小单元可移动立体车库设计【含CAD图纸、说明书】
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本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目： 小单元可移动立体车库设计学 院： 机械工程学院 专 业 、班 级：机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 指导教师（职称）： 年1 月 6日 填毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。9一、选题依据1、研究领域机械结构设计、CAD、有限元分析2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值随着国民经济的快速发展，人民收入和生活水平不断提高，汽车成为老百姓除住宅外的另一个消费热点。据统计，调研至 2016 年 11 月，我国机动车保有量达已达 2.8亿辆，机动车驾驶人达 3.5 亿人左右，其中汽车保有量 1.41 亿辆，全国 22 个城市的汽车保有量也超过 100 万辆。如此庞大的汽车数量伴随而来的是一系列的社会问题， 交通拥堵、环境污染等等。最直接和最严重的问题就是城市停车位紧张，“车多位少” “停车难，行车难”的问题。不规范停车引起的交通事故时有发生，发地产开发商与业主因停车位的归属问题纠纷不停，繁华的城市中心停车场的停车费更是高得惊人等等诸多问题。这些问题最有效直接的解决方法就是增加停车位，实现“车有位停”是目前解决问题的主要矛盾。立体车库又称机械式立体停车设备，是用来最大量存取储放车辆的机械或机械设备系统。进一步说明是利用机械和电气系统组成的，用来存取车辆的设备。最早的立体车库出现在西方欧美国家。伴随着中国经济的快速发展，及小汽车进入家庭的步伐加快，立体车库成为解决国内城市停车难题的最佳解决方案。3、目前研究的概况和发展趋势立体车库在国际上的发展已经有了近百年的历史了，是德国最早开发研究的，其技术目前在国际上处于世界领先水平。美国、日本和西欧国家也在上世纪五六十年代陆续开发和研究各种机械式立体停车设备，韩国从上世纪七十年代也开始发展机械式立体停车设备，外国的立体车库经过近百年的开发和发展，在二层及多层的平面式立体车库系列中已经发展到了 H 型、U 型和 V 型。其中发展最快的当属日本，日本非常重视竖式自动立体车库的发展，即密集型自动立体停车设备的发展。2013 年，在日本东京举行的世界立体自动停车设备展览会盛况空前。我国立体车库发展起步于二十世纪八十年代，相对于国际发展来说是相对较晚的，从1986 年我国第一台垂直循环类机械式立体车库诞生到现在已经经历了二十多年的发展，随着汽车工业和汽车需求市场的快速发展，我国的立体车库的市场也呈现出突飞猛进的趋势。到目前为止，国内从事立体车库的开发单位已达百家，其中主机生产的厂家已有五十多家，首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质认证的有二十家。我国为适应立体停车设备行业的迅猛发展，相继出台了：机械式停车设备分类、机械式停车设备通用安全要求、简易升降类机械式停车设备、机械停车设备类别、型式与基本参数等等九项标准，对我国的立体车库行业起到了极大的规范和促进作用。据分析，目前国内国际多数城市均已寸土寸金，交通压力正逐步从动态向静态转化，“停车难”已成为城市发展的一个公共性难题。据测算，停车位估计需增加 480万个，平均每年需求 96 万个。而目前，全国已建成的立体停车位才 3 万多个。因此， 立体停车将有广阔的市场前景。实际上，目前在一些发达国家和地区，停车产业已成为年产值数十亿美元的大产业。在香港，一个停车位的售价比一辆高级轿车还要贵，一个停车位售价高达 60 万港元；美国的停车产业每年大约收益 260 亿美元，提供约 100 万个就业机会。即便是在我国，一些大都市新建高档小区的停车泊位也被开发商高价出售，一个车位相当于一辆普通轿车的价格。如今，无论是在城市中心商业区，还是在新建繁华地段，建设足够的停车泊位已成为规划者的重要手笔。业内专家指出，机械式立体停车设备将是未来几年内停车设备发展的主要方向，是商家投资的重点。我国现有立体车库种类繁多，每种都独具长处，适于不同情境。在我国，立体车库市场是巨大的，未来发展趋势有两种：方向一是具有技术要求比较高、精良的实用性能和快捷的存取速度的大型停车库，是技术与性能的极端；方向二为易于操作、结构简便、经济实惠由此能够合理较少投资就可实现方便存取车辆的小型立体车库，是价格的极端。在我国寸土寸金的城市中，如何充分利用现有的城市土地资源，比如城市的边角地、路边、住宅小区等一些零散分布的小面积，这些地方难以建设大型立体车库。因此，“因地制宜”得建设各类适用的小型立体车库是缓解我国停车位稀缺问题的有效途径。此处的小型立体车库指轻便的少车位立体车库，模块化设计，可以组合使用。与大型立体车库相比较，小型立体车库主要有以下的优势：首先，小型立体车库易于灵活存取车辆。相比于结构复杂的高层大型立体车库，更为节省时间，加之人们观念的问题，高层的立体车库容易使司机有不安全感；其次，小型立体车库性价比更高，而且价格便宜，可以多组组合使用。一般的单个小型立体车库的造价 3 万元左右，而大型立体车库的加工成本就比较高了。例如一个 50 车位的立体车库，单个停车位的造价就需要六万。因此，从经济角度考虑，用户更加青睐可移动立体车库。另外，小型立体车库不仅操作简单、维护方便，而且安全性能更高。日常必须的定期检查可以更加方便，一旦出现问题可以及时解决，影响范围也小很多， 不会造成严重问题。相比较，如果大型的立体车库出现问题整个车库的停车都需要移走来解决问题，因此大型立体车库出现问题可能会有严重的负面影响且不以维修。相比之下，小型的可移动立体车库显然更符合我国的实际情况和基本国情，更大的满足广大民众对停车的需求。目前我国汽车保有量每千人不到 40 辆，与世界平均每千人 120 辆相差甚远，而美国的这一数字是 550 辆/千人，在我国经济快速发展和汽车行业的迅猛发展，汽车的数量将会以惊人的速度增长，给立体车库带来了巨大的市场前景，根据我国人多、车多、地少的基本国情，立体车库的飞速发展的是必然的，而且立体车库会向智能化、小单元化、现代管理化、零故障化发展。智能化：充分的应用计算机控制系统来对车库内部进行实时监测，比如故障监测、远程故障处理等等。小单元化：小单元化是根据市场需求和实际地理考察建立符合人们需求的立体车库，其最大的特点就是灵活多变，能够适应复杂多变的工作环境，成本低，可灵活拆卸和重复利用。现代化管理：使用操作刷卡无需接触，方便操作；准确区分自有车辆、外来车辆、特种车辆；独特的车牌号采集、显示系统，提高停车场防盗措施；实现人工操作和计算机自动控制等。零故障化：从目前市场已有的立体车库来看，立体车库的后期运行维护一直是一个难以解决的问题，由于立体车库的结构复杂，而且车库结构在安全性能方面的要求极高，所以后期的售后服务必然需要投入大量的人力物力。因此解决故障问题是立体车库在投入使用的关键，立体车库要想占有更大的市场必须要将故障率降到最低。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题（1） 立体车库框架结构设计；（2） 立体车库安全防护方案设计。2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） 设计思路：（1） 确定课题的研究目的，研究内容，以及目前的研究概况及其发展；（2） 确定立体车库框架结构方案；（3） 根据车辆大小和型号确定载车板设计方案；（4） 确定立体车库的起吊方案；（5） 设计安全防护装置，四连杆机构（死点）设计和计算；（6） 绘制立体车库各个部分零件图和装配图；（7） 运用 Pro/E 对立体车库进行建模和运动仿真分析；（8） 对立体车库关键零部件进行有限元分析。3.本论文（设计）预期取得的成果（1） 一套完整的立体车库的装配图及零件图；（2） 一份可移动立体车库的说明书；（3） 一篇外文文献翻译；（4） 一份完整的立体车库三维立体模型和各个零件模型及仿真视频；（5） 多份立体车库关键零部件有限元分析结果报告。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；（1） 技术路线：查阅课题的相关资料，借鉴课题相关的成功案例对本次课题内容进行创新和改进，运用 CAD 设计辅助软件进行图纸的绘制和设计工作，借助有限元分析软件进行模拟分析。（2） 设计参数：长宽高：600025003600mm，下层高度为 2000mm，上层高度为 1600mm； 结构：上下两层；车库承重：下层不大于 2t，上层不大于 1.8t； 提升速度：不大于 0.2m/s。2. 论文（设计）进度计划第 14 周：明确毕业设计任务，查阅相关资料，研究分析课题内容，撰写开题报告并通过开题报告答辩；第5周：对立体车库的钢结构方案、安全防护方案、起吊方案进行设计；第 69周：对立体车库进行受力分析、总体框架结构强度校核，结构型钢型号进行选择；第10周：绘制车库总体结构框架图纸；第 1112 周：绘制立体车库举升机构、推动机构及各个零件图纸；第 1314 周：绘制立体车库三维图，并对立体车库重要部分的零部件进行有限元分析；第15周：撰写设计说明书，翻译外文文献；第16周：完善毕业设计内容，准备毕业设计答辩。四、需要阅读的参考文献1濮良贵等. 机械设计（第九版）M. 北京: 高等教育出版社, 2013. 2孙桓等. 机械原理M. 北京: 高等教育出版社, 2013.3 姜继海等. 液压与气压传动M. 北京: 高等教育出版社, 2006.4 成大先主编. 机械设计手册（第六版第 3 卷）M. 北京: 化学工业出版社, 2016. 5成大先主编. 机械设计手册（第六版第 5 卷）M. 北京: 化学工业出版社, 2016. 6刘晓娟, 潘宏侠. 垂直升降式立体车库系统设计与研究J. 机械设计与制造,2011,5:48-50.7 张桂香, 耿长清. 基于 PLC 的升降横移式立体车库自动控制J. 自动化仪表, 2013,34(7):35-37.8 梁睦,李春广,张洪. 升降横移式立体车库设计方案研讨J.起重运输机械， 2013,1:25-28.9 陆体文,沈小华,刘旭帅. 新型立体车库升降机械设计和强度分析J. 起重运输机械，2014,9:28-34.10 蒋俊杰,沈星宇. 两层升降横移式立体车库钢结构有限元分析及优化设计.D. 南京：南京工业大学，2016 .11 张丽,于长有. 升降横移式立体车库钢结构框架受力分析及优化J. 起重运输机械,2014,(09):22-26.12 张伟中,姜晓强,张伟社.基于排队论的立体车库设计方案参数优化J.起重运输机械,2011,(07):38-42.13 刘卫国,赵晓鹏,崔敏.立体车库起重机旋转托盘的结构优化J.起重运输机械, 2013,(03):36-39.14 廖玲玲,肖素梅.升降横移式立体车库定向诱导管理系统J.起重运输机械, 2013,(04):10-14.15 陶磊,武建涛,朱敏哲,李军,梁飞.升降横移式立体车库控制系统的设计J.起重运输机械,2015,(01):14-18.16 良睦,张春广,张洪.升降横移式立体车库设计方案讨论J.起重运输机械, 2013,(01):25-27.17 Na Chen, Lu Wang, Limin Jia, Honghui Dong, Haijian Li. Parking Survey Made Efficient in Intelligent Parking SystemsJ. Procedia Engineering, 2016,137:487-495.18 Jerzy Paslawski, Maria Rozdzynska. Flexible Approach in Infrastructure Design Buffer Parking Case StudyJ. Procedia Engineering, 2013,57: 882-88819 Wanli Shi, Xiuxia Zhang, Ziwei Zhao, Shuyi Wei, Guannan Du. Urban Roadside Stereo Garage and Management Method Based On GSM NetworkJ. Association for Computing Machinery,2016:4851-4852.附：文献综述文献综述改革开放以来，我国的经济得到了十分迅速的发展，各方面都非常惊人，其中汽车行业尤为突出，据不完全统计，2016 年 11 月，我国机动车保有量达已达 2.8 亿辆，机动车驾驶人达 3.5 亿人左右，其中汽车保有量 1.41 亿辆，全国 22 个城市的汽车保有量也超过 100 万辆。如此庞大的汽车数量说明了我国人民生活水平已经达到了一定高度，但同时也显现出了许多的问题，尤其是大都市，交通拥挤越来越严重，车辆停车位也是十分的紧缺。然而，在如今寸土寸金的现代化城市里面以传统的方式来扩建停车场显然是一件不可能的事情，这种方法不符合城市的发展方向。因此，我们不得不在有限的土地面积的基础上向空间发展来满足我们对停车位的需求，而立体车库正是满足这种需求最有效的办法，因为立体车库占用的土地面积少，停车数量多，方便车辆管理，最大限度利用空间。立体车库的发展可以追溯到上世纪的美国，第一座停车专用的机械式升降立体汽车库在美国建成，这种车库在很大程度上缓解了停车难的问题。这种车库需要司机把汽车停在泊车位置。随着科技的发展，紧随美国其后，欧洲一些国家也相继研制出多种形式的立体车库。二十世纪六十年代，许多亚洲国家汽车工业开始强有力发展，私人汽车的数量急剧上升，停车难的问题开始显现出来。在这样的背景下，许多国家和地区开始注重机械式停车设备的研发以及生产安装，取得一定的成果并且很好改善了停车难的状况，作为一个包含着产品制造、安装、使用和维修的产业链起步。其中， 起步较早、发展较好的是以日本、韩国以及我国的港、澳、台为代表的地少人多、车多的国家和地区。由于立体车库占用土地资源少、方便车辆的出入和管理、避免车辆丢失和损坏等等各种优点，同时立体车库也拥有广阔的市场，所以各国开始把投资目光放到了立体车库的开发和发展。因此，目前市场上出现了各种各样的立体车库，同时也形成了行业的各种标准和要求，立体车库的类型大致可以分为以下九种形式：（1） 升降横移立体车库。该种立体车库的主要工作原理是通过升降运动和横移运动来实现车辆的存取，这种立体车库要求司机将车辆开到载车板上面，然后下车， 再由车库的控制系统判断将车辆通过载车板将车辆输送至合适的位置进行存放。车辆的取用是存放的一个逆过程，在整个车辆的存取过程中一般会花 2-3 分钟。其主要组成部分包括：钢结构框架、载车板、传动系统、安全防护系统、控制系统等。主要的传动方式为链条、钢丝绳和液压三种。该种形式的立体车库的优点是：车库型式较多、车库的规模可大可小实用性较强、对场地的要求不高。缺点：每组设备必须留有至少一个空车位以保证车辆能够顺利的存取。（2） 巷道堆垛式立体车库。该车库是一种全自动化立体停车设备，主要借鉴自动化立体仓库的原理来建造，使用的技术包括了机械、光电和自动控制等方面，其工作原理是采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进入搬运器的车辆水平且垂直移动到停车位，并运用存取机构存取车辆 。该种立体车库的优点是：自动化程度高、停车量大、适合大型密集式停车场所、车库非露天车辆安全得到了一定的保证。缺点是：设备机构复杂，最远车辆存取时间过长，不利于高峰期存取工作，车库故障率高，后期维护运行需要大量人力和物力。（3） 垂直升降类立体车库。垂直升降类立体车库也称为塔式立体车库 ，工作原理是通过提升机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移实现车辆的存取工作。该种车库的优点是：空间得到充分的利用，适合利用在高度繁华的城市中心区域以及车辆密集集中场地。缺点是：设备钢结构复杂，不具备良好的监测和闭锁系统，最远车辆存取耗时较长，不利于高峰期的车辆存取。（4） 简易升降类。车位分成上、下二层或二层以上，其工作原理是借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备 。此类立体车库的优点是： 设备的使用方便，结构简单，适合建立在较小的空间地方，而且对其他空间的利用率不会造成影响，在传统的停车数目上可容纳两倍的车辆数量。缺点是：车库整体结构设计不合理，建造多于两层时会受到的风阻过大，造成车库的摇摆幅度大，具有一定的安全隐患。（5） 水平循环式。该种立体车库的工作原理是通过载车板在水平方向上的运动来实现车辆的存取工作。优点是：此类车库不必要设置专门的出入通道，适宜建立在窄长地带。缺点是：由于车库本身形式的局限性，只允许有一个进出口，在车辆存取高峰期花费时间过长。（6） 平面移动式。工作原理是通过载车板的水平运动来实现车辆的存取。优点是：占地面积小，空间利用率高，自动化程度高，建设成本低等。缺点是：钢结构部分比较复杂，故障率高，后期运行维护成本较高，最远车辆存取耗时。（7） 多层循环式。工作原理是通过载车板的水平运动和上下运动来实现车辆的存取工作。主要优点是：无需坡道，自动存取，空间利用率高，适宜建立在地形窄长地带。缺点是：钢结构复杂，只允许有一个进出口，存取时间过长，故障率高，后期运行维护成本高。（8） 垂直循环式。工作原理是：通过在垂直方向上的循环运动来实现车辆的存取工作。优点是：空间利用率较高的车库类型之一，设置灵活、运行平稳无噪声等。缺点是：结构复杂，故障率较高，后期运行维护成本较高。（9） 专用升降机。该种设备的作用是移动一个不在一个平面内的车辆，而且只有移动功能，不具有一般停车场的功能。优点是：可以代替车辆进出库的斜坡通道， 大大节省空间，提高车库的利用率。由以上九种类型立体车库综合比较发现，现有立体车库普遍存在存取率不高，尤其是在车辆存取的高峰期可能还会造成一定的拥堵现象，同时还存在车库运用不灵活，不能够综合各类车库的优点成为阻碍立体车库进一步推行。目前立体车库的市场主要分为三大类：住宅小区、公共配套、单位使用。在这三种场合中小单元、灵活便捷的可移动立体车库更加符合，尤其是在地下车库中，它能够将地下车库的空间充分的利用起来，车辆的容量可以成为传统地下停车场的两倍，同时这种可移动立体车库在地下停车场中对其他空间的使用不会造成影响。可移动立体车库主要设计使用的场合为地下停车场、住宅小区以及公共场所等，它以小单元式、立体可移动式、结构设计合理、安全可靠、占用面积小、不妨碍其他空间利用、故障率不高、后期维护少使用寿命长等等，主要结合了简易升降式、垂直升降式、升降横移式的优点。立体车库最早可以追溯到二十世纪二十年代，最早进行立体车库的开发是德国， 美国及一些西欧国家也相继进行立体车库的研发和发展。立体车库的产品形式大多数为巷道堆垛式,多层升降横移式等产品。然而在亚洲某些国家由于土地资源紧张的表现尤为突出,所以立体停车库在亚洲的应用会较为广泛。在亚洲，停车设备的技术起源于日本,日本从 20 世纪 60 年代开始就从事立体停车设备的开发、生产、销售以及服务，迄今为止已有将近五十年的历史。日本立体停车库设备的技术优势主要在多层升降横移类、水平循环类、垂直升降类、简易升降类等产品上。而韩国的立体停车设备技术是日本技术上的派生，由于韩国政府的高度重视,各种各样的立体停车设备得到了普遍的开发和利用。目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、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、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。在立体车库技术水平目前是国际领先水平最具有代表的是日本的三菱重工、意大利的 Sotefin、Interpar、德国的 Palis 等等。我国立体车库的最初研发工作在 20
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