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简易立体车库说明书 参赛学生： 指导老师：目录一、设计题目与要求和意义31.设计题目32.设计要求33.设计意义3二国内外立体车库的开发与应用现状4三原理方案构思、拟定及评价71. 立体车库，现有种类及优缺点分析72. 简单升降式立体车库的工作原理8四简易升降式立体车库的基本结构101.钢结构部分102.载车板部分103.传动部分124.液压控制系统125.安全防护措施146.产品优点：14结 论16参 考 文 献16一、设计题目与要求和意义1.设计题目本次任务是设计一个两层可停放2辆小汽车的简单升降式立体车库。2.设计要求（1）结合现实生活中已经建成的升降横移式立体车库的项目，了解立体车库；（2）参阅了国内外的几种立体车库的相关资料，对当前的车库技术发展前沿有了大概的了解，从而把握国内外车库技术的发展趋势和方向；通过网上检索，了解立体车库最新发展概况，以及国外立体车库建设情况等。了解建设立体车库的钢材选用，电机选择，建设方法等。（3）根据文献资料，初步选择建造立体车库所需钢材、电机、液压杠等组成。（4）依据以上的车库组成部件选型，利用solidgeworks和仿真有限元分析建立立体车库三维图形。再对部件选型中不合适的进行替换，以达到最佳效果。（5）归纳、总结并完善报告。3.设计意义随着人们生活水平的不断提高和居民消费能力的逐渐加强,私家车的数量与日俱增，并且拥有多辆私家车的家庭非常常见。而且随着房价的不断上涨，车库的价格也不断飙升，所以对普通家庭来说，拥有两个或多个车库很不现实。而多车辆少车位的停车难问题十分突出，给居民的正常生活带来了严重后果。因此，对于家庭用一车位存两辆车的简易两车位立体停车装置的研制迫在眉睫。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高8090，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 二国内外立体车库的开发与应用现状早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。以日本、美国、德国等为代表的发达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、台地区的停车业也通过引进-移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。图1.2国外高容量的立体车库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。日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从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。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。图1.3韩国LG公司研发的塔式 国内立体车库的研究现状我国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。三原理方案构思、拟定及评价1. 立体车库，现有种类及优缺点分析1）. 升降横移类机械式停车设备：采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备。特点：由于型式比较多，规模可大可小，对地的适应性较强，因此使用十分普遍。钢结构部分、载车板部分、链条传动系统、控制系统、安全防护措施等。在停车设备的市场份额约占70%。不足点：每组设备必须留有至少一个空车位；为链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能。2）. 垂直循环类机械式停车设备：采用垂直方向做循环运动来存取车辆的机械式停车设备。特点：省地,在58m2的地方建起大型垂直循环类机械停车库，可容纳34辆轿车，可省去购置土地的大量费用。在停车设备的市场份额约占3-5%。不足点：设备结构复杂，没有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差，因此有的用户开始拆除。3）. 水平循环类机械式停车设备：采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆的机械式停车设备。特点：可以省去进出车道，提建于狭长地形的地方，降低拉通风装置的费用，若多层重叠可为大型停车场。但因一般只有一个出入口，所以存取车时间较长。在停车设备的市场份额约占3-5%。不足点：但因一般只有一个出入口，所以存取车时间较长，最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。4）. 多层循环类机械式停车设备：采用通过使载车板作上下循环运动而实现车辆多层存放的机械式停车设备。特点：无需坡道，节省占地，自动存取，建于地形细长且地面只允许设置一个出入口的场所。在停车设备的市场份额约占1-2%。不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高。 最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。5）. 平面移动类机械式停车设备：在同一层上用搬运或起重机平面移动车辆或泊车板平面横移存取车辆，亦可搬运机和升降机配合实现多层平面移动存取车辆的机械式停车设备。特点：一般设置在地上或半地下，准无人方式，地平面层为自走式，不仅降低建立立体车库投资费用，而且地平面层可停放大尺寸车辆。在停车设备的市场份额约占2-3%。不足点：设备结构复杂，相对比较故障率高。 存车超过20辆时，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差。6）. 堆垛类机械式停车设备：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停车设备。特点：巷道堆垛类立体停车库设备是20世纪60年代后欧洲根据自动化立体仓库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的立体停车设备。是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体停车设备，它的出现解决了人们希望解决的大型自动化停车难题；全封闭车库，存车安全等特点。该类车库主要适用于大型密集式存车。在停车设备的市场份额约占3-5%。不足点：设备结构复杂，设有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。7）. 垂直升降类机械式停车设备：垂直升降类汽车停车设备亦可称为塔式立体停车设备，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设备。特点：整个存车库可多达2025层，即可停放4050辆车，占地面积不到50m2 ，空间利用率最高。适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。在停车设备的市场份额约占3-4%。不足点：设备结构复杂，设有完善的闭锁和监测系统，采用足够的安全措施和消防系统，相对比较故障率高。最远车位一般一次取车需2分钟，高峰取车时间依次取车时间过长，依次取车第20辆约需30分钟以上，实用性差，因此有的用户开始改造。8）. 简易升降类机械式停车设备：车位分成上、下二层或二层以上，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叫做简易升降类机械式停车设备。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。特点：这类停车设备的结构简单、操作容易，多用于私人住宅、企事业单位、地下室等。该类停车设备可充分利用地下室空间场所，在面积一定时将至少增加二倍以上的停车位。在停车设备的市场份额约占5-8%。不足点：整体结构设计不科学，力学结构不合理，二层以下可以，三上升降运行时摆动幅度过大，风力过大时发生摇晃，连设计人员自己都担心，留有巨大的安全隐患，是停车设备需要技术改进的产品，否则将被淘汰。2. 简单升降式立体车库的工作原理所研制的新型简易两车位立体车库，通过液压缸提升左右两提升臂，左右两提升臂之间由提升臂轴进行连接，其上部的滚轮沿载车板下部的轨道滚动，对载车板产生了一个向上的拉力，使其能够沿立柱上下自由移动，同时拉杆用来辅助载车板与提升臂之间的确定运动，最终使载车板精确地停留在固定的位置。为保证停车的安全，载车板上装有锁紧装置，当提升臂轴到达一定位置后，锁紧装置会自动锁紧提升臂，同时，该作品也装有液压锁紧装置。 不仅结构简单，而且制作、使用成本较低，操作简单方便。对解决家庭中多车辆少车位的停车难问题意义非常重大。将普通的一车位车库改为两车位车库，由液压缸顶升整个载车板，运行平稳。同时，安装有锁紧装置、防坠落装置及防倾翻装置，使整个车库运行过程中安全可靠。此外，结合虚拟样机技术，应用Solidworks软件对该作品进行了三维实体建模和关键零部件（支撑杆、载车板等）的受力分析，并对整机进行了运动仿真，减少了物理样机制作的成本，真正的满足了用户的需求四简易升降式立体车库的基本结构 新型简易两车位立体车库主要由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。1.钢结构部分 根据简易升降式立体车库钢结构的选用原则，初步选用槽钢，并要求钢架中的各连接件之间用高强度螺栓连接。2.载车板部分 载车板主要用来承载入库车辆，必须具有足够的强度和刚度，以保证停放车辆安全和存取车动作的顺利进行。车库运行过程中，载车板进行升降运动方式，其中载车板的升降运动是依靠提升系统来完成。载车板按其结构形式可分为拼装式和框架式，拼装式载车板是用镀锌钢板经滚压或冲压等加工方法制成，并将通过咬合拼装形式和螺栓将其紧固连接，该种载车板可在拼装前对其进行表面处理，使其轻巧美观，具有通用互换性好、运输方便等优点。3.传动部分 根据要求完成的仰俯升降动作，初步选定工程中最常用的双作用单活塞杆液压缸进行动力传递。基本传动路线的确定：由电动机驱动液压泵，液压泵连接液压缸。液压缸的活塞杆推拉提升臂，然后通过提升臂中间轴上的轴承，从而使载车板实现升降运动，完成车辆的存取。4.液压控制系统 根据载车板的仰俯升降工作要求，设计如图3-4所示的双缸驱动、通过节流调速的液压系统。系统由定量液压泵1供油，系统最高压力设定和卸荷控制由电磁溢流阀6实现，工作压力由压力表4显示；精过滤器2用于压力油过滤，以保证进入系统的油液清洁；单向阀5用于防止油液倒灌；电磁比例调速阀7用于并联的液压缸16、17带动载车板上升时实现旁路节流调速，下降时回油节流调速。电磁比例节流阀9和10作双缸同步控制用，一个主令控制阀，另一个用于跟随同步控制。由于节流阀只能沿一个方向通油，故加设了4个单向阀组成的液压桥路11和12，使得载车板提起和落下时比例节流阀都能正常工作。手动节流阀8为系统调试时的备用阀；电控单向阀13和14用于防止断电锁停；双缸联动的手动下降阀巧(又叫应急阀)用于突然停电以及液压系统故障无法运行时，通过手动操作使载车板设定的速度下降。图3-5液压控制回路1液压泵；2.精过滤器；3.截止阀；4.压力表；5.单向阀；6.电磁溢流阀；7.电磁比例调速阀；8.节流阀；9,10.电磁比例节流阀；11,12.液压桥路；13,14.电控单向阀；15.应急阀；16,17.液压缸；18，过滤器载车板上升:系统接到上升指令后，电磁溢流阀6中的二位二通电次换向阀通电，系统升压。启动阶段，由计算机控制比例调速阀7，使它的开度由最大逐渐减小，载车板的速度逐渐加大，减速阶段与之类似。通过控制比例调速阀的流量可以使载车板的启动、停止依照理想的速度曲线平稳运行，最后平稳停靠，电磁溢流阀6断电，液压泵卸荷。如果对系统的起、停平稳性要求不高，可以将比例调速阀7更换为普通调速阀，预先调整好开口大小，可以大大简化液压控制系统。通过调节两个比例节流阀9和10来保证进入双缸的流量相等，从而使双缸的运动同步。载车板下降:系统接到下行指令后，首先关闭比例调速阀7，两个电控单向阀13和14通电后打开，控制比例调速阀7的开度逐渐增大，液压缸中油液经比例节流阀9和10，再经比例调速阀回油箱。同样通过控制比例调速阀的流量使载车板依照设定的速度平稳运行。5.安全防护措施1）运行故障急停装置：若在车库运行过程中有异常紧急情况发生，可按下急停开关按钮，使停车设备立即停止运转以避免事故发生； 2）防止超限运行装置：停车设备在进行升降运动作时，为防止升降机冲顶或超出运行区域，应在行程开关上方和前方安装限位开关，当升降运动作超出限制时系统自动停止； 3）载车板防坠装置：当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人