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沈陽工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
摘要
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,城市車輛日漸增多, 人們的生存空間卻越來越小, 城市市區(qū)尤其是中心商業(yè)區(qū)停車難的問題已成為制約城市發(fā)展的一大難題 。由于人們?cè)缙趯?duì)此認(rèn)識(shí)不足，在城市規(guī)劃時(shí)對(duì)停車設(shè)施考慮不夠，多為平面式停車場，而這顯然不能滿足人們的停車需要，造成了目前停車設(shè)施嚴(yán)重缺失的局面。立體車庫的出現(xiàn)，為解決這一難題帶來了希望，將地面停車向空間發(fā)展，形成立體停車模式，已經(jīng)成為緩解城市“停車難”的重要途徑之一。
而液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)相比，由于具有重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快、工作平穩(wěn)、操縱控制方便、可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速、可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、當(dāng)采用電液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控等優(yōu)點(diǎn)，成為立體車庫傳動(dòng)系統(tǒng)的首選，本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括立體停車庫液壓系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)動(dòng)作確定等。通過液壓馬達(dá)實(shí)現(xiàn)載車平臺(tái)的平移，液壓缸實(shí)現(xiàn)載車平臺(tái)的升降，80秒內(nèi)會(huì)完成一輛汽車的存放。實(shí)現(xiàn)立體車庫占用空間少，存取方便的功能。
關(guān)鍵詞：立體停車庫，液壓系統(tǒng)，原理設(shè)計(jì)
沈陽工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
Abstract
With the rapid development of economy and the continuous progress of human society, the increasing number of vehicles in the city, the people's living space is getting smaller and smaller, urban areas especially center business area, parking difficult issues has become a restricting the urban development is a major problem. Due to the early people knows inadequacy, in the urban planning of parking facilities consideration is not enough, mostly flat parking lot, which obviously can not meet the people's demands of parking, resulting in the current situation of serious lack of parking facilities. Stereo garage, in order to solve this problem brings hope, the ground parking space for development to form stereo parking mode, has become the urban parking difficult "one of the important ways to alleviate.
And compared with traditional mechanical system and hydraulic system, because of its light weight, small volume, small inertia, fast response speed, stable work, manipulation is easy to control and can achieve a wide range of stepless speed regulation, automatic overload protection, when the electrical and hydraulic control, not only can achieve a higher degree of automatic process control and remote control and other advantages become stereo garage transmission system of choice, the design of the main content including tridimensional parking garage design principles of the hydraulic system, hydraulic system action. Through the hydraulic motor to achieve the vehicle platform shift, the hydraulic cylinder to achieve the vehicle lift, 80 seconds will complete a car storage. The function of realizing the space of the stereo garage is less, and the access is convenient..
Key words: Parking garage，Hydraulic system，Principle design
I
目錄
摘要 I
Abstract II
1 立體停車庫的發(fā)展與意義 3
1.1 立體停車庫發(fā)展的背景 3
1.2 立體停車庫概況 3
1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 3
1.3.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 3
1.3.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 4
2 立體停車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
2.1立體停車庫類型選擇 5
2.2 車庫存取動(dòng)作的確定 5
3 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) 7
3.1 各動(dòng)作的控制方案及原理設(shè)計(jì) 7
3.2 泵站設(shè)計(jì) 9
3.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定 10
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11
4.1 相關(guān)參數(shù)的擬定 11
4.2 載荷計(jì)算 11
4.2.1 液壓缸載荷組成與計(jì)算 11
4.2.2 液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算 13
4.3 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 14
4.4 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算 16
5 液壓元件的選擇 18
5.1 液壓泵的選擇 18
5.2 液壓閥的選擇 19
5.3 液壓管路尺寸的確定 19
5.3.1 類型的選擇 19
5.3.2 管接頭的選擇 20
5.3.3 尺寸的確定 20
5.4 液壓輔件的選擇 21
6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算 22
6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失 22
6.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算 23
7 液壓閥塊的設(shè)計(jì) 25
8 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
8.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式 27
8.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
9 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析 29
9.1 經(jīng)濟(jì)性分析 29
9.2 環(huán)保性分析 29
結(jié)論 30
致謝 31
參考文獻(xiàn) 32
1 立體停車庫發(fā)展與意義
1.1 立體停車庫發(fā)展的背景
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 ,城市車輛日漸增多, 人們的生存空間卻越來越小, 城市市區(qū)尤其是中心商業(yè)區(qū)停車難的問題已成為制約城市發(fā)展的一大難題 。從而立體車庫的應(yīng)運(yùn)而生，為解決這一難題帶來了希望，將地面停車向空間發(fā)展，形成立體停車模式，已經(jīng)成為緩解城市“停車難”的重要途徑之一。
1.2 立體停車庫概況
立體車庫全稱“自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)”，屬于倉儲(chǔ)設(shè)施，它能使停入的車輛自動(dòng)擺放到空缺位置，是一種立體化多空間的自動(dòng)機(jī)械式車庫。根據(jù)不同的特點(diǎn)，立體車庫的種類可以分成很多種。根據(jù)汽車的泊位和數(shù)量，可以分為大型立體車庫、中型立體車庫和小型立體車庫；根據(jù)使用類型的不同，可以分為停放小轎車的立體車庫和停放大型公交車的立體車庫；根據(jù)使用場合的不同，可以分為公共型立體車庫和家用型立體車庫；根據(jù)建筑形式可分為獨(dú)立式和內(nèi)置式（依附式）。而根據(jù)工作結(jié)構(gòu)及形式可分為循環(huán)方式、升降或橫移方式、巷道堆垛方式以及旋轉(zhuǎn)方式。
1.3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)
1.3.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下五部分組成：
（1） 動(dòng)力元件，即液壓泵，其職能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動(dòng)能（表現(xiàn)為壓力、流量），其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動(dòng)力源。
（2） 執(zhí)行元件，指液壓缸或液壓馬達(dá)，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)外做功，液壓缸可驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)），液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
（3） 控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行元件能按照人們預(yù)期的要求進(jìn)行工作。
（4） 輔助元件，包括油箱、濾油器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)正常工作并便于監(jiān)測控制。
（5） 工作介質(zhì)，即傳動(dòng)液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的，另外液壓油還可以對(duì)液壓元件中相互運(yùn)動(dòng)的零件起潤滑作用。
1.3.2液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)
液壓系統(tǒng)特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：
（1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%～20%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；
（2）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；
（3）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；
（4）操縱控制簡便，自動(dòng)化程度高；
（5）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。
（6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化、便于設(shè)計(jì)、制造和使用。
（7）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高；
（8）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平；
（9）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，一般工作溫度在-15℃~60℃范圍內(nèi)。
（10）液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過程中，其壓力大，流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。
（11）由于液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使這種傳動(dòng)無法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。
2 立體停車庫機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1立體停車庫類型選擇
立體停車庫經(jīng)過50多年的發(fā)展，逐漸形成了比較完善的幾種類型，每種類型的立體停車庫都有自己的特點(diǎn)和適用場合。根據(jù)設(shè)計(jì)題目的要求通過查閱資料比對(duì)，最終確定本次設(shè)計(jì)的立體車庫類型為巷道堆垛式（見圖2.1）。
圖2.1 巷道堆垛式立體停車庫
巷道堆垛式立體停車庫主要是通過巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)的水平和垂直移動(dòng)來尋找存取車位，并用巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)上自帶的橫移機(jī)構(gòu)來存取停放車輛，而用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的立體停車庫則以液壓馬達(dá)及液壓缸來實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的平移及提升。巷道堆垛式立體停車庫具有以下特點(diǎn)：1.節(jié)省占地，容車密度大；2.全自動(dòng)化停車設(shè)備，全封閉建造，存取車速度快；3.最適宜建于巷道長度不太長，但層數(shù)較多的大型車庫；4.光電安全檢測，控制車輛規(guī)格及停車數(shù)量。
2.2 車庫存取動(dòng)作的確定
本設(shè)計(jì)的車庫共三層，每層9個(gè)車位，第一層可做普通停車庫使用，第二層與第三層需要通過升降橫移設(shè)備將車存放進(jìn)指定位置。因考慮到汽車被抬升后再進(jìn)行平移會(huì)降低整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定性，所以本設(shè)計(jì)采用先在一層平移，然后進(jìn)行提升，最后經(jīng)推送機(jī)構(gòu)將車存入車庫的存車動(dòng)作，和先將車輛取出，然后提升機(jī)構(gòu)下降，最后平移機(jī)構(gòu)平移的取車動(dòng)作。整個(gè)載車平臺(tái)下由于有平移機(jī)構(gòu)，車輛存取的推送機(jī)構(gòu)等，所以載車平臺(tái)距離地面會(huì)有約500mm的高度，使車輛無法開到載車平臺(tái)上，所以設(shè)計(jì)時(shí)將整體存取機(jī)構(gòu)沉入地下500mm,使載車平臺(tái)與地面一致，方便車輛的駛?cè)牒婉偝?，具體動(dòng)作及執(zhí)行機(jī)構(gòu)如下：
1. 底部提升：車輛首先行駛上載車平臺(tái)，車內(nèi)人員離開，底部舉升液壓缸將整個(gè)存取機(jī)構(gòu)抬升，使平移機(jī)構(gòu)到達(dá)地面上。
2. 橫向平移：車庫前面安放導(dǎo)軌，平移機(jī)構(gòu)抬升至地面后，液壓馬達(dá)帶動(dòng)平移機(jī)構(gòu)的底部輪子在導(dǎo)軌上進(jìn)行平移，到達(dá)要存放車位的下方。
3. 整體提升：載車平臺(tái)到達(dá)存放車位下方后，載車平臺(tái)兩側(cè)的兩個(gè)液壓缸將除平移機(jī)構(gòu)外的其他機(jī)構(gòu)提升至車位前。
4. 小車舉升：到達(dá)指定高度后，載車平臺(tái)上的小型升降機(jī)構(gòu)通過液壓缸將汽車下方抬起，是汽車車輪離開載車平臺(tái)。
5. 小車推送：載車平臺(tái)上的推送液壓缸推動(dòng)小車進(jìn)入車位，被舉升的汽車被放下，小車被推送液壓缸帶回，完成一個(gè)存車動(dòng)作。
取車動(dòng)作與之相反。
33
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3 液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)原理的設(shè)計(jì)是整體設(shè)計(jì)最重要一步，它除了要必須滿足機(jī)械系統(tǒng)所要求的各種動(dòng)作外，還應(yīng)當(dāng)滿足結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高、壽命長、經(jīng)濟(jì)性好、方便維護(hù)等條件。
3.1 各動(dòng)作的控制方案及原理設(shè)計(jì)
1.平移機(jī)構(gòu)：平移機(jī)構(gòu)的執(zhí)行元件為液壓馬達(dá)，由于液壓馬達(dá)對(duì)流量穩(wěn)定性要求較高，所以采用調(diào)速閥回油節(jié)流的回路設(shè)計(jì)。同時(shí)，由于馬達(dá)在換向閥回到中位時(shí)，由于慣性，會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成一側(cè)壓力升高，一側(cè)壓力降低。所以采用溢流閥雙向制動(dòng)的回路設(shè)計(jì)，可以減緩液壓沖擊，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的制動(dòng)?；芈啡缦拢ㄒ妶D3.1）。
圖3.1 平移馬達(dá)回路
2.提升機(jī)構(gòu)：提升機(jī)構(gòu)為兩個(gè)液壓缸，采用回油節(jié)流回路。由于提升高度較大，如液壓缸采用舉升形式將不滿足壓桿穩(wěn)定條件，故采用提拉形式，解決液壓缸不穩(wěn)定情況。同時(shí)液壓缸提升到指定位置后需要停留一段時(shí)間，所以需要鎖緊，采用液壓鎖鎖緊回路，電磁換向閥為Y形中位機(jī)能?；芈啡缦拢ㄒ妶D3.2）。
圖3.2 提升液壓缸回路
3.小車運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)：小車運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件包括小車舉升液壓缸和小車推送液壓缸，完成車輛的存放和取出，兩個(gè)回路均為回油節(jié)流調(diào)速回路?；芈啡缦拢ㄒ妶D3.3）。
4.底部舉升機(jī)構(gòu)：底部舉升執(zhí)行元件為底部舉升液壓缸，將整個(gè)存取機(jī)構(gòu)舉升至地面，回路為回油節(jié)流調(diào)速回路。回路如下（見圖3.4）。
圖3.3 底部舉升回路 圖3.4 小車運(yùn)動(dòng)回路
3.2 泵站設(shè)計(jì)
本泵站采用變量式柱塞泵，由三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，中間以彈性柱銷聯(lián)軸器的形式聯(lián)接，外面安裝鐘形罩將泵固定。由于能量效率不高，考慮到泵的回油口油液溫度較高，因此加以安裝風(fēng)冷。輔助元件包括液位液溫計(jì)，空氣濾清器，回油過濾器，壓力表與壓力表開關(guān)。在油箱底部設(shè)有泄油口，通過細(xì)紋螺塞進(jìn)行開關(guān)。系統(tǒng)中安裝有直動(dòng)式溢流閥，保證系統(tǒng)安全，同時(shí)滿足部分回路工作壓力，泵站具體形式如下（見圖3.5）。
圖3.5 液壓泵站原理圖
3.3 液壓系統(tǒng)原理圖的擬定
液壓系統(tǒng)原理圖如下（見圖3.6）：
圖3.6 液壓系統(tǒng)原理圖
4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.1 相關(guān)參數(shù)的擬定
根據(jù)指導(dǎo)老師所給參數(shù)與相關(guān)資料，確定汽車平均質(zhì)量2.5t，載車平臺(tái)及液壓站總質(zhì)量1t，底部舉升缸舉升高度0.5m,馬達(dá)平移最遠(yuǎn)距離27m,提升液壓缸提升最大高度4m,小車舉升缸舉升高度0.1m，小車推送缸推送距離5m。
4.2 載荷計(jì)算
4.2.1液壓缸載荷組成與計(jì)算
液壓缸所受載荷主要包括作用在活塞桿上的外部載荷和密封阻力，其中作用在活塞桿上的外部載荷包括工作載荷，導(dǎo)軌的摩擦力和由于速度變化而產(chǎn)生的慣性力。工作載荷為：作用與活塞桿軸線上的重力、切削力、擠壓力等。這些作用力的方向如與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同為負(fù)，相反為正。導(dǎo)軌摩擦載荷為：
（4-1）
式中：G——運(yùn)動(dòng)部件所受重力（N）；
——外載荷作用于導(dǎo)軌上的正壓力（N）；
——摩擦因數(shù)
慣性載荷為：
（4-2）
式中：g——重力加速度，；
——速度變化量（m/s）；
——啟動(dòng)時(shí)間或制動(dòng)時(shí)間（s），一般機(jī)械，對(duì)輕載機(jī)械部件取小值，對(duì)重載高速部件取大值，行走機(jī)械一般取
則外載荷：
起動(dòng)加速時(shí)
（4-3）
穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)
（4-4）
減速制動(dòng)時(shí)
（4-5）
工作載荷并非每階段都存在，如該階段沒有工作，則。
由于液壓缸存在摩擦阻力，所以液壓缸所受載荷為：
（4-6）
式中：為液壓缸的機(jī)械效率，一般取0.90~0.95。
將各液壓缸數(shù)據(jù)帶入以上公式計(jì)算載荷：
1.底部舉升液壓缸
工作載荷：
慣性載荷：
載荷：
2.提升液壓缸
工作載荷：
慣性載荷：
載荷：
3. 小車舉升缸
工作載荷：
慣性載荷：
載荷：
4.小車推送液壓缸
工作載荷：
慣性載荷：
載荷：
4.2.2液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算
液壓馬達(dá)載荷力矩主要包括工作載荷力矩，軸頸載荷力矩以及慣性力矩。工作載荷力矩為：被驅(qū)動(dòng)輪的阻力矩、液壓卷筒的阻力矩等。軸頸載荷力矩為：
（4-7）
式中：G——旋轉(zhuǎn)部件施加于軸頸上的徑向力（N）；
——摩擦因數(shù)；
r——旋轉(zhuǎn)軸的半徑（m）
慣性力矩為：
（4-8）
式中：——角加速度（rad/）;
——角加速度變化量（rad/s）;
t——啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)間（s）;
J——回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg）
則外載荷力矩：
起動(dòng)加速時(shí)
（4-9）
穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)
（4-10）
減速制動(dòng)時(shí)
(4-11)
計(jì)算液壓馬達(dá)載荷力矩T時(shí)還要考慮液壓馬達(dá)的機(jī)械效率（=0.9~0.99）。
(4-12)
將液壓馬達(dá)數(shù)據(jù)帶入以上公式計(jì)算載荷力矩：
工作載荷轉(zhuǎn)矩：
軸頸摩擦轉(zhuǎn)矩：
慣性轉(zhuǎn)矩：
轉(zhuǎn)矩：
4.3 液壓缸主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算
一般，液壓缸在受壓狀態(tài)下工作，其活塞面積為
（4-13）
式中：—有桿腔活塞有效作用面積（）；
—液壓缸工作腔壓力（Pa）；
—液壓缸回油腔壓力（Pa）；
F—負(fù)載力
運(yùn)用式（5-13）須事先確定與的關(guān)系，或是活塞桿徑d與活塞直徑D的關(guān)系，令桿徑比。工作壓力≥7.0 MPa的取0.7，由于平臺(tái)缸的壓力≥7.0 MPa，所以取=0.7。
（4-14）
式中：——工作腔壓力，為12MPa；
——背壓力，為0.4MPa
本設(shè)計(jì)中提拉液壓缸為受拉狀態(tài)下工作，此時(shí)活塞直徑D為：
（4-15）
將上面計(jì)算的數(shù)據(jù)代入公式中得各液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑：
1. 底部提升缸
取 =12MPa,=0.4MPa,=0.7
按系列標(biāo)準(zhǔn)值圓整,取=63mm,=45mm。
2.提升液壓缸
取 =12MPa,=0.4MPa,=0.7
按系列標(biāo)準(zhǔn)值圓整,取=63mm,=45mm。
3. 小車舉升液壓缸
取 =10MPa,=0.4MPa,=0.7
按系列標(biāo)準(zhǔn)值圓整,取=63mm,=45mm。
4. 小車推送液壓缸
取 =2MPa,=0.4MPa,=0.8。
按系列標(biāo)準(zhǔn)值圓整,取=50mm,=40mm。
4.4 液壓缸活塞桿穩(wěn)定性計(jì)算
液壓缸承受軸向壓縮載荷時(shí)，當(dāng)活塞桿直徑d與活塞桿的計(jì)算長度l之比大于10時(shí)（即l/d>10），根據(jù)上面要求，底部舉升液壓缸與小車推送液壓缸需要校核活塞桿穩(wěn)定性。
1. 底部舉升液壓缸
取末端條件系數(shù),中碳鋼柔性系數(shù)，活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑：
細(xì)長比：
根據(jù)歐拉公式：
底部舉升液壓缸缸實(shí)際工作負(fù)載：
，所以活塞桿滿足壓桿穩(wěn)定性。
2. 小車推送液壓缸
取末端條件系數(shù),中碳鋼柔性系數(shù)，活塞桿斷面回轉(zhuǎn)半徑：
細(xì)長比：
根據(jù)歐拉公式：
底部舉升液壓缸缸實(shí)際工作負(fù)載：
，所以活塞桿滿足壓桿穩(wěn)定性。
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5 液壓元件的選擇
5.1 液壓泵的選擇
1. 確定液壓泵的最大工作壓力
式中：——液壓缸或液壓馬達(dá)最大工作壓力（MPa）
——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達(dá)入口之間總的管路損失，按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取=1MPa
2.確定液壓泵的流量
多液壓缸或液壓馬達(dá)同時(shí)工作時(shí)，液壓泵輸出流量應(yīng)為
K——系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.1~1.3，此處取K=1.2：
——同時(shí)動(dòng)作的液壓缸或液壓馬達(dá)的最大總流量，可從流量循環(huán)圖查得
3. 選擇液壓泵的規(guī)格
根據(jù)上面求得的和值，系統(tǒng)中擬定的液壓泵為柱塞泵，由《液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》，選擇型號(hào)為PV-32-A3-R-M-1-A的軸向變量柱塞泵。具體參數(shù)如下：
額定壓力：35MPa 幾何排量：32mL/r
轉(zhuǎn)速：300~2400r/min 流量（1500r/min）:48L/min
最大輸入功率：31kW
4. 確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率
液壓泵驅(qū)動(dòng)功率
式中：——液壓泵的最大壓力（Pa）；
——液壓泵的流量（）；
——液壓泵的總效率，參考《液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》表5-9，取=0.8
5. 電動(dòng)機(jī)的選擇
根據(jù)計(jì)算出的液壓泵驅(qū)動(dòng)功率，選取型號(hào)為Y160L2-4 B35的三相異步電機(jī)。
5.2 液壓閥的選擇
1.基本要求
(1)可靠性好，靈敏度高，工作時(shí)振動(dòng)小，壓力損失少，泄漏量小；
(2)安裝方便，價(jià)格適中，壽命長久。
2.應(yīng)注意的問題
(1)閥的規(guī)格，根據(jù)系統(tǒng)的工作壓力和實(shí)際通過該閥的最大流量
(2)選擇溢流閥時(shí)，應(yīng)按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節(jié)流閥和調(diào)速閥時(shí)，應(yīng)考慮其最小穩(wěn)定流量滿足機(jī)器低速性能的要求。
(3)一般選擇控制閥的額定流量應(yīng)比系統(tǒng)管路實(shí)際通過的流量大一些，必要時(shí)，允許通過閥的最大流量超過其額定流量的20%。
本設(shè)計(jì)所選液壓閥如表5.1：
表5.1 液壓閥
序號(hào)
名稱
型號(hào)
1
直動(dòng)式溢流閥
DBDH10P10
1
2
三位四通電磁換向閥
4WE6E50/AW220-50NZ5L
4
3
三位四通電磁換向閥
4WE10J50/AW220-50NZ5L
1
4
疊加式單向調(diào)速閥
MFC-02W-20
1
5
疊加式溢流閥
MRF-02D-2-20
1
6
疊加式單向節(jié)流閥
Z2FS10/S1
2
7
疊加液控單向閥
Z2S10
2
8
疊加式單向節(jié)流閥
Z2FS6/S1
3
5.3 液壓管路尺寸的確定
5.3.1類型的選擇
液壓系統(tǒng)中使用的油管分硬管和軟管，選擇的油管應(yīng)有足夠的通流截面和承壓能力，同時(shí)，應(yīng)盡量縮短管路，避免急轉(zhuǎn)彎和截面突變。
1.鋼管：中高壓系統(tǒng)選用無縫鋼管，低壓系統(tǒng)選用焊接鋼管，鋼管價(jià)格低，性能好，使用廣泛。
2.銅管：紫銅管工作壓力在6.5～10MPa以下，易變曲，便于裝配；黃銅管承受壓力較高，達(dá)25MPa，不如紫銅管易彎曲。銅管價(jià)格高，抗震能力弱，易使油液氧化，應(yīng)盡量少用，只用于液壓裝置配接不方便的部位。
3.軟管：用于兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的連接。高壓橡膠軟管中夾有鋼絲編織物；低壓橡膠軟管中夾有棉線或麻線編織物；尼龍管是乳白色半透明管，承壓能力為2.5～8MPa，多用于低壓管道。因軟管彈性變形大，容易引起運(yùn)動(dòng)部件爬行，所以軟管不宜裝在液壓缸和調(diào)速閥之間。
5.3.2管接頭的選擇
管接頭是油管與油管、油管與液壓件之間的可拆式聯(lián)接件，它必須具有裝拆方便、連接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、壓降小、工藝性好等各種條件。
管接頭的種類很多，液壓系統(tǒng)中油管與管接頭的常見聯(lián)接方式有：焊接式管接頭、卡套式管接頭、擴(kuò)口式管接頭、扣壓式管接頭、固定鉸接管接頭。管路旋入端用的連接螺紋采用國際標(biāo)準(zhǔn)米制錐螺紋（ZM）和普通細(xì)牙螺紋（M）。錐螺紋依靠自身的錐體旋緊和采用聚四氟乙烯等進(jìn)行密封，廣泛用于中、低壓液壓系統(tǒng)；細(xì)牙螺紋密封性好，常用于高壓系統(tǒng)，但要求采用組合墊圈或O形圈進(jìn)行端面密封，有時(shí)也采用紫銅墊圈。
液壓系統(tǒng)中的泄漏問題大部分都出現(xiàn)在它管系中的接頭上，為此對(duì)管材的選用，接頭形式的確定（包括接頭設(shè)計(jì)、墊圈、密封、箍套、防漏涂料的選用等），管系的設(shè)計(jì)（包括彎管設(shè)計(jì)、管道支承點(diǎn)和支承形式的選取等）以及管道的安裝（包括正確的運(yùn)輸、儲(chǔ)存、清洗、組裝等）都要考慮清楚，以免影響整個(gè)液壓系統(tǒng)的使用質(zhì)量。
5.3.3尺寸的確定
油管的內(nèi)徑是根據(jù)管內(nèi)允許流速和所通過的流量來確定，即：
（5-1）
式中：—通過油管的流量；
—油管中允許的流速（表5.2）。
表5.2 允許流速推薦值
管道
推薦流速/（m/s）
液壓泵吸油管道
0.5~1.5，一般取1一下
液壓系統(tǒng)壓油管道
3～6，壓力高，管道短，油粘度低取大，反之取小
液壓系統(tǒng)回油管道
1.5～2.6
1. 液壓泵吸油管路
查《液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》表9-1，取=40mm,外徑50mm，管接頭M482，管道壁厚5mm。
2.液壓泵壓油管路
查《液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》表9-1，取=20mm,外徑28mm，管接頭M272，管道壁厚4mm。
3. 回油管路
查《液壓技術(shù)實(shí)用手冊(cè)》表9-1，取=25mm,外徑34mm，管接頭M332，管道壁厚4.5mm。
5.4 液壓輔件的選擇
1.空氣過濾器 型號(hào)：EF2-32
2.直回式回油過濾器 型號(hào)：PZU-100%x20Y
3.風(fēng)冷式冷卻器 型號(hào)： AH0608T-CA220
4.液位計(jì) 型號(hào)：YWZ-150T-2
5.壓力表開關(guān) 型號(hào)：KF-L8/20E
6.彈簧管壓力表 型號(hào)：Y-100 (0-16MPa)
（5-2）
6 液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算
液壓系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)是在某些估計(jì)參數(shù)情況下進(jìn)行的，當(dāng)各回路形式、液壓元件及連接管路等完全確定后，針對(duì)實(shí)際情況對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行各項(xiàng)性能分析。對(duì)一般液壓系統(tǒng)來說，主要是進(jìn)一步確切地計(jì)算液壓回路各段壓力損失、容積損失及系統(tǒng)效率、壓力沖擊和發(fā)熱溫升等。根據(jù)分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)問題，對(duì)某些不合理的設(shè)計(jì)要進(jìn)行重新調(diào)整，或采取其他必要的措施。
6.1 液壓系統(tǒng)壓力損失
1.沿程壓力損失
沿程壓力損失主要是液壓馬達(dá)平移時(shí)的壓力損失。此管路長28m，管內(nèi)徑12mm，快速時(shí)通過的流量0.285L/s，選用20號(hào)機(jī)械損耗系統(tǒng)用油，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后油的運(yùn)動(dòng)黏度，油的密度。油在管路中的實(shí)際流速為
所以，油在管路中呈層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為
按公式求沿程壓力損失為
（2） 管路局部壓力損失：
計(jì)算公式：
（6-1）
式中：—局部壓力損失系數(shù)。
取，，可得：
（3）閥類零件的局部損失：
根據(jù)原理圖及液壓設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定各閥的壓力損失總體為1.4MPa。
（4）壓力損失總和 ：
所以，從計(jì)算結(jié)果看，液壓泵的輸出壓力還有一定的壓力裕度，所選的液壓泵是合適的，系統(tǒng)最高壓力由溢流閥決定。
6.2液壓系統(tǒng)的發(fā)熱溫升計(jì)算
系統(tǒng)發(fā)熱來源于系統(tǒng)內(nèi)部的能量損失，如液壓泵和執(zhí)行元件的功率損失、溢流閥的溢流損失、液壓閥及管道的壓力損失等。這些能量損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油液溫度升高。油液的溫升使粘度下降，泄漏增加，同時(shí)，使油分子裂化或聚合，產(chǎn)生樹脂狀物質(zhì)，堵塞液壓元件小孔，影響系統(tǒng)正常工作，因此必須使系統(tǒng)中油溫保持在允許范圍內(nèi)。
1.計(jì)算發(fā)熱功率
液壓系統(tǒng)的功率損失全部轉(zhuǎn)化為熱量，其發(fā)熱功率為
（6-2）
式中：Pr——液壓系統(tǒng)的總輸入功率；
——輸出的有效功率
總輸入功率
Pr=
根據(jù)功率循環(huán)圖，液壓系統(tǒng)輸出的有效功率
所以，液壓系統(tǒng)總的發(fā)熱功率：
2.計(jì)算液壓系統(tǒng)的傳熱功率
考慮油箱表面的散熱。前面初步求得油箱有效容積為240L,.按，求得油箱各邊之積
取a為1m，取b為0.6m，h為0.6m。
根據(jù)手冊(cè)式（5-51），求得油箱散熱功率面積為
油箱的散熱功率為，式中：為油箱傳熱系數(shù)，查表5-12，取；為油溫與環(huán)境溫度之差，取=40.則
所以油箱滿足不了系統(tǒng)散熱要求。需另設(shè)冷卻器。
3.計(jì)算冷卻器所需冷卻面積
冷卻面積為
式中：K——傳熱系數(shù)，用管式冷卻器時(shí)，查表9-157??；
——平均升溫，。
取油進(jìn)入冷卻器的溫度，油流出冷卻器溫度，冷卻水溫度，冷卻水出口溫度，則
所需冷卻器的散熱面積為
考慮到冷卻器長期使用時(shí)，設(shè)備腐蝕和油垢、水垢對(duì)傳熱的影響，冷卻面積應(yīng)比計(jì)算值大30%，實(shí)際選用冷卻器散熱面積為
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7 液壓閥塊的設(shè)計(jì)
疊加閥在系統(tǒng)配置形式上有獨(dú)到之處。它安裝在換向閥和底板塊之間，由相關(guān)的起壓力、流量和方向控制作用的疊加閥組成控制回路。每個(gè)疊加閥不僅具有某種控制功能，同時(shí)還起著油路通道作用。這樣，由疊加閥組成液壓系統(tǒng)，閥與閥之間由自身作通道體，按一定次序疊加后，由螺栓將其串聯(lián)在換向閥與底板之間，即可組成各種典型液壓回路。一般來說，同一規(guī)格系列的疊加閥的油口和螺釘?shù)奈恢?、大小、?shù)量都與相同規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)換向閥相同。
由疊加閥組成的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，配置靈活，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造周期短，標(biāo)準(zhǔn)化、通用化合集成化程度較高。
本系統(tǒng)將6通徑10通徑疊加在一起形成閥，內(nèi)部運(yùn)用斜孔技術(shù)，閥塊如下圖：
圖7.1 閥塊平面圖
圖7.2 閥塊軸測圖
圖7.3 閥塊及閥實(shí)體圖
8 液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
液壓站是由液壓油箱，液壓泵裝置及液壓控制裝置三大部分組成。液壓油箱裝有空氣濾清器，濾油器，液面指示器和清洗孔等。液壓站裝置包括不同類型的液壓泵，驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其它們之間的聯(lián)軸器等，液壓控制裝置是指組成液壓系統(tǒng)的各閥類元件及其聯(lián)接體。
8.1 液壓站的結(jié)構(gòu)型式
機(jī)床液壓站的結(jié)構(gòu)型式有分散式和集中式兩種類型。
1.集中式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置獨(dú)立于機(jī)床之外，單獨(dú)設(shè)置一個(gè)液壓站。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是安裝維修方便，液壓裝置的振動(dòng)、發(fā)熱都與機(jī)床隔開；缺點(diǎn)是液壓站增加了占地面積。
2.分散式 這種型式將機(jī)床液壓系統(tǒng)的供油裝置、控制調(diào)節(jié)裝置分散在機(jī)床的各處。例如，利用機(jī)床或底座作為液壓油箱存放液壓油。把控制調(diào)節(jié)裝置放在便于操作的地方。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，泄漏油回收，節(jié)省占地面積。但安裝維修不方便，同時(shí)供油裝置的振動(dòng)、液壓油的發(fā)熱都將對(duì)機(jī)床的工作精度產(chǎn)生不良影響，故較少采用，一般非標(biāo)設(shè)備不推薦使用。本次設(shè)計(jì)采用集中式。
8.2液壓站的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)與液壓泵的聯(lián)接方式分為法蘭式、支架式、支架法蘭式和內(nèi)軸式。
（1）法蘭式 液壓泵安裝在法蘭上，法蘭再與帶法蘭盤的電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與液壓泵依靠法蘭盤上的止口來保證同軸度。這種結(jié)構(gòu)裝拆很方便。
（2）支架式 液壓泵直接裝在支架的止口里，然后依靠支架的底面與底板相連，再與帶底座的電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。為了防止安裝誤差產(chǎn)生的振動(dòng)，常用帶有彈性的聯(lián)軸器。
（3） 法蘭支架式 電動(dòng)機(jī)與液壓泵先以法蘭聯(lián)接，法蘭再與支架聯(lián)接，最后支架再裝在底板上。它的優(yōu)點(diǎn)是大底板不用加工，安裝方便，電動(dòng)機(jī)與液壓泵的同軸度靠法蘭盤上的止口來保證。
（4）內(nèi)軸式 采用為泵專設(shè)的電機(jī)，泵直接插到電機(jī)里。這種結(jié)構(gòu)具有安裝方便，同軸度可靠。節(jié)約空間的優(yōu)點(diǎn)。
本次液壓站設(shè)計(jì)為旁置式，將閥塊、風(fēng)冷式冷卻器、回油過濾器、空氣濾清器、電加熱器等安裝在液壓站上上，這樣可以減少油箱的負(fù)載，同時(shí)旁置式可以有助于柱塞泵吸油，解決了柱塞泵自吸能力差的特點(diǎn)。下圖為液壓站圖。
圖8.1 液壓站
9 經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性分析
9.1 經(jīng)濟(jì)性分析
此次設(shè)計(jì)的立體車庫相對(duì)于普通車庫來講，在價(jià)格上要貴一些，但與普通車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不準(zhǔn)停位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，機(jī)械車庫從管理上可以做到 徹底的人車分流。在地下車庫中采用機(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低得多。機(jī)械車庫一般不做成套系統(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)眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。
9.2 環(huán)保性分析
本系統(tǒng)對(duì)于有可能泄漏油的位置添加了由槽鋼和鋼板焊接而成的接收托盤，減少了油液的飛濺，同時(shí)泵的元件是柱塞泵，噪聲污染也比電機(jī)帶動(dòng)齒輪減速器的方式輕得多。綜上所述，此次設(shè)計(jì)的立體車庫性價(jià)比高，結(jié)構(gòu)緊湊，布置合理，自動(dòng)化程度高，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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結(jié)論
此次通過對(duì)立體車庫系統(tǒng)的研究，分析了立體車庫的工作原理，經(jīng)過對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)液壓系統(tǒng)的主要原件進(jìn)行了選型。按照所選元件的外型尺寸對(duì)液壓系統(tǒng)的液壓站進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？紤]本設(shè)計(jì)采用板式連接，設(shè)計(jì)了適用于本系統(tǒng)的閥塊。以上這些讓我對(duì)液壓有了更加全面的了解，為以后的學(xué)習(xí)工作提供了很好地幫助。
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致謝
歷時(shí)三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)就此結(jié)束，在這三個(gè)多月里，迷茫過，偷懶過，奮斗過，得到過，感謝劉永吉老師在這期間的精心教導(dǎo)，讓我對(duì)液壓有了更加全面的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也感謝同組的同學(xué)，感謝他們對(duì)我的無私幫助。
在這三個(gè)月里我學(xué)到了許多知識(shí)，除了對(duì)液壓方面有了全新的認(rèn)識(shí)，也學(xué)習(xí)了比如三維繪圖軟件Solidworks，二維繪圖軟件CAXA等制圖軟件，在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，遇到里許多難題，通過老師的幫助和自己的努力最終解決了許多難題，同時(shí)知道了機(jī)械行業(yè)人所必須的嚴(yán)謹(jǐn)與負(fù)責(zé)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)要結(jié)束了，大學(xué)生活也跟著結(jié)束了，這是大學(xué)終點(diǎn)，也是研究生起點(diǎn)。我想在不久的將來，我會(huì)帶著去做畢設(shè)的這種心態(tài)去繼續(xù)我的研究生生涯，完成人生里一段旅程。
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