升降横移式立体车库设计

摘要本设计是根据我国近几年来房地产业的蓬勃发展和老百姓私家车的急剧增多，私家车数量的急剧增加与车（位）库设置严重滞后的矛盾应运而生的自动化车库。链驱动双层升降横移式立体车库，是充分利用小区地下空间设置的新型车库，其型号为单层2个车位。车库下降后可完全居于地面之下，车库表面能与周边完全融为一体。并且每个车库均属独立空间，升降自如，停（取）车极为方便，快捷，是充分利用地下空间改造或兴建的安全、新型、便捷式车库。该车库设计新颖、独特、巧妙，实用性强，可以大大缓解小区车库（位）严重不足的矛盾。本说明书共分五章，着重设计计算了钢丝绳及滑轮组机构、载车板、升降机构、横移入库机构以及库架等主要系统的设计计算。关键词：载车板；升降系统；横移；机构；链驱动。is on to in at is in is to be is or is is as as 摘要第1章 绪论 题背景、目的及意义 内外研究现状 究内容及研究方法 究内容 究研究流程图 3第2章 车库总体设计方案以及工作原理和组成 自动车库的定义与分类 库总体设计方案 库的工作原理 库的总体组成部分 章小结 5第3章 库上边框钢材的选择 架支撑钢的选择 下层支撑钢的选择 降台辅助支撑钢的选择 轮支撑钢的选择 轮辅助支撑钢的选择 轮支撑钢的选择 轮辅助支撑钢的选择 章小结10第4章 升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定 降台结构的初步设计 丝绳的设计计算 丝绳夹的选择 轮及其组件的设计计算 筒的设计计算和尺寸确定 降链及链轮的选择 降用电动机及变速器的设计计算和型号选择 章小结 26第5章横移机构的设计计算 道和导轮的设计计算 及带轮的选择 轴器的选择 章小结 35结 论 36致 谢 37参考文献38附 录40附录A 40附录B 的及意义近几年来，随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展，在一些大、中城市相继出现了停车难和乱停车的现象。在解决城市停车难的问题中，欧美国家和亚洲国家采取的措施有所不同。但立体化停车是各个国家都积极采取的措施，尤其是全自动化的机械式立体停车库，在很多国家和地区都得到了快速的发展。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。机械式立体停车设备以其独特的优点，引起了各界的重视，得到了广泛的应用。机械式立体停车库可充分利用空间，在有限场地上，最大限度停放车辆，是改善城市交通，缓解城市停车难的新途径。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50 平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。随着汽车行业的蓬勃发展，汽车修理行业也迎来巨大的市场需求。立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。升降横移式立体车库以其形式比较多，规模可大可小，对场地的适应性较强，在国内被广泛使用。本设计研究立体车库的结构及工作原理，利用移机构、升降机构、电气系统等部分设计及校核计算，并对各部件进行选型。展较早、较好的有日本、韩国、德国等。在亚洲，机械式停车设备采用较早应用较普遍的是日本、韩国和我国台湾省。日本从事机械式立体停车库及其设备开发、制造的共有200多家，其中生产机械式立体停车设备的约100多家，比较大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日成、东急、内外及昭和起重机等，产品既有出口的，也有进口的。韩国机械式停车设备行业的发展历程比较平稳。20世纪70年代中期为起步阶段，80年代为引进阶段，90年代为供应使用阶段。我国在20世纪80年代初开始研制和使用机械式停车设备。80年代是起步阶段，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，己经形成了新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。现在从事停车设备制造的企业数约有100家，其中主机生产企业超过50家。目前品种的满足率己达90%左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50%以上。地面积为100车台数为2辆，瞬间功率（最大）为5台平均存取时间为60s，控制方式为程序控制，结构类型为钢结构。利用移机构、升降机构、电气系统等部分设计及校核计算，并对各部件进行选型。）立体车库总体方案设计；（2）利用3）校核计算；（4）设计结论分析以及撰写说明书。门为各类车辆自动停放，转台（采用埋人式）、输送车或升降电梯、监控操作台及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合构成,目前，在国内一些经济较发达，人口密度较大的城市中开发推广,并已经日趋成熟。立体停车库就其结构性能上大体分：机械式、自走式及半机械式三种根据立体停车机场的不同，大致可分：升降横移式、垂直循环式、巷道堆垛式、垂直升降式、简易升降式等。升降横移式：是利用载车板的升降或（和）楼地下室、立交桥下。垂直循环式：是用一个垂直循环运动的载车板系统存取停放汽车的机械式停车设备。巷道堆机垛式：是用巷道堆垛机或特种起重机将汽车水平且同时垂直移动到预定泊车位置或相反取出汽车的机械式停车设备。适用于大规模社会公用停车楼及地下停车库。充分利用小区地下空间设置的新型车库，其型号为单层2个车位。车库下降后可完全居于地面之下，车库表面能与周边完全融为一体。并且每个车库均属独立空间，升降自如，停（取）车极为方便，快捷，是充分利用地下空间改造或兴建的安全、新型、便捷式车库。该车库设计新颖、独特、巧妙，实用性强，可以大大缓解小区车库（位）严重不足的矛盾。图2库整体放置于底下，升降系统采用电动机带动卷筒，利用滑轮作用实现载车板的升降，横移系统采用电机带动链轮使载车板在车库内运动。车板，横移机构，升降机构，卷筒，滑轮等几个主要零部件。为了保证车库各个零部件的链接部分的强度，零部件之间多采用螺栓连接和焊接技术。述了选择链驱动升降横移车库的主要因素和意义，体现了立体自动车库的主体框架和主要工作原理，整体车库系统采用的零件结构以及组成部分，为以后的车库各个组成部分设计提供思路和明确目的。B/择HBt=30020010。m。横截面面积S=重心X。=料选择优质碳素结构钢20钢。B/据实际需求选择尺寸HBt=30020010。材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为3500量为4根。得质量为1 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=160808。材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为3000量为4根。得质量为2 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=100505。材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为1000量为4根。得质量为3 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=120506。材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为500量为4根。得质量为4 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=120506。材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为750量为4根。得质量为6 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=120506。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为750量为4根。得质量为6 4 。B/据实际需求选择尺寸HBt=60304。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为750量为4根。B/据实际需求选择尺寸HBt=100505。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为1850量为2根。得质量为8 2 。B/据实际需求选择尺寸HBt=60304。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为1850量为2根。得质量为9 2 。B/据实际需求选择尺寸HBt=60304。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。 确定长度为1850量为2根。得质量为10 2 。车板横向边缘钢选择冷弯等边槽钢（6728择HBt=10050m。横截面面积S=重心料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为4700量为2根。得质量为 11 2 。(3 27850kg m )钢架主要结构由各种钢材通过焊接或螺纹连接紧固。分为上、下框架，通过它可以安装消防、排水设施以及作为钢丝绳和链的支撑部件。主要由立柱、上边架、下边架以及轨道支架组成。各钢板采用高强度螺栓联结。高强度螺栓连接中，构件内力是靠构件钢板表面间由高强度螺栓以巨大的夹紧压力所产生的摩擦力来传递的，故高强度螺栓连接的承载能力是以抗滑强度被连接钢板发生相对滑动的载荷来表示，而不考虑螺栓的受剪。抗滑强度又取决于高强度的预紧拉力、钢板表面的摩擦系数、摩擦面及高强螺栓数量。高强度螺栓由高强螺栓、高强螺母各一个，以及高强垫圈个两个组成。结构形式有框架式和拼板式两种。框架是载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组件进行各种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。由于本设计存车容量为470018501450中型车，考虑力学性能，体由冷弯空心型钢、冷弯等边槽钢和钢板焊接而成。低部三横梁钢材选用矩形冷弯空心型钢结构（6723通过查表，根据实际需求选择尺寸HBt=160808。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为1850量为3根。得质量为 12 3 。车板边梁选择冷弯等边槽钢（6728择HBt=10050m。横截面面积S=重心料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为4700量为2根。得质量为。 11 2 。中部支撑刚选择矩形冷弯空心型钢结构（6723据实际需求选择尺寸HBt=100505。m。横截面面积S=材料选择优质碳素结构钢20钢确定长度为1690量为2根。得质量为 13 2 。钢板材料采用积为 。质量为14m =7850 。车库总体框架的不同部位，选择不同型号的钢材，一边达到设计强度要求以及节省成本。在选用不同钢材的同时，详细计算了各种钢材的数量、密度以及质量。着重详细的说明了载车板的设计思路和选择类型，对于钢材的选择慎重合理，并且详细算了载车板使用钢材的数量质量计算。第4章升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定本系统主要通过电动机带动钢丝绳通过滑轮提升或下放载车板。结构主要由升降台、钢丝绳及滑轮组件、链和链轮组件、卷筒组件、电动系统等组成。降台结构的初步设计通过查机械手册3第28篇要求，对升降台结构设计计算。其初步结构主要由螺栓、矩形边梁钢、链连轮、滑轮、钢板、连接板支撑钢等组成机构如下：构工作类型的选择由于本车库为家庭用车库，工作时间1450009S 型号钢丝绳。=37 C=74 R=92螺母B/安装结构及尺寸如下图：=(67)d。=120140A=130料和结构的选择滑轮用来对钢丝绳进行导向和支撑，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。由于本设计的滑轮承受载荷中等，选择材料为成实体滑轮。2滑轮主要尺寸的确定绳槽半径07 确定的。钢丝绳绕进和绕出滑轮槽时偏斜的最大角度（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度）应不大于 04 ，绳槽表面的精度为 111234 B/999）00滑轮形式的确定由于结构好密封比较严密选择 100B 5 650 60D D 22宽度 1 6212A 2 212A 60B 4 86B 7 110D 2 6S 。6选择轮毂尺寸：11R 19 20 22d 取 35H 3 100B 4 8D M 12 9D 15 125D 17 135D 19 115D 60B 7 110D 1 2 150D 5 10R 螺栓孔数n=4 螺钉孔数n=8。4滑轮强度的计算 索拉力) 2 （中 F绳索拉力，为7500N；绳索在滑轮上的包角的圆心角为45o；所以 452 7500 N 轮缘最大弯矩（N ）； 6M （中2 21 1 1 1 00 157008 4 8 4L D 5700 6M N 轮缘最大弯曲应力（ W （中W轮缘抗弯断面摸数（ 3；许用弯曲应力，应该小于100 以 500 15700008 2 8 100 a 辐条内压应力（ 当绳索拉力合力方向与辐条中心线重合时，辐条中产生的压应力最大：2 c （中A辐条断面面积（ 2，取A=700 2断面折减系数，取0.1；许用压应力为100 以 452 7500 82 00 oc a cp P 滑轮满足要求。5滑轮组件的设计查机械设计手册3按987。选择上面示意图所示。带有深沟球轴承和圆柱滚子轴承两个形式的滚动轴承（严密密封）有内轴套的滑轮。根据上面得到的滑轮的直径和壁厚选择 3 110B 5 65D 6 80D 7 140D 滚动轴承分别选择6216和时有起到冷却、吸振、防锈，以及降低噪音。由于轴承的转动速度不大于4m/动轮）和皮碗密封。滑轮轴向的固定采用紧固螺母固定。筒类型的选择选择周边大齿轮式（999）。其结构特点是卷筒轴不受转矩，只承受弯矩。一般为开式传动。卷筒几何尺寸的确定选择单层卷绕双联卷筒。7对卷筒几何尺寸进行计算。卷筒上有螺旋槽部分长计算公式0( )z （卷筒名义直径,8选择400mm；d钢丝绳直径,d=20；最大起升高度， 2000mm；a滑轮组倍率，a=1；+d卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径；Z固定钢绳的安全圈系数，绳槽槽距，9，P=22；0选取卷筒的部分尺寸，卷筒槽形选标准槽形即可。选择基本尺寸D=400 70 60 7 0 8所以 0 1 22( ) 2(70 70 28) 75 411 L L m 0 0 2000( 22 400 20)70L 取 （筒长度计算公式0 1 22( ) L L m （1 无绳槽卷筒端部尺寸（又结构需要决定）；固定钢绳所需长度；所以 0 1 22( ) 2(70 70 28) 75 411 L L m 3卷筒的技术条件（1）、材料铁件需经时效处理一消除内应力铸钢件应进行退火处理。（2）、表面质量卷筒不得有裂纹，成品卷筒的表面上不得有影响使用性能和有损外观的显著缺陷。（3）、尺寸公差和表面粗糙度同一卷筒上的螺旋槽的底经差不得超过。（4）、形位公差卷筒上配合圆（圆度比轴度 右螺旋槽的径向圆跳动得大于1184中的下列值：11 2 孔的公差带 （t 不低于8级； 3 000 （钢丝绳在卷筒上的固定绳端在卷筒上的固定必须安全可靠。在这里采用压板固定。查拆卸方便。4选取这种压板使用于各种原股钢丝绳的绳端的固定。A=65=600=22=d=筒最小直径的计算计算公式 按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径；h 与机构工作级别和钢丝绳有关的系数；查表得 h=18 820=360钢丝绳绕进绕出滑轮槽时偏角的最大角不大于4卷筒强度计算卷筒的材料一般采用不低于略卷筒自重力，卷筒在钢丝绳最大拉力作用下，使卷筒产生压、弯曲和扭应力，其中压应力最大。由于L3为是单层卷绕，压应力应按下式计算 p （ 单层卷绕卷筒压应力（ ）卷筒壁厚（ 般取A - 铸铁抗拉强度极限查设计手册1， 160b （ 165 335P 340 22P 卷筒合格。的类型选择本设计链起到平衡和传动的作用，因此通过表得根据实际需要选短节距精密滚子链（简称滚子链），其结构特点：由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；滚子空套在套筒上可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和磨损，并可以缓和冲击。2滚子链的基本参数和尺寸根据实际需要选择12子直径节内宽轴直径筒孔径条通道高度链板高度链板高度渡链尺寸014距B/997）8,已经选择链条的型号为12过查表查得配用链条的节距P=子链外径 排距 。确定分度圆的直径d: 0 808Pd （顶圆直径 ) ra rd d P d d P d （d择d=118跟直径 rd d d （度圆弦齿高 ( ) ra d d 取 5 fL d （侧凸缘180 180 h 0槽形状的选取选择三圆弧一直线齿形。5链轮材料的选择和热处理：由于本设计的链轮无剧烈冲击振动和要求耐磨损的主从动链轮，所以根据表选择链轮的材料为45钢。热处理方法为：淬火回火，齿面硬度要求4050m/以卷筒转速为： 4 （构升降功率为： 4P=500 W （上面计算结果知道需要输出转速很低，根据机构需要选择摆线针轮减速器，其主要特点是传动比大，一级转速时传动比在11极转速时传动比范围在20128。由于在传动过程中为多齿齿合，所以对过载和冲击有较强的承受能力，传动平稳，可靠；由于采用了行星摆线传动结构，所以其结构紧凑、体积小、重量轻，在功率相同条件下，其质量是其它减速器的一半，由于摆线齿轮、针齿销、轴销和轴套都是由轴承钢制造，工作中又的有滚动摩擦，因此大大加强了个零件的机械性能并保证使用寿命，提高了传动效率。15动比377，输入转速1500r/出转速4r/机构尺寸如图（298i= 4 由于选择连轮的齿数要大于17。查得配用链条的节距P=子链外径 ；排距 ；大齿轮的齿数为： 30 0 i 取38。确定分度圆的直径:小链轮直径d： 0 800Pd 大链轮直径d： d=id=30大链轮：30 30 ) 230 1 30 ra rd d P d d P d （ ）择40链轮： (1 ) ra rd d P d d P d （ ）择90跟直径 大链轮： 230 rd d d 小链轮： rd d d 分度圆弦齿高 大链轮： ( ) ra d d h 取 5链轮： ) ra d d 最大齿跟距离 fL d 小链轮： fL d 齿侧凸缘链轮： 180 180 h 轮材料的选择和热处理：由于本设计的链轮无剧烈冲击振动和要求耐磨损的主从动链轮，所以根据表得选择链轮的材料为45钢。热处理方法为：淬火回火，齿面硬度要求4050件选择和强度校核。主要有钢丝绳以及钢丝绳夹的设计、滑轮以及其组件的设计、卷筒尺寸计算和设计计算、升降链以及链轮的选择，其中也包括各个设计零件以及组件的强度校核。各个零部件的固定方式和连接方式在本章节中有详细介绍。第5章横移机构的设计计算立体车库横移传动机构由减速电机、驱动轮和从动轮、地面铺设导轨组成。升降横移机构则为升降传动机构与横移传动机构的结合。升降横移式立体车库底层与中间层载车板为横移机构，上层载车板为升降机构。升降装置由传动系统、升降架等组成。其中提升方式分为下列六种，可根据不同要求任意选用。（1）钢丝绳式提升型式；（2）链条式提升型式；（3）液压式提升型式；（4）螺杆式提升型式；（5）液压缸、钢丝绳组合提升型式；（6）链条、钢丝绳组合提升型式；在立体车库设计中，各种提升方式特点如下：（1）采用链传动：优点是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。（2）采用钢丝绳传动：优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。（3）采用液压传动：优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率与重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。综上所述，本车库为单层，从提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以，但从方案经济及可行性角度考虑，选择链传动更为有利;在横移运动中，采用电机驱动，通过链驱动，也能达到精确、稳定地传动。横移机构主要原理是：通过电动机带动导轮，导轮载着载车板沿轨道横向移动。主要包括电动机、减速器、导轮组件、轨道、钢架等组成。择导轮的形式由于要求载车板在横移过程中平稳，要求导轮承载能力好，所以选择双轮缘。2轮踏面形式的选择选择圆柱踏面。4双轮缘车轮踏面形状和尺寸与轨道的匹配11 112 21 6 01 9 08 5 1 0 0 9 08 0 9 5 8 44 52 07 01 2 0 1 0 05D m mD m m m md m ms m md m m mR m m 取取取12 21 216019040 365 102 84 36 2 10 28 20D B C mm 取取合格。轮材料的选择：选择锻造45钢（699）6导轮的热处理：热处理以后应该满足：踏面与轮缘内侧面硬度80，淬硬层260导轮精度的要求导轮踏面直径尺寸偏差应不低于1801对于孔轴的径向及端面圆跳动应该不低于1184中规定的8级。8导轮组件的结构设计导轮组件结构主要由键、导轮、轴套、螺母、密封圈、深沟球轴承、轴承端盖、螺栓等几部分组成。其中轴和导轮之间使用平键连接，轴承两端使用紧固螺母固定。采用毛毡垫圈密封（脂）。轨的尺寸设计由于所设计载重导轨符合中小型起重机的车轮。常采用轻型铁路导轨， 36B 由于导轮尺寸对应符合的轨道尺寸应该为A=B=D=F=外本设计场地较小，所以要求横移速度不高。所以就要求电机减速比大，体积小，质量小，噪音低等性能。动机与齿轮轮减速器耦合而成一体的减速装置，其额定电压、额定频率、额定电流、工作方式、防护等级、机系列名称 型号 标准编号 机坐号与功率围 外壳防护形式 冷却方式 安装方式 场使用特点和合齿轮减速电动机 套电机（5）减速器：输 出 转 矩 为9340000r/数 电动机功率/压/V 电流/A 输入转速/(r/输出转速/(r/ 80 420 8所以横移速度为:2 2 4 /rn m 2 2 4 /rn m 本电动机安装与载车板下面与载车板连为一体。 1802 3 2864 71842 2z oF 率计算公式为： d P （中：为设计功率，单位为K 为工作情况系数，其值见表10于所受载荷变动小，空，轻载启动而且每天工作小时10；所以选择为所需要传递功率，单位为以 P K P 2选择带的型号选择据设计功率 小带论的转速 1n（由上面计算知道 1n =8r/取，选择确定带轮的直径 1 2d dd d、 并演算带速（1）选择小带轮基准直径小带轮直径应该大于或等于表105所列的最小基准直径 d 查表105选择步设定小带轮的直径为116）演算带速V: d 16 8V= 60 1000 60 1000n m s （3）计算大带轮基准直径 2式（1011）得:12 1 12(1 ) (1 ) 116d