家庭用立体车库设计毕业设计论文.doc

图书分类号：密 级：毕业设计(论文)家庭用立体车库设计HOME STEREO GARAGE DESIGN学生姓名黄祖辉班 级09机电1学号20090606132学院名称机电工程学院专业名称机械设计制造及其自动化指导教师朱雷平2013年5月22日 徐州工程学院毕业设计(论文)徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日I摘要立体停车库是专门实现车辆的自动停放及科学管理的存储设施。随着城市汽车数量的不断增加，停车难己经成为城市的一个普遍现象。立体停车库可以充分利用土地资源，充分发挥空间优势，最大限度地停放较多的车辆，是解决城市交通问题的重要途径。本设计以较为简单的升降横移式立体车库为研究对象。在对国内外车库现状及发展趋势做了充分认知的基础上，选择简易升降横移式立体车库结构为研究模型。简易升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。设计车库的主体结构和特点，根据升降横移式立体车库的运行工作原理，使用力学理论对升降横移式立体车库的框架结构进行了力学分析，包括升降横移式立体车库的框架结构的强度等。利用SolidWorks建立升降横移式立体车库三维模型，在SolidWorks绘制模型过程中，对零部件选型中不合适的进行替换删除，以达到最佳效果，最后再导成二维工程图。为了使停车设备满足使用要求，根据升降横移式立体车库的实际情况，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样可以保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。关键词：升降横移式立体车库；钢结构；链驱动；PLCAbstractParking equipment is designed to realize automatic car parking storage facilities and scientific management. With the rising number of city car, parking has become a common phenomenon of the city. Parking equipment can make full use of land resources, give full play to the advantage of space, maximum limit to park more cars, is the important way to solve the problem of urban traffic. This design is relatively simple lift move transversely type parking equipment as the research object. In the garage for cognitive status quo and development trend at home and abroad, on the basis of selection by single transverse type stereo garage structure as the research model. Single lateral movement type parking equipment in terms of its components, can be divided into three parts: the garage structural parts, transmission parts and control system. Design the main structure and characteristics of garage, according to the operation of the lateral movement type parking equipment working principle, using the mechanical theory of three-dimensional garage for lifting and moving frame structure mechanics analyses, including lifting the strength of the frame structure of the lateral movement type parking equipment and so on. Use SolidWorks to establish three-dimensional garage lifting and moving type 3 d model, in the process of SolidWorks drawing model, to delete the inappropriate to replace spare parts selection, in order to achieve the best effect, and then lead into two-dimensional engineering graphics. In order to make the parking equipment meets the requirement, according to the actual situation of the lateral movement type parking equipment, used in the lift move transversely type parking equipment with some necessary safety technology, to ensure the absolute safety of vehicle, make the whole garage can be safe and smooth operation. Keywords Lift move transversely type parking equipment Steel structure chain actuation PLC徐州工程学院毕业设计(论文)目 录 摘要IAbstractII1 绪论11.1立体车库的研究背景和意义11.2机械式立体停车库的分类21.3升降横移式立体车库的特点41.4立体车库自动控制系统41.5立体车库的发展趋势61.6 SolidWorks软件介绍61.7 设计的主要内容72 立体车库整体方案比较和选择82.1 设计数据82.2横移机构方式的选用82.3提升机构所用方式的比较和选择92.3.1提升设计时注意要点93升降横移设备的结构设计113.1升降横移式二层车库工作原理113.2整体结构框架设计113.2.1材料的选择113.2.2主要钢材选型123.2.3制造方法133.2.4结构的强度校核143.3结构设计163.3.1托盘的结构设计163.3.2 导轨的设计184升降传动系统的设计194.1升降传动系统的内容介绍194.2升降机构的工作原理194.3 链轮、链条的设计计算和校核194.3.1链条的设计计算和确定参数194.3.2链轮的设计计算和确定参数204.4驱动机构的设计224.4.1升降机构驱动电动机的选择和校核224.4.2联轴器的选择224.4.3制动器的选择234.4.4链轮轴的设计计算与校核234.4.5键的制造方式、尺寸确定和强度校核244.5轴承寿命的计算254.6滚筒与定滑轮的选择254.6.1滚筒的选择254.6.2滑轮的选择264.7升降机构的控制和维护264.7.1升降机构的控制264.7.2升降机构的维护265 横移传动系统的设计275.1横移传动系统设计275.1.1电动机的选择275.1.2联轴器的选择285.1.3键联接的强度校核296 控制系统306.1移动方案的比较306.2控制的结构形式与特点316.3安全装置316.4控制系统32结论34致谢35参考文献36351 绪论1.1立体车库的研究背景和意义随着社会的进步和科学技术的飞速发展，人类的生产和生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市的生活空间变得越来越小，所以人们有了想法，开始利用空间，在城市建设三维建筑，三维交通和立体停车设备。城市中心高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路作为现代大都市的标志，编织出城市立体交通网；停车也由平面到立体，从简单的机械停车设备向计算机管理和高度集中的自动化的现代立体停车的进化,具有较强的实用性和美观，适合城市环境建设。汽车进入家庭,不断的持续改进城市交通管理系统和改善生活环境，为停车行业的发展提供了机遇，停车产业市场前景广阔。早在50多年前，停车设备在国外开始发展，双层停车设备为家庭使用，使用住宅空间建立2-4层停车升降和横移装置；用于城市中心商业居住区停车车库和停车塔；利用空间在广场建设地下停车场。自70年代末以来，世界经济高速发展,汽车逐渐普及，人多地少、车多的地区和一些发达国家被迫积极开展研究、开发和制造机械停车库。日本、美国、德国和其他发达国家在停车技术研究是处于世界领先水平，韩国、香港、澳门和台湾地区还通过引入停车行业，使制造业得到了迅速发展,较好地解决了停车困难问题，并开始对外出口技术和出口产品。当前世界的停车产业向多元化发展，停车技术几乎包括了机械、电子、液压、光学、磁性控制和计算机技术等领域的先进技术，机械方面应用许多新材料、新技术。机械设备结构采用模块化设计，易于使用，易于安装，缩短施工周期。使用新的高质量钢铁产品的钢结构，不仅提高了强度和刚度，也轻巧美观，载承板是由镀锌板或彩涂板组装而成，美观，坚固耐用。控制技术广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压速度闭环控制技术，使运行平稳高速、节约用电、振动和噪音往往是最小的。安全组件采用声光引导及定位装置，如汽车定位、自动识别车辆的大小和重量、限速保护、停车场自动跟踪、链条和钢丝绳长度超出范围自动报警和弹性变形补偿、自动灭火等，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。控制形式有按钮式、密码锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等，有的设备还采用了总线控制技术。停车设备根据建筑形式分为独立式和内置两种。独立的停车建筑适用于广场建立地下停车场设施。同步规划和建设新的建筑采用内置的停车设施，停车设备附加到建筑，不影响区域环境规划和建设。现代发展停车行业已经初具规模，并积极扩大辅助的停车设施，为社区提供各种各样的服务。在我们国家，停车产业发展仍处于初级阶段，提供的停车车位与所需要的停车车位数量相差太多，停车困难无处不在。目前,停车场还是平面停车场，立体停车库数量是很少的。人口集中的广州和上海在我国停车产业方面发展较快，已经建设使用的机械式停车场主要是地下停车场和在平面式停车场的基础上安装简单的辅助停车设施，以此增加停车位数量。在中国机械停车设备早期的研究开发工作始于80年代，90年代开始停车设备引进和生产，立体停车设备市场正在飞速发展，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。在中国近年来，停车设备制造商已经发展到数百家，生产各种类型的停车设备,一些停车设备已经开始出口。国内的立体停车设备主要是升降横移类，此外还有垂直升降类和平面移动类。在技术方面，由最初的机械传动式逐步在发展液压传动式、机械液压传动式、电传动式。控制方式也由单纯的手动控制发展到电气控制、PLC控制和现场总线控制。虽然停车设备行业得到了快速发展，但是在我国仍然有一些问题，如没有统一的技术标准，大部分产品都是模仿，或引进外国技术制造，技术水平低，国内企业生产能力不足，市场竞争无序，个体企业为了抓住市场，采取低价格竞争，缺乏科学研究和设计单位，没有技术创新能力，造成停车产业发展和管理严重滞后。为解决上述问题,我们需要在许多方面作出努力，如政策、市场、管理和技术。机械立体停车库具有综合性能，不仅是纯粹的机械设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通指南、建筑结构、供电、照明、通信、监控、通风、排水、环境保护、消防安全、收费管理等各个领域，立体停车系统己经日臻完善，机械结构形成了立体车库独特的技术特点，需要多专业多学科的综合性人才参与，把国外的先进停车技术引进到我国的停车产业中，开发出经济、高效、环保、美观、安全的停车产品，满足国内外市场的需求。在当今快节奏的社会，道路拥挤、车满为患已成为当今社会中的最不和谐的声音，发展立体停车已经成为人们的共同需要。目前，中国经济正处于快速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车家庭化步伐不断加快，立体车库产业市场前景广阔。机械式立体停车库是解决城市停车难最有效的手段，是停车产业发展的必由之路。1.2机械式立体停车库的分类目前,立体车库主要有以下几种类型:升降横移式、巷道堆垛式、垂直升降式、垂直循环式。(一)升降横移式升降横移式立体车库采用模块化设计,每个单位可以设计成两层、三层、四层或半地下和其他形式,停车位的数量从几个到数十个。采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，它的运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。该设备下层为左右横移，上层为上下升降。如图1-1所示。产品特点:1.节省占地,配置灵活,施工周期短。2.价格低,投资少。3.可以实现自动控制,结构简单,安全可靠。4.存取车快,等待时间短。5.运行平稳、工作噪音低。6.适用于商业、办公、住宅小区配套使用。(二)巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库的存取车辆的工具是堆垛机，由堆垛机存取所有车辆，所以对堆垛机的技术要求较高，且单台堆垛机成本较高，因此巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。低噪声，低耗能，智能化程度高，等待时间长，进出口少。 如图1-2所示。(三)垂直升降式垂直升降式立体车库的工作原理类似于电梯,停车位布置在提升机的两侧，在底边有汽车旋转台。垂直升降式立体车库总体高度几十米高,对设备的安全性要求很高，投资成本高，但是占地最少，耗能低，智能化程度最高。如图1-3所示。(4) 垂直循环式占地面积少，两个停车泊位面积可停4至8辆车，地基和外部装饰投资少，工期短，可以采用自动控制，运行安全可靠。如图1-4所示。 图1-1升降横移类立体车库 图1-2巷道堆垛类立体车库 图1-3垂直升降类立体车库 图1-4垂直循环类立体车库 多层升降横移式立体车库是中小型车库的一种典型机电一体化产品，与其它车库相比，它属于中低密度经济型停车库，规模可大可小，对场地的适应性较强，可同时移动多个车板，提高了工作效率减少了运行时间；控制系统采用可编程控制器（PLC），操作管理简便明了，易于操作维护。总之结构简单，运动平稳，安全可靠，噪声小，同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，是升降横移式立体车库最大的优点。因此以“安全、快速、经济”著称的升降横移式立体车库，已成为一个新的“热点”。目前采用这类设备的停车库被普遍看好，具有良好的市场前景。1.3升降横移式立体车库的特点在众多的停车设备,升降横移式式立体停车库优势突出，主要表现在以下几个方面:1.充分利用空间。通常情况下，升降横移式停车设备占地面积约1/2-1/25的平面停车场，空间利用率是75%，高于建设独立的停车场。2.成本相对较低。升降横移式立体停车库每个停车位投资需要约15000元，建设自走式停车库每个车位投资约150000元。3.易于使用。对使用者的操作要求不高，操作简单，运行平稳，安全可靠，存取车实现全自动化，快捷，维修方便。通用存取车时间为80秒。4.减少交通事故。在城市的主要交通繁忙地段，司机经常找不到停车位，直接停在路边，所以很容易造成交通堵塞，甚至造成事故。5.增加汽车的防盗、防护。在车库系统中安装了智能防盗装置和消防设备等，提高整体安全。6.改善城市的环境，减少了路边随意停车的现象。升降横移式立体车库是今后停车产业改革的主要方向，采用全自动化的停车方式。采用立体停车库对于寸土寸金的大城市尤其重要，因此升降横移式立体车库就就显得更加的实用化和大众化。1.4立体车库自动控制系统升降横移式立体停车库控制形式是根据车库的具体情况选定，要综合考虑到其规模、应用场合等各方面因素而定，在车库众多的控制系统中有三种比较常见的控制形式:继电器逻辑电路控制、可编程控制器控制、单片机控制。(一)继电器逻辑电路控制在小型的升降横移式立体停车库中，其控制元件比较少，专用性比较强，利用继电器逻辑电路控制，其电路也相应的简单，电路搭载用时少，成本也较低，适合于家庭用升降横移式立体停车库。继电器逻辑电路控制也有许多不足之处。第一，难以实现智能模块化控制；第二，不适合应用于大规模、大容量的立体停车库；第三，元器件的损坏率比较高，车库运行的可靠性不佳；最后，随着驱动部件的不断增加，其逻辑电路的搭载难度也大大增加了。所以对于大中型升降横移式立体停车库，其控制形式就不适合运用继电器逻辑电路的控制形式。(二)可编程控制器控制目前的升降横移式立体停车库的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、大容量的现代化升降横移式立体停车库中。可编程控制器与继电器逻辑电路、单片机相比有着独特的优点：1.灵活、通用2.可靠性高、抗干扰能力强3.编程简单、使用方便4.接线简单5.功能强6.体积小、重量轻和易于实现机电一体化同样，可编程控制器控制也有其不足之处，在性价比上要高于继电器逻辑电路控制和单片机控制；其开发潜力比单片机差，不如其功能灵活多样；通用性不好，不同厂家的可编程控制器以及其附属单元都是固定专用等等。可编程控制器在升降横移式立体停车库的控制系统中被广泛的应用，并在停车库的发展演化中起着非常重要的作用，本文车库系统即采用可编程控制器控制形式。(三)单片机控制单片机是将CPU, RAM, ROM(EPROM)、定时器/计数器和1/0接口全部集成在一个硅片上。单片机控制在机电设备中是一种比较常见的控制形式，由于它的控制功能很强、体积较小、成本低、功耗也小，可以直接装到机电仪器设备上，所以在20世纪80年代以来得到飞速发展。理论上也可用于立体停车库系统，但是事实上在机械立体停车库的控制系统中，单片机控制却没有得到广泛的应用，其主要原因有以下几点：1.单片机控制系统开发周期比较长，系统调试耗时比较多；2.单片机抗干扰能力比较弱，所以对现场工作环境要求很苛刻；3.单片机本身是弱电驱动，但是对于立体停车库系统来说，执行部件是电动机，属强电系统，这就需要由弱电驱动强电，随着驱动环节的增加，系统的可靠性就下降了；4.单片微机控制系统，其控制程序基本上是汇编语言，汇编语言虽然功能比较强大，但是程序编制工作量比较大。因此，单片微机在机械立体停车库控制系统中的推广应用还不成熟，但它是以后机械立体停车库系统研究开发的一个方向。1.5立体车库的发展趋势随着各种高新技术的引入，机械立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向飞速发展，重点表现为以下几个方面:1.专业化:立体车库系统运行稳定可靠，能正常运行而不出故障是使用者的第一要求，也是一套立体停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才能保证设备的安全可靠性，机械立体车库的软硬件设施及配套设施也应当达到相应的专业化程度。2.复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展，它包含了当今机械电子、建筑、液压、光学、磁控、计算机技术等领域的大量先进科学技术。立体停车系统己经逐步完善，各种领域先进科学技术的综合使用，已经使立体停车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。3.智能化:立体车库的发展越来越向着智能化方向发展，它包含了变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。4.高自动化:立体车库的高自动化主要表现为科学的管理方法和先进的自动控制技术，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统;车辆停靠稳妥(在车库外面需要自动转向)后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作;在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询同时可以设置打印报表功能。未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。1.6 SolidWorks软件介绍SolidWorks 提供了生成完整的详细工程图的工具，工程图是全相关的，当你修改工程图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会随着自动更新。Solidworks系统自带的标准件库，其包含螺栓，螺母，螺钉，螺柱，键，销，垫圈，密封圈，弹簧，型材，法兰等常用零部件，模型数据可被直接调用。SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能，通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过带控制线的扫描、放样操作产生复杂的曲面。还可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。1.7 设计的主要内容设计车库的主体结构和特点，根据升降横移式立体车库的运行工作原理，使用力学理论对升降横移式立体车库的框架结构进行了力学分析，包括升降横移式立体车库的框架结构的强度等。利用SolidWorks建立升降横移式立体车库三维模型，在SolidWorks绘制模型过程中，对零部件选型中不合适的进行替换删除，以达到最佳效果，最后再导成二维工程图。2 立体车库整体方案比较和选择2.1 设计数据本课题给出轿车的几何参数为：车身长为，车身宽为，车身高为,总重是。托盘为载车容器，其尺寸应该大于轿车的尺寸，故托盘的尺寸初步定为：长,宽.为了保证托盘的自由运动，左右两个立柱间的距离应该大于托盘的宽度，因为这样既有利于轿车的存取，也有利于托盘的安放，所以把左右两个立柱间的距离定为,基坑的长度为。这是托盘和车库框架的大体尺寸。如图2-1所示。图2-1升降横移式立体车库总装图2.2横移机构方式的选用就目前的立体车库能储存的车辆数目来说，大致可把立体车库分为两大类，即大型立体车库和小型立体车库。本设计的立体车库是双层六位的，属于小型立体车库，存取车辆较少，从停车位到出车库所要运行的距离较近，即使速度较低，存取车的时间也不会太长。所以小型车库里采用托盘作为载车容器就可以了。能够使托盘平稳在在水平方向上移动的方式有多种。根据动力源是（驱动装置）是否在托盘上，可以将横移分为两种。一种是将驱动装置放在托盘上，通过驱动链条来实现传动。但这种方式现在使用不多，只有在大型的立体车库里才使用。由于电机放在托盘上，托盘在存取车的过程中不断的运动，给电机提供电源和对电机进行控制都比较难实现。驱动装置安放在固定件上是实现托盘横移的另一种方式。这种方式都可以方便为其提供动力源并对其进行控制。也可以提高安全系数，也比较美观。对车库的效率和外观没有影响。（电机一般放在地面和框架上）所以，本设计的横移部分的驱动装置不安放在托盘上，而是安放在地面上和框架上。为实现托盘的横移而采用的驱动方式有两种：1.利用液压系统进行驱动2.利用电机带动链条进行驱动液压系统复杂，造价高，维修难，不易维护。链传动是一种不错的传动方式，传动精度高，设计、购买方便。2.3提升机构所用方式的比较和选择常见的三种方式是液压方式，链条提升方式和钢丝绳提升方式（一）钢丝绳提升 钢丝绳具有承载能力强，重量轻的特点，但它却具有弹性，使用时间长了会产生伸长量，使得传动精度降低，从而使得托盘不能准确到达所应到达的位置，而且，钢丝绳容易自行扭转和松散。（二）液压提升液压系统驱动是一套十分复杂的驱动系统，它的设计、制造成本较高。而且维修、检测费用也相对较高，液压系统的故障很难检查，如果哪个输油管道出现问题，将会在一定时间内大大降低车库的工作效率，而如果液压站出现了问题，后果将更加严重，故此，此设计没有采用液压驱动系统作为提升机构。（三）链条提升 链传动为电动机通过联轴器、链条、链轮，来带动托盘实现升降的。成本低，安全，易维护，维修。链条传动包括齿轮传动和带传动的特点。与齿轮传动相比较，链传动安装较容易，成本也低；远距离传动时其结构要比齿轮传动轻便得多。与带传动相比较，链传动的平均传动比准确；传动效率高；需要的张紧力小，压轴力也小；结构尺寸紧凑；能在低速重载下较好的工作；能适应较恶劣的环境如油污和高温等场合。综上所述，升降机构的设计：电动机作为动力源，利用链条和链轮的啮合传递动力实现上层托盘的升降。2.3.1提升设计时注意要点1.按照不同的工况，选用相应的标准链条，这是基本原则，但是由于具体工况的多样性和复杂性，而且标准的覆盖面总是有限的。因此必要时也可以在规格、尺寸、参数符合标准的同时对此链条的性能提出较高的要求，并以此向链条厂咨询协商定货。 2.设计时应尽量采用标准链条，如遇到标准链条不能满足设计要求时，有时要进行非标准联体设计。此时要尽量查找国内外有关标准，参照标准提供的尺寸参数，改选较好的材质等。3.链传动是利用中间挠性链条和链轮轮齿的相互啮合传递运动和动力的。它具有带传动和齿轮传动的优点，其缺点是瞬间传动比变化，因为链节与链轮相啮合时，可看成是链节绕在多边形的链轮上。链的节距p愈大，链轮齿数z愈小，则链速的不均匀性以及附加的动载荷大。设计链传动时，在满足链传动传递功率的前提下，应该尽可能选择使用较小的节距和较多的齿数。4.链传动安装时，两链轮轴的平行度显得十分重要，特别是速度较高的链传动及多排链传动，其两轮轴线的平行度达不到规定精度时，会使链与链轮啮合状况恶化，并将加大冲击与振动。5.对于传递动力的链传动，当链速比较高的时候，其润滑就成为重要的问题，应采用推荐的润滑方式进行润滑，否则，它将严重影响链的寿命。6.设计链传动时，应加装防护罩或防护装置。3升降横移设备的结构设计3.1升降横移式二层车库工作原理升降横移式立体停车库的每个停车位都有载车板，需要存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层，驾驶员才可以进入车库存取车辆，完成存取过程。停泊在地面的车只作横移运动，不做升降运动，上层车位或下层车位需要通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才能进入车库内将汽车开进或开出车库。图3-1为配合参数设置，图3-2为一个升降横移式停车设备。图3-1拉伸参数设置 图3-2升降横移式立体车库3.2整体结构框架设计3.2.1材料的选择在工程结构中，钢结构是应用比较广泛的一种建筑结构，一些高度或跨度比较大的结构，载荷或吊起重量很大的结构，有较大振动的结构，高温车间的结构等等，采用其它建筑材料，目前尚有困难或不是很经济，有时候也满足不了强度要求，则可考虑用钢结构。本设计中采用钢结构用于升降装置的支撑及立体车库的主框架结构，这种钢结构具有以下的几个优点。1.材料强度高在相同的载荷条件下，采用钢结构时，结构的自重较小，当跨度和载荷相同时，钢架的重量只有混凝土层架重量的1/41/3，如果用薄臂型钢屋架，则可更强，由于重量轻，便于运输安装。2.安全可靠 钢材质地均匀，各向同性，且弹性模量大，还具有良好的塑性和韧性。3.工业化生产程度高 与其它建筑结构相比，钢结构工业化生产程度很高，制造精度也高，且可以成批大量生产，另外采用工厂制造、工地安装的施工方法，可缩短周期，降低造价，提高整体经济效益。4.具有一定的耐热性根据以上各项要求，钢结构设计应做到技术先进，经济合理，安全适用，确保质量。3.2.2主要钢材选型表3.1 钢材选型表编号名称初选型号截面面积（cm ）理论重量 kg/m1立柱32a工字钢67.15652.7172横梁12.6槽钢15.69212.3183支架12.6槽钢15.69212.318立柱如图3-3所示，横梁如图3-4所示，支架如图3-5所示。图3-3立柱及参数设置图3-4横梁及参数设置图3-5支架及参数设置3.2.3制造方法 立柱采用工字钢，因为工字钢有很强的承载压力的能力。一共有8根立柱，前后各有4根，采用浇注的方法固定在混凝图中（地面采用混凝土）。横梁采用宽高为的冷弯矩形空心钢管（GB6728-86），因为提升机构的电动机、联轴器和制动器要放在横梁上，所以矩形空心钢管平放在立柱上，采用焊接的方法连接。纵向梁的选择比较困难，因为纵向梁不仅可以用冷弯矩形空心钢管，也可以采用角钢相对放置构成。由前面的设计知道，链轮的结构要放在纵向梁上，不管采用那种方式的纵向梁。链轮的底板都可以方便的固定在纵向梁上。但是，当采用前者的方法时，需要在冷弯矩形空心钢管上开矩形孔，制造比较麻烦，所以决定采用两个角钢相对放置的方法来制造纵向梁，两个角钢之间存在一定的距离，距离由链条的宽度来定。纵向梁也采用焊接的方式固定在横梁上。3.2.4结构的强度校核由上面的分析知道，链轮安装在纵向梁上，纵向梁要承受轿车和托盘的重量。同时由于纵向梁跨度比较大，所以在整个钢架中，对纵向梁的校核最为重要。现在来分析纵向梁所受的载荷。取托盘（含轿车）为研究对象，分析受力示意图如图3-6所示：图3-6 受力分析示意图由于四根链条同时承载。所以每根链条所受载荷为： 式（3-1）因为每个托盘有四根链条来承载，每条链条所承受的拉力为5537N。链条固定在两根角钢上，所以有每根角钢承受的力为，不过，角钢上要承受两个这样的力，两个力的距离如图3-7(a)所示。因为角钢的两端固定在横向梁上，所以角钢可以近似的简化为简支梁，它的受力分析图和弯矩图如图3-7所示。 图3-7纵向梁的受力分析角钢的承受的最大正应力为： 式（3-2）式中 -梁的最大弯矩 -抗弯截面系数梁的最大弯矩由图3-7可知，抗弯截面系数和角钢的材料有关，查阅机械设计手册知道所选的抗弯截面系数为，所以有：对于材料Q235，查阅GB700-88，知道在375Mpa500Mpa之间，故纵向梁是安全的。升降横移式立体车库钢结构如图3-8所示。图3-8升降横移式立体车库钢结构3.3结构设计3.3.1托盘的结构设计（一）托盘的基本尺寸的选择此立体车库适合小区使用，停放的车辆为轿车和面包车，一般常见轿车的基本参数： 长：； 宽：； 高：；初步确定托盘的基本尺寸： 长：； 宽：；（二）托盘上基本零部件的设计a.滚轮的设计1.直接将滚轮安装在托盘上，在停车位上安装导轨（轻轨），滚轮直接在导轨上滚动，可以减少摩擦力，而且托盘移动平稳。滚轮有中心轴，中心轴焊接在托盘上，轴承选择外圈旋转，内圈固定，其结构简图如图3-9所示。1-轴承 2-滚筒 3-轴承端盖 4-轴 图3-9滚轮示意图b.托盘主体结构的材料选择1.外框空心钢管的选择选用结构用冷弯矩形空心钢管选择的尺寸：边长， 壁厚， 理论重量。另选用的结构用冷弯矩形空心钢管选择的尺寸，壁厚，理论重量。2.托盘中用于承载汽车的钢板的选择 根据，选择菱形花纹钢板，可以增大汽车轮胎与钢板之间的摩擦力，厚度，宽；其它钢板，如承载用的平行与水平面的钢板，根据，选择厚度，宽度，将的钢板一分为二。 对于钢板厚度 ，理论重量 厚度， 理论重量 菱形花纹钢板 厚度， 理论重量3.角钢的选择 根据，选择碳素钢，尺寸为的热轧钢等，边角钢理论重量。4.托盘整体采用焊接的方法： 焊缝均采用手工电弧焊，焊缝不能有透、熔、蚀等缺陷，修刺倒棱，焊后退火处理，综上所述得出：菱形钢板 宽 长 矩形钢板 宽 长 方形钢板 宽 长 中间钢板 宽 长 边上钢板 宽 长得出： 方型钢管： 矩形钢管： 中间钢板： 菱形钢板： 角钢： 边上钢板： 其它重量：所以托盘总重量为 式（3-3）3.3.2 导轨的设计因为轿车和托盘的总重量达到，故选择中的轻轨，型号为30。查其总高是，总宽是，总长是基坑的长度，由车架的设计部分可以得知基坑的长度为，其截面如图3-10所示：图3-10托盘的导轨润滑方式采用人工加油的方式，直接向导轨上浇油，不需要专门的润滑装置。4升降传动系统的设计4.1升降传动系统的内容介绍本章主要对链条、链轮的选择计算与校核，驱动机构的设计，主要包括电动机的选择和校核；联轴器的选择和校核；制动器的选择；链轮轴的设计计算与校核；轴承的寿命计算；升降传动系统的控制和维护。4.2升降机构的工作原理每块载车板上都配有独立的电动机与链传动组合的传动系统。电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时载车板下降。 根据载车板及车辆的重量确定链条所需要的传动力；根据传动力及载车板移动速度确定电动机功率；根据车身高度确定上下载车板间的距离；根据这个距离确定链条的长度；最后根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。4.3 链轮、链条的设计计算和校核4.3.1链条的设计计算和确定参数 由于车库提升速度要求较低，线速度应该小于，属于低载重形式的链传动（低速链），如果低速链也按疲劳考虑，用额定功率曲线选择和计算，结果不经济。所以采用静强度计算的方式确定链的规格。查机械设计（第四版）公式14.21得， 链条的静强度计算公式为： 式（4-1)式中 -静强度安全系数 -链条抗拉载荷 -工况系数 -工作拉力 -离心力引起的拉力 -垂度拉力 -许用安全系数，一般为48。此处选择为8。由上式确定链条的型号，也就是求出链条的抗拉载荷。由于动力源是电动机，而且根据轿车和托盘的重量，可以知道提升机构属于中型升降机，查阅机械设计大典表36.2-5可以得到： 由于：查阅机械设计（第四版）表14.1可得20A链在单排是抗拉载荷是，选择20A号链作为本设计的传动链。由表14.1得到滚子链的具体参数如下： 内链节内宽b1 内链节外宽b2 外链节外宽b3 节距 p 滚子直径d1 由升降系统传动示意图得链条的长度L： 考虑到链条与链轮的啮合和其它因素，决定取：则链条的节数n为： 式（4-2）4.3.2链轮的设计计算和确定参数 由于滚子链与链轮的啮合属于非共轭啮合，设计灵活。本设计采用一种常用的三圆弧一直线的齿型，其特点：1.齿型与滚子啮合时的接触应力小；2.啮合性能好。1.由于线速度小于，查阅中国机械设计大典表36.2-4得下面结果： 2.确定链轮的其它参数 由机械设计（第四版）公式14.2得： 式（4-3） 式中 d-链轮的分度圆直径 p-配用链条的节距 z-链轮的齿数 为了制造方便，d取整数值， 由机械设计（第四版）公式14.3得： 式（4-4） 式中 -齿顶圆直径 -链轮的齿数 -配用链条的节距 所以取为. 由机械设计（第四版）公式14.4得： 式（4-5）取整数为由机械设计（第四版）公式14.5得： 式（4-6）式中 -齿侧凸圆直径 -内链板高度由机械设计（第四版）表14.1查得： 所以有： 式（4-7）取 先假设与链轮配合的轴的轴径为，现在来计算腹板式单排铸造链轮的主要结构尺寸。查阅中国机械设计大典表36.2-22知，轮毂厚度为： 式（4-8）由中国机械设计大典表36.2-2同时得知： 式（4-9）上述式中 -轮毂宽度 -轮毂直径 -圆角半径 得到： 、和分别取为、。由于，所以可以取为。腹板厚度t由与它配合链的节距决定，由中国机械设计大典表36.2-22知,当时，t取为。由综合上面数据得到链轮的示意简图如图4-1所示：图4-1链轮的示意简图4.4驱动机构的设计4.4.1升降机构驱动电动机的选择和校核 托盘是由四根链条承载，所以每根钢丝绳所受的拉力为： 式（4-10）链轮的直径为，则所产生的力矩为： 式（4-11）因为 式（4-12）查阅机械设计手册表22-1-61，选择YCJ170和Y112M-4安装在一起的YCJ系列齿轮减速三相异步电动机，其