三层升降横移立体车库机械系统设计毕业设计论文

三层升降横移立体车库机械系统设计 作 者 姓 名： 指 导 教 师： 单 位 名 称： 专 业 名 称： 2010年6月 The Mechanical System Design OfThree -Layer UPDown And Translation Stereo Garage By Supervisor : Associated Professor UniversityJune 2010毕业设计（论文）任务书机械工程与自动化学院 班级 姓名毕业设计（论文）题目：三层升降横移立体车库机械系统设计设计(论文)的基本内容：1、 立体车库机械系统总装配图（A01）2、 升降机械系统部件图（A01）3、 横移系统部件图（A11）4、 主要零部件图（A02.25）5、 编写设计说明书6、 外文科技文献翻译（3000汉字）毕业设计（论文）专题部分：题目：设计或论文专题的基本内容：学生接受毕业设计（论文）题目日期第1周指导教师签字：2010年3月5日i 三层升降横移立体车库机械系统设计摘 要ii立体停车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体停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。本课题以较典型的升降横移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。升降横移式立体停车库作为一种新兴的停车设备，以其独特的特点被广泛的应用在酒店、宾馆、机关单位以及居民小区等各种场所。 本文结合了实际的工程项目，并以升降横移式立体停车库为例，对升降横移式立体停车库进行系统的专门论述。升降横移式立体停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。传动结构部分中，主要对传动轴的设计提出改造方案，并从理论上提出改造的依据。停车库的传动型式是升降横移式立体停车库传动机构的核心问题，在实际应用中，升降型式主要有:链条传动和钢丝绳传动。因而对传动形式进行讨论，并且进行选择和校核。关键词:升降横移式立体停车库，钢结构，传动机构，钢丝绳东北大学毕业设计（论文） ABSTRACTThe Mechanical System Design OfThree -Layer UPDown And Translation Stereo GarageABSTRACTMechanical parking system is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays，the hard-to-park problem has become a common phenomenon . It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the typical mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage，and regards of the two factors of cost of manufacture and operational Efficiency synthetically，The dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，as a new kind of parking equipment，is applied in cabarets、hotels、departments and etc. By its wonderful traits .This paper discusses the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base technically according to practical projects and two types of applied car-base .According to the form of the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，it is made of three parts :part of car-base structure、part of driving-framework and part of control system .The steel structure，as the main body of car-base，has many forms.The plan of reform in the transmission shaft design is brought forward and the paper also puts forward the plans academic base about part of the drive structure. Dragging-form is the core of the driving-framework in the dragging-forms of multiplayer up-down and translation car-base，in practical，it has two types : chains ripe-dragging and cable wire-dragging . Key words : Dragging-forms of Multiplayer Up-down and Car-base，Steel Structure ，Transmission，Wire Ropeiii东北大学毕业设计（论文） 目录目录任务书i摘 要iiABSTRACTiii第1章 绪论11.1 设计背景11.2国内外研究现状和前景21.2.1 国外有关现状21.2.2 国内有关现状31.2.3各种立体车库的优缺点41.2.4 升降横移立体车库的研究价值及其特点5第2章 总体设计72.1车库运行过程：72.2功能原理方案设计72.3升降横移式立体停车库的总体布局72.4传动系统92.4.1升降传动系统102.4.2横移传动系统132.5钢结构框架的选择与设计152.6载车板182.7安全防护系统19第3章 参数计算203.1升降系统参数计算203.1.1主要设计参数203.1.2载车板质量估算：203.1.3升降电机的选择213.1.4钢丝绳与滑轮的选择与计算213.1.5滚筒的设计计算：243.1.6传动比分配与减速器的选择273.1.7升降链传动的设计283.2横移系统参数计算323.2.1电机的选择323.2.2横移行走轮的设计计算：333.2.3传动比分配与减速器的选择363.2.4横移链轮的设计计算363.3轴的校核413.3.1按弯扭合成强度条件校核轴413.3.2精确校核轴的疲劳强度443.2.3横移轴的校核473.4轴承的校核473.4.1横移轴承的校核473.4.1其他轴承的校核493.5联轴器的选择493.5.1升降电机减速器轴轴端处493.5.2横移电机减速轴器轴端处503.5.3横移轴与传动轴轴端处503.6键联接的选择和验算503.6.1大链轮、升降轴处503.6.2滚筒、连接盘处503.6.3其他键的校核51第4章 系统的环保性与经济性分析524.1环保性分析524.2经济性分析53结论55致谢56参考文献57附录：58文献翻译一58文献翻译二64东北大学毕业设计（论文） 第1章绪论第1章 绪论1.1 设计背景随着城市的发展、人口的增长及人们生活水平的提高, 汽车这一现代化的交通工具与日俱增, 停车难成为困扰城市发展的一大难题。作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备,以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点,越来越受到人们的青睐。目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8种,其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额1。升降横移类停车库指的是采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库。由于升降横移类停车设备的形式比较多，规模可大可小，对场地的适应性较强，因此，采用这类设备的停车库十分普遍。其工作原理为：每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。运行特点: 最下层只能进行平移, 顶层只能进行升降, 中间层既可平移又可升降。除顶层外, 中间层和底层必须留一空车位, 保证上下车通道的畅通。总的原则: 升降复位, 平移不复位2。采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库。此类型立体车库适用于地面及地下停车场 配置灵活,造价较低。这种类型立体车库的特点是结构简单。形式较多，规模可大可小 采用模块化设计 ,每单元可设计成25层 、半地下等多种形式 ,车位数从几个到上百个。对场地的适应性强 约占国内停车市场份额70%以上。而现有停车位缺口严重据预计2010年轿车保有量将达到2000万辆，“十五”期间轿车保有量将增加400万辆。停车位需求按1:1.2(100%的基本停车位和20%的公共停车位)计算，总需增加停车位480万个。平均每年需求96万个车位。如仅考虑10%进机械式停车库，这每年需提供机械式停车库9.6万个车位3。因此从现有的停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出，机械式停车设备的国际、国内市场前景十分良好。因而我对立体停车库中的升降横移停车库进行分析。1.2国内外研究现状和前景1.2.1 国外有关现状早在1920年，美国建成了世界上第一座机械式立体停车设备。50年代以后美国和西欧陆续建成多种型式的立体车库;60年代以来尤其是在市中心的商业区，建筑物高度密集，不可能腾出大量地皮建停车场。此时，占地面积小的立体式停车设备才真正得到发展普及。亚洲的停车设备技术起源于日本，日本从20世纪60年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务，至今已有四十几年的历史。到了80年代和90年代初，由于计算机技术和电力电子技术的飞速发展，由全电脑自动控制，采用变频技术的新一代机械式立体停车设备首先在日本进入家庭。生产机械式立体车库的公司约100多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。从90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在万以上。目前全日本己经投入使用机械式停车位超过300万个，其中以升降横移式停车设备为主。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上4。德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早。较好的公司有:意大利Sotefin、Interpark、德国PaliS等。由于欧洲国家停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品，多层升降横移式产品应用很好。德国和意大利等欧洲国家的优势在巷道堆垛类产品上。国外立体停车设备的技术以日本和德国领先，其发展主要有两个特点:一是高技术含量高。日本和德国的车库行业将机、电工业的高新技术成果随时转化和移植到车库产品中，使车库技术进步和产品更新很快。比如高速曳引机和VVVF调速控制技术(即高速电梯技术)很快应用到垂直升降式车库产品，使这种电梯式车库存取速度更快，存车量更大，从而逐步替代老式的垂直循坏式塔型车库。又如计算机管理、IC卡识别、计时收费系统一出现，立即应用于停车库，使车库融于城市楼宇自动化管理系统中，无论是公共停车还是住宅停车变得更容易、更方便。二是车库产品朝着性能价格比更高的方向发展。即不但重视停车密度和高性能，更讲究产品的经济实用性。比如日本的三菱、大幅株式会社和德国PALIS公司均研制成功停车密度较高，而造价较低的高层车库和无车板、无车架等先进车库。这些新产品都是90年代的新技术，一问世，很快替代了老产品4。1.2.2 国内有关现状我国立体车库的发展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库，填补了国内机械式停车车库的空白。立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起，步入了引进、开发、制造和使用的快车道，国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞速发展。我国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发，生产技术水平有了很大的提高，许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术，如采用交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声。控制形式有按钮式、IC卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等，有些设备还采用了总线控制技术；传动装黄采用内藏式，以增大停车空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀，提高了设备的耐久性；机械结构中采用了模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期。目前品种的满足率己达90左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50以上。还采用一些新材料、新工艺，如采用“H7，型钢做钢梁，组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载车板：安全保护方面采用了声光引导及定位装置，自动消防灭火系统等。目前品种的满足率已达90左右，有的品种填补了国内空白，产品国产化率达到50以上。目前国内立体停车设备是以升降横移类为主，约占总量的84%。此外还有垂直升降类和平面移动类。在技术方面，由最初的机械传动式逐步在发展液压传动式、机械液压传动式、电传动式。控制方式也由单纯的手动控制发展到电气控制、PLC控制和现场总线控制。虽然我国停车设备行业和技术得到了快速发展，但与停车设备的市场需求还相差甚远。停车设备需要进一步降低制造成本，提高技术含量以及设备使用的安全性和可靠性。由此看来随着各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面:专业化:立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户的首要要求，也是一套停车场系统的重中之重。制造厂家的专业化程度越来越强，如保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度。复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、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、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。智能化:一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。如“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。高自动化:立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作5。1.2.3各种立体车库的优缺点立体车库的类别根据JB/8713一1998机械行业标准，按其工作原理区分主要包括以下九种:(l)升降横移类SH:(2)垂直循环类CX;(3)水平循环类SX;(4)多层循环类DX;(5)垂直升降类CS。不同的类型立体车库具有不同的优点和缺点，只有横向比较才可以得到最合适这块地方的最优法案，“海纳百川，有容乃大”只有充分的了解各类车库的优缺点才能更好的采众之长，补己之短。各种立体车库的优缺点见表1.1。表1.1各种立体车库的优缺点类型优点缺点适合存容量升 结构框架不高，在垂直平面内车位 每个载车板都要自备一套甚343 续表1.1降横移式布置较紧凑;出入口布置灵活;在楼宇地下室或住宅小区空地布置方便;相对成本较低，进出一辆车不必牵动全库车辆;可以并列、串列组成组合式车库，形式多样。至2套驱动机构。成本相对较高。垂直循环式只需要一套驱动机构，较容易控制，停位较准确，结构简单，工作可靠，占地面积小，空间利用率也较高。可以建成地上、半地上、地下式等多种形式。整个系统能量消耗大，振动及噪声较大，运动速度不高，出入库时间长;经济性差;只有一套驱动机构，一旦系统故障，不能实现紧急出车，工作机动性较差。550水平循环式驱动机构较少，工作可靠，工作原理简单，与垂直循环式比较，耗能、振动及噪声均较低。出入一辆车整个系统的车位全移动；占地面积较大，运动速度不能太高，出入库时间较长；一个环节出故障全线停运。1040多层循环式可充分利用地下空间，墙体建筑费不高，隔振和噪声效果较好。出入一辆车整个系统的车位全移动;结构较复杂，一般只适用于利用地下空间。646垂直升降式可以充分利用空间。一般都做成大型车库，这样平均到每个车位的成本较低。车位的布置形式多样。一旦系统故障，不能实现紧急出车，工作机动性较差。7561.2.4 升降横移立体车库的研究价值及其特点 通过对我国国内现有停车场停车现状的分析和国内立体车库使用情况的调研，综合各种车库的原理和适用情况，同时考虑到研发成本及维修，我选择升降横移式立体车库作为我对立体车库研究的切入点。升降横移式立体车库由于造价成本较低、配置灵活、拆卸也比较方便，可以最大程度降低风险系数，取得成功，而且，目前我国多数小区采用的也是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少，因此选择升降横移式立体车库，易于进行以后市场推广，可行性很高。升降横移式立体车库还有其他特点。（1）需求量大。现在大部分轿车晚上都停在住宅小区，己建和在建住宅小区的特点是配套车位严重不足，而私家车在以巧20%的速度增加，有的小区现在己是车满为患，不敢想象2010年以后汽车关税降为零时停车会是什么情况。（2）该类型的立体车库更有效的利用了空间。整个运动过程直存直取，不需倒空，无需倒车场地，只要提供足够的车宽距离，它将利用有限的空间，满足停车的需求并且提取车辆更加方便、快捷。（3）该立体车库所具有的特点，特别适合于住宅小区、高级宾馆、饭店、医院、车站等场所。设备可安置在绿化带上，同时又不破坏绿化;操作简便快捷，与房产开发相配套，能节省大量的土地与资金成本，也能为城市解决停车节约大量的土地资源。- 6 -东北大学毕业设计（论文） 第2章总体设计第2章 总体设计- 7 -2.1车库运行过程：该设备的顶层载车板只需上下升降；中层载车板既可升降，又可横移；底层载车板只需左右横移。中层和底层都有一个空位，可以通过横移载车板变换空位，使空位正上方的顶层载车板下降到底层。底层载车板上的汽车可直接出车。整个过程即可完成。2.2功能原理方案设计根据机械式三层升降横移式立体停车库的运行方式，车库总体采用钢结构设计。在整个机构中有立柱、横梁和纵梁还有横移导轨等组成。底层有可以横移的载车板；二层有移动的框架利用滑轮带动载车板一起做横移运动，并且装有能使载车板升降的提升装；，三层采用框架结构只能升降。升降运动采用升降电动机、链条或钢丝绳提升；横移运动借助导轨采用交流减速横移电动机和滑轮驱动。2.3升降横移式立体停车库的总体布局升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库，升降由一台电机驱动，通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机便可实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。如图2.1所示升降横移立体车库可以分成钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成。因为我们主要研究的是机械部分因而主要对钢结构部分、载车板部分、传动系统、安全防护系统进行研究和设计。1升降系统 2防坠落装置 3钢结构框架 4载车板 5钢丝绳 6横移系统 7进车通道架 8地脚螺栓8摆线针轮减速器 9升降三相异步电动机 10定滑轮图2.1 升降横移式立体停车库布局图图2.2 升降横移式立体停车库车位分布图车库的运行情况如下:图2-2中的底层即3、6、10、13号车直接进行存取，7号车下架到地面层后进行存取，2、5、9、12号车位必须通过3、6、10、13号车位横移出相应的空位，再下降到地面层存取车。4、8号车位存取车，则可将5号和号车位或9号车位和10号车位同时向右或向左移动一个车位，4、8号车位直接下降即可，如需在1、11号车位存取车，则将2、3、5、6或9、10、12、13号车位右移一位或左移一位，1、11号车下降即可。由于升降横移式立体停车库对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间进行任意组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，升降横移式立体停车库应用十分广泛普遍。 SH升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分、载车板部分和传动系统是升降横移式立体停车库的主要组成部分，主框架部分承担着整个升降横移式立体停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性以及载车板部分还影响着整个立体停车库的重量、材料和成本的多少以及安全性，传动系统决定着升降横移式立体停车库运行的好坏，所以如何设计主框架部分、载车板部分和传动系统成为影响整个立体停车库的关键因素。2.4传动系统升降横移式立体停车库的传动系统分为升降传动系统和横移传动系统。在升降横移式立体停车库中传动系统是其核心部分，传动系统的好坏直接关系着整个车库的安全，尽管升降横移式停车库的种类型式很多，其工作原理都大致相同，均是每一个车位都有一搬运器，所需存取车辆的搬运器通过升降、横移运动到达预定位置，进行车辆存取，完成存取全过程。也就是停泊在地面层的车辆只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需要通过中间层横移出空位，将搬运器降到地面层，驾驶员才可进入车库内存取车辆。传动力系统即主机一般为电机和减速机。电机减速机用于沿轨道水平横移的主机或起重升降部主机，且必须设有制动系统，制动系统采用常闭式制动器，对控制升降运动的制动器其制动力矩不小于1.2倍额定载荷的制动力矩。2.4.1升降传动系统升降传动系统是车库传动系统的主传动系统，它是利用托动装置将载车板从底层停车位提升到上层车位架或从上层车位架放到底层来存取车辆。根据它的托动型式可分为:钢丝绳型升降传动系统和链条型升降传动系统。(1)链条传动型式链条传动型式的传动机构与钢丝绳传动型式的传动机构在工作原理上是类似的，但在机构上却存在着一定的差别。如链轮传动型式机构示意图2.3所示，搬运器的两个端面各有3个链轮，也各有2根定长的链条绕在链轮上，初始位置搬运器水平，当提升电机带动载车板向上提升时，由于链条是定长的，所以不管是上升还是下降，搬运器始终保持水平。(2)钢丝绳传动钢丝绳传动形式的升降传动系统一般是由电机、减速系统、卷筒、滑轮、钢丝绳组成。在钢丝绳传动型式中，钢丝绳的主要作用是拖动搬运器上下升降，如图2.3所示。1车位高层横移导轮 2定长链条 3载车板 4链轮 5地面横移导轮 6、9车位架 7升降链条 8升降电机图2.3 链条传动型式升降机构示意图钢丝绳一端与搬运器相连结，钢丝绳另一端缠绕在卷筒上(搬运器的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动)，当搬运器需要升降时，提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬运器的升和降，如图2.4所示：在立体车库设计中，各种提升方式特点如下:1.采用链传动:优点是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。2.采用钢丝绳传动:优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。综上所述，本车库为三层，从提升高度上选链传动或钢丝绳传动都可以，但从高度可扩展角度考虑，选择钢丝绳传动更为有利，因此，我们选钢丝绳组合提升的型式。1电动机 2钢丝绳滚筒 3支撑架 4横移行走轮 5载车板 6钢丝绳 7定滑轮 （a）1钢丝绳滚筒 2滚筒支架 3电动机 4横移支撑架 5横移行走轮 6钢丝绳 7定滑轮 8载车板 （b）图2.4 钢丝绳传动形式升降机构示意图但是在图2.4（a）和图2.4（b）中都有各自的缺点：图2.4（a）中如果汽车通过支撑架，则汽车与支撑架很可能相干涉；如果汽车不通过支撑架，则钢丝绳与滑轮之间有一定转角，使得钢丝绳磨损严重；再者这种情况下钢丝绳与滚筒之间的缠绕很有可能出现混缠，使得四根钢丝绳的长度不再形同，载车板发生倾斜，会很危险。图2.4（b）虽然杜绝了2.4（a）的缺点但是，由于汽车在载车板上的位置有可能不同，导致载车板前后受力不同，使得钢丝绳在滑轮处自由滑动，使得载车板倾斜，发生危险。进而将图2.5进行改进如下所示：1钢结构框架 2竖直定滑轮 3转向定滑轮 4小链轮 5摆线针轮减速器 6弹性柱销联轴器 7YZP起重三相异步电动机 8电磁制动器 9滚筒连接盘 10钢丝绳滚筒 11升降轴 12大链轮 13钢丝绳 图2.5 钢丝绳传动形式升降机构示意图传动示意：YZP起重三相异步电动机弹性柱销联轴器小链轮大链轮升降轴滚筒连接盘钢丝绳滚筒钢丝绳载车板2.4.2横移传动系统横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置，其传动主要是靠电机带动链轮使滚轮在轨道上移动。在设计中我们充分利用己有型钢的结构，用H型钢作为滚轮的轨道，这样不但保证了轨道的质量，而且还减轻了整体结构的重量。由升降横移式立体停车库的工作原理可知，除了顶层的载车板不需横移外，其它层载车板均需要通过每层的横移导轨左右移动一个泊车位，为上层的载车板升降提供空位。每个可停车位均有一个独立的横移动力传动系统，包含有横移电机(带刹车的专用减速机)、传动轴和滚轮。底层横移传动系统与载车板做成一体，其它层的横移传动系统均置于车位架上，主动传动端如图2.6（a）所示，从动端如图2.6(b)所示。主动传动端：1三相异步电动机 2弹性柱销联轴器 3摆线针轮减速器轴 4小链轮 5主动横移行走轮 6大链轮 7横移轴 8弹性柱销联轴器 9传动轴图2.6（a） 横移传动系统传动示意：横移三相异步电动机弹性柱销联轴器小链轮大链轮横移轴主动横移行走轮横移支架弹性柱销联轴器传动轴主动横移行走轮横移支架1从动横移行走轮 2固定轴 3支架 4定位螺栓图2.6（b） 横移传动系统 2.5钢结构框架的选择与设计立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，钢结构框架有以下几种特点1.可靠性高；2.材料的强度高，钢结构自重小；3.材料的塑性和韧性好；4.钢结构制造简便，施工工期短；5.钢结构密闭性好；因而在升降横移式车库中我们选用钢架结构。主框架体系的基本构成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通过钢性结点连接而成。这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用。主框架体系是典型的柔性结构体系，受层间位移的限制，结构的刚度在设计中起控制作用。停车设备的主框架主要采用热轧H型钢槽钢角钢矩形钢和钢板焊接成型以其作为承重结构。升降横移式立体停车库主框架的第一层根据不同的结构要求，有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等。图为升降横移式立体停车库主框架的几种典型形式。单柱型式结构紧凑，安装、搬运方便，给驾驶员一种导正的作用，若装有平衡装置在升降过程中有全程平衡保护。跨梁形式进出车辆较方便，结构较简单但较单柱形式跨度大，所以安装搬运不方便。后悬臂形式无前柱，对汽车进出载车板较好，但因主框架在后侧，定性较差，且一般不能做重问题。如图2.7所示，单柱形式在结构上稳定性好，其强度、刚度比较好，安装也较方便，特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库。但是这种形式不便于车辆的驶入，车库的成本也相应的提高了。跨梁形式中应用比较典型的是二柱结构型式，这种型式的停车设备的最大优点视野宽阔，存取车方便。不利的方面主要表现在对设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求高。它主要用于二层升降横移类立体停车库。因而我们采用单柱形式。 图：（a）单立柱形式 图：（b）跨梁形式 图：（c）后悬臂形式 图2.7 升降横移式立体停车库主框架的典型形式在主框架设计中，因为受到侧向力作用下，竖向支撑析架表现为弯曲型变形，因此使用人字形支撑结构如图2.8所示：在升降横移式立体停车库的主框架设计中一个重要部分安装连接形式设计的是否合理直接影响结构的质量、安装速度及经济效益，常规的主框架的连接有焊接，铆接与螺栓连接三种。扭剪型高强螺栓是一种新型连接方法，具有受力性能好、耐疲劳、可拆换、施工方便及安全可靠等优点，同普通螺栓相比，单位体积耗钢减少3050%，近年来在主框架的设计中广为采用。因此使用扭剪型高强螺栓连接。根据钢结构分析的经验，和参考已有的成品对将本项目中用到的钢结构分为以下几种型号，立体车库钢结构型号初选规格如表2.1所示。 图2.8 升降横移式立体车库钢结构骨架表2.1 立体车库钢结构型号初选规格编号名称初选型钢截面面积/理论重量/kg/m惯性矩/1上层横梁20热轧槽钢32.8325.771913.72下层纵梁200200H型钢63.5349.947173立柱200200H型钢63.5349.94717 续表2.14导轨支撑梁20热轧槽钢32.8325.771913.75角钢40403角钢3.792.981.522.6载车板 用来承载入库车辆，按结构形式有框架式和拼板式两种。拼板式载车板如图2.9所示用镀锌钢板一次性冲压或滚压成组装件，并用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组建进行各类表面处理(如电镀、烤漆等)，使载车板轻巧、美观，拼装式载车板运输方便、通用互换性好，强度大、刚度好、重量轻、减少基础承力；而且由于是整体折弯成型，车板厚度小，一般厚度为5055毫米，整体折弯成型结构形式适合于批量生产。框架式载车板如图2.10所示是先用型钢和钢板焊接成承载框架，然后在两侧停车通道和中间突起的顶面铺设不同厚度的钢板，多数采用中间突起结构。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，这种结构形式较适合车型变化较多的小批量生产。图2.9 拼版式载车板1防坠落装置 2、4空心方钢 33mm钢板 5、6角钢 71mm钢板图2.10 框架式载车板我们这里采用第二种载车板方式框架式载车板，由空心矩形方钢、角钢和钢板焊接而成载车板框架，在框架上面铺设钢板，中间突起。同时在行车通道上安装防滑钢板，它和中间突起的钢板一起，防止汽车在存取时产生纵向或横向的滑动。在底层载车板中装有横移机构带动载车板做横移移动。并且在载车板两侧装有防坠楼装置，防止因意外发生的事故。2.7安全防护系统车库设备承载的是价值昂贵的汽车，停车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。为此设计时充分考虑了设备各种运行状态下的安全保障措施，如停车位置保护，车辆出入库保护、车辆超长保护、人车误入安全保护、防坠落保护、运行安全保护、电路安全保护、意外安全保护等安全保护措施。在这里，我们主要研究防止载车板坠落装置如图2.11所示: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，伤害人车，防坠装置采用挂钩形式，挂钩防坠方式有电磁铁驱动和机械驱动。我们选用电磁铁驱动方式。1冷弯方钢 2螺栓 3电磁挂钩 4钢板 51mm钢板 6角钢 7冷弯方钢图2.11 框架式载车板- 77 -东北大学毕业设计（论文） 第3章参数计算第3章 参数计算3.1升降系统参数计算3.1.1主要设计参数表3.1 三层升降横移式立体车库类型三层升降横移式立体车库存放辆数13形式地表层可升降全长5200mm全宽1900mm全高1500mm全重1800kg升降速度3.5m/min横移速度8m/min根据车位规格：（520019001500）mm；重量：1900kg。参照同类产品资料确定车位尺寸：停车长：车长+200=5200+200=5400mm；停车宽：车宽+500=1900+500=2400mm；停车高：车高+501600,停车高=1600mm。3.1.2载车板质量估算：载车板估算：焊接件，两侧14B槽钢作为边框，采用热轧槽14B（GB/707-88），h=140mm，b=60mm，d=8mm，理论质量m=16.73kg/m，设为M1。中间用10#槽钢均匀分布在车轮下布置，采用热轧槽钢10#（GB/707-88），h=100mm，b=48mm，d=5.3mm，理论质量m=10.00kg/m，设为M2。上面焊接3mm厚菱形钢板。则钢板的质量设为M3。中间层采用1mm普通钢板设为M4。横向肋板采用热轧等边角钢（GB/9787-88）型号为4.5#，根据实际需要，选用等边角钢型号为：（4545），d=6mm，理论质量m=3.985kg/m，设为M5；纵向肋板采用热轧等边角钢（GB/9787-88）型号为5#，根据实际需要，选用等边角钢型号为：（5050），d=4mm，理论质量m=3.095kg/m，设为M5M1=5.4216.73=180.68kg；M2=4.6210=92kg；M3=4.60.66225.6=155.44kg；M4=1.040.668.02+0.82.368.02=20.64kg；M52.3673.985=65.83kg；M6=5.423.095=33.426kg；综上可得载车板总质量：M载=M1+M2+M3+M4+M5+M6=180.68+92+155.44+20.64+65.83+33.426=548kg。3.1.3升降电机的选择升降运动电机，由立体车库升降电机通过链传动来将力矩传递给滚筒，在由滚筒传递给钢丝绳，由钢丝绳带动载车板实现升降运动。升降电动机选用YZP系列，YZP系列起重用变频调速三相异步电动机能够实现无级变速；达到节能和控制自动化的目的，而且有效率高、调速范围广、精度好、起制动运行稳定，且过载能力大，短时或断续周期运行、频繁起制动的特点。取传动中各部件的效率如下：联轴器效率：=0.99，链传动效率：=0.97，轴承效率：=0.99，滚筒效率：=0.97；总=0.922。载车板总重量M载=548kg。二、三层容车规格为M=1800kg可得升降需要的拉力F：F（M+M载）g，取g=9.8N/kg，所以F（548+1800）9.8=23010N。升降速度v=3.5 m/min，即v=0.0583m/s。P1Fv/1000=230100.0583/1000=1.342KW。考虑传动中的各种摩擦阻力，使载荷阻力增大10%，则PzP1110%=1.48KW。所需电机输出功率Pz升Pz/总=1.48/0.922=1.61 KW。所以选用YZP112M-6三相异步电机：额定功率：P=2.2 KW；额定转矩T=215Nm；额定转速n=930r/min，质量m=55kg。3.1.4钢丝绳与滑轮的选择与计算(1)钢丝绳的选择与计算钢丝绳根据不同工作条件，必须保证一定的安全系数，依据JB/T8910-1999升降横移类机械式停车设备有关文献，推荐机械是立体车库的安全系数S要大于7，即 （3-1）其中， :钢丝绳破断拉力；:钢丝绳最大工作静拉力(N)；S:钢丝绳的安全系数； (3-2):钢丝绳破断拉力换算系数；:钢丝绳破断拉力总和(N)；把(3-2)代入(3-l)式： (3-3) 由(3-3)式便可确定钢丝绳的直径d: (3-4) d:钢丝绳最小直径(mm)；c:选择系数()； 其中: n安全系数，取n=7;k钢丝绳控制折减系数，取k=0.92;钢丝绳充满系数，取 =0.46;钢丝公称抗拉强度， =1770MPa;求的c=0.117；同时带入（3-4）可得d=2.83mm；根据GB/T 8919-1996选择的钢丝绳为第二组619(b)天然纤维芯钢丝绳，d=6mm，钢丝绳近似重量m=8.65kg/100m，钢丝绳公称抗拉强度1470Mpa，钢丝绳最小破断拉力11.2KN，均远大于所要求的条件，因而选择满足要求。(2)钢丝绳的校核在此提升系统中钢丝绳的强度对整个车库的安全起到了至关重要的作用。磨损、腐蚀和疲劳断裂是钢丝绳的三种主要破坏形式，也是导致钢丝绳报废的三个主要原因。提升用钢丝绳一般均为619，即六股十九丝，中间一根绳芯扭制而成，提升钢丝绳工作时即承受拉应力，又承受弯曲应力，在这种重复应力作用下产生的疲劳破坏是它的主要破坏形式。这些应力的大小与卷筒、滑轮的结构、钢丝绳本身的结构以及操作使用条件(如润滑、材质等)有关，在钢丝绳中因磨损和腐蚀而造成的损失是很大的，但由于腐蚀进行的慢，一般可以根据绳内钢丝的损坏程度定期更换或修理来解决。而断裂则常常会突然发生，往往导致灾难性的设备事故和人身事故，所以钢丝绳的断裂破坏更为人们所重视，钢丝绳突然断裂事故中，绝大多数是因疲劳断裂和磨损引起的，提升载车台的钢丝绳主要破坏形式就是疲劳破坏和磨损。1、钢丝绳疲劳破坏的三个阶段钢丝绳疲劳破坏的过程是:在循环载荷作用下，绳中钢丝的局部最高应力处，应力最大的钢丝内部晶粒上形成微裂纹，进而裂纹扩展，最终导致疲劳断丝。所以疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展和突然断裂三个阶段。2、弯曲疲劳对钢丝绳寿命的影响使用中的钢丝绳，当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，绳内钢丝便产生弯曲和扭转变形，在这种应力和应变的反复作用下，绳中钢丝便会出现疲劳裂纹，加快钢丝的破坏速度，最后形成断丝，钢丝绳的形式、能力大小和弯曲曲率对钢丝绳的疲劳都有影响。钢丝绳反向弯曲产生的应力为同向弯曲的2倍，故使用寿命大大缩短:若取D为接触物(卷筒、滑轮)直径，a为钢丝绳直径，从理论上说，D/a的值越大，钢丝绳寿命越长，在中华人民共和国国家标准机械式停车设备通用安全要求上规定，机械式立体车库的设计中限定D/a不小于20。 （在后面计算中可得） （在后面计算中可得） 因此钢丝绳、滚筒、滑轮均满足条件。3、磨损对钢丝绳寿命的影响当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时存在一定的偏角，若偏角过大，钢丝绳不可避免的会与滑轮的槽边相互磨擦，造成的磨损极大地影响钢丝绳的使用寿命，显然，偏角越小越好，因此偏角必须控制在一定的范围之内。钢丝绳根据不同工作条件，必须保证一定的安全系数，依据标准机械式立体车库的安全系数，n要大于7。(3)滑轮的设计计算滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。滑轮直径是影响钢丝绳允许偏角的主要因素，在钢丝绳直径一定的情况下，滑轮直径越大，允许偏角越小。如果滑轮直径小必然造成钢丝绳缠绕的曲率半径小，致使钢丝绳的弯曲应力增加，所以对于某一直径的钢丝绳，确定滑轮直径应考虑钢丝绳的弯曲强度和偏角两个影响因素。滑轮的绳槽深度是影响钢丝绳允许偏角的又一因素，绳槽越深，允许偏角越大。但其对偏角影响一般不超过0.50，但考虑槽深更利于钢丝绳不跳槽现象的发生，所以在钢丝绳直径一定的情况下，选用深槽滑轮。承受载荷不大小尺寸滑轮（D350mm）一般制成实体轮，用Q235-A或铸铁（如HT150）.承受载荷大的滑轮一般采用球铁（如QT420-10）或铸钢（如ZG230-450、ZG270-500或ZG、35Mn等）、铸成带筋和孔或幅轮的结构。大型滑轮（D800mm）一般用型钢和钢板的焊接结构。因而使用ZG450。滑轮直径；取值125mm。h与工作级别和钢丝绳结构有关的系数；d钢丝绳的直径。3.1.5滚筒的设计计算：(1)滚筒的参数计算材料的选择：根据国家标准，卷筒的材料一般采用不低于HT200铸铁、特殊需要时可以使用ZG230-450，ZG270-500铸钢或使用Q235-A焊接制造。根据需要采用HT300。卷筒直径： (3-5) d钢丝绳直径；h与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，查表“系数h值”根据JB/T 9006.11999和已有的成品选择D=315mm。卷筒上有螺旋槽部分长 (3-6)最大起升高度，；滑轮组倍率；卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径为固定钢丝绳的安全圈数，取2；P绳槽节距；D卷筒名义直径，；卷筒长度：单层单联卷筒 (3-7) 单层双联卷筒 (3-8) 多层卷绕卷筒 (3-9)无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定固定钢丝绳所需长度，m中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角决定l多层卷绕钢丝绳总长度，n多层卷绕圈数 根据需要和空间限制，选择单层双联卷筒