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湖 南 农 业 大 学 全日制普通本科生毕业设计 简易升降子母机式立体车库的设计 学生姓名 ： 张秋实 学 号： 200940614232 年级专业及班级： 2009级机械设计制造及其自动化 （ 1）班 指导老师及职称： 周光永 副教授 学 院： 工学 院 湖南长沙 提交日期： 2013 年 5 月 湖南农业大学全日制普通本科生毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，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成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计作者签名： 年 月 日 目 录 摘要 1 关键词 1 1 前 言 2 题背景 2 外研究现状 3 内研究现状 4 要研究内容 4 2 方案选择及结构设计 5 体车库总体结构设计 5 型及车库参数 5 库工作流程 5 压系统部件的选择与计算 5 压缸的选择与计算 5 压泵的选择 8 电动机的选择 9 动部件的选择与计算 10 速机的选择 10 条的设计 10 轮的设计 12 承和轴承座的类型 15 承的类型 15 承座的类型 15 它主 要零件的选择 15 车梁的选择 15 承梁与活动梁的选择 15 章小结 17 3 主要部件强度刚度校核 17 动轴的强度校核 17 动轴的刚度校核 19 动轴的强度校核 21 动轴的刚度校核 26 承和键的校核 27 承的校核 27 的强度 校核 28 的强度和刚度校核 29 的自由扭转计算 29 动梁的强度和刚度校核 30 车梁的强度和刚度校核 36 章小结 40 结束语 40 参考文献 40 致谢 41 1 简易垂直升降式立体车库 学 生：张秋实 指导老师：周光永 (湖南农业大学 工学院，长沙 410128) 摘 要 ： 近年来，随着人民生活水平的不断提高，越来越多的人购买了私家车。数量众多的汽车停放，对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。 由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 在此设计中，通过利用杠杆和链传动曳引活动梁实现对汽车的二层存取。 在完成确保双层车辆均可自由存取的总体框架的设计后，对链传动存取车辆装置 及其零部件、活动梁及停车梁等主要结构及其零部件进行计算校核。 该立体车库结构简单，操作方便，成本低廉，比较适合于家庭用户。 关键词 ： 立体车库；杠杆；链传动 ; 曳引 ；校核 10128, n of s of a on s to a in a of :1, in to of an of In of of to of 2 to of of to to is in to 前言 题背景 近年来，随着人民生活水平的不断提高，越来越多的人购买了私家车。 数量众多的汽车停放，对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。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%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。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。此外，未来的机械停车设备市场，将更加注重完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障导处理系统将是用户追求的目标。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。 机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。 同时，选择库型 时也要注意库容量、停放车辆规格、存车时间、车位周转率、管理收费方式、土地价格、土地面积、设备投资及回报等方面。 垂直升降式停车系统也叫电梯塔式车库、电梯式停车塔等。它是用提升机将车辆升降到指定层，并用存取车机构存取车辆的机械式停车设备。电梯塔式车库具有占地小，结构紧凑、存车密度高、存取车方便快捷的特点。特别适合建造都市中心区，是解决城市中心区停车难问题的最佳模式之一。 在对国内外车库现状及发展趋势做了充分认知的基础上，结合当时我的知识和能 3 力，选择简易单个体车库结构为研究模型。简易垂直升降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。本课题简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统在此不作分析说明，依据垂直升降式立体车库的运行原理，运用力学理论对垂直升降式立体车库的结构进行了全面的力学分析，包括垂直升降式立体车库的框架结构的强度等。利用 建立立体车库三维图形。在 绘制图形过程中，再对部件选型中不合适的进行替换，以达到最佳效果，最后再导成二维图形。为了使停车设备满足使用要求，根据垂直升降式立体车库的实际， 在垂直升降式立体车库中使用了一些必要 的安全技术，这样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。 外研究现状 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 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。 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、 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 4 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。 内研究现状 ： 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。 要研究内容 基于立体停车设备广阔的市场前景，结合 国内立体车库发展的现状，决定研究设计较为简单的家庭用双层立体车库，设计以成本低廉，操作方便为原则。 5 2 方案选择及结 构设计 立体车库总体结构设计 车型及车库参数 车型选择为中小型轿车，以桑塔纳 例车辆总长 4546宽 1690高1427量 1030距为 2548距前 1411 1422于设计定位于低成本的简易型双层立体车库，所以决定采用结构简单的简易俯仰式立体车库。车库总长 6700宽 2330车总高度 3500层车板距地面 1900层停车板最大承受质量为 1500仰角度为 10。 库工作流程 此立体车库的工作原理是二层停车板处于水平位置到指定位置时，下层车辆都可自由出入。当有车辆需要进出二层停车位时，启动液压泵电动机使液压缸的柱塞下降从而使停车梁整体下降。当停车梁下降到指定位置时，液压泵停止工作，此时车辆通过停车梁进出二层停车板，液压泵再次工作推动柱塞上升，在停车板到达水平位置后停止工作，到此完成了上层车辆的进出。通过上述动作便可实现双层立体停车。 压系统部件的选择与计算 压缸的选择与计算 （ 1）计算受力 在设计初，所有的质量都是未知的，所以估取 车辆自重 2吨约为 20车梁与各梁的自重为 1吨约 10车梁的长度为 6500支点的中心距为 4300受力情况见图 6 0 0 m 6 0 0 0 0 0 0 0 xF 1 0 2F F 1 图 中， 方向上的投影；（ N） 方向上的投影；（ N） N） 6 N） N）摩擦系数取 计算公式 0x 0y 0m 计算 12s i n 1 0 0 G F 12c o s 1 0 c o s 1 0 0 G 12 0 C G A C G B C 式中，当槽钢即停车梁静止时2 当停车梁上升时 2 。 解得 2 2390F N 13600N 1 15960F N 2820N（ 静止时 ） 7600N（ 上升时 ） 每侧受力 2 1195F N 6800N 1 7970F N 1410N（ 静止时 ） 3800N（ 上升时 ） 当液压缸工作时，认为停车梁处于水平位置，但受力的情况如图 600160600600y F 1G 1 G 2F F 1 A B 图 车梁受力分析 公式 0y 0m 计算 12 0 C G A C G B C 1F 1G 2G 0解得 13620N 1 16370F N 作用在每一侧的力分别为 6810N 1 8190F N （ 2）作用在耳环销轴上的力 计算耳环销轴上的力的目的在于确定作用在液压缸上的力，静止和举升时液压缸上的力按照 s i n 1 0 c o s 1 0 F(静止时 N 1410 6800N 6940F N 举升时 3800N 6800N 7360F N 液压缸在工作时也就 是 液压缸达到最大行程时，液压缸所产生的力只是保持现有 7 状态，此时 6810F N。因此，液压缸的计算按着最大力的情况下计算。 （ 3）液压缸的计算 已知液压缸输出的力 7360F N，工作压力 按照液压元件手册上选取，考虑到负载的变化，所以选取负载 510应的工作压力 2取2P 据液压缸的理论输出力 算内径 D 按计算公式 4(式中， F N)； P 0 (式中，0360N； =t设液压缸的 密封采用橡胶圈则t 1（容积效率）t= 1 3 6 2 9 . 6 3 N 缸筒内径 4 9 3 缸径标准值 100D 根据标准缸径选择液压缸，确定为冶金设备用的标准液压缸，6 860 设定速度比 ，已知行程为 860其在 30 1 860 0 930v m/s 21 0 3 m/s 式中，1m/s）；2 m/s），则下降时需用的 时间为 860 2 5 3 3 s （ 4）液压缸的结构及安装尺寸 液压缸的结构和尺寸安装分别见图 8 压缸尺寸 压缸的结构尺寸 径 D(活塞杆直径 (油口尺寸 联接螺纹 杆端螺纹 d(100 56 33 2M 42 2M 56 表 压缸的安装尺寸 径 G B 100 135 180 68 22 压泵的选择 已知活塞杆伸出的速度1 m/s，根据计算公式 缸( 式中， q L/ A v缸 1v 缸，故 1 0 q v A L/此， 泵的实际流量 2 2 1 泵L/取泵的容积效率为 ，则泵的理论流量 t 泵 L/9 若电动机的转速为 940 r/泵的排量 2 8 n ml/r 泵的选择因根据系统的实际工况来选择，在固定设备中液压系统的正常工作压力为泵的额定压力的 70% 80%，对于系统工作压力为 2泵的额定压力在 外泵的流量须大于液压系统工作时的最大流量，以保证有足够的寿命，泵的类型应选用内啮合齿轮泵。根据额定压力和排量确定泵的型号为 G（ P） 术参数见表 压泵技术参数 量 ml/r 压力 速 r/率 质量 型尺寸 额定 最高 容积 总效 长宽高 10 940 80% 85% 03 152 150 电动机的选择 泵的输出功率 P p q （ 式中， p q 已知工作压力 2p 2 4 . 8 2vq v n l/ 则泵的输出功率 0 P p q 泵的输人功率 0 3因为泵的输人功率即为电动机的机械功率，故电动机的功率为 用 技术参数见表 相异步电动机技术参数 .4 号 额定功率 载时 重量 112速 r/流 A 效率 功率因子 940 10 动部件的选择与计算 速机的选择 通过测量可以初步知道活动梁所走的长度约为 5000果要在 30s 内收回，则链轮的线速度 m/s。估取大链轮的分度圆直径 100d 动梁与停车板的质量约为 300 s i n 1 0 5 2 0 . 9 5 中 递功率 0 81000设计功率为 0 . 0 5K 功率即为电动机功率。式中，小链轮齿数 17，则取 30 3 2 r/中， v r r =50 2 6 M F r N m。 2 6 M F r N m。式中， F r 取小链轮的分度圆直径 80d 电动机的扭矩 2 0 . 8 42 N m。 减速机传动比范围大、体积小、重量轻、效率高、运转平稳。选用电动机的扭矩 M N m 和功率 择摆线针轮减速机 8085，该减速机功率 入转速 1500r/出转速 43r/出轴直径 18量 条的设计 小链轮的转速1 43n r/算大链轮的转速为2 r/ （ 1）传动比 i 计算传动比按公式12ni n 计算，则 。小链轮的齿数 1 17z ，则大链轮的齿数212 2 i z 取 22，则实际传动比 ，那么 r/ （ 2）链条节距 p 由设计功率转速 用 的链条，其节距 验小链轮孔径孔径 4电动机输出轴 30D mm，以满足 11 使用要求。 （ 3）初定中心距 小链轮与大链轮之间的中心距暂取0 20 4）链条节数 2002 5 9 . 5 22 节 式中，1z、2以取 60节。 （ 5）链条长度 L 0 1000m 式中，p （ 6）理论中心距 a 21( 2 ) 2 5 6 . 9 8 L z z K 式中， P z、2 （ 7）链速 v 11 0 . 1 5 56 0 1 0 0 0z n m/s 式中，1；1p （ 8）有效圆周力 F 1000 1200pF vN 式中， p v m/s)；作用在轴上的拉力 . 2 1 4 4 0 F N 式中， F 因为分度圆直径相同且齿数均等于 22个齿，所以传动比 1i 。 （ 1）链条节距 P 链条的型号为 08A，所以 （ 2）初定中心距 于结构需要， 选用的中心距0 5900a 3）链条节数 12 12002 9 5 1 . 7 32 节 ,取 952节 式中，00p aa p； 2212 ；1z,2； （ 4）链条长度 L 1 2 1000m， 式中，p （ 5）理论中心距 a 因1222，故理论中心距 ( ) 5 9 0 5 . 52 z 中，p z （ 6）链速 v 22 0 . 1 5 56 0 1 0 0 0z n m/s， 式中，2 22z ；2 r/p 链条的结构 如图 动用短节距精密滚子链。由于链轮的中心距较大，所以链条的支承采用托板式支承方式，托板上可以衬以软钢、塑料或耐油橡胶，滚子可以在其上滚动。由于中心距较大采用 4 段且两段之间留有一定的距离，利用链条的自重下垂张紧。 C 1L 2C 2图 条的结构 链轮的设计 链轮齿数：小链轮齿数1 17z ，大链轮齿数2 22z 。链条的节距 条 13 的滚子外径 6 （ 1）分度圆的直径按照公式 180 （ 式中， p z 小链轮分度圆直径1 链轮分度圆直径2 2）齿顶圆直径按公式 m a x 1 . 2 5d p d m i n 1 . 6(1 )d （ 则小链轮 1 小链轮齿顶圆 1 75大链轮齿顶圆 2 m 链轮齿顶圆取 2 95 3）齿根圆直径按公式 d d（ 式中， d 小链轮 1 链轮 2 由于链轮的工作条件需要耐磨损而且无剧烈冲击振动，所以链轮材料为 45钢淬火处理表面硬度达到 40 50 由于链轮的齿数较少且分度圆直径较小，所以采用整体式钢制小链轮。主 要结构见图 14 dh dk hb 轮结构 .6 1）轮毂厚度 H 0 . 0 16k d （ 式中， k 孔径； d 小链轮轮毂厚度为 1 链轮轮毂厚度为 2 心处大链轮 50 8 9 2）轮毂长度 L （ 小链轮 1 链轮 2 心链轮 3）轮毂直径 公式 2d h计算，式中，h 小链轮 1 链轮 2 心链轮 4）齿宽 于节距 算，式中，1 1以 （ 5）齿侧倒角 . 1 3 1 . 6 5公称 中， p 15 （ 6）齿侧半径 Y 1 2 公称 7）齿全宽 ( 1 ) 2 2 . 3 8mf t fb m p b 中， m 承和轴承座的类型 承的类型 根据链轮的轴径来选用轴承，考虑到主、从动轴可能会受到轴向力，所以轴承选用既能承受轴向力又能承受径向力的角接触球轴承，其外形尺寸见图 基本尺寸： 45d 5D 9B 装尺寸：2mm 8mm 承代号： 7209C 基本额定动载荷 轴承座的类型 轴承座是固定和限制轴承运动的机件，所以轴承座要与轴承相匹配。其选用轴承座结构图 dD 承尺寸 .7 它主要零件的选择 车梁的选择 停车梁作为主要承重的梁，需要有良好的机械性能和力学性能，以及能够使 1其外观设计美观简洁。所以可选用槽钢，其外形尺寸见表 承梁与活动梁的选择 支承梁作为一个主要支承，要考虑到各个方向的受力情况，所受力能够得到有效 16 支撑而不发生变形和断裂，但要尽可能减小自身的重量，所以采用冷弯矩形空心型钢，其规格见表 活动梁的重量不能过重，这会给电动机带来较大的负荷，在保证强度和刚度的情况下减小自重。所以，活动梁也采用冷弯矩形空心型钢。为了保证有足够的强度和刚度决定采用双层冷弯矩形空心型钢。其结构示意图见图 格见表 承座尺寸 图 心型钢结构 .9 弯矩形空心型钢规格 .5 长 壁厚 论重量 kg/m 截面面积 B 150 100 弯矩形空心型钢规格 .6 长 壁厚 论重量 kg/m 截面面积 B 100 50 0 40 7 章小结 本章主要根据要设计的各项数据对 液压系统部件 、 传动 部件进行 选择与计算，其中主要是对液压缸、液压泵、电动机、减速电机、链条及链轮的选择和计算，另外通过是上述零部件的选择确定了轴承的类型及梁的选择。 3 主要部件强度刚度校核 的强度和刚度校核 在设计过程中随着计算的深入，其结构形式以明确。梁的重量可 以初步确定，活动梁的总成重量约为 300个力作用在两根轴的两侧，若假设将质量看作一个质点，作用在中心处。并把梁看作一个直杆，则所受的力如图 9 0 0 F 2 5 0 动梁受力分析 图中，1G 按照公式： 0y 0(计算 12 c o G 2c o s 0G A B F A C 解得 1 N 2 N 每一侧轴上的力为 1 N 2 N 动轴的强度校核 首先将主动轴简化，受力情况如图 F 2F F 2 FT694040 B C 图中，2 N F 600F N 18 F 1200F N 平面的轴承支反力； T N m T 2 2 6 N m 根据公式： 0y 0计算 1212 s i n 1 0 0 F F 222s i n 1 0 0 A F A B F A C F A D 解得 2 N 1 N 平面内的支反力 根据公式： 0x 0计算 122 c o s 1 0 0 F F 2 c o s 1 0 0 C F A B F O A F A B 解得 1 N 2 N 2 3 9 . 8 8 O A N m 12 5 1 . 9 6B V O B F A B N m 12 s i n 1 0 3 9 . 8 8C V O C F A C F B C N m 3 2 . 4 O A N m 1 1 0 0 . 8 9B H O B F A B N m 1 c o s 1 0 3 2 . 4C H O C F A C F B C N m 22 5 1 . 3 8A A V A M N m 22 1 1 3 . 4 8B B V B M N m 22 5 1 . 3 8C C V C M N m 由已知条件可知主动轴的转矩 N m e 19 从上式中可以看出 B 截面最危险， 认为轴的扭切力为脉动循环应变力，取折合系数 ，则有 22( ) 1 1 7 . 9 2 T N m 轴的材料选用 45 钢调质处理，轴的直径 3 2 6 . 9 90 . 1 1 6 表查得许用弯曲应力 16 60 此在危险截面处选用 50d 动轴的刚度校核 由于作用在轴上的力并非单独得，所以需用叠加原理来求挠度。 （ 1）当圆周力 F 单独作用时 圆周力 F 单独作用时的情况见图 A 动轴受圆周力时 .3 by 中， F 1200 N, 1694a 60b 1754L 为 ，所以挠度 322 2m a x() 0 . 3 5 293p b L L中， E 52 10E I 该力 P 的作用下中间位置的挠度 2212( 3 4 ) 0 . 3 4 348p b L （ 2）在 合力作用时 合力作用时的情况见图 3 20 A L 1P 图 3动轴受合力时 -4 by 中符号的含义 2和 F合力，其中1 54L 1754L 22 9 5 1 . 6P F F N m 挠度的计算公式分别为 3 21113( 2 )0 . 1 6 96 122 0 . 4 9 18p L I度在中心处的 y 值为 122 0 . 8 3 4y y y 足一般用途的轴 (轴的总长 L 的计算 转角的计算依然采用叠加的方法。 （ 1）当圆周力 F 单独作用时 圆周力 中全部符号含义相等且数值相等，则 () 0 . 0 0 1 46A p a b L L ) 0 . 0 0 2 86C p a b L L 2）在 合力作用时 合力作用时的情况见图 中全部符号含义相等且数值相等， 1 1 2() 0 . 0 0 3 22OD p L L 12 0 . 0 0 3 12AC p L 此 A， 0 . 0 0 4 5A O A A 0 . 0 0 5 9C O C C 值均小于向心球轴承的许用值 。 由于主动轴的结构采用了阶梯轴，所以扭矩变形计算公式为 11 n （ 中， G 0G 矩 - N m；32p ； L 11 0 . 0 0 0 3 6n 满足要求。 21 动轴的强度校核 状态 非工作状态是指活动梁与行车板在停车梁和行车板组成的空间内，此时轴的受力只是使轴发生纯弯曲。其受力情况如图 F 2 F F 2 175440 I H 图 动轴受力分析 .5 中，1F F 、 （ 1）求垂直面内的支反力0y 得 112 2 0117 3 8 N。 （ 2）求水平面内的支反力 按公式 0x 则 112 2 011600N。 （ 3）计算垂直面内的弯矩 垂直面内的弯矩 1 3 9 . 8 8E V I F E F N m （ 4）计算水平面内的弯矩 水平面内的弯矩 3 2 . 4E H I F E F N m （ 5）求合成弯矩 合成的弯矩 22 5 1 . 3 8F I E H E M M N m （ 6）轴的转矩 从动轴的转矩与主动轴两端的链轮转矩相同，即 N m。 （ 7）当量转矩 2( ) 5 3 . 8 4 T N m 式中， M T 为轴上的扭应力是脉动循环变应力取 。 （ 8）计算从动轴的直径 轴的材料选用 45 钢调质处理，轴的直径 3 2 0 . 7 8. 0 1 1 6 22 由表查得许用弯曲 应力 16 30 虑到键的作用会对轴有所削弱，故将轴径 %，即 此取轴径 35d 车型以桑塔纳 知轴距为 2548距前 1414 1422长 4546宽 1690高 1427量为 1030取活动梁与行车板最大 能承受的质量为1500满载质量为 1500 情况 1：当车正向进入，反向退出时。 由于一般的轿车都采用发动机前湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计） 中 期 检 查 表 学 院： 工学院 学生姓名 张秋实 学 号 200940614232 年级专业及班级 2009级机械设计制造及其自动化 (1)班 指导教师姓名 周光永 指导教师职称 副教授 论文（设计）题目 简易升降子母机式立体车库的设计 毕业论文（设计）工作进度 已完成的主要内容 尚需解决的主要问题 1) 实习调 研 2) 开题准备 3) 工艺规程 1：工艺总体设计 2：安全性如何保证 指导教师意见 签名： 年 月 日 检查小组意见 组长签名： 年 月 日 注： 可打印，但意见栏必须相应责任人亲笔填写。 湖南农业大学全日制普通本科生 毕业论文（设计）开题报告 学生姓名 张秋实 学 号 200940614232 年级专业及班级 2009级机械设计制造及其自动化 (2)班 指导教师及职称 周光永 副教授 学 院 工学院 2013 年 1 月 7 日 毕业论文（设计）题目 简易升降子母机式立体车库的设计 文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于 1000字） 研究意义： 近年来，随着人民生活 水平的不断提高，越来越多的人购买了私家车。数量众多的汽车停放，对城市的交通和环境起着重大的影响。而停车难问题的出现，也给机械停车设备行业带来了巨大的商机和广阔的市场。在这商机与竞争并存的时候，我国的机械停车设备行业也将从快速发展阶段进入稳定发展阶段。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%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。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，首先追求的是存取车速度、等待时间以及方便程度。此外，未来的机械停车设备市场，将更加注重完善的售后服务系统，远程监控系统、远程故障导处理系统将是用户追求的目标。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。 在国家质量监督检验检疫总局颁布的特种设备目录中，将立体车库分为九大类，具体是：升降横移类、简易升降类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和汽车专用升降机。 机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为简单的垂直升降式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。 同时，选择库型时也要注意库容量、停放车辆规格、存车时间、车位周转率、管理收费方式、土地价格、土地面积、设备投资及回报等方面。 垂直升降式停车系统也叫电梯塔式车库、电梯式停车塔 等。它是用提升机将车辆升降到指定层，并用存取车机构存取车辆的机械式停车设备。电梯塔式车库具有占地小，结构紧凑、存车密度高、存取车方便快捷的特点。特别适合建造都市中心区，是解决城市中心区停车难问题的最佳模式之一。 在对国内外车库现状及发展趋势做了充分认知的基础上，结合当时我的知识和能力，选择简易单个体车库结构为研究模型。简易垂直升降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。本课题简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统在此不作分析说明，依据垂直升降式立体车库的运行原理，运用力学理论对垂直升降式立体车库的结构进行了全面的力学分析，包括垂直升降式立体车库的框架结构的强度等。利用 建立立体车库三维图形。在 绘制图形过程中，再对部件选型中不合适的进行替换，以达到最佳效果，最后再导成二维图形。为了使停车设备满足使用要求，根据垂直升降式立体车库的实际， 在垂直升降式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样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。 国内外研究现状： 国外研究现状： 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 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 。 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、 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。 国内研究现状： 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。 主要参考文献 ： 1： 王慧 ， 立体车库的改造设计与分析 广西轻工业 ， 2010 年 08 期 ， 2： 苏荣