三层升降横移式立体车库的整体设计和实现 机械制造专业

中文摘要 日益增长的汽车保有量与传统平面车库固定的停车面积之间的矛盾更加突出，“停车难”的问题将愈演愈烈。如何在有限的土地上容纳更多的汽车位呢？我们可以借鉴国外的一些经验——发展立体车库。本论文研究的是三层升降横移式立体车库的结构设计。该车库以钢结构框架为主体，每个车位上设有单独的载车板。通过电机驱动链条带动载车板的升降和横移，将车辆运送到指定的位置上，实现存入和取出车辆。本次设计内容包括结构框架、载车板及其提升系统、横移机构和安全装置。 关键词：停车难、立体车库，升降横移，安全装置 外文摘要 Title The overall design of the triple up-down and translation stereo garage Abstract Growing car ownership and traditional fixed flat contradiction garage parking area between the more prominent, "parking is difficult" issue will become more and more fierce. How to accommodate more cars positioned on limited land it? We can learn some experience overseas - Development of stereoscopic garage. This paper is the overall design of the triple up-down and translation stereo garage . The garage with steel frame as the main body, with a separate carrier plate on each car parking space. Chain driven by the motor-driven vehicle carrier plate lifting and traversing the vehicle transported to the specified location on the realization of deposit and withdrawal of vehicles. The design includes the structural frame, the car carrier board and its promotion system, traverse mechanism and safety devices. Keywords:parking difficult, stereo garage, lifting, safety device 目录 第一章 前言 1 1.1立体车库的背景 1 1.2立体车库的简单分类 1 1.3立体车库的国内外发展状况 5 1.3.1国外立体车库的发张现状 5 1.3.2 国内立体车库研究现状 6 第二章 总体设计 8 2.1升降横移式立体车库运行过程 8 2.2功能原理方案设计 8 2.3整体框架方案的选择 8 2.3.1钢材的性能特点 8 2.3.2车库框架的选择 9 2.4传动系统 11 2.4.1升降传动系统 11 2.4.2横移传动系统的设计 12 2.5主要设计参数 13 第三章 各机构的设计、计算及校核 14 3.1载车板的选用 15 3.2立体车库钢结构的校核 15 3.2.1立柱的受力分析、选型及校核 15 3.2.2纵梁的设计计算 17 3.2.3横梁的设计计算 20 3.2.4导轨支撑梁的强度校核 23 3.3立体车库的横移机构设计计算 25 3.3.1横移电机的选择 25 3.3.2齿轮减速计算 26 3.2.3横移轴的计算 29 故取最小轴径d=30mm 30 3.4升降机构的设计计算 30 3.4.1升降用电动机的选择 30 3.4.2升降链及链轮的选择 30 3.5提升轴的设计计算 34 3.6联轴器的选择 40 第四章 安全装置的设计 40 第五章 控制部分的简单设计 41 1.电机正反转控制 42 2.存取车流程图 42 结论 43 参考文献 44 致 谢 45 第一章 前言 1.1立体车库的背景 随着经济的快速发展和人们生活水平的逐渐提高，汽车逐渐走进了千家万户。虽然汽车可以算是一种“奢侈品”，但是不可否认的是它确实给我们的生活带来了极大的便利，因此汽车的拥有量的持续增长，导致了目前我国大部分城市存在停车难的问题。又因为人们早期对此认识不足，在城市规划的时候没有对停车设施多做考虑，设计多为平面式停车场，而这显然不能满足人们的停车需要，造成了目前停车难的局面。特别在商贸中心，文化中心等地方，想找到一个空闲的车位更是难上加难。立体车库的应运而生为解决这一难题带来了希望。立体车库有以下优势：一是节省占地面积，这也是最重要的一点。一般情况下，立体车库比传统的停车库节约75%以上的土地面积。二是节约投资。显而易见对于土地资源相对紧缺的我国来说土地的价值不需多说；并且对于需要大量停车位的商贸、文化中心来说更是“寸土寸金”。除此以外立体车库还有着管理方便、省事省力等诸多优点。 图1.1 先进的自动化立体车库 1.2立体车库的简单分类 立体车库主要分为：巷道堆垛式立体车库、水平循环式立体车库、升降横移式立体车库、垂直循环式立体车库、电梯提升式立体车库。 （1） 巷道堆垛式立体车库 巷道堆垛式立体车库的原理与堆垛式仓库相似，通过一个既可以升降又可以横移的搬运机将车辆运到各个停车位上。巷道堆垛式立体车库规模相对较大，监控检测设备齐全，封闭性高，适合大型地下车库的建造。由于规模大，建造成本比较高，维护起来也比较难。 图1.2 巷道堆垛式立体车库 （2） 水平循环式立体车库 水平循环式立体车库的主要结构是链式输送机，车辆放置在载车板上后由传送带带动。整个水平循环式立体车库由一个单独的大型电机驱动，当有车辆出入车库时，所有的车辆同时保持水平状态循环运动。因此控制系统相对简单，不易出错，方便维护。但是由于水平导轨过长，摩擦较多，所以容易摸索，从而增加了车库的维护工作量。水平循环式立体车库的停车数量受到单独驱动电机的功率和结构的限制，一般情况下只能容纳十几辆车辆，但是可以适当的组合拼接，灵活性较高。 图1.3 水平循环式立体车库 （3） 升降横移式立体车库 升降横移式立体车库大部分是小型停车库，通常设计成2——5层。升降横移式立体车库的主要运动就是升降和横移，车库最顶层的载车板只进行升降运动；最底层的载车板只进行左右横移运动；中间层载车板既需要升降运动，也需要横移运动。除了最上层以外，其他各层都需要空出一个车位，通过左右横移运动使空位正上方的载车板下降到底层。底层载车板上的汽车可以直接进库和出库。升降横移式立体车库建设成本低，型式多样，适应性较强，所以应用比较广泛。 图1.4 升降横移式立体车库 （4） 垂直循环式立体车库 垂直循环式立体车库的主要结构是垂直回转式输送机。车辆放在载车板上由链条带动做垂直循环运动，在运动过程中保持车位水平。垂直循环式立体车库的停车数量受到驱动电机功率和结构的限制，停车数量一般在10——40辆。由于车库由单个大型电机驱动，所以控制系统简单，不容易出错。但是垂直循环式立体车库存在一个根本性的限制问题，由于其平动机构在磨损后容易卡死，急需解决。并且它的钢架结构很容易变形，传动噪音大，存取速度慢，能耗较高，因此垂直循环式立体车库逐渐被淘汰，由技术成熟、造价逐渐降低的电梯式所取代。 图1.5 垂直循环式立体车库 （5） 电梯提升式立体车库 电梯提升式立体车库像电梯一样，把车辆提升到一定高度再用横移机构把车存入泊车位中。电梯提升式立体车库一般都会有几十米高，每层都有两个或多个泊位。由于受到存车时间和链条的限制，升降横移式车库在5层以上的成本显著增加，如果运用电梯提升式立体车库替代，它的存取时间比升降横移式少效率高，环境也相对较好，结构刚度稳定，功耗低，因此电梯提升式立体车库发展前景很好，人们又更多的理由关注它。 图1.6电梯提升式立体车库 1.3立体车库的国内外发展状况 1.3.1国外立体车库的发张现状 在50多年前，国外已经开发了立体停车库。已经出现家用双层停车设备；利用住宅空间建立升降横移式设备；商务中心停车场和停车塔。70年代末，世界经济的飞速发展，汽车的逐渐普及，迫使人们越来越多的国家开展立体停车技术研究。以日本、美国、德国为代表的发达国家在停车技术领域研究处于世界领先水平。 图1.7 高容量立体车库 日本是最早发展立体车库的国家之一，60年代起就开发出可以最大利用空间的立体车库。当时，日本的汽车拥有量大概为500万辆，大多采用垂直循环式停车设备。从80年起，日本开始对韩国、中国大陆和台湾在内的亚洲地区进行立体车库的产品及技术的出口。韩国机械停车行业从70年代中期开始，在上世纪80年代引进日本技术，经过消化和生产。90年起代为使用阶段。由于这些阶段都受到高度重视，各种机械式停车设备被广泛开发并在最近几年使用。韩国停车设备行业已进入稳步发展的阶段。 1.3.2 国内立体车库研究现状 在这个商机与竞争并存的时刻，我国的机械停车设备行业也将进入到稳定发展阶段。未来的中国拥有着巨大的市场，但是对机械停车设备行业有着两个极端的要求：一是价格上的要求，我国市场上需要大量的低价格的机械停车设备，这些设备只需要确保能够增加车位这个最基本的性能，以价格优势就可以占领市场第二个要求是停车设备的性能要求，停车设备要有优越的使用性能，也需要方便的操作，更重要的是要节省存取车的时间。通过总结国外机械停车设备的使用经验，可以发现人们首先追求的是存取车速度、所需要等待的时间以及存取车的方便程度。另外，将来的机械停车设备行业，更加注重完善的应该是售后服务、远程故障导处理系统。随着我国经济文化的快速发展，城市规划的不断完善，机械停车设备行业将成为一个充满生机的行业，机械停车设备的技术也会得到更好的发展。中国台湾、港澳地区立体车库的行业比较先进，比中国大陆起步早一些。中国大陆自1990年代开始开发并使用机械停车设备，立体车库算是新型的行业。90代之后,随着汽车工业和建筑业的发展,停车设备的应用逐步提升,形成了新的停车设备行业在引进、开发、生产和使用相结合的初步发展阶段，第一批获得国家颁发的立体停车设备制造资格的企业就有22家。就控制技术来说，目前国内外大多数立体停车装备系统采用PLC控制，总所周知，PLC在功能上有很多优势，能够满足小型立体停车系统的需求，但是对于大型立体停车系统而言，运行速度和生产成本两个方面成为了限制其发展的因素。 2000年，张云生、刘炜、张寿明、祝晓红，介绍升降平移式立体车库电气结构、监控系统的功能和系统动态程序分析。系统采用工控计算机、可 编程控制器和现场搡作单元组成，以多任务方式完成车辆存取和调度管理。 2009年，莫代新、朱江新、张海明、阳平、林义忠，对机械式立体车库在实际安装、调试和运行过程中链条提升装置常见故障进行了深入的 分析，并针对常见故障处理方法的缺陷和不足提出了改进措施。 2013年，李建民针对立体车库钢结构立柱的安装地面存在的不平问题，对比分析了化学锚栓连接法、膨胀螺栓连 接法