垂直提升式立体车库的结构设计

苏州科技大学本科生毕业设计（论文）I垂直提升式立体车库的结构设计摘 要许多老旧小区在当初建造时没有建造配套的地下停车场，这在私家车很少的时代没有出现什么问题，可是最近几年，随着社会的发展，人们的收入不断提高，私家车得到了普及。现在几乎每一个家庭都拥有一部私家车。许许多多的老旧小区，甚至一些新建小区出现了停车难的问题。停车难已成为困扰小区居民们很久的问题，针对这个问题，此次设计的题目就是设计一个居民住宅小区的使用的垂直提升式立体车库。考虑到城市居民的私家车以普通家用轿车为主，综合考虑市场上主流家用轿车车型的尺寸与重量，结合安全因素，此次设计的垂直提升式立体车库的参数按重量为 1.7 吨，按尺寸长 5500mm，宽 2050mm,高 1800mm 来设计。整个立体停车库占地面积大约为 64m2，立体车库的高度约为 17m，共 5 层，每层可停放两辆汽车，一台立体车库可停放 10 辆家用轿车，可将土地的利用率提高 5 倍。设置 1 台这样的立体车库， 10 户居民的停车需求可以基本得到满足。关键词 老旧小区；垂直升降；车库；结构设计；土地利用率苏州科技大学本科生毕业设计（论文）IIStructure design of vertical lifting type stereoscopic garageAbstractMany of the old district not supporting the construction in the original construction of the underground parking lot, the car a few times in what no problem, but in recent years, with the development of society, peoples income is increasing, private cars have been popularized. Almost every family now owns a private car. Lots of old districts, even some new ones, have difficulty in parking. Parking has become a problem for the residents of the community for a long time. In view of this problem, the theme of this design is to design a vertical lifting stereo garage for residential quarters. Considering the city residents of private cars to ordinary family car, the size and weight of comprehensive consideration on the market mainstream domestic car models, combined with the safety factors, the parameters of vertical garage design according to the weight of 1.7 tons, according to the size and length of 5500mm, width 2050mm, high 1800mm design. The parking area is about 64m2, the garage height is about 17m, a total of 5 layers, each layer can park two cars, a stereo garage 10 family car, the land utilization rate increased by 5 times. Set up 1 such a three-dimensional garage, 10 households parking demand can be basically met.Keywords Vertical lifting；three-dimensional garage；structural design；Land use efficiency 苏州科技大学本科生毕业设计（论文）1目录第一章 绪论 .31.1 引言 .31.2 世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况 .31.2.1 目前立体车库主要种类 .31.2.1 中外立体停车设备的发展 .61.3 工作内容 .6第二章 垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计 .72.1 工作原理 .72.2 整体设计 .7第三章 主框架部分的设计 .83.1 钢结构设计与材料选择 .83.2 钢结构部分材料的选择 .9第四章 提升系统的设计 .104.1 升降电动机的选择 .114.2 导轮及其组件的设计计算 .124.2.1 材料的选择 .124.2.2 导轮尺寸的选择 .124.2.3 导向轮样式的选择 .124.2.4 强度的校核 .134.2.5 导轮相应配套零件的选用 .154.3 钢丝绳的设计计算和选型 .154.3.1 钢丝绳的长度计算 .154.3.2 钢丝绳的选型计算 .164.4 对重的重量计算 .18第 5 章 水平横向移动系统的设计 .195.1 确定水平横移电动机 .195.2 横移链传动的设计 .205.2.1 确定链轮齿数 .205.2.2 计算功率 .20cP5.2.3 估求链轮机构的中心距 a 和链节数 LP .215.2.4 功率 和链的节距 的确定 .2105.2.5 确定链实际长度 L 及中心距 .215.2.6 求链速 .21苏州科技大学本科生毕业设计（论文）25.2.7 求轴上的力 Q .225.2.8 按静强度校核链条 .225.2.9 确定润滑方式 .235.2.10 结构设计 .235.3 轴的设计 .235.3.1 轴的结构设计 .245.4 联轴器及键的选择 .255.4.1 联轴器的选择 .255.4.2 键的选择与强度校核 .255.5 轴承选择 .275.5.1 轴承的选用及校核 .275.5.2 轴承润滑 .275.6 载车板水平横移的车轮和导轨的选择与确定 .275.7 停车位的总体设计 .285.8 车载板结构设计 .29第六章 其他辅助配备 .306.1 电控系统 .306.1.1 控制系统组成 .316.1.2 控制系统的故障检测 .316.2 安全设置 .316.3 照明 .326.4 消防 .33总 结 .34致 谢 .35参 考 文 献 .36苏州科技大学本科生毕业设计（论文）3第一章 绪论1.1 引言随着经济的发展，我国的汽车保有量越来越大。调查数据显示，到 2016 年底，中国共有机动车 2.9 亿辆，这其中汽车的数目达到 1.94 亿辆；机动车驾驶人达到了3.6 亿人，这其中汽车驾驶人更是超过了 3.1 亿人。据有关部门统计，我国机动车和驾驶人数在 2016 年全年保持了快速的增长，2016 年全年新登记汽车 2752 万辆，新增驾驶人 3314 万人。与 2015 年相比，私家车增加 2208 万辆，增长 15.08%。上海，深圳等发达地区平均每四个人就有一辆私家车。许多老旧小区在建设时，并没有建造配套停车设施。最近几年汽车数量的不断增长，停车难已经成长久困扰老城小区居民的问题，给普通居民的生活带来极大的不便，随意停放的车辆也造成加剧了交通拥堵。地面停车场必须设置供车辆驶进驶出的通道，每辆车平均占地超过 35 平方米，而使用三维立体式车库，同样的面积设置 5 层，每层停放 2 辆汽车，一共可以停放 10 辆车。立体车库通常情况下是单台集装而成，可随机设置在住宅楼下。也可以将多个车库结合，设置在一大块空地上。1.2 世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况立体停车库经过多年的发展，主要发展出以下四种形式：1.2.1 目前立体车库主要种类(1). 升降横移式结构简单、操作简便、能耗造价低、设置灵活、自动化程度较低、因受力链绳及存取时间的限制，可建停车规模有限，一般层高不超过 5 层，占地面积大。苏州科技大学本科生毕业设计（论文）4图 1-1 为升降横移式车库 (2). 巷道堆垛式立体停库巷道堆垛式的特点是低噪声，低能耗，自动化技术高，等待时间长，进出口少。图 1-2 为巷道堆垛式立体车库(4). 垂直循环式垂直循环式立体车库可与建筑物连在一起也，规模小一点的也可以在室外单独进行设置独立。它具有面积小，方便灵活，拆装方便，运行平稳，可靠性高等优点。但它的缺点也十分突出，存取车速度慢，产生噪音，震动大，能耗高，工作机动性较差，结构易变形，存取室狭小，存取车不方便，目前较少使用。苏州科技大学本科生毕业设计（论文）5图 13 垂直循环式立体车库(4). 垂直提升式立体车库 垂直提升立体车库以钢材为主体框架，车库的第一层不停放车辆，用于车辆的进入与离开和驾驶人员的出入，从第二层开始，每层布置两个车位，一左一右，中间部分是空的，用于升降台的上升和下降，存车时，车辆驶进车库，当升降台下降到与地面平齐时，将车辆正确停放在载车板的正确位置上，提升电机牵引，升降台带着载车板提升到还有空车位的那一层，载车板可通过升降台上的导轨出入正确的停车位。取车过程与停车过程相反，取车时，升降台带着载车板提升到存放车辆的那一层，载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台，升降台带着汽车和载车板下降到与地面平齐时，车主进入车库，开走汽车。 图 1-3 为升降横移式立体车库苏州科技大学本科生毕业设计（论文）61.2.1 中外立体停车设备的发展相比于我国，国外早在 30 前就开始研发和使用三维立体停车设备了 1,就目前使用情况来看德国，英国，法国等西方发达资本主义国家的立体停车设备起步早，功能完善。在东亚，目前我国台湾，日本，韩国在立体停车设备的研发和使用处于领先地位。我国的立体停车设备起步较晚，但发展很快，未来的前景广阔。上个世纪 80 年代 2，我们中国的三维立体车库研发开始起步，从那时起，我国开始从国外引进立体停车设备。90 年代以后，随着私家车的普及，停车设备得到了广泛的推广。进入21 世纪，经过 30 多年的引进吸收和研发创新，我国在立体停车设备领域取得了很大的进步。目前我们国家的立体停车设备产品的本地化率超过 50。同时还在不停的推出新产品，一些新技术如计算机控制技术，远程控制技术，人工智能技术，人机工程学等也不断的被运用到立体车库的设计过程中。1.3 工作内容在大量查阅和分析国内外相关产品的资料后，结合我们所面对目前的实际问题，发现相比于升降横移车库，它所占的面积更小，自动化程度更高；相比于巷道堆垛式，它的存取车速度更快；相比于垂直循环式，它的噪音更小，能耗小，这在提倡节能环保今天，具有十分重要的意义。我们发现垂直提升式车库相比于其他形式的立体车库具有平面和空间的利用率最高，运行平稳，适应性好，成本低廉等突出的优点。综合分析来看垂直提升式立体车库比其他类型的立体车库更加适合小区的使用，因此我将垂直提升立体车库作为本次设计的对象。此次设计的工作内容就是设计一个供居民住宅小区的使用的垂直提升式立体车库。该车库按单车重量 1.7 吨，尺寸长 5500mm，宽 2050mm,高 1800mm 来设计。每台车库占地大约 64m2，高约 17m，一共分为 5 层，每层停放 2 辆汽车，一共可停放 10 辆家用轿车。具体设计内容由总体布局设计，主框架设计，起重系统设计，横移系统设计和其他车库配置设计五大部分组成。苏州科技大学本科生毕业设计（论文）7第二章 垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计2.1 工作原理垂直提升立体车库以钢材为主体框架，升降电动机布置在车库的顶端，横移电动机布置在载车板上，每个车位都要配备一个载车板，整个车库一共要配备 10 个载车板。载车板的作用就是将汽车对应的送入车位。车库的第一层不停放车辆，用于车辆的进入与离开和驾驶人员的出入，从第二层开始，每层布置两个车位，一左一右，中间部分是空的，用于升降台的上升和下降，存车时，车辆驶进车库，当升降台下降到与地面平齐时，将车辆正确停放在载车板的正确位置上，提升电机牵引，升降台带着载车板提升到还有空车位的那一层，载车板可通过升降台上的导轨出入正确的停车位。取车过程与停车过程相反，取车时，升降台带着载车板提升到存放车辆的那一层，载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台，升降台带着汽车和载车板下降到与地面平齐时，车主进入车库，开走汽车。垂直起重式立体车库的主要特点是在有限的空间停放更多的汽车，在狭窄的空间内，充分利用空间。加上 PLC 和相关的传感器控制系统配置，带来一个高效，安全，可视化的三维立体车库。2.2 整体设计此次设计的垂直提升立体车库可以大致分为四个小部分的设计。钢结构系统的设计，垂直起重系统的设计，载车板水平横移