毕业设计方案论证-多层循环式立体车库结构设计.doc

毕业设计方案论证报告设计题目: 多层循环式立体车库设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 年 月 日2目 次第一章 立体车库的发展与技术11.1 立体车库的现状11.2 立体车库的发展趋势11.3 主要技术及对比2第二章设计方案的分析22.1 主要基本参数22.2 两种方式的适用范围32.3 设计要求分析4第三章 设计方案的拟定及分析论证43.1整体布局43.2车库结构设计43.3 驱动方式选择53.4 提升方式选择53.5 传动系统设计5论证结果6参考资料77第一章立体车库发展与技术1.1立体车库的现状立体车库是指各种非平面停放车辆的设施，是一种统称。随着技术的发展，不同形式的立体车库开始出现，依据其自动化程度可以将其分为自行式立体停车库、半自动立体停车库和全自动立体停车库。从建造和架构上来说，一般而言立体停车库由钢构架、回转台（采用埋入式）、监控操作台、输送车、升降电梯及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合组成。立体停车库就其结构性能大致可以分机械式、自走式及半机械式。当然依据立体车库的形式又可以将其划分为水平循环式立体车库、垂直循环式立体车库、电梯提升式塔式立体车库以及多层平移式立体车库。国外发展立体车库较早的有日本、韩国、德国等国家，在停车技术领域的研究处于 世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难的问题，并开始向外输出技术和出口产品。在亚洲，应用较普遍的是日本、韩国和我国台湾省。亚洲的机械式停车设备技术起源于日本。日本从20世纪60年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务，至今已有四十几年的历史。目前生产机械式停车设备的公司约100多家，比较大的公司有新明和、石川岛、日精、三菱重工等。从90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上，品种也从单一垂直循环式发展为多种形式，目前全日本已经投入使用机械式停车位超过300万个，其中以升降横移式停车设备为主。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。韩国机械停车设备技术是日本技术的派生，台湾机械停车设备的产品概念与技术也主要来自日本。就我国已有的立体停车库而言，只有少数几个大城市才有立体停车库，绝大多数城市甚至一些省会城市都没有立体停车库。以上海市为例，上海市是我国的经济中心，其汽车数量远超出其他城市，停车难问题也是最严重的，从而上海市也是我国最早建立立体车库的城市之一，但是立体车库在上海的发展却是不容乐观。上海九江路浙江路口在1994年就建立了立体车库八达停车库，但是这个车库直到2005年都没有收回建库成本。1.2立体车库的发展趋势随着汽车工业的发展，以及汽车保有量的增加，立体车库市场有迅猛发展的态势，采用灵活的交换设备以及可靠的控制系统是实现立体车库自动化的关键。立体车库应具备优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度，管理人员数里少，便于防盗等特点，使立体车库管理进入智能化、科学化，一体化的智能管理阶段。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。随着我国经济持续快速的发展，城市规划的完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的朝阳行业，机械停车设备的技术也将得到长足的发展，特别是智能化车库如代表性的垂直升降类和平面移动类车库。1.3主要技术及对比（1）摩擦轮交换技术 国内大都采用摩擦轮夹紧载车板下的驱动条，摩擦轮旋转带动载车板进出车位，摩擦轮上的正压力可以用弹簧或调节螺钉来调整。这项技术的优点是运行平稳，安装调试方便。 但是对摩擦轮外层的橡胶要求较高，是主要易损件。并且需回送空车板，停车空间净高较大。可纵向或横向存取车，适用于垂直升降类，平面移动类，巷道堆垛类。另外德国威尔公司采用双车板摩擦轮交换技术，摩擦轮作用于车板边缘，仅应用于纵向存取车。优点是存取车速度快，不需要回送空车板。缺点是结构复杂，制造成本高。但是仅用于纵向存取车，适用于垂直升降类，平面移动类，巷道堆垛类。（2）链条勾拉式利用两根链条之间的销轴勾拉车板下的钩子，来存取车板。可以用两套装置同时工作(双边同步勾拉)，也可以只用一套机构。链条勾拉式的结构简单，却对车板和交换机构间的配合要求较高，安装调试比摩擦轮交换机构麻烦。需回送空车板，停车空间净高较大。可用于纵向和横向取车，适用于垂直升降类、平面移动类、巷道堆垛类（3）回转勾拉式利用回转台上的销轴和滚子来勾拉车板上的勾拉槽，完成存取车动作。使用这种方式时，垂直升降类层高较低，库内使用的电机数量少，故障点少，交换机构除存取车外还能完成车板调头功能,易与标准化，采用该交换机构的升降搬运器可用于底部、上部或中部进出车。缺点是需回送空车板，存取车速度比梳齿式慢。适用于横向存取车，适用于垂直升降类、平面移动类、巷道堆垛类。第二章设计方案的分析2.1主要基本参数设计的多层循环立体车库主要适用于商场、机关、单位、住宅小区等公共区域的汽车停放，设计要求车库为3层7车位，限重2500kg，一层限高H=2m；二层及以上限高H=1.5m；限宽L=2m。根据基本参数，可初步考虑采用圆形循环或者箱形循环来实现设计要求。图1圆形循环的结构形式图2方形循环的结构形式2.2两种方式的适用范围表1适用范围类型适用范围圆形循环式停车库1.用于场地窄小，无法设置车道，且只允许设置一个出入口的场地2.许用高度或深度较小，但长度较长的场合3.车位数要求不多4.要求存取车迅速方形循环式停车库1.用于场地窄小，无法设置车道，且只允许设置一个出入口的场地2.许用高度或深度较大，但平面尺寸较小的场地3.地下多层车库，但共用一个出入口的场合4.要求车位数较多5.对存取车速度要求不高表2两种型式的出入口、库门的土建尺寸项目土建尺寸(m)出入口圆形循环式停车库方形循环式停车库无回转盘内置回转盘无回转盘内置回转盘WLWLWLWL .04 .07 .07 .17 .53 .26 .96 .96出入口内高度 .52 .52 .52 .52库门B(m)H(m)B(m)H(m)B(m)H(m)B(m)B(m) .42 .81 .42 .81 .42 .81 .42 .812.3设计要求分析（1）由于多层循环式立体车库本身载车板就是存车位，又在不断的循环运动所以位置是不固定的，所以必需用系统来记录载车板及车辆的信息，以达到便捷的目的。（2）多层循环式立体车库需存取大数量的车辆，并且自动化程度较高，所以载车板的运动速度不宜太快，在能实现快捷的基础上，降低整个机械结构的提升速度，以免产生意外。（3）为实现快速取车，在设计时应考虑设计正反向循环功能，根据车辆所在的位置判断正循环或者反循环，以节省车出入库所需要的时间。考虑到各种因素，最终决定采用水平循环形式的多层循环式立体车库。第三章 方案的总体设计3.1整体布局本次设计共7个停车位，采用3层结构，1层3个，2、3层各两个。而多层循环式立体车库主要由它主要有三部分组成：升降系统。包括升降机及相应的检测系统，实现车辆的出入和不同层面的连接。水平循环系统。包括框架、载车板、链条、水平传动系统等，实现不同层面上的车辆在水平面上移动。电气控制系统。包括控制柜、外部功能件及控制软件，实现自动存取车、安全检测及故障自诊断。3.2车库结构设计立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式车库中可选用钢架结构或钢筋混凝土。钢架结构与其它建筑结构相比，具有可靠性高，材料的强度高，钢结构自重小，材料的塑性和韧性好，钢结构制造简便，施工工期短等优点。而使用钢筋混凝土建设车库，建设周期过长同时也无法满足其精度要求。由于自动立体车库对其结构精度要求比较高，所以选用钢结构进行设计。图3立体车库的框架原理图3.3驱动方式的选择本次设计是针对的轿车的存取，可以满足驱动力要求的机构可以是液压马达或液压泵，柴油机，汽油机和电动机等。在车辆存取的过程中，要求升降或者横移动作平稳，并且考虑到噪声的大小和启动的频率以及便于控制，本次设计采用电动机作为驱动机构。3.4提升方式的选择提升的方式有链提升和钢丝绳提升等，通过分析，本次设计采用液压马达+钢丝绳提升，并采用双滚筒，可以实现平稳提升，并可以提升结构设计的简化。3.5传动系统设计机械传动系统主要功用是传递原动机的功率，变换运动的形式以实现预定的要求。所以考虑有三种方案。方案一：带传动，易于实现两轴中心距较大的传动；具有传动平稳，缓冲、吸振的特性；结构简单，成本低；可起过载保护作用。如图3。1-电动机 2-滚筒 3-传动轴 4-传动带图4带传动方案二：链传动，平均传动比准确，工作可靠，效率较高；传动功率大，过载能力强，相同工况下的传动尺寸小；可在恶劣环境中工作；易于实现较大中心距的传动；结构轻便，成本低。如图4。1-电动机 2-联轴器 3-滚筒 4-减速器 5-传动链图5链传动方案三：直齿轮传动，传动效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命较长，传动准确平稳，承载能力高，功率和速度适应范围广。如图5。1-电动机 2-减速器 3-滚筒 4-直齿大齿轮 5-直齿小齿轮图6直齿轮传动立体车库的传动要求传动力矩较大，传动速度较慢，经过比较和分析，带传动不能提供较大的传动力矩，容易发生打滑等现象，安全系数较低，所以本方案不予采用。链传动和直齿轮轮传动方案都可以满足传动的要求，但链传动与齿轮传动相比，除满足工作机的性能和适应工作条件外，尺寸紧凑、成本低廉，安装和维护都比较方便。综上所述，此次采用链传动。论证结果本次多层循环式立体车库采用3层7车位布局，循环方式为方形循环，钢结构设计，以电动机驱动，液压马达+钢丝绳作为提升系统，传动系统则选择用链传动。参考资料1 付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战M. 北京：机械工业出版社，2005:125.2 中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编.机械式立体车库M. 北京：海洋出版社， 2001：3347.3 杜桂荣,宋曼华.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统J.甘肃工业大学学报，2003,29(6):6466.4 常红梅，杨永平.机电一体化立体停车库的PLC控制J.起重运输机械，1993，33(4)：62-67.5 张寿明,卢金鼎.多层升降横移式立体停车库及其控制仁J.电气自动化，2003，15(2):2831.6 成大先. 机械设计手册M.第五版？第3卷. 北京：化学工业出版社，1992:86128.7 门艳忠. 机械设计M. 北京：北京大学出版社，2010:113129.8 中华人民共和国机械工业部，机械行业标准.机械式停车设备类别、型式与基本参数M. 北京：机械工业出版社，1998:2854.9 杨晓芬,肖华.自动化立体车库存取策略的比较分析J.机电一体化,2004,3:2023.10 曾正明. 实用钢铁材料手册M. 北京：机械工业出版社，