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垂直升降式立體車庫設計班級：學號：答辯學生：指導教師：目錄課題研究的目的和意義課題研究的目的和意義一國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀二論文主要研究內(nèi)容論文主要研究內(nèi)容三結(jié)論結(jié)論四一、課題背景與意義立體車庫以多層形式向空間發(fā)展，空間利用率非常高空間利用率非常高，比平面停車場可節(jié)約5/6的用地；在計算機的控制下，人和車脫離開，車輛入庫出庫由機械裝置自動完成，車的存取時間大大縮短存取時間大大縮短，而且了杜絕人為因素，對車輛的防盜性和防護性防盜性和防護性都很好。我國也加大了對立體車庫發(fā)展的重視。1998年1月1日起執(zhí)行的國家計委6號令把機械式停車庫和立體停車場列入“國家重點鼓勵發(fā)展國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)日錄”；國家海關(guān)總署對機械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國內(nèi)投資項目給予免征進口稅免征進口稅”。本設計以垂直升降式立體車庫作為研究對象。垂直升降式停車庫一般以二輛車為一個層面，整個存車庫可多達20-25層，即可停放40-50輛車，而且在所有存車庫類型中其平面和空間利用率是最高空間利用率是最高的；而且具有高性能、省電節(jié)能、噪聲比較小、運轉(zhuǎn)高速、出入車快、安全可靠、操作簡單、維護方便等優(yōu)點。因而垂直升降式立體車庫的設計就具有其研究價值研究價值與實際應用意義實際應用意義。二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀n日本日本從20世紀60年代開始從事立體車庫的開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務，至今已有四十幾年的歷史。從90年代起日本每年投入運行的機械停車泊位都在10萬以上。n韓國韓國立體車庫技術(shù)是日本技術(shù)的派生。產(chǎn)業(yè)從20世紀70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。n歐洲歐洲，以德國和意大利等國家的立體車庫發(fā)展較好。由于歐洲國家土地資源比較富余，停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設備應用量不是很大。多數(shù)為巷道堆垛式產(chǎn)品，多層升降橫移式產(chǎn)品的應用也很好。n我國我國在20世紀80年代初開始研制和使用機械式停車設備。90年代以來，隨著汽車工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，停車設施的需求加大，立體車庫開始逐步推廣，已經(jīng)形成了新興的停車設備行業(yè)。通過技術(shù)引進和自主開發(fā)，目前已進入消化創(chuàng)新階段。三、主要研究內(nèi)容1.垂直升降式立體車庫總體設計；2.載車臺的設計；3.曳引系統(tǒng)的設計；4.使用三維軟件Pro/E和3DS MAX做出車庫運行過程的演示動畫。1、總體設計垂直升降立體車庫設計垂直升降立體車庫設計參數(shù)參數(shù)項目項目參數(shù)參數(shù)車輛尺寸要求車輛尺寸要求T型及以下車輛（車輛尺寸型及以下車輛（車輛尺寸5300mm1900mm1550mm）車輛重量要求車輛重量要求重量重量 2350 kg升降速度升降速度1.5 m/s層數(shù)層數(shù)停車泊位停車泊位12層層每層泊位每層泊位2存容量存容量24出入口數(shù)量出入口數(shù)量1單車最大進（出）時間單車最大進（出）時間時間時間 60 s垂直升降式立體車庫的總功能分解及形態(tài)學矩陣法功能元求解目錄垂直升降式立體車庫的總功能分解及形態(tài)學矩陣法功能元求解目錄技術(shù)物技術(shù)物 理解理解分功能分功能1 12 23 34 45 5A A支承支承土建結(jié)土建結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼架結(jié)構(gòu)鋼架結(jié)構(gòu)B B升降升降曳引驅(qū)曳引驅(qū)動動液壓驅(qū)動液壓驅(qū)動卷筒驅(qū)卷筒驅(qū)動動齒輪齒齒輪齒條驅(qū)動條驅(qū)動螺桿螺桿驅(qū)動驅(qū)動C C回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)無無四聯(lián)桿機構(gòu)四聯(lián)桿機構(gòu)齒輪驅(qū)齒輪驅(qū)動動液壓液壓驅(qū)驅(qū)動動D D橫移橫移單向單向（鋼絲鋼絲滑輪牽滑輪牽引機構(gòu)）引機構(gòu)）單向（折臂單向（折臂機構(gòu)）機構(gòu)）單向單向（齒輪（齒輪齒條）齒條）雙向雙向（兩移（兩移動副四動副四桿機構(gòu)）桿機構(gòu)）E E交換交換載車板載車板叉梳（液壓叉梳（液壓裝置微調(diào)）裝置微調(diào)）叉梳叉梳（螺旋（螺旋升降器）升降器）F F安全安全安全鉗、安全鉗、限速器限速器摩擦防墜落摩擦防墜落裝置裝置總功能（車輛存?。M移存取功能可得N=254432=960種系統(tǒng)解。從中提取出以下三個比較合理的解作為主要的備選方案。方案1：A2+B1+C3+D4+E3+F2方案2：A2+B1+C1+D4+E1+F1方案3：A2+B1+C4+D1+E2+F1采用簡單評價法。用采用簡單評價法。用“+”表示“很好”，用用“+”表示“好”，用用“-”表示“不好”。評價結(jié)果如下。結(jié)果表明方案1為較為理想的方案。評價準則評價準則方案方案1 12 23 3運行速度高運行速度高+-運行精度高運行精度高+成本低成本低+-+結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單-+操作安全操作安全+總計總計5+5+4+4+4+4+垂直升降式立體車庫的功能方案評價表垂直升降式立體車庫的功能方案評價表車庫總體布局(1)停車位的布置。橫向并列式橫向并列式易于擴展成為多個立體車庫組合的形式，而且結(jié)構(gòu)緊湊、橫移行程短。(2)車庫出入口相對于地面的位置。采用車庫出入口下部出入式出入口下部出入式。這樣車庫的地坑較淺，建設和拆除方便，同時也避免了深坑的積水問題，且不會對環(huán)境帶來嚴重的影響。(3)曳引系統(tǒng)曳引機的布置。采用曳引機下曳引機下置置，工作人員易于到達，方便了對立體車庫的日常的保養(yǎng)和故障時的維修。(4)進出車口的布置。由于本設計已采用回轉(zhuǎn)臺和雙向叉梳的組合，所以適用折返式折返式，可使車輛順利的出入車庫，不用倒車。而在必要時多臺立體車庫并列組合的情況下也可增設彼此相通的門。車輛駛?cè)胲噹觳㈤_上轎廂內(nèi)的叉梳若有取車需求信號時，轎廂移動到所取車輛所在層，進行取車動作；若無取車需求信號時，轎廂下降到車輛入口層，螺旋升降器升到初始位置存車過程結(jié)束符合限制，車輛駕駛員打卡，控制計算機分配停車位置及記錄各種數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)90度后下降一段高度駕駛員下車從側(cè)門離開，車庫門關(guān)閉準備入庫的車輛駕駛員判斷有無車位及車輛是否超過尺寸轎廂提升至指定位置，微量升降裝置移動到指定位置橫移叉梳向車位方向作橫向移動橫移叉梳橫向移動到位，微量升降裝置帶動移動叉梳下降移動叉梳下降到位，車輛放下后橫移叉梳作橫向返回至轎廂內(nèi)車庫的存車流程車庫的取車流程轎廂提升到所取車輛的層位，微量升降裝置降到低位置微量升降裝置帶動橫移叉梳抬起車輛轎廂降到最低層面載車臺旋轉(zhuǎn)90度，使車頭朝外駕駛員從側(cè)門進入車庫，進入車內(nèi)等候車輛掉轉(zhuǎn)車頭取車過程結(jié)束橫移叉梳橫向移動到目的車位駕駛員打卡，計算機判斷車輛位置并從卡中自動收費橫移叉梳作橫向移動回轎廂以內(nèi)車輛開出車庫2、載車臺的設計載車臺主要實現(xiàn)的為橫移存取功能，其完成的動作是三個：回轉(zhuǎn)、橫移、交換。回轉(zhuǎn)動作使車輛原地轉(zhuǎn)向、掉頭，橫移動作使車輛可在載車臺上方到停車位上方之間運動，交換動作使車輛進入或退出停車位。這三個動作是由叉梳、微量升降裝置、橫移裝置和回轉(zhuǎn)裝置相互協(xié)調(diào)完成的。1-橫移叉梳 2-微量升降裝置 3-行走架 4-搖臂 5-橫移導軌 6-回轉(zhuǎn)盤 7-回轉(zhuǎn)傳動裝置 8-橫移動力裝置 9-回轉(zhuǎn)支承 10-底架 載車臺結(jié)構(gòu)示意圖2.1 叉梳 在 GB17907-1999機械式停車設備通用安全要求中，規(guī)定了停車位的尺寸。寬度方面，規(guī)定對用搬運器將汽車送入車位的，為汽車全寬加150 mm。長度方面，規(guī)定不小于存放汽車的全長加200 mm。參考T型車輛的尺寸限制長寬高5300mm 1900mm1550mm。橫移叉梳總長為5560 mm，寬度為2200 mm。尺寸略大于限制尺寸。停車位的固定叉梳的結(jié)構(gòu)與橫移叉梳正好相反，橫移叉梳的梳叉部分固定叉梳就是空格，橫移叉梳的空格部分固定叉梳就是梳叉，而且橫移叉梳中間蓋花紋鋼板的部分固定叉梳是一個完全的大空格。這樣才能實現(xiàn)兩個叉梳的相錯運動。2.2 微量升降裝置 微量升降裝置安裝在橫移叉梳之下、行走架之上，采用電機帶動螺旋升降器使得橫移叉梳相對于行走架產(chǎn)生較小行程的升降動作，與叉梳一起共同作用完成車輛在載車臺和停車位之間交換的功能。一共使用4臺螺旋升降器，分為兩組，分別布置在叉梳的前后兩端，每組由一個雙軸端輸出的電機提供動力，4臺螺旋升降器同時作用完成升降動作。2.3 橫移裝置 橫移裝置的作用是實現(xiàn)叉梳在載車臺上方與停車位的橫移動作。主要是通過兩移動副四桿機構(gòu)將動力形式由旋轉(zhuǎn)運功變?yōu)橹本€運動，來推拉行走架。而且由于兩移動副四桿機構(gòu)自身的特點，還可實現(xiàn)到鋼絲滑輪牽引機構(gòu)、折臂機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)無法完成的雙向橫移功能。雙向橫移功能的優(yōu)點在于存取車的過程中，載車臺無需回到底層轉(zhuǎn)向就可以在存放完成一輛汽車后，從井道另一側(cè)車位取出車輛，減少了因為掉頭所消耗的升降及回轉(zhuǎn)的時間，提高了車庫的運行效率。兩移動副四桿機構(gòu)的兩種方案(a)(a)正弦機構(gòu)正弦機構(gòu)(b)(b)正切機構(gòu)正切機構(gòu) (1)受力方面：在搖臂將行走架向左右推出時，由于正切機構(gòu)的力臂較短力臂較短使得行走架受推出力較正弦機構(gòu)大，橫移初始加速度可以更大一些。(2)運動平穩(wěn)性方面：而正切機構(gòu)對行走架推出力的作用點始終在行走架的中點處始終在行走架的中點處，這樣就與行走架的重心重合，避免產(chǎn)生行走架自身的轉(zhuǎn)動趨向所引發(fā)的橫移時的不平穩(wěn)和震顫。(3)結(jié)構(gòu)布置方面：正切機構(gòu)搖臂回轉(zhuǎn)中心與載車臺中心的距離可以較小與載車臺中心的距離可以較小，易于進行緊湊的結(jié)構(gòu)設計。(4)正切機構(gòu)方案中行走架可以單獨回轉(zhuǎn)，即行走架繞其中心回轉(zhuǎn)時，搖臂可以靜止不動而不發(fā)生干涉。因此搖臂及其動力部分就不必安裝在回轉(zhuǎn)盤上一起回轉(zhuǎn)，而可可直接安裝在載車臺的底架上直接安裝在載車臺的底架上。綜上所述，選擇正切機構(gòu)來設計完成橫移動作綜上所述，選擇正切機構(gòu)來設計完成橫移動作行行走走架架部部分分之上安裝著微量升降裝置，需要給微量升降裝置留出安裝的位置；另一方面，而行走架部分是在回轉(zhuǎn)盤預置的導軌上橫移行走的，因此需要加設可與導軌相配的導輪；而且行走架還必須給搖臂擺動留出空間，保證不與搖臂發(fā)生干涉碰撞。搖臂及橫移動力搖臂及橫移動力搖臂由熱軋槽鋼加工而成，搖臂由熱軋槽鋼加工而成，用法蘭盤安裝在傳動裝置的用法蘭盤安裝在傳動裝置的輸出軸上。輸出軸上。橫移裝置動力部分橫移裝置動力部分采用齒輪蝸桿傳動裝置，這樣可以達到較高的減速比，以輸出較大的力矩，而且整個傳動裝置結(jié)構(gòu)也十分緊湊。2.4、回轉(zhuǎn)裝置的設計 回轉(zhuǎn)裝置的作用是實現(xiàn)車輛入出車庫的原地掉頭。主要是由回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤盤，傳傳動動裝裝置置和底底架架組成。傳動裝置通過帶外齒圈的回轉(zhuǎn)支承將動力傳遞到回轉(zhuǎn)盤上，帶動回轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，而底架則主要起到支撐和連接的作用?；剞D(zhuǎn)盤回轉(zhuǎn)盤的兩端伸出部分與普通狀態(tài)下的橫移叉梳等高，而且外輪廓做成圓形，上表面鋪設鋼板，可以使汽車順利進入橫移叉梳上。為了保證強度還加焊了傾斜的加強支撐?；剞D(zhuǎn)盤上還安裝有與行走架滾輪相配的導軌?；鼗剞D(zhuǎn)轉(zhuǎn)支支承承選用單排四點接觸球式回轉(zhuǎn)支承（JB/T 2300-1999），由內(nèi)外兩個座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、鋼球與圓弧軌道四點接觸，能同時承受軸向力、徑向力和傾覆力矩。回轉(zhuǎn)部分傳動裝置底架 底架承載著全部載車臺的重量，內(nèi)部安裝著橫移部分和回轉(zhuǎn)部底架承載著全部載車臺的重量，內(nèi)部安裝著橫移部分和回轉(zhuǎn)部分的傳動裝置，還作為轎底與轎廂立柱相連，所以將其做成框架結(jié)分的傳動裝置，還作為轎底與轎廂立柱相連，所以將其做成框架結(jié)構(gòu)以增加其受力的能力。構(gòu)以增加其受力的能力。3、曳引系統(tǒng)的設計 曳引系統(tǒng)在垂直升降式立體車庫中負責將載車臺及存入的車輛提升到指定的層位，或者將出庫的車輛及載車臺帶到地面?？傮w方案設計中已確定采用曳引機下置驅(qū)動與摩擦防墜落裝置結(jié)合的方案。所以鋼絲繩和防墜落安全裝置整合在曳引機部分中一起設計；而由于關(guān)聯(lián)緊密，轎廂、對重、升降導軌、導靴、緩沖器放在一起進行設計。3.1、曳引機曳引系統(tǒng)的初始參數(shù)：曳引系統(tǒng)的初始參數(shù)：額定載重：Q=2000 kg（最大載重m=2350 kg在允許的 125%過載范圍內(nèi)）；額定速度；v=1.5 m/s轎廂自重；P=4500 kg提升高度；h=2.412=28.8 m曳引比(鋼絲繩倍率)：i=2；平衡系數(shù)：=0.5（經(jīng)常工作于重載情況）；對重重量：G=P+Q=5500 kg。鋼絲繩及其端接裝置按照單根鋼絲繩的最小破斷載荷要求單根鋼絲繩的最小破斷載荷要求來計算選擇鋼絲繩型號。單根鋼絲繩的最小破斷載荷：(選用鋼絲繩數(shù)n=6取安全系數(shù)fS=12)選擇鋼絲繩鋼絲繩GB/T8918-1996GB/T8918-1996，型號為型號為16NAT616NAT619+NF19+NF，其公稱直徑為16 mm，公稱抗拉強度1770 MPa，最小破斷載荷為150 kN。鋼絲繩的端接裝置鋼絲繩的端接裝置應有利于鋼絲繩張力的調(diào)節(jié)，至少有一端的端接裝置是可調(diào)的。整體式錐套作為端接裝置結(jié)構(gòu)簡單，鍛造后加工成型，零件數(shù)量少而被廣泛使用。曳引能力的計算曳引力的計算公式一般采用柔性體對剛性體的摩擦關(guān)系式，即著名的歐拉公式歐拉公式選用帶切口的半圓槽，切口角=60O，定曳引輪的節(jié)圓直徑d=630mm。算出最不利的兩種工作狀況下的靜張力比：(1)轎廂位于最底層且載有125%的額定載荷時(2)空載轎廂位于最高層時條件一：條件一：曳引系統(tǒng)在工作狀況下不打滑，應有條件二條件二：鋼絲繩的磨損和壽命，比壓還應滿足曳引電機的選擇曳引電機是先通過在靜功率條件下進行容量計算，然后用分析驗算啟動轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值來判斷選擇的電機容量是否合適。1、計算啟起動轉(zhuǎn)矩2、電機容量計算 選用YD系列變極多速三相異步電動機。該類電機具有可隨負載性質(zhì)的要求而有級地變化轉(zhuǎn)速，從而達到功率的合理匹配和簡化多速系統(tǒng)的特點。具有效率高、節(jié)能、起動轉(zhuǎn)矩大、性能好、噪聲低振動小等優(yōu)點。防墜落安全裝置的設計 本設計參考了建元電梯的提升和防墜落一體的升降機專利對防墜落安全裝置進行了設計。根據(jù)電梯曳引驅(qū)動實踐證明斷斷繩的可能性已小到能夠不計的程度繩的可能性已小到能夠不計的程度，防墜落的職能轉(zhuǎn)到了因摩擦力不夠因摩擦力不夠而發(fā)生的滑速加速墜落而發(fā)生的滑速加速墜落方面。在曳引輪旁，設左右兩個導輪，讓鋼絲繩對它們有一定的繞角。速度檢測裝置檢測到曳引輪超速信號時，控制制動機構(gòu)制動這兩個平時為自由狀態(tài)的導輪成為阻尼輪，使曳引繩上得到新的摩擦力去制停住轎廂。結(jié)構(gòu)中采用了棘爪式制動機棘爪式制動機構(gòu)構(gòu)，取消了安全鉗。將摩擦驅(qū)動和摩擦驅(qū)動和防墜落組合為一體防墜落組合為一體，解決了立體車庫曳引系統(tǒng)的墜落問題。3.2、其他部件的設計與選用1、導軌和導靴3、緩沖器選用T T形導軌形導軌作為本次設計的升降導軌，具體型號選為T90/A。材料為Q235，抗拉強度370-520 MPa，延伸率24%彈性滑動導靴由于靴頭是浮動的，在彈簧作用下靴襯始終壓貼在導軌面上，因此轎廂在運行過程中具有一定的吸震性。因而采用彈性滑動導靴彈性滑動導靴的形式。選擇由山東省寧津龍翔機械制造有限公司生產(chǎn)的彈性滑動導靴產(chǎn)品。型號為90的可與T90/A導軌相配。轎廂轎廂起支撐作用，由于載車臺的設計中已將載車臺的底架作為轎廂的轎底，此處轎廂設計只包含轎廂的立柱和頂架對重對重的功能是保證曳引繩與曳引輪之間產(chǎn)生摩擦力，使轎廂與對重之間保持平衡，與轎廂共同作用，在曳引輪上產(chǎn)生整個曳引系統(tǒng)的曳引力。2、轎廂和對重選用HYG30-150型法蘭式高頻系列液壓緩沖器液壓緩沖器，其緩沖行程為150 mm，容量為，緩沖力200 kN。四、結(jié)論本設計完成了垂直升降式立體車庫一整套機械結(jié)構(gòu)的設計垂直升降式立體車庫一整套機械結(jié)構(gòu)的設計，特別是在多方案選擇的基礎之上多方案選擇的基礎之上，設計了載車臺和曳引系統(tǒng)載車臺和曳引系統(tǒng)。達到了設計的要求，實現(xiàn)了預期的目標。得到了以下結(jié)論：1.采用功能原理設計方法功能原理設計方法對垂直升降式立體車庫進行了功能分析和多種方案的設計；2.2.載車臺載車臺部分包括叉梳、微量升降、橫移裝置和回轉(zhuǎn)裝置的設計;載車臺的結(jié)構(gòu)比較緊湊，設計過程中解決了許多部件之間的干涉問干涉問題題。將動力裝置布置到鋼架的空當之內(nèi)；曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)的設計參考了成熟的電梯設計方法成熟的電梯設計方法，使得曳引系統(tǒng)能夠在短時間之內(nèi)設計成型；對固定叉梳、回轉(zhuǎn)支承和曳引輪軸等關(guān)鍵零件進行了校核計算；關(guān)鍵零件進行了校核計算；采用三維軟件Pro/E和3DS MAX，做出了車庫存車過程的動畫。車庫存車過程的動畫。本設計也存在著不足之處不足之處。如橫移裝置所采用的正切機構(gòu)并不是省力機構(gòu)，使得橫移推力被放大到了傳動裝置上，但能夠較好的實現(xiàn)雙向橫移也只有正切機構(gòu)，所以未能有更好的處理方法。有待今后的設計來解決。謝謝各位老師！