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购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 摘要 随着人类社会的不断进步和经济的飞速发展 ,城市车辆日渐增多 , 人们的生存空间却越来越小 , 城市市区尤其是中心商业区停车难的问题已成为制约城市发展的一大难题 。由于人们早期对此认识不足，在城市规划时对停车设施考虑不够，多为平面式停车场，而这显然不能满足人们的停车需要，造成了目前停车设施严重缺失的局面。立体车库的出现，为解决这一难题带来了希望，将地面停车向空间发展，形成立体停车模式，已经成为缓解城市“停车难”的重要途径之一。 而液压系统与传统机械系统相比，由于具有重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快、工 作平稳、操纵控制方便、可实现大范围的无级调速、可自动实现过载保护、当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控等优点，成为立体车库传动系统的首选，本设计的主要内容包括立体停车库液压系统原理设计，液压系统动作确定等。通过液压马达实现载车平台的平移，液压缸实现载车平台的升降，80 秒内会完成一辆汽车的存放。实现立体车库占用空间少，存取方便的功能。 关键词： 立体停车库，液压系统，原理设计 沈阳工学院毕业设计说明书 of of of in s is a is a to in of is s of in of of in to to of to of is to a of a of of of of to to 80 a of of is is 阳工学院毕业设计说明书 1 目录 摘要 . I . 立体停车库的发展与意义 . 3 体停车库发展的背景 . 3 体停车库概况 . 3 压传动系统基础知识 . 3 压传动系统的组成 . 错误 !未定义书签。 压传动系统的特点 . 错误 !未定义书签。 2 立体停车库机械结构设计 . 5 体停车库类型选择 . 5 库存取动作的确定 . 5 3 液压系统原理图的设计 . 7 动作的控制方案及原理设计 . 7 站设计 . 9 压系统原理图的拟定 . 10 4 液压系统的设计与计算 . 11 关参数的拟定 . 11 荷计算 . 11 压缸载荷组成与计算 . 错误 !未定义书签。 压马达载荷力矩的组成与计算 . 错误 !未定义书签。 压缸主要结构尺 寸计算 . 14 压缸活塞杆稳定性计算 . 16 5 液压元件的选择 . 18 压泵的选择 . 18 压阀的 选择 . 19 压管路尺寸的确定 . 19 型的选择 . 错误 !未定义书签。 沈阳工学院毕业设计说明书 2 接头的选择 . 错误 !未定义书签。 寸的确定 . 错误 !未定义书签。 压辅件的选择 . 21 6 液压系统性能验算 . 22 压系统压力损失 . 22 压系统的发热温升 计算 . 23 7 液压阀块的设计 . 25 8 液压站的结构设计 . 27 压站的结构型式 . 27 压站的结构设计 . 27 9 经济性与环保性分析 . 29 济性分析 . 29 保性分析 . 29 结论 . 30 致谢 . 31 参考文献 . 32 沈阳工学院毕业设计说明书 3 1 立体停车库发展与意义 体停车库发展的背景 随着人类社会的不断进步和经济的飞速发展 ,城市车辆日渐增多 , 人们的生存空间却越来越小 , 城市市区尤其是中心商业区停车难的问题已成为制约城市发展的一大难题 。从而立体车库的应运而生，为解决这一难 题带来了希望，将地面停车向空间发展，形成立体停车模式，已经成为缓解城市“停车难”的重要途径之一。 体停车库概况 立体车库全称“自动立体停车装备系统”，属于仓储设施，它能使停入的车辆自动摆放到空缺位置，是一种立体化多空间的自动机械式车库。根据不同的特点，立体车库的种类可以分成很多种。根据汽车的泊位和数量，可以分为大型立体车库、中型立体车库和小型立体车库；根据使用类型的不同，可以分为停放小轿车的立体车库和停放大型公交车的立体车库；根据使用场合的不同，可以分为公共型立体车库和家用型立体车库；根据 建筑形式可分为独立式和内置式（依附式）。而根据工作结构及形式可分为循环方式、升降或横移方式、巷道堆垛方式以及旋转方式。 压传动系统基础知识 压传动系统的组成 液压传动系统主要由以下五部分组成： （ 1） 动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能（表现为压力、流量），其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。 （ 2） 执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动（或摆动），液压马达可完成回转运动。 （ 3） 控制元件， 指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。 （ 4） 辅助元件，包括油箱、滤油器、管路及接头、冷却器、压力表等。它们的作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。 （ 5） 工作介质，即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运沈阳工学院毕业设计说明书 4 动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。 压系统的特点 液压系统特点主要有以下几个方面： （ 1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的 10% 20%。因此惯性 力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （ 2）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； （ 3）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （ 4）操纵控制简便，自动化程度高； （ 5）容易实现过载保护。 （ 6）液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。 （ 7）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （ 8）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （ 9）液压传动对油温变化较敏感，一般工作温度在 60范围内。 （ 10）液压传动在能量转化的过程中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。 （ 11）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。 沈阳工学院毕业设计说明书 5 2 立体停车库机械结构设计 体停车库类型选择 立体停车库经过 50 多年的发展，逐渐形成了比较完善的几种类型，每种类型的立体停车库都有自己的特点和适用场合。根据设计题目的要求通过查阅资料比对，最终确定本次设计的立体车库类型为巷道堆垛式（见图 图 道堆垛式立体停车库 巷道堆垛式立体停车库主要是通过巷道堆垛机或桥式起重机的水平和垂直移动来寻找存取车位，并用巷道堆垛机或桥式起重机上自带的横移机构来存取停放车辆，而用液压系统驱动的立体停车库则以液压马达及液压缸来实现对车辆的平移及提升。巷道堆垛式立体停车库具有 以下特点： 车密度大； 封闭建造，存取车速度快； 层数较多的大型车库； 制车辆规格及停车数量。 库存取动作的确定 本设计的车库共三层，每层 9 个车位，第一层可做普通停车库使用，第二层与第三沈阳工学院毕业设计说明书 6 层需要通过升降横移设备将车存放进指定位置。因考虑到汽车被抬升后再进行平移会降低整个系统稳定性，所以本设计采用先在一层平移，然后进行提升，最后经推送机构将车存入车库的存车动作，和先将车辆取出，然后提升机构下降，最后平移机构平移的取车动 作。整个载车平台下由于有平移机构，车辆存取的推送机构等，所以载车平台距离地面会有约 500高度，使车辆无法开到载车平台上，所以设计时将整体存取机构沉入地下 500载车平台与地面一致，方便车辆的驶入和驶出，具体动作及执行机构如下： 辆首先行驶上载车平台，车内人员离开，底部举升液压缸将整个存取机构抬升，使平移机构到达地面上。 库前面安放导轨，平移机构抬升至地面后，液压马达带动平移机构的底部轮子在导轨上进行平移，到达要存放车位的下方。 车平台到达存放车位下方后，载车平 台两侧的两个液压缸将除平移机构外的其他机构提升至车位前。 达指定高度后，载车平台上的小型升降机构通过液压缸将汽车下方抬起，是汽车车轮离开载车平台。 车平台上的推送液压缸推动小车进入车位，被举升的汽车被放下，小车被推送液压缸带回，完成一个存车动作。 取车动作与之相反。 沈阳工学院毕业设计说明书 7 3 液压系统原理图的设计 液压系统原理的设计是整体设计最重要一步，它除了要必须满足机械系统所要求的各种动作外，还应当满足结构简单、工作可靠、效率高、寿命长、经济性好、方便维护等条件。 动 作的控制方案及原理设计 移机构的执行元件为液压马达，由于液压马达对流量稳定性要求较高，所以采用调速阀回油节流的回路设计。同时，由于马达在换向阀回到中位时，由于惯性，会继续转动，造成一侧压力升高，一侧压力降低。所以采用溢流阀双向制动的回路设计，可以减缓液压冲击，实现马达的制动。回路如下（见图 图 移马达回路 沈阳工学院毕业设计说明书 8 升机构为两个液压缸，采用回油节流回路。由于提升高度较大，如液压缸采用举升形式将不满足压杆稳定条件，故采用提拉形式，解 决液压缸不稳定情况。同时液压缸提升到指定位置后需要停留一段时间，所以需要锁紧，采用液压锁锁紧回路，电磁换向阀为 Y 形中位机能。回路如下（见图 图 升液压缸回路 车运动执行元件包括小车举升液压缸和小车推送液压缸，完成车辆的存放和取出，两个回路均为回油节流调速回路。回路如下（ 部举升执行元件为底部举升液压缸，将整个存取机构举升至地面，回路为回油节流调速回路。回路如下（见图 沈阳工学院毕业设计说明书 9 图 部举升回 路 图 车运动回路 站设计 本泵站采用变量式 柱塞泵 ，由 三相异步 电动机驱动，中间以 弹性柱销 联轴器的形式联接，外面安装钟形罩 将 泵固定。 由于能量效率不高， 考虑到泵的 回 油口油液温度较高，因此加以安装风冷。辅助元件包括液位液温计，空气滤清器， 回油 过滤器，压力表与压力表开关。在油箱底部设有泄油口，通过细纹螺塞进行开关。系统中安装有 直动式溢流阀 ， 保证系统安全，同时满足部分回路工作压力，泵站具体形式如下（见图 。 图 压泵站原理图 沈阳工学院毕业设计说明书 10 压系统原理图的拟定 液压系统原理图如下（见图 图 压系统原理图 沈阳工学院毕业设计说明书 11 4 液压系统的设计与计算 关参数的拟定 根据指导老师所给参数与相关资料，确定汽车平均质量 车平台及液压站总质量 1t，底部举升缸举升高度 达平移最远距离 27m,提升液压缸提升最大高度 4m,小车举升缸举升高度 车推送缸推送距离 5m。 荷计算 压缸载荷组成与计算 液压缸所受载荷主要包括作用在活塞杆上的外部载荷其中作用在活塞杆上的外部载荷包括工作载荷轨的摩擦力 由于速度变化而产生的惯性力作载荷用与活塞杆轴线上的重力、切削力、挤压力等。这些作用力的方向如与活塞运动方向相同为负，相反为正。导轨摩擦载荷 ： )(（ 4 式中： G 运动部件所受重 力（ N）； 外载荷作用于导轨上的正压力（ N）； 摩擦因数 惯性载荷为： （ 4 式中： g 重力加速度， s=g ； v 速度变化量（ m/s）； t 启动时间或制动时间（ s），一般机械 t ，对轻载机械部件取小值，对重载高速部件取大值，行走机械一般取 2m / 则外载荷 起动加速时 （ 4 稳态运行时 沈阳工学院毕业设计说明书 12 （ 4 减速制动时 （ 4 工作载荷并非每阶段都存在，如该阶段没有工作，则 0gF。 由于液压缸存在摩擦阻力，所以液压缸所受载荷为： F（ 4 式中： m 为液压缸的机械效率，一般取 将各液压缸数据带入以上公式计算载荷： 工作载荷： ) 3 0 0 ) 0 0 ) 9 工作载荷： )F 惯性载荷： ) 002121 载荷： ) 1 工作载荷： ) 0 013 惯性载荷： )1 6 0 0 ) 2 工作载荷： ) 0 惯性载荷： ) 0 0 ) 压马达载荷力矩的组成与计算 液压马达载荷力矩主要包括工作载荷力矩颈载荷力矩作载荷力矩驱动轮的阻力矩、液压卷筒的阻力矩等。轴颈载荷力矩 f （ 4 式中： G 旋转部件施加于轴颈上的径向力（ N）； 摩擦因数； r 旋转轴的半径（ m） 惯性力矩 a（ 4 式中： 角加速度（ 2s ） ; 角加速度变化量（ s） ; t 启动或制动时间（ s） ; J 回转部件的转动惯量（ 2m ） 则外载荷力矩 起动加速时 沈阳工学院毕业设计说明书 14 （ 4 稳态运行时 （ 4 减速制动时 (4计算液压马达载荷力矩 T 时还要考虑液压马达的机械效率 m （ m = T(4将液压马达数据带入以上公式计算载荷力矩： 工作载荷转矩： )(g 轴颈摩擦转矩： )(g 惯性转矩： )(1 6 转矩： )(5 2 压缸主要结构尺寸计算 一般，液压缸 在受压状态下工作，其活塞面积为 1221 p （ 4 式中： 2A 有杆腔活塞有效作用面积（ 2m ） ； 1p 液压缸工作腔压力（ ； 2p 液压缸回油腔压力（ 沈阳工学院毕业设计说明书 15 F 负载力 运用式（ 5事先确定 1A 与 2A 的关系，或是活塞杆径 d 与活塞直径 杆径比 。工作压力 取 于 平台缸 的压力 以取 = 221 14 （ 4 式中： 1p 工作腔压力，为 12 2p 背压力 ，为 设计中提拉液压缸为受拉状态下工作，此时活塞直径 D 为： 221 )1(4 （ 4 将上面计算的数据代入公式中得各液压缸内径及活塞杆直径： 取 1p =122p = = )m(0094414266221 11 按系列标准值圆整 ,取 1D =631d =45 取 1p =122p = = )m(012150144)1(4626221 22 按系列标准值圆整 ,取 2D =632d =45 取 1p =102p = = )m(8329414266221 33 按系列标准值圆整 ,取 3D =633d =45 取 1p =22p = = 沈阳工学院毕业设计说明书 16 )m(2130414 266221 44 D 按系列标准值 圆整 ,取 4D =504d =40 压缸活塞杆稳定性计算 液压缸承受轴向压缩载荷时，当活塞杆直径 d 与活塞杆的计算长度 l 之比大于 10 时（即 l/d10），根据上面要求，底部举升液压缸与小车推送液压缸需要校核活塞杆稳定性。 0 011 件系数 1n ,中碳钢柔性系数 85m ，活塞杆断面回转半径： )m(0 . 01 1 2540 1 细长比： 1 2 根据欧拉公式： )( 4 112 4112 411 l dF k 底部举升液压 缸缸实际工作负载： ( N ) 1 62111 所以活塞杆满足压杆稳定性。 10227451020022 n ,中碳钢柔性系数 85m ，活塞杆断面回转半径： 沈阳工学院毕业设计说明书 17 )m(0 . 0 2 细长比： 1 2 0 2 根据欧拉公式： )( 0 3 12 4112 412 l dF k 底部举升液压缸缸实际工作负载： ( N )3 9 2 71020 2 2222 2 71 0 0 3 9 以活塞杆满足压杆稳定性。 沈阳工学院毕业设计说明书 18 5 液压元件的选择 压泵的选择 p M P a(171161 1p 液压缸或液压马达最大工作压力（ p 从液压泵出口到液压缸或液压马达入口之间总的管路损失，按经验数据选取 p =1压泵输出流量应为 )L /m i n(m a VV 系统泄漏系数，一般取 K=处取 K= 同时动作的液压缸或液压马达的最大总流量，可从流量循环图查得 根据上面求得的 统中拟定的液压泵为柱塞泵，由液压技术实用手册，选择型号为 轴向变量柱塞泵。具体参数如下： 额定压力： 35 几何排量： 32mL/r 转速： 3002400r/ 流量（ 1500r/:48L/大输入功率： 31液压泵驱动功率 )100 060 式中： 液压泵的最大压力（ 液压泵的流量（ /； P 液压泵的总效率，参考液压技术实用手册表 5 P =根据计算出的液压泵驱动功率，选取型号为 35 的三相异步电机。 沈阳工学院毕业设计说明书 19 压阀的选择 (1)可靠性好，灵敏度高，工作时振动小，压力损失少，泄漏量小； (2)安装方便，价格适中，寿命长久。 (1)阀的规格，根据系统的工作压力和实际通过该阀的最大流量 (2)选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取；选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。 (3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的 20%。 本设计所选液压阀如表 表 压阀 序号 名称 型号 1 直动式溢流阀 2 三位四通电磁换向阀 4 3 三位四通电磁换向阀 4 4 叠加式单向调速阀 5 叠加式溢流阀 6 叠加式单向节流阀 1 2 7 叠加液控单向阀 8 叠加式单向节 流阀 1 3 压管路尺寸的确定 型的选择 液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。 高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。 铜管工作压力在 10下，易变曲，便于装配；黄铜管沈阳工学院毕业设计说明书 20 承受压力较高，达 25如紫铜管易弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。 于两个 相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物；低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物；尼龙管是乳白色半透明管，8用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。 接头的选择 管接头是油管与油管、油管与液压件之间的可拆式联接件，它必须具有装拆方便、连接牢固、密封可靠、外形尺寸小、通流能力大、压降小、工艺性好等各种条件。 管接头的种类很多，液压系统中油管与管接头的常见联接方式有：焊接式管接头、卡套式管接头、扩口式管接头、扣压式管 接头、固定铰接管接头。管路旋入端用的连接螺纹采用国际标准米制锥螺纹（ 普通细牙螺纹（ M）。锥螺纹依靠自身的锥体旋紧和采用聚四氟乙烯等进行密封，广泛用于中、低压液压系统；细牙螺纹密封性好，常用于高压系统，但要求采用组合垫圈或 O 形圈进行端面密封，有时也采用紫铜垫圈。 液压系统中的泄漏问题大部分都出现在它管系中的接头上，为此对管材的选用，接头形式的确定（包括接头设计、垫圈、密封、箍套、防漏涂料的选用等），管系的设计（包括弯管设计、管道支承点和支承形式的选取等）以及管道的安装（包括正确的运输、储存、清洗、组装 等）都要考虑清楚，以免影响整个液压系统的使用质量。 寸的确定 油管的内径是根据管内允许流速和所通过的流量来确定，即： 04 （ 5 式中： q 通过油管的流量； 0 油管中允许的流速 （表 。 沈阳工学院毕业设计说明书 21 表 许流速推 荐值 管道 推荐流速 /（ m/s） 液压泵吸油管道 般取 1 一下 液压系统压油管道 3 6，压力高，管道短，油粘度低取大，反之取小 液压系统回油管道 )m( 压技术实用手册表 9 1d =40径 50接头 2，管道壁厚 5 )m( 压技术实用手册表 9 2d =20径 28接头 2，管道壁厚 4 )m(844033 压技术实用手册表 9 2d =25径 34接头 2，管道壁厚 压辅件的选择 型号： 型号： 型号： 型号： 型号： 0E 型号： 0（ 5 沈阳工学院毕业设计说明书 22 6 液压系统性能验算 液压系统初步设计是在某些估计参数情况下进行的，当各回路形式、液压元件及连接管路等完全确定后，针对实际情况对所设计的系统进行各项性能分析。对一般液压系统来说，主要是进一步确切地计算液压回路 各段压力损失、容积损失及系统效率、压力冲击和发热温升等。根据分析计算发现问题，对某些不合理的设计要进行重新调整，或采取其他必要的措施。 压系统压力损失 沿程压力损失主要是 液压马达平移时的压力损失。此管路长 28m，管内径12速时通过的流量 s，选用 20 号机械损耗系统用油，正常运转后油的运动黏度 27 2 ，油的密度 3/918 。油在管路中的实际流速为 v / 所以，油在管路中呈层流状态，其沿程阻力系数为 0 5 7 2 064按公式 221 求沿程压力损失为 1 7 21 （ 2） 管路局部压力损失 ： 计算公式： 22p （ 6 式中： 局部压力损失系数。 取 ， m/ ， 可得： 沈阳工学院毕业设计说明书 23 2 p （ 3）阀类零件的局部损失： 根据原理图及液压设计手册，确定各阀的压力损失总体为 （ 4） 压力损失总和 ： 321 所以，从计算结果看，液压泵的输出压力还有一定的压力裕度，所选的液压泵是合适的，系统最高压力由溢流阀决定。 压系统的发热温升计算 系统发热来源于系统内部的能量损失，如液压泵和执行元件的功率损失、溢流阀的溢流损失、液压阀及管道的压力损失等。这些能量损失转换为热能，使油液温度升高。油液的温升使粘度下降，泄漏增加，同时，使油分子裂化或聚合，产生树脂状物质，堵塞液压元件小孔，影响系统正常工作，因此必须使系统中油温保持在允许范围内。 液压系统的功率损失全部转 化为热量，其发热功率为 （ 6 式中： 液压系统的总输入功率； 输出的有效功率 总输入功率 1 根据功率循环图，液压系统输出的有效功率 mj 所以，液压系统总的发热功率： 13 考虑油箱表面的散热。 前面初步求得油箱有效容积为 240L,.按 ，求得油箱各边之积 沈阳工学院毕业设计说明书 24 33 取 a 为 1m，取 b 为 h 为 根据手册式（ 5求得 油箱散热功率面积为 ( 油箱的散热功率为 11，式中： 1K 为油箱传热系数，查表 5K 取 )/(15 2 ； T 为油温与环境温度之差，取 T =40 C 所以油箱满足不了系统散热要求。需另设冷却器。 冷却面积为 式中： K 传热系数，用管式冷却器时，查表 9)/(116 2 ； 平均升温，22 2121 m 。 取油进入冷却器的温度 601 ，油流出冷却器温度 502 ，冷却水温度 201 ，冷却水出口温度 252 ，则 5202 5060 所需冷却器的散热面积为 223 4 1 6 考虑到冷却器长期使用时，设备腐蚀和油垢、水垢对传热的影响，冷却面积应比计算值大 30%，实际选用冷却器散热面积为 沈阳工学院毕业设计说明书 25 7 液压阀块的设计 叠加阀在系统配置形式上有独到之处。它安装在换向阀和底板块之间，由相关的起压力、流量和方向控制作用的叠加阀组成控制回路。每个叠加阀不仅具有某种控制功能，同时还起着油路通道作用。这样，由叠加阀组成液压系统，阀与阀之间由自身作通道体，按一定次序叠加后，由螺栓将其串联在换向阀与底板之间，即可组成各种典型液压回路。一般来说，同一规格系列的叠加阀的油口和螺钉的位置、大小、数量都与相同规格的标准换向阀相同。 由叠加阀组成的液压系统结构紧凑，配置灵活，系统设计、制造周期短，标准化、通用化合集成 化程度较高。 本系统将 6 通径 10 通径叠加在一起形成阀，内部运用斜孔技术，阀块如下图： 图 块平面图 沈阳工学院毕业设计说明书 26 图 块轴测图 图 块及阀实体图 沈阳工学院毕业设计说明书 27 8 液压站的结构设计 液压站是由液压油箱，液压泵装置及液压控制装置三大部分组成。液压油箱装有空气滤清
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