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买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985毕 业 设 计 说 明 书设计题目: 多层循环式立体车库结构设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 年 月 日买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709851摘要目前，私人车辆数量的增长，对土地资源的利用提出了严峻的挑战，而机械车库占地小，效率高，配置规模灵活，适用于各种不同需求的场合，能有效的解决停车难的问题。本次设计的题目是多层循环式立体车库，针对的是住宅区、大型商场等人流量大，地形狭窄，停车困难、取车时间长的问题，目的是设计出一个规模大小灵活可变，适用于现在需求的全自动化停车设备。本说明书介绍了研究立体车库的目的和现实意义，介绍了立体车库行业的前景以及目前行业顶尖公司所使用的各种科技的原理，并结合资料和实地的观察之后，对多层循环式立体车库进行了可行性的总体分析，以及结构框架、提升机构、横移机构等方面的结构设计和计算。对比较重要的结构组件以及传动轴进行了校核，确保车库可以安全运行。最后为了防止载车板意外坠落，本文还设计了安全防护的设置，利用电磁铁与挂钩挂环的相互作用防止提升完成后载车板掉落而引起的事故。关键词：立体车库；机械化；循环；停车买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709852AbstractAt present, the increase in the number of private vehicles, the use of land resources made a serious challenge, and mechanical garage covers an area of small, efficient, flexible configuration, suitable for a variety of different needs of the occasion, can effectively solve the problem of parking TheThe title of this graduation project is a multi-layer three-dimensional garage, for residential areas, large shopping malls and other large flow, narrow terrain, parking difficulties, take a long time, the purpose is to design a variable size variable, Suitable for the current needs of fully automated parking equipment. This paper introduces the purpose and practical significance of the study of three-dimensional garage, introduces the prospects of the three-dimensional garage industry and the principles of various technologies used by the top companies in the industry. After combining with the data and field observation, the multi- The overall analysis of the feasibility, as well as structural framework, lifting mechanism, traverse mechanism and other aspects of structural design and calculation. On the more important structural components and drive shaft were checked to ensure that the garage can be safe operation. Finally, in order to prevent the accidental fall of the truck plate, this paper also designed the safety protection settings, the use of electromagnet and hook to prevent the completion of the interaction after the completion of the load plate caused by the accident.Keywords: Three-dimensional garage; mechanization; circulation; parking买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709853目录第一章 多层循环式立体车库的概况 11.1 多层循环式立体车库发展前景 11.2 立体车库的主要技术 1第二章 方案初步设计 32.1 可行性分析 .32.2 设计要求及参数 .32.3 两种循环方式示意图 .32.4 两种方式的适用范围 .52.5 设计要求分析 .5第三章 方案的总体设计 63.1 车位整体布局 63.2 钢结构框架设计 63.3 驱动方式的选择 83.4 传动系统设计 83.5 提升方式的选择 93.6 横移传动系统设计 93.7 安全装置设计 10第四章 参数计算 114.1 主要参数设计 114.2 升降电机的选择 114.3 钢丝绳与滑轮选择 114.4 卷筒的计算 114.5 链轮的设计计算 124.6 链条的计算 134.7 轴计算 134.8 横移轴计算 144.9 轴的校核 15设计总结 19致谢 20参考文献 21买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709854第 1 章 多层循环式立体车库的概况立体车库是各种非平面停放车辆的公共设施的总称。随着立体车库越来越普遍，城市中出现了各种各样形式的立体车库。立体车库有很多不同的划分方法，其中最常见的是按照自动化程度来划分：全自动立体停车库、半自动立体停车库和自行式立体停车库。一般来说，钢构架、回转台、监控操作台、输送车、辅助设备六大部分一起组成了立体车库的架构。从结构性能上立体车库可以分自走式、机械式、半机械式。除了结构性能的划分外，在外部工作方式上也可以进行划分，其中有在水平方向或者竖直方向循环式立体车库以及每层的车库采用平移或者循环往复方式的等。其中，多层循环式立体车库极其适合现如今城市中对方便停车的需求，这种车库不需要专门的坡道，占地面积小，存车取车可以实现自动化，使用起来方便，节约时间。考虑到刚才所提到的这些特点，我们决定车库只设立一个进出口便于我们的管理，地址要选在不妨碍人们日常生活的地方就好比地下或者一些高架建筑物的底层，这种地方不仅面积足够大更可以增加土地使用率减少浪费也使本次的设计更加符合经济性的要求。1.1 多层循环式立体车库发展前景买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709855城市人口激增，基本上各家各户都有至少一辆家用的轿车，停车取车对如今的人们来说已经变的越来越难，尤其是在住宅区、大型商场之类的人口聚集地，存取车上花费的时间应经变得不可忽略。由于车位价格昂贵，许多家庭买得起车却买不起车位，就导致了在一些地方，大家停车的随意性较高，在一些不许停车的地方停车，会造成一定程度上的交通堵塞，立体车库的出现和推广，会极大的缓解解决此类问题的压力。如今的立体车库行业就像一颗冉冉升起的新星，市场前景大，是真正的朝阳行业，随着社会的发展，人们的汽车保有率以及汽车的数量会不断上升，这样会对空间及停车方便程度提出巨大的挑战，所以传统的车库已经不能满足如今的需求了，而立体车库的出现和发展让我们看到了希望。利用可移动的载车板以及电气控制实现车的便捷存取，已经变的越来越多。多层循环式立体车库造价低、收益高，并且可以灵活配置以适应各种不同的场地及状况。同时，立体车库的结构并不复杂，规格繁多，采用模块化设计 ,单元可设计成多种形式 ,车位数从几个到上百个都可实现。截止到现在，类似的立体车库国内停车市场份额已经达到了 70%左右。1.2 立体车库的主要技术综合国内外立体车库的发展，如今主要运用于设计的技术大致有摩擦轮交换技术、链条勾拉技术、回转勾拉技术三种。（1）摩擦轮交换技术 汽车停放在车板上以后，如果想要进行下一步的工作，需要让运行的摩擦轮来夹紧驱动条。通常可以采用增加调节装置、弹性元件等方式实现夹紧功能。运用摩擦轮交换技术设计立体车库，不见得安装调试十分方便，而且运行时波动性小，稳定性好。但是由于是摩擦驱动，所以摩擦轮的外层橡胶极易损坏。适用于横向和竖向存取车的停车设备。某德国厂家采用的摩擦轮交换技术，只能用于纵向存取车，不足是适应性差，结构不够简单，建造车库的成本高于其他技术。好处是存取车效率高，不需要回送空车板。（2）链条勾拉技术使用销轴与载车板下的钩子接触与相互运动，带动载车板移动。可以用一个或者几个相同机构同步工作。这种技术在结构上十分简洁，但是安装十分困难，对机构之买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709856间的配合要求很高，调试人员需要十分丰富的经验和熟练的技术，人工成本较高。（3）回转勾拉技术回转勾拉技术与链条勾拉技术相似，不同的是回转勾拉技术旳销轴安装在回转台上，且是与槽相接，带动载车板完成动作。使用这项技术时，会使垂直升降停车设备的与层之间的空间相对减少，并且会降低存取车的响应速度和停车效率。但是由于此项技术所需的电机等设备较少，所以出现运行问题的可能性就降低了许多，一旦出现问题，排查也变得简单。除此之外，这项技术还能完成载车板朝向的颠倒，仅此一项就为它的发展奠定了良好的基础。通过对立体车库发展的调查和分析，我选择了多层循环式立体车库作为这次毕业设计的课题。多层循环式立体车库使用的便是链条勾拉技术，结构简单，容易普遍化，并且适合我国如今的城市现状。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709857第 2 章 方案初步设计2.1 可行性分析本次设计做的是多层循环式立体车库，通过在图书馆查阅书籍，去立体车库实际观察整个车库的运动方式以及结构布置，结合四年来所学的知识应该可以做好这个毕业设计。多层循环式立体车库的目的是能平稳、安全、高效地实现家用轿车的存取，对提升以及横移机构要求较高。整个设计除链轮外，选择标准零件，结构抛弃混凝土结构，而决定使用钢结构框架，会让整个设计变得更加经济实惠，结构规模的灵活性也会提升，适用于绝大多数城市地形。同时，设计出来的车库除了实现全自动化服务外，整个运行的过程中，噪音极小，不会干扰到周围居民的正常生活。重要的是，多层循环式立体车库能极大限度的节约空间，平均每个车位的价格也会随之下降，十分适应日益增长的汽车数量对存放空间的压力。节约出来的空间，可以进行其他的公共设施建设或者进行绿化，这对人们所在的生活环境也有着极大的益处。整个设备运行稳定，并且设置了安全设施，不会因操作不当对他人造成损伤，符合机械设备智能化、绿色化、经济化的要求。2.2 设计要求及参数设计的多层循环立体车库主要适用于商场、机关、单位、住宅小区等公共区域的汽车停放，设计要求车库为 3 层 7 车位，限重 2500kg，一层限高 H=2m；二层及以上限高 H=1.5m；限宽 L=2m。根据基本参数，多层循环式立体车库的两种循环方式均可，所以需要横向的比较方形循环和圆形循环两种方式各自更加适用的范围。2.3 两种循环方式示意图买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709858图 1 圆形循环图 2 方形循环买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098592.4 两种方式的适用范围图 3 循环方式对比2.5 设计要求分析（1）多层循环式立体车库可以实现全自动化存取车，并且流量相对较大，因此整个车库机构的运动速度不应该太大，在能实现基本存取车的要求的情形下，应尽量降低载车板的运动速度，以免产生事故。（2）为了取车效率的优化，应让载车板的循环移动可以实现正反两向循环，根据车辆位置采用不同的循环方向，以实现便捷高效取车的目的。考虑到各种因素，最终决定采用方形循环形式的多层循环式立体车库。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098510第 3 章 方案的总体设计3.1 车位整体布局本次设计共 7 个停车位，采用 3 层结构，1 层 3 个，2、3 层各两个。该车库主要由三部分组成：以电脑软件为中心的控制系统、将车放入送出的升降系统以及水平方向的循环系统。而这次设计的重点就是升降系统的设计和水平横移系统的设计。3.2 钢结构框架设计立体车库一般有钢结构和混凝土结构两种，与混凝土结构作为框架相比，钢结构框架更加轻便且强度高，同时易于制造，价格便宜，也便于运输，车库的结构灵活性也更高，甚至可以根据不同的使用情况改变已有的钢结构框架的规模。所以在多层循环式立体车库结构设计中，通常选用主体钢结构支撑方案。而车库框架的结构形式主要有有单柱、跨梁、后悬梁，单柱式安装方便，经济实惠，结构紧凑，同时刚度强，缺点是车辆进出不方便。跨梁式主要是结构相对来说更加精简，但是不容易搬运和安装，对整个运行的稳定性要求极高，对场地大小要求较大。后悬梁式结构，汽车易于进出，但因为承受车重的点只布置在后方，所以导致它的承重能力差，稳定性也不好，一般不选用。综合研究了三种结构形式后，最后决定选用单柱形式，虽然会稍稍降低车库工作的效率，但是与其他两种相比来说，更加理想。图 4 单柱结构图 5 跨梁结构买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098511图 6 后悬梁结构所以整个车库的钢结构框架如下图。图 7 车库钢结构示意图买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098512钢结构中，上层横梁采用 20 热轧槽钢，纵梁和立柱选用 200200H 型钢，导轨支撑横梁选用 20 热轧槽钢，角钢采用尺寸为 40403 的角钢。这样可以保证整个钢结构框架的强度、刚度和稳定性符合设计要求，避免在车库运行时因钢结构不稳产生意外事故。3.3 驱动方式的选择该方案的初衷是为了在如今车位少车多的现实下更好的服务与解决常用汽车的停放和取车的问题。市面上常见的那些驱动部件马达、泵和燃油机等都可以帮助我们实现目标。由于存取车时，要求载车板的动作平稳，并且整个过程中噪声小，液压马达在低速时的运动平稳性高，但是所需的控制元件精度太高，会增加成本造价，综合对比以后，决定本次设计采用电动机作为驱动机构。3.4 传动系统设计在机械行业当中传动系统的作用显而易见就是将主动件的运动以及功率传递给从动件，对立体车库来讲，采用带传动、链传动、直齿轮传动都可以达到设计要求。但是这三种传动方式的特点不太相同，需要进一步确定。带传动有传动平稳，缓冲、吸振的特性；结构简单，成本低；可起过载保护作用。链传动，平均传动比准确，工作稳定，能传递大功率，能够适应各种复杂的工作环境。直齿轮运行时更加平滑稳定，安装配合时没有间隙，可靠性高，正常工作的时间较长，应用领域广。图 8 带传动买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098513图 9 链传动图 10 直齿轮传动立体车库的传动速度不快，但是需传递的力矩很大，显然带传动易打滑，不能传递大力矩，因此不做考虑，链传动和直齿轮轮传动方案相比，链传动价格更低，在相同情况下的传动尺寸小，便于安装与维护，因此，采用链传动作为车库的传动方式。3.5 提升方式的选择初定的车库可供选择的提升方式有链条提升和钢丝绳提升两种形式。采用链条提升方案，传动方式简单，运行的可靠性高，造价低，维修、安装、调试都比较简单;但是选择链条传动会出现所受冲击过大的问题，并且时常出现咬链的情况，这一定程度上会限制提升系统的提升高度。采用钢丝绳提升方案不会影响提升系统的提升高度，同时价格又比较低廉，但是滚筒和刹车盘间接提升了安装调试的难度，增加了其他成本。由于课题所做的是三层七车位的立体车库，所以本次设计采用电动机+钢丝绳提升，并采用一轴双滚筒的设计，保证载车板的平稳提升，同时也是对提升结构设计的一种简化。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098514图 11 提升装置示意图3.6 横移传动系统设计载车板的横移系统使用链条链轮传动，利用连在从动链轮轴上的钢轮，配合下方导轨做横移运动，轴上设置 2 个钢轮，其余两端选择导正槽，由于跨度较大，所以用三段轴来所需效果，轴与轴之间轴器相连。图 12 载车板横移结构图3.7 安全装置设计买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098515图 13 安全装置结构图上图是为避免停放汽车的板子因意外而掉落的设计，载车板达到指定位置后，电磁铁断电，挂钩挂住挂环，取车时，电磁铁通电，吸引挂钩与挂环分开。3.8 载车板的选用立体车库的载车板初步设想可以采用整体载车板和拼装载车板两种结构的载车板。整体载车板为整体冲压成型，配合一般钢板焊接而成，最后载车板整体还需经过镀锌的处理，以防止载车板锈蚀。拼装载车板采用已经过镀锌处理的钢板进行冲压或滚压成型，外侧需用铜材折成铜梁，停互相配合拼装成整个载车板，然后用螺钉进行紧固连接，防止载车板解体，拼装载车板的优点是部件可以互换，运输简易，成型的载车板轻便，刚度足够，拼装不需要太高的人力，也可以大量生产，容易实现批量生产。综合考虑，本次设计采用拼接式载车板作为立体车库的载车板，载车板所用的钢板使用花纹钢板，可以实现停车时的防滑作用。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098516第 4 章 参数计算4.1 主要参数设计载车板长 5000mm，宽 2000mm.高度一层 2000mm，二、三层 1500mm，预估汽车重量 2500kg，载车板重量 500kg。取车时板子上升的速度为 0.15m/s，横移速度0.15m/s。钢框架结构的总高 5100mm，每个载车板所在车位宽度 3000mm，车库总长度9000mm， ，车库总宽度 5100mm。4.2 升降电机的选择查表可知链传动效率：=0.96，轴承效率：=0.99，所以 总=0.941，因为F=Mg=30000N，PFv=4.5kW，因为在运行过程中会遇到各种阻力，所以所选的功率应大于 110%P=4.95Kw,由总效率，可得升降电机功率最小值为 4.26Kw，因此选择摆线针轮减速机，电机参数为 5.5kW，型号为 Y132S-4。同理，选择横移电机型号为 Y90L-6。4.3 钢丝绳与滑轮选择查阅起重机械设计可得所需提升组，卷筒直径 300mm，配套钢绳直径为11.5mm，滑轮直径为 250mm，E 型滑轮，该提升组起重量为 5000kg，提升高度可以达到 15m，符合立体车库提升部分所需的设计要求。钢丝绳的校核如下：钢丝绳采用 619 的钢丝绳，国标规定中立体车库中 D/a 值不得小于 20。D1/d=300/11.5=26.120D2/d=250/11.5=21.720所以钢丝绳强度足够。4.4 卷筒的计算提升高度 H=6m，安全圈数 Z=1.5，槽距 P=1.2d=13.8mm，所以滚筒长度按以下公式计算：（4-1）L0=( H D0+Z)P=(6000300+15)13.6=108.6mmL1=55mmL2=3P=41.4mm买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098517卷筒的光滑部分长度定为 45mm，（4-2）L=2(L0+L1+L2)+45=450mm卷筒强度校核如下：卷筒所受的压应力（4-3）max60.754.281FAp由于铸铁件的许用压应力 05bc所以滚筒的强度符合设计所需。4.5 链轮的设计计算提升系统所选电机轴输出转速为 17r/min，提升轴转速n2=0.156010002 150 =9.55r/mini=n1n2=1.80由结构设计的知识，取齿数 , 。Z1=17Z2=33可得链轮直径d1= 44.45sin18017=241.58mm（4-4）d2= 44.45sin18033=467.89mm横移电机轴输出转速为 30r/min，从动轴转速n4=0.26010002 150 =14.3r/mini=n3n4=2.09根据所学知识，取齿数 , 。Z1=17Z2=33买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098518d1= 44.45sin18017=241.58mmd2= 44.45sin18033=467.89mm4.6 链条的计算（1）提升链条由相关知识和资料查得工作情况系数 1AK（4-5）Pca=KAP=5.5kW查机械设计图表，得多排链系数 ，小齿轮齿数系数KP=1.75 KZ=1.54额定功率（4-6）P=KPPcaKAKZ=1.755.511.54=6.25kW根据功率和转速查图选择链号为 24A，节距 P=38.1mm，取 a=10P（4-7）LP=2a0P +Z1+Z22 +(Z2-Z12 )2Pa0=33（2）横移链条由相关知识和资料查得工作情况系数 1AKPca=KAP=1.5kW查相关知识和资料得多排链系数 ，小齿轮齿数系数KP=1.75 KZ=1.54额定功率P=PcaKAKZ=1.51 =1.5kW根据功率和转速查图选择链号为 16A，节距 P=25.4mm取 a=10PLP=2a0P +Z1+Z22 +(Z2-Z12 )2Pa0=854.7 轴计算买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098519升降轴选择 45 钢调质，轴的结构设计如下：查相关知识和资料，取 ，A0=102 b=640MP（4-8）d A03Pn=47.145mm由于要装联轴器，轴颈需增大 5%，所以dmin=47.1451.05=49.5mm取 ,联轴器配合长度 84mm。d=50mm表 1 提升轴尺寸位置 轴颈 /mm 长度/mm 说明第一段 =5012d=8312l装联轴器第二段 =603=13034装链轮第三段 =704=105l链轮定位第四段 =555d=6666联轴器定位第五段 =506=807l装联轴器与 选择的平键尺寸 ,键长为 50mm12d56bh=1610选择的平键尺寸 ，键长 90mm3bh=18114.8 横移轴计算横移轴选择 45 钢调质，轴的结构设计如下：查相关知识和资料，取 ，A0=102 b=640MPd A03Pn=40.5mm由于要装联轴器，轴颈需增大 5%，所以dmin=40.51.05=42mm所以取 ，联轴器配合长度 84mm。d=42mm买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098520表 2 横移轴尺寸与 选择的平键尺寸 ,键长为 45mm12d78bh=128选择的平键尺寸 ，键长 63mm34bh=16104.9 轴的校核位置 轴颈 /mm 长度/mm 说明第一段 12=42 =8012l装链轮第二段 23=46 =553链轮定位第三段 34=55 =804l装横移车轮第四段 45=60 =105车轮定位第五段 56=48 =806l装轴承第六段 67=45 =657联轴器定位第七段 78=42 =808l装联轴器买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098521图 14 轴校核第一段装键截面与第四段倒角截面为需校核截面。第一截面产生应力集中的原因是平键的安装，查得系数 ， 。第二截面产生应力集中的原因是倒圆2.14k.05k角，查得系数 ， 。.08k.57； ；32Ddr.267rd求的 ；1.5k1.k故应按第一截面来验算第一截面的弯矩及转矩为（4-9）2221(60)(6019)3754016AMGTNm买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098522第一截面的正应力计算：（4-10）1max307562AMMPaW，max.0m第一截面的扭应力计算： 1max307562.8.ATPa（4-11）ax8.42a M绝对尺寸影响系数为 ；0.6.73表面质量系数为 ；9第一截面的安全系数为 1471.842.13.6009amSk12754.7.018.40.293amSk（4-12）22.71.5184.S取 ，由于 ，所以第一截面安全。1.5ss第一截面的正应力计算如下： 1max307698AMMPaW，a 0m第一截面的扭应力计算如下：买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985231max307698.5.2ATMMPaWax1.a查绝对尺寸影响系数 ；0.64.7查得表面质量系数 ；92第一截面的安全系数为 1472.162.160.09amSk1 55.7.1.7.12amk22.6025S取 ，由于 ，因此第一截面安全，传动轴也符合要求。1.5ss横移轴的校核与提升轴相同，经过校核检验，横移轴安全，符合设计要求。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098524参考文献1付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战M. 北京：机械工业出版社，2005:125 2中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编.机械式立体车库M. 北京：海洋出版社， 2001：3347. 3杜桂荣,宋曼华.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统J.甘肃工业大学学报，2003,29(6):6466. 4常红梅，杨永平.机电一体化立体停车库的 PLC 控制J.起重运输机械，1993，33(4)：62-67. 5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):2831. 6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，1992:86128. 7门艳忠. 机械设计M. 北京：北京大学出版社，2010:113129. 8中华人民共和国机械工业部，机械行业标准.机械式停车设备类别、型式与基本参数M. 北京：机械工业出版社，1998:2854. 9杨晓芬,肖华.自动化立体车库存取策略的比较分析J.机电一体化,2004,3:2023. 10 曾正明. 实用钢铁材料手册M. 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