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第1章 緒論
1.1課題的來源，目的及意義
近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量不斷增加。中國的汽車市場2006年新車銷量達721萬輛,與上一年相比增加了25%。轎車的增長幅度尤為明顯,同比增長37%,達到380萬輛,三年間增加了近一倍。根據(jù)權威估計,2008年中國汽車市場的銷量將達1000萬輛。但與此同時，汽車停車場地的增長卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量嚴重比例失調(diào)，由此帶來停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。
鏈驅(qū)動雙層升降橫移式停車設備又名立體車庫，它占地空間小，并且可以最大限度的利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個有效手段。國家記委已明確機械立體停車設備及城市立體停車場為國家重點支持的產(chǎn)業(yè)。1998年1月1日起執(zhí)行的《國家記委6號令》把機械式立體車庫和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品和技術”。國家海關總署對機械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項目給予免征進口稅”。上述措施為我國立體車庫產(chǎn)業(yè)的成長提供了良好的條件，也為我國解決城市停車問題提供了機會。可以預見：立體車庫具有廣闊的市場前景。
研究的目的就是開發(fā)一套實用，安全有效的鏈驅(qū)動雙層升降橫移式立體車庫停車設備，并進行相應的擴展研究。
本項目的研究與開發(fā)，為21世紀初期的城市交通系統(tǒng)提供實用的，具有自主知識產(chǎn)權，國產(chǎn)化城市停車技術和裝備，對緩解城市用地緊張，解決城市停車難的問題具有重要意義。
1.2立體車庫概述
車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結果，立體停車設備的發(fā)展在國外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無論在技術上還是在經(jīng)驗上均已獲得了成功。我國也于90年代初開始研究開發(fā)機械立體停車設備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，鏈驅(qū)動雙層升降橫移式立體車庫停車設備以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被廣大用戶接受。
鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫與傳統(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平方米的面積，而如果采用雙層機械車庫，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，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。
鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫與地下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)或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉。應該說，鏈驅(qū)動雙層升降橫移式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械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量比工人管理的地下車庫低得多。鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。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機械停車樓。這對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。
在中華人民共和國機械行業(yè)標準 JB/T 8713-1998 ：機械式停車設備類別，形式，基本參數(shù)要目中，對機械式停車設備進行了劃分，其類別代號如下：
升降橫移類，代號為SH，是指通過設備的垂直升降和水平橫移進行移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。
垂直循環(huán)類，代號為CX，是指通過搬運器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)的循環(huán)移動，來實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。
水平循環(huán)類，代號為SX，是指搬運器在水平平面內(nèi)排列成2列或2列以上連續(xù)循環(huán)列尖轉換移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。
多層循環(huán)類，代號為DX，是指車輛搬運器在垂直平面內(nèi)排成2層或2層以上做連續(xù)移動，兩端有升降機構進行循環(huán)層間轉換移動，實現(xiàn)車輛存取的停車設備。
平面移動類，代號為PY，是指存車位與搬運器在同一水平面內(nèi)，通過搬運器在水平面內(nèi)做往復移動，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。
巷道堆垛類，代號為XD，是指存車位在巷道一邊或兩邊多層布置，通過搬運器在巷道內(nèi)做水平，垂直或水平垂直復合運動，實現(xiàn)車輛的存取功能的停車設備。
垂直升降類，代號為CS，是指停車位分布在井道周圍，通過升降搬運器在專用升降通道內(nèi)做升降移動，時間車輛存取功能的停車設備。
簡易升降類，代號為JS，是指通過單一搬運器的升降，俯仰或二三層搬運器的整體升降，俯仰，實現(xiàn)車輛二三層車輛存取功能的停車設備。
汽車升降機類代號為QS;是指搬運器運載車輛(或同時運載駕駛員)垂直升降運行進行多層平層對位，從搬運器到存車位需要駕駛員駕車入位，實現(xiàn)車輛存取功能的停車設備。
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進行存取，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用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
巷道堆垛式立體車庫設備是20世紀60年代后歐洲根據(jù)自動化立體車庫原理設計的一種專門用于停放小型汽車的停車設備。該種車庫設備采用先進的計算機控制，是一種集機、光、電、自動控制為一體的全自動化立體全封閉車庫，存車安全等特點。該類車庫主要適應大型密集式存車。
1.3幾種機械停車設備的特點及比較
（一） 升降橫移式
升降橫移式立體車庫采用模塊化設計，每單元可設計成兩層、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。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。
1. 產(chǎn)品特點：
1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設周期短。
2) 價格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。
3) 可采用自動控制，構造簡單，安全可靠。
4) 存取車迅速，等候時間短。
5) 運行平穩(wěn)，工作噪聲低。
6) 適用于商業(yè)、機關、住宅小區(qū)配套停車場的使用。
（二） 巷道堆垛式
巷道堆垛式立體車庫采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機進行存取，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用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
（三）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，可省去司機調(diào)頭。垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對設備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻最小。
（四） 垂直循環(huán)式
產(chǎn)品特點：
1) 占地少，兩個泊位面積可停6~10輛車。
2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。
3) 價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設周期短。
4) 可采用自動控制，運行安全可靠。
基于上述比較，根據(jù)需要現(xiàn)選擇鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫進行設計。
1.4 總體方案確定
由于我設計的鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫，所以首先應確定用哪種方式升降，如可采用升降機式、電梯式。其次，對于傳動系統(tǒng)（包括鏈傳動的鏈與棘輪的設計、鋼絲吊動的滑輪和鋼絲繩的設計、電機型號的選用）、載車板等機械部分的繪圖設計和控制系統(tǒng)的簡單設計，要確定傳動的方式，如鋼絲繩，鏈條等；
初步擬定方案如下：
方案1：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位載車板的長度寬度。設計載車板的形式，計算校核載車板的力學性能。
二、根據(jù)對傳動結構的分析和受力的分析選擇采用電梯式升降。選擇滑輪，確定其尺寸。確定鋼絲繩的材料、直徑。對上述部件進行力學計算，校核。
三、使用轉向盤，當車降下時已轉換方向。轉向盤可通過齒輪或者渦輪蝸桿實現(xiàn)轉向。
四、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。
五、載荷均勻分布，機械效率高。
六、結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便。
七、考慮安全防護設計。
八、考慮環(huán)保設計。
九、經(jīng)濟性考慮。
方案2：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個車位載車板的長度寬度。設計載車板的形式，計算校核載車板的力學性能。
二、根據(jù)傳動結構的分析和受力的分析選擇采用升降機式的升降機構。選擇鏈輪和鏈，確定其尺寸規(guī)格。然后對其校核。
三、不用轉向，故不用轉向盤。結構簡單，工作可靠，拆裝維修方便
四、確定制動方案。選擇電磁接觸閥。
五、載荷均勻分布，機械效率高。
六、考慮安全防護設計。
七、考慮環(huán)保設計。
八、經(jīng)濟性方案設計。
綜合以上兩種設計方案，第二種方案比較適合本設計。整個機構的傳動機構采用鏈傳動，在上面放置兩條循環(huán)鏈，兩條鏈通過一條通軸連接，而通軸上的鏈輪由與減速器相連鏈帶動，實現(xiàn)轉動，從而帶動兩條循環(huán)鏈同步轉動，這樣就保證了傳動的平穩(wěn)性。而第一種方案中，如果用鋼絲繩傳動也可實現(xiàn)機構的傳動，但是如果要實現(xiàn)第一種方案一樣的功能，傳動過程顯得就要麻煩一些。因為要是實現(xiàn)同步轉動，必須選擇鏈與鋼絲繩同時使用才能達到同步傳動的效果。
本設計的傳動特點是：
·自動化程度高，快速處理，連續(xù)出入庫，停車效率高。
·組合式框架設計，保證了產(chǎn)品一致性， 安裝拆卸非常方便。
·設有多重安全防護措施，確保人車安全。
·操作簡便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。
·電機及所用電器元件采用進口名牌產(chǎn)品。
·不排出汽車廢氣，清潔環(huán)保。
1.5 移動方案的比較
機械式立體停車庫有許多種類型，根據(jù)其工作原理可分為：升降橫移式；水平循環(huán)式； 平面移動式等等。采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設備叫做升降橫移式立 體停車庫，由于升降橫移式停車庫的類型比較多，規(guī)模可大可小，對場地的適應性強，因 此采用這一類型的停車庫十分的普遍。
升降橫移式立體停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。停泊在這類車庫內(nèi)地面的車 只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需要通過中間層橫移出空位，將載車板升或降 到地面層，駕駛員才可以進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。升降橫移式立體停車庫的布 置型式主要有兩種：半地下布置型式和地上布置型式
本設計是雙層六位五車的小型立體車庫，多用于居民小區(qū)，其簡圖如下所示:
4
5
6
1
2
3
圖2-1
移動方案（1）：
將1號車位作為定位，2，3 號車位可以直接提取車。 在存取 4 號車時，將 4 號位降到 1 號位上，進行存取車。
在存取 5 號車時，將 2 號位移動到 1 號為上，5 號位降到 2 號位上，進行存取車。 在存取 6 號車時，將 2 號位移動到 1 號位上，3 號位移動到 2 號位上，5 降到 3 號位
進行存取車。
移動方案（2）：
可將3號車位作為定位，其存取方式和方案（1）相同，故不再做表述。
移動方案（3）：
將號2車位作為定位，1，3 號車位可以直接進行存取車。
在存取 4 號車時，將 1 號車位移動到 2 號車位上，4 號車位降到 1 位進行存取車。 在存取 5 號車時，將 5 號車位降到 2 位上，進行存取車。
在存取 6 號車時，將 3 移動到 2 位上，6 降到 3 號車位上，進行存取車。
綜上所述，可以知道方案（3）最快捷，所以本設計采用方案（3）作為車庫整體移動的方案。
第2章 鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫技術參數(shù)
2.1傳動機構的組成
本傳動機構如下圖，由循環(huán)鏈，兩條升降鏈，和14個鏈輪組成，圖中顯示的是對稱結構的一部分，兩部分由端部的一通軸連接。升降部分主要是用于第二層車輛的存放，在第一層將車存放在載車板上，通過兩條升降鏈將車升到二層，然后在經(jīng)過PLC控制，由循環(huán)鏈來控制轎車放在哪個車位。
2.2 傳動機構的主要參數(shù)
技 術 性 能 參 數(shù)
名稱：鏈驅(qū)動雙層升降橫移式車庫
放車輛數(shù)：5輛
使用車尺寸：4700*1700*1550
驅(qū)動：5.5kw電動機
速度：6m/min
車重：〈1600KG
適用車型：小型轎車
控制方式：伺服定位控制
管理方式：專人管理方式
操作方式：觸摸屏操作
實現(xiàn)方式：上層實現(xiàn)鏈驅(qū)動形式升降存取車輛，下層實現(xiàn)橫移存取車輛
第3章 機械系統(tǒng)傳動設計
3.1傳動鏈和鏈輪的選擇
起重鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點是撓性大，鏈輪片齒數(shù)可以很少，因而直徑小，結構緊湊，其缺點是對沖擊的敏感性大，突然破斷的可能性大，磨損也較快。
另外，不能用于高速，通常速度小于0.1米/秒（用于星輪），速度小于1米/秒，用于光輪卷筒。片式關節(jié)鏈的優(yōu)點：撓性較焊接鏈更好，可靠性高，運動較平穩(wěn)。缺點：有方向性，橫向無撓性，比鋼絲繩重，與焊接鏈差不多，成本高，對灰塵和銹蝕膠敏感。
起重鏈用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重機械。為了攜帶和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。
片式關節(jié)鏈是由薄剛片以銷軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式關節(jié)鏈選擇計算方法相同。
根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計算鏈條的破壞載荷
（N） Fmax—鏈條最大工作載荷（N）
S—安全系數(shù)（按手冊2—8.1—75選取）
選擇片式關節(jié)鏈中的傳動用短節(jié)距精密磙子鏈
結構和特點：
由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配合；銷軸和套筒為動配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉動，以減少嚙合時的摩擦和和磨損，并可以緩和沖擊，故選擇單排短節(jié)距磙子鏈。
3.2鏈的設計計算
3.2.1設計標準
準GB/T181500—2000〈〈滾子鏈傳動選擇指導〉〉是鏈傳動設計選擇標準。此標準等同采用ISO10823。
3.2.2傳動的計算
1. 鏈輪齒數(shù)
小鏈輪齒數(shù) 取=25，傳動比i=2.5
大鏈輪齒數(shù) =i=2.5×25=62.5 取62
2. 實際傳動比
i===2.48
3. 鏈輪轉速
初選小鏈輪線速度=0.1m/s，
估選小鏈輪直徑d=160mm，
則大鏈輪直徑D=id=2.48×160=396mm
由大鏈輪和小鏈輪在同一軸上，故大鏈輪上的線速度=×=0.1×2.48=0.248m/s，則與電機相連的小鏈輪的線速度==0.248m/s
則其轉速為===30m/s
則大鏈輪轉速為===12r/min
4. 修正功率
小鏈輪傳遞功率為P=2.4kW
故=2.4×1.4×1=3.36kW
式中參數(shù)：
查機械設計手冊表14.2-4，工況系數(shù)=1.4，
主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1，
5. 鏈條節(jié)距P
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