垂直循环立体车库设计

百度文库-让每个人平等地提升自我摘要随着经济的发展和人民生活水平的提高，私家车数量急剧上升，为了缓 解小区停车压力，车库的建设势在必行。本次设计旨在如何充分的利用有限 的土地资源，建设尽可能多的停车泊位，缓解城市静态交通问题。立体车库 的出现避免了单一的向平面发展的方式，以智能化为基础，向空中、向地下 拓展，不仅有效地解决了停车难得问题，而且取得了可观的经济效益。本次设计分析了各种立体车库的具体特点，结合城市住宅小区具体环境 情况，选择垂直循环式立体车库为研究开发对象。提出并确定了车库的总体 方案；确立了车库的机械系统的组成；设计了车库的整体尺寸；选择了车库 的建材；确定了升降机构主要部件，并分别进行了选择、设计和校核；车库 的开发丰富了小区内停车设备的建设模式，具有一定的社会意义。关键词：垂直循环；立体车库；机械系统AbstractWith the development of the economy and improvement of peoples living standard, a sharp rise in the number of piivate cars. In order to remit the pressure parking in neighborhood, the constmction of the Parking 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 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 situation, select vertical circulation Mechanical Parking System as research object. Put forward the design and detennine the overall plan of the garage; Establish the composition of the Mechanical Parking the overall size of the garage; choose the garage building materials;sure the 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 constmction mode, and has a certain social and environmental benefits.Keywords： Vertical circulation; tridimensional garage; mechanical system目录摘要IIIAbstract第1章绪论1研究的背景与意义1研究的背景1论文研究的意义2国内外发展状况3立体车库的分类6论文的主要研究工作12第2章立体车库方案的确定及总体结构设计13立体车库总体方案的确定13总体结构设计16机械系统的工作原理17机械系统的组成17第3章升降机构的设计计算20驱动系统的设计20电动机的选择20减速器的选择21制动器的选择21传动系统的设计22开式齿轮的传动设计22链传动的设计26轴的设计与校核32结构框架的设计38联轴器和键的选择42轴承的选择44车辆托盘的设计45第4章控制系统47结论48致谢49参考文献50CONTENTSAbstractChapter 1 introduction1research background and significance1research background1significance of research papers2domestic and foreign development situation3classification of three-dimensional garage6paper main research work12Chapter 2 three-dimensional garage scheme and the determination of thegeneral structure design13Three-dimensional garage to determine the overall scheme13general structure design16The working principle of mechanical system 17mechanical system composition 17Chapter 3 lifting mechanism design calculation20drive system design20motor choice 20Reducer choice 21pruning the choice of the brakes21tsssioidesigf) 22Open type of gear transmission design22chain design26The design of the shaft and checking32The design of the structural framework38 42Bearing choice44The design of the vehicle tray45Chapter 4 Control system47conclusion48thanks49references5050第1章绪论研究的背景与意义研究的背景随着改革开放的不断深入，中国经济的迅速发展，我国城市居 民经济条件的日益改善，私人轿车的数量大大增加，致使在人口集 中的城市里，在繁华的街道小车停车位的严重不足，使得停车难问 题日趋严重，立体车库无疑是解决小区停车难问题的一种有效途径。伴随着我国国民经济的高速发展以及城市化水平的不断加快， 车辆的拥有量在飞速的增长。车辆的不断增多，城市道路设施跟不 上经济发展的步伐，造成了动态交通的严重阻塞。同时停车场地设 置的不合理，出现了严重的占道停车，占用居住小区绿地，造成静 态交通混乱现象，从而进一步加剧了交通拥挤，破坏了城市的居住 环境和城市形象，破坏了动态交通和静态交通的关系，形成了恶性 循环。目前我国城市机动车辆的拥有量与停车位之比大约为5:1,也 就是说停车位的满足率只有200:4左右。停车位严重不足，造成机动 车非法停放、占道停放现象日益严重。从城市建设的经验看，要保 证交通不拥堵，不仅要满足100%的基本停车位，还要能满足20%的 公共停车位。近几年新增轿车每年在200万辆左右，按停车位与轿车 数之比为：1计算，每年需新增停车位240万个，才能满足停车位的 需求。目前，我国城市内大部分都采用平面式停车场。该种停车场 占地面积大，设备复杂，有效停车位置少，对人员车辆安全的保障 性差。平面停车场需要进出车道、通行车道，并且对宽度、转弯半 径、坡度都有规定，因此真正用于停车的面积只占建筑面积的一部 分，平均下来一辆小型车要占用40平方米的面积。平面式停车场由 于上述这些占地面积大、造价高、存车效率低、人员与车辆安全保百度文库-让每个人平等地提升自我障差等弊病，对于开发商的效益和业主的使用都非常不利。故建造 立体车库已是迫在眉睫，也是我国经济发展、人民生活水平提高所 带来的城市静态交通的必由之路。立体车库凭借其在许多方面的优 越性，从其诞生以来就广泛地引起人们的关注，并在近年来越来越 受到人们的重视，本文正是在这样的背景下，试图对城市住宅小区 的停车问题做一些研究与改造1 O论文研究的意义目前我国城市停车的主要类型还是大型公共停车库，规模大， 占地面积较大，建设资金大，停放车辆多，主要应用于车辆停放的 密集区如商业中心区、大型的车站等，这都需要有较大的建设地面 和空间。现在还没有应用于城市住宅小区的立体车库来解决私人汽 车的停放问题，为了解决住宅小区内的停车问题，只能利用小区内较小的面积， 建立中小型机械式立体车库，占地面积少，存放的车辆多，而且能 使住户存取车辆时.，既便捷乂安全可靠。垂直循环式机械立体停车 库以其土地利用率和空间利用率高，使用操作简单、灵活，安全可 靠，适应性强等诸多优点，是解决大城市住宅小区停车问题的主要 发展方向，将会在新开发的住宅小区及旧社区里大显身手。具体讲， 研究的意义主要有以下几个方面=:1 .节省空间立体停车库的占地面积为平面停车场的1/2-1/25,空间利用率 比建筑自走式停车库提高了 75%。尤其在商业中心区、写字楼、医院、 银行等人流量和车流量大的公共场所，发挥了很大的作用。2 .机械式立体停车库完全采用电脑控制，司机存车更方便司机不用进出车库，汽车熄火后进库，全自动停车和取车。车 50主在进入车库时只需停车刷卡或交费后，即可存取车，十分方便。 一般一次存（取）车时间不超过120秒，避免了传统自走式停车库存 取车需远距离走路，也免除了找车过程的时间耗费，还不受尾气污 染，安全便捷。3 .综合投资少机械式立体停车库占地面积小，大大节省了土地的投资费用， 而且空间利用率极高，运营过程中用电少、能耗低、管理人员少、 费用低。立体停车库土建结构简单，工程量小，消防要求低，通风 只需少量投资，因而也极大地降低了费用。据统计，新型立体停车 库设备每个车位投资约在2-6万元，而建筑自走式停车库每个车位的 造价约为12万元以上。4 .配置灵活立体停车库可单独设计，也可依附在其他建筑物内，可设在地 上、地下或半地下，型式多样，适应性广。5 .改善环境新型立体停车库不仅有效地改善了停车的环境，也可减少废气 排放、噪音及土地覆盖，改善了行车环境，增加了行车流量；改善 了人的生活环境，实现了人、车分流，同时也改善了居住生活环境； 停车不占地面，还增加了绿化面积。国内外发展状况1 .国内发展状况我国机械式车库的早期研究开发工作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。 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 50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。虽然立体车库在我国的发展势头非常的迅猛，但是目前立体车 库在住宅小区内的应用，却还是少的可怜。其主要原因还是人们的 思维观念没有转变过来，而技术上的问题已经退居其次。可以说， 50当前的技术已经完全可以满足小区内建造立体车库的主要要求，急 需解决的是人们的思想问题。伴随着我国住房业的迅速发展，小区 式居住方式已经成为市民住房方式的主流。并且，伴随我国经济的 迅速发展，人们拥有自己的私家车也已经成为一种必然。所以，正 是由于小区与私家车的数量越来越多，一旦人们的思想方式转变过 来，那么应用于小区内的立体车库必将会如同雨后春笋般迅速地生 长起来。而且，立体车库的技术也必然在今后的若干年内有大幅度 的发展。所以，无论是立体车库技术的研究，还是立体车库工程的 建造，发展前景都是非常乐观的。2 .国外发展状况早在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2-4层升降横移停车设 备；适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。国外发展立体停车库较早较好的有日本、韩国、德国等国家。 在亚洲，机械式停车设备采用较早且应用较普遍的国家有日本和韩 国。日本从20世纪60年代初开始研发机械式停车设备。当时日本 汽车保有量为500万辆，其中大多采用垂直循环式停车设备。80年 代，日本开始向韩国和我国台湾省出口产品和技术。90年代初，其 汽车保有量达到6200万辆，机械式停车设备得到高速发展，年递增 率猛增到30%以上，品种也从单一垂直循坏式发展为多种型式，至 今已开发生产出九大类共计近百个品种。其管理体制、技术标准等 方面日趋完善，在役的立体停车库数量也最多。韩国机械式停车设 50备行业是仿效日本起家的，发展历程比较平稳。20世纪70年代为起 步阶段，80年代为引进阶段，90年代为使用阶段。制造厂约有近百 家，已进入我国的有现代集团、LG公司、德山公司(DuksAnEng&M 龟Co., Ltd)、真山公司(JinsanPlantCo., Ltd)等。由于受到政府的高 度重视，各种机械式停车设备得到了广泛的应用，年递增速度达到 30%;2000年为其发展阶段，机械化停车设备将随供应量不断的扩大 而得到快速发展。德国的停车场行业也很发达，生产制造机械式停 车设备的厂商约有24家，其多高层钢结构立体车库性能分析和构件 标准化中KLAUS和OTTOWOHR两家公司的生产量约占德国总产量 的 80%C2o立体车库的分类经过多年的研究与发展，立体车库根据其构造上的不同，可分 为垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层循环 式、平面移动式、垂直循环式、简易升降式等立体车库。其中垂直 升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层循环式、平 面移动式立体车库是大型停车场，停放车辆多达数十辆以至上千辆 之多，适合于建在有相对较大的空间而且车辆停放密集区如中心商 业区、车站、码头等。垂直循环式、简易升降式一般占地面积较小， 存放车辆较少，适合家庭和住宅小区停车I”。(1)CSCK-垂直升降式立体车库垂直升降类汽车停车库亦可称为塔式立体车库，它是通过提升 机的升降和装在提升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存 取车的机械是停车库，如图1-1所示。垂直升降停车设备的工作原理是：用提升机构将车辆或在车板 提到指定层，然后用勇敢装在提升机上的横移机构将车辆或在车板 50百度文库-让每个人平等地提升自我送入存车位；或是相反通过横移机构制定存车位打开库门，驾驶员 将车辆开走。其内部为层状结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可 多达20-25层，平均50平方米的土地可容车40至50辆，比传统的停车 场容车率高出约10倍，是酒店、商场、商务场所等人口极度密集区 的首选停车设备。这种车库的高度较高（几十米），对设备的安全性、加工安装精 度等要求都很高，造价较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设， 也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。最适宜建筑在高 度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。图1-1垂直升降立体车库（2）升降横移类立体停车库采用已载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停 车库叫做升降横移类停车库，其工作原理为：每个车位均有载车板， 所需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做横移，不 做升降，上层车位或下层车位需通过中间横一层横移出空位，将载 车板升或降到地面层，驾驶员才可以今日车库把车取出4 o50百度文库-让每个人平等地提升自我此种立体车库如图1-2所示。采用模块化设计，每个单元可设计 成两层、三层、四层五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上 百个不等。顶层车板上下升降，底层车板左右水平横移，中间层车 板既可左右横移乂可上下升降。通过不断的交换空位，完成车辆的 存取。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。图1-2升降横移立体车库（3）垂直循环式立体车库垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而 达到存取车辆的停车设备。其工作原理是通过减速电机带动传动机 构，在牵引构件链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存 车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。存车时，司机将车开至设备存车拖架准确位置后，停妥后，司 机出库。按动操作按键，电机启动，存车拖架随之运动，另一存车 拖架转动到进口位置即停，则可进行下一存车操作；取车时，按下 所取车编号按键，设备动作，存车拖架按最短路程运行至出口，司 机进入存车拖架，将车开出。该类型车库占地小，容量大，利用地面两个平面停车位可同时停 放7-32辆车；机械性能稳定，安装操作简便，配置灵活，存取车方 50百度文库-让每个人平等地提升自我便；运行平稳，制动可靠，安全性高，外观轻巧美观。如图l-3o图1-3垂直循环立体车库(4)巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由巷道堆垛机或 桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并由存 取装置实现车辆的有序存取。其工作原理和堆垛式立体自动化仓库存取货物很相似，采用堆 垛机或桥式起重机作为存取车辆的工具，所有进到搬运器的车辆均 由堆垛机或桥式起重机水平且垂直移动到存车位，或者从存车位取 出，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷 道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用o巷道堆垛 式立体车库如图1-4所示。图1-4巷道剁堆式立体车库(5)多层循环立体车库多层循环式立体车库如图1-5所示。通过教车板左右移动与升降 的相互配合，使载车板循环运动，从而实现车辆多层存放。根据需 要，出入口可加设回转盘，避免倒车麻烦，适用于无法设置坡道的 场所，最适宜建于地形细且面积只允许设置一个出入口的场所。根据循环方向与停车方向的关系，可分为纵式和横式两类。根 据汽车出入地下室的方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的 直接出入式和用升降装置使汽车出入的升降式。图1-5多层循环立体车库（6）水平循环立体车库水平循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式停车设备叫做水平 循环式立体车库如图1-6所示。其工作原理是存取停放车辆的车位系 统在水平面上工作循环移动，将所需存取的车辆的载车板一出入口 处，驾驶员再将汽车粗哺乳或取出。按载车板运动的形式可分为原 型循环和方形循环式两种。圆形循环式，载车板运动形态成圆弧状， 方形循环载车板运动为直运动。应用这种停车库，可以省去原停车 的进出口通道，提高土地利用率。最适合建在狭长地形的地方。地 下室采用此种停车库，由于车辆存取是在出入口，原有行车道有停 车机械代替，不仅提高了地面利用率，还减少了废气排放，减少了 污染，降低了通风装置的费用。图1-6水平循环式立体停车库本设计的主要研究工作基于以上研究目标，确定本课题的主要工作，具体包括以下内 容：1 .垂直循环式立体车库的方案确定根据研究目标，将立体车库选定为垂直循环式。通过对五种不同的 立体车库的分析和比较，对照本文的目标，确定其中的一种为本文50百度文库-让每个人平等地提升自我所设计研究的方案。2 .立体车库总体结构设计在具体方案确定后，对该立体车库进行总体结构设计，确定本车库 由机械和自动控制两大系统组成。机械系统由整体框架、升降机构 和换向机构组成：自动控制系统由自动收费、自动存取和监控安保 三个子系统组成。同时，明确各系统的工作原理。3 .对立体车库的机械系统进行设计与分析根据立体车库的总体结构及各系统的功能，对机械系统中的整体框 架、升降机构和换向机构分别进行设计与分析。第2章立体车库方案及总体结构设计立体车库总体方案的确定1 .方案的选择方案一：升降横移式立体车库升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停 放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体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 50百度文库-让每个人平等地提升自我驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的 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。其工作原理是：三层三个车位可以升降，二层两个 车位可以升降和平移，一层的两个车位只能横向横移，空车位供三 层和二层的车位下降时借用。1、2号车位可以直接存放车辆；7号 车位需下降后再存放车辆；3号车位，则需先将1号和2号教车板右 移，再将3号载车板下降；4号车位，则需先将2号载车板右移，再 将4号存车板下降；5号车位需要先将1、2、3、4号四个载车极右移， 再将5号载车板下降；6号车位则需要先将2、4号载车板右移，再将6 号载车板降下如图2-1所示。图2-1升降横移式立体车库方案二：垂直升降式立体车库车库中间是升降机垂直运送汽车的通道，两侧是沿垂直方向设 置的停车车位，类似于电梯的工作原理，把容纳汽车的停车室和升 降汽车的升降装置组合起来。存取车时由升降机构带动车和托盘到 达指定层面，然后用横移装置通过横向伸缩把车和托盘搁放在指定 存车位置上或是相反。通过横移装置将指定存车位上的车辆和托盘 送入升降机构，升降机构降到车辆入口处，打开库门，将车开走。其内部为层状结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可 多达20-25层，平均50平方米的土地可容车40至50辆，比传统的停车 场容车率高出约10倍，是酒店、商场、商务场所等人口极度密集区 的首选停车设备5这种车库的高度较高（儿十米），对设备的安全性、加工安装精 度等要求都很高，造价较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设， 也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。最适宜建筑在高 度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。垂直升降式立 体车库如图2-2所示。图2-2垂直升降式立体车库方案三：垂直循环式立体车库垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而 达到存取车辆的停车设备。其工作原理是通过减速电机带动传动机 构，在牵引构件链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存 车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。结构示 意图如图2-3所示。图2-3垂直循环式立体车库示意图2 .方案的可行性分析垂直提升式立体车库一般高度较高(儿十米)，对设备的安全 性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、 三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。 此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低1 .产品特点：1) 节省占地，配置灵活，建设周期短2)可采用自动控制，构造简单，安全可靠。3) 存取车迅速，等候时间短。4) 运行平稳，工作噪声低。垂直循环立体停车库，该类型车库占地小，容量大，利用地面 两个平面停车位可同时停放7-32辆车；机械性能稳定，安装操作简 便，配置灵活，存取车方便；运行平稳，制动可靠，安全性高，外 观轻巧美观I。产品特点:1)占地少，两个泊位面积可停6 -10辆车。2) 外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。3) 价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。4) 可采用自动控制，运行安全可靠。三.方案的确定从经济性，适应性，安全性出发，选择方案三垂直循环式立体 车库。2. 2总体结构方案的设计该种设计方案，减少了车库的设计难度，建造费用和复杂程度。 轿厢内只存放一辆轿车，能够减少轿厢的体积，从而从整体上减少 了车库的设计尺寸与建筑面积。由于只有一个车库口，该车库适合 于设在小区的边缘处，不会对小区内的住宅楼产生过多的遮挡或者 噪声等影响，而且可以通过增加高度的方法增加轿厢的数量从而增 加车库容量，不必担心对周围产生影响。只具有一个车库口，同时 也减少了车库控制系统的设计与编制难度，减少了控制设备。该车 库也存在着不足：由于只有一个车库口，在存取车辆高峰时会增加 车辆的等待时间和存取时间。由于不配备换向设备，则必须在车库 口前面留有足够的空间给车辆进行调头，这样就增加了车库的附属 建筑面积。对于内部建筑面积紧张的小区来说，这种设计方案并不 是一个最优秀的方案。2. 2. 1机械系统的工作原理机械式垂直循环的机械系统的工作原理是通过减速电机带动传 动机构，在牵引构件一一链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架， 存车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。2. 2. 2机械系统的组成垂直循环式立体车库由驱动及传动系统，钢组合结构，电控系 统。驱动及传动系统包括电动机、减速器、制动器、传动轴、链轮 链条传动、开式齿轮传动；钢组合结构包括梁、立柱、载车板。基 本组成框图如图2-4所示。图2-4垂直循环式立体车库的组成1.整体框架车库钢结构骨架支撑动力装置、机械传动系统和停车载荷，为 保证停车设备安全、可靠的工作，它具有足够的强度、刚度和稳定 性。车库钢结构骨架由支柱、横梁、斜拉杆、腹杆和支撑动力及附 属装置的上、下支承梁等组成，其支柱通过螺栓与基础相连。车库顶端与底端设有角轮导轨，车库两边设有托架边轨，轿厢 在这些轨道上完成循环升降运动。立体车库的整体框架结构示意如图2-5所示。1.整体框架；2.托架：3.托架导轨：4.下链轮：5.处条导轨：6.彼条：7.上链轮图2-5立体车库总体框架图本车库一共可以容纳8辆小轿车，即拥有8个小轿车轿厢。在 任何时刻，车库的最顶端与最底端都要有一个轿厢，其余6个轿厢 平均分配在车库的两边。轿厢大小要依小轿车的外形而定，小轿车 外形尺寸通常是长5050mm宽1850mm高1550mm。轿厢重400Kg 车库总体尺寸为6766mmx5345mmx9663mmo2.升降机构机械传动系统安装在钢结构骨架上，由传动部件、张紧装置、 链条、车辆托盘、链条导轨、托盘导轨等部分组成。传动部件是使机械循环运行的机构，张紧装置是保证机械正常 运行的部件，链条是连接链轮与张紧链轮的牵引构件，车辆托盘是 存取车的承托装置，链条导轨和托盘导轨是保证链条和托盘正常运 行的构件。此传动系统由电动机、行星减速器、开始齿轮传动、链 轮链条组成。电动机转动通过减速器进行第一次减速，联轴器带动 开式齿轮第二次减速。由于齿轮与链轮在同一根轴上面所以链轮和 齿轮同时转动带动链条转动，从而实现车厢的上下运动。系统传动图如图2-6所示图2-6系统传动图第3章升降机构的设计计算升降机构主要由电机、制动器、双级行星齿轮减速器、联轴器、 开式齿轮和链传动等组成，及由驱动系统、传动系统组成。3. 1驱动系统的设计计算电动机的选择1 .计算功率链条速度不可太快，否则不但对车库整体机构造成损害，降低 车库使用寿命，而且会对轿车本身造成一定的危害；链条速度也不 可太慢，否则会使车库工作效率降低。按存取车辆时间小于一分钟 计算，链条循环取速度为6m/min, 一辆轿车的重量是1 700kg,托盘上 升所需最大功率：山参考文献知电动机输出功率：P0 = Pw/k(3T)式中：Fw工作机所需功率； w 减速机与工作机之间的传动总效率。Pw =(3-2)其中：驱动力；Fw = mg = (1.7 + 0.4) X 9.8 X 8 = 164.6 kN工作速度vw=6ni inin代入数据得：Pw = FwVw/60 = 164.64 x 6/60 = 16.46 kN链传动总效率：% =小 X 7J2 X rj3 . X 71n(3-3)小一一联轴器效率，查参考文献16表1-2取；人 滚动轴承传动效率查参考文文献16表1-2取。代入数据得：小v = / x rj24 = 0.94则电机的输出功率为:Po = Pw/痴=16.64/0.94 = 17.702kN2 .选择电动机由参考文献16表6-2-1,取同步转速750r/min,有效转速 720r/min,额定功率的起重冶金电动机Y225s-8。减速器的选择链条传动速度：n = v/Tid = 6/2tt = 1.31r/min(3-4)总传动比：i 忘=N./n = 750/1.31 = 572.5(3-5)取减速器及传动比力为130,则开始齿轮的传动比J为：i2 = 572.5/130 = 3.84由传动比130确定减速器的型号，根据参考文献16表3-8-58 选取减速器型号为NGW102,传动比代号为18,机座号10。高速轴 输入功率，低速轴输出转矩1413N-m。制动器的选择制动器的类型很多，现在广泛被采用的是电力液压瓦块制动器 (代号为YWZ),有标准产品，可以买到。这种制动器动作平稳，噪 声很小，寿命长，尺寸小，重量轻，不易渗漏，而且省电，交流供 电方便，可用于操作每小时720-1200次。补偿型单推杆有补偿制动磨的功能，不需要经常调整。制动器制动轴与Y型轴孔4=48相配的。=200由参考文献19选 取制动器型号为YWZ200/25 o3. 2传动系统的设计开式齿轮传动设计1 .选择齿轮的材料、热处理、精度及齿数（1）车库为一般工作机械，故选择8级精度（GB/T10095-2000）（2）由参考文献20表7-2,选小齿轮的材料为45钢，调质， 齿面硬度为230HBW;大齿轮材料为ZG310-570,正火，齿面硬度为190HBWo（3）选小齿轮齿数Z=40,Z2 =i2 xz1 = x40=1522 .按齿面接触疲劳强度设计设计公式为：dlt(3-6)1） 确定公式中的各计算参数（1）选择载荷系数K产（2）计算小齿轮传递的扭矩：= 9.55 x 106 x- = 9.55 X = 2.42 x 105 （3 - 7）1N750,，（3）由参考文献20图选取区域系数ZH = 2.5（4）由参考文献20查的开式齿轮传动中,=0.3 05取 aa0.3（5）由参考文献20表7-10查的材料影响系数Ze = 189.8MPa(6)由参考文献20图(b)小齿轮接触疲劳强度极限aHliml = 590MPaoHUm2 = 470Mpa(7)计算应力循环次数：M = 60nJLh = 60 x 750 x 1 x (20 x 5 x 365) = 1.64 x 109(3-8)(8)由参考文献20图取接触疲劳寿命系数K“ni = 09, 5 = 0.95(9)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数S=l, 则：(JH1 =11ml= 0 9 x 590Mpa = 53MPa (3 - 9)aH2 =0.95 x 470MPa = 446.5MPa(3 - 10)2) 设计计算(1)计算小齿轮分度圆直径t，代入GT较小值。即:代入数据得:3 2x 1.8 X 2.42 x 105J 03/189.8 X 252 446.5)=354.6mm(2)计算圆周速度也7rdit几1v =60 X 10003.14 x354.6 x 750 = 1 Q 9160 X 1000(3 -12)(3)计算齿宽b:b = 0d X dit = 0.3 X 354.6 = 106.38(4)计算齿宽与齿高的比模数 mt = = 34,6- = 8.86mm齿高 h = 2.5mt = 2.5 X 8.86 = 19.93mm(3 - 13)b _ 106.38 h= 19.93=5.34(5)计算载荷系数。根据v=s,8级精度由参考文献20图查的 动载荷系数Kv = 1.13直齿轮KHa = KFa = 1 KHp = 1.456由卜 K“6= 1456,由参考文献20图的KF. = 1.41故载荷 系数：K = KA-Kv-KHa- KHp = IX 1.31 x 1 x 1.456 = 1.645 (6)按实际的教荷系数校正所得的分度圆直径：(3 - 14)50(7)计算模数m：八 344.88(3- 15)m = = = 8.62mmZi 40取标准模数m= 10mm（8）计算分度圆直径、中心距、齿宽: = mzj = 10 x 40 = 400mmd2 = mz2 = 10 x 152 = 1520mm4 + d2 400 + 1520a =-=960mm22(3 -16)计算齿宽:b = 0d x d = 0.3 x 400 = 120mm取瓦=120mm b2 = 120mm3校核齿根弯曲疲劳强度(3- 17)1）确定计算式中的各个参数（1）载荷系数：K = KA-Kv-KFa - KF = lx 1.31 x 1 x 1.41 = 1.593（2）齿形系数与应力校正系数为：小齿轮= 2.65纥皿=1.58大齿轮 YFa2 = 2.1808 YSa2 = 1.7808（3）计算弯曲疲劳应力由参考文献20图（b）查的小齿轮的 弯曲疲劳强度极限 （JFE1 = 430MPa oFE2 = 380MPa由参考文献20表查的弯曲疲劳寿命系数 Kfn1 = 0.89 Kfni = 092取弯曲疲劳安全系数S=,贝hr、 KfniOfei 0 89 X 430z 、0/=,差=MPa = 294.4MPa（3 - 18）OJL 。校核公式1 Kfm20F21 0.92 X 380zaF2 =MPa = 268.9MPa(3 - 19)JJL(4)小齿轮所受的圆周力:Ft = 27i/di = 2x 2.42 X 105/400 = 1200N(3 - 20)2)校核计算% = 丽=1.593 x 1200 x 2.65 x 1.58125 x 10=65.44MPa 片a2匕a2=65.44 x2.1808 X 1.78082.65 x 1.58=60.69MPa aF2所以大小齿轮的弯曲疲劳强度均满足强度要。3. 2. 2链传动的设计传统的链传动主要由链条、主动链轮和从动链轮组成，在停车 装置传动系统的牵引链条上，每隔一定间距安装1个存车托架，存车 托架与传动链条相连，用于存放车辆。启动电机时，传动系统的牵 引链条在垂直平面内循环运行，带动存车托架做垂直循环运动，从 而达到存取车辆的目的。1. 链条的选择由参考文献19,中心距大，传动比小，速度较低时选大节距 单排链。由额定功率Po,和转速n查的参考资料19,图选择滚子 链型号为40A,查表6-1的链条节距(GB/T1243-1997)。主要技术参数：即节距p=滚子外径di = 39.68mm销轴直径= 19.84mm内链节内宽极限拉伸教荷FQlim = 347000N单排每米质量q=m内链板高度：九2 = 60.33 mm技术要求：调质处理220250HBS ,材料为45钢。表37 40A滚子链的基本参数和尺寸链号节距P mm滚子 外径mm内链 节内 宽mm内链 节外 宽mm内链 板高 度mm销轴 直径mm极限拉 伸载荷 Q单排重量qkg/m40A347kN润滑方式：根据链速6m/s,节距=由参考文献19图选择用油刷或油 壶人工定期润滑方式。链条结构：在导轨滚子链的链节上加装八个特殊输出机构，并均分布在链 条上，每个机构由两个联结部分组成：一个联结与链条内链板联接， 安装只要替换链条中一个链节的内链板即可，另一个联结与托盘上 的横轴相联接。此特殊的输出机构的导轨链如图3-1所示：1.导轨徒输出装置图3-1导轨链2链条的设计计算根据本次设计要求：存量为八台车，选择车架尺寸宽为2050mm, 高为1700mm。可以初步估计链轮直径在两米左右。由p=查参考文 献19,选取齿数z=95则分度圆直径：(3-21)=1920.75mm为使托盘运动至车库上部的链轮最上端时不发生碰撞，每个特殊 输出结构之间距离至少为。(1)初步估算链轮中心距：2.15n - nd 2.15 x 8- 3.14 x 1920.75 x W3,、a = 5.59m (3 - 22)(2)链节数计算:链长长度L = 2.15 X 8= 17.20m链条节数17.20Lp = - = t = 271p P 63.5 x IO-3(3)确定链条实际中心距: 由参考文献19表知 链条长度LpP 271 X 63.5L = = 17.208m10001000当 Z = Z2 = Z 时理论中心距：P z 、63.5 z 、a = -(LP-Z) =(271 - 95) = 5.588m实际中心距:ar = a - Aa其中 Aq = (0.002 - 0.004)a,取 Aq = 0.003aa1 = 5.588 - 0.003a = 5.571m(4)链条速度取最长取车时间t=lmin,则有L17.2080.157,v =-=m = 8.6m/ min2t 2x60 s/IIIznpv =1000lOOOv 1000 X 8.6n =1.558r/ minzp 95 x 63.5/(3 - 23)(3- 24)(3 - 25)(3 - 26)(3- 27)(3 - 28)(5)按静强度校核由参考文献20 6-16：对于链条速度v SKaF 10.06 + 20.48-3 - ,一经校核符合强度要求3链轮结构的设计计算本次设计采用滚子链国家标准规定的端面齿形即三圆弧直线齿 形，这种齿形与滚子啮合时的接触应力小，且作用角随着齿数的增 大而增大，所以啮合性能好。小直径链轮一般做成整体式，中等直径链轮多做成辐板式，为便 于搬运、装卡和减重，在辐板上开孔，大直径链轮可做成组合式， 此时齿圈与轮芯可用不同材料制造。111 P= 19.05, z不限。根据参考 资料16表选用腹板式，由于要求强度较高，耐磨损故采用材料 为 ZG310-570o链轮的结构尺寸如图3-23_TZ7%图3-2轮毂结构主要技术参数：由参考文献19表得轮毂厚度dk220九=9.5 + J + O.Old = 9.5 + + 0.01 X 1920.75 = 65mm (3 - 33)66轮毂直径以=dk + 2h = 350m m百度文库-让每个人平等地提升自我轮毂长度I = 4h=260mm分度圆直径d=齿顶圆直径d。= d + 1.25p - & = 1960.68mm齿根圆直径 % = d d = 1881.07mm腹板厚度t = 28.6mm齿 w, bf、= 0.95瓦=36mm齿侧倒角 ba = 0.13p = 8.25mm4链的张紧装置链传动张紧的目的，主要是为了避免在链条的垂度过大时产生 啮合不良和链条的振动现象；同时也为了增加链条与链轮的啮合包 角。本次设计的张紧装置为弹簧自动调节装置，该机构通过与链轮的 自由安装配合来调整链条的张紧程度。3. 2. 3轴的设计与校核选取材料均为45号钢，主传动轴两根（由于主传动轴较长，为 便于加工将其分为两段，中间用联轴器连接），从转动轴两根，材 料均为45钢，调质处理220250HBS,查参考文献23表19-1知： 45钢的。8 = 600MPa,其屈服极限% = 350MPa,且查表0-2知，对塑 性材料有：弯曲af = 11.2，扭转可=0.50.6团，挤压= 1.52.5，剪切（jj = 0.60.8。因45钢许用拉应力为= 至177.5MPa, n为安全系数，对塑性材料通常取1.52.2,故。内= n 178MP, t = 90MPa.1下链轮轴的设计校核共两个从动轴，长度为748mm在车库上部对称分布。在直径 220mm处装配链轮，上面开有键槽，防止轴和链轮的相对移动，该 段长260mm；与轴承座配合的直径为200mm ,该段长34mm,链轮 50百度文库-让每个人平等地提升自我左右均有一个；它需要承受垂直方向的压力，链轮轴向定位采用轴 肩定位。轴的公差，跳动度以及圆柱度，表面粗糙度，轴肩粗糙度 均按照与配合的要求选取。如图3-3示意图所示，具体的结构和受力 分析如图3-3:50B C D ETl五PrnTnTnTniTrmv图3-3轴的结构和受力分析(1)轴的受力分析据受力分析处处在复杂的应力状态下，故需对其弯扭合成法来进 行强度校核。每根从动轴受到的最大压力为四辆车的重量：m1 = 4 x 1700 = 6800kg链条总重量啊=% pq = 296 X 63.5 x 10-3 X 16.1 = 302.68kg取链轮质量= 500kg由 F = mg = (m1 + m2+ rn3)g = 76.03kg(2)计算弯矩和扭矩F L FL 76.03 X (560 - 140)z 、M = -x- = = 7.96kN - m (3- 34)T = M M = Fd/2式中F为四辆车的重量尸=mg = 4 x 1700 x 10 = 68kN代入数据T = M = 68 x 1920.75/2 x IO-3 = 65.31kN - m扭矩图如图3-5所示:图3