降橫移停車場(chǎng)逐漸產(chǎn)生并得以推廣，該類立體停車設(shè)備通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板進(jìn)行移動(dòng)，較之早期機(jī)械形式和液壓形式的升降橫移空間泊車場(chǎng)更為方便快捷。本文著重探討電梯升降橫移式空間泊車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布局。
對(duì)于該類立體停車設(shè)備的改善，可以更好的利用空間，整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)行直取直存，更加方便快捷的提取車輛。目前多數(shù)機(jī)動(dòng)車夜晚都是停靠在住宅小區(qū)附近，小區(qū)附近土地有限，用于建設(shè)停車場(chǎng)的用地則更為短缺，無法滿足巨大的車位需求，推廣立體泊車場(chǎng)可以在不影響綠化面積的情況下，成倍的增加泊車位，有效緩解激增的汽車數(shù)量和有限的泊車場(chǎng)建設(shè)用地之間的沖突。
第二章 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1立體車庫(kù)的運(yùn)行過程
該立體停車場(chǎng)的上層泊車位只需借助電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板上下升降縱向移動(dòng)；二層的泊車位既需要能夠進(jìn)行升降縱向運(yùn)動(dòng)，又需要能夠做水平橫向運(yùn)動(dòng)；底層泊車位只需能夠做左右水平橫向移動(dòng)。立體泊車場(chǎng)的二層和下層必須保留一個(gè)空位，并且要能夠借助載車板的水平橫移來變換空位，使上層和中層載車板能夠憑借電梯從車庫(kù)空位降落到底層。底層車輛則能夠直接從載車板上開出，整個(gè)泊車設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)過程便可實(shí)現(xiàn)。
2.2停車場(chǎng)工作原理方案設(shè)計(jì)
根據(jù)電梯式升降橫移式立體停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式，采用模塊化理念進(jìn)行設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本單元為三層三列七車位，車庫(kù)的總體采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。整個(gè)機(jī)構(gòu)的組成結(jié)構(gòu)有立柱、橫梁和縱梁以及橫移導(dǎo)軌等。底層停車位有可以橫向移動(dòng)的載車板；中層泊車位擁有能夠水平挪動(dòng)的車位骨架借助滑輪聯(lián)動(dòng)載車板一塊兒做橫向移運(yùn)，同時(shí)還安裝有能夠使載車板做起落縱向運(yùn)動(dòng)的電梯結(jié)構(gòu)裝置；，三層泊車位的框架結(jié)構(gòu)被穩(wěn)定固定在鋼構(gòu)造主體上只能進(jìn)行縱向升降。升降縱向運(yùn)動(dòng)通過縱向起落電動(dòng)機(jī)、鏈條或鋼絲繩進(jìn)行拉升；水平橫向移動(dòng)利用車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌通過水平橫移交流減速電動(dòng)機(jī)與滑輪組實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。
2.3停車場(chǎng)的總體布局
立體升降橫移式停車庫(kù)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便得以廣泛推廣，該類停車設(shè)備的所有車位均有載車板，汽車的存取通過載車板的上下、橫向移動(dòng)到達(dá)車庫(kù)底層地面，駕駛員進(jìn)入泊車場(chǎng)一層，將汽車駛出實(shí)現(xiàn)存取。停放在該停車場(chǎng)底層的車輛只需橫向移動(dòng)，不需要上下移動(dòng)。上層車位必須通過中間層和底層移出空位，電機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板降到底層，以便司機(jī)能夠進(jìn)入車庫(kù)打開車輛，駛?cè)牖蜷_出車庫(kù)。縱向起落運(yùn)動(dòng)借助電機(jī)來完成，載車板的垂直上下由鋼絲繩拉動(dòng)；橫向水平挪動(dòng)由導(dǎo)軌引導(dǎo)，也是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車位的移動(dòng)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是所有泊車區(qū)域之間的移動(dòng)相互獨(dú)立，能夠無約束動(dòng)作并且縮小了運(yùn)行時(shí)間，從而降低了車輛的進(jìn)入時(shí)間。通過剖析升降橫移立體泊車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，該類車庫(kù)根據(jù)功能的不同可以分為五大系統(tǒng)：骨架結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車板單元、安全防護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。由于本文著重研究機(jī)器的零件部分，因此，我們只需要主要研究設(shè)計(jì)骨架結(jié)構(gòu)、載車板單元、傳動(dòng)系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)。如圖2-1所示立體車庫(kù)示意圖。
1—骨架結(jié)構(gòu) 2—載車板單元 3—安全防護(hù)系統(tǒng) 4—傳動(dòng)系統(tǒng)
圖2-1總體布局示意圖
電梯升降車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在車庫(kù)中非常關(guān)鍵，骨架結(jié)構(gòu)、載車板單元和傳動(dòng)系統(tǒng)是停車場(chǎng)的主體部分。骨架結(jié)構(gòu)支撐著整個(gè)升降橫移式立體停車庫(kù)，它的重量、穩(wěn)定性和可靠性，以及載車板部件也會(huì)影響著整個(gè)電梯升降停車庫(kù)的重量、材料選取、成本預(yù)算和安全性，升降橫移式空間泊車庫(kù)運(yùn)行的性能取決于它的動(dòng)力傳輸系統(tǒng)。于是，骨架結(jié)構(gòu)、載車板單元和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已成為影響整個(gè)停車場(chǎng)的關(guān)鍵要素。
2.4停車場(chǎng)傳動(dòng)系統(tǒng)
電梯升降式空間立體泊車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要由縱向升降傳動(dòng)系統(tǒng)和橫向水平傳動(dòng)系統(tǒng)兩大部分組成。在升降橫移式立體泊車庫(kù)中的中樞部分是傳動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)的性能直接影響著整個(gè)泊車場(chǎng)的安全，雖然立體升降橫移式泊車場(chǎng)的類型眾多，但它們的工作原理都基本一樣。均是所有停車位都有可以獨(dú)立動(dòng)作的載車板單元，所需存取的車輛借助載車板單元的上下、水平運(yùn)動(dòng)到達(dá)預(yù)定位置，進(jìn)行車輛存取。停放在該停車場(chǎng)底層的車輛只需橫向移動(dòng)，不需要上下移動(dòng)。上層停車位務(wù)必通過中間層和底層騰出的空位，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)載車板降落至底層，以便司機(jī)能夠進(jìn)入車庫(kù)打開車輛，駛?cè)牖蜷_出車庫(kù)。
動(dòng)力傳輸系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)即主機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)組成。電機(jī)減速機(jī)用于沿導(dǎo)軌水平運(yùn)動(dòng)或上下起重部份，并且必須配備制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)采用常閉式制動(dòng)器，控制上下縱向運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)器所選用的制動(dòng)力矩必須高于額定載荷制動(dòng)力矩的1.2倍。
2.4.1升降傳動(dòng)系統(tǒng)
升降縱向傳動(dòng)系統(tǒng)是空間立體停車場(chǎng)設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)的主傳動(dòng)系統(tǒng)，它使用牽引裝置將載車板單元由下層停車位上升至上層泊車位或由上層泊車位降落至底部來存取汽車。按照它的牽引型式可分為:鋼絲繩傳動(dòng)形式和鏈傳動(dòng)形式。
（1） 鏈傳動(dòng)型式
鏈傳動(dòng)從原理上來說是一種嚙合傳動(dòng)，主要結(jié)構(gòu)有主動(dòng)鏈輪、從動(dòng)鏈輪和鏈條。主動(dòng)鏈輪和從動(dòng)鏈輪的軸線應(yīng)處于平行狀態(tài)，并且鏈條需要環(huán)繞在兩個(gè)鏈輪上，鏈條由每個(gè)單元相互鉸接形成。鏈傳動(dòng)裝置以鏈條作為原件的中心，依靠鏈輪齒與鏈條傳遞傳動(dòng)系統(tǒng)的速度和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)具有較高的傳動(dòng)效率，鏈輪承受較小的徑向力，適用于軸距較大且平均傳動(dòng)比恒定，但對(duì)瞬時(shí)傳動(dòng)比要求不高的場(chǎng)合。如圖2-2所示鏈傳動(dòng)原理圖。
圖2-2鏈傳動(dòng)原理圖
在機(jī)械立體泊車裝備行業(yè)中，鏈傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用是非常普遍的。鏈傳動(dòng)不僅可以執(zhí)行載車板的水平橫向移動(dòng)，對(duì)于所有需要水平橫向移動(dòng)的機(jī)械式立體停車場(chǎng)都可以很容易的將鏈傳動(dòng)技術(shù)作為橫向驅(qū)動(dòng)是，結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。它也可以用于機(jī)械立體停車場(chǎng)的垂直升降運(yùn)動(dòng)中，通常來說，三層以下的機(jī)械立體停車場(chǎng)設(shè)備，都可以通過鏈條來驅(qū)動(dòng)。對(duì)于三層以上的立體停車場(chǎng)，由于起升高度高，循環(huán)鏈條長(zhǎng)度過長(zhǎng)，鏈條占用的運(yùn)行空間過大，不僅梁的數(shù)量必須增加，而且梁的強(qiáng)度也需要加強(qiáng)，導(dǎo)致立體停車場(chǎng)的成本增加很多。同時(shí)，由于垂直鏈條太長(zhǎng)，平臺(tái)的輕微移動(dòng)會(huì)使鏈條進(jìn)一步移動(dòng)，在安全性和穩(wěn)定性方面都不可靠，并且結(jié)構(gòu)的有效實(shí)施也很困難。圖2-3所示為鏈條傳動(dòng)縱向升降機(jī)構(gòu)示意圖。
1—上層橫移導(dǎo)輪 2—定長(zhǎng)鏈條 3—載車板 4—滑輪組
5—下層橫移導(dǎo)輪 6、9—車位骨架結(jié)構(gòu) 7—升降鏈條 8—升降電機(jī)
圖2-3鏈條形式升降傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意圖
（2） 鋼絲繩傳動(dòng)
鋼絲繩傳動(dòng)形式與鏈傳動(dòng)形式在機(jī)構(gòu)上的工作原理相似。 但是，這種機(jī)制存在一些差異。使用鋼絲繩傳動(dòng)可以無限制的增加立體車庫(kù)主體框架的高度，成本相對(duì)較低，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)可靠，維修簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是需要額外的鋼絲繩卷筒和制動(dòng)盤結(jié)構(gòu)，增加了安裝和調(diào)試的時(shí)間和成本。鋼絲繩傳動(dòng)的起升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由電機(jī)、減速系統(tǒng)、滑輪組、卷筒和鋼絲繩組成。在鋼絲繩縱向升降傳動(dòng)系統(tǒng)中，鋼絲繩的主要用途是牽引載車板縱向升降，鋼絲繩的一端與載車板相連，另一端纏繞在卷筒上（載車板的前端和后端的鋼絲繩務(wù)必同方向纏繞在卷筒上），當(dāng)載車板進(jìn)行縱向移動(dòng)時(shí)，提升電動(dòng)機(jī)將借助自身的正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動(dòng)卷筒進(jìn)行順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 從而實(shí)現(xiàn)載車板的縱向升降，如圖2-4所示。
1—電動(dòng)機(jī) 2—鋼絲繩滾筒 3—支撐架 4—橫移導(dǎo)輪
5—載車板 6—鋼絲繩 7—定滑輪
圖2-4（a）鋼絲繩形式升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖
1—鋼絲繩滾筒 2—滾筒支架 3—電動(dòng)機(jī) 4—橫移支撐架
5—橫移行走輪 6—鋼絲繩 7—定滑輪 8—載車板
圖2-4（b）鋼絲繩形式升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖
在圖2-4（a）中，如果車輛通過支架，車輛和支架之間可能會(huì)相互干擾；如果車輛沒有通過支架，那么鋼絲繩和滑輪之間會(huì)存在一定的角度，從而導(dǎo)致鋼絲繩嚴(yán)重磨損；并且在這種情況下，鋼絲繩和滾筒之間的纏繞呈現(xiàn)混繞的可能性會(huì)大大提高，從而四根鋼絲繩的拉伸長(zhǎng)度不相同，致使載車板裝置開始歪斜，可能非常危險(xiǎn)。這些缺點(diǎn)雖然在圖2-4（b）中得到避免，但是因?yàn)檐囕v在載車板上面的位置不可能一直相同，從而使得載車板前后受到的拉力不同，導(dǎo)致鋼絲繩在滑輪處可以無約束滑動(dòng)，使得載車板單元產(chǎn)生歪斜的概率增大，處于危險(xiǎn)境況。必須對(duì)構(gòu)造進(jìn)行改進(jìn)，如圖2-5所示。
1—鋼結(jié)構(gòu)框架 2—豎直定滑輪 3—轉(zhuǎn)向定滑輪 4—小鏈輪 5—擺線針輪減速器
6—彈性柱銷聯(lián)軸器 7—YZP起重三相異步電動(dòng)機(jī) 8—電磁制動(dòng)器 9—滾筒連接盤
10—鋼絲繩滾筒 11—升降軸 12—大鏈輪 13—鋼絲繩
傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意：三相異步電動(dòng)機(jī)——彈性柱銷聯(lián)軸器——小鏈輪——大鏈輪——升降軸——滾筒連接盤——鋼絲繩滾筒——鋼絲繩——載車板
圖2-5鋼絲繩形式升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖
綜上所述，本課題研究的車庫(kù)為三層三列，在提升高度方面鏈條傳動(dòng)形式和鋼絲繩傳動(dòng)形式都可以滿足，但考慮到模塊化設(shè)計(jì)和布局的可延展性，選擇鋼絲繩傳動(dòng)形式會(huì)更為有利，所以，我們選鋼絲繩組合作為縱向升降傳動(dòng)系統(tǒng)的主體。結(jié)構(gòu)示意如圖2-5所示。
2.4.2橫移傳動(dòng)系統(tǒng)
橫向傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是使上升到指定高度的載車板再進(jìn)行水平移動(dòng)到指定的位置，并且傳動(dòng)主要由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪在導(dǎo)軌上移動(dòng)。在材料的選材和設(shè)計(jì)上，充分利用了現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)，并使用H型鋼作為軋輥的導(dǎo)軌，不僅確保了導(dǎo)軌的質(zhì)量，同時(shí)也減輕了立體停車庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)重量。
依據(jù)立體式升降橫移停車場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的工作原理可得，除上層的載車板不必進(jìn)行水平橫向移動(dòng)，其余層的載車板全部要借助各層的橫移導(dǎo)軌左右移動(dòng)一個(gè)停車位，為頂層載車板的縱向升降提供空位。每個(gè)可泊車位全部包括一套獨(dú)立的水平橫向移動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，包括橫向水平移動(dòng)電動(dòng)機(jī)(帶剎車的專用減速機(jī))、傳動(dòng)軸和滾輪。下層橫移傳動(dòng)系統(tǒng)與載車板制造成整體，其余停車層的橫移傳動(dòng)系統(tǒng)全部安置于車庫(kù)載車板骨架上，圖2-6（a）所示的為主動(dòng)傳動(dòng)端，圖2-6(b)所示的為從動(dòng)端。
1—三相異步電動(dòng)機(jī) 2—彈性柱銷聯(lián)軸器 3—擺線針輪減速器軸 4—小鏈輪
5—主動(dòng)水平橫移導(dǎo)輪 6—大鏈輪 7—水平橫移軸 8—彈性柱銷聯(lián)軸器 9—傳動(dòng)軸
傳動(dòng)結(jié)構(gòu)示意：橫移三相異步電動(dòng)機(jī)——彈性柱銷聯(lián)軸器——小鏈輪——大鏈輪——水平橫移軸——主動(dòng)水平橫移導(dǎo)輪——水平支架——彈性柱銷聯(lián)軸器——傳動(dòng)軸——主動(dòng)橫導(dǎo)輪——水平支架
圖2-6（a）水平傳動(dòng)系統(tǒng)主動(dòng)傳動(dòng)端
1—從動(dòng)水平導(dǎo)輪 2—固定軸 3—支架 4—定位螺栓
圖2-6（b）水平傳動(dòng)系統(tǒng)從動(dòng)傳動(dòng)端
2.5骨架結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)
長(zhǎng)期以來，停車設(shè)施的建筑材料變化非常大，使用過包括現(xiàn)澆混凝土、預(yù)制混凝土及鋼材。大多數(shù)的早期立體停車設(shè)施有許多仍在運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，他們使用的是短跨的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，柱子相對(duì)粗大，板也較為厚。今天，預(yù)制混凝土、大跨度現(xiàn)澆后張混凝土及鋼結(jié)構(gòu)在新的停車建筑中的很常見。立體車庫(kù)的骨架結(jié)構(gòu)主要有鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)兩種，較之混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)骨架具有以下優(yōu)勢(shì)：1、高可靠性；2、材料強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)凈重??；3、材料具有良好的可塑性和韌性；4、鋼結(jié)構(gòu)的密封性好；5、鋼結(jié)構(gòu)易于制造，施工周期短。因此，我們?cè)诒菊n題中選擇鋼骨架結(jié)構(gòu)。
鋼骨架主體的基本結(jié)構(gòu)是通過剛性接頭連接水平梁和垂直立住而形成的，這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可以承受結(jié)構(gòu)構(gòu)件彎曲剛度對(duì)橫向力的影響。整個(gè)骨架主體系統(tǒng)中，立柱的功能是連接載車板單元并承受縱向壓力；橫梁起支撐作用，主要承受剪力與彎矩；縱梁承受彎矩和扭矩?？蚣茕摴羌芟到y(tǒng)是典型的柔性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，受層間位移的限制，結(jié)構(gòu)的剛性在設(shè)計(jì)中起著重要作用。因此，立體停車場(chǎng)裝置的主體鋼骨架關(guān)鍵是由經(jīng)過熱軋的H型鋼、槽鋼、角鋼和其余的支撐結(jié)構(gòu)的鋼板焊接制成。
立體升降橫移式停車場(chǎng)的骨架主體結(jié)構(gòu)主要由三種：?jiǎn)沃?、跨梁式、后懸臂式。如圖2-7所示。
（a）單柱式
（b）跨梁式
（c）后懸臂式
圖2-7升降橫移式立體停車場(chǎng)三種骨架主體結(jié)構(gòu)
單柱式結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性強(qiáng)，有較好的強(qiáng)度和剛度，安裝和維護(hù)方便，但是由于車庫(kù)尺寸緊湊，不便于汽車進(jìn)出。后懸臂式車輛存取方便，但后柱承受的載荷較高，對(duì)其穩(wěn)定性要求高，導(dǎo)致制造和維護(hù)成本高；跨梁式視野廣闊汽車進(jìn)出停車場(chǎng)方便，但其主要應(yīng)用于雙層式立體車庫(kù)中。綜上分析，本文設(shè)計(jì)中骨架主體結(jié)構(gòu)形式采用單柱式。
依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)剖析的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合對(duì)現(xiàn)有制品的參考，本課題使用的鋼結(jié)構(gòu)分為以下幾種類型。表2-1給出了立體停車場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)模型的初階規(guī)格。
表2-1立體停車場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)初選規(guī)格
編號(hào)
名稱
初選型鋼
截面面積
/
理論重量
/
慣性矩
/
1
上層橫梁
20熱軋槽鋼
32.83
25.77
1913.7
2
下層縱梁
200×200H型鋼
63.53
49.9
4717
3
立柱
200×200H型鋼
63.53
49.9
4717
4
導(dǎo)軌支撐梁
20熱軋槽鋼
32.83
25.77
1913.7
5
角鋼
40×40×3角鋼
3.79
2.98
1.52
2.6載車板
載車板負(fù)責(zé)在車輛的上下和水平移動(dòng)過程中起承載作用，按結(jié)構(gòu)形式分類可以分為有框架式和拼版式。框框架式載車板首先將框架板與承重框架中的鋼型材和鋼板焊接，繼而將厚度不一的鋼板安排在泊車道的兩側(cè)與中央凸起的頂面，其中大部分為中央凸起結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是載車板的寬度可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)良的導(dǎo)入功能，易于實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)。如圖2-8所示。
1—防墜落裝置 2、4—空心方鋼 3—3mm鋼板 5、6—角鋼 7—1mm鋼板
圖2-8框架式
拼板式載車板選用鍍鋅鋼板經(jīng)過單次滾壓或者沖壓成組裝件，采納咬合拼裝制造載車板，用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行緊固連接，拼裝之前首先對(duì)各組裝件表面進(jìn)行電鍍或者烤漆處置，使得載車板輕巧大方，該類載車板的通互性好，維護(hù)成本低，由鋼材整體彎折成型，厚度一般在50～55mm之間，適合批量生產(chǎn)。如圖2-9所示。
圖2-9拼裝式
綜合分析，本課題選取框架式載車板，該類載車板單元在結(jié)構(gòu)上存在中央凸起，與安置在行車道上的防滑鋼板聯(lián)合作用，可以有效的防備車輛在駛?cè)牒碗x開時(shí)發(fā)生縱向或橫向的滑動(dòng)。于下層和中層載車板上安置橫向挪動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)載車板做水平移動(dòng)，同時(shí)在載車板的雙側(cè)和尾部布置防墜樓裝置，降低意外事故發(fā)生的可能性。
2.7車庫(kù)電梯安全防護(hù)系統(tǒng)
立體停車場(chǎng)中的安全保障是一個(gè)非常嚴(yán)肅的問題。安全標(biāo)準(zhǔn)通常可以分為主動(dòng)的和被動(dòng)的兩種，主動(dòng)安全保障指的是包含人力的安全保障技術(shù)；被動(dòng)安全保障系統(tǒng)是指不包含人力的安全保障系統(tǒng)，以及設(shè)備本身的物理設(shè)計(jì)。安全防護(hù)系統(tǒng)的目的是保障車庫(kù)的安全運(yùn)行，營(yíng)造用戶對(duì)車庫(kù)的信任。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到設(shè)備各種運(yùn)行條件下的安全措施。在此，我們主要討論對(duì)象是載車板的防墜落裝置。當(dāng)載車板提升到定位點(diǎn)時(shí)，必須安裝防墜裝置以防止載車板因任何原因突然跌落，從而損壞人車。防墜裝置呈鉤形，掛鉤的防脫落方法有兩種：電磁驅(qū)動(dòng)和機(jī)械驅(qū)動(dòng)。本課題研究中，我們使用電磁驅(qū)動(dòng)器。如圖2-10所示。
1—冷彎方鋼 2—螺栓 3—電磁掛鉤 4—鋼板
5—1mm鋼板 6—角鋼 7—冷彎方鋼
圖2-10框架式電磁驅(qū)動(dòng)載車板
第三章 主要參數(shù)計(jì)算
3.1升降傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算
3.1.1主要性能參數(shù)
隨著國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的發(fā)展壯大，目前我國(guó)機(jī)動(dòng)車市場(chǎng)已由單一的轎車需求，向更加個(gè)性化、多元化發(fā)展，SUV汽車的銷量增勢(shì)強(qiáng)勁，傳統(tǒng)轎車銷量放緩，市場(chǎng)上車輛大多數(shù)介于中型（4700mm*1800mm*1450mm）和特大型(5300mm*1900mm*1550mm)之間,為了使設(shè)計(jì)出來的立體車庫(kù)能夠存放目前市場(chǎng)上的絕大多數(shù)汽車，增強(qiáng)車庫(kù)的實(shí)用性和適用性，車庫(kù)主要性能指標(biāo)如表3-1所示。
根據(jù)適停車輛規(guī)格：（）mm;重量：2000kg。借鑒同類型產(chǎn)品的信息從而確定泊車位尺寸。
表3-1車庫(kù)主要性能指標(biāo)
類型
三層三列立體升降橫移停車場(chǎng)
存放車輛
7輛
形式
電梯升降橫移（地上）
適停
車量
尺寸
全長(zhǎng)
5050mm
升降
4m/min
全寬
1900mm
橫移
8m/min
全高
1550mm
重量
2000kg
橫移載車板停準(zhǔn)精度
±10mm
升降載車板平層精度
±10mm
停車位長(zhǎng)：車長(zhǎng)+200=5050+200=5250mm
停車位寬：車寬+500=1900+500=2400mm
停車位高：車高+500=1550+500=2050mm
3.1.2載車板質(zhì)量的估算
焊接件雙側(cè)選取14B槽鋼作為邊框，采用熱軋槽14B（），，，，理論質(zhì)量，將其設(shè)為，中央選取10槽鋼平均布置在導(dǎo)輪下方，使用10（）熱軋槽鋼，，，。理論質(zhì)量為，將其設(shè)為。將3mm厚的菱形鋼板焊接在其表面，將此鋼板的質(zhì)量設(shè)為，同時(shí)將二層所選取的1mm厚的普通鋼板設(shè)為。橫向肋板的材料選取4.5熱軋等邊角鋼（），依照設(shè)計(jì)要求，選擇的等邊角鋼的類型為：（），，理論質(zhì)量為，將質(zhì)量設(shè)為?？v向肋板選擇5熱軋等角鋼（），依照設(shè)計(jì)要求，等邊角鋼選擇的類型是（），，理論質(zhì)量為,將其設(shè)為，各個(gè)組件質(zhì)量為：
由此可知載車板總質(zhì)量為：
3.1.3升降電動(dòng)機(jī)的選擇
升降移動(dòng)電動(dòng)機(jī)，借助立體車庫(kù)縱向升降電動(dòng)機(jī)通過鏈條傳輸體系將力矩傳遞到滾筒上，然后經(jīng)過滾筒向鋼絲繩傳遞，進(jìn)而鋼絲繩驅(qū)動(dòng)載車板進(jìn)行縱向升降運(yùn)動(dòng)。使用YZP系列的起重用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)作為縱向升降移動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，該系列的電動(dòng)機(jī)可以進(jìn)行無級(jí)變速；實(shí)現(xiàn)節(jié)能與自動(dòng)化控制的目的，擁有效率高，轉(zhuǎn)速范圍寬，精度較高，制動(dòng)操作穩(wěn)定，可承受的過載能力大，短時(shí)運(yùn)行或間歇循環(huán)，制動(dòng)頻繁等優(yōu)勢(shì)。
以下為驅(qū)動(dòng)器中組件的效率：
聯(lián)軸器的效率為：，軸承的效率為：，鏈傳動(dòng)的效率為：，滾筒的效率為：；且。
載車板單元的總重為：，中層和頂層的容車規(guī)格是，由此可推出縱向升降所需的拉力F為：，其中g(shù)為9.8N/kg，故。縱向升降移動(dòng)速度的為：。功率P為：。注意到傳動(dòng)中實(shí)際存在的各種摩擦阻力，能夠?qū)⑤d荷阻力增加10%，從而，所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：。本課題研究中所使用的電動(dòng)機(jī)為YZP112M-6三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為，額定轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為，質(zhì)量為。
3.1.4鋼絲繩與滑輪的選取和設(shè)計(jì)
（1）鋼絲繩的選取和計(jì)算
依據(jù)各種工作條件，鋼絲繩務(wù)必提供安全系數(shù), 參照對(duì)機(jī)械式空間泊車設(shè)備的相關(guān)文獻(xiàn)的提出和審閱，建議立體車庫(kù)的安全系數(shù)大于7，即：
(3-1)
—鋼絲繩最大工作靜拉力(N)；
—鋼絲繩破斷時(shí)的拉力；
S—鋼絲繩的安全系數(shù)；
（3-2）
—鋼絲繩破斷時(shí)拉力的換算系數(shù)；
—鋼絲繩破斷是承受的拉力總和(N)；
聯(lián)立公式（3-1）和（3-2）可得：
（3-3）
根據(jù)公式(3-3)能夠計(jì)算出鋼絲繩的直徑d：
（3-4）
—鋼絲繩的最小直徑；
—選取得系數(shù)；
式中：—安全系數(shù)，值定為7
—折減系數(shù)，值定為0.92
—充滿系數(shù)，值定為0.46
—抗拉強(qiáng)度，值為1770MPa
綜上可得：
，，將和c代入公式（3-4）得，參照GB/T 8919-1996選取得鋼絲繩是天然纖維芯鋼絲繩，所選取鋼絲繩得最小直徑為，質(zhì)量為，狂拉強(qiáng)度，最低拉斷力為，該鋼絲繩得各項(xiàng)指標(biāo)全都強(qiáng)于設(shè)計(jì)所需滿足條件，故所選取得鋼絲繩符合設(shè)計(jì)要求。
（2）鋼絲繩得校核
在這個(gè)縱向升降傳動(dòng)系統(tǒng)中對(duì)整個(gè)空間立體停車場(chǎng)得結(jié)構(gòu)安全起著決定性因素得是鋼絲繩得強(qiáng)度，鋼絲繩發(fā)生損壞的主要表現(xiàn)有磨損、疲勞失效和腐蝕，同時(shí)，這也是致使鋼絲繩無法繼續(xù)使用的主要因素。起重繩索通常是，也就是6股19根，內(nèi)部繩芯經(jīng)由紐絞制成，當(dāng)鋼絲繩抵抗?fàn)恳r(shí)，也在承受彎曲應(yīng)力，在此類重復(fù)性應(yīng)力的反復(fù)作用下，疲勞失效造成的損害是最為核心的破壞類型。斷裂破損通常會(huì)偶然爆發(fā)，一般情況下一旦發(fā)生都會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的物質(zhì)事故和人身事故，從而導(dǎo)致鋼絲繩的斷開和摧毀需要格外注意，鋼絲繩的主要失效模式是疲勞失效和磨損。
故，所用零件滿足設(shè)計(jì)要求。
（3）滑輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算
滑輪通常用于引導(dǎo)和支撐以變換繩索的方向及其傳輸張力或者平衡繩索分支的張力，影響鋼絲繩允偏角度的重要因素是滑輪的直徑和繩槽的深度，當(dāng)鋼絲繩的直徑不變時(shí)，滑輪的直徑越大，鋼絲繩的允偏角就會(huì)越?。焕K槽的深度越深，鋼絲繩的允偏角則越大。
所需承受載荷小的滑輪通常使用或者制成實(shí)體輪，所需承受載荷大的滑輪通常使用或者采用鑄鋼、或等，加工成含有筋、孔或者幅輪的零部件，因此本文選取鑄鋼。
由于，因此滑輪直徑為
式中，
3.1.5滾筒的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）滾筒的參數(shù)
材料選取：依照國(guó)家行業(yè)準(zhǔn)則，卷筒的材料通常選取HT200，當(dāng)有特別設(shè)計(jì)要求時(shí)也可以采用或者，亦或是采用焊接加工，本課題根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇HT300。
滾筒最小直徑： （3-5）
—鋼絲繩直徑
—工作級(jí)別系數(shù)可查表得
依照標(biāo)準(zhǔn)與已有產(chǎn)品，綜合考慮最終選擇。
螺旋槽長(zhǎng)度計(jì)算得：
(3-6)
式中，—最大抬升高度
—卷筒實(shí)際直徑
—卷筒理論直徑，值為315
—鋼絲繩槽節(jié)距
—滑輪組倍率
—鋼絲繩安全圈數(shù)，值為2
單層單聯(lián)卷筒得長(zhǎng)度 （3-7）
單層雙聯(lián)卷筒的長(zhǎng)度 （3-8）
多層卷繞卷筒的長(zhǎng)度 （3-9）
—無繩槽卷筒端部大小，具體數(shù)據(jù)由設(shè)計(jì)要求確定
—牢固鋼絲繩使用的尺寸，長(zhǎng)度約為21
—中部光滑區(qū)域尺寸，由鋼絲繩可移動(dòng)偏角確定
—纏繞圈數(shù)
—鋼絲繩總長(zhǎng)度計(jì)算公式為
依照設(shè)計(jì)需求以及空間局限，我們選用單層雙聯(lián)卷筒：
依據(jù)系列以及現(xiàn)實(shí)需要取值為
（2）卷筒的彎曲強(qiáng)度
假如沒有考慮卷筒的自身質(zhì)量，卷筒在承受鋼絲繩的拉應(yīng)力時(shí)，會(huì)讓出現(xiàn)壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、扭應(yīng)力，并且在時(shí)，所承受的主應(yīng)力為壓應(yīng)力，在時(shí)，所承受的主應(yīng)力為彎曲應(yīng)力。
故當(dāng)時(shí)，
（3-10）
其中，—單層卷筒壓應(yīng)力
—許用壓力
—最大拉力
—應(yīng)力減小系數(shù)，通常取0.75
—繩槽節(jié)距
—卷筒壁厚
該設(shè)計(jì)中鑄鐵許用壓力為
—鑄鐵的抗壓極限
經(jīng)過計(jì)算可得：
故，所選擇的材料符合滾筒的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。
以強(qiáng)度為依據(jù)計(jì)算卷筒的穩(wěn)定性，穩(wěn)定系數(shù)K為：
（3-11）
式中， 失穩(wěn)臨界壓力為：
筒壁單位壓力為：
—卷筒壁厚
—卷筒直徑
—繩槽節(jié)距
—最大拉力
（3-12）
總的來看，所選的滾筒在強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的性能都符合設(shè)計(jì)要求。
3.1.6傳動(dòng)比設(shè)計(jì)和減速器選取
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
縱向升降減速比：
齒輪減速比：，
擺線針輪減速器的減速傳動(dòng)原理是擺線嚙合傳動(dòng)，其優(yōu)勢(shì)是傳動(dòng)比高，一級(jí)傳動(dòng)比區(qū)間在，二級(jí)傳動(dòng)比區(qū)間在，選用此設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)可以極大的增加了各部位零件的工作壽命和運(yùn)行性能。
由于傳動(dòng)功率是，轉(zhuǎn)矩是
所以本文選用
3.2水平橫移傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算
3.2.1電動(dòng)機(jī)的選取
水平橫移電動(dòng)機(jī)是借助鏈傳動(dòng)驅(qū)使水平橫移導(dǎo)輪來移動(dòng)的，中層骨架的質(zhì)量為，其中。
（3-13）
導(dǎo)軌表面和導(dǎo)輪之間的摩擦系數(shù)為，所以當(dāng)載車板骨架開始水平移動(dòng)時(shí)其遭受的阻力是，移動(dòng)速度是。所以，功率是：
（3-14）
該設(shè)備傳動(dòng)過程中各部分零件的傳動(dòng)效率位：聯(lián)軸器效率：，鏈傳動(dòng)效率：η=0.97，軸承效率：，減速器效率：；。注意到傳動(dòng)中實(shí)際存在的各種摩擦阻力，能夠?qū)⑤d荷阻力增加10%，從而。所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：。本課題研究中所使用的電動(dòng)機(jī)為Y801-4三相異步電動(dòng)機(jī)，其各項(xiàng)參數(shù)是：額定功率為，額定轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為，質(zhì)量為。
3.2.2橫移導(dǎo)輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算
（1）橫移導(dǎo)輪參數(shù)計(jì)算
材料選擇如表3-2所示
表3-2導(dǎo)輪材料的選擇
軋制車輪
鍛造車輪
鑄造車輪
踏面直徑小于
踏面直徑高于
鋼
鋼
鋼
鋼
本設(shè)計(jì)中導(dǎo)輪的直徑為，導(dǎo)輪表面和軌道的有效接觸距離是，結(jié)合實(shí)際使用情況，導(dǎo)輪的材料我們鋼。
（2）驅(qū)動(dòng)輪打滑檢驗(yàn)
要想確保機(jī)構(gòu)運(yùn)行中不發(fā)生打滑，在設(shè)計(jì)的過程中需要使黏著力和圓周切向力之比大于設(shè)計(jì)所規(guī)定的防止打滑安全系數(shù):
（3-15）
式中，—安全系數(shù)，值為;
—粘著力；
—圓周切向力；
（3-16）
（3-17）
式中，—驅(qū)動(dòng)輪的輪壓;
—粘著系數(shù)，即滑動(dòng)摩擦系數(shù)，在室外工作時(shí)，取f=0.12;
（3-18）
（3-19）
式中，—從動(dòng)輪輪胎壓強(qiáng);
—軸承摩擦系數(shù)，
—軸承內(nèi)徑為;
—滾動(dòng)摩擦系數(shù)；
—附加阻力系數(shù)，，;
—車輪直徑，;
（3-20）
綜上可知，水平橫移時(shí)驅(qū)動(dòng)輪不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象。
3.2.3傳動(dòng)比設(shè)計(jì)和減速器選取
滾筒的轉(zhuǎn)速為：；
縱向升降減速比：；
齒輪減速比：，；
擺線針輪減速器的減速傳動(dòng)原理是擺線嚙合傳動(dòng)，其優(yōu)勢(shì)是傳動(dòng)比高，一級(jí)傳動(dòng)比區(qū)間在，二級(jí)傳動(dòng)比區(qū)間在，選用此設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)可以極大的增加了各部位零件的工作壽命和運(yùn)行性能。
由于傳動(dòng)功率是，轉(zhuǎn)矩是。
因此本文選用。
3.3軸承的校核
該機(jī)構(gòu)各處軸承的校核方法相同，含有軸承的主要地方有橫移軸承、升降滾筒處、定滑輪處、橫移從動(dòng)輪處等，此處以橫移軸承為例，進(jìn)行軸承的校核，發(fā)放如下：選用滾動(dòng)軸承時(shí)所考慮的主要因素有軸承負(fù)荷的性質(zhì)和大小，以及其轉(zhuǎn)速和工作條件等，軸承的受力分析如圖3-1所示。
圖3-3軸承受力分析
（3-21）
（1） 軸承的支反力
水平支反力；
垂直支反力;
總支反力;
（2）軸承的軸向力
依照機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，，
又因?yàn)椋呵?
所以，
軸承的軸向力為：
對(duì)初步計(jì)算所得的值進(jìn)行驗(yàn)算，過程如下：
軸承1：,使用插值法得知
此時(shí)，
軸承2：,使用插值法得知
此時(shí)，
從而，
經(jīng)驗(yàn)算，初步計(jì)算所得數(shù)值可以用來計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷。
（3）當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算
軸承1：
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，，沖擊載荷系數(shù)為
所以，當(dāng)量動(dòng)載荷是：
（3-22）
軸承2：
根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，，沖擊載荷系數(shù)為
所以，當(dāng)量動(dòng)載荷是：
（3-23）
（4）軸承壽命的計(jì)算
因?yàn)?，?
所以，軸承額定使用壽命符合設(shè)計(jì)壽命。
3.4聯(lián)軸器的選取
3.4.1升降電動(dòng)機(jī)減速器軸端處
本次設(shè)計(jì)選用聯(lián)軸器，參照
表3-3升降電動(dòng)機(jī)減速器軸端處計(jì)算
名稱
計(jì)算
減速器高速軸外伸段
，
從動(dòng)端
，3
名義轉(zhuǎn)矩
計(jì)算轉(zhuǎn)矩
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)矩
3.4.2橫移電動(dòng)機(jī)減速器軸端處
本次設(shè)計(jì)選用聯(lián)軸器，參照
表3-4橫移電動(dòng)機(jī)減速器軸端處計(jì)算
名稱
計(jì)算
減速器低速軸外伸段
，
從動(dòng)端
，
名義轉(zhuǎn)矩
計(jì)算轉(zhuǎn)矩
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)矩
3.4.3橫移軸和傳動(dòng)軸軸端處
本次設(shè)計(jì)選用聯(lián)軸器，參照
表3-5橫移軸和傳動(dòng)軸端處的計(jì)算
名稱
計(jì)算
減速器高速軸外伸段
，
從動(dòng)端
，
名義轉(zhuǎn)矩
計(jì)算轉(zhuǎn)矩
公稱轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)矩
3.5聯(lián)接鍵的選取和計(jì)算
3.5.1大齒輪和升降軸處
本次設(shè)計(jì)選用型鍵，并且，鍵的各方面參數(shù)為：
齒輪為45鋼，采用靜連接，且
（3-24）
（3-25）
所以設(shè)計(jì)安全
3.5.2滾筒和連接盤處
本次設(shè)計(jì)選用型鍵，并且，鍵的各方面參數(shù)為：
齒輪為45鋼，采用靜連接，且
（3-26）
（3-27）
所以設(shè)計(jì)安全
第四章 機(jī)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性分析
4.1經(jīng)濟(jì)性分析
立體升降橫移停車場(chǎng)在很多地區(qū)的建設(shè)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)平面泊車場(chǎng)，尤其是在土地價(jià)格昂貴的城市里，傳統(tǒng)平面泊車場(chǎng)的單車位平均價(jià)格是及其高昂的，但是如果采用升降橫移立體車庫(kù)的，可以在同樣面積的土地上增加更多的車位，從而降低每個(gè)車位所分?jǐn)偟慕ㄔ斐杀?。以本文?車位立體停車場(chǎng)為例，傳統(tǒng)三車位所需要的建筑面積，可以增加為7車位，車位數(shù)量可以說是成倍的增加的，但成本只是增加了一小部分，從而極大的提高了設(shè)備的性價(jià)比。立體停車場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)并不僅僅是建造成本發(fā)面的，在以下幾方面也具有很強(qiáng)勢(shì)的優(yōu)點(diǎn)：
（1）安全性能高
伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們之間的財(cái)富差距也在繼續(xù)拉大，一系列社會(huì)問題如“仇富”等變的更加尖銳，越來越多的私家車主遭遇過愛車被他人刮擦或丟失的事件。停放在立體車庫(kù)中，中層和高層車輛幾乎可以杜絕與他人接觸的可能性， 從而降低被他人刮擦的概率，與此同時(shí)可以通過對(duì)車輛的存取進(jìn)行密碼加密處理，憑密碼取車，加強(qiáng)車輛停放在本車庫(kù)內(nèi)的可靠性和安全性，另一方面，專人專車位也可以避免在停放的過程中發(fā)生車輛的碰撞，進(jìn)而降低私家車主的駕車和養(yǎng)車成本。
（2）配置靈活
立體升降停車場(chǎng)的布置在場(chǎng)地上可以做到“充分利用”，設(shè)備的規(guī)模靈活多變，既能夠單獨(dú)安放，也可以組合安放，土地利用率極高，可以最大程度的利用各種閑置和消極的土地，使其帶來最大經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
但是，立體升降車庫(kù)在經(jīng)濟(jì)性方面也有一些缺陷，那就是車庫(kù)的前期投入和后期維護(hù)的成本較高。如果拋開土地的成本，那么建造立體升降車庫(kù)所用到的電動(dòng)機(jī)、鋼骨架和傳動(dòng)裝置較之傳統(tǒng)停車場(chǎng)在技術(shù)要求和成本上都是很復(fù)雜和昂貴的。所以，只有在土地成本昂貴的區(qū)域建設(shè)立體升降停車場(chǎng)才能夠獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，在土地成本低廉且車位需求并不緊張的區(qū)域，傳統(tǒng)的平面停車場(chǎng)在經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)還是十分明顯的。而且立體升降停車場(chǎng)的正常運(yùn)行需要專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)檢修，以確保機(jī)械設(shè)備能夠較長(zhǎng)時(shí)間的處于滿足其設(shè)計(jì)要求的正常工作狀態(tài)下，所以后期的運(yùn)行和維護(hù)成本較高。
4.2環(huán)保性分析
隨著全球化和工業(yè)化的進(jìn)展，環(huán)境問題已經(jīng)到了威脅人類長(zhǎng)久生存和發(fā)展的程度，倡導(dǎo)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展方式逐漸走入人們的視野之中，因此在設(shè)備的設(shè)計(jì)制造過程中，需要將設(shè)備在正常工作運(yùn)行時(shí)的環(huán)保性考慮在內(nèi)。
本文所設(shè)計(jì)的立體升降停車場(chǎng)在環(huán)保方面最為主要的貢獻(xiàn)是，極大的減少了土地的占用面積，建造同樣數(shù)量的泊車位，立體泊車場(chǎng)的占地面積只有傳統(tǒng)平面停車場(chǎng)的一半還不到，從而能夠使土地緊張的地區(qū)在滿足停車需求的情況下，節(jié)省出更多的綠化用地，改善泊車場(chǎng)的周邊環(huán)境狀況，降低車輛的噪聲和尾氣對(duì)周邊居民的影響。立體升降停車場(chǎng)設(shè)備在正常工作運(yùn)行過程中一定會(huì)產(chǎn)生噪音，但假如能夠提前做到計(jì)劃合理并且安放位置正確，則可以將對(duì)環(huán)境的噪音影響降至最低。本次設(shè)計(jì)中所采用的動(dòng)力系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，較之內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)，雖然在動(dòng)力方面有些減弱，但在噪聲和共振方面的優(yōu)勢(shì)是十分優(yōu)秀的，且不會(huì)產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境的影響相對(duì)較小。
一般情況下，如果能夠在滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能要求時(shí)，盡可能的降低整個(gè)機(jī)構(gòu)的自重，就能夠增強(qiáng)配件的強(qiáng)度和耐久性，從而使機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕量化和高效化，延長(zhǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)使用壽命，降低零部件的報(bào)廢和更換頻率。從為環(huán)境減荷的角度來看，盡可能的選用互換性和通用性強(qiáng)的零部件，可以減少制造專用零部件時(shí)所需的材料和能耗。
只有具備完善的后期維護(hù)檢修，才能使設(shè)備更長(zhǎng)時(shí)間的處于正常工作狀態(tài)，從而保證設(shè)計(jì)的環(huán)保性指標(biāo)得以落實(shí)，同時(shí)，正確規(guī)范的使用設(shè)備也是使機(jī)械設(shè)備能夠發(fā)揮其設(shè)計(jì)環(huán)保性的重要舉措，如：
（1）規(guī)范操作，避免產(chǎn)生共振；
（2）嚴(yán)禁粗暴動(dòng)作；
（3）嚴(yán)禁超載使用；
規(guī)范合理的使用和完善的維護(hù)檢修可以延長(zhǎng)立體升降停車場(chǎng)的使用壽命，從而間接的起到環(huán)保效果。
結(jié)論
一些特大城市的汽車保有量通常都較高，并且在可預(yù)期的將來這一數(shù)量還將繼續(xù)增加， “找車位難”已成為限制城市發(fā)展的社會(huì)性問題，因此，研發(fā)一款用于擴(kuò)增泊車位的立體升降橫移使停車場(chǎng)可以有效的緩解這一矛盾。立體式升降橫移停車場(chǎng)在許多方面集成了現(xiàn)代化技術(shù)，這是一個(gè)高科技含量的車庫(kù)，能夠提供便利的泊車位，實(shí)現(xiàn)車輛的快速存取，擁有靈活的車庫(kù)結(jié)構(gòu)，低廉的施工成，將成為未來停車場(chǎng)研發(fā)的主要形式。
本文將三層三列7車位立體升降橫移停車場(chǎng)作為主要此次設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象，通過對(duì)立體升降停車場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式和傳動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)分析，可以得出以下結(jié)論：立體升降橫移停車場(chǎng)作為現(xiàn)代機(jī)械停車設(shè)備家族中的一員，憑借著其空間利用率高、結(jié)構(gòu)組合靈活多變、造價(jià)低廉性價(jià)比高等方面特有的優(yōu)勢(shì)獲得大眾廣泛的認(rèn)可，并且必將發(fā)展成為未來立體泊車設(shè)備的主流型式。
立體升降停車場(chǎng)的根據(jù)功能的不同可以分為五大主要系統(tǒng)：骨架結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車板單元、安全防護(hù)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。該立體泊車場(chǎng)的上層載車板只需要進(jìn)行上下升降縱向移動(dòng)；二層的泊車位需要能夠進(jìn)行升降縱向和水平橫向運(yùn)動(dòng)；底層泊車位只需能夠做左右水平橫向移動(dòng)，底層車輛則直接從載車板上開出。立體泊車場(chǎng)的二層和下層必須保留一個(gè)空位，并且要能夠通過水平橫移來變換空位，使上層和中層載車板車庫(kù)空位降落到底層，停放在底層的車輛可以直接開出。
整個(gè)機(jī)構(gòu)的主體為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，組成結(jié)構(gòu)有立柱、橫梁和縱梁以及橫移導(dǎo)軌等。底層停車位有可以橫向移動(dòng)的載車板；中層泊車位擁有能夠水平挪動(dòng)的車位骨架借助滑輪聯(lián)動(dòng)載車板一塊兒做橫向移運(yùn)，同時(shí)還安裝有能夠使載車板做起落縱向運(yùn)動(dòng)的電梯結(jié)構(gòu)裝置；三層泊車位的框架結(jié)構(gòu)被穩(wěn)定固定在鋼構(gòu)造主體上只能進(jìn)行縱向升降。升降縱向運(yùn)動(dòng)通過縱向起落電動(dòng)機(jī)、鏈條或鋼絲繩進(jìn)行拉升；水平橫向移動(dòng)利用車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌通過水平橫移交流減速電動(dòng)機(jī)與滑輪組實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。
本次設(shè)計(jì)由于知識(shí)儲(chǔ)備和自身水平有限，仍然存在一些不足，主要研究方向?yàn)殇摴羌芎蜋C(jī)械零件部分，對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)沒有進(jìn)行過多討論，需要在今后更深層次的研究，不斷進(jìn)行系統(tǒng)的改進(jìn)和完善。
致謝
經(jīng)過一段時(shí)間的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于較為圓滿地完成了，值此之際我首先要感謝我的指導(dǎo)老師陳鳳騰教授。從選題到論文的定稿，期間的每一處無不凝聚著老師的心血。在設(shè)計(jì)的過程中，老師也很耐心地幫助我解決了一些設(shè)計(jì)上的問題，給了我很多的專業(yè)建議。老師淵博的知識(shí)，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)，永遠(yuǎn)銘記在本人的心中，并將使本人終身難忘，是我今后學(xué)術(shù)生涯和人生旅程上的楷模。他傳授給本人的不僅是理論知識(shí)和實(shí)踐能力，更重要的是如何尋找問題、如何思考問題、如何解決問題。最后，再次感謝陳鳳騰老師在這段時(shí)間里對(duì)本人的無私幫助！
感謝我的舍友在本次課題的完成過程中提供的幫助！
感謝徐州工程學(xué)院圖書館為本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了豐富的參考文獻(xiàn)！
參考文獻(xiàn)
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