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目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒 論 1
1.1課題的背景和意義 1
1.2.1國外現(xiàn)狀 4
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 5
1.3立體車庫概述 6
1.3.1立體車庫類型 6
1.4立體車庫發(fā)展趨勢 7
1.5 本文的主要研究目標(biāo)和研究內(nèi)容 8
1.5.1研究目標(biāo) 9
1.5.2研究內(nèi)容 9
第2章 簡易垂直無避讓式立體車庫機(jī)械部分設(shè)計(jì) 10
2.1 垂直無避讓式立體車庫的工作原理 10
2.2 垂直無避讓式立體車庫的主要組成部分 10
2.3 主要鋼材選型 11
2.4 載車板設(shè)計(jì) 12
2.5 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13
2.5.1電機(jī)功率計(jì)算及選型 14
2.5.2鋼絲繩選型 15
2.5.3卷筒的計(jì)算 17
2.5.4滑輪的設(shè)計(jì) 18
2.5.5提升傳動(dòng)軸的計(jì)算 18
2.5.6聯(lián)軸器的選型 19
2.5.7軸承的選型 19
2.6立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
2.6.1焊縫連接要求 20
2.6.2螺栓連接要求 21
2.7立體車庫鋼結(jié)構(gòu)分析校核· 22
2.8本章小結(jié) 24
第3章 簡易垂直無避讓式的安全保護(hù)措施的考慮 25
3.1概述 25
3.2安全裝置 25
3.2.1防墜裝置 25
3.2.2減震裝置 25
3.2.3立體停車庫緊急停車、誤操作報(bào)警 26
3.3本章小結(jié) 26
結(jié)論 26
參考文獻(xiàn) 27
致謝 30
摘 要
立體車庫是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動(dòng)停放及科學(xué)寄存的倉儲(chǔ)設(shè)施。隨著城市汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個(gè)普遍現(xiàn)象。機(jī)械式立體車庫可充分利用上地資源，發(fā)揮空間優(yōu)勢，最大限度地停放車輛，成為解決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。本課題以較為簡單的垂直無避讓式立體車庫為研究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運(yùn)行效率的雙重因素。
本文在對國內(nèi)外車庫現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢做了充分認(rèn)知的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)時(shí)我的知識(shí)和能力，選擇簡易單個(gè)體車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。簡易垂直無避讓式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部分：車庫結(jié)構(gòu)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分和控制系統(tǒng)部分。本文簡單介紹了車庫的主體結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，對車庫的控制系統(tǒng)在此不作分析說明，依據(jù)垂直無避讓式立體車庫的運(yùn)行原理，運(yùn)用力學(xué)理論對垂直無避讓式立體車庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的力學(xué)分析，包括垂直無避讓式立體車庫的框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度等。利用SolidWorks建立立體車庫三維圖形。在SolidWorks繪制圖形過程中，再對部件選型中不合適的進(jìn)行替換，以達(dá)到最佳效果，最后再導(dǎo)成二維圖形。為了使停車設(shè)備滿足使用要求，根據(jù)垂直無避讓式立體車庫的實(shí)際，在垂直無避讓式立體車庫中使用了一些必要的安全技術(shù)，這樣保證了車輛的絕對安全，使得整個(gè)車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：垂直無避讓式；立體車庫；家用車庫；鋼結(jié)構(gòu)；SolidWorks
Abstract
Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which Simple vertical type stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.
On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, Combined with my knowledge and ability at that time， we choose Simple vertical type garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player Simple vertical type ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and The control system of the garage is not for analysis in this note， The finite element reliability checking of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down stereo garage. Including intension of the framework structure etc. Using SolidWorks to establish parking three-dimensional graphics.? In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to the facts of the Simple vertical type stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the Simple vertical type stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth.
Keywords：Vertical Lift；Stereo garage；Homehold GarageSteel；Structure；SolidWorks
本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 緒 論
1.1課題的背景和意義
隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。以北京市為例，截止2006年底，市區(qū)僅有公共停車場827處，共計(jì)車位5.6萬個(gè)，僅占市區(qū)機(jī)動(dòng)車擁有量的8.5％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的227個(gè)地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機(jī)動(dòng)車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達(dá)64％，而且還有繼續(xù)上升之勢。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對全國15個(gè)大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機(jī)動(dòng)車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對于渴望“車者有其位”的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準(zhǔn)備不足。上世紀(jì)80年代初期，北京市權(quán)威部門對2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測僅僅是70萬－80萬輛，而事實(shí)上到新世紀(jì)鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多了100萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達(dá)45萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的“欠賬”最保守估計(jì)應(yīng)為20－30％。
圖 1.1 被汽車占領(lǐng)的城市
停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動(dòng)態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會(huì)出現(xiàn)停車難的一系列問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機(jī)動(dòng)車輛平均增長速度在15%-20%，而同時(shí)期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機(jī)動(dòng)車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。專家們指出，解決城市靜態(tài)交通問題，大體分為軟硬兩種措施。所謂軟措施，就是通過政策法規(guī)，限制路面停車，提高停車場利用效率，使部分車主更愿意改乘公共交通工具，以減少機(jī)動(dòng)車對停車場的需求。而硬措施，主要包括增建停車場，建設(shè)地下及立體停車場、利用其它空間滿足停車需求。而無論采取什么措施，在規(guī)劃后再收拾殘局，于局限內(nèi)彌補(bǔ)不足，政府和管理部門所需投入得精力和資金都不小。
圖 1.2 先進(jìn)的自動(dòng)化立體車庫
隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的生產(chǎn)、生活方式趨于集中，城市的規(guī)模越來越大，人們在城市里的生存空間卻越來越小，于是出現(xiàn)了要利用空間的理念，城市中開始建設(shè)立體建筑、立體交通和立體停車。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，城市中心商住區(qū)高樓大廈林立，社區(qū)道路、高架交通干道、立交橋和地下鐵路，編織出城市立體交通網(wǎng)，汽車的住宅--停車場也有了長足的發(fā)展，由平面停車向立體停車，由簡單的機(jī)械車庫向計(jì)算機(jī)管理高度自動(dòng)化的現(xiàn)代立體停車演變，成為具有較強(qiáng)的實(shí)用性、觀賞性和適合城市環(huán)境的建筑。伴隨著汽車進(jìn)入家庭，城市動(dòng)態(tài)、靜態(tài)交通管理制度的不斷完善和人們對居住環(huán)境要求的提高，給停車產(chǎn)業(yè)提供了前所未有發(fā)展機(jī)遇，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。作為現(xiàn)代大都市的標(biāo)志，立體建筑和立體交通都有了顯著發(fā)展，道路擁擠、車滿為患已成為當(dāng)今快節(jié)奏社會(huì)中的最不和諧之音，發(fā)展立體停車已成為人們的共識(shí)。目前我國經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展時(shí)期，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進(jìn)入家庭的步伐正在加快，停車產(chǎn)業(yè)市場前景廣闊。機(jī)械式立體車庫既可以大面積使用，也可以見縫插針設(shè)置，還能與地面停車場、地下車庫和停車樓組合實(shí)施，是解決城市停車難最有效的手段，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。當(dāng)前，我國許多大城市如北京、上海、深圳都開始大力發(fā)展機(jī)械式立體停車產(chǎn)業(yè)。機(jī)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(jī)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(jī)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。
機(jī)械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(zhǔn)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，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。
近年來 ，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車數(shù)量的不斷增加。截至2003年底，我國個(gè)人汽車保有量為12427672輛。其中，個(gè)人轎車4890387輛，比2002年增加1462441輛，增長率為42.7%，但與此同時(shí)，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)量的比例嚴(yán)重失調(diào)，由此帶來停車難、違章停車、停車管理困難等一系列問題。當(dāng)以往的路邊、人行道上停車、地下或地面停車場均解決不了上述問題時(shí)，采用機(jī)械式立體停車設(shè)備是一個(gè)非常有效的措施。機(jī) 械 式立 體停車設(shè)備又名立體車庫，它占地空間小，并且可最大限度地利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)有效手段。國家計(jì)委已明確機(jī)械式立體停車設(shè)備及城市立體停車場為國家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)，1998年1月1日起執(zhí)行的《國家計(jì)委6號(hào)令》把機(jī)械式停車序和立體停車場列入“國家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄”，國家海關(guān)總署對機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)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間題提供了機(jī)會(huì)?？梢灶A(yù)見立體車庫具有非常廣闊的市場前景。1.2 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀。
1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀
1.2.1國外現(xiàn)狀
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(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)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(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟(jì)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(dá)國家積極開展了機(jī)械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達(dá)國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺(tái)地區(qū)的停車業(yè)也通過引進(jìn)--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(shù)和出口產(chǎn)品。
圖 1.3 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(shù)幾乎包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進(jìn)技術(shù)。機(jī)械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強(qiáng)度和剛度，又使設(shè)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(qiáng)韌、耐用?？刂萍夹g(shù)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(shù)，使運(yùn)行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動(dòng)和噪音也趨于最小。控制形式有，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(jī)械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護(hù)裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。
日本是最早應(yīng)用機(jī)械式車庫的國家之一，其在上世紀(jì)60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機(jī)械式停車設(shè)備。當(dāng)時(shí)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(shè)備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺(tái)灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國機(jī)械車庫技術(shù)是日本機(jī)械停車技術(shù)的派生。其機(jī)械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)70年代中期開始起步，80年代開始引進(jìn)日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段得到政府的高度重視，各種機(jī)械停車設(shè)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(shè)備行業(yè)進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展階段。
圖 1.4 韓國LG公司研發(fā)的塔式
1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國機(jī)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(jìn)和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標(biāo)準(zhǔn)制定的我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也于近幾年出臺(tái)，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機(jī)械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟(jì)、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(shù)標(biāo)準(zhǔn)；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進(jìn)國外技術(shù)制造，技術(shù)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(gè)別企業(yè)為搶占市場，采取低價(jià)競爭；缺少科研設(shè)計(jì)單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴(yán)重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達(dá)國家的有關(guān)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(shí)現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運(yùn)行機(jī)制，利用價(jià)格杠桿調(diào)高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵(lì)按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。
圖 1.5 在我國廣泛使用的立體車庫
1.3立體車庫概述
機(jī)械式停車庫就是利用機(jī)械來存取、停放車輛的整個(gè)停車設(shè)施，以立體化存放的機(jī)械式停車庫叫做機(jī)械式立體停車庫。一般情況下，作為停車庫，除了機(jī)械式停車設(shè)備外，還應(yīng)包括有關(guān)的車道、出入口前的空地、管理辦公室以及通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)備、消防設(shè)備、出入口設(shè)備、收費(fèi)設(shè)備等輔助設(shè)備，它包含了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光學(xué)、磁控技術(shù)領(lǐng)域的成熟先進(jìn)技術(shù)，己成為技術(shù)密集型產(chǎn)品的代表。
1.3.1立體車庫類型
智能立體車庫由機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)及其相應(yīng)的設(shè)備組成。按照機(jī)械裝置的構(gòu)造，立體車庫一般可分為以下幾類：
（1）升降橫移類 代號(hào)SH
采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的立體停車庫叫升降橫移類停車庫。其工作原理為:一層車位只能橫移，中間車位即可橫移又可升降，上層車位只能升降，該類車庫通過各層車位的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)車輛的存取。
（2）垂直循環(huán)類 代號(hào)CH
垂直循環(huán)類機(jī)械式停車庫采用了垂直方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的停車系統(tǒng)存取車輛的停車設(shè)備。這種停車設(shè)備的工作原理是電機(jī)通過減速機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在牽引機(jī)構(gòu)—鏈條上，每隔一定距離安裝一個(gè)存車托架，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，存車托架隨鏈條一起做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到存取車的目的。
（3）水平循環(huán)類 代號(hào)SX
采用一個(gè)水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)的車位系統(tǒng)存取停放車輛機(jī)械式停車設(shè)備的存車庫叫水平循環(huán)類停車庫。其工作原理是存取停放車輛的車位系統(tǒng)在水平面上作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，將所需存取車輛的載車板移到出入口處，駕駛員再將汽車存入或取出。
（4）多層循環(huán)類 代號(hào)DX
多層循環(huán)類停車庫是采用了通過使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，而實(shí)現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停車設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)減少占的面積，提高存取車自動(dòng)化程度的機(jī)械式停車庫。
（5）平面移動(dòng)類 代號(hào)PY
采用在同一層上用搬運(yùn)臺(tái)車或起重機(jī)平面移動(dòng)車輛，或使載車板平面橫移實(shí)現(xiàn)存取車輛，已可用搬運(yùn)臺(tái)車和升降機(jī)配合實(shí)現(xiàn)多層平面移動(dòng)存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的停車庫叫平面移動(dòng)類停車庫。
（6）巷道堆垛類 代號(hào)XD
采用以巷道堆垛機(jī)或橋式起重機(jī)將進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛水平且垂直移動(dòng)到存車位，并用存取機(jī)構(gòu)存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備的車庫叫巷道堆垛類停車庫。
（7）垂直升降類 代號(hào)CS
垂直升降類汽車停車庫也稱為塔式立體停車庫，它是通過提升機(jī)的升降和裝載提升機(jī)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板橫移，實(shí)現(xiàn)存取車輛的機(jī)械式停車庫。垂直升降類停車設(shè)備的工作原理是:用提升機(jī)構(gòu)將車輛或載車板升降到指定層，然后用安裝在提升機(jī)構(gòu)上的橫移機(jī)構(gòu)將車輛或載車板送入存車位;或是相反，通過橫移機(jī)構(gòu)將指定存車位上的車輛或載車板送入提升機(jī)構(gòu)，提升機(jī)構(gòu)降到車輛出口處，打開車庫門，駕駛員將車輛開走。
（8）簡易升降類 代號(hào)JS
把停車位分成上、下二層或二層以上，借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)使汽車存入或取出的簡易機(jī)械式停車庫叫做簡易升降類機(jī)械式停車庫。
1.4立體車庫發(fā)展趨勢
隨著當(dāng)今社會(huì)各種高新技術(shù)的引入，立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化、智能化和高自動(dòng)化方向發(fā)展，重點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:
①專業(yè)化:立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運(yùn)行而不出故障是用戶的首要要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。因此，必須提高制造廠家的專業(yè)化程度，才能保證設(shè)備的可靠性，立體車庫的軟硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套也應(yīng)當(dāng)達(dá)到專業(yè)化程度。
②復(fù)雜化:立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機(jī)械設(shè)備，還包含了當(dāng)今機(jī)械、電子、建筑、液壓、光學(xué)、磁控、管理和計(jì)算機(jī)技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進(jìn)技術(shù)。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時(shí)采用聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動(dòng)識(shí)別、限速保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈繩長度超范圍報(bào)警和彈性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車安全檢測、圖像識(shí)別技術(shù)、科學(xué)管理等，各種領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個(gè)獨(dú)立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。
③智能化:立體車庫的發(fā)展越來越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術(shù)正在迅速進(jìn)入該領(lǐng)域，如變頻技術(shù)、全電腦控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動(dòng)判別排除及處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設(shè)計(jì)專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制，尤其是對于“模塊”閣架式立體車庫的電梯調(diào)配，自動(dòng)送車找位、自動(dòng)平層，應(yīng)快捷、準(zhǔn)確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設(shè)置要與動(dòng)態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運(yùn)行。
④高自動(dòng)化:立體車庫的高自動(dòng)化主要表現(xiàn)為先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)和科學(xué)的管理方法。控制技術(shù)和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率。在控制方法上采用了遙控技術(shù)和自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng);車輛?？糠€(wěn)妥(在車庫外面需要自動(dòng)轉(zhuǎn)向)后，車庫可以將汽車自動(dòng)停放到合適的位置，可實(shí)現(xiàn)無人操作;在科學(xué)管理方面，計(jì)算機(jī)中心對停車場實(shí)行全方位管理，整個(gè)停車場完全在計(jì)算機(jī)監(jiān)控之下，包括設(shè)備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場內(nèi)部監(jiān)控，整個(gè)停車場運(yùn)行的狀態(tài)信息都可以存入計(jì)算機(jī)，通過便捷的人機(jī)管理界面，實(shí)現(xiàn)車流量統(tǒng)計(jì)、系統(tǒng)故障查詢、收費(fèi)狀況查詢、進(jìn)出車輛信息查詢、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)查詢同時(shí)可以設(shè)置打印報(bào)表功能。未來的車庫系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個(gè)管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與管理一體化，系統(tǒng)操作更加簡便，功能更加強(qiáng)大。整個(gè)車庫的管理可以納入樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)立體車庫的無人化管理。
車庫”是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會(huì)越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識(shí)不斷增強(qiáng)之時(shí)“車庫”日漸成為熱門話題，機(jī)械自動(dòng)化立體車庫將會(huì)在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。
1.5 本文的主要研究目標(biāo)和研究內(nèi)容
目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價(jià)、技術(shù)難度以及用戶需求等各個(gè)方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)垂直無避讓式立體車庫形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對場地的適應(yīng)性較強(qiáng)，同時(shí)采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為無避讓式立體車庫。
1.5.1研究目標(biāo)
（1）垂直無避讓式立體停車設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究；確定垂直無避讓式立體停車設(shè)備的總體布局、運(yùn)行方式，然后進(jìn)行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)等各個(gè)組成部分的總體設(shè)計(jì)。
（2）垂直無避讓式立體停車設(shè)備的存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細(xì)設(shè)計(jì)停車位、載車板和存取機(jī)構(gòu)。
（3）垂直無避讓式立體停車設(shè)備的升降驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)研究；首先通過比較，選定曳引驅(qū)動(dòng)方式作為整個(gè)車庫的升降方式。然后設(shè)計(jì)升降平臺(tái)、安全機(jī)構(gòu)等。并計(jì)算升降系統(tǒng)電機(jī)所需要的曳引能力和重量等。
1.5.2研究內(nèi)容
（1）通過查閱垂直無避讓式立體車庫的文獻(xiàn)，結(jié)合參觀貴陽市龍門漁港的立體車庫的實(shí)例，加深理解垂直無避讓式立體車庫運(yùn)行基本原理以及停車流程。
（2）在貴陽市市西路龍門漁港立體車庫原型基礎(chǔ)上，確立了簡易垂直無避讓式立體車庫存取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并對立體車庫所需鋼構(gòu)、電機(jī)、滑輪等關(guān)鍵部件進(jìn)行選型計(jì)算校核。
（3）利用三維軟件SolidWorks構(gòu)建簡易立體車庫存取機(jī)構(gòu)模型，進(jìn)行模型運(yùn)動(dòng)干涉等分析。最后，在SolidWorks中生成簡易立體車庫存取機(jī)構(gòu)的整機(jī)裝配、關(guān)鍵零部件的二維圖形。
第2章 簡易垂直無避讓式立體車庫機(jī)械部分設(shè)計(jì)
2.1 垂直無避讓式立體車庫的工作原理
簡易垂直無避讓式立體車庫是指利用載車板的升降來存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。簡易垂直無避讓式立體車庫每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)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升降，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車庫內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫。圖2.0為一個(gè)地上1車位的升降橫移式停車設(shè)備，
圖2.1 簡易垂直無避讓式立體車庫
由于簡易垂直無避讓式停車設(shè)備對場地的適應(yīng)性強(qiáng)，對土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣泛。
2.2 垂直無避讓式立體車庫的主要組成部分
垂直無避讓式立體車庫由車庫框架結(jié)構(gòu)、載車板、傳動(dòng)裝置、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)五大部分組成，其中本論文主要研究車庫框架結(jié)構(gòu)、載車板、傳動(dòng)裝置。
1、結(jié)構(gòu)框架
立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在垂直無避讓式車庫中我們選用鋼架結(jié)構(gòu)。鋼架結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼架結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1) 鋼結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度高、塑性小、自重小
鋼結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載等而突然斷裂，破壞前一般都會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，易于被發(fā)現(xiàn)，可及時(shí)采取補(bǔ)救措施，避免重大事故發(fā)生。而且自重小，便于運(yùn)輸和搬運(yùn)。
2) 密封性好
鋼結(jié)構(gòu)采用焊接連接可制成水密性和氣密性較好的常壓和高壓結(jié)構(gòu)、管道等。
3) 可靠性高
鋼材組織均勻，能承受較大的載荷，物理性能和化學(xué)性能都比較好，也便于進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
4) 制造簡單，施工周期短
鋼結(jié)構(gòu)一般在專業(yè)工廠制造，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品精度高，質(zhì)量易于保證，是工程結(jié)構(gòu)中工業(yè)化程度最高的一種結(jié)構(gòu)。構(gòu)件制造完成后，運(yùn)至施工現(xiàn)場拼裝成結(jié)構(gòu)。拼裝可采用安裝方便的螺栓連接，有時(shí)還可在地面拼裝成較大的單元，再進(jìn)行吊裝。施工工期短，可盡快發(fā)揮投資的經(jīng)濟(jì)效益。由于鋼結(jié)構(gòu)具有連接的特性，故易于加固、改建和拆遷。
鋼結(jié)構(gòu)主要采用工字鋼、槽鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的剛度和強(qiáng)度，也便于安裝和運(yùn)輸。
2、載車板
載車板分為提升載車板和橫移載車板，在橫移載車板上配有獨(dú)立的電機(jī)用于傳動(dòng)。載車板的材料也是選用鋼結(jié)構(gòu)的材料，因?yàn)樽灾匦?qiáng)度高。
3、傳動(dòng)系統(tǒng)
傳動(dòng)系統(tǒng)本次主要做提升。采用減速電機(jī)來實(shí)行運(yùn)動(dòng)，詳細(xì)內(nèi)容見本文第二章。
4、控制系統(tǒng)
升降橫移式立體停車設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC 可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場合。
5、安全裝置
可以采用很多形式來進(jìn)行安全防護(hù)，可以采取機(jī)械限位，或則采用附屬結(jié)構(gòu)等。
2.3主要鋼材選型
如表2.1所示
表2.1 鋼材選型表
編號(hào)
名稱
初選型號(hào)
截面面積（cm 2）
理論重量 kg/m
1
立柱
32a工字鋼
67.156
52.717
2
橫梁
12.6槽鋼
15.692
12.318
3
支架
12.6槽鋼
15.692
12.318
2.4載車板設(shè)計(jì)
簡易垂直無避讓式立體停車庫的載車板用來承載庫存車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼版式兩種。框架式載車板用型鋼和鋼板焊接成承載框架，并多數(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，這種結(jié)構(gòu)型式較適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板的波紋板用鍍鋅鋼板(鋼板)一次沖壓或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前先對組件進(jìn)行各類表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運(yùn)輸方便、通用性互換性好，還有理想的剛度，這種結(jié)構(gòu)型式較適合批量生產(chǎn)。
載車板的形式可采用下圖所示的樣式：
圖2.2載車板三維圖
由于車子是要倒車入庫的，所以載車板選用的是防滑鋼板，具體樣子如下圖所示：
（a）
(b)
圖2.3載車板平面圖
中間采用突起結(jié)構(gòu)，整個(gè)載車板采用防滑鋼板，另外由于車子要倒車入庫，所以在載車板的后端一側(cè)，也就是在車的后輪前設(shè)置一突起的結(jié)構(gòu)，用于防止由于提升引起車子的移動(dòng)，起到限位作用。
2.5傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
提升方式可以基本分為以下列三種，可根據(jù)不同要求任意選用。
（1）鋼絲繩式提升型式
（2）鏈條式提升型式
（3）液壓式提升型式
在立體車庫設(shè)計(jì)中，各種提升方式特點(diǎn)如下：
（1）采用鏈傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)簡單可靠，維修簡單，造價(jià)低廉;缺點(diǎn)是沖擊比較大，有提升高度的限制，安裝調(diào)試時(shí)需要注意是否有咬鏈的情況出現(xiàn)。
（2）采用鋼絲繩傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是對車庫底盤可以提升的高度可以不加限制，造價(jià)比較低;缺點(diǎn)是因?yàn)樾枰饧愉摻z繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時(shí)間和造價(jià)。
（3）采用液壓傳動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是可以真正實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，功率與重量比高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)、誤差小精度高、低速平穩(wěn)性好、調(diào)速范圍寬、介質(zhì)自身可起冷卻潤滑作用、安全防爆等優(yōu)點(diǎn);同時(shí)也具有元件昂貴、成本高、密封技術(shù)要求高、油液易污染、能源傳輸不便等缺點(diǎn)。
綜合考慮，因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的車庫簡易垂直無避讓式，要盡量的節(jié)約場地，要求噪聲較小，加上安裝和經(jīng)濟(jì)性的考慮，所以選擇了用鋼繩提升的方式。
2.5.1電機(jī)功率計(jì)算及選型
按照設(shè)計(jì)的車庫大小，提升的高度為1850mm
選取提升和下降的過程都是20s完成，而且這一過程是勻速的，這樣就可以計(jì)
出提升的速度：
鋼繩的提升是用滑輪的形式來提升的，其中用一個(gè)動(dòng)滑輪來提升載車板升降的，上面用一個(gè)定滑輪繞鋼繩，然后將鋼繩繞在卷筒上，由電機(jī)帶動(dòng)卷筒正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鋼繩的運(yùn)動(dòng)從而帶動(dòng)載車板提升或則下降。
計(jì)算所需要的功率： KW
其中：F，工作機(jī)構(gòu)的有效阻力（N）
v，工作機(jī)構(gòu)的圓周速度（m/s）
,工作機(jī)構(gòu)自身的傳動(dòng)效率。
由于是采用動(dòng)滑輪來提升，采用垂直提升方式，動(dòng)滑輪可以省一半的力。由于載車板提升時(shí)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和工字鋼之間存在摩擦，所以使得提升的阻力分為兩個(gè)部分，一部分為載車板自身重力，一部分為摩擦力，由此可以計(jì)算得出總的工作阻力F1。
由于動(dòng)滑輪可以節(jié)省一半的力，所以真正的工作阻力應(yīng)為
所以 F=378002=18900 N
(2.1)
上式中取=0.97
但是實(shí)際情況需要將功率擴(kuò)大些，P1=110%P=1.801.1=1.98KW
計(jì)算卷筒的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步選取電機(jī)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》上公式：
(2.2)
計(jì)算得到卷筒的轉(zhuǎn)速為：n=4.4r/min=0.07r/s
估算轉(zhuǎn)矩T=18900n=189000.07=1323 Nm
由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī)的空間狹小，選擇臺(tái)灣明椿電氣的減速電機(jī)，型號(hào)為：CLPK22040303
部分參數(shù)如下：
出力扭矩：
出力轉(zhuǎn)速：
額定功率：
載車板的額定載荷是承載的最高上限，實(shí)際使用概率很小，通?？梢圆窜嚨能囕v的重量都在1000kg-1600kg之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇0.2KW的電機(jī)比較經(jīng)濟(jì)電機(jī)允許短時(shí)超載，靜摩擦引起的大起動(dòng)阻力矩不會(huì)造成電機(jī)損壞。
2.5.2鋼絲繩選型
鋼絲繩一端與定滑輪相連結(jié)，鋼絲繩另一端纏繞在卷筒上，當(dāng)載車板需要升降時(shí)，提升電機(jī)便會(huì)通過其正反轉(zhuǎn)來帶動(dòng)卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)載車板的升和降。在此提升系統(tǒng)中鋼絲繩的強(qiáng)度對整個(gè)車庫的安全起到了至關(guān)重要的作用。磨損、腐蝕和疲勞斷裂是鋼絲繩的三種主要破壞形式，也是導(dǎo)致鋼絲繩報(bào)廢的三個(gè)主要原因。提升用鋼絲繩一般均為6X19，即六股十九絲，中間一根繩芯扭制而成，提升鋼絲繩工作時(shí)即承受拉應(yīng)力，又承受彎曲應(yīng)力，在這種重復(fù)應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲勞破壞是它的主要破壞形式。這些應(yīng)力的大小與卷筒、滑輪的結(jié)構(gòu)、鋼絲繩本身的結(jié)構(gòu)以及操作使用條件(如潤滑、材質(zhì)等)有關(guān)，在鋼絲繩中因磨損和腐蝕而造成的損失是很大的，但由于腐蝕進(jìn)行的慢，一般可以根據(jù)繩內(nèi)鋼絲的損壞程度定期更換或修理來解決。而斷裂則常常會(huì)突然發(fā)生，往往導(dǎo)致災(zāi)難性的設(shè)備事故和人身事故，所以鋼絲繩的斷裂破壞更為人們所重視，鋼絲繩突然斷裂事故中，絕大多數(shù)是因疲勞斷裂和磨損引起的，提升載車板的鋼絲繩主要破壞形式就是疲勞破壞和磨損。
(1)鋼絲繩疲勞破壞的三個(gè)階段
鋼絲繩疲勞破壞的過程是:在循環(huán)載荷作用下，繩中鋼絲的局部最高應(yīng)力處，最弱的及應(yīng)力最大的鋼絲內(nèi)部晶粒上形成微裂紋，進(jìn)而裂紋擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞斷絲。所以疲勞破壞經(jīng)歷了裂紋形成、擴(kuò)展和突然斷裂三個(gè)階段。
(2)彎曲疲勞對鋼絲繩壽命的影響
使用中的鋼絲繩，當(dāng)鋼絲繩繞過卷筒和滑輪時(shí)，繩內(nèi)鋼絲便產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)變形，在這種應(yīng)力和應(yīng)變的反復(fù)作用下，繩中鋼絲便會(huì)出現(xiàn)疲勞裂紋，加快鋼絲的破壞速度，最后形成斷絲，鋼絲繩的形式、能力大小和彎曲曲率對鋼絲繩的疲勞都有影響。鋼絲繩反向彎曲產(chǎn)生的應(yīng)力為同向彎曲的2倍，故使用壽命大大縮短;若取D為接觸物(卷筒、滑輪)直徑，。為鋼絲繩直徑，從理論上說，D/Q的值越大，鋼絲繩壽命越長，在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《機(jī)械式停車設(shè)備通用安全要求》上規(guī)定，機(jī)械式立體車庫的設(shè)計(jì)中限定D/。不小于20。
(3)磨損對鋼絲繩壽命的影響
當(dāng)鋼絲繩繞過卷筒和滑輪時(shí)存在一定的偏角，若偏角過大，鋼絲繩不可避免的會(huì)與滑輪的槽邊相互磨擦，造成的磨損極大影響鋼絲繩的使用壽命，顯然，偏角越小越好，因此偏角必須控制在一定的范圍之內(nèi)。
鋼絲繩根據(jù)不同工作條件，必須保證一定的安全系數(shù)，依據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二卷第八章查得安全系數(shù)S要大于7，即
（2.3）
其中，：鋼絲繩破斷拉力（N）
：鋼絲繩最大工作靜拉力（N）
S：鋼絲繩的安全系數(shù)
：鋼絲繩破斷拉力換算系數(shù)
F：鋼絲繩破斷拉力總和（N）
(2.4)
把（a）帶入（b）式
(2.5)
由（c）式便可確定鋼絲繩的直徑d：
其中，d：鋼絲繩的最小直徑（mm）
C：選擇系數(shù)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二卷表8-1-8選?。?
C=0.123
所以鋼絲繩最小直徑
最終選取鋼絲繩直徑d=18mm
鋼絲繩的總長度取決于提升高度等方面因素，同時(shí)鋼絲繩在卷筒上纏繞時(shí)一般情況下至少要多保留兩圈，這兩圈不但是安全圈而且是工作圈，是非常必要的，此外，為了保證鋼絲繩在隨卷筒繞進(jìn)繞出和繞過滑輪時(shí)不發(fā)生“跳槽”，對鋼絲繩的允許偏角Y還有比較高的要求，這將直接影響到當(dāng)鋼絲繩繞出最大時(shí)鋼絲繩與卷筒上接觸點(diǎn)的位置。
2.5.3卷筒的計(jì)算
本次設(shè)計(jì)采用鑄造卷筒，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：
卷筒名義直徑
其中，h：與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)
d：鋼絲繩直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二卷表8-1-54得到： h=18
所以=1818=324mm
再按照表8-1-58取卷筒直徑D=400mm
圖2.4鋼絲繩與卷筒繩槽匹配參數(shù)圖
卷筒槽形選擇標(biāo)準(zhǔn)槽形，查表8-1-59得：
槽底半徑R=10.5mm 槽距P=21mm
按照表8-1-60選擇A型卷筒，卷筒直徑D=400mm，長度L=300mm；起升高度H=1850mm
2.5.4滑輪的設(shè)計(jì)
繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向和平衡繩索分支的拉力。
承受載荷不大的小尺寸滑輪（D<350mm）一般制成實(shí)體的滑輪，用15、Q235或鑄鐵(如HT150)。受大載荷的滑輪一般采用球鐵（如QT42-10）或鑄鋼（如ZG230-450、ZG270-500等），鑄成帶筋和孔或帶倫的結(jié)構(gòu)。大型滑輪（D>800mm）一般采用型鋼結(jié)構(gòu)和鋼板焊接結(jié)構(gòu)。
受力不大的滑輪直接安裝在心軸上使用，受有較大載荷的滑輪則裝在滑動(dòng)軸承或則滾動(dòng)軸承上，后者一般用轉(zhuǎn)速較高、載荷大的情況下。輪轂和軸套長度與直徑比一般取為1.5^1.8。
圖2.5滑輪參數(shù)計(jì)算
鋼絲繩直徑d=18mm
由滑輪直徑D
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》第二卷表8-1-54得系數(shù)h=20
所以D
最終選取D=400mm
查表8-1-66得到:
滑輪繩槽半徑R=D/2=10mm
H=h=30mm
2.5.5提升傳動(dòng)軸的計(jì)算
根據(jù)已經(jīng)定的位置，初步確定出提升傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)圖如圖2.6
圖2.6 提升傳動(dòng)軸
各段軸徑的確定：
初選深溝球軸承6212，所以軸頸處直徑為φ60查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表5.9深溝球軸承（GB/T276-94）得滾動(dòng)軸承6212的安裝尺寸B=22，所以第一段軸長為22，然后利用一個(gè)軸肩來頂住軸承，所以第二段軸的直徑為φ80，由于第二段軸上要套上卷筒，所以開有22×12×110的鍵槽。在這段軸的后端設(shè)一軸肩，用來定位卷筒，具體尺寸如圖所示。另外這根軸要更電機(jī)出來的軸通過鏈傳動(dòng)來傳遞動(dòng)力，所以在軸的后端也開有鍵槽，用來裝鏈輪。具體尺寸如圖所示。
2.5.6聯(lián)軸器的選型
提升部分都單獨(dú)用到電動(dòng)機(jī)，而且分別采用了聯(lián)軸器，具體選型如下：
按照《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表6.6選?。和咕壜?lián)軸器
提升部分：
標(biāo)記為：YL10聯(lián)軸器 J55×84/J1B45×84 GB5843-86
2.5.7軸承的選型
選取的是深溝球軸承 型號(hào)為6212 GB/T276-94
2.6立體車庫鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在垂直無避讓式立體車庫中其主要結(jié)構(gòu)是鋼結(jié)構(gòu)，有兩部分：主體框架部分和載車板部分。主體框架部分的鋼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，運(yùn)用了“H”型鋼、槽鋼等數(shù)種型鋼形式，就其連接形式而言比較單一，即焊接和螺栓連接兩種形式。載車板部分的鋼結(jié)構(gòu)比較簡單，其框架部分為數(shù)段矩形方鋼對焊而成，其它輔助結(jié)構(gòu)則以角焊代之。焊接和螺栓連接是車庫鋼結(jié)構(gòu)部分的兩種主要的連接方式，其連接方式的質(zhì)量優(yōu)劣將直接影響車庫整體結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)良與否，所以在車庫的設(shè)計(jì)和建造中具有很重要的位置。立體車庫在連接過程中主要運(yùn)用對焊、角焊和螺栓連接。
2.6.1焊縫連接要求
1.焊縫金屬宜于基本金屬相適應(yīng)，當(dāng)不同強(qiáng)度的鋼材連接時(shí)，可采用與低強(qiáng)度鋼材相適應(yīng)的焊接材料。
2.在設(shè)計(jì)中，不得任意加大焊縫，避免焊縫立體交叉和在一處集中大量焊縫，同時(shí)，焊縫的布置應(yīng)盡可能對稱于構(gòu)件的重心。
3.對接焊縫的坡口形式，應(yīng)根據(jù)板厚和施工條件按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《手工電弧焊焊接接頭的基本形式與尺寸》和《埋弧焊焊接接頭的基本形式與尺寸》的要求選用。
4.在對接焊縫的拼接處，當(dāng)焊接的寬度不同或厚度相差4mm以上時(shí)，應(yīng)分別在寬度方向或厚度方向，從一側(cè)或兩側(cè)做成坡度不大于1/4的斜角，當(dāng)厚度不同時(shí)，焊縫坡口形式應(yīng)根據(jù)較薄焊件厚度選定基本形式與尺寸。
5.當(dāng)采用不焊透的對接焊縫時(shí)，應(yīng)在設(shè)計(jì)圖中注明坡口的形式和尺寸，其有效厚度不得小于t為坡口所在焊件的較大厚度。在承受動(dòng)力載荷的結(jié)構(gòu)中，垂直于受力方向的焊縫不宜采用不焊透的對接焊縫。
6.角焊縫兩焊腳邊的夾角a一般為90度(直角角焊縫)。夾角a>120度或a<60度的斜角角焊縫，不宜用作受力焊縫(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。
7.角焊縫的尺寸應(yīng)符合下列要求：
（1）角焊縫的焊角尺寸h不得小于，t為較厚焊件厚度。但對自動(dòng)焊，最小焊角尺寸可減小1mm;對于T形連接的單面角焊縫，應(yīng)增加1mm。當(dāng)焊件厚度等于或小于4mm時(shí)，則最小焊角尺寸應(yīng)與焊件尺寸相同。
（2） 角焊縫的焊角尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍(鋼管結(jié)構(gòu)除外)。但板件(厚度為t)邊緣的角焊縫最大焊角尺寸;當(dāng)t>6mm時(shí)。圓孔或槽孔內(nèi)的焊縫焊角尺寸不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的1/3。
（3）角焊縫的兩焊角尺寸一般為相等，當(dāng)焊件的厚度相差較大，且焊腳尺寸不能符合上列要求時(shí)，可采用不等焊腳尺寸，與較薄焊件接觸的焊腳邊以及與較厚焊件接觸的焊腳邊應(yīng)分別符合上列要求。
（4）側(cè)面腳焊縫或正面腳焊縫的計(jì)算長度不得小于4mm。
（5）側(cè)面腳焊縫的計(jì)算長度不宜大于60h(承受靜力荷載或間接承受動(dòng)力載荷時(shí))或40h(承受動(dòng)力載荷時(shí));當(dāng)大于上述數(shù)值時(shí)，其超過部分在計(jì)算中不予考慮。若內(nèi)力沿側(cè)面焊縫全長分布時(shí)，其計(jì)算長度不受此限。
8.在直接承受動(dòng)力載荷的結(jié)構(gòu)中，角焊縫表面應(yīng)做成直線形或凹形。焊腳尺寸的比例：對正面腳焊縫宜為1：1.5(長邊順應(yīng)力方向);對側(cè)面腳焊縫應(yīng)為1：1。
9.在次要構(gòu)件或次要焊件連接中，可采用斷續(xù)焊接。斷續(xù)焊接之間的凈距，不應(yīng)大于巧t(對受壓焊件)或30t(對受拉構(gòu)件)，t為較薄焊件厚度。
10.當(dāng)角焊縫的端部在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處作長度為的繞腳焊時(shí)，轉(zhuǎn)角處必須連續(xù)施焊。
2.6.2螺栓連接要求
在立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)中，主立柱“H”型鋼的連接是整體結(jié)構(gòu)中的主連接，高強(qiáng)度螺栓連接則是主連接中常用的連接形式。高強(qiáng)度螺栓連接按其受力的性能可分為：摩擦型和承壓型。
摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接—摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接完全依靠被連接的構(gòu)件間的摩擦阻力來傳力，完全不靠孔壁承壓和栓桿受剪。摩擦阻力的大小決定于作用在構(gòu)件摩擦面上的壓力(螺栓的預(yù)緊力)，同時(shí)也與被連接構(gòu)件的材料及表面處理情況有關(guān)。施工時(shí)不得在摩擦面上誤涂丹紅、油漆、淋雨、受潮等。
承壓型高強(qiáng)度螺栓連接—靠孔壁承壓和栓桿受剪，與普通的螺栓相似，其連接多為螺紋連接和絞制孔用螺栓連接。對于同時(shí)承受剪力和螺栓桿軸方向拉力的承壓型高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)符合下式要求：
(2.6)
其中
式中，——每個(gè)承受型高強(qiáng)度螺栓所受的剪力和拉力；
——每個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓的受剪、受拉、承壓承載力設(shè)計(jì)值。
立體車庫鋼結(jié)構(gòu)受力主要包括：鋼結(jié)構(gòu)本身自重，結(jié)構(gòu)架上各停車位的車輛及載車板重力，提升系統(tǒng)起制動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力，驅(qū)動(dòng)裝置的重力，頂部梁架受滑輪組、轎箱和配重的重力，整體結(jié)構(gòu)所受的風(fēng)力、地震載荷以及結(jié)構(gòu)由于外界環(huán)境溫度變化而引起的溫度應(yīng)力等，它們均以集中或分布方式作用。
由于該立體車庫屬于低層鋼結(jié)構(gòu)建筑。因此，我們對該車庫模型進(jìn)行受力分析時(shí)作如下假設(shè)：
1.車庫單獨(dú)建立，不與其它建筑物相連接，屬于最常見狀況;
2.不計(jì)由于結(jié)構(gòu)陰面與陽面溫差引起的熱應(yīng)力;
3.整體結(jié)構(gòu)無初始變形和缺陷;
4.在靜態(tài)環(huán)境里，地震載荷與風(fēng)載荷作用忽略不計(jì)。
2.7立體車庫鋼結(jié)構(gòu)分析校核
其中：
—臨界載荷
P—工作載荷
n—安全系數(shù)
—許用安全系數(shù)
（1）立柱的截面力學(xué)特性
查簡明材料力學(xué)附錄型鋼表可得32a鋼
面積：
慣性矩：
（1）立柱的截面力學(xué)特性
查簡明材料力學(xué)附錄型鋼表可得32a鋼
面積：
慣性矩：
慣性半徑：
（2）確定壓桿柔度
其中：
壓桿全長為l=500cm
壓桿長度系數(shù)u=2，見機(jī)械手冊l，1-153頁表1-1-104
求壓桿柔度范圍值：
其中：
彈性模量
比例極限
求壓桿柔度范圍值
其中：
屈服極限
常數(shù)查機(jī)械手冊1，l-1-07，
，則前立柱屬于細(xì)長桿，應(yīng)按歐拉公式計(jì)算
臨界載荷。
設(shè)立柱空載時(shí)受載車板和上層鋼結(jié)構(gòu)載荷
滿載時(shí)前立柱承受最大載荷
則立柱的工作載荷
由歐拉公式得臨界載荷
由機(jī)械手冊1，1-152頁表1-1-100查得，金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)
，取n=3。代入得
前立柱的穩(wěn)定安全系數(shù)，
由上式可知安全。
若按插減系數(shù)法計(jì)算：
其中:
A—受力面積
P—工作載荷
—安全系數(shù)
—許用安全系數(shù)
一中心壓桿折減系數(shù)
安全裕度較大。
2.8本章小結(jié)
本章主要是簡單的介紹了總體方案的制定和選擇，首先確定了整體車庫的設(shè)計(jì)類型，選用了無避讓式車庫，并對受力結(jié)構(gòu)和載車板的方案進(jìn)行了確定。然后對本方案主要運(yùn)動(dòng)所需要的電機(jī)在載荷要求的前提下進(jìn)行了型號(hào)的選取，確定了行走電機(jī)和提升電機(jī)的型號(hào)。而后又對提升機(jī)構(gòu)中受力較大的幾個(gè)零件進(jìn)行了尺寸和強(qiáng)度的考慮。最后以初步方案的總體布局對總體材料和結(jié)構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。以上并簡介了重要的機(jī)構(gòu)特定和工作原理。
第3章 簡易垂直無避讓式的安全保護(hù)措施的考慮
3.1概述
立體車庫的安全性是一個(gè)很重要的問題。我國現(xiàn)在的停車設(shè)備還不完善，所以安全問題就顯得特別重要，作為要長期使用而且使用比較頻繁的設(shè)備，安全是第一位的，只有設(shè)備安全運(yùn)行的時(shí)間長，人們才能接受它。因?yàn)榱Ⅲw車庫的很多東西都還沒有標(biāo)準(zhǔn)，以下介紹幾種機(jī)械式防墜機(jī)構(gòu)，它們將為停車帶來更好的安全保障。
3.2安全裝置
3.2.1防墜裝置
要保證載車板在運(yùn)行和停止過程中的絕對安全，必須采用防墜措施?？梢圆捎靡韵录蟹乐箟嬄涞难b置：
1.鋼絲繩的防斷、防脫
提升載車板用鋼絲繩、滑輪、鏈輪來實(shí)現(xiàn)，采用霍爾元件來檢測鋼絲繩的