双层五车位立体车库结构毕业设计

欢迎下载本文档参考使用，如果有疑问或者需要CAD图纸的请联系q1484406321摘 要 随着我国国民经济的快速发展，汽车越来越多地进入普通家庭，使得我国城市停车难问题日益加剧。机械式立体车库占地少、布局灵活、高效节能，成为目前解决停车难问题的重要方式之一，其中以升降横移式立体车库应用最为广泛。本文结合实际工程项目，对两层升降横移式立体车库进行结构设计，给出工程项目施工的全部技术资料。立体车库的结构设计包括车库主体框架、传动系统、载车板以及安全防坠落装置。首先，根据车库施工现场场地限制与车库设计要求确定车库主体框架和载车板的结构形式与总体尺寸；设计主传动系统、横移传动机构和安全防坠落装置的结构，并对主传动轴进行设计和强度校核。关键词：立体车库 升降 横移 结构设计Abstract With the development of the national economy in our country,more and more household passenger vehicles are entering the common families，which aggravate the parking problemsMechanical stereo garage has many advantages，for example，high space utilization and energy conservationIt becomes the first choice for solving the problems of hard parking Especially,liftsliding type stereo garage is the most widely used Combined with specific engineering，the main contents in this paper are as follows：Firstly,structure design of the two-layer lift-sliding type stereo garage was finishedThe structures include the main framework of the garage，transmission system，loading pallet，preventing downfall braking device etcIn accordance with the garageS actual site constraints and design requirements，the structureS form and the size of main frame work were determinedThe main transmission system and sliding transmissionS structures of garage were determined and the transmission chains were chosenAt the same time，the main shaft loading pallet and preventing downfall braking device were designed and doing strength check in this paperKeywords：stereo garage；liftsliding type；structure design.目 录前 言11 立体车库总括51.1论文研究的背景51.1.1 论文研究意义61.2常用的立体车库简介61.2.1升降横移式61.2.2 简易升降类立体车库71.2.3 垂直升降71.2.4 巷道堆垛类汽车库81.2.5平面移动类土结构81.3立体车库的主要优点81.4立体车库的几种常见形式91.4.1 机械式立体车库及其组成91.4.2 机械式立体车库分类101.5 国外研究现状111.6 国内研究现状112 升降横移式立体车库结构设计122.1 总体方案设计142.2升降横移式立体车库结构152.2.1升降横移式立体车库运行原理162.2.2设计目标的基本参数及主要技术性能指标162.2.3整体结构设计的内容及要求172.2.4车库主体结构设计172.2.5车库主体框架设计172.2.6主体框架关键连接部位螺栓设计计算202.3 传动系统设计222.3.1提升电机的选择222.3.2提升链条链轮的选择及计算232.3.3 横移电机的选择272.3.4 减速器的选用282.3.5 横移链条链轮的选择及计算393 底层横移机构的设计计算303.1轮轴、导轨、滚轮和支座的设计计算313.1.1轮轴选取与计算313.1.2 主传动轴的设计计算323.2载车板的设计373.3 滚轮38结 论40致 谢42参考文献43附录44外文资料与中文翻译44IV河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 前 言随着我国经济的发展，汽车工业的发展，居民收入的提高，鼓励汽车进入家庭及一系列相关政策的实施，城市交通中的汽车数量越来越多，在一些商业中心、车站、码头、饭店、住宅区，如何利用有限空间，最大限度停放汽车已成为一个大问题。而立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被逐渐推广并被广大用户接受。立体车库是一种集机、光、电一体化的高度自动化停车场所，是典型的机电一体化系统。它发祥于20年代的美国。50年代以后，美国、西欧相继发明了多种形式的立体车库。到了六七十年代，德国、日本、韩国等国家以及香港和台湾等地区则大有后来居上之势。近年来，立体车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断更新换代，日趋完美。停车是城市居民日常生活和城市交通体系的重要组成部分。小汽车快速增长与现代居民的出行需求无不与停车发生紧密的联系。正是这种爆发式增长的停车需求对我国城市的社会经济、交通体系的健康发展产生严重而深远的影响。城市停车发展背景经济的高速发展，催生小汽车的快速进入家庭，个别经济发达的城市达到了小汽车初步普及的阶段。以北京为例，2003年末全市机动车突破212万辆，其中民用小汽车就达到128万辆。北京市正以11.8%的机动车和18%的私人小汽车的年增长速度快速增长。机动车特别是私家车的爆发式增长使北京市超前中国任何其他城市领先进入汽车化初步普及阶段。与小汽车拥有量快速增长的同时，小汽车的出行使用率也在不断上升。北京市完成第二个100万辆机动车的增长过程，仅用了六年半的时间；而北京市的小汽车出行也同步从约5%跃升至目前的23%，达到了国际城市小汽车普及阶段的出行使用率，且仍有快速上升的趋势。老城更新改造、功能提升与郊区城市化、城市规模扩大，使得停车矛盾加剧和空间外延。 长期以来，小汽车作为“奢侈品”的地位和象征，使人们对迅猛发展的小汽车进入家庭的趋势估计严重不足。而如今小汽车作为许多人的生活必需品，对小汽车的拥有、使用期望值的增长不断攀升停车是车辆出行过程中的有机组成部分和重要环节，基本车位的巨大缺口和公共车位的不足以及车位管理使用的不当，使停车问题不仅仅是交通问题，同时也是城市的社会经济发展问题。过去的二十年间，政府对小汽车快速进入家庭的进程和影响估计不足，重“动态”轻态”，没有及时将停车纳入城市道路交通基础设施的范畴，缺乏及时有效的应对策略，战略导向上和战术应对上都发生了一定的偏差。 目前我国停车的现实状况如下： 停车设施使用效率低下，资源浪费严重：在停车设施的总体构成中，单位大院和居住区的停车设施占有较高的比重。例如北京市的单位大院停车设施占总车位的比例为34%、住区车位占总车位比例为34.1%，两者相加比例高达68.1，但是这两类停车设施的泊位使用率却普遍偏低，主要原因在于许多大院、小区拒绝外来车辆的停车要求，仅仅为本单位、本社区的车辆提供服务，导致大量的停车位得不到充分利用，特别在夜间，一些单位大院院内车位空闲、院外乱停乱放的车辆随处可见，导致严重的资源浪费。由于停车收费价格存在差异，加上车辆停放方便程度不同，在同一个地区，地面停车场挤排队、地下停车库零零散散；路内停车场超额运营，路外停车场停放不足；结果导致一方面停车矛盾依然突出，另一方面大量的车位空闲得不到合理使用。以北京王府井、西单两大商业中心为例，当地下车库、路外公共停车场尚有20-30%以上的空余车位时，路边、胡同各类停放车辆已经达到泊位总数的120%-150%。停车收费费率体系不合理，费率调节停车资源不力：同的停车费率可以调节不同地区之间的停车需求总量，也可以调节不同停车设施之间停车需求，使不同停车设施发挥所长，各尽其能。路内停车方便、快捷、与目的地距离近，适合车辆短时间临时停放，对长时间停放应制定高额收费标准。北京市许多地区路内停车费率2元/小时，远低于路外国4-5元/小时的停车费率，导致路内停车位被无节制使用。停车设施作为商品具有使用价值，但长期以来人们习惯于免费停车，使这个简单的道理在制度制定时到处碰壁，人们不愿意甚至拒绝停车按照社会使用成本缴纳停车费用。长期以来行的停车低收费实际上鼓励了人们更多地使用车辆，使停车问题进一步恶化。停车运营亏损经营，停车建设缺乏动力停车设施使用率低，对经营性停车设施而言，意味着投入巨资兴建的停车场投资无法收回，经营回报率低甚至入不敷出。以北京市为例，多数路外公共停车场经营状况不理想，尽管勉强收支平衡，却难以按照市场规律获取可靠的投资回报，少数停车场甚至存在亏损经营的情况。一些停车场不得不转而依靠经营其他商业项目获取投资回报，极大地影响了民间投资建设、经营停车场的积极性。停车管理不力，管理手段相对落后：交通系统的负荷过重，停车管理力量严重不足。交通管理的警力主要还是以控制路口为主，对停车行为的管理只能突出少数重点地区，多数道路、胡同成为管理的盲区。停车设施不足和管理不到位导致了严重的违章占路停车。据统计，北京市违章占路停车总比例高达35%，其中内环路以内高峰时违章占路停车比例达到28.5%，内、二环之间高峰时占路违章停车比例达到22.8%，二、三环之间高峰时违章占路停车比例达到54.7%。违章和不合理的占道停车对动态通和行人安全的影响较大，影响了正常的车流运行，也减低了道路的整体容量。管理执法力度不够。对于规划建设的各类建筑物停车配建缺乏竣工验收制度，难以及时现问题进行查处；对于违反管理法规，私自占用、改变停车场性质的单位处罚力度明显不够。管理手段相对落后。除少数大型公建停车场外，我国大城市大量的路内、路外停车场人工收费管理，缺乏现代化、智能化的管理工具。1999年北京市曾启用百余个路内停车咪表由于停车者不善使用只能暂时放弃。停车场规划、设计欠科学，造成停车设施使用不便：停车场的规模与区位选择、出入口设计、交通组织与内部结构设计合理与否，直接关系到车辆停放的方便与否。以北京市为例，一些建筑物停车场和公共停车场布局不合理、出入交通不方便、出入口数量偏少以及内部停放空间设计不合理，人为地造成停车不便，妨碍了停车场的正常使用。在规划设计上，一些停车场或深藏区域内部，或直接将出入口设置在主干道上，或出入口设计宽度只有4-5米，只能单向组织出入交通，人为造成停车不便。在我国，停车设备的研制才处于起步阶段，随着小汽车不断进入家庭，停车难的问题将日益突出。在人口稠密的大都市，仅靠地面停车是远远不够的，要朝空中和地下发展。因此，停车设备的研制具有广阔的前景。 1 立体车库总括1.1论文研究的背景 随着汽车数量的激增，我国城市交通压力大大增加，迫切需要新建、扩建和改建相应的城市道路、交通管理设施以及各类停车设施。据有关方面统计，截止2008年统计，我国生产汽车9345万辆，同比增长52，我国国内汽车销量为93805万辆，同比增长67。由于汽车数的增长远远高于停车位的增长，我国每年停车位的缺口高达300多万个，城市停车位远远不能满足需要。当前我国的汽车与车位数量之比约为5：1，而正常的平衡比例应当是1：12，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难以满足要求。通常国内外解决停车难的问题有以下办法：广场型停车场、路边停车区、地下停车场、机械式立体车库。在寸土寸金的城市中心不可能浪费大面积土地来用于停泊车辆的广场型停车场或者路边停车区；地下停车场存在着施工周期长及造价较高的局限性。 机械式立体车库具有空间利用率高，节省城市土地资源；造价低、施工期短；出入库时间短、管理、使用简便快捷、安全可靠：节能和保护环境等优点。同时机械式立体车库还可以充分发挥占地少，化整为零，模块组合等的优势，在住宅区的每个组、单元或每栋楼下都可以随机建立立体车库，实现停车数量大幅增多的目的，这对眼下车库短缺的小区或者商用写字楼等解决停车难问题提供了解决办法。因此，机械式立体车库具有广阔的应用前景。 1.1.1 论文研究意义 立体车库在我国还是新兴产业，具有广阔的发展前景，国家经贸委将“城市立体车库”列为“近期行业技术发展重点”。然而目前我国立体车库行业的行业标准未能完善统一：许多立体车库生产厂家以仿制为主，自主开发能力弱，缺乏自主知识产权；对立体车库的系统理论研究较少，特别是对立体车库的主体框架钢结构精确理论计算和结构的优化设计较少，不能深化产业。通过有限元技术可以节约设计成本和制造费用，快速响应市场需求，增强企业的市场的竞争力，深化我国的立体车库行业的产业结构。从机械式立体车库的类型看，应用较多的是升降横移类，占总量的83。所以本文在升降横移式立体车库结构设计的基础上，深入地对升降横移式立体车库的主体框架与传动系统的分析是十分必要、迫切且有意义的。 根据中国建筑标准设计研究院出版的机械式汽车库建筑构造一书（一般新华书店内有售）提到：立体车库分别有：升降横移类汽车库、简易升降类汽车库、垂直升降类汽车库、巷道堆垛类汽车库、平面移动类汽车库、垂直循环类汽车库、水平循环类汽车库、多层循环类汽车库、汽车专用升降机等九种类型1.2常用的立体车库简介 1.2.1升降横移式 升降横移类停车设备的形式比较多，对场地的适应性较强，对土建要求较低，可建在露天，也可建在建筑的地上、地下，规模可大可小，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，空间利用率高，存取车快捷，使用、维护简便，费用较低。根据经验，一个控制单元1525辆车较为合适。适用于复式汽车库。工作原理为：每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到地面层，驾驶员进入车库、存取车辆，完成存取过程。停车空间尺寸表：车位宽度2350-2500mm，车位长度5500-6000mm，设备净高度二层大于等于3600mm，三层大于等于5300mm，四层大于等于7000mm，五层大于等于8700mm，地坑大于等于2000mm。 1.2.2 简易升降类立体车库 简易升降类机械式停车设备是借助升降机构或载车板的仰俯（摆动）实现存取车的停车设备。该类车库一般是准无人方式，即人将车开到载车板后离开，然后移动汽车的方式。结构简单，操作容易。适于地上室外广场、地下室、小别墅住宅。主要尺寸参数视不同类型而定 1.2.3 垂直升降 垂直升降类汽车库亦可称为塔式立体停车库，它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，实现存取车辆的机械式停车库。 工作原理是：用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位；或是相反，通过横移机构将指定存车位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出入口处，打开库门，驾驶员将车辆开走。一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达20到25层，即可停放40到50辆车，占地面积小于等于50平方米，因此在各类车库中其空间利用率最高。适合于高层办公楼、住宅、医院、综合商业建筑等用地紧张的工程、新建独立式车库及老城改造。 1.2.4 巷道堆垛类汽车库 巷道堆垛类汽车库，根据场地的不同可设置在室外（一般采取全封闭式）、室内、地上或地下。存车容积率高，安全可靠。一部巷道堆垛机和搬运器所负责的车辆在50-100辆之间较为合适，每一层的停车数量一般在20辆以上，层数一般为二至六层，选择四层左右较为合适。巷道堆垛机械式停车设备包括堆垛机和起重小车式，车位结构可为独立全钢结构或钢筋混凝 1.2.5平面移动类土结构平面移动类停车设备主要可以减少车道面积，增加停车密度，提高空间利用率。平面移动式停车设备又分为单层平面横移、单层（或多层）平面移动。其停车设备可建在地上、地下，设备安全、可靠、自动化程度高、存取车效率高、空间利用率高。主要用于大型车库，室外停车场、尤其是对既要求解决停车位又要求地面可做绿地等，可设计成独立式车库建筑和室内复式车库。 1.3 立体车库的主要优点节省占地面积，节省大量投资。立体车库的占地面积相当于同等地面停车场的1/3-1/20。对于城市寸土寸金的面积不大的黄金地带，建立体车库经济效益相当可观；1、 出入库管理方便，省时省力。它不需要车主找车，出入库管理全由电脑控制，操作简单，库内的存车数量、存车位置、存车时间等全可以显示在操作盘上，一目了然，自动化程度相当高2 可避免车辆的丢失和损坏。完善的闭锁装置可保证汽车安然无恙，外部人员不能随意进入，汽车不会受到人为的损伤和丢失； 3 配置灵活。车库规模可大可小，形式多样，适应强。1.4 立体车库的几种常见形式1、水平循环式该形式的主体为一水平放置的链式输送机，车辆停放在链式传送带的托盘上，随着车辆的出入库，所有车辆同时按固定次序作循环运动，由平动机构确保车辆始终处于水平状态，整套系统由一大型电机单独驱动。一般可停放十几辆车。2、垂直循环式该形式的主体是垂直回转链式输送机，车辆停放在呈圆形或长圆形配置的托盘上，有做垂直循环运动的链条带动，在平动机构控制下保持车位水平。也是由单一大型电机单独驱动。一般可停车10-40辆。3、升降横移式该形式多为中、小型车库，停放车辆数目从几辆到几十辆不等，一般采用2-5层结构。 1.4.1 机械式立体车库及其组成 使用车辆之外的搬运装置来完成车辆停放、存储的机械设施称为机械停车库，以立体化形式存放车辆的机械式停车库叫做机械式立体车库。机械式立体车库属于机电一体化产品，综合了机械、电子、计算机、液压、光学、磁控等领域的先进技术，是一种技术密集型产品。机械立体车库主要由主体框架、载车板装置、传动装置、安全保护装置、电气控制等几部分组成。不同形式的机械式立体车库由于运行原理差异，其主要区别在于主体框架、载车板装置、传动装置等，而安全保护装置、电气控制与运行原理关联不大，因此基本类似。 1.4.2 机械式立体车库分类 机械式停车立体车库的类别按其工作原理分类如下： 1、升降横移式立体车库：载车板升降或横移存取车辆的机械式立体车库。升降横移式立体车库的形式比较多，规模可大可小，对地的适应性较强，使用十分普遍。不足之处为每组车库必须留出一个空车位，升降载车板在链条牵动上升或者下降运行过程中不具备防止倾斜和坠落的功能。 2、垂直循环式立体车库：采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式立体车库。垂直循环式立体车库占地面积小，土地面积利用率高，但设备结构复杂，相对比较故障率高，实用性差。 3、水平循环式立体车库：采用水平循环运动来存取车辆的机械式立体车库。水平循环式立体车库可以省去进出车道，充分利用狭长地形的地方建车库，降低通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场，但车库只有一个出入El，存取车时间较长，实用性些 4、多层循环式立体车库：通过使载车板作上下循环运动来实现车辆多层循环式停 5、平面移动式立体车库：在同一层上采用搬运装置或者利用载车板自身的平面移动等来实现车辆的存取停放的机械式立体车库。如果使用搬运装置和升降装置配合可以实现多层平面移动。 6、堆垛式立体车库：采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式立体车库。 7、垂直升降式立体车库(塔式机械立体立体车库)：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，实现存取车辆的机械式立体车库。 8、简易升降式立体车库：通过升降机构或俯仰机构，将车辆存入或取出的机械式立体车库称为简易升降类机械式立体车库。简易升降式立体车库有上、下二层或二层以上等多种形式，其的优点为：结构简单、操作容易；不足之处为：整体结构设计和受力结构不尽合理。1.5 机械式立体车库国内外发展与现状 机械式立体车库经过几十年的发展，已由初期的半自动化控制方式发展到全自动化的控制方式；机械结构也发展到了模块化设计，便于组合、拆卸；使用材料和工艺也都有了突飞猛进的发展。如今，立体车库在西欧、东南亚、韩国、日本都得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。 1.5.1 国外研究现状 机械式立体车库在国外经济发达国家和地区如日本、德国、韩国都已有数十年的发展历史。尤其是日本，由于土地资源缺乏，人口密度高，其机械式立体车库发展起步早种类齐全、技术水平及开发经验丰富，现已经发展成有数十个品种的大家族，它可以根据现场条件和使用者的要求选用机型，己经是比较成熟的产品。日本在停车场(库)的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于领先地位，所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。日本的优势主要在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。在1920年，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；60年代后期，随着汽车工业的迅猛发展，城市汽车拥有量猛增，占地面积小的机械式立体车库得到了迅速发展。到今天，根据美国停车协会的统计，美国停车产业的年产值达200多亿美元，并且不断有新的科技产品应用于停车场中，促使美国的停车产业不断快速发展，在欧洲，德国和意大利等国家对停车设备的开发和生产也比较早，较好的立体车公司有：Sotefin、Interpark，德国的Palis等】。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题不很突出，停车设备应用量不是很大，应用较好的多数为巷道堆垛式和多层升降横移式产品。韩国机械停车设备技术属于日本技术的派生，韩国的停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段，韩国各种机械停车设备近几年增长速度都在30左右 1.5.2 国内研究现状 我国机械停车设备技术发展经过了三个阶段，第一个阶段为20世纪80年代的自主开发阶段，此阶段生产企业根据客户要求，自行开发设计，因此种类较少，技术单一；第二阶段为90年代的技术引进阶段，国内外许多企业都开始看好中国的停车行业，出现了许多合资企业，或是引进国外的技术，利用廉价的生产成本与国外的成熟技术结合参与停车行业的竞争；第三阶段就是2003年以后的消化与创新阶段，各企业为增强自身的竞争力，开始对引进的技术，进行充分的消化与分析，并根据国内的实际使用情况进行改造与创新，走上自主开发的道路。经过这几个阶段的发展，我国已经形成了新兴的停车设备行业。我国立体停车设备的产品经引进技术和自我研究开发，生产技术水平有了很大的提高，目前品种的满足率己达90左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率到50以上。虽然生产技术水平有了很大的提高，但是我国立体停车设备的生产企业大多技术力量薄弱，自主开发能力差，多靠引进技术图纸或与外国的企业合作，制造水平基本上是跟踪国外先进技术。立体车库发明专利还较少，原创性的成果少，停车设备领域研究的深度和水平有待提高由于立体车库的迅猛发展，国内许多研究院所和高等院校等都逐步的重视起来，并且投入技术力量，对立体停车设备的各个方面进行研究，像结构设计、控制系统、存取策略、以及生产工艺、材料等，并取得了一系列的成果，也有使用钢结构的高等分析方法分析立体车库结构和对立体车库钢结构进行可靠性分析。就我国目前的发展状况来说，通过使用有限元法对车库钢骨架结构进行分析，可以改善立体车库的结构，从而达到提高安全使用性能和延长立体车库使用寿命，确保车辆的安全停放以及服务人员的智能管理。建立车库钢骨架结构优化设计模型，是立体车库开发建设必要的技术措施。同时，国家也进一步发展和完善与停车产业相关的法规和各项标准，先后制订了多项停车设备的行业标准和行业规范，加强规划引导、技术开发和标准化工作。立体车库产业发展前景广阔，但在选取合理设计方案的经济性上、在智能化无人管理上、以及相的国家政策和法规上还存在不足之处，有待改进和提高。 2 升降横移式立体车库结构设计2.1总体方案设计立体车库存取车辆的工作原理的优劣，直接影响到车主等待时间的长短。在现代社会的快节奏生活中，采用一套原理便捷的存取车辆的方案，可以大大减少车主等待的时间，这对车库的效益和信誉都具有重要的意义。本次任务是设计一个两层可停放5辆小汽车的立体车库。根据分析该车库将占据三个地面车位，其上层停放3辆汽车，下层停放2辆，下层空余的1个车位用于存取车时的周转。可见该车库属于升降横移式立体车库。满足以上基本要求的存取车方案可以由不同数量的升降机构、横移机构、出入口以不同的组合形式和空间布置构成。而合理完善的方案应保证工作可靠安全、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉、维护方便和顾客等待时间短等要求。 图2-12.2升降横移式立体车库结构 升降横移式立体车库采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可采用，能利用多种场地条件，运用多种组合方式，有效利用场地现有空间，也能广泛使用于地下停车场及地面停车场的改造。升降横移式立体车库主要应用在住宅社区的公用停车场、机关单位、商用写字楼、宾馆饭店的地上、地下停车场。所以本文结合实际工程项目需要，选择升降横移式立体车库为研究对象。 2.2.1 升降横移式立体车库运行原理 图2-2是升降横移类立体车库的运行原理图。上层车位的载车板(升降载车板)作升降动作，车辆出入时升降载车板下降至地面层，驾驶员进入车库内将汽车开进或开出车库。地面层车位的载车板(横移载车板)仅做横移动作，不必升降，所以每组必须空出一个横移车位用于上层车位下降时使用。图2-2升降横移式立体车库运行图 2.2.2 设计目标的基本参数及主要技术性能指标停车尺寸：500018501550 单位：mm载车板规格：47202360 单位: mm停车规格：车长车宽车高500018501550；单位：mm停车最大重量：1700kg提升时间：26秒横移速度：16秒 2.2.3 整体结构设计的内容及要求 车库主体框架钢结构由前、后立柱，前、后横梁，纵梁等组成。传动系统安装在主体框架的纵梁与后立柱上，包含传动的链条链轮以及链条张紧装置。载车板与传动链条相连，提升电机和传动系统驱动升降载车板上下升降，横移电机驱动横移载车板左右移动，实现车辆的停放和存取。车库主体框架支撑着动力电机、传动系统和车辆载荷，为保证车库安全、可靠地工作，车库主体框架必须具有足够的强度和刚度。升降横移式立体车库的结构设计主要包括：主体框架、载车板装置、传动系统及安全防坠落装置等。 2.2.4 车库主体框架设计 机械式立体车库的主体框架主要采用各种型材焊接加工成型作为承重结构。钢结构构件大多为轧制型材，可直接用来加工成结构物，且安装方便，可将工厂加工好的构件运到施工场地，在工地拼装。本文研究的两层升降横移类机械式立体车库主体框架结构全部为铜结构组件。立柱与横梁都采用H型钢，传动系统采用无缝钢管与圆钢，钢板主要用于载车板及横梁、立柱的加强肋板。立柱通过膨胀螺栓与地面基础相连立柱与横梁之问通过高强度螺栓连接成整体结构如图23所示。车库主体框架承担着整个车库的自重和全部车辆载荷重量，其自身的重量、稳定性和可靠性对整个车库成本和安全性有着重要的影响。车库主体框架在加载条件下的变形直接影响到链传动系统能否正常运行。为了改善车库受力条件，合理地减轻车库自重，节省材科，本文将升降载车板的其中两个起吊点从纵梁上转移到车库的后立柱上，在后立柱的翼缘上焊接支架(见图3-14)，用于安装传动系统。 车库主体框架承担着整个车库的自重和全部车辆载荷重量，其自身的重量、稳定性和可靠性对整个车库成本和安全性有着重要的影响立体车库所适用的车型的外形尺寸：汽车长车宽车高为500018501550mm，另外还要考虑到安装安全检测设备(即检删汽车长度是否超出停车库设计要求的检测器)和横移栽车板的电机安装位置，凼此，本立体车库前后立柱中心的距离定为5450mm，纵粱长度也为5450mm；为方便人进出和安全必须保证第层停车的空问不低于1800ram所以前立柱的高度为2100mm，后立柱在前立柱的高度E增加前横粱、纵粱以及后横梁等的高度，所以选取后立柱的高度尺寸为2840mm：一个车位的宽为2400mra，后横粱的长度为考虑安装方便取2380mm，前横梁的长度为：24003+150：7350nml。经过胡步计算，钢架立柱采用宽翼缘型150150的热轧H型钢。安装承载链条传动系统的纵梁受力较复杂，采用宽翼缘型200X150的热轧H型钢；前横梁跨越三个车位，长度较长且承载三辆车的载荷，所以选用宽翼缘型300150的热轧H型钢：至于后横梁则选用宽巽缘型125125的热轧H型钢。立柱与横粱之间通过高强度螺栓连接成框架详见图2-4。 2.2.5 主体框架关键连接部位螺栓设计计算 纵梁与后立柱的螺栓联结为整个车库中最危险且最关键的联结部位。对载荷进行简化，而根据文献9式(524)关于螺栓组的计算如下： (2-1)式中：螺栓预紧力；防滑系数，取12；实际总载荷，按照文献32及车库极限载荷取144KN；f接合面摩擦系数，取04；i接合面数，取l；Z螺栓数目，取4；将数据代入式(2-1)得：=10.8 KN故取最小预紧力为108KN。根据文献9式(5-19)螺栓强度校核公式见式(2-2)： (2_2)式中：计算应力；螺栓预紧力；螺栓直径，取16mm： 许用应力，采用高强度螺栓，取125MPa。将数据代入式(22)计算结果如下：故螺栓连接满足要求。2.3 传动系统设计 机械式立体车库常采用的传动牵引系统有钢丝传动系统，链条传动系统，液压传动系统等。钢丝绳牵引的整体稳定性不好，传动速度越大，稳定性就愈差。而液压传动液压油受温度的影响较大，冬夏的压力和流量相差甚远，提升速度和重量的过大变化会使得液压传动的立体车库性能不稳定。所以，机械式立体车库目前大多数采用链传动为提升和横移系统，其优点是可以保证准确的传动比，传动结构紧凑，运行平稳，本文选用链条传动作为车库的传动系统。 2.3.1提升电机的选择根据车库使用者要求，本文设计的升降横移式立体车库提升时间不超过26秒，设计取提升时间为22秒，提升载车板与横移载车板之间的净空垂直距离不得少于18m，即提升的位移为18m，所以可以计算出提升速度v约为008ms。预估载车板重量约为05吨重，停车重量取17吨重，合计提升电机需提升的总重约为22吨，即22104N。故电机提升功率P按式23计算： P=GV =2.2100000.08 =1.76KW 根据各立体车库专用电机的型号，选用台湾的东力电机股份有限公司的立体车库专用电机PL402200-40型号电机为主传动系统的提升电机。该电机的输出功率为22kw，输出扭矩为53Kgm，输出转速为375rpm。在润滑良好状况下，各传动构件之间的摩擦小，车库传动系统为低速传动，电机每天运行的时间很短，仅在车辆入库或者出库时启动，所选用电机具有一定过载能力，故所选电机能够满足要求。 2.3.2 提升链条链轮的选择及计算 图2-5为升降横移式立体车库的升降传动(主传动系统)工作原理图。图中1为安装在提升电机轴上的传动链轮，链轮2、3焊接在同一传动轴上，链轮4、7分安装在车库的后立柱与纵梁上，用作载车板提升链条的支撑链轮。提升电机运转时，通过链轮l、链条和链轮2带动主传动轴转动，主传动轴带动焊接在轴上的链轮3转动，链轮3带动链条运动，从而实现载车板升降。链轮4、7仅在升降过程中起支撑点的作用。 链传动根据链速可分为：中高速链传动，链速v06ms；低速链传动，链速v06ms。根据231节中可知升降横移式立体车库链条运行速度远远低于06ms，属于低速链传动。由文献【81可知低速链传动与中高速链传动设计有着很大的区别。对于低速链传动，因抗拉静力强度不够而破坏的几率很大，设计时在结构允许的条件下，应尽量取较大的链轮直径以减小链条拉力。必须保证小链轮与链条同时啮合的齿数大于35。故常按式(2-4)进行抗拉静力强度计算：式中链的抗拉静力强度的计算安全系数：Q单排链的极限拉伸载荷(kN)。由文献8表13-1可得；工作情况系数，由文献9表99可得；N链条排数；F链的有效拉力(即有效圆周力)(N)，由文献8表132可得。离心力引起的拉力(N)，当v4ms时可以忽略不计。q链条单位长度的重量(kgm)，由文献8表137可得。v链速ms；垂度系数，根据文献8图134，取最大值。悬垂拉力(N)，按式(26)计算时，取最大值。S许用安全系数，一般为48；若按照最大尖峰载荷代替肠尸进行计算，可为36；对于速度较低，从动系惯性较小，不太重要的传动或者作用力定得比较准确时，翻可以取较小值。由电机轴上小链轮转速，与电机功率，根据文献9图913可选择传动链条为16A，其节距P为25.4mm，单排极限承载为556KN。按式(24)进行抗拉静力强度计算，根据文献8相关图、表可得到链条抗拉静力强度计算所需参数，计算结果如下： 由于升降横移式立体车库的结构特殊，考虑电机的安装位置及受力情况，采用两级链条传动，图25中链轮1、2是第一级传动，链轮3、4和3、7是第二级传动。立体车库传动为低速链传动，小链轮齿数可少于17，但不能小于9。设计时在结构允许的条件下，应尽量取较大的链轮直径以减小链条拉力。根据表2-1选择链轮齿数： 参考表2-1及兼顾提升链轮传动的空间尺寸，链轮4、7的齿数取13齿。链轮3从成本及安装方便出发可取13齿，在分析链轮3的受力条件后，必需保证链条同时与链轮啮合的齿数大于35，所以链轮3齿数取15齿，这样保证链轮3有5个齿与链条啮合。由提升链速可得出链轮4、7的转速为1442rpm，整个立体车库的传动比为根据文献8推荐的链传动比为235。 所以本文中的机械式立体车库的传动比i为26符合要求。为保证链轮2同样有5个齿与链条啮合，电机轴上的小链轮齿数取14齿，根据传动比为26确定链轮2的齿数为42齿，至此提升传动系统确定。 2.3.3 横移电机的选择 根据设计要求，横移时间t为约16s，横移的距离为24m，故横移的速度V为： 取横移载车板与停放车辆总重为22吨，即22104 N重。横移轮与轨道之间为滚动摩擦，参考文献8取横移轮与轨道之间的滚动摩擦系数t=005，电动机的驱动力是通过主动轮与轨道间的粘着摩擦实现的。设电机输出的牵引力最大值为F，而总牵引力是各从动轮的运行静摩擦力FC和运动惯性力Fa之和，于是主动轮不打滑的条件为。单个从动轮的滚动摩阻力偶矩M用下式计算： （3-10）式中,滚动摩阻系数，查得钢质车轮与钢轨的滚动摩阻系数=0.05mm；N滚轮与钢轨支承面的正压力N。于是Nmm。设滚轮的直径r =100mm，则单个从动轮运动所需的牵引力为N。因横移速度为v=0.15m/s，则其速度最大变化量v=0.15m/s，根据具体情况选取t=0.2s(其范围通常在0.010.5s),于是运动惯性力N。因此总牵引力为N电机要输出的功率W。查表JB3074-82Y系列(IP44)电动机的技术数据,选用电机型号为Y801-4。该电机的额定功率0.55kW，满载转速1390r/min，质量17kg。 2.3.4 减速器的选用 为保证下停车板的横移速度，即v=0.15m/s，选用传动比较大的蜗轮蜗杆减速器。滚轮直径取mm，于是滚轮的周长为m。所以下停车板横移时，滚轮的转速为r/min，故传动比。取蜗杆头数,查表GB/T10085-1988CWU型减速器主要技术参数，取蜗轮齿数。选用CWU160-53-F减速器（GB9147-88）,中心距mm。 2.3.5 横移链条链轮的选择及计算 由横移电机输出转速n与电机功率丹，根据文献9图913可选择传动链条为iOA，其含义如下标准编号bdc类别材质碳钢适用范围工业品牌shuangjian型号10A-1链节距15.875（p）链板厚度2.03（mm）滚子直径10.16（mm）销轴直径5.08（mm）级数单级其节距p为15.875mm，单排极限承载为21.8KN。根据横移速度及横移车板滚轮的尺寸，选取横移传动齿轮的齿数分别为13齿及16齿。 3 底层横移机构的设计计算从某种意义上说，立体车库是起重机械的变种，其横移机构运动形式是自行式有轨运动。为简化横移机构传动，主动轮数越少越好，但主动轮数太少，横移机构起动或制动是将会产生打滑现象，从而易使车轮和轨道磨损，并影响工作效率，甚至难以起动。图3-1横移驱动方式对面驱动单边驱动对角驱动一角驱动四角驱动目前在有轨起重设备的运行中，横移机构的驱动方式，即驱动轮的布置通常有：对面双轮驱动、单边中心驱动、对角双轮驱动、四角四轮驱动和一角单轮驱动等五种形式，如图3-19所示。本设计采用对面双轮驱动的方式，它是由电机通过传动轴带动两边轨道上的驱动轮一起工作。它的特点是集中驱动，使驱动轮的转速相等，从而保证了下停车板横移时各轮的同步运行，提高了运动的平稳性。另外对下停车板的整体刚度要求不高，对传动轴的加工要求较低。3.1轮轴、导轨、滚轮和支座的设计计算 3.1.1轮轴选取与计算轮轴、支座和滚轮的装配位置关系如图3-20。每个下停车板底部有两根轮轴，靠支座安装于支承架的两根纵向槽钢（参阅图3-4）的下方。图3-2轮轴装配1-滚轮；2-套筒；3-轴承；4-轮轴；5-支座；6-轴端盖对单根轮轴受力分析，如图3-21所示。每个支座加在轴上的负载是下停车板全重的1/4，由前文可求得车辆、下停车板、支承架的全重为kg。图3-3轮轴校核考虑下停车板还有其它安全装置、电机等，故取G=3000kg。设轮轴全长l=3.5m，单侧支座到同侧滚轮轮毂中心的距离a=0.15m。于是单个支座对轴弯矩为：Nm轴选用45号钢调质处理，查得其许用弯曲应力-1=60MPa，则轴的直径可用下式确定：m，取d=60mm。查表轻轨及重轨，选用24号轻轨做横移路轨。滚轮直径取100mm，轮宽根据钢轨取65mm。3.1.2 主传动轴的设计计算 对于主传动轴，为节约成本采用无缝钢管，将传动的链轮焊接在无缝钢管上，设计的结构如图2-6 图3.4 这样结构设计刘焊接的要求高，传动链轮焊接达不到要求会产生的不利情况有：1、焊接处强度达不到要求，导致在提升车辆时出现坠落，后果非常严重；2、焊接工艺达小到要求，不能保证链轮中心面与传动轴轴心的垂直度和同心度，导致传动时链轮摆动，对电机及提升链条产生不利影响。丰传动轴受力分析如图27根据轴承尺寸及受力条件，选取外径为60哪的无缝钢管，无缝钢管的厚度万根据文献27按式(210)粗选计算如下：(210)公式中：无缝钢管壁厚，单位mm；D无缝钢管外径，单位mm；轴所受最大扭矩，见图27，单位N.mm；【】许用切应力，取60MPa。将相关参数数值代入式(210)，得：