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老住宅区扩大停车方法之一【立体停车库设计】设计说明书.doc

老住宅区扩大停车方法之一【立体停车库设计】【10张CAD图纸和毕业论文】

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内支架-A1.dwg

升降机装配图-A0.dwg

外支架-A1.dwg

底座-A0.dwg

总体装配图-A0.dwg

油缸杆-A2.dwg

油缸活塞-A3.dwg

油缸装配图-A1.dwg

油缸销-A4.dwg

液压系统原理图-A3.dwg

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关键词：: 立体停车库设计全套CAD图纸和毕业论文住宅区扩大扩展扩张停车泊车方法法子之一立体车库设计全套 cad 图纸以及毕业论文

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摘要

汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给各停车场的泊位提出了新的挑战，特别是老住宅区没有地下停车场，小区设置的停车位太少，本设计采用地下一层地上一层停车位，可以将停车空间利用率提高一倍，并且可以在任何合适的位置进行修建，采用液压系统和PLC控制升降，结构简单、造价低、适应性强。

本次设计的针对老住宅区的立体车库为简易升降式结构，由升降机、升降平台、液压系统、钢架车库等构成。本文首先确定了立体车库及升降机结构；接着调查汽车尺寸建立汽车模型以确定升降机的整体结构尺寸；其次建立了升降机构的力学模型并对升降机构不同位置状态进行了受力分析及校核杆件、销轴、螺栓的强度是否满足要求；然后对该车库升降机的液压系统及电气控制系统进行了设计；最后采用AutoCAD软件绘制了该总体及各部件装配图及主要零部件图。

关键字：立体车库；升降机；液压系统

Abstract

The number of car parking lots will increase and the scale is expanding, which puts forward new challenges for parking lot berth, especially in old residential area, there are no underground parking lots, and the parking space set is too few. This design uses a floor one floor parking space, which can double the utilization rate of parking space, and can To build in any suitable location, adopt hydraulic system and PLC to control lifting, with simple structure, low cost and strong adaptability.

The design of the stereoscopic garage for the old residential area is a simple lifting structure, which is composed of lifts, lifting platforms, hydraulic systems, steel frame garage, etc. This paper first determines the structure of the stereo garage and elevator, and then investigates the size of the car to establish the car model to determine the overall structure size of the elevator. Secondly, the mechanical model of the lifting mechanism is established and the stress analysis of the different position of the lifting mechanism is carried out and the strength of the check rod, pin and bolt is satisfied. Then the hydraulic system and the electrical control system of the garage elevator are designed. Finally, the assembly drawing and the main components drawing of the whole and all parts are drawn by the AutoCAD software.

Key words: Solid garage; Elevator; Hydraulic System

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1选题背景、研究目的及意义 1

1.2 国内外研究及发展现状 1

1.2.1国外的发展状况 1

1.2.2国内的发展现状 2

第2章总体方案设计 4

2.1设计要求 4

2.2方案设计 4

2.3工作原理 4

第3章停车升降机设计 5

3.1 升降机结构确定 5

3.2 确定各结构尺寸 6

3.2.1 建立轿车模型 6

3.2.2主要结构尺寸确定 6

3.3初定电机功率 8

3.4平台与叉杆的设计计算 9

3.4.1确定平台的结构材料及尺寸 9

3.4.2确定叉杆的结构材料及尺寸 10

3.4.3横轴的选取 13

3.5力学分析与校核 14

3.5.1最低状态时各臂受力情况 14

3.5.2最高位置时各臂受力情况 16

3.5.3主要受力杆件强度校核计算 17

第4章车库的钢架结构设计 23

4.1车库上边框钢架设计 23

4.2车库支撑钢架设计 23

4.3上下层支撑钢架设计 23

4.4上下层支撑钢横向连接钢架设计 23

4.5遮阳/雨装置 24

第5章液压、电气系统的设计与选择 25

5.1液压系统设计与选择 25

5.1.1液压系统设计要求 25

5.1.2液压系统的设计 25

5.2液压缸的计算与选型 26

5.2.1液压缸的安装位置 26

5.2.2液压缸推力及行程的确定 27

5.2.3液压缸的选型 27

5.3液压泵的计算与选型 28

5.3.1 液压泵工作压力的计算 28

5.3.2 液压泵功率的计算 28

5.3.3 油泵流量的计算 29

5.3.4 油泵的选型 29

5.4电气系统设计 30

5.4.1 电气系统控制设计 30

5.4.2电动机的选择与验算 31

总结 33

参考文献 34

致谢 35

第1章绪论

1.1选题背景、研究目的及意义

随着世界经济的快速增长及城市化进程的加快，小汽车进入家庭，私人拥有量越来越多。又由于国家对发展家用汽车给予政策上的支持，使得民用小客车产量迅速增长，随着车辆的增长，实有的停车泊位越来越不能满足停车需求，车辆的任意停放给交通的安全和畅通带来了很大的影响，也给交通控制工作带来了很多不便。因此，停车控制开始受到人们的重视。所以，汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给各停车场的泊位提出了新的挑战，特别是老住宅区没有地下停车场，小区设置的停车位太少，许多业主花钱也买不到停车位，只能将轿车停在小区马路边即妨碍交通也不安全，所以需要对停车场的空间利用率以及简单快捷的自动化操作管理系统进行提升。

本设计采用地下一层地上一层停车位，可以将停车空间利用率提高一倍，并且可以在任何合适的位置进行修建，采用液压系统和PLC控制升降，结构简单、造价低、适应性强，可根据不同的需求进行改进，具有广泛的发展前景。

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总体装配图-A0.png

升降机装配图-A0.png

油缸装配图-A1.png

液压系统原理图-A3.png

底座-A0.png

外支架-A1.png

油缸杆-A2.png

油缸活塞-A3.png

油缸销-A4.png

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内容简介：: 摘要汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给各停车场的泊位提出了新的挑战，特别是老住宅区没有地下停车场，小区设置的停车位太少，本设计采用地下一层地上一层停车位，可以将停车空间利用率提高一倍，并且可以在任何合适的位置进行修建，采用液压系统和PLC控制升降，结构简单、造价低、适应性强。本次设计的针对老住宅区的立体车库为简易升降式结构，由升降机、升降平台、液压系统、钢架车库等构成。本文首先确定了立体车库及升降机结构；接着调查汽车尺寸建立汽车模型以确定升降机的整体结构尺寸；其次建立了升降机构的力学模型并对升降机构不同位置状态进行了受力分析及校核杆件、销轴、螺栓的强度是否满足要求；然后对该车库升降机的液压系统及电气控制系统进行了设计；最后采用AutoCAD软件绘制了该总体及各部件装配图及主要零部件图。关键字：立体车库；升降机；液压系统AbstractThe number of car parking lots will increase and the scale is expanding, which puts forward new challenges for parking lot berth, especially in old residential area, there are no underground parking lots, and the parking space set is too few. This design uses a floor one floor parking space, which can double the utilization rate of parking space, and can To build in any suitable location, adopt hydraulic system and PLC to control lifting, with simple structure, low cost and strong adaptability.The design of the stereoscopic garage for the old residential area is a simple lifting structure, which is composed of lifts, lifting platforms, hydraulic systems, steel frame garage, etc. This paper first determines the structure of the stereo garage and elevator, and then investigates the size of the car to establish the car model to determine the overall structure size of the elevator. Secondly, the mechanical model of the lifting mechanism is established and the stress analysis of the different position of the lifting mechanism is carried out and the strength of the check rod, pin and bolt is satisfied. Then the hydraulic system and the electrical control system of the garage elevator are designed. Finally, the assembly drawing and the main components drawing of the whole and all parts are drawn by the AutoCAD software.Key words: Solid garage; Elevator; Hydraulic System目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1选题背景、研究目的及意义11.2 国内外研究及发展现状11.2.1国外的发展状况11.2.2国内的发展现状2第2章总体方案设计42.1设计要求42.2方案设计42.3工作原理4第3章停车升降机设计53.1 升降机结构确定53.2 确定各结构尺寸63.2.1 建立轿车模型63.2.2主要结构尺寸确定63.3初定电机功率83.4平台与叉杆的设计计算93.4.1确定平台的结构材料及尺寸93.4.2确定叉杆的结构材料及尺寸103.4.3横轴的选取133.5力学分析与校核143.5.1最低状态时各臂受力情况143.5.2最高位置时各臂受力情况163.5.3主要受力杆件强度校核计算17第4章车库的钢架结构设计234.1车库上边框钢架设计234.2车库支撑钢架设计234.3上下层支撑钢架设计234.4上下层支撑钢横向连接钢架设计234.5遮阳/雨装置24第5章液压、电气系统的设计与选择255.1液压系统设计与选择255.1.1液压系统设计要求255.1.2液压系统的设计255.2液压缸的计算与选型265.2.1液压缸的安装位置265.2.2液压缸推力及行程的确定275.2.3液压缸的选型275.3液压泵的计算与选型285.3.1 液压泵工作压力的计算285.3.2 液压泵功率的计算285.3.3 油泵流量的计算295.3.4 油泵的选型295.4电气系统设计305.4.1 电气系统控制设计305.4.2电动机的选择与验算31总结33参考文献34致谢3537第1章绪论1.1选题背景、研究目的及意义随着世界经济的快速增长及城市化进程的加快，小汽车进入家庭，私人拥有量越来越多。又由于国家对发展家用汽车给予政策上的支持，使得民用小客车产量迅速增长，随着车辆的增长，实有的停车泊位越来越不能满足停车需求，车辆的任意停放给交通的安全和畅通带来了很大的影响，也给交通控制工作带来了很多不便。因此，停车控制开始受到人们的重视。所以，汽车停车场的数量将随之增加，规模不断扩大，这给各停车场的泊位提出了新的挑战，特别是老住宅区没有地下停车场，小区设置的停车位太少，许多业主花钱也买不到停车位，只能将轿车停在小区马路边即妨碍交通也不安全，所以需要对停车场的空间利用率以及简单快捷的自动化操作管理系统进行提升。本设计采用地下一层地上一层停车位，可以将停车空间利用率提高一倍，并且可以在任何合适的位置进行修建，采用液压系统和PLC控制升降，结构简单、造价低、适应性强，可根据不同的需求进行改进，具有广泛的发展前景。本课题研究的意义是：自动立体车库是我国的新兴产业，具有广阔的发展前景。随着我国经济快速的发展，城市交通拥堵和停车难的问题成了影响城市发展的重要因素之一，传统的车库己经不能适应城市发展的要求，再加上我国汽车保有量的不断增加，自动立体车库成为解决这一问题的必然途径1。机械式立体车库具有空间利用率高，节省城市有限的土地资源；具有建造成本较低、建造周期较短；车辆停放入车库快速便捷、自动车库更加安全，还具有节约能源等优点。同时自动立体车库还可以在有限的土地上停放更多的车辆，便于集中管理，减少管理费用和人员等的优势，在各个小区或空地都可以根据当地的实际情况进行立体车库的建设，可大大缓解这些地方停车难的问题，这对现在车库紧张的小区和其他人员较多的公共场所提供了很好的解决方法。因此，机械式立体车库具有广阔的应用前景。1.2 国内外研究及发展现状1.2.1国外的发展状况国外经济发达国家其自动立体车库在过去的几十年中已经得到了充分的发展。日本是一个人口众多人均土地资源较少的国家，由于其经济发达，停车难的问题早就出现，同时也带动了自动立体车库的发展、使其发展至今已经较为完善，现已经发展出较多车库种类。同时日本在车库的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于亚洲领先地位，所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。如今在日本全国建设并使用的自动立体车库的停车位已有300万个，大部分自动立体车库是升降横移式车库。而日本的优势主要在多层升降横移车库、水平循环车库、垂直循环车库、简易升降车库、垂直升降车库等产品上。而在韩国自动立体车库的技术发展主要受到其邻国日本的技术影响。韩国的立体车库产业从上世纪70年代中期进入起步阶段，在发展过程中又从其邻国日本引进相关技术，再对引进技术后不断改进，最后90年代立体车库展业进入大规模使用阶段。经过这几个阶段的快速发展再加上韩国政府的大力支持，自动立体车库在韩国国内得到大规模的应用和再开发，使得韩国这几年的自动立体车库产业增长速度加快到30左右7，使现在其产业进入稳步发展阶段。国外的机械式立体车库发源于上世纪20年代的美国，美国建成世界上第一座机械升降汽车库，但需要由司机自己开车来完成车辆的存取；50年代以后，伴随着小汽车的大量增加，在西欧、东南亚、韩国和日本立体车库也得到了广泛的应用，并形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业完整体系8。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，自动立体车库从结构、控制、驱动、监测等方面不断地更新换代，日趋完善。而自动立体车库的外形也发生了较大的变化，使原来生硬机械钢架子的立体车库变成了一道独特的城市景观。1.2.2国内的发展现状我国经济快速发展的同时汽车的数量也在快速发展，尤其在我国的大中城市。汽车数量的增长同时也造成了路面的拥堵，许多车辆面临着停车难的问题。面对这些问题，我国需要大量的停车设施和相关配套设备。据有关方面统计，截止到2008年底的数据，我国生产汽车数量增长到近一千万台，同比增长5左右9。由于我国停车位新建的速度远远达不到每年汽车增长的数量，致使每年我国仅在停车位的缺口数量就在300多万个左右，城市现有的停车位远远不能满足人们的需要。当前我国的车位数量与汽车数量之比约为1:5，而正常的平衡比例应当是1:1.2，与我国现有情况差距很大，需要大量增加停车位，在城市土地资源紧缺的情况下通过地面增加车位己成为城市发展的巨大矛盾指引10。为了解决这些，我国从二十世纪八十年代开始使用机械式停车设备。此时我国的立体车库技术较为落后仅只能进行自我的研究和开发，此阶段生产企业无法满足用户的需求，而自动车库种类单一，技术落后，无法满足用户较大的要求。到二十世纪九十年代，我国开始从国外引进技术，由于大量国外企业进入中国的立体车库行业，形成了比较多的中外合资企业。而有些有实力的中国企业开始向国外引进先进的技术，在国内由于其生产成本与国外相比较为低廉，这些企业利用国外先进技术并根据我国现有经济情况开发出符合我国的先进的自动立体车库。到如今经过近30年的发展历史，尤其是2000年以后得到了高速发展，现在我国的自动立体车库行业正处于快速发展阶段并很快进入稳定发展阶段，未来市场巨大。尤其在，我国的大中型城市中，自动立体车库需要巨大。但用户对产品的要求有两点，第一点是降低产品的价格，第二点是提高产品技术和性能。随着我国经济持续快速发展，城市规划不断完善，自动立体车库将使一个充满生机的朝阳产业，它的技术将得到长远发展。在我国随着现代各种高科技技术的发展，诸如计算机技术和电子技术的高速发展，越来越多的新功能被引入到立体车库中，让其向专业化、复杂化和智能化方向发展。重点表现为以下几个方面：专业化:立体车库系统稳定可靠能正常运行而不出故障是用户的首要要求也是一套停车场系统的重中之重。制造厂家的专业化程度越来越强如保证设备的可靠性立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度。复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展它已经不仅是纯粹的机械设备还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等各种领域先进技术的综合使用已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。智能化:一些新技术正在迅速进入该领域如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等14。车库可以将汽车自动停放到合适的位置可实现无人操作11。第2章总体方案设计2.1设计要求采用升降机升降式，上下两层，地面一层地上一层。采用液压系统控制完成轿车的快速上升慢速上升停留快速下降下位停止的过程。2.2方案设计目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式14。而在中国使用较多的是升降横移式自动立体车库和简易升降式车库，升降横移式自动立体车库具有存取车快捷便利，结构简单等优点，单占用面积较大，不适合老住宅区车位改造。所以选择简易升降式自动立体车库进行设计。如图2.1 所示为简易升降式立体车库示意图。2.3工作原理车位设置上下两层，地面待停车区设有升降机，升降机置于地坑内，降到最低位置时升降机平台与地面高度一致，停车前把车辆开到升降机平台上，启动停车系统升降机上移，经过快速上升慢速上升停留，升降机平台停留在最上方位置时平台与二层车位平面高度一致，驾驶员再把车辆缓慢倒入二层车库内，随后驾驶员再回到升降平台启动停车系统升降机下移，经过快速下降下位停止，升降机平台降到最低位置与地面高度一致，停车完成，驾驶员即可离开，取车流程与停车流程相反。虽然在二层停车过程中会存在一些风险，但是只要防护装置做的到位就会避免风险发生，因此该方案可行，并且非常适合老小区停车位改造。第3章停车升降机设计3.1 升降机结构确定此次课题设计的内容为剪切式车库升降机，剪切式升降机的发展较迅速，种类也很齐全。按照剪切的大小分为大剪式升降机（又叫子母式），还有小剪（单剪）升降机；按照驱动形式又可分为机械式、液压式、气液驱动式；按照安装形式又可以分为藏地安装，地面安装。因为此次设计所要举升的重量为2t以下的轿车，所以采用小剪式液压驱动升降机就完全可以。为了适合大小维修厂，对地基没有过多要求，地面安装即可。整体结构形式如图2.1所示。图2.1 剪切式升降机整体结构形式剪切式液压平板升降机由机架、液压系统、电气三部分组成。设置限位装置、升程自锁保护装置等以保证升降机安全使用，保障维修工人的生命安全。剪切式升降机有两组完全相同的升降机构，分别放于左右两侧车轮之间，因两侧结构完全相同，可以左右互换。升降机由电气系统控制，由液压系统输出液压油作为动力驱动活塞杆伸缩，带动两侧举升臂同时上升、下降、锁止2。升降机一侧上下端为固定铰支座，举升臂由销连接固定在铰支座上。另一侧上下端为滑轮滑动，举升臂通过轴与滑轮连接。升降机在工作过程中，以固定铰支座一侧为支点，滑轮向内或向外滑动，使升降机上升下降，当达到适当的举升位置时，利用液压缸上的机械锁锁止。剪切式升降机使用方便，结构简单，占地面积小，适用于大多数轿车、汽车的检测、维修及保养，安全可靠3。3.2 确定各结构尺寸3.2.1 建立轿车模型为使升降机使用范围广，本设计首先建立了一个轿车模型1。根据表2.1所列车身参数信息。表2.1 参数信息车身信息车型帕杰罗3.0GLS手动大众劲取车身长/宽/高（mm）4830/1895/18854200/1650/1465前轮距15751460后轮距15601460轴距27752460前轮规格215/60R16195/55R15后轮规格215/60R16195/55R15根据丰田和大众轿车的车身信息确定一个使用较广的车模：它的车身参数有车身长4.7m，宽1.75m，高1.5m，轴距2.1m，前后轮距平均为1.5m，车自重1.5t，该轿车模型集丰田轿车外型，奥迪外型，大众车系于一体，具有较广的代表性。3.2.2主要结构尺寸确定（1）剪切式升降机已知的主要技术参数如表2.2所示表2.2 主要技术参数技术数据数值单位举升重量3T举升高度6802500Mm提升时间30S要求升降机的提升速度是经30s时间内升降机能升高到1.8m，并且升降机在各高度工作时，都能自锁。设计过程中参考了广力牌GL3.0/A小剪式升降机，上海繁宝剪式升降机， Jumbo Lift NT 剪式举升平台的外形及运动形式。（2）升降机各部分尺寸（a）支撑平台尺寸因剪切式升降机放于两轮胎之间的下部，所以升降机在使用过程中要保证升降机不能与轮胎发生干涉2。根据轿车轴距为2.6m，轿车轮胎直径一般不超过700mm，为避免干涉，升降机平台两端与轮胎边缘要有一定距离，取平台边距轮胎边缘之间距离为150mm，则平台外型长。平台宽一般为500mm600mm左右，我们取平台宽为Bp=550mm。举升时，重量作用在整个平台上，力并不集中，所以平台不宜过厚，增加升降机重量，取外型高为70mm，实厚为15mm，只在四周加工凸台边缘，平台尺寸如图2.2所示。图2.2 平台尺寸（b）举升臂尺寸因平台长La=1600mm，固定铰支座和滑动滚轮分别放于平台下，降低到最低点时举升臂不能超出平台边缘，与汽车相干涉，所以固定铰支座和滑动滚轮要与平台有一定的距离，取支座距平台边缘的距离为150mm。则固定铰支座与滑动滚轮之间距离。升降机压缩到最低位置时，升降机高为350mm,(底座到平台面的距离)。如图2.3所示底座厚为15mm，滚轮直径D=50mm ，滚轮处轴径Dz=24mm ，为了避免滚轮直接磨损底座，设计时，加工滚轮滑道，滑道厚为10mm，滑道宽35mm，滑道长为750mm。上下两滚轮之间的距离为根据勾股定理求举升臂长L , 求得L=1306mm，举升臂宽110mm，厚为20mm。图2.3 升降机压缩到最低点时的状态（3）升降机升高到1m时尺寸变化升降机向上举升时，滑轮向内侧滚动，液压系统向上伸缩，固定铰支座和滑动铰支座之间距离缩短，平台与底座之间距离越来越大。升降机升高到1m时，升降机上下两滑轮之间的距离为，因举升臂长L=1306mm，固定铰接处与滑轮之间的距离为Lb,由勾股定理得，则Lb=896.15mm，滑动轮滑动距离Lx=1300-896.15=403.75mm。升降机升高到1m时，结构状态如图2.4所示。图2.4 升高到 1m 时升降机主视图和左视图因我们的举升臂宽为110mm，所以连接处螺栓轴径适当取Ds=30mm，滑动滚轮处轴径取Dz=24mm，滑轮总宽为30mm，与滑道实际接触尺寸为25mm，另外5mm为阶梯凸台,直接与举升臂接触，减小摩擦。3.3初定电机功率剪切式升降机举升重量2t，升降机自身及其附件的重量再加上一部分的余量为0.8t，所以取 W=3.8t 。初定电机功率，不考虑工作过程损失。举升平台上方放有汽车时，设计上升速度为 Vw = （2.2）S=2000-350 =1650 (mm) 由公式（2.2）得 Vw= =0.0275m/s=1.65m/min 载车板上升功率 Pw= （2.3）Fw=mg （2.4）其中m=4.6kg，g=10N/kg 由公式（2.4）Fw =3.810 =38 KN Vw取1.65 m/min由公式（2.3）得 Pw= =1.04（KW）取整理前面计算的数据如表2.4。表2.4 剪切式升降机主要技术参数举升重量2000kg举升高度6802500mm实际上升高度1800mm总宽2500mm总长6000mm上升时间30s下降时间30s电机功率1.1KW电源220V/380V/50Hz额定油压18MPa整机重量800kg滑轮移动距离300mm3.4平台与叉杆的设计计算3.4.1确定平台的结构材料及尺寸平台位于升降台的最上部，是支撑件的组成部分。汽车能够在升降台上平稳的停放就是平台起了关键的作用。在进行维修作业之前首先得驶上平台。需要说明的是平台并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。下底板也如此，如下图4-1。图4-1 下底板结构简图根据上面汽车尺寸参数，确定平台的长度为2600mm，宽度450mm，材料采用热轧钢板。其形状见图纸。需要说明的是平台并不是一个简单的钢板，而是在下面有滑道，因为升降台叉杆臂上有滑轮，滑道的作用就是使滑轮在滑道内来回滑动，使升降台完成举升和回落动作。叉杆是升降台最主要的举升部件，是主要的受力机构。对其设计的成功与否关系到整个设计工作的成败，选材45号钢，热轧钢板。叉杆的外形图如图4-2所示。图4-2 叉杆的外形图3.4.2确定叉杆的结构材料及尺寸对支撑叉杆进行受力分析：首先定义每根杆的名称编号，如图4-3：图4-3 支撑叉杆受力分析图对于杆3、杆4的活动铰联接在水平方向上除了摩擦力没有其它外力，所以可以忽略不计，现在只考虑其竖直方向上的受力就可以了。经过分析杆3的受力情况如图：计算其最大弯矩及轴向力：经力学分析，当升降台处于最低位置，时，所受弯矩最大，如图。当升降台处于最高位置，时，轴向力最大，如图，（正值为拉力，负值为压力）。杆4受力情况同杆3。下面再分析一下杆1,对杆1作受力分析，如图对D点做力矩分析：，可得 = -110.1N。计算弯矩，由上图可转化成下图来分析：根据以上条件画弯矩图，如下：图4-4 杆1弯矩图由此图可知，杆1的最大弯矩在C点。经计算当时，有最大值，即拥有最大弯矩，同样此时也拥有最大的轴向力。首先将，W=9800N，P=11.6W（P与W的关系值根据上述的公式求得）代入以上各式，求得的值如下图：则。计算轴向力，同样将杆1的受力分析图再转化为轴向力图分析，如图：经分析计算，CD段受到的轴向压缩力最大，。由于刚刚计算出的杆3与杆4的最大弯矩和最大轴向力都小于杆1的值，故不对杆3杆4计算工作应力。计算杆1该状态下的工作应力，设叉杆横截面积A=bh,如图：则该状态下的工作应力为其中，叉杆实际工作应力,材料许用应力，材料的极限应力，对于45号钢，为340Mpa n安全系数,一般为大于1的值，这里取n=2。根据经验初选h=0.1m。由此式可以看出弯矩对工作应力的影响较轴向力要显著的多，所以在计算时应以最大弯矩为主要计算对象。杆1所承受的最大工作应力。杆1的C截面拥有最大弯矩，即可以认为C截面拥有最大的工作应力。我们按照最大工作应力来选取合适的叉杆截面。将h=0.1m代入上式：最大工作应力。这里取，即叉杆的横截面为10025。3.4.3横轴的选取选取套联在活塞杆端部的横轴，根据总体结构布局确定横轴长度需要220mm，由于是单耳环联接，其内径CD=50，横轴的外径也应为50mm,但考虑到二者需要相对滑动，应使横轴的外径略小于50mm,这里取d=48mm。单耳环的宽度值EW=60mm。将叉杆要联接到横轴处的孔进行加长处理，使两者接触面积适当的增大以减小弯曲应力及及剪应力。因此可按下图分析横轴所受应力：当时，P=113680N，可求得。作用于横轴上的力P是均匀分布的，分布距离为60mm，故集度为：，截面O上的最大弯矩为，截面C和D上的剪力（这里没有考虑剪力与弯矩的正负）。其弯曲应力为剪应力对于其它几个销轴，由于所受的应力都小于上述值，在不改变材料的基础上选择直径各为35mm、40mm是完全可以的，这里就不一一校核了。3.5力学分析与校核本机主要性能参数为：额定举升载荷2t；在载重2t情况下，由最低位置举升到最高位置需30s；电动机功率1.1kW；升降机在最低位置时的举升高度为680mm，最大举升高度为2500 mm，工作行程为1800mm。3.5.1最低状态时各臂受力情况（1）与平台接触处的两铰接点的力学分析与计算由前一节分析可知，升降机在最低点时，升降机重量均匀的分布在平台上，平台钢结构和平台有效载荷之和Wz1所产生的重力直接作用在滑动铰支座和固定铰支座上。在最低点时，举升臂并不水平放置。存在一很小的角度。tan=因很小，所以计算过程中我们可以将Wz1 近似看成作用在平台中心位置，Wz1为举升重量与平台重量之和，即（g取10N/kg）因举升重量和平台质量之和由两侧升降机共同承受，所以代入式（3.2）和（3.3）中的W1只是Wz1的一半，W1=16.2kN 解得（2）计算各举升臂的受力图3.5 举升臂受力图图3.5为杆1的受力情况，F3 作用处为滑动铰支座，根据受力分析图列力和力矩平衡方程。方程如下:解得分析计算结果，我们可以看到，k1,k2,k6三个未知量都与k5有关，只要确定出k5，其他就都能解出。观察图3.1力学方案示意图，我们能够很快分析出，举升重量全部作用在平台上，在升降机起升瞬间，很小，则k5铰接孔处竖直方向分力很小，几乎为零，对杆件只起连接作用，我们将k5取0 N。则。图3.6 举升臂2受力情况图3.6为举升臂2的受力图，液压缸的推力直接作用在连接两侧举升臂之间的轴上，间接作用在举升臂2上。 k3,k4,F4x为未知量，P=324.08 KN。列力和力矩平衡方程: 解得通过计算结果，我们可以看出液压缸在瞬间举升时，水平方向的分力和固定铰支座处的水平方向分力都很大。所以升降机的刚度强度一定要满足要求，否则维修工人在作业时将很危险。图3.7 举升臂3受力图举升臂3在实际工作过程中，对整个升降机受力情况没有太多影响，主要起连接件的作用。F5和F6支撑上面所有的重量式中的0.92KN为液压缸重量产生的重力（初步确定）。图中k7和k8为未知量。列方程如下：解得图3.8 举升臂4的受力图举升臂4的力F6作用处是固定铰支座，所以有两个方向作用力。液压缸的固定端作用在连接举升臂的轴上。举升臂承受液压缸的重力，并不承受液压缸的推力。液压缸的推力有输入的液压油来平衡。在这个受力图中，只有F6x是未知的。解得 3.5.2最高位置时各臂受力情况升降机升高到1m时，升降机向内滑动403.75mm，两脚支座之间的距离为896.15mm。上下两滑轮之间的距离为1900mm。举升臂与水平方向夹角为液压缸与水平方向夹角为，液压缸推力P=136.643KN。分析和计算方法同上。先求举升臂1的受力情况如图3.5，由式（3.2）和（3.3）解得，解得因举升到1m时，举升臂与水平方向夹角为，所以竖直方向力和水平方向力应近似相等。取。则举升臂2的受力情况如图3.6所示，解得举升臂3的受力情况如图3.7，解得举升臂的受力情况如图3.8，解得3.5.3主要受力杆件强度校核计算（1）位于上端的滑轮轴的强度校核滑轮轴通过滑轮与平台接触，作用在滑动端的力F3均匀作用在两个滑动轮上。滑动的两轮之间距离为405mm。滑动轮外侧与举升臂接触。升降机最低点时，对于滑轮轴而言，与举升臂接触处，相当于固定支点，即被约束。图3.9是滑轮轴的受力图、剪力图、弯矩图。由图可知，滑轮轴只受竖直方向力，没有水平方向的力，所以滑轮轴不发生扭转变形。我们从剪力图和弯矩图中还可分析出，在长度为405mm的线段内横街面上的剪力FQ=0，而弯矩M为一常数，这种只有弯矩的的情况，称为纯弯曲。所以长度为405mm的线段内只发生弯曲变形，而没有发生剪切变形。是弯曲理论中最简单的一种情况。由上面的计算可以知道，上滑轮轴在升降机升高到1m时，受力最大，所以我们只校核升降机升到1m时的滑轮轴强度即能说明轴的强度是否合格。图3.9 滑轮轴的剪力图与弯矩图对滑轮轴进行强度校核，轴的材料为45钢19，抗拉强度弹性模量E为，一般取。轴的直径d=24mm。（1）轴的弯矩图如图3.9所示。由图可知，最大正弯矩 M=（2）轴的强度校核式中：M为横截面上的弯矩；W轴的抗弯截面系数。经校核可以看出，轴的截面强度足够。（2）位于下端的滑轮轴的强度校核最下端轴的校核和最上端轴的校核方法一样，下端滑轮轴最低点和最高点时受力情况一样。受力图、剪力图、弯矩图如图3.10所示。图3.10 下滑轮轴的剪力图与弯矩下滑轮轴的材料也是45钢，抗拉强度。下滑轮轴受的力为：F5/2= ，轴的直径d=24mm。（1）弯矩图如图3.10所示由图可知最大弯矩 (2)下滑轮轴的强度校核校核后可得出轴的强度足够。（3）对举升臂1和2进行强度校核举升臂1和2位于升降机的上半部分，液压缸的作用点直接作用在连接举升臂2的轴上，举升臂2和1又通过中间螺栓相连，所以2和1的受力情况比较恶劣。在校核时，只对这两个举升臂进行校核即可。(1) 举升臂1的强度校核图3.11 举升臂1的剪力图与弯矩图因举升臂为板材，近似梁。所以分析过程中，我们按梁的强度校核方法来分析举升臂。由图3.11举升臂1的受力图可以看到，举升臂既有水平方向的力，又有竖直方向的力，并且两个方向的力在同一平面，属拉伸（压缩）与弯曲组合变形11。我们将力进行分解，沿举升臂轴线方向和垂直轴线方向。举升臂1的受力图、剪力图、弯矩图、轴力图如图3.11所示。由图所知，举升臂在中间截面组合变形最大11。举升臂的材料为Q275钢 ,抗拉强度 , 弹性模量 E=200220GPa ，L为举升臂长L=1306mm 。举升臂在最低状态时（），校核过程如下：举升臂的弯矩图如图3.11所示举升臂最大负弯矩确定举升臂1中性轴的位置截面形心距底边为因举升臂1结构可近似一方钢，所以通过截面中心的中心线Z即为中性轴截面对中性轴的惯钜举升臂的最大弯曲应力为最大轴向正应力截面积为，则正应力为校核举升臂的强度两种变形产生的总应力结果表明最大弯矩处截面强度足够。升降机升高到1m时的强度校核情况：（）最大弯曲应力为轴力为：最大正应力为总应力为强度充分满足条件。（2）举升臂2的强度校核图3.12 举升臂2的弯矩图和剪力图、轴力图在剪切升降机构中，连接举升臂2的轴，要承受液压缸的推力，推力间接作用在举升臂2上。所以举升臂2的工作条件最为恶劣，要求最高。对举升臂2进行强度校核。考虑到制造工艺性，所以举升臂2的材料暂都选用Q275钢。观察图3.12举升臂2的受力情况，可以看出举升臂2也受水平和竖直方向，我们同样将水平方向的力与竖直方向的力进行分解。举升臂在最低点时的校核情况如下从图中可以看出中间铰接点的变形最为严重值最大弯矩由弯矩图可看出举升臂2存在最大负弯矩和最大负弯矩情况确定举升臂2中性轴的位置截面形心距底边为因举升臂2结构可近似一方钢，所以通过截面中心的中心线Z即为中性轴截面对中性轴的惯钜举升臂的最大弯曲应力为轴向正应力截面积为，则正应力为校核举升臂的强度两种变形产生的总应力最大截面处的强度虽符合Q275钢的强度要求,但从值可以看出，实际应用时很可能发生危险。举升臂升到1米时的校核情况最大负弯矩为最大弯曲应力轴向最大应力则正应力为强度满足条件。第4章车库的钢架结构设计4.1车库上边框钢架设计选择冷弯等边槽钢（GB/T6728-2002）。通过查表3.1-158根据实际物理需求，选择HBt=30020010。理论质量为10.221kg/m.横截面面积S=13.021,重心X。=1.517. 材料选择优质碳素结构钢20钢。图4-1矩形冷弯空心型钢结构4.2车库支撑钢架设计选择矩形冷弯空心型钢结构（GB/T6723-1986）。通过查表3.1-165，根据实际需求选择尺寸HBt=30020010。理论重量为72.7kg/m横截面面积S=92.6.材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为3500mm,数量为4根。得质量为。4.3上下层支撑钢架设计选择矩形冷弯空心型钢结构（GB/T6723-1986）。通过查表3.1-165，根据实际需求选择尺寸HBt=160808。理论重量为26.81kg/m横截面面积S=33.64. 材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为3000mm,数量为4根。得质量为4.4上下层支撑钢横向连接钢架设计选择矩形冷弯空心型钢结构（GB/T6723-1986）。通过查表3.1-165，根据实际需求选择尺寸HBt=100505。理论重量为10.484kg/m横截面面积S=13.365. 材料选择优质碳素结构钢20钢。确定长度为1850mm,数量为2根。得质量为。4.5遮阳/雨装置考虑上部车辆的遮阳/雨，本次选用树脂雨棚固定于钢架上方的结构。第5章液压、电气系统的设计与选择5.1液压系统设计与选择5.1.1液压系统设计要求车库升降机液压系统，除要求能在一定的范围内从汽车两侧将汽车同步举升和下降外，还要求其能使汽车在任意高度停止并保持不动。以便不同身高的工人，在维修不同位置时可以任意调整高度，最方便的进行维修。因此，液压系统必须具有定位保持功能。另外，因汽车的重量较大，一但液压系统出现故障，升降机举升臂在汽车重力的作用下会迅速下滑，可能会对车下维修工人的生命安全造成威胁，升降机上面的汽车也有被摔坏的危险。所以，为了防止这样的情况发生，升降机必须具有机械锁装置。机械锁由分别安装在举升油缸外侧和活塞杆顶部与举升臂相联的销轴上的两根锯齿形齿条组成。安装在油缸外侧的齿条固定不动，而安装在销轴上的齿条则随活塞杆上下移动，并且能绕销轴做一定角度的摆动，已实现两根齿条的分离和啮合。当举升臂处于定位状态或液压系统出现障碍、油压低于一定数值时，动齿条就会在自身重力和弹簧力的作用下与静齿条啮合，机械锁锁死，使举升臂不会下滑，这样就确保维修工人和汽车不会出现危险。5.1.2液压系统的设计在设计过程中，要保证汽车被水平举起而不发生侧偏，两侧升降机上升过程中必须始终保持同一高度，活塞的运行速度必须时刻保持相等。升降机液压回路必须同步。升降机的液压回路16如图5-1所示，主要有两部分组成：机械锁回路、升降回路。1.左机械锁液压缸 2.右机械锁液压缸3. 两位三通电磁阀 4.滤油器 5.液压泵 6.溢流阀7.三位四通电磁阀 8.单向锁紧阀 9.调速阀 10. 左升降缸 11.右升降缸图5-1 车库升降机液压控制回路（1）机械锁回路机械锁回路由油缸1、油缸2和两位三通电磁阀3组成。当电磁阀YA1得电时，两位三通电磁阀3左位工作，压力油进入液压缸1、2下腔，驱动活塞向上移动，将机械锁打开，此时举升臂可自由上升或下降。当YA1失电时，两位三通阀处于右位工作时，油缸下腔与邮箱直接相通，腔内油压为零时，油缸活塞在缸内弹簧和机械锁动齿条自重的作用下收回，机械锁闭合，举升臂被锁住，不能移动。此时工人可以进行各种维修工作。（2）升降回路升降回路由三位四通阀7、普通调速阀8、比例调速阀9、左升降液压缸10、右升降液压缸11组成。当三位四通阀7的YA2得电时，YA3失电时，油液上升，通过调速阀到达缸10、11。当YA2失电时，YA3得电时，两油缸下降。车库升降机液压控制回路是用电液比例调速阀控制的同步回路，回路中使用了一个普通调速阀8和一个比例调速阀9.它们装在由多个单向阀组成的桥式回路中，并分别控制着液压缸10、11的运动，当两个活塞出现位置误差时，检测装置就会发出信号，调节比例调速阀的开度，使液压缸11的活塞跟上液压缸10的运动而实现同步。这种回路的同步精度较高位置精度可达0.5mm，费用低，系统对环境适应性强。下面是剪切式升降机液压控制回路进行总结后的工作行程表5.1。表5.1工作行程表电磁铁升降机上升升降机下降YA1+YA2+-YA3-+YA4+-YA5-+5.2液压缸的计算与选型油缸是液压系统执行元件，也是升降机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低（一般不超过14MPa）。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高（可达35MPa），易于安装布置等优点。剪切式升降机多采用活塞式液压缸，动力源直接输送。5.2.1液压缸的安装位置由第三章对升降机力学结构模型的分析与建立，设计中已经大致确定出液压缸的安装位置。d为液压缸下安装点与举升臂中心销孔距离(平行于举升臂) , f为上安装点与举升臂端销孔的距离, d= 250mm, f = 500mm。举升臂与水平面的夹角为，液压缸与水平方向之间的夹角为由tan=升降机在最低点时，举升重量均匀分布在平台上。但当升降机开始工作向上举升时，左侧滑轮向内侧移动，上升过程中举升重量不变，但相对升降机竖直向上的作用力方向，举升重物的质心前移，为防止发生前翻状况，液压缸活塞杆端作用在滑动轮所在一侧的上方举升臂上。左侧也为轿车的车头方向。升降机在最低位置时，液压缸的安装如图4.2所示。图5.2 液压缸的安装方向5.2.2液压缸推力及行程的确定由前面的计算可知，液压缸所需的最大的推力为 P=324.08KN。液压缸行程的确定：我们所设计的升降机从最低位置680mm升高到2500mm，实际上升行程为1800mm。因升降机活塞杆与水平方向夹角与有如下关系：，当升降机在最低点时液压缸的长度。当升降机达到2500mm时， tan= 经计算得液压缸总长度为，则液压缸活塞杆伸长量为200mm即液压缸的行程为200mm。5.2.3液压缸的选型根据上述计算的液压缸安装距Sc和液压缸所需的最大推力P=324.08KN，查阅资料9升降机构液压缸选用双作用单级活塞杆缸HSG-L-180/90-E2231-400-337。这种工程用液压缸主要用于各种工程机械、起重机械及矿山机械等的液压传动。5.3液压泵的计算与选型升降机构常用油泵分为齿轮油泵与柱塞泵两类。齿轮泵多为外啮合式，在相同体积下齿轮泵比柱塞泵流量大但油压低。柱塞泵最大特点是油压高（油压范围1635MPa），且在最低转速下仍能产生全油压，固可缩短举升时间。中轻型升降机构上多采用齿轮泵，重型升降机构常采用柱塞泵，此次设计选用齿轮泵。5.3.1 液压泵工作压力的计算（5.1）式中14:液压泵的最大工作压力（N/m2）；液压缸的最大工作压力，（Mpa）；Mpa （5.2）式中：油缸最大作用力（N）；油缸横截面积（m2）。由式（6.2）解得 MPa为液压泵的出油口到缸进油口处的压力损失。用调速阀及管路复杂的系统这里取,则=26.484MPa。5.3.2 液压泵功率的计算当忽略输送管路及液压缸中的能量损失时，液压泵的输出功率应等于液压缸的输入功率又等于液压缸的输出功率。但在实际工作中，机械损失和能量损失是不可避免的，在计算中，必须要考虑。液压泵的输出功率为：（5.3）式中：0液压泵的输出功率（W）液压缸的输出功率 (W) V液压缸匀速伸长的速度 (m/s)液压泵输出到液压缸的端的机械损失，取0.759；液压缸中及管路能量损失，取0.79；举升时间(s)，取t=60s。由式（6.3）得 =12.346kW液压泵的输入功率：（5.4）式中：P液压泵的输入功率液压泵的总效率，因我们所设计的升降机属于中轻型升降机，选择齿轮泵即可。齿轮泵的总效率一般为0.60.7，取0.65。则由式（6.4）得到输入功率为。5.3.3 油泵流量的计算液压泵的输入功率与流量有如下关系（5.5）式中： Pp油泵最大工作压力，(N/m2)；液压泵的流量（m3/s）；液压泵的总效率,=0.6514。5.3.4 油泵的选型根据上述计算输入的功率P、的值，查阅资料9，选择P197-G50型号的高压齿轮泵。额定工作压力为28MPa，最大为28 MPa，工作转速为2400r/min，输入功率为65.9KW,油泵排量为50ml/r,液压泵质量为14.3Kg。 P7600 、P5100、P3100、P237、P197型高压齿轮泵，广泛用于各种工程机械、升降机械、起重机械、压路机、装载机、推土机。具有体积小压力高、排量大、噪声低、性能好、寿命长等优点。5.4电气系统设计任何复杂的控制线路，都是由一些元器件和单元电路组成。常用的控制电器有组合开关、按钮、交流接触器、中间继电器、热继电器、熔断器、自动空气断路器。5.4.1 电气系统控制设计电气系统主要控制两侧升降机的同步上升、下降。达到所需位置后，升降机都能安全锁止。开关示意图和控制电路图如下：图5.3 电气系统开关示意图图5.4 升降机主控制电路图及说明控制电路图表5.2 升降机主控制线路的电器元件目录表符号名称及用途符号名称及用途Q1三相组合开关作电源引入及短路保护用FU1熔断器作短路保护作用FR热继电器作电动机过载保护作用KM交流接触器作电动机起动、停止用KA1动合开关控制机械锁的打开与闭合KM0吸引线圈SB0总开关按钮SB3升降机下降按钮SB1升降机上升按钮SQ动断开关作上升限位保护用SB2锁止按钮KT延时开关机械锁上升下降缓冲作用C接三相电动机N接地端M电动机（1）上升按动上升SB1按钮，此时电机M立即启动运转，机械锁打开，平台会立即上升。松开上升按钮SB1，该机将立即停止上升。电路：总开关SB0闭合按下SB1 KA1接通机械锁打开 KM01线圈通电KM主触点闭合电动机正转;升降机上升到规定位置 SB1断开按下SB2KA1接通机械锁闭合KM02线圈断电进行锁止。（2）下降当按下下降按钮SB3时，剪切式升降机先立即上升，等延时约12秒钟自动转为下降(这样可以保证在下降前将保险爪从保险齿条内抬起而不被卡住)。在下降的同时，保险爪将因两位三通电磁阀YA1通电打开而自动抬起，此时，电动机M也同时停止运转。电路：按下S

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