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1、摘 要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，私家車數(shù)量急劇上升，為了緩解小區(qū)停車壓力，車庫的建設(shè)勢在必行。本次設(shè)計旨在如何充分的利用有限的土地資源，建設(shè)盡可能多的停車泊位，緩解城市靜態(tài)交通問題。立體車庫的出現(xiàn)避免了單一的向平面發(fā)展的方式，以智能化為基礎(chǔ)，向空中、向地下拓展，不僅有效地解決了停車難得問題，而且取得了可觀的經(jīng)濟效益。 本次設(shè)計分析了各種立體車庫的具體特點，結(jié)合城市住宅小區(qū)具體環(huán)境情況，選擇垂直循環(huán)式立體車庫為研究開發(fā)對象。提出并確定了車庫的總體方案；確立了車庫的機械系統(tǒng)的組成；設(shè)計了車庫的整體尺寸；選擇了車庫的建材；確定了升降機構(gòu)主要部件，并分別進行了選擇、設(shè)計和

2、校核；車庫的開發(fā)豐富了小區(qū)內(nèi)停車設(shè)備的建設(shè)模式，具有一定的社會意義。 關(guān)鍵詞：垂直循環(huán)；立體車庫；機械系統(tǒng) Abstract With the development of the economy and improvement of people's living standard, a sharp rise in the number of private cars. In order to remit the pressure parking in neighborhood, the construction of the Parki

3、ng System is imperative. The design aims to how to make full use of the limited land resources and build as much as possible, and convenient of the parking garage, remit problems of urban traffic . The Mechanical Parking System avoid the appearance of a single plane development way, with intelligent

4、 foundation, to the air, underground development, not only effectively solve the parking problem, but also made considerable benefity. The design analysis of the various kinds of the Mechanical Parking System specific characteristcs, combined with the urban residential area specific environmental

5、situation, select vertical circulation Mechanical Parking System as research object. Put forward the design and determine the overall plan of the garage; Establish the composition of the Mechanical Parking garage.designed the overall size of the garage; choose the garage building materials;sure the

6、 major components of the lifting mechanism and select design and check it;The development of the rich Mechanical Parking System in the district of parking equipment construction mode, and has a certain social and environmental benefits. Keywords：Vertical circulation; tridimensional garage; mec

7、hanical system 目 錄 摘要I AbstractII 第1章 緒論1 1.1 研究的背景與意義1 1.1.1 研究的背景1 1.1.2 論文研究的意義2 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況3 1.3 立體車庫的分類6 1.4 論文的主要研究工作12 第2章 立體車庫方案的確定及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計13 2.1 立體車庫總體方案的確定13 2.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計16 2.2.1 機械系統(tǒng)的工作原理17 2.2.2 機械系統(tǒng)的組成17 第3章 升降

8、機構(gòu)的設(shè)計計算20 3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計20 3.1.1 電動機的選擇20 3.1.2 減速器的選擇21 3.1.3 制動器的選擇21 3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計22 3.2.1 開式齒輪的傳動設(shè)計22 3.2.2 鏈傳動的設(shè)計26 3.2.3 軸的設(shè)計與校核32 3.3 結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計38 3.4 聯(lián)軸器和鍵的選擇42 3.5 軸承的選擇44 3.6 車輛托盤的設(shè)計45 第4章 控制系統(tǒng)47 結(jié)論48 致謝49 參考文獻50 C

9、ONTENTS AbstractI Chapter 1 introduction1 1.1 research background and significance1 1.1.1 research background1 1.1.2 significance of research papers2 1.2 domestic and foreign development situation3 1.3 classification of three-dimensional garage6 1.4 paper main research work12 Chapt

10、er 2 three-dimensional garage scheme and the determination of the general structure design13 2.1 Three-dimensional garage to determine the overall scheme13 2.2 general structure design16 2.2.1 The working principle of mechanical system 17 2.2.2 mechanical system composition17 Chapter 3

11、lifting mechanism design calculation20 3.1 drive system design20 3.1.1 motor choice 20 3.1.2 Reducer choice 21 3.1.3 pruning the choice of the brakes21 3.2 transmission system design22 3.2.1 Open type of gear transmission design22 3.2.2 chain design26 3.2.3 The design of the

12、shaft and checking32 3.3 The design of the structural framework38 3.4 Coupling and key choice42 3.5 Bearing choice44 3.6 The design of the vehicle tray45 Chapter 4 Control system47 conclusion48 thanks49 references50 50 第1章 緒論 1.1 研究的背景與意義 1.1

13、.1 研究的背景 隨著改革開放的不斷深入，中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國城市居民經(jīng)濟條件的日益改善，私人轎車的數(shù)量大大增加，致使在人口集中的城市里，在繁華的街道小車停車位的嚴重不足，使得停車難問題日趨嚴重，立體車庫無疑是解決小區(qū)停車難問題的一種有效途徑。 伴隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展以及城市化水平的不斷加快，車輛的擁有量在飛速的增長。車輛的不斷增多，城市道路設(shè)施跟不上經(jīng)濟發(fā)展的步伐，造成了動態(tài)交通的嚴重阻塞。同時停車場地設(shè)置的不合理，出現(xiàn)了嚴重的占道停車，占用居住小區(qū)綠地，造成靜態(tài)交通混亂現(xiàn)象，從而進一步加劇了交通擁擠，破壞了城市的居住環(huán)境和城市形象，破壞了動態(tài)交通和靜態(tài)交通的關(guān)系，形成了惡性

14、循環(huán)。目前我國城市機動車輛的擁有量與停車位之比大約為5:1，也就是說停車位的滿足率只有200:4左右。停車位嚴重不足，造成機動車非法停放、占道停放現(xiàn)象日益嚴重。從城市建設(shè)的經(jīng)驗看，要保證交通不擁堵，不僅要滿足100％的基本停車位，還要能滿足20％的公共停車位。近幾年新增轎車每年在200萬輛左右，按停車位與轎車數(shù)之比為1.2：l計算，每年需新增停車位240萬個，才能滿足停車位的需求。目前，我國城市內(nèi)大部分都采用平面式停車場。該種停車場占地面積大，設(shè)備復(fù)雜，有效停車位置少，對人員車輛安全的保障性差。平面停車場需要進出車道、通行車道，并且對寬度、轉(zhuǎn)彎半徑、坡度都有規(guī)定，因此真正用于停車的面積只占建筑

15、面積的一部分，平均下來一輛小型車要占用40平方米的面積。平面式停車場由于上述這些占地面積大、造價高、存車效率低、人員與車輛安全保障差等弊病，對于開發(fā)商的效益和業(yè)主的使用都非常不利。故建造立體車庫已是迫在眉睫，也是我國經(jīng)濟發(fā)展、人民生活水平提高所帶來的城市靜態(tài)交通的必由之路。立體車庫憑借其在許多方面的優(yōu)越性，從其誕生以來就廣泛地引起人們的關(guān)注，并在近年來越來越受到人們的重視，本文正是在這樣的背景下，試圖對城市住宅小區(qū)的停車問題做一些研究與改造［1］。 1.1.2 論文研究的意義 目前我國城市停車的主要類型還是大型公共停車庫，規(guī)模大，占地面積較大，建設(shè)資金大，停放車輛多，主要應(yīng)用于車輛停放的

16、密集區(qū)如商業(yè)中心區(qū)、大型的車站等，這都需要有較大的建設(shè)地面和空間?，F(xiàn)在還沒有應(yīng)用于城市住宅小區(qū)的立體車庫來解決私人汽車的停放問題， 為了解決住宅小區(qū)內(nèi)的停車問題，只能利用小區(qū)內(nèi)較小的面積，建立中小型機械式立體車庫，占地面積少，存放的車輛多，而且能使住戶存取車輛時，既便捷又安全可靠。垂直循環(huán)式機械立體停車庫以其土地利用率和空間利用率高，使用操作簡單、靈活，安全可靠，適應(yīng)性強等諸多優(yōu)點，是解決大城市住宅小區(qū)停車問題的主要發(fā)展方向，將會在新開發(fā)的住宅小區(qū)及舊社區(qū)里大顯身手。具體講，研究的意義主要有以下幾個方面［2］： 1．節(jié)省空間 立體停車庫的占地面積為平面停車場的1/2-1/25，空間利用率

17、比建筑自走式停車庫提高了75%。尤其在商業(yè)中心區(qū)、寫字樓、醫(yī)院、銀行等人流量和車流量大的公共場所，發(fā)揮了很大的作用。 2．機械式立體停車庫完全采用電腦控制，司機存車更方便 司機不用進出車庫，汽車熄火后進庫，全自動停車和取車。車主在進入車庫時只需停車刷卡或交費后，即可存取車，十分方便。一般一次存（?。┸嚂r間不超過120秒，避免了傳統(tǒng)自走式停車庫存取車需遠距離走路，也免除了找車過程的時間耗費，還不受尾氣污染，安全便捷。 3．綜合投資少 機械式立體停車庫占地面積小，大大節(jié)省了土地的投資費用，而且空間利用率極高，運營過程中用電少、能耗低、管理人員少、費用低。立體停車庫土建結(jié)構(gòu)簡單，工程量小，消

18、防要求低，通風(fēng)只需少量投資，因而也極大地降低了費用。據(jù)統(tǒng)計，新型立體停車庫設(shè)備每個車位投資約在2-6萬元，而建筑自走式停車庫每個車位的造價約為12萬元以上。 4．配置靈活 立體停車庫可單獨設(shè)計，也可依附在其他建筑物內(nèi)，可設(shè)在地上、地下或半地下，型式多樣，適應(yīng)性廣。 5．改善環(huán)境 新型立體停車庫不僅有效地改善了停車的環(huán)境，也可減少廢氣排放、噪音及土地覆蓋，改善了行車環(huán)境，增加了行車流量；改善了人的生活環(huán)境，實現(xiàn)了人、車分流，同時也改善了居住生活環(huán)境；停車不占地面，還增加了綠化面積。 1.2 國內(nèi)外發(fā)展狀況 1. 國內(nèi)發(fā)展狀況 我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作始于上世紀八十

19、年代，河北承德的華一機械車庫集團有限責(zé)任公司于1989年建造起國內(nèi)第一臺垂直循環(huán)類機械式停車車庫，填補了國內(nèi)機械式停車車庫的空白。90年代開始引進和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多

20、專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。 在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設(shè)計單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達國家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬

21、性和停車收費標準，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 雖然立體車庫在我國的發(fā)展勢頭非常的迅猛，但是目前立體車庫在住宅小區(qū)內(nèi)的應(yīng)用，卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來，而技術(shù)上的問題已經(jīng)退居其次?？梢哉f，當(dāng)前的技術(shù)已經(jīng)完全可以滿足小區(qū)內(nèi)建造立體車庫的主要要求，急需解決的是人們的思想問題。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展，小區(qū)式居住方式已經(jīng)成為市民住房方式的主流。并且，伴隨我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們擁有自己的私

22、家車也已經(jīng)成為一種必然。所以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量越來越多，一旦人們的思想方式轉(zhuǎn)變過來，那么應(yīng)用于小區(qū)內(nèi)的立體車庫必將會如同雨后春筍般迅速地生長起來。而且，立體車庫的技術(shù)也必然在今后的若干年內(nèi)有大幅度的發(fā)展。所以，無論是立體車庫技術(shù)的研究，還是立體車庫工程的建造，發(fā)展前景都是非常樂觀的。 2. 國外發(fā)展狀況 早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、

23、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。國外發(fā)展立體停車庫較早較好的有日本、韓國、德國等國家。在亞洲，機械式停車設(shè)備采用較早且應(yīng)用較普遍的國家有日本和韓國。日本從20世紀60年代初開始研發(fā)機械式停車設(shè)備。當(dāng)時日本汽車保有量為500萬輛，其中大多采用垂直循環(huán)式停車設(shè)備。80年代，日本開始向韓國和我國臺灣省出口產(chǎn)品和技術(shù)。90年代初，其汽車保有量達到6200萬輛，機械式停車設(shè)備得到高速發(fā)展，年遞增率猛增到30%以上，品種也從單一垂直循壞式發(fā)展為多種型式，至今已開發(fā)生產(chǎn)出九大類共計近百個品種。其管理體制、技術(shù)標準等方面日趨完善，在役的立體停車庫數(shù)量也最多。韓國機械

24、式停車設(shè)備行業(yè)是仿效日本起家的，發(fā)展歷程比較平穩(wěn)。20世紀70年代為起步階段，80年代為引進階段，90年代為使用階段。制造廠約有近百家，已進入我國的有現(xiàn)代集團、LG公司、德山公司(DuksAnEng&M龜Co.，Ltd)、真山公司(JinsanPlantCo.，Ltd)等。由于受到政府的高度重視，各種機械式停車設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，年遞增速度達到30%;2000年為其發(fā)展階段，機械化停車設(shè)備將隨供應(yīng)量不斷的擴大而得到快速發(fā)展。德國的停車場行業(yè)也很發(fā)達，生產(chǎn)制造機械式停車設(shè)備的廠商約有24家，其多高層鋼結(jié)構(gòu)立體車庫性能分析和構(gòu)件標準化中KLAUS和OTTOWOHR兩家公司的生產(chǎn)量約占德國總產(chǎn)量的

25、80%［2］。 1.3 立體車庫的分類 經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，立體車庫根據(jù)其構(gòu)造上的不同，可分為垂直升降式、升降橫移式、巷道堆垛式、水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、平面移動式、垂直循環(huán)式、簡易升降式等立體車庫。其中垂直升降式、升降橫移式、巷道堆垛式、水平循環(huán)式、多層循環(huán)式、平面移動式立體車庫是大型停車場，停放車輛多達數(shù)十輛以至上千輛之多，適合于建在有相對較大的空間而且車輛停放密集區(qū)如中心商業(yè)區(qū)、車站、碼頭等。垂直循環(huán)式、簡易升降式一般占地面積較小，存放車輛較少，適合家庭和住宅小區(qū)停車［3］。 （1）CSCK-垂直升降式立體車庫 垂直升降類汽車停車庫亦可稱為塔式立體車庫，它是通過提升機的升降和

26、裝在提升機上的橫移機構(gòu)將車輛或載車板橫移，實現(xiàn)存取車的機械是停車庫，如圖1-1所示。 垂直升降停車設(shè)備的工作原理是：用提升機構(gòu)將車輛或在車板提到指定層，然后用勇敢裝在提升機上的橫移機構(gòu)將車輛或在車板送入存車位；或是相反通過橫移機構(gòu)制定存車位打開庫門，駕駛員將車輛開走。 其內(nèi)部為層狀結(jié)構(gòu)，一般以二輛車為一個層面，整個存車庫可多達20-25層，平均50平方米的土地可容車40至50輛，比傳統(tǒng)的停車場容車率高出約10倍，是酒店、商場、商務(wù)場所等人口極度密集區(qū)的首選停車設(shè)備。 這種車庫的高度較高（幾十米)，對設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，造價較高，但外型美觀大方，可以與建筑物并設(shè)，也可單

27、獨設(shè)置，與環(huán)境融洽結(jié)合，高效利用土地。最適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點。 圖1-1 垂直升降立體車庫 （2）升降橫移類立體停車庫 采用已載車板升降或橫移存取車輛的機械式停車設(shè)備的立體停車庫叫做升降橫移類停車庫，其工作原理為：每個車位均有載車板，所需車輛的載車板通過升降橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛完成存取過程。停泊在這類車庫內(nèi)地面的車只做橫移，不做升降，上層車位或下層車位需通過中間橫一層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以今日車庫把車取出［4］。 此種立體車庫如圖1-2所示。采用模塊化設(shè)計，每個單元可設(shè)計成兩層、三層、四層五層、半

28、地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個不等。頂層車板上下升降，底層車板左右水平橫移，中間層車板既可左右橫移又可上下升降。通過不斷的交換空位，完成車輛的存取。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低。 圖1-2升降橫移立體車庫 （3）垂直循環(huán)式立體車庫 垂直循環(huán)類機械式停車設(shè)備采用與地面垂直方向做循環(huán)運動而達到存取車輛的停車設(shè)備。其工作原理是通過減速電機帶動傳動機構(gòu)，在牽引構(gòu)件——鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車拖架，存車拖架隨鏈條一起作循環(huán)運動，從而達到存取車輛的目的。 存車時，司機將車開至設(shè)備存車拖架準確位置后，停妥后，司機出庫。按動操作按鍵，電機啟動，存車拖架隨之運動

29、，另一存車拖架轉(zhuǎn)動到進口位置即停，則可進行下一存車操作；取車時，按下所取車編號按鍵，設(shè)備動作，存車拖架按最短路程運行至出口，司機進入存車拖架，將車開出。 該類型車庫占地小，容量大，利用地面兩個平面停車位可同時停放7-32輛車；機械性能穩(wěn)定，安裝操作簡便，配置靈活，存取車方便；運行平穩(wěn)，制動可靠，安全性高，外觀輕巧美觀。如圖1-3。 圖1-3垂直循環(huán)立體車庫 （4）巷道堆垛式立體車庫 采用堆垛機作為存取車輛的工具，所有車輛均由巷道堆垛機或橋式起重機將進到搬運器的車輛水平且垂直移動到存車位，并由存取裝置實現(xiàn)車輛的有序存取。 其工作原理和堆垛式立體自動化倉庫存取貨物很相似，采用堆垛機或

30、橋式起重機作為存取車輛的工具，所有進到搬運器的車輛均由堆垛機或橋式起重機水平且垂直移動到存車位，或者從存車位取出，因此對堆垛機的技術(shù)要求較高，單臺堆垛機成本較高 ,所以巷道堆垛式立體車庫適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用［4］。巷道堆垛式立體車庫如圖1-4所示。 圖1-4巷道剁堆式立體車庫 (5)多層循環(huán)立體車庫 多層循環(huán)式立體車庫如圖1-5所示。通過載車板左右移動與升降的相互配合，使載車板循環(huán)運動，從而實現(xiàn)車輛多層存放。根據(jù)需要，出入口可加設(shè)回轉(zhuǎn)盤，避免倒車麻煩，適用于無法設(shè)置坡道的場所，最適宜建于地形細且面積只允許設(shè)置一個出入口的場所。 根據(jù)循環(huán)方向與停車方向的關(guān)系，可分為縱式和橫

31、式兩類。根據(jù)汽車出入地下室的方式可分為由汽車自行駛到地下停車裝置上的直接出入式和用升降裝置使汽車出入的升降式。 圖1-5多層循環(huán)立體車庫 （6）水平循環(huán)立體車庫 水平循環(huán)運動的車位系統(tǒng)存取停放車輛的機械式停車設(shè)備叫做水平循環(huán)式立體車庫如圖1-6所示。其工作原理是存取停放車輛的車位系統(tǒng)在水平面上工作循環(huán)移動，將所需存取的車輛的載車板一出入口處，駕駛員再將汽車粗哺乳或取出。按載車板運動的形式可分為原型循環(huán)和方形循環(huán)式兩種。圓形循環(huán)式，載車板運動形態(tài)成圓弧狀，方形循環(huán)載車板運動為直運動。應(yīng)用這種停車庫，可以省去原停車的進出口通道，提高土地利用率。最適合建在狹長地形的地方。地下室采用此種停車

32、庫，由于車輛存取是在出入口，原有行車道有停車機械代替，不僅提高了地面利用率，還減少了廢氣排放，減少了污染，降低了通風(fēng)裝置的費用。 圖1-6水平循環(huán)式立體停車庫 1.4 本設(shè)計的主要研究工作 基于以上研究目標，確定本課題的主要工作，具體包括以下內(nèi)容： 1．垂直循環(huán)式立體車庫的方案確定 根據(jù)研究目標，將立體車庫選定為垂直循環(huán)式。通過對五種不同的立體車庫的分析和比較，對照本文的目標，確定其中的一種為本文所設(shè)計研究的方案。 2．立體車庫總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 在具體方案確定后，對該立體車庫進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定本車庫由機械和自動控制兩大系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng)由整體框架、升降機構(gòu)和換向機構(gòu)組成；自

33、動控制系統(tǒng)由自動收費、自動存取和監(jiān)控安保三個子系統(tǒng)組成。同時，明確各系統(tǒng)的工作原理。 3．對立體車庫的機械系統(tǒng)進行設(shè)計與分析 根據(jù)立體車庫的總體結(jié)構(gòu)及各系統(tǒng)的功能，對機械系統(tǒng)中的整體框架、升降機構(gòu)和換向機構(gòu)分別進行設(shè)計與分析。 第2章 立體車庫方案及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1 立體車庫總體方案的確定 一.方案的選擇 方案一：升降橫移式立體車庫 升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機械式停車設(shè)備。升降橫移式立體車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。

34、停泊在這類車庫地面的車只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫。其工作原理是：三層三個車位可以升降，二層兩個車位可以升降和平移，一層的兩個車位只能橫向橫移，空車位供三層和二層的車位下降時借用。1 、2號車位可以直接存放車輛;7 號車位需下降后再存放車輛;3 號車位，則需先將1 號和2號載車板右移，再將3號載車板下降; 4 號車位，則需先將2 號載車板右移，再將4號存車板下降；5號車位需要先將1、2、3、4號四個載車板右移，再將5號載車板下降；6號車位則需要先將2、4號載車板右移，再將6號載車板降下如圖2-1所

35、示。 圖2-1升降橫移式立體車庫 方案二：垂直升降式立體車庫 車庫中間是升降機垂直運送汽車的通道，兩側(cè)是沿垂直方向設(shè)置的停車車位，類似于電梯的工作原理，把容納汽車的停車室和升降汽車的升降裝置組合起來。存取車時由升降機構(gòu)帶動車和托盤到達指定層面，然后用橫移裝置通過橫向伸縮把車和托盤擱放在指定存車位置上或是相反。通過橫移裝置將指定存車位上的車輛和托盤送入升降機構(gòu)，升降機構(gòu)降到車輛入口處，打開庫門，將車開走。 其內(nèi)部為層狀結(jié)構(gòu)，一般以二輛車為一個層面，整個存車庫可多達20-25層，平均50平方米的土地可容車40至50輛，比傳統(tǒng)的停車場容車率高出約10倍，是酒店、商場、商務(wù)場所等人口極度密

36、集區(qū)的首選停車設(shè)備［5］ 這種車庫的高度較高（幾十米)，對設(shè)備的安全性、加工安裝精度等要求都很高，造價較高，但外型美觀大方，可以與建筑物并設(shè)，也可單獨設(shè)置，與環(huán)境融洽結(jié)合，高效利用土地。最適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點。垂直升降式立體車庫如圖2-2所示。 圖2-2 垂直升降式立體車庫 方案三：垂直循環(huán)式立體車庫 垂直循環(huán)類機械式停車設(shè)備采用與地面垂直方向做循環(huán)運動而達到存取車輛的停車設(shè)備。其工作原理是通過減速電機帶動傳動機構(gòu)，在牽引構(gòu)件——鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車拖架，存車拖架隨鏈條一起作循環(huán)運動，從而達到存取車輛的目的。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-3所示

37、。 圖2-3 垂直循環(huán)式立體車庫示意圖 二.方案的可行性分析 垂直提升式立體車庫一般高度較高（幾十米），對設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價較高，但占地卻最小。 升降橫移式立體車庫采用模塊化設(shè)計，每單元可設(shè)計成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個到上百個。此立體車庫適用于地面及地下停車場，配置靈活，造價較低［7］ ? 1.　產(chǎn)品特點： ? 1)　節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短 ? 2)　可采用自動控制，構(gòu)造簡單，安全可靠。 ? 3)　存取車迅速，等候時間短。 ? 4)　運行平穩(wěn)，工作噪聲低。 垂直循環(huán)立體停車庫，該類型車庫占地小，容量大

38、，利用地面兩個平面停車位可同時停放7-32輛車；機械性能穩(wěn)定，安裝操作簡便，配置靈活，存取車方便；運行平穩(wěn)，制動可靠，安全性高，外觀輕巧美觀［8］。 產(chǎn)品特點： ? 1)　占地少，兩個泊位面積可停6-10輛車。 ? 2)　外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 ? 3)　價格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 ? 4)　可采用自動控制，運行安全可靠。 三.方案的確定 從經(jīng)濟性，適應(yīng)性，安全性出發(fā)，選擇方案三垂直循環(huán)式立體車庫。 2．2 總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計 該種設(shè)計方案，減少了車庫的設(shè)計難度，建造費用和復(fù)雜程度。轎廂內(nèi)只存放一輛轎車，能夠減少轎廂的體積，從而從整體上減少

39、了車庫的設(shè)計尺寸與建筑面積。由于只有一個車庫口，該車庫適合于設(shè)在小區(qū)的邊緣處，不會對小區(qū)內(nèi)的住宅樓產(chǎn)生過多的遮擋或者噪聲等影響，而且可以通過增加高度的方法增加轎廂的數(shù)量從而增加車庫容量，不必擔(dān)心對周圍產(chǎn)生影響。只具有一個車庫口，同時也減少了車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計與編制難度，減少了控制設(shè)備。該車庫也存在著不足：由于只有一個車庫口，在存取車輛高峰時會增加車輛的等待時間和存取時間。由于不配備換向設(shè)備，則必須在車庫口前面留有足夠的空間給車輛進行調(diào)頭，這樣就增加了車庫的附屬建筑面積。對于內(nèi)部建筑面積緊張的小區(qū)來說，這種設(shè)計方案并不是一個最優(yōu)秀的方案。 2．2．1 機械系統(tǒng)的工作原理 機械式垂直循環(huán)的機

40、械系統(tǒng)的工作原理是通過減速電機帶動傳動機構(gòu)，在牽引構(gòu)件——鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車拖架，存車拖架隨鏈條一起作循環(huán)運動，從而達到存取車輛的目的。 2．2．2 機械系統(tǒng)的組成 垂直循環(huán)式立體車庫由驅(qū)動及傳動系統(tǒng)，鋼組合結(jié)構(gòu)，電控系統(tǒng)。驅(qū)動及傳動系統(tǒng)包括電動機、減速器、制動器、傳動軸、鏈輪鏈條傳動、開式齒輪傳動；鋼組合結(jié)構(gòu)包括梁、立柱、載車板?；窘M成框圖如圖2-4所示。 圖2-4 垂直循環(huán)式立體車庫的組成 1. 整體框架 車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架支撐動力裝置、機械傳動系統(tǒng)和停車載荷，為保證停車設(shè)備安全、可靠的工作，它具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架由支柱、橫梁、斜拉桿、

41、腹桿和支撐動力及附屬裝置的上、下支承梁等組成，其支柱通過螺栓與基礎(chǔ)相連。 車庫頂端與底端設(shè)有角輪導(dǎo)軌，車庫兩邊設(shè)有托架邊軌，轎廂在這些軌道上完成循環(huán)升降運動。 立體車庫的整體框架結(jié)構(gòu)示意如圖2-5所示。 1.整體框架；2.托架；3.托架導(dǎo)軌；4.下鏈輪； 5.鏈條導(dǎo)軌；6.鏈條；7.上鏈輪 圖2-5 立體車庫總體框架圖 本車庫一共可以容納8輛小轎車，即擁有8個小轎車轎廂。在任何時刻，車庫的最頂端與最底端都要有一個轎廂，其余6個轎廂平均分配在車庫的兩邊。轎廂大小要依小轎車的外形而定，小轎車外形尺寸通常是長5050mm寬1850mm高1550mm。轎廂重400Kg車庫總體尺寸為6

42、766mm×5345mm×9663mm。 2. 升降機構(gòu) 機械傳動系統(tǒng)安裝在鋼結(jié)構(gòu)骨架上，由傳動部件、張緊裝置、鏈條、車輛托盤、鏈條導(dǎo)軌、托盤導(dǎo)軌等部分組成。 傳動部件是使機械循環(huán)運行的機構(gòu)，張緊裝置是保證機械正常運行的部件，鏈條是連接鏈輪與張緊鏈輪的牽引構(gòu)件，車輛托盤是存取車的承托裝置，鏈條導(dǎo)軌和托盤導(dǎo)軌是保證鏈條和托盤正常運行的構(gòu)件。此傳動系統(tǒng)由電動機、行星減速器、開始齒輪傳動、鏈輪鏈條組成。電動機轉(zhuǎn)動通過減速器進行第一次減速，聯(lián)軸器帶動開式齒輪第二次減速。由于齒輪與鏈輪在同一根軸上面所以鏈輪和齒輪同時轉(zhuǎn)動帶動鏈條轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)車廂的上下運動。 系統(tǒng)傳動圖如圖2-6所示 圖2

43、-6 系統(tǒng)傳動圖 第3章 升降機構(gòu)的設(shè)計計算 升降機構(gòu)主要由電機、制動器、雙級行星齒輪減速器、聯(lián)軸器、開式齒輪和鏈傳動等組成，及由驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)組成。 3．1 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 3.1.1 電動機的選擇 1.計算功率 鏈條速度不可太快，否則不但對車庫整體機構(gòu)造成損害，降低車庫使用壽命，而且會對轎車本身造成一定的危害；鏈條速度也不可太慢，否則會使車庫工作效率降低。按存取車輛時間小于一分鐘計算，鏈條循環(huán)取速度為6m/min，一輛轎車的重量是1700kg,托盤上升所需最大功率: 由參考文獻知電動機輸出功率：

44、 P0=PWηw (3-1) 式中： FW——工作機所需功率； ηw——減速機與工作機之間的傳動總效率。 PW=FWVW (3-2) 其中：驅(qū)動力；FW=mg=1.7+0.4×9.8×8=164.6 kN 工作速度vw =6m/min 代入數(shù)據(jù)得： PW=FWVW60=164.64×660=16.46kN 鏈傳動總效率： ηw=η1×η2×η3…×ηn

45、 （3-3) η1——聯(lián)軸器效率，查參考文獻［16］表1-2取0.99； ——滾動軸承傳動效率查參考文文獻［16］表1-2取0.99。 代入數(shù)據(jù)得： ηw=η12×η24=0.94 則電機的輸出功率為： P0=PWηW=16.640.94=17.702kN 2.選擇電動機 由參考文獻［16］表6-2-1，取同步轉(zhuǎn)速750r/min，有效轉(zhuǎn)速720r/min，額定功率18.5kW的起重冶金電動機Y225S-8。 3.1.2 減速器的選擇 鏈條傳動速度： n=vπd=62π=1.31r/min

46、 (3-4) 總傳動比： i總=N總n=7501.31=572.5 (3-5) 取減速器及傳動比i1為130，則開始齒輪的傳動比i2為： i2=i總i1 =572.5130=3.84 由傳動比130確定減速器的型號，根據(jù)參考文獻［16］表3-8-58選取減速器型號為NGW102，傳動比代號為18，機座號10。高速軸輸入功率11.26kW，低速軸輸出轉(zhuǎn)矩1413N?m。 3.1.3 制動器的選擇 制動器的類型很多，現(xiàn)在廣泛被采用的是電力液壓瓦塊制動器(代號為YWZ

47、)，有標準產(chǎn)品，可以買到。這種制動器動作平穩(wěn)，噪聲很小，壽命長，尺寸小，重量輕，不易滲漏，而且省電，交流供電方便，可用于操作每小時720-1200次。補償型單推桿有補償制動磨的功能，不需要經(jīng)常調(diào)整。 制動器制動軸與Y型軸孔d=48相配的D=200由參考文獻［19］選取制動器型號為YWZ200/25。 3．2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 3.2.1 開式齒輪傳動設(shè)計 1.選擇齒輪的材料、熱處理、精度及齒數(shù) （1）車庫為一般工作機械，故選擇8級精度（GB/T10095-2000） （2）由參考文獻［20］表7-2，選小齒輪的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為230HBW;大齒輪

48、材料為ZG310-570，正火，齒面硬度為190HBW。 (3)選小齒輪齒數(shù)z1=40,z2 =i2×z1=3.84×40=152 2.按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 設(shè)計公式為： d1t≥32KT1?d?u±1u?ZH?ZEσH2 3-6 1） 確定公式中的各計算參數(shù) （1） 選擇載荷系數(shù)Kt=1.8 （2） 計算小齒輪傳遞的扭矩： T1=9.55×

49、106×PN=9.55×18.94750=2.42×105 3-7 （3） 由參考文獻［20］圖7.34選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.5 （4） 由參考文獻［20］查的開式齒輪傳動Фd=0.3-0.5,取Фd=0.3 （5）由參考文獻［20］表7-10查的材料影響系數(shù)ZE=189.8MPa （6）由參考文獻［20］圖7.23（b）小齒輪接觸疲勞強度極限 σHlim1=590MPa σHlim2=470Mpa （7）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N1=60n1jLh=60×750×1×20×5×365=1.64×109 (3-8) (8) 由參考文獻［20］圖7.22取接觸

50、疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9，KHN2=0.95 （9）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,則： σH1=KHN1σHlim1S=0.9×590MPa=53MPa 3-9 σH2=KHN1σHlim2S=0.95×470MPa=446.5MPa 3-10 2） 設(shè)計計算 （1） 計算小齒輪分度圓直徑d1t,代入σH較小值。即： d1t≥32KT1?d?u±1u?ZH?Z

51、EσH2 3-11 代入數(shù)據(jù)得： 32×1.8×2.42×1050.3?189.8×25446.52=354.6mm (2)計算圓周速度v： v=πd1tn160×1000=3.14×354.6×75060×1000=13.91 3-12 (3)計算齒寬b: b=?d×d1t=0.3×354.6=106.38 3

52、-13 (4)計算齒寬與齒高的比bh： 模數(shù) mt=d1tz1=354.640=8.86mm 齒高 h=2.5mt=2.5×8.86=19.93mm bh=106.3819.93=5.34 (5)計算載荷系數(shù)。根據(jù)v=13.91m/s,8級精度由參考文獻［20］圖7.11查的動載荷系數(shù)KV=1.13 直齒輪 KHα=KFα=1 KHβ=1.456 由bh=5.34 KHβ=1.456, 由參考文獻［20］圖7.16的KFβ=1.41故載荷系數(shù): K=KA?KV?KHα? KHβ=1×1.31×1×1

53、.456=1.645 (6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑: d1=d1t=3KKt=354.6×31.6541.8=344.88mm 3-14 (7)計算模數(shù)m： m=d1z1=344.8840=8.62mm 3-15 取標準模數(shù)m=10mm (8)計算分度圓直徑、中心距、齒寬： d1=mz1=10×40=400mm d2=mz2=

54、10×152=1520mm a=d1+d22=400+15202=960mm 3-16 計算齒寬： b=?d×d1=0.3×400=120mm 取b1=120mm b2=120mm 3 校核齒根彎曲疲勞強度 校核公式 σF=KFtYFaYSabm≤σF 3-17 1)

55、確定計算式中的各個參數(shù) （1）載荷系數(shù)： K=KA?KV?KFa? KFβ=1×1.31×1×1.41=1.593 （2）齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù)為： 小齒輪 YFa1=2.65 YSa1=1.58 大齒輪 YFa2=2.1808 YSa2=1.7808 （3）計算彎曲疲勞應(yīng)力由參考文獻［20］圖7.24（b）查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限 σFE1=430MPa σFE2=380MPa 由參考文獻［20］表7.21查的彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=0.89 KFN1=0.92 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.3，則：

56、 σF1=KFN1σFE1S=0.89×4301.3MPa=294.4MPa 3-18 σF2=KFN2σF21S=0.92×3801.3MPa=268.9MPa 3-19 (4) 小齒輪所受的圓周力： Ft=2T1d1=2×2.42×105400=1200N 3-20 2) 校核計算 σF1=KFYFa1YSa1tbm=1.593

57、×1200×2.65×1.58125×10=65.44MPa≤σF1 σF1=σF1 YFa2 YSa2YFa1 YSa1=65.44×2.1808×1.78082.65×1.58=60.69MPa≤σF2 所以大小齒輪的彎曲疲勞強度均滿足強度要。 3．2．2 鏈傳動的設(shè)計 傳統(tǒng)的鏈傳動主要由鏈條、主動鏈輪和從動鏈輪組成，在停車裝置傳動系統(tǒng)的牽引鏈條上，每隔一定間距安裝1個存車托架，存車托架與傳動鏈條相連，用于存放車輛。啟動電機時，傳動系統(tǒng)的牽引鏈條在垂直平面內(nèi)循環(huán)運行，帶動存車托架做垂直循環(huán)運動，從而達到存取車輛的目的。 1． 鏈條的選擇 由參考文獻［19］，中心距大，傳動比小

58、，速度較低時選大節(jié)距單排鏈。由額定功率P0，和轉(zhuǎn)速n查的參考資料［19］，圖1.63選擇滾子鏈型號為40A，查表6-1的鏈條節(jié)距63.50mm（GB/T1243-1997）。 主要技術(shù)參數(shù)： 即節(jié)距P=63.50mm 滾子外徑d1=39.68mm 銷軸直徑d2=19.84mm 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬37.85mm 極限拉伸載荷FQlim=347000N 單排每米質(zhì)量q=16.10kg/m 內(nèi)鏈板高度：h2=60.33 mm 技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理，材料為45鋼。 表3-1 40A滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸 鏈號 節(jié)距P mm 滾子外徑mm 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi) 寬 mm 內(nèi)鏈節(jié)外 寬

59、 mm 內(nèi)鏈板高度 mm 銷軸直徑 mm 極限拉伸載荷 Q 單排重量q kg/m 40A 63.5 39.68 37.85 54.89 60.33 19.84 347kN 16.10 潤滑方式： 根據(jù)鏈速v=6m/s，節(jié)距p=63.50由參考文獻［19］圖7.2-5選擇用油刷或油壺人工定期潤滑方式。 鏈條結(jié)構(gòu)： 在導(dǎo)軌滾子鏈的鏈節(jié)上加裝八個特殊輸出機構(gòu)，并均分布在鏈條上，每個機構(gòu)由兩個聯(lián)結(jié)部分組成：一個聯(lián)結(jié)與鏈條內(nèi)鏈板聯(lián)接，安裝只要替換鏈條中一個鏈節(jié)的內(nèi)鏈板即可，另一個聯(lián)結(jié)與托盤上的橫軸相聯(lián)接。此特殊的輸出機構(gòu)的導(dǎo)軌鏈如圖3-

60、1所示： 1. 導(dǎo)軌鏈輸出裝置 圖3-1 導(dǎo)軌鏈 2 鏈條的設(shè)計計算 根據(jù)本次設(shè)計要求：存量為八臺車，選擇車架尺寸寬為2050mm，高為1700mm?？梢猿醪焦烙嬫溳喼睆皆趦擅鬃笥摇Ｓ蓀=63.50查參考文獻［19］，選取齒數(shù)z=95則分度圓直徑： d=psin180z=1920.75mm 3-21 為使托盤運動至車庫上部的鏈輪最上端時不發(fā)生碰撞，每個特殊輸出結(jié)構(gòu)之間距離至少為2.15m。 (1)初步估算鏈輪

61、中心距： a=2.15n-πd2=2.15×8-3.14×1920.75×10-32=5.59m 3-22 (2)鏈節(jié)數(shù)計算： 鏈長長度 L=2.15×8=17.20m 鏈條節(jié)數(shù) LP=LP=17.2063.5×10-3=271 3-23 (3)確定鏈條實際中心距： 由參考文獻［19］表7.2-4知 鏈條長度

62、 L=LPP1000=271×63.51000=17.208m 3-24 當(dāng)Z1=Z2=Z時 理論中心距： a=P2LP-Z=63.52271-95=5.588m 3-25 實際中心距： a'=a-?a

63、 3-26 其中?a=0.002-0.004a,取?a=0.003a a'=5.588-0.003a=5.571m (4)鏈條速度 取最長取車時間t=1min，則有 v=L2t=17.2082×60=0.157sm=8.6m/min 3-27 由 v=znp1000 得 n=1000vzp=1000×8.695×63.5=1.558r/min 3

64、-28 (5)按靜強度校核 由參考文獻［20］6-16： 對于鏈條速度v<0.6m/s的低速鏈傳動，其主要失效形式為鏈的過載拉斷，按抗拉經(jīng)強度計算，應(yīng)滿足： mFQlimKAF1≥S 3-29 其中 F1=Ft+FC+Ff 式中 KA——工況系數(shù) 由參考

65、文獻［19］表7.2-5取KA=1.0； FQlim——單排鏈的極限拉伸載荷； m——排數(shù)； S——安全系數(shù)，一般取S=4~8； Ft——有效圓周力； Ft=1000Pv=1000×18.940.157=120.60kN 3-30 FC——離心力引起的力 FC=qv2

66、 3-31 式中q為每米鏈長質(zhì)量，kg/m。由前面知q=16.1kg/m FC=qv2=16.1×0.1572=0.4N Ff——懸垂力 Ff=Kf+sinθqga100 3-32 由參考文獻［18］圖14.2-6得Kf=1，a為中心距6.363，θ為兩輪中心線對水平面的傾角 則 Ff=Kf+sinθqga100=2×16.1×9.8×6.363100=20.08N 代入公式 3-30得： mFQlimKAF1=1×34710.06+20.48-3=4.71≥s 經(jīng)校核符合強度要求 3 鏈輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算 本次設(shè)計采用滾子鏈國家標準GB1243.1-83規(guī)定的端面齒形即三圓弧直線齒形，這種齒形與滾子嚙合時的接觸應(yīng)力小，且作用角隨著齒數(shù)的增大而增大，所以嚙合性能好。 小直徑鏈輪一般做成整體式，