垂直提升式立体车库的结构设计

苏州科技大学本科生毕业设计 论文 I 垂直提升式立体车库的结构设计 摘 要 许多老旧小区在当初建造时没有建造配套的地下停车场 这在私家车很少的时 代没有出现什么问题 可是最近几年 随着社会的发展 人们的收入不断提高 私 家车得到了普及 现在几乎每一个家庭都拥有一部私家车 许许多多的老旧小区 甚至一些新建小区出现了停车难的问题 停车难已成为困扰小区居民们很久的问题 针对这个问题 此次设计的题目就是设计一个居民住宅小区的使用的垂直提升式立 体车库 考虑到城市居民的私家车以普通家用轿车为主 综合考虑市场上主流家用 轿车车型的尺寸与重量 结合安全因素 此次设计的垂直提升式立体车库的参数按 重量为 1 7 吨 按尺寸长 5500mm 宽 2050mm 高 1800mm 来设计 整个立体停车 库占地面积大约为 64m2 立体车库的高度约为 17m 共 5 层 每层可停放两辆汽车 一台立体车库可停放 10 辆家用轿车 可将土地的利用率提高 5 倍 设置 1 台这样的 立体车库 10 户居民的停车需求可以基本得到满足 关键词 老旧小区 垂直升降 车库 结构设计 土地利用率 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 II Structure design of vertical lifting type stereoscopic garage Abstract Many of the old district not supporting the construction in the original construction of the underground parking lot the car a few times in what no problem but in recent years with the development of society people s income is increasing private cars have been popularized Almost every family now owns a private car Lots of old districts even some new ones have difficulty in parking Parking has become a problem for the residents of the community for a long time In view of this problem the theme of this design is to design a vertical lifting stereo garage for residential quarters Considering the city residents of private cars to ordinary family car the size and weight of comprehensive consideration on the market mainstream domestic car models combined with the safety factors the parameters of vertical garage design according to the weight of 1 7 tons according to the size and length of 5500mm width 2050mm high 1800mm design The parking area is about 64m2 the garage height is about 17m a total of 5 layers each layer can park two cars a stereo garage 10 family car the land utilization rate increased by 5 times Set up 1 such a three dimensional garage 10 households parking demand can be basically met Keywords Vertical lifting three dimensional garage structural design Land use efficiency 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 1 目录 第一章 绪论 3 1 1 引言 3 1 2 世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况 3 1 2 1 目前立体车库主要种类 3 1 2 1 中外立体停车设备的发展 6 1 3 工作内容 6 第二章 垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计 7 2 1 工作原理 7 2 2 整体设计 7 第三章 主框架部分的设计 8 3 1 钢结构设计与材料选择 8 3 2 钢结构部分材料的选择 9 第四章 提升系统的设计 10 4 1 升降电动机的选择 11 4 2 导轮及其组件的设计计算 12 4 2 1 材料的选择 12 4 2 2 导轮尺寸的选择 12 4 2 3 导向轮样式的选择 12 4 2 4 强度的校核 13 4 2 5 导轮相应配套零件的选用 15 4 3 钢丝绳的设计计算和选型 15 4 3 1 钢丝绳的长度计算 15 4 3 2 钢丝绳的选型计算 16 4 4 对重的重量计算 18 第 5 章 水平横向移动系统的设计 19 5 1 确定水平横移电动机 19 5 2 横移链传动的设计 20 5 2 1 确定链轮齿数 20 5 2 2 计算功率 20cP 5 2 3 估求链轮机构的中心距 a 和链节数 LP 21 5 2 4 功率 和链的节距 的确定 210 5 2 5 确定链实际长度 L 及中心距 21 5 2 6 求链速 21 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 2 5 2 7 求轴上的力 Q 22 5 2 8 按静强度校核链条 22 5 2 9 确定润滑方式 23 5 2 10 结构设计 23 5 3 轴的设计 23 5 3 1 轴的结构设计 24 5 4 联轴器及键的选择 25 5 4 1 联轴器的选择 25 5 4 2 键的选择与强度校核 25 5 5 轴承选择 27 5 5 1 轴承的选用及校核 27 5 5 2 轴承润滑 27 5 6 载车板水平横移的车轮和导轨的选择与确定 27 5 7 停车位的总体设计 28 5 8 车载板结构设计 29 第六章 其他辅助配备 30 6 1 电控系统 30 6 1 1 控制系统组成 31 6 1 2 控制系统的故障检测 31 6 2 安全设置 31 6 3 照明 32 6 4 消防 33 总 结 34 致 谢 35 参 考 文 献 36 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 3 第一章 绪论 1 1 引言 随着经济的发展 我国的汽车保有量越来越大 调查数据显示 到 2016 年底 中国共有机动车 2 9 亿辆 这其中汽车的数目达到 1 94 亿辆 机动车驾驶人达到了 3 6 亿人 这其中汽车驾驶人更是超过了 3 1 亿人 据有关部门统计 我国机动车和 驾驶人数在 2016 年全年保持了快速的增长 2016 年全年新登记汽车 2752 万辆 新 增驾驶人 3314 万人 与 2015 年相比 私家车增加 2208 万辆 增长 15 08 上海 深圳等发达地区平均每四个人就有一辆私家车 许多老旧小区在建设时 并没有建造配套停车设施 最近几年汽车数量的不断 增长 停车难已经成长久困扰老城小区居民的问题 给普通居民的生活带来极大的 不便 随意停放的车辆也造成加剧了交通拥堵 地面停车场必须设置供车辆驶进驶 出的通道 每辆车平均占地超过 35 平方米 而使用三维立体式车库 同样的面积设 置 5 层 每层停放 2 辆汽车 一共可以停放 10 辆车 立体车库通常情况下是单台集 装而成 可随机设置在住宅楼下 也可以将多个车库结合 设置在一大块空地上 1 2 世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况 立体停车库经过多年的发展 主要发展出以下四种形式 1 2 1 目前立体车库主要种类 1 升降横移式 结构简单 操作简便 能耗造价低 设置灵活 自动化程度较低 因受力链绳 及存取时间的限制 可建停车规模有限 一般层高不超过 5 层 占地面积大 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 4 图 1 1 为升降横移式车库 2 巷道堆垛式立体停库 巷道堆垛式的特点是低噪声 低能耗 自动化技术高 等待时间长 进出口少 图 1 2 为巷道堆垛式立体车库 4 垂直循环式 垂直循环式立体车库可与建筑物连在一起也 规模小一点的也可以在室外单独 进行设置独立 它具有面积小 方便灵活 拆装方便 运行平稳 可靠性高等优点 但它的缺点也十分突出 存取车速度慢 产生噪音 震动大 能耗高 工作机动性 较差 结构易变形 存取室狭小 存取车不方便 目前较少使用 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 5 图 1 3 垂直循环式立体车库 4 垂直提升式立体车库 垂直提升立体车库以钢材为主体框架 车库的第一层不停放车辆 用于车辆的 进入与离开和驾驶人员的出入 从第二层开始 每层布置两个车位 一左一右 中 间部分是空的 用于升降台的上升和下降 存车时 车辆驶进车库 当升降台下降 到与地面平齐时 将车辆正确停放在载车板的正确位置上 提升电机牵引 升降台 带着载车板提升到还有空车位的那一层 载车板可通过升降台上的导轨出入正确的 停车位 取车过程与停车过程相反 取车时 升降台带着载车板提升到存放车辆的 那一层 载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台 升降台带着 汽车和载车板下降到与地面平齐时 车主进入车库 开走汽车 图 1 3 为升降横移式立体车库 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 6 1 2 1 中外立体停车设备的发展 相比于我国 国外早在 30 前就开始研发和使用三维立体停车设备了 1 就目前使 用情况来看德国 英国 法国等西方发达资本主义国家的立体停车设备起步早 功 能完善 在东亚 目前我国台湾 日本 韩国在立体停车设备的研发和使用处于领 先地位 我国的立体停车设备起步较晚 但发展很快 未来的前景广阔 上个世纪 80 年 代 2 我们中国的三维立体车库研发开始起步 从那时起 我国开始从国外引进立 体停车设备 90 年代以后 随着私家车的普及 停车设备得到了广泛的推广 进入 21 世纪 经过 30 多年的引进吸收和研发创新 我国在立体停车设备领域取得了很 大的进步 目前我们国家的立体停车设备产品的本地化率超过 50 同时还在不停 的推出新产品 一些新技术如计算机控制技术 远程控制技术 人工智能技术 人 机工程学等也不断的被运用到立体车库的设计过程中 1 3 工作内容 在大量查阅和分析国内外相关产品的资料后 结合我们所面对目前的实际问题 发现相比于升降横移车库 它所占的面积更小 自动化程度更高 相比于巷道堆垛 式 它的存取车速度更快 相比于垂直循环式 它的噪音更小 能耗小 这在提倡 节能环保今天 具有十分重要的意义 我们发现垂直提升式车库相比于其他形式的 立体车库具有平面和空间的利用率最高 运行平稳 适应性好 成本低廉等突出的 优点 综合分析来看垂直提升式立体车库比其他类型的立体车库更加适合小区的使 用 因此我将垂直提升立体车库作为本次设计的对象 此次设计的工作内容就是设计一个供居民住宅小区的使用的垂直提升式立体车 库 该车库按单车重量 1 7 吨 尺寸长 5500mm 宽 2050mm 高 1800mm 来设计 每台车库占地大约 64m2 高约 17m 一共分为 5 层 每层停放 2 辆汽车 一共可停 放 10 辆家用轿车 具体设计内容由总体布局设计 主框架设计 起重系统设计 横 移系统设计和其他车库配置设计五大部分组成 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 7 第二章 垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计 2 1 工作原理 垂直提升立体车库以钢材为主体框架 升降电动机布置在车库的顶端 横移电 动机布置在载车板上 每个车位都要配备一个载车板 整个车库一共要配备 10 个载 车板 载车板的作用就是将汽车对应的送入车位 车库的第一层不停放车辆 用于 车辆的进入与离开和驾驶人员的出入 从第二层开始 每层布置两个车位 一左一 右 中间部分是空的 用于升降台的上升和下降 存车时 车辆驶进车库 当升降 台下降到与地面平齐时 将车辆正确停放在载车板的正确位置上 提升电机牵引 升降台带着载车板提升到还有空车位的那一层 载车板可通过升降台上的导轨出入 正确的停车位 取车过程与停车过程相反 取车时 升降台带着载车板提升到存放 车辆的那一层 载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台 升降 台带着汽车和载车板下降到与地面平齐时 车主进入车库 开走汽车 垂直起重式立体车库的主要特点是在有限的空间停放更多的汽车 在狭窄的空 间内 充分利用空间 加上 PLC 和相关的传感器控制系统配置 带来一个高效 安 全 可视化的三维立体车库 2 2 整体设计 此次设计的垂直提升立体车库可以大致分为四个小部分的设计 钢结构系统的 设计 垂直起重系统的设计 载车板水平横移系统的设计 消防 照明等其他系统 的设计 具体工作的步骤如下 一 每台车库占地大约 64m2 高约 17m 可停放 10 辆家 选取合适的材料 校 核整个框架强度性能 二 根据传动结构分析和受力分析 选择合适的升降方式穿行 查阅相关手册 选择合适的电动机和减速器 设计滚筒和选择吊索 三 设计横移机构的设计 根据汽车和载车板的重量 结合考虑横向移动的速度 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 8 选择合适的电动机 传动链 设计载车板的滚轮 轨道 四 其他系统的设计 包括电控系统 安全系统 照明系统 消防系统综合的考 虑 车库整体设计如下图所示 图 2 1 垂直提升式立体车库的整体设计 第三章 主框架部分的设计 3 1 钢结构设计与材料选择 不同于其他设备 停车设备的对象是人们使用的汽车 汽车体积大 重量重 一旦发生意外后果将不堪设想 考虑到以上的各项原因 停车设备的钢结构不同于 普通设备的钢结构 必须具有比普通钢结构更好的良好的力学性能 它对钢材的强 度和刚度都具有很高的要求 H 型钢等钢材都是目前用来制作立体车库钢结构的理 想材料 通过焊接将所有钢材连接成想要的形状 再用高强度螺栓将这些零件连接 起来 组成主体框架结构 这样得到的框架结构具有良好的力学性能 完全可以满 足性能要求 在多种不同的结构形式中 单柱形式的安装拆卸最为方便 运输搬运也最为方 便 所以确定单柱形式为本次垂直提升式立体车库的设计钢结构部分的结构形式 其结构如图 3 1 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 9 图 3 1 单柱钢结构形式 查阅钢铁材料手册 3 选择 型 截面为一个长 的正方形 2078GB 250m 将一块 的正方形铁板 40m厚 度 为 17m高 度 为 40 3边 长 为 厚 度 为 焊接在立柱底部 在正方形钢板的上下左右各安上一个地脚螺栓 再焊上四个加强 筋保证立柱的稳定 截面形状如下图 3 2 所示 图 3 2 立柱截面形状 3 2 钢结构部分材料的选择 本次设计的车库的主体骨架由 钢材结构组成 钢材料的牌号选择为H热 轧 型 主体框架的横梁型号 侧面横梁受力较小 可选235QA 18GB706 热 轧 工 字 钢 16热 轧 槽 钢 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 10 图 3 3 横梁的工字形截面 斜拉杆 加强筋都采用热轧等边角钢截面 角钢号数为 截面形10GB978 状如图 3 4 所示 图 3 4 等边角钢截面 本设计选择的钢材承载能力强 强度高 刚度好 具有很强的抗弯抗压能力 根据对立体车库的受力分析 该钢架结构满足设计要求 第四章 提升系统的设计 垂直提升式立体的提升系统的作用是将汽车地面提升到车位高度 或者是将汽 车从高空平缓的下降到地面上 升降的基本过程是通过升降电动机转动 带动曳引 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 11 轮转动 钢丝绳绕过大导轮与水平导轮 改变传动的方向 带动升降台的的升降 4 1 升降电动机的选择 初设升降速度 汽车重 1 7 吨 加上载车板 横移电动机等横移部v 9m 件的重量 总载重约为 2 吨 提升所需功率为 kw94 215 0892gv MPw 求电动机输出功率 w 0 式中 工作机所需功率wP 减速机与工作机之间的总效率 n321w 式中 链传动效率 0 961 滚动轴承的效率 0 99 2 代入数据得 94 0 9602w 则电动机的输出功率为 3 12kwwP 选择 的减速电动机 主要性能参数如下 537MLPK型 号 k功 率 0Hz频 率 20V电 压 6速 比 21minr输 出 转 速 图 4 1 电机的外形图 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 12 4 2 导轮及其组件的设计计算 4 2 1 材料的选择 导轮是用来对对绳索进行导向的 在本设计中选择的导轮材料为 绳槽半60QT 径 是根据绳索 来确定的 导轮的主要尺寸通过查手册确定Rd7 直 径 的 4 2 2 导轮尺寸的选择 导向轮尺寸见下图 4 1 图 4 1 导向轮的尺寸 11123460 4 5 0 6 0 5 14 BECRRMS 查表选择直径 Dm 4 2 3 导向轮样式的选择 导向轮的基本尺寸和样式见下图 4 2 查手册 选择导向轮合适的轴承 尺寸如下 310B 5D60 宽 度 162A 12NF60B 48 72S 轮毂外形大小如下 1R9 20d 取 35H04DM129 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 13 152D 173519D 60B71D 15 F2150D R 4n螺 栓 孔 数 8n螺 钉 孔 数 图 4 2 导向轮的尺寸和外观 4 2 4 强度的校核 导向轮的受力见图 4 3 图 4 3 导轮的受力示意图 在计算导向轮的受力时 应该分析的是合力 合力计算的公式为 4 2sinpF 1 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 14 上个式子中 为钢丝绳对导轮所施加的拉力750FN 是指钢丝绳缠绕在导向轮的上面包角 4 所以 452sin0sin70 2p N 弯矩的计算公式如下 4 2 max16pFLM2213 405784LDm 轮 缘 弧 长 带入计算得 max57 162 3116pFN 校核弯曲应力 4 3 maxsin82wpFLW 上式中 310Wm 为 抗 弯 模 数 wpMP 许 用 弯 曲 应 力 将上面的数据带入下面的式子中计算有 max7501 45sinsin6 3210828aaFLMPW 校核压应力 4 4 2sinccpFA 式中各个符号的含义如下 270Am 代 表 截 面 的 面 积 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 15 0 2 取 表 示 断 面 的 折 减 系 数 1MP cp 表 示 许 用 压 应 力 将上面的数据带入下式计算有 452sin70sin2810 1oc acpaFMPA 可以得到导轮的选取满足力学性能要求 校核完毕 4 2 5 导轮相应配套零件的选用 根据计算得到的滑轮直径和壁厚选择 310B 56D680 714D621NF6滚 动 轴 承 分 别 选 取 型 和 密封形式选择皮碗密和封盒毛毡密封 图 4 3 为导轮配件的示意图 4 3 钢丝绳的设计计算和选型 4 3 1 钢丝绳的长度计算 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 16 根据本设计基本参数 车高为 2m 则理论每层停车位高度为 2m 根据经验取安全 高度系数 K 1 15 则每层设计高度应为 2 1 15 2 2 3 依此计算楼层总高度 6 6 2 3 13 8 初选单根钢丝绳长度 1 2 1 2 13 8 16 56 4 3 2 钢丝绳的选型计算 1 钢丝绳的类型选择 钢丝绳类型的选择是通过查阅起重机设计手册 5 完成的 通过查阅 结合立体 车库中钢丝绳的试卷工作状态 选择双绕绳式 交互捻绕型绕制 选择钢丝绳与导 轮的接触方式为线接触 钢丝绳的截面形状为圆型 钢丝绳的绳芯选择为纤维 2 钢丝绳的直径的选择 4 5 14maxdcF 上式中各个符号的含义如下 表示钢丝绳最小直径d 表示钢丝绳所受最大拉应力maxF 是通过手册查取的0 19bcMp 为 选 择 系 数 对钢丝绳进行受力分析 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 17 图 4 2 升降机构总体受力 钢丝绳所受拉力 T 钢丝绳所提升的重力 汽车的重量加上载车板和升降台的重量 G 设计之初设定的汽车重量为 1 7 吨 加上升降台和载车板的重量 预计总重量 达到 2 吨 17032010gN 因此单根钢丝绳的受力为 max54FG 钢丝绳的直径的最小值为 in 9 7 dcm 选择的直径必须大于 mi7 0 在提升电动机刚刚开始工作的时候 会产生一定的加速度 选择 02d 下面要对应力进行校核 钢丝绳的破断应力应该满足公式 4 6 maxnF 上面式子中的各符号含义如下 由下面的计算得到0F为 最 小 破 断 拉 力 从相关的资料查取n为 安 全 系 数 0F5 30N 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 18 0F 21N30 根据计算 选用的钢丝绳的强度符合提升机构的力学要求 最后确定选择用的型号 为 619S 4 4 对重的重量计算 对重是垂直提升系统一个重要组成 对重的作用是平衡升降台 载车板和汽车 的重量 安装对重块能够使提升系统的能耗大大的降低 对重的布置如图 4 3 图 4 3 对重的安装示意图 一般对重的计算经验公式如下 对重重量 随行电缆重量的一半 轿厢净重 平衡系数 一般取 0 45 X 载荷 随行电缆重量 行程 2 3 X 2 25 随行电缆的重量 1W 5 342 5 4Kg 对重的重量 0170 应当为垂直提升系统配上 1077 的对重块Kg 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 19 第 5 章 水平横向移动系统的设计 横移传动系统的作用是当升降台升降到指定的高度时 横移电动机开始工作 使得载车板移动 通过升降台和车位的导轨进入 PC 系统自动分配的车位 横移系统 的工作原理是当升降台将载车板提升到车位的高度后 载车板上的传感器检测到载 车板到达预定高度 横移电动机开始工作 通过链传动 带动载车板上的车轮滚动 载车板上的车轮是与停车位和升降台上的轨道配合的 横移电动机开始工作后 载 车板将载着汽车 沿着水平导轨驶进或驶出车位 横移载车板的外观结构如下图所示 图 5 1 为横移载车板的结构示意 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 20 5 1 确定水平横移电动机 设计升降速度 v 9m min 汽车重 1 7 吨 加上载车板 横移电动机等横移部件 的重量 总载重约为 2 吨 查得摩擦因子 则横移所需要功率 0 2 5 1 kwmgvFVPW 8 15 89 0 5 2 wP 0 上面的式子中个符号的含义如下 w工 作 所 需 功 率W 减 速 机 与 工 作 间 的 总 效 率 总效率的计算公式为 5 2 n321w 上面的式子中个符号的含义如下 1 0 96 表 示 链 传 动 的 效 率2 表 示 滚 动 轴 承 的 效 率 代入数据得 5 3 94 0 9602w 则电动机的输出功率为 5Pkw 横移电动机的转速要求不高 根据输出功率选择型号为 部分性能780MLPK 参数如下 功率 P 0 75W 输出转速20V额 定 电 压 30速 比 1minr 5 2 横移链传动的设计 初定 可以求得横移载车板的小车轮的转速为 60Rm 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 21 5 2160160 1547 min23 8vn rR 4 5 2 1 确定链轮齿数 查阅 机械设计 查得 为主动链轮的齿数 为从 7 19 Z2571Z2Z 动链轮的齿数 5 2 2 计算功率 cP 通过分析横移载车板的工作状况 和受力情况 我们可以发现 在横移载车板 工作时 运动速度平稳 可以说明链传动的载荷较为平稳 由 机械设计 查得 7 1 0 K 5 5 0 0 75 其中 工况系数 是由机构的工作状态和受力情况决定的 电动机的输出功率 0 5 2 3 估求链轮机构的中心距 a 和链节数 初定中心距 则链节数Pa20 5 6 42212010 ZaPZpL42pL 5 2 4 功率 和链的节距 的确定0P 查阅 机械设计 初步确定 查得 7 1 0Kz 小 链 轮 齿 数 系 数 选 择 单 排 链 查得 故所需传递的功率为PK1 多 排 链 系 数 L0 98 长 度 系 数 5 7 kw7 1 510 PZCK 选择滚子链的型号为 链节距2A90m 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 22 链标记为 126 124397AGBT 5 2 5 确定链实际长度 L 及中心距 a 5 P10429 051 8m 8 mZZLZLaPP 1 492 8224 111 5 2 6 求链速 5 sZnV 1 065 918061 9 5 2 7 求轴上的力 Q 圆周力的计算 5 10 10 0 75 168FVN 取 15 QK 5 11 KQ 40 上式中 各符号的含义如下 为压轴力 压轴力系数 本次计算按平均布置 由设计手册可以查到相应的值 QK 5 2 8 按静强度校核链条 查阅设计手册 8 链条的静强度计算式如下 5 12 pfctAnFKQn 上式中 各个符号的含义如下 n 静 强 度 安 全 系 数 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 23 查表取1 0 KA 为 工 况 系 数 31 1KN QQ链 条 极 限 拉 伸 载 荷 tF 有 效 圆 周 力 10P0 75 68V1tFkN 当 时 可c离 心 力 引 起 的 力 2qv为 链 条 的 质 量 4vms q 1 50kg 忽略 表示中心fF 悬 垂 力 10 sin gaKff fK为 系 数 f 9a 距 两轮中心线对水平面你的倾角 90 5 Nqgaff 13 0149 58 9210 sin 13 上式中 pn 许 用 安 全 系 数 8 4 pn 带入 5 14 pfctA nFKQ 5 413 086 所选择的链符合强度要求 5 2 9 确定润滑方式 根据链速 和 确定采用定期人工润滑的润滑方式 0 1vms 19 05Pm 链 节 距 5 2 10 结构设计 链轮的结构选为整体式 已 45 钢为材料 它的主要结构尺寸40 5HRC齿 面 硬 度 如下图 5 2 所示 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 24 图 5 2 横移链轮 5 3 轴的设计 轴的材料 选用 45 钢 调质处理 640bMPa 横移传动轴的结构如下 图 5 3 横移传动轴 取 得轴的直径最小处 联轴器处轴直径10C m13 26875 01nd33 PC 最小 但因为有键槽 所5 增 大 4 26mi 4 27d8912 查机械设计手册 选择刚性联轴器 与轴配合的 所以与联28m半 联 轴 器 孔 径 为 轴器配合处的孔的直径取 配合长度取284 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 25 5 3 1 轴的结构设计 1 粗选各段的直径 表 5 2 横移轴各段直径 位置 轴颈 mm 说明 联轴器配合段 1 1d28m 与半联轴器的内孔配合 取 28m 轴承配合段 2 30由 6206 轴承尺寸决定 轴承内径 30d 自由端 3 6为了轴承的定位夹紧 取 36mm 轴肩 4 4d5m 考虑车轮的轴向定位 故 取 50mm 车轮配合段 5 与车轮配合 由车轮的内 径决定的 车 轮 内 径 45m 自由端 6 6d3 为了轴承的定位夹紧 取 36mm 轴承配合段 7 70m由轴承尺寸决定 轴承 内径 30d 自由段 8 8 为了方便轴承的安装 取 自由段 8m 链轮配合段 9 92d 由链轮尺寸确定 2 各段的长度 表 5 3 横移轴各段长度 位置 轴段长度 mm 说明 联轴器配合段 1 14Lm 配合部分的长度为 长度必须小于4m 所以取 1 轴承配合段 2 26由轴承的宽度决定 轴承代号为 宽度为620 1 自由端 3 3考虑到轴承与车轮的安装 所以取 36mm 轴肩 4 40Lm 考虑到车轮的位置 取 10mm 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 26 车轮配合段 5 5L 80m由车轮宽度决定 取 80mm 自由端 6 61 考虑到轴承与车轮的安装 所以取 18mm 轴承配合段 7 由轴承的宽度决定 宽度为 16m 自由段 8 84Lm考虑到链轮安装 取 14mm 链轮配合段 9 3 由链轮的宽度决定的 5 4 联轴器及键的选择 5 4 1 联轴器的选择 根据 所以选择刚性联轴器 1d28m 5 4 2 键的选择与强度校核 1 选择平键的键型 与联轴器配合的键 GB 1096 2003 8730 键 与链轮配合的键 GB 1096 2003 键 与车轮配合的键 GB 1096 2003 149键 2 键的校核 5 15 1023ppkldT 上式中 各个符号的含义如下 0 283 90 1KNm TFL 转 矩 5kh 键 与 键 槽 的 接 触 高 度 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 27 h为 键 高 圆头平键与普通平键的工作长度不同 圆头平键的计l为 键 与 轮 毂 键 槽 接 触 长 度 算公式为 bLl d为 轴 的 直 径 p 为 许 用 压 应 力 MPa150 2 p 代入 28m联 轴 器 的 键 m283 bLl Pa04 15 6ppkldT 代入 45d 链 轮 的 键 470b Ma4 1956 213 ppkld 经过以上校核 符合要求 5 5 轴承选择 5 5 1 轴承的选用及校核 选择轴承的型号为 内径 160mm 外径 290mm 厚度 48mm620 7694GBT 5 16 01PCnLh 上式为寿命计算公式 各符号取值及含义如下 218CkN 当量动载荷 P F23 97kN 对于球轴承 1minr 将数据代入上式得 h106 92 38 1760 86 PCnLh 寿命足够 满足要求 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 28 5 5 2 轴承润滑 根据经验 选择脂润滑 因为横移运动的运动速度较慢 传动轴承受的载荷较大 5 6 载车板水平横移的车轮和导轨的选择与确定 载车板和汽车的重量全部由车轮承受 所以对车轮具有一定的刚度和强度要求 此 外 车轮还应该具有良好的耐磨性 按 选取 直径 车轮标 选择双轮缘车JB T6392 1160mSL 16048JB T392 1 轮 车轮材料为 45 钢 图如 5 4 车轮的主要尺寸如下表 表 5 4 车轮的主要尺 图 5 4 车轮 5 5 导轨的主要尺寸 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 29 图 5 5 导轨 5 7 停车位的总体设计 市面主流轿车的尺寸大小和其他安全因素考虑 我将立体车库停车的停车位的 尺寸设计为 宽度 2500 毫米 长度为 6100 毫米 高度为 2000 毫米 该车库的车位 是平行排列的 在每个车位停车位上横向布置两条横向横移导轨 安装横移导轨的目 的有两个 一是导向作用 使载车板可以沿正确的方向和路径滑入停车位 二是支 承作用 用来支承载车板与汽车的重量 停车位上设置的水平导轨并不是完全水平 放置的 而是靠近升降台的一侧微微降低一点点 这样设计的目的也有两个 一是 防止载车板像停车位外侧滑动 发生车辆坠落的意外 二是当我们要取车时 导轨 微微向升降台倾斜可以使载车板更加容易的滑入升降台 方便车辆的取出 同时为 了保证车辆停放在车位上时的安全 我在车位的外侧设计安装了两个安全钩 当车 辆停放时 安全钩卡在载车板上 防止滑动 在载车板滑入或滑出时 链传动机构 压下安全钩 使载车板可以自由滑动 在载车板进入升降台后 安全钩由弹簧力自 动恢复 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 30 图 5 5 停车位结构 5 8 车载板结构设计 立体车库的载车板要尽可能的做到牢固可靠 轻巧美观 拆装方便 目前 主 要有以下类型 1 拼板式 将钢板滚压整体成型 然后拼装 最后用螺栓紧连接 为了美观需要 生产工 序之前 要先对先对各组件进行烤漆等表面处理 2 整体折弯成式 具有拆装方便 通用性好 力学性能好 质量小等优点 整体折弯式载车板是 用一块整的钢板加工而成 车板厚度 整体折弯车载板对车库的高度50 m 要求小 加工速度快 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 31 我此次设计的立体停车库选用的载车板的形式选择即为第三种 框架式 载 车板框架是 焊接完成后 将一层钢板铺设在框架上面 中间部由 角 钢 等 焊 接 而 成 分是高出周围的 防止存取车时的候 车辆发生横向的移动 凸起部分的两侧是供 车辆驶进驶出的行车通道 行车通道上面铺设的钢板与别处的钢板不一样 要铺设 专门带有防滑作用的钢板 用来防止存取车的时候 车辆发生前后的移动 防滑钢 板和中间凸起都是对汽车起到定位作用的 防止同时也给驾驶员在将车辆停在载车 板正确位置上的时候提供一个参照 载车板上面装有横移电动机 底部装有滑轮 通过链传动 横移电动机带动整个横移载车板移动 车位和升降台上装有相应的导 轨 导轨起到减小摩擦系数和运动导向的双重作用 第六章 其他辅助配备 6 1 电控系统 电控系统 10 也是必不可少的一部分 PC 系统控制立体车库运行过程中的所有机 构的运转 6 1 1 控制系统组成 1 配电部分 由各种电控制器件组成 目的为控制系统提过载或短路保护 2 控制部分 即 PLC 可分为软件和硬件两个部分 通过 PLC 发布各个指令控制车库的运行 3 速度调节部分 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 32 需要两个变频器才能达到预期的速度调节目标 4 执行部分 电控制器件和接触器组成 用来控制立车车库各个传动机构的电动机的启动和 停止 5 操作部分 目前绝大多数的立体停车设备配备了流行的智能触摸屏 通过触摸屏实现人机 互动 人通过触摸屏输入指令实现对车库的操作 车库通过屏幕向人反馈车库的运 行信息 6 1 2 控制系统的故障检测 控制系统应该具有有故障自动检测功能 11 当检测到某一故障时 立体车库立 刻停止运转 同时发出故障报警信号 来保护车主 车辆以及车库的安全 6 2 安全设置 我此次在设计垂直提升式立体车库时 安全性与可靠性的观念一直贯穿设计的 整个过程 在安全设置的环节 我考虑为车库装备急停开关装置 用来在发生危险 时能够让车库立刻停止运行 汽车尺寸限制装置 用来限制进入车库汽车的尺寸 避免意外的发生 位置检测装置 防止汽车未停在载车板的指定位置 在升降台的 提升或者下降过程中发生车辆坠落 出入互锁装置 在升降台和载车板不在指定位 置的时候 保证人员和车辆不能进入车库 避免意外 防重叠装置 用来防止汽车 之间出现叠加 警示装置 保证存取车过程中车辆与驾驶员的安全 1 紧急停止开关 必须设置紧急停止开关 急停开关可以在瞬间让整个立体车库系统停止运转 使各机构保持在原来的位置不动 在发生突发状况的时候 紧急停止开关往往能派 上大用场 挽救人的生命 减少财产损失 2 汽车尺寸限制装置 是按普通私家车的尺寸和重量来设计的 并不适用于一些大中型车辆 提升机 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 33 构运转之前必须对进入立体车库的汽车进行尺寸和重量的检测 当进入立体车库的 汽车超过设计尺寸和重量的汽车 机械不能转且发出告警信号 3 位置检测装置 当汽车停放在载车板的位置 不是设定的正确位置时 立体车库停止工作 4 出入口互锁安全检测装置 为安全起见 该立体车库应该配备连锁安全检查装置 当升降机和载车板没有 进入指定位置时 车库的们自动锁死 不能开启 当开启时 车库的升降机和载车 板不能运行 5 防重叠自动检测装置 应当安装车位检测装置 检测目标车位是否已有车辆停放 预防已经停放汽车 的车位再存进汽车 造成车辆的损毁 6 警示装置 当汽车正在驶入或驶出停车设备时 车库应向外界发出提示信号 以便周围的 车辆和行人及时规避 避免潜在的危险 6 3 照明 车库主体框架应安装示廓灯 易于辨识 为了使车库在夜晚也能正常工作 车 库的出入口应当安装合理的照明设备 照明设备的光学应当避免影响驾驶员视线 避免潜在的安全隐患 6 4 消防 为了防止火灾 车库的线路应当定期检修 同时 车库需配备主动灭火系统 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 34 总 结 此次毕业设计主要用到了 机械原理 机械设计 理论力学 材料力学 等方面的专业知识 毕业设计作为大学阶段的最后一门课程 同时也是这几年来所 学专业知识的一次运用和展示 在整个设计后 回顾整个的设计过程 暴露出许许 多多的问题 也学到了很多书本上学不到的知识 我在整个设计的过程中经历了刚 刚开始设计时的手忙脚乱 无从下手 到硬着头皮查资料 算数据 再到设计的完 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 35 成 从这段经历中 我学到了如何去分析所遇到的问题 如何去寻找解决问题的方 法 我深刻明白了努力才有收获的道理 正所谓温故而知新 通过本次毕业设计 我回顾了四年所学的知识 发现了自 己知识体系中存在的漏洞 发现自身的不足 这次毕业设计的经历也彻底改变了我 对机械专业的一些看法 加深了我对专业知识的理解 以前 我总觉得机械就是加 工一些零件 又脏又累 没什么技术含量 现在我明白了 机械是一门要求严谨 追求完美的学科 大到一个机器整体的设计 小到一个螺母的选择 丝毫马虎不得 此次毕业设计给我四年的大学生活画上一个圆满的句号 致 谢 在为期 3 个月的毕业设计中 感谢指导老师对我的热情支持和帮助 在我遇到 困难或疑惑的时候能够抽空为我解答 给我寻求答案 也要感谢那些帮助我的同学 是你们在我缺少思路时 伸出援助之手 最后 感谢在大学四年中 培养过我的老师 他们不仅传授了我专业知识 还教会我如何学习 如何面对挫折 如何战胜困难 是你们让我们在知识的海洋中不断地进步 这次毕业设计 由于本人的实际经验有限 也有很多不足 希望各位老师 同学能给 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 36 与批评和建议 谢谢 参 考 文 献 1 贾元武 韩宝林 陶磊 任小锋 升降横移立体车库 PLC 程序设计概述 工业控制计算机 2014 08 1001 182X 2 欧阳蒙 论我国机械式停车设备制造行业的发展 建设机械技术与管理 2011 09 1004 0005 3 曾正明 实用用钢铁材料手册 M 北京 机械工业出版社 2007 311 409 4 黄华梁主编 机械设计基础第二版 中央广播电视大学出版社 1990 5 张质文等主编 起重机设计手册 中国铁道出版社 1998 6 马一林主编 机械设计原理 高等教育出版社 1992 7 门艳忠 机械设计 M 北京 北京大学出版社 2010 113 129 8 张寿明 卢金鼎 多层升降横移式立体停车库及其控制仁 J 电气自动化 2003 15 2 28 31 9 成大先 机械设计手册 M 第五版 第 3 卷 北京 化学工业出版社 1992 86 128 苏州科技大学本科生毕业设计 论文 37 10 刘晓娟 潘宏侠 垂直升降式立体车库系统设计与研究 机械设计与制造 2011 05 1001 3997 11 朱云鹏 刘景亮 安雄 陈述平 一种跃层升降式立体智能车库的设计 机械研究与应用 2012 06 1007 4414 12 孙洪宇 王丽杰 袁业刚 丁 欣 繁华商业区地下立体车库车辆堆垛测控实现 哈尔滨理工 大学学报 2015 20 5 0085 0090 13 刘屹巍 基于 PLC 的立体车库控制系统设计 科学技术与工程 2011 11 27 6735 6738 14 刘鹏 朱龙彪 朱志慧 王辉 基于组态软件的升降横移式立体车库远程监控系统设计 计算机 应用 2015 10 0057 0060 15 莫代新 朱江新 张海明 阳 平 林义忠 立体车库链条传动故障的分析与处理 机械设计与制 造 2009 04 0252 0253 16 方 焦 张一柔 樊晓刚 立体车库在住宅区中的应用研究 山西建筑 2009 35 31 0012 0013 17 贾元武 韩宝林 陶磊 任小锋 升降横移立体车库 PLC 程序设计概述 工业控制计算机 2014 27 08 0129 0131 18 贺玲芳 液压升降横移式全自动立体车库运动控制系 机械科学与技术 2001 20 04 0550 0552