停车宝提升机构的改进

1、成都理工大学2016届本科毕业设计（论文）停车宝提升机构的改进李考 机械工程及其自动化三班 指导老师：杨兰英摘 要随着现代社会的发展，汽车的数量在这些现代化城市以飞一般的速度增长，汽车数量的增加随之产生的城市问题-停车难也急需解决。为了解决停车难的问题展开了大量研究，其中机械式停车设备因为其独特的优点及适用性引起了各方面的关注，并得到了广泛的研究及使用，其中停车宝属于简易类机械停车设备，可以有效解决私家车停车难问题，其简单的使用操作及安装便捷使其成为商场超市及小区解决停车难问题的有效手段。但传统停车宝整体结构设计不科学，力学结构不合理，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

2、都担心，存在巨大的安全隐患，是机械式停车设备需要技术改进的产品，否则将不符合使用需求将被市场所淘汰。本文将对传统停车宝的提升机构改进，增加停车宝使用中的安全性和可靠性，让停车宝得到更多的应用，以有效解决当前我国现代化城市私家车停车难的问题。关键词：停车宝；停车；停车难；机械AbstractWith the development of modern society, the number of vehicles in the modern city flew straight to growth, the number of cars increases the consequent of t

3、he city - parking also in urgent need to solve.In the process of solving the problem of parking difficulty of mechanical parking equipment with its unique advantage has attracted the attention of various aspects, and has been widely used, including simple parking treasure belongs to the kind of mech

4、anical parking equipment, can effectively solve the car parking problem, the use of its simple operation and convenient installation makes it the market and the effective means to solve the problem of parking difficulty.But traditional parking treasure overall structure design is not science, mechan

5、ical structure is unreasonable, elevator runtime oscillation amplitude is too large, too much wind shaking occurs when, even designers are worried about yourself, have great potential safety hazard, is a product of parking equipment are in need of technical improvement, otherwise will be eliminated.

6、This article will treasure of the traditional parking of hoisting mechanism improvement, increase parking treasure of security and reliability in use, let more and more application of parking treasure, to effectively solve the problems of the current our country modern city private car parking.Key w

7、ords: parking treasure; difficult Parking; mechanical目 录停车宝提升机构的改进1摘要1Abstract2第1章 绪论41.1研究的背景41.2研究的意义51.3国内外发展现状51.3.1国外发展现状51.3.2国内发展现状61.4研究方法及内容7第2章 停车宝提升机构的改进与设计82.1停车宝概述82.2提升机构的设计92.2.1停车宝的主要技术指标102.2.2停车宝改进后的提升机构11第3章 停车宝提升机构的有关计算123.1设计目标的基本参数及主要技术性能指标123.2提升机构的设计计算123.2.1提升机构的组成123.2.2提升电

8、机的选择133.2.3钢丝绳的选择143.2.4卷筒的选择143.2.5螺母固定滑轮的选择153.3提升机构各部分受力分析计算与强度校核153.3.1钢丝绳的受力分析与校核153.3.2固定滑轮螺母的强度校核163.4本章小结18第4章 总结与展望194.1结论194.2 展望19致谢20参考文献21第一章 绪论1.1研究的背景在我国城市经济及汽车工业的迅速发展下，机动车数量的不断提升，因此停车难、停车乱的问题愈演愈烈，这也成为城市管理的一大难题，再加上当前中心商业区建设的大力推进，越来越多的资源也将靠拢和集聚，停车困难的问题会愈加明显。停车困难日益突出：目前，机动车的停放，通常来说有小区停放

9、，商场和超市停车场、路边车位等几种停放方式。近几年来，各省通过新规划停车位、加强停车场的管理等一些途径，在一定程度上暂时缓解了停车难的问题，但是其力度和速度远远没与解决众多机动车的停放需求。形成这种情况的原因，主要有两个方面的原因，一时历史原因，如老旧小区建设时缺乏合理的规划，因此也导致了小区停车矛盾日益突出；二是土地资源的稀缺，为设置车位带来了不便。举个例子：北京通州区最大社区大方居大约共有居民6000户，然而停车位仅仅只有1000多个。而同样紧缺的还有商超停车位和道路停车位。由此也导致了机动车辆乱停乱放、占路的现象非常严重，不仅阻碍了交通的畅通，还给居民的出行带来很多的不便。经过前期的调查

10、和研究，发现由于停车难引发的一系列问题，究其根本的原因在于停车位的严重不足，一些街道和小区因为停车众多，消防车根本进不去，若发生火灾，人们只能眼睁睁的望着，束手无策。所以停车位对人们来说实在是太急需了。其中停车问题是城市发展过程中出现的必然的停车难问题，停车难问题是相对于车辆行驶而存在的另一种交通问题，二者相互联系，相互影响。其中停车场地和停车设备是城市停车难问题的主要解决办法，伴随城市不断发展，各种车辆的不断增加，城市对停车设施的需求也在不断增加，如果停车位和机动车数量之间失去平衡，城市就会出现停车难引发的一系列问题。据数据显示，近几年我国城市机动车数量平均增长速度15%-20%，同时期城市

11、的停车基础设施的平均增长速率只有2%-3%，其中特别是大城市的机动车数量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，这是一个城市交通的危险信号，因此，我们必须要重视城市停车难的问题，并且积极探求解决停车难问题的措施。1.2研究的意义改变及解决城市停车难问题的措施，主要分为两种措施。措施一，是指通过政府出台的政策法规，减少和限制道路停车，以此提高停车场的利用率，让部分私家车车主更愿意乘坐公共交通工具，以此减少城市机动车辆对停车场的需求。而措施二的内容，主要为增建停车场地，建设立体车库及地下停车场、更多的利用竖直空间满足更多的停车需求。但无论采取什么解决方法和措施，在进行现有城市规划后再解决城市发展

12、后的残局，这种局限性解决小部分问题的措施，城市管理部门和政府需要投入的资金和精力都是巨大的。伴随社会的不断发展和科学技术的进步，人们的生产、生活方式趋于集中，这使得城市的规模越来越大，而城市里人们的活动及生存空间却变的越来越小，因此出现了利用空间的观点及理念，人们在城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车设施。城市中心是现代大都市的标志，城市中心往往高楼大厦林立，高架交通干道、立交桥和地下铁路、社区道路，编织成为现代都市的立体交通网，其中停车场地，停车设备也都有了飞速的发展，从最简单的平面停车向立体停车，从简单的机械式停车设备向高度自动化的现代立体车库演变，这些自动化立体车库成为具有较强的实

13、用性、观赏性及适合城市发展的建筑。随着汽车普及，私家车进入每一个家庭以及城市的交通管理制度的改进与完善和人类对生活环境要求的提高，这给停车产业带来了了前所未有的发展空间和发展机遇，停车产业市场的前景广阔。其中简易类机械停车设备中的停车宝就能很好的解决部分私家车停车难的问题，是小区及商场、超市解决私家车停车问题的好帮手。停车宝占地相同停车数量却是两倍，停车宝在相同的占地面积下停车数量是正常的两倍，而且体积小适用广，适用于老旧小区，道路两旁，现在小区，地铁站口，商超设置。这样就大大的解决了部分停车难，停车乱的问题。另外停车宝，美观大方，安全性可靠性较强，操作简单，能有效满足大众的需求。1.3国内外

14、发展现状1.3.1国外发展现状停车宝是解决城市中部分停车难问题的优良措施，主要可以解决小区、商场、超市的私家车停车问题。这个解决停车难的措施最先开始于欧美国家，在1920年，美国就完成设计建设了世界上的第一座机械式立体停车库，伴随经济发展，在50年代后，私人轿车的数量越来越多，西欧及美国等多个国家也开始研究设计后发明和建设了多种形式的机械式立体车库，其中德国、意大利等欧洲国家对机械式立体停车设备的开发也比较早，技术条件比较成熟。因为欧洲国家人口数量较少，人均密度低，土地资源较为富余，所以，在欧洲国家停车难的问题表现的不是特别突出，因此停车宝及自动化机械式立体车库的使用相对于亚洲国家较少。在亚洲

15、的某些国家由于人口基数大，人口平均密度高，因此，对土地资源的使用表现的尤为紧张，所以自动化机械式立体车库、停车宝等解决停车难问题的机械式停车设备在亚洲的研究及使用会较为广泛。在亚洲众多国家中，机械式停车设备的发展开始于日本，其中日本从上世纪60年代就开始从事机械式立体停车设备的研究、设计、生产、销售及服务，至今日本在机械式停车设备的开发使用已有近五十年的时间。从90年代至今，日本投入使用的机械式立体停车设备的车位超过310万。其中日本在机械式立体停车设备上的主要技术优势包括：多层升降横移类、水平循环类、垂直升降类、（简易升降类）停车宝等产品上。而机械式停车设备发展较快的韩国的技术是在日本技术上

16、的派生，由于韩国政府对机械式停车设备的开发和使用的高度重视，最近几年，停车位的增长速度均在32%左右，韩国的机械式立体停车行业进入稳步发展的阶段。1.3.2国内发展现状我国是从上世纪80年代初期开始研究设计及使用机械式立体停车设备的。在80年代我国机械式立体停车设备处于起步阶段，90年代以来，机械式立体停车设备的发展便逐渐进入了技术引进和自主研发相结合的初步发展阶段，因此我国的机械式立体停车设备也得到了迅速的发展，我国初步形成了新兴的机械式立体停车设备行业。据数据统计，1997年我国仅仅有9个机械式立体停车设备的研发生产企业，仅有11个省、市、自治区中的13个城市中使用机械式立体停车设备。但截

17、至到2006年底，我国的机械式立体停车设备的研发生产企业已经达到了110多家，已经有27个省、市、自治区的94个城市兴建立机械式体停车库，及使用停车宝。虽然机械式立体车库和停车宝在我国为新兴产业，也具有巨大的发展前景，但是，目前我国的该行业仍然没有步入高速发展的时期。其中的主要原因是我国在机械式立体停车设备行业的发展上有着一些难题：第一，尽管我国在这个行业里已经形成了一定的规模，但是发展由于城市发展的不平衡导致该行业的发展不太平衡。第二，机械式立体停车库和停车宝是可靠性和安全性要求极高的一种机电一体化设备，但是，很多自主研发设计的产品欠缺实验的检测和深入的研究，车库的安全性、可靠性和耐久性不能

18、完全的保障；第三，由于行业处于初步发展阶段，利益的驱动导致市场的无序竞争，目前，机械式停车设备和停车宝的总体生产能力过剩，致使价格也相对偏低，而政府没有出台对机械式停车设备发展所支持的政策。由以上存在的问题分析，为了促进我国机械式停车设备产业的快速发展，我国需要在政策、管理、市场和技术等多方面做出相当大的努力。1.4研究方法及内容本论文的研究方法是从阅读有关机械式停车设备文献与分析现有停车宝的提升机构入手，再到比较改进前后的优缺点的方式，希望由比较得到超越现有停车宝提升机构的目的，全方位的研究停车宝的提升机构。参考文献的阅读与现有停车宝资料的分析是本论文写作中的重要一个环节，通过阅读了大量的文

19、献及资料获得当前对停车宝的最新的研究动态，再通过对文献中收集到的资料进行整理，与本文的主题相结合，互相引证，互相支持。论文的主要研究内容包括以下几个方面：(1) 设计改进后提升机构的总体结构，设计计算(2) 利用三维建模软件建模，进行力学分析(3) 进行分析，检查各个构件的受力情况，做出相应修改，优化改进后的提升机构。第二章 停车宝提升机构的改进与设计2.1停车宝概述停车宝既是简易升降类机械式立体车库，仅仅借助升降机构或俯仰升降机构实现简单的升降动作，完成汽车存取。如图2-1所示：图2-1工作原理停车宝无横移动作，仅仅借助升降机构或俯仰升降机构实现简单的升降动作，完成汽车存取。特点：有限车位空

20、间，可停放成倍车辆，构造简单、紧凑、经济实用；设有多重安全保护装置，强调安全的重要性 。应用：家用或者小型停车场使用。主要组成部分停车宝主要由钢架结构部分、载车板部分、传动部分、控制系统部分、安全防护措施五大部分组成。如图2-2： 图 2-21.安全防护装置；2.转动系统；3.载车板；4.钢结构部分；5.控制系统；6.液压马达；7.控制箱；8.缓冲器；9.载车板；10钢结构部分如今市面大部分停车宝均以液压传动作为停车宝提升的输出动力，这类停车宝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

21、要技术改进的产品，否则将被淘汰。改进后的提升机构以卷筒加钢丝绳的提升方式可以使得整体力学结构更加合理，稳定性和安全性增加，对停车宝的发展有重要意义。2.2提升机构的设计我们在设计停车宝提升机构并确定停车宝的类型时，应把停车的容量、停放车的尺寸规格、停车的存（取）车时间、等因素作为规划的重要方面，在选定停车宝类型，停车尺寸及停车存取时间的基础上还应综合各方面考虑停车宝的经济实用性以及停车宝的安全性和可靠性、停车宝占地面积、实现技术难度等。因此在确定这些因素后，我确定改进后的停车宝选用钢丝绳加卷筒的提升方式，满足停车容量，存取时间，占地面积等诸多因素，考虑停车宝安全性，整体设计时分为四个定滑轮，提

22、升载车板的两端。增加停车宝整体的安全性，稳定性。2.2.1停车宝的主要技术指标（1） 随着经济发展推动了汽车产业的发展，机动车辆的增加从而推动了停车产业的发展。由于停车宝适用范围仅为家庭，商超等，停车宝的提升机构的设计需考虑到停车宝车库尺寸的设计。则应当考虑汽车的外形轮廓的尺寸。现在，由于汽车尺寸的不相同，不统一的情况，我们对停车宝的设计时需要确定所载车辆的尺寸，以确定停车宝的尺寸。我国，绝大部分汽车都是按标准外形来生产的。根据汽车尺寸的不同，选择停车宝的适用车型，进行停车宝设计时可在选择的标准车型尺寸的基础上，在每个方向上适当增加安全余量，根据设计标准停车宝设备的安全余量一般取 250-35

23、0mm，以此算出载车板的尺寸及停车宝各部分的尺寸，常用车的外形尺寸参数参考下表。表2-1而停车宝的适用范围为一般轿车中的小型轿车，外型尺寸为4.8×1.7×1.6m，重量为1.5t。（2） 存取时间，停车宝的设计目的是利用有限的占地面积停放更多的车辆，达到库容最大化的目的，同时为了节约使用者的时间，设计应该满足尽可能缩短车库存取车辆的时间。表2-2停车宝属于简易升降类机械停车设备，单车最大进（出）时间为30-110S。设计提升机构时减速电机的选择须满足停车宝的单车最大进（出）时间。2.2.2停车宝改进后的提升机构由于选用了钢丝绳加卷筒的提升方式作为停车宝的提升动力输出，停车

24、宝的整体框架结构也有所改变提升机构的主体分为电机配上卷筒加4根钢丝绳及4个定滑轮组成图2-3图中以电机连接的卷筒作为输出动力，钢丝绳作为传动介质，来达到提升载车板及车辆的目的改进前的停车宝总体结构如图： 图2-41.安全防护装置；2.转动系统；3.载车板；4.钢结构部分；5.控制系统；6.液压马达；7.控制箱；8.缓冲器；9.载车板；10钢结构部分改进前停车宝的提升机构主要组成部分为液压杆-2，液压控制系统-5，提升钢臂-10。 提升过程中，主要由液压杆收缩，钢臂上升，载车板上升，上升过程载车板上升过程中不平稳，且完成提升后，停车宝钢臂既钢架-10结构受力过于集中，安全性有待提高，整体力学结构

25、不科学。 改进后的停车宝提升过程由四个定滑轮传动，钢丝绳分别吊起载车板的两端，上升过程及其平稳，且无论是上升过程中还是提升完成后，停车宝整体受力平均，且稳定性安全性增加，且控制系统的设计由于是制动电机作为动力输出，控制系统的设计更加简便。第三章 停车宝提升机构的有关计算3.1设计目标的基本参数及主要技术性能指标停车尺寸: 4800×1700×1600 单位mm载车板规格: 5000×2300 单位mm停车规格： 车长×车宽×车高 4800×1700×1600 ； 单位mm停车最大重量： 1300kg提升时间：30秒3.2提升

26、机构的设计计算3.2.1提升机构的组成提升机构是为停车宝提供动力输出的动力来源，他是停车宝必不可少和最主要最基本的机构。此次设计的提升机构是由电动机（自带减速和制动器）、联轴器、卷筒、定滑轮、钢丝绳组成，其简图如下： 图3-11-电动机 2-联轴器 3-减速器 4-卷筒 5-定滑轮其中3-减速器由选用型号为SEW-K97DV180L4BMG30的带制动器的减速电机自带。3.2.2提升电机的选择根据停车宝设计参数的基本要求，设计的停车宝提升机构的完成提升和下降的时间为30秒，根据安全要求，整个过程提升的载车板与下层车辆之间的空间垂直距离不得少于1.8m，故实际提升的位移为3.6m，据此可以计算出

27、提升速度为V=0.12m/s。根据停车宝设计标准，选定载车板重量M=0.5t，停车重量取M=1.3t，合计提升电机需提升的总重量为1.8t，即1.8×104N。电机提升功率P=G×V=1.8×104×0.12=21.6 Kw ，根据设计的停车宝的提升机构所需输出轴功率、输出扭矩、及载车板升降速度，经过计算，我选用型号为SEW-K97DV180L4BMG30的带制动器的减速电机。有关参数如下：驱动电机额定功率：p=22Kw，输出转速： V转速=44 r/min，升降速度: V升降=0.12 m/s，输出扭矩： N=2370 N·m，减速器速比：

28、i=16.56，使用系数： k=1.8。 制动器型式为双瓦块常闭式电磁制动器，电源切断时制动抱闸，确保载车板不移动，保证停车宝使用者的安全。电机驱动采用变频调速控制，载车板升降速度无级可调。3.2.3钢丝绳的选择为确保，提升载车板及车辆过程中的安全，钢丝绳的强度是确保安全的重点，钢丝绳的选取需要参照下表：表3-1根据载车板及所载车辆总重量G=1.8×104N，根据定滑轮不省力的定理钢丝绳承受的拉力F=G=1.8×104N，根据表格中数据选用11.0mm直径的钢丝绳即可其破断拉力不小于60KN。3.2.4卷筒的选择按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分为单层绕和多层绕两种，一

29、般大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大的时候或者要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸才采用多层绕的方式。本次设计采用单层绕采用定滑轮，钢丝绳移动距离等于载车板的提升距离L=3.6m.卷筒利用卷筒轴与减速电机连接，电机输出转速V=44r/min。提升时间为S=30秒。44×0.5=22，在提升过程中卷筒转了22转每转钢丝绳收紧的长度L=3.6/22=0.164m；卷筒直径d=0.164/3.14=0.052m=52mm.卷筒直径选用0.052m的卷筒，根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12mm，所以取壁厚为15mm、绳槽节距为11mm（根据钢丝绳直径选取）、卷筒长度1

30、700mm。3.2.5螺母固定滑轮的选择螺母外径选为d=70mm，滑轮的最小直径Dmin=h×d=22×6.0mm=132mm；滑轮的最大外径Dmax=Dmin+2C=132+20=152mm；滑轮厚度A=25mm。3.3提升机构各部分受力分析计算与强度校核为了确保改进后的停车宝在使用过程中的安全性和可靠性，我们需要对停车宝的提升机构中的关键零件进行校核，其中钢丝绳作为传动的主要零件，其安全系数决定了停车宝使用者的生命财产安全，是校核的核心，固定滑轮的螺母螺栓承载了载车板及车辆的重量，及提升过程中钢丝绳的压力，对螺母的校核也是保证停车宝安全的重点。3.3.1钢丝绳的受力分析

31、与校核钢丝绳破断拉力总和=公称抗拉强度（Mpa）×钢丝总断面积（mm2）钢丝破断拉力=钢丝破断拉力总和×换算系数钢丝绳安全载重力=钢丝绳破断拉力÷安全载重系数下表为换算系数为0.85的6×19钢丝绳数据表表3-2提升机构中4根钢丝绳一共提升重量为1.8t的车辆及载车板；每根钢丝绳安全载重力4.5KN安全载重力取5KN；钢丝绳破断拉力=5×10=50KN钢丝绳破断拉力总和=50÷0.85=58.82KN钢丝绳总断面积=58820÷1400=42.00 mm2选用的钢丝绳抗拉强度为1400Mpa；破断拉力总和为61.30KN；钢

32、丝总断面积=43.85 mm2；选用安全载重系数为10；其中换算系数为0.85。选用的钢丝绳满足提升机构的提升要求。3.3.2固定滑轮螺母的强度校核 图3-2如图提升机构工作过程中滑轮及螺母（圆心）的受力情况； 图3-3其中螺母受到钢丝绳的压力为车辆及载车板重量与卷筒拉力的合力；螺母的基本参数：，取70mm，取17mm螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，只需校核螺母螺纹牙的强度，螺母材料选用青铜 图3-4螺纹牙强度：，内螺纹大径D=42mm，梯形螺纹的螺纹牙根部宽度青铜螺母的剪切强度：，所以满足条件螺纹牙受力弯曲力臂青铜螺母，选取弯曲强度：，符合强度条件螺母体强度：螺母材料的许用拉伸应力，可取，选取4

33、1.4MPa螺母外径（校核），所以取40mm螺母材料的许用挤压应力螺母凸缘与底座接触表面的挤压强度，所以满足条件螺母凸缘根部的弯曲强度所以选用的固定滑轮用的螺母满足安全条件。3.4本章小结本次改进的提升机构，改进后停车宝的主要载荷由钢丝绳及固定滑轮的螺母承载，因此为了保证停车宝的安全性和可靠性。需要对钢丝绳进行校核确定钢丝绳选用的强度满足要求，提升过程中，固定四个滑轮的螺母承受了载车板及车辆的重量，为确保提升过程中车辆不会坠落，必须对固定滑轮的螺母进行强度校核，经过校核确定了钢丝绳及螺母的选用均满足停车宝的强度要求。第四章 总结与展望伴随着我国经济和汽车行业的快速发展，机动车数量快速增加。城市

34、产生的停车难问题所带来一系列问题，如：占道停车、占用绿地停车，既严重堵塞城市交通，还渐渐危害到人类生存的城市环境，甚至成为限制城市建设及城市经济发展的重要因素。因此，研发满足各方面使用要求的停车宝是解决城市停车难问题的有效手段。本文对停车宝（简易升降类立体车库）进行了研究，改进了停车宝的提升机构，优化了停车宝的安全性和可靠性，完成停车宝的提升机构的设计计算及提升机构的关键构件的强度校核。 4.1结论（1）停车宝的提升机构和运行原理在考虑各种因素，参考国内外研究情况的基础上，完成了停车宝提升机构的比较和设计，阐述了停车宝运行原理。（2） 停车宝提升机构设计计算通过比较，我们采用电动机加上卷筒作为

35、提升机构的主体部分。完成提升机构的总体设计及计算，确保改进后提升机构能够顺利组装及使用。（3） 对改进后停车宝提升机构的关键部分校核为确保停车宝使用者的生命财产安全，对提升机构中的关键部分，钢丝绳，及固定滑轮所用螺母进行强度校核，确保了改进后提升机构的安全性和可靠性。4.2 展望本文对停车宝提升机构进行了详细的研究与设计，由于受到周围条件影响，停车宝并不适用于所有场合，提升车辆稳定性未经过实物测试，因此应对改进后的停车宝进行深入研究与优化，以适应市场的发展和需要。因为研究技术水平有限，本文对停车宝提升机构的研究不够全面，仍然存在很多不完善的环节，改进后的停车宝还应做大量的实验研究工作，以完成停车宝提升机构全面检测，确保提升机构