毕业设计（论文）-多层循环式立体车库结构设计

1、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：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。木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fi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

2、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abstractat present, the in crease in the nu mber of privei te vehicles, the use of land resources made a serious chai 1 enge, and mechanical geira

3、ge 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 residentia丄 areas, large shopping malls and ot

4、her large flow, narrow terrain, parking difficuities, 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, intro

5、duces the prospects of the three-dimensional garage industry and the principles of various technologics 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 mechani

6、sm, traverse mechanism and other aspec ts of structural design and calcula tion. on the more impor tant st rue tu ral componcnts and drive shaft were checked to ensure that the garage cam be safe operation. final 1 y, in order to prevent the accidental fal 1 of the truck plate, this paper also desig

7、ned 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: thrcc-dimcnsional garage; mochanization; circulation; parking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2第二章方

8、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834传动系统设计835提升方式的选择936横移传动系统设计103. 7安全装置设计10第四章参数计算124.1主要参数设计124.2升降电机的选择124. 3钢丝绳与滑轮选择124. 4卷筒的计算124. 5链轮的设计计算134. 6链条的计算134.7轴计算144. 8横移轴计算154.9轴的校核16设计总结错误!未定义书签。致谢错误!未定义书签。参考文献20第一章多层循环式

9、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，其屮有在水平方向或者 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

10、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岀口便于我们的管理， 地址要选在不妨碍人们口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 地方不仅面积足够犬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

11、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，市场前景人，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，所以传统的车库己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

12、成多种形 式，车位数从儿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。12立体车库的主要技术综合国内外立体车库的发展，如少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

13、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 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ii会降低存取车的响应速度和停车效率。

14、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。第二章方案初步设计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

15、、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。同吋，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，噪咅极小， 不会干扰到周围居民的正常牛活。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 在的生活坏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

16、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二加；二层及以上限 高h二1.5m；限宽l二2m。根据基木参数，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420022；.图1圆形循环图2方形循环a厂i一二62002.4两种方式的适用范类型3适用范围2圆形循环式停车库31 用于场地窄小，无法设蚩车道，且只允许设罟一个出入口的场地“ 2许用高度

17、或深度较小，但长度较长的场合33 车位煞憨不多34.要求存取车迅速a方形循环式停车库21 用于场地窄小，无法设蚩车道，且只允许设罟一个出入口的场地“ 2许用高度或深度较大，但平面尺寸较小的场地“3地下多层车库，但共用一个出入口的场合24 要求车位数较多a对存取车速度要求不咼q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 车辆位置釆用不同的循环方向，以

18、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。第三章方案的总体设计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

19、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，同吋刚度强，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來说，更加理 想。图4单柱结构图6后悬梁结构所以整个车库的钢结构框架如下图。jlkj1ik钢结构中，上层横梁釆用20热轧

20、槽钢，纵梁和立柱选用200x200ii型钢，导轨支 撑横梁选用20热轧槽钢，角钢采用尺寸为40x40x3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牛意 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

21、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。234图8带传动图9链传动345 /2-x-x'、/二图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

22、，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，所以木次设计采用电动

23、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。173. 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。5432图12载车板横移结构图3. 7安全装置设计磁铁断电，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

24、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，木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。第四章参数计算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500kgo取车吋板子上升的速度为0

25、. 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5100hu11o4. 2升降电机的选择查表可知链传动效率：n二0.96,轴承效率：1二0.99,所以h总二0.941,因为 f=mg=30000n, p>fv=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二4.95kw,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-4o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

26、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15ni,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6x19的钢丝绳，国标规定中立体车库中d/a值不得小于20。dl/d=300/l 1.5=26. 1>20d2/d=250/11.5=21.7>20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2=1.5,槽距p=1.2d=13. 8mm,所以滚筒长度按以下公式 计算：lo = (+ z)p = (-+15)x 13.6 = 108.6

27、mm(4-1)71 do )300 n)lq = 55mml2 = 3p = 41.4mm卷筒的光滑部分长度定为45mm,l = 2(l0 + l + l2) + 45 = 450mm (4-2)卷筒强度校核如下:卷筒所受的压应力cr = a 仏=0.75 x= 4.283p15x7（4-3）由于铸铁件的许用压应力k=t=v=50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0.15 x 60 x 1000 n2 = 9.55r/min2 x 150i = = 1.80n2由结构设计的知识，可得链轮直径取齿数zi = 17, z2 =

28、33o44.45dt = 241.58mm.180° sinyjd2 =- = 467.89mm(4-4)sin男33横移电机轴输出转速为30r/min,从动轴转速0.2 x 60 x 1000n4 = 14.3r/min2 x 150n3i = = 2.09n4根据所学知识，取齿数z = 17, z2 = 33o44.454 = 241.58mm.180° sin yj44.45d2 = 467.89mm.180° sin 334. 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k八"pca = kap = 5.5kw(4-5)查机械设计图

29、表，得多排链系数kp = 1.75,小齿轮齿数系数0 = 1.54额定功率p =住也=r75x5'5 = 6.25kw(4-6)kakz 1x1.54根据功率和转速查图选择链号为24a,节距p二38. lmm,取沪10pl 2a。+ z1+z2 + (z2_z p p2 十2 p -=33(4-7)a0(2)横移链条由相关知识和资料查得工作情况系数ka =1pca = kap = 1.5kw查相关知识和资料得多排链系数kp = 1.75,小齿轮齿数系数kz = 1.54额定功率pca 1.5p = kj； = t=1-5kw根据功率和转速查图选择链号为16a,节距p=25. 4mm取

30、a=10p2a° z + z2 lp* +2p=85ao4. 7轴计算升降轴选择45钢调质，轴的结构设计如下:查相关知识和资料，取ao = 102,=640mpd>=47.145mm(4-8)由于要装联轴器，轴颈需增大5%,所以dmin = 47.145 x 1.05 = 49.5mm取d = 50mm,联轴器配合长度84mnio表1提升轴尺寸位置轴颈/mm长度/mm说明第一段d12=50112=83装联轴器第二段d23 =60134=130装链轮第三段d才70145=10链轮沱位第四段d45=55】56 =666联轴器定位第五段d56=50>67=80装联轴器d12与d

31、56选择的平键尺寸b x h = 16 x 10,键长为50mm山孑选择的平键尺寸bxh = 18xll,键长90mm4. 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a。= 102, oj = 640mpp一 =40.5mm n由于要装联轴器，轴颈需增大5%,所以dmin=40.5 x 1.05 = 42mm所以取d = 42mm,联轴器配合长度84mmo表2横移轴尺寸位置轴颈/mm长度/mm说明第一段d12 = 42112=80装链轮第二段23 = 46=55链轮定位第三段“34 = 55134=80装横移车轮第四段45 = 60>45=10车轮定位第五

32、段“56 = 48156=80装轴承第六段“67 = 45】67 =65联轴器定位第七段“78 = 42178 =80装联轴器d12与d78选择的平键尺寸b x h = 12 x &键长为45inmdgq选择的平键尺寸b x h = 16 x 10,键长63mm4. 9轴的校核ti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-截面产生应力集中的原因是平键的安装，查得系数©=2.14, & =2.05。第二截面产生应力集中的原因是倒圆角，查得系数=2081.57d-d 82-15=3.5r 2-=0.0267 d 75求的； kt -1.53故应按第一截面

33、来验算第一截面的弯矩及转矩为ma = 7(60g2)2+7；2 = j(60x 196尸+31075402 = 3)07562 mm(4-9)第一截面的正应力计算:ai1uix31075620.1x753= 73.66mpa(4-10)巧=碍诳=73.66mpq, am=0第一截面的扭应力计算：_3107562 一 0.2x75?nuix=竺逬= 18.42mpo(4-11)= 36.83mpd绝对尺寸影响系数为岛=0665 = 0.73表面质量系数为仅=°92；几=°92第一截面的安全系数为477k= 1 $42 14竺一x 73.66 + 02750.92x0.664

34、742 05xl&42 + 0lxl&42 0.92x0.73s°st1.84x4.74js, + s； v1.842+4.742l75(4-12)取=1）由于所以第一截面安全。第一截面的正应力计算如下:binax第一截面的扭应力计算如下:w -o.lx8o3 b咖x =60.70mpa3107698 wt0.2 x8o3 r.nax 30.35 -221515mpa30.35mpa6如-260.70服查绝对尺寸影响系数=0,64； 6=°72查得表面质量系数仅"92； a =0.924772?14第一截面的安全系数为= 2.162x 60.70 + 00.92x0.642-05xl5.175 + 0