俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计

1、本科毕业设计（论文）GRADUATIONDESIGN(THESIS)俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计机电工程学院题目学生姓名指导教师学院专业班级本科生院制2017年6月俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计 俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计摘要机械式立体停车库是专门用来停放各类车辆立的仓储设施，它的优点在于能够发挥空间的优势，这样就能充分地利用土地资源，从而实现最大限度地停车，是专门用来解决城市交通问题的停车设施。本课题主要研究属于简单升降类立体停车库中的俯仰式机械立体停车库，并对其进行支承和动力结构装置的设计以及优化。通过对长沙各大立体停车库的调研，以及查阅国内外相关的文献之后，结合了

2、理论依据与现实依据，最终确定了设计方案；根据设计方案，对俯仰式立体车库的支承和动力装置进行结构设计，建立装置的三维模型；在构建了三维模型的基础上，使用SolidWorks软件进行装配体以及各个零部件的运动学、动力学仿真分析，检查装置的干涉情况以及运动轨迹，最终得到合理的运动轨迹和无干涉的装配体；分析装置的受力情况，进行主要受力零件的强度校核和结构优化；经过多次的校核与优化，得出了最终的设计结果，实现了俯仰式立体车库的轻量化，极大地降低了成本，提高了经济效益。关键词：立体车库SolidWorks设计俯仰式THESUPPORTANDPOWERPLANTSTRUCTUREDESIGNOFTHELUF

3、FING3DGARAGEABSTRACTParkingisdesignedtoachievestoragefacilitiesforparkingvehicles.Allkindsofmechanicalstereogaragecanmakefulluseoflandresources,playspaceadvantage,canachievemaximumparking,isaneffectivewaytosolvecitytrafficproblems.Inthispaperthepitchtypestereoscopicgarageliftingsimplestereogarageast

4、heresearchobject,designsupportandpowerstructureandoptimization.ThroughtheinvestigationoftheChangshaparking,aswellasliteratureathomeandabroad,combinedwiththetheoreticalbasisandpracticalbasis,tofinalizethedesign;accordingtothedesign,supportandpowerdeviceofpitchtypestereogaragestructuredesign,3Dmodelbu

5、ildingdevice;accordingtothethree-dimensionalmodelofthedevicetheuseofSolidWorkssoftware,thekinematicsanddynamicssimulationanalysis,interferencecheckingdeviceandtrajectory,finallyobtainedthereasonabletrajectoryandnointerferenceofassembly;loadingconditionsanalysisdevice,checkthestrengthandstructureopti

6、mizationofthemainstresspartsafter;Aftercheckingandoptimizing,thefinaldesignresultsareobtained.Thelightweightofthepitchingtypeparkinggarageisrealized,whichgreatlyreducesthecostandimprovestheeconomicbenefits.Keywords:StereogarageSolidWorksMechanicalDesignLuffingType目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

7、6 o Current Document 第1章绪论1课题背景1意义1立体车库国内外现状2长沙立体车库调研3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 蔚蓝之星地下立体停车库调研4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 湖南省人民医院垂直升降停车塔调研5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 国储电脑城升降横移式立体停车库调研6总结71.5课题内容及思路8课题内容8课题思路8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2

8、章俯仰式立体车库的系统总体设计10设计要求10设计方案的确定与分析10方案一：车库与建筑分离11方案二：车库置于建筑之中11立体车库方案确定11立体车库的设计方案12 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 立体车库工作原理及停车流程12立体车库设计参数的确定13本章小结15 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第3章俯仰式立体车库结构设计及建模16引言16俯仰式立体车库外框架设计及建模16俯仰式立体车库提升及液压系统设计17液压系统的设计17曲柄、摇杆的设计19虚拟装配及干涉分析20 HYPERLIN

9、K l bookmark20 o Current Document 本章小结21 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第4章俯仰式立体车库运动学仿真及结构优化22引言22动力学仿真及优化22本章小结24 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第5章主要受力零件强度校核25摇杆的计算25导轨的计算26螺栓的计算28本章小结30 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 总结与展望31致谢32参考文献34俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计俯仰式立体车库支承和动力

10、装置结构设计第 页共34页第 页共34页第1章绪论课题背景科技在不断发展，时代也在不断进步。我国的城市经济在此基础上飞速发展，同时也带动了汽车工业的发展，现如今拥小汽车已经走入各家各户，汽车的数量不断增多，然而城市的停车位数量缺没有相应的增长，于是就产生了城市停车位严重不足的问题（如图1-1）。停车问题是城市在发展过程中所必须处理好的交通问题。交通问题又分为静态交通问题和动态交通问题。所谓的静态交通，是指车辆的停止状态；而动态交通则是指车辆的行驶状态，它是相对于静态交通而存在的一种交通形态，它们之间既互相影响，又互相联系。停车设施的建设，是解决城市静态交通问题的主要内容。如果车辆不断增加，而停

11、车设施建设的速度却跟不上的话，两者之间就会失去平衡，城市就会出现停车困难等一系列问题。我国机动车辆这几年的平均增长速度大概处于15%-20%之间，但与此同时，城市停车设施的平均增长速度却只有不到3%，特别是在大城市，机动车数量的增长速度远远超过停车基础设施建设的速度。所以，我们要重视城市停车难的问题，并积极寻求解决措施。随着城市规模越来越大，人类的生产、生活方式逐渐开始集中，因此人们的生存空间就变得越来越小，于是利用空间的理念便被人们所提出来立体车库应运而生。机械式立体停车库既可以小规模的设置，同时也可以大面积的使用，比如与停车楼、地面停车场或是与地下车库组合建设。立体车库能有效解决城市停车难

12、的问题，同时也是停车产业发展的必经之路。意义停车场迅速发展，由原来的平面停车，变成了现在的立体停车；由简单的机械车库变成了现在计算机管理自动化的现代立体车库，成为了同时具有观赏性和实用性并且适合城市环境的建筑。随着人们生活水平的不断提高，汽车进入了各家各户，这给停车产业提供了前所未有的发展机遇。立体车库与传统的平面停车库相比，优点非常明显：（1）突出的节地优势。以往的平面车库由于要留行车通道，故平均一辆车就要占据约40平方米的面积。立体车库却可以使地面的使用率提高8090，如果采用20层的立体式停车库的话，同样是40平方米的土地面积上便可存放约30辆车，这样可以极大地节省土地资源，并节省土建开

13、发成本。（2）有效地保障人身和车辆的安全。当人处于车库内，或是处于车未停准位置，整个停车设备便不会运转。应该说，与平面车库相比，立体车库从管理上可以做到彻底的人车分流。（3）免除安装采暖通风设施。在地下建设立体停车库，可以免除安装采暖通风设施。因此，运行中的立体车库耗电量要比工人管理的平面停车库低很多。图1-1停车位不足导致的交通拥堵立体车库国内外现状日本是最早开始研究立体车库的国家之一。从20世纪50年代中期开始，一直到1960年终于建成了第一座只有四个车位的二段式立体停车场。在此之后日本不断引进西欧的技术，60年代末，仅东京市就建成了各种形式的立体车库40座。到了1971年，日本又开始了装

14、配自行式立体车库的研究。根据日本建设厅的调查统计，在日本从事立体车库的开发研究和生产制造的公司总共约有200家。到目前为止日本现有的立体停车位已经超过了350万个，包括升降横移式立体车库、水平循环式立体车库和堆垛式立体车库，其中又以升降横移式停车设备为主。韩国的立体停车技术主要是参考和学习了日本的立体停车技术。韩国从20世纪70年代中期开始了立体车库的研究，到80年代开始引进日本的立体停车技术，经过将近10年时间的吸收改进和本土化，于90年代开始使用和推广。在韩国，立体停车得到了政府的高度重视，在政府政策的支持下，各类立体停车设备得到普遍开发和利用。韩国近几年立体车库的增长速度都保持在30%左

15、右。欧洲的意大利和德国等国家从事立体停车设备的研究开发时间比较早。意大利较好的立体车库公司有Sotefin、Interpark,还有德国的Palis等。由于欧洲大部分国家地广人稀，土地资源较为富余，停车设备的应用量不是很大，停车问题表现并不突出，故欧洲的立体停车设备多为巷道堆垛式。20世纪80年代初，我国开始了立体停车场的研究和开发。90年代以来，人们生活水平迅速提高，汽车行业迅速发展，立体停车场的应用便逐步推广。到了2003年底，我国的56个城市，总计兴建了879个立体停车库，约8万个车位。其中有将近4万个停车位是用于住宅小区的配套设施。我国的立体停车库，主要集中在浙江、广东、江苏、上海和北

16、京等地。目前我国从事立体停车设备研究开发和制造的企业已有30余家，这表明我国的立体停车行业已经兴起，并且实现了引进技术和自我开发研制的结合，生产技术水平有了极大的提高。长沙立体车库调研2015年以来，立体停车行业受到了政府的支持，一些有利于发展立体停车的政策不断出台，由此引发市场广泛关注。在此之前，发展立体车库虽然作为解决城市停车难问题的有效手段，但其推进速度却出奇的慢。随着政府各项政策的支持，业内普遍认为，2016年将是立体停车行业发展的转折年，长沙的立体车库将会如雨后春笋般飞速建设。由于科学技术的发展，汽车生产的成本不断降低，随之而来的就是汽车数量的激增。据统计，到2016年2月底，长沙机

17、汽车数量已突破200万辆，而据长沙市停车场管理数据显示，目前长沙市的停车位只有约51万个，汽车数量与车位比约为10:3。俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第 页共34页第 页共34页蔚蓝之星地下立体停车库调研蔚蓝之星地下停车库为升降横移式立体停车库。升降横移式立体停车库是利用载车板在竖直方向上的升降，或者在水平方向上的平移来存取停放车辆的停车设备。升降横移立体车库的适应性非常强，车库的每个车位均有一块载车板，当需要存取车辆时，对应的载车板通过升降和横移运动到达地面，车主将车开入或开出，完成存取过程；停放在车库内地面的载车板只作横移运动，不能进行升降运动；上

18、层车的存取，需通过中层和下层的车位横移空出空位，再将载车板降到地面，车主才可以进入上层车库内将汽车开进或取出车库。升降横移式立体车库的每个车位均由电机驱动，从而实现载车板的垂直升降或水平横移。垂直升降通过链条带动搬运器来实现，横向移动则借助导轨。升降横移式立体车库主要优点在于它的升降和横移对同一层的载车板来说是独立的，可以自由行动，并且动作时间短，这样就大大缩短了存取车的时间。升降横移式立体车库大都是以多层多列的形式出现，除顶层外每层都要留一个空位，作为交换车位，除底层以外的所有载车板均能自由升降运动，除顶层以外的所有载车板都能自由横移运动。当选定某个车位存取车辆时，这个车位下方到地面之间的所

19、有车位要向空位方向横移一个载车板的距离，从而在选定的车位下方形成一个升降通道，此时，选定车位的载车板降至地面，车辆便可开进或取出，见图12：图1-3为小组的现场调查照片：图1-3现场调查湖南省人民医院垂直升降停车塔调研湖南省人民医院垂直升降塔，是车库出入口独立设置的立体车库。这种车库，在存车时车辆由入口驶入车库，当取车时，车辆需要从出口驶出车库，而且车库的每个车架里面最多只能停放一辆车。垂直升降停车塔系统构成：由整体框架、升降机构和自动控制系统三个部分组成。垂直升降停车塔功能分析：能起到支撑、保护、传输的作用，也能实现自动存取。垂直升降停车塔优点：出入口独立设置，保证车辆驶入和驶出的方向一致，

20、避免了车辆的调头工作，减少了存取车人数多时的等待时间。垂直升降塔缺点：车库出入口独立，不设换向机构，不能实现换向，需要在出口前面留有足够车辆行驶换向的空间，这样就增加了车库的附属建筑面积；每个车位内只能容纳一辆车，导致车库的容量变小，如果想将车库加高来增加容量的话，势必会影响到周围的建筑物；车库设置出口和入口，增加了车库控制系统的设计与编制难度，增加了控制设备。图1-4为调研图片：图1-4人民医院垂直升降停车塔国储电脑城升降横移式立体停车库调研国储电脑城同样也采用了升降横移式立体停车库。升降横移立体车库包括多层框架结构，而横移导轨就设置在框架上。每一层的横移导轨上都设置有载车板，载车板可以在导

21、轨上自由横移。国储电脑城的车库特征在于：载车板一端的横梁上安装有减速器和升降电机，升降电机和减速器通过链轮和链条带动安装有4个链轮的传动轴，而每个链轮又带动一根链条。为了更好的与载车板连接，链条的一端设计成套状，套状的一端套在载车板纵梁上的链轮组上，链条的另一端则绕过一个链轮与载车板连接。为了防止链条断裂导致载车板掉落，载车板上安装了防坠挂钩，用于悬挂载车板。防坠挂钩的弹出与复位由电磁铁和复位弹簧来控制。以下具体介绍升降横移式立体车库的出入库方法，：（1）将每一层空闲的车位（顶层除外）集中在同一纵向位置上，作为初始位置。（2）如有汽车入库按如下步骤进行1）如需进入底层的停车位，直接驶入有载车板

22、的车位即可。2）如需进入底层以外的上层车位，要先将位于上层车位下方的车位进行横移，空出一个下降通道，然后将该上层停车位的载车板降到地面，然后将车辆驶入载车板，再将载车板复位；最后将其它载车板复位。（3）如有汽车出库按如下步骤进行1）底层汽车出库，直接驶出即可。2）如上层车位的车出库，同理也要在该车位下方横移出一个垂直下降通道，然后将该车位载车板降到地面；车辆驶出后，再将该载车板复位；最后将其他载车板复位。图1-5为调研图片：图1-5国储电脑城立体停车库1.4.4总结为了解决城市用地紧张、停车难这两大难题，我们需要合理利用土地资源和空间，而发展立体停车，正是解决这两大难题最好的办法。机械式立体停

23、车库，不仅能够减少城市的停车建设用地，也节省了车主购买停车位的成本。业内人士指出：立体车库，将是以后停车库行业发展的主要方向，也是开发投资的重点。在立体停车库行业的建设中，蕴藏着无限商机，人们应该坚持科学的发展观，理性地思考，切莫盲目投资和建设立体停车库。俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第 页共34页1.5课题内容及思路课题内容立体车库拥有节省空间、美观、安全、易停等独特优势，非常适合应用于人流量、车流量较大的医院或是繁华商业中心等。立体车库种类繁多，主要有以下形式：简易升降类、平面移动类、水平循环类、垂直升降类、巷道堆垛类、垂直循环类、升降横移类等。下面简单介绍其中几种常见立体车库类型及

24、其特点如表1-1。表1-1立体车库的几种主要类型及其特点序号类型特点及使用1升降横移式立体车库优点：设置灵活、能耗低、造价低、操作简便、结构简单缺点：因受力链绳及存取时间的限制，建设规模有限，一般不超2垂直循环式立体车库过5层，占地面积大，自动化程度较低。优点：存取自动化，占地面积小。缺点：存取室狭小，存取车不方便，结构易变形，工作机动性较3巷道堆垛式立体车库差，能耗高，震动产生噪音，存取车速度慢，目前较少使用。优点：自动化技术高，能耗低，噪声低。4简单升降式立体车库缺点：进出口少，等待时间长。优点：充分利用空间，操作容易、结构简单。缺点：力学结构不合理。通过比较发现，俯仰式立体车库是综合性能

25、非常良好的机械立体车库，本文最终的课题选定为俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计。课题思路根据总体方案来绘制三维模型，与此同时进行强度的校核、疲劳分析还有结构的优化，并不断的改进三维模型，然后通过三维模型画出二维图纸，最终完成毕业设计论文。如图1-6：俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第 页共34页图1-6课题思路俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第2章俯仰式立体车库的系统总体设计设计要求1）适用于家庭车库、别墅或者住宅停车场的改造2）设备安装简单。3）实现一个车位泊两辆车。4）设有防坠保护装置，确保车辆停放安全。5）配备防止外人启动设备的专用钥匙和开关1。设计方案的确定与分析俯仰式立体车

26、库，一般分为上下两层，车辆的存入或取出一般借助俯仰机构来实现，是一种简单的升降类机械式立体停车设备。机械式立体车库，有两种设计方案。一种是立体车库与建筑物分离，一种是立体车库置于建筑物内，如图2-1：图2-1立体车库与建筑物的关系第10页共34页俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第 页共34页第 页共34页方案一：车库与建筑分离立体车库与建筑物分离，也就是车库安装在建筑外，拥有独立的出入口。车库系统构成：自动控制系统、升降机构、整体框架。车库功能分析：可对车辆起到自动存取、保护、支承、传输的作用。方案一优点：该方案减少了车库的设计难度，建造费用和复杂程度。

27、由于独立于建筑外，不会对房间内造成遮挡或者噪声等影响，同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度。方案一缺点：该种设计方案，必须在独立于建筑外的车库门口前留有足够的空间以便车辆调头，这样就增加了车库的附属建筑面积。结论：该方案适用于内部建筑面积紧张的小区内。方案二：车库置于建筑之中车库置于建筑物之中，就是车库只有一个口，既作为入口，也作为出口。车库系统构成：同方案一。车库功能分析：同方案一。优点：车库安装在建筑物内，减少了车库的附属建筑面积，同时也减少了控制设备。缺点：为了不影响对建筑内部其他空间的利用，增加了车库的设计难度。结论：该方案适用于内部面积宽松的小区。立体车库方案确定通过综合分析上述

28、两种种方案，从占地面积以及建筑成本考虑，置于建筑之中的立体车库最适合大部分城市住宅小区，因此确定方案二为本设计的总体方案。俯仰式立体车库，一般只适合中小型汽车停放。占用空间小，操作方便且安全性能好，可广泛用于住宅小区、企事业单位及地下室等。俯仰式立体车库的总体功能共分为三种：第一种是俯仰功能，第二是支承功能，第三是控制功能，均可由机械系统来实现。俯仰式立体车库的系统功能结构2图如图2-2所示：立体车库的设计方案立体车库工作原理及停车流程俯仰式立体车库是简易升降类停车设备中的一种，在俯仰机构的驱动下，载车板俯仰运动，从而实现汽车的存入或取出。其停车流程也很简单：需要存取上层车辆时，要先把下层车辆

29、取出，待上层车辆存取完毕后，再把下层车辆存入。停车原理3、停车流程如图2-3、图2-4：图2-3俯仰式立体车库提升系统原理图图2-4停车流程图2.3.2立体车库设计参数的确定在汽车库建筑设计规范与停车场规划设计规则中，对汽车的外廓尺寸及重量以及其他的事项都有规定见表2-1、表2-2。表2-1汽车设计车型外廓尺寸及重量车型夕卜廓尺寸（m）重量（t）长宽高小轿车（小）4.801.701.601.50小轿车（中）5.051.851.601.60小轿车（大）5.602.051.652.20轻型车5.051.852.002.00表2-2车辆纵横向净距（m）项目微型汽车和小型汽车大中型汽车和铰接车车间纵向

30、净距2.004.00车背对停车时车尾间距1.001.00车间横向净距1.001.00车与围墙、护栏及其他构筑物之间纵向距离0.500.50车与围墙、护栏及其他构筑物之间横向距离1.001.00俯仰式立体车库，主要分为钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统安全防护措施等部分组成，且一般使用液压系统操纵载车板的升降，存取车方式与垂直升降地面上两层相同4。它的特点是结构简单，操作简便。根据适停车辆（中小型）种类，确定俯仰式立体车库的外形尺寸表2-3、表2-4。表2-3简易升降类停车库装置尺寸中长宽要求车型容车尺寸容车质量设备装置尺寸范围（长X宽X高）/mm/KG长L/mm宽W/mm小型车4400

31、X1750X145013004800-5100(2250-2350)XN中型车4700X1850X145015005100-5300(2350-2450)XN大型车5000X1900X155017005300-5500(2400-2550)XN特大型车5300X2050X155023505500-6300(2550-2700)XN注：N停车单元数即联立数表2-4简易升降类停车库装置尺寸中长宽要求型式设备装置尺寸范围高H/mm备注垂直升降地面两层3500mm-3650mm垂直升降半地下两层3500mm-3650mm（不含地坑高度）地坑一层深1950mm-2100mm垂直升降半地下三层5400mm

32、-5600mm（不含地坑高度）地坑二层深3900mm-4050mm俯仰升降地上两层2800mm-3150mm结合外形尺寸、设计标准，初步获得俯仰式立体车库的设计参数：（1）汽车长度：中小型车，主泊位长度4700mm。（2）汽车宽度：中小型车，主泊位宽度1850mm。（3）单层高度：中小型车，主泊位高度1550mm。（4）上层车库承载能力：2吨。本章小结本章通过分析俯仰式立体车库的功能、优缺点，明确了车库的设计要点，如设计参数、技术参数等，初步确定了车库的尺寸、重量，为第3章的三维造型提供了尺寸参数、材料参数。第3章俯仰式立体车库结构设计及建模引言上一章我们清楚的认识到俯仰式立体车库的外形结构，

33、以及运动特点。并且了解学习了车库设计的基本情况（包括建造地点的选择，车库建造的空间规范，建造时的安全问题，以及车库后期的使用注意事项等），并且确定了设计思路，第3章将结合前面章节对俯仰式立体车库进行三维模型5的建立。俯仰式立体车库外框架设计及建模俯仰式立体车库由两层车库构成（外框架以及载车板），采用钢结构的形式。在结构的连接形式上采用简单可行的螺栓连接以及焊接作为主要连接方式，因此在设计时要求我们考虑螺栓连接的安装要求,再加上需设计的车库连接方式多为焊接，因此还要考虑焊接时焊缝的设计。俯仰式立体停车库外框架的三维模型如图3-1所示，外框架的总体结构尺寸为长2550mm,宽2514mm,高度25

34、10mm。图3-1俯仰式立体停车库外框架俯仰式立体车库提升及液压系统设计3.3.1液压系统的设计本文设计的立体车库的驱动是双缸驱动，由液压缸来带动支撑臂的上下摆动，进而带动载车板上下移动，其中拉杆起支撑作用。在方案设计中选定的车辆的长、宽、高尺寸为4700X1850X1550mm，提升高度为1900mm左右，根据方案设计各构件长度和各连接处的安装尺寸，拉杆长度为2000mm，根据行程及结构尺寸，液压缸选用型号6为车辆用液压缸，三维模型及其简单示意图如图3-2、3-3所示。L1鬣十行程2Xi(H10)图3-3车辆用液压缸简单示意图俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计俯仰式立体车库液压系统的油路图

35、如图3-4所示，下面详细说明俯仰式立体车库的液压系统油路图中各部分的名称和功能：物14图3-4俯仰式立体车液压系统油路图l是定量液压泵，它的作用主要是用来执行供油；17是电磁溢流阀，它的作用主要是用来实现液压系统卸荷控制和最高压力的设定；5是压力表，它的主要作用是用作显示工作压力的；2是过滤器，它的主要作用是对流进系统的液压油进行过滤，确保流入液压系统的油液是清洁的；4是单向阀，它的主要作用是防止液压系统中的油液倒灌；16是电磁比例调速阀，10、11是液压缸，而且10、11之间是并联关系，它们的主要作用是当10、11带动载车板上升时，16要进行旁路节流调速，当10、11带动载车板下降时，16要

36、实现回油节流调速；7、14是电磁比例节流阀，它们的主要作用是用在两个液压缸的同步控制，一个电磁比例节流阀跟随同步控制，另一个主令控制阀；8、15是液压桥路，由4个单向阀组成，添加它们的原因主要是因为节流阀只能顺着单一方向进油，添加8和15之后，便可以实现载车板在升起和降下时，比例节流阀都可以正常的运转；6是手动节流阀，它的主要作用是作为液压系统调试时的备用阀；9、13是电控单向阀，它们的主要作用是为了防止断电锁停；12是应急阀，又叫双缸联动的手动下降阀，它的主要作用是当突然停电或者液压系统发生故障，无法正常工作的时候，操作人员可以手动操作12，使车库的载车板以较低的速度下降。当车库的载车板存车

37、上升的时候，系统第18页共34页俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计图3-6摇杆三维模型图第 页共34页会接到一个上升的指令，此时17电磁溢流阀就会开始运行，促使它里面的二位二通电磁换向阀开始通电，系统升压。启动阶段，比例调速阀由计算机控制，将其由最大开度调节到最小开度，于是载车板的速度就会逐渐变大，减速阶段与此类似。要平稳实现载车板的启动、停止，只需要调节相应的比例调速阀，最后电磁溢流阀17断电，液压泵卸载。在系统中可以把比例调速阀16换成普通调速阀，但是有个前提，就是对系统起、停平稳性的要求不是很高，并且要提前把开J的大小给调整好，这样做的效果可以大大简化液压泵控制系统。要确保流进双缸的流

38、量相同，并且要实现双缸的同步运动，需要调节2个比例节流阀7和14。当车库的载车板存车下降的时候，系统会接到一个下行的指令，此时比例调速阀16马上会被关闭，电控阀9，电控阀13通电，然后会被打开，控制比例调速阀16的开度逐渐增大，液压缸中油液经比例调速阀7和14，再经比例调速阀回油箱。要使载车板按照理想的速度曲线平稳运行，同样可以通过控制比例调速阀的流量来实现。3.3.2曲柄、摇杆的设计在俯仰升降立体车库中，摇杆的主要作用是由液压缸带动其上下摆动，进而带动载车板运动，实现载车板的上下移动，而曲柄的作用则是在整个过程中支撑和稳定载车板。具体结构设计如图3-5、3-6所示。根据中小型车的汽车尺寸确定

39、曲柄和摇杆的总体尺寸。曲柄长1465mm，宽150mm，厚度为79mm；摇杆的长2000mm，宽150mm,厚度为60mm。曲柄和摇杆的材料均选用为Q235-A。图3-5曲柄三维模型图O*r*雹*俯仰式立体车库支承和动力装置结构设计第 页共34页3.4虚拟装配及干涉分析图3-8俯仰式立体车库干涉分析3.5本章小结本章主要是研究了俯仰升降两层立体车库的结构，设计出了立体车库的主要构件，包括车库框架结构的设计、提升及液压系统的设计三大方面，对这些主要构件进行了三维建模、装配体的三维建模，并且对立体车库的装配体进行了干涉检查，提出了解决发生干涉问题的办法。第4章俯仰式立体车库运动学仿真及结构优化引言

40、本文所研究的俯仰式机械立体车库是一个比较复杂的机电系统，对此立体车库进行设计，如果是按照传统的设计模式，对模型进行反复测试并且改进，很难有效地提高立体车库的性能，而且还会耗费大量的物料和时间，增加成本，因此我们要采用了更先进的设计方法来解决这一难题，在此主要是solidworksmotion、solidworkssimulation技术。solidworksmotion技术可以计算各种运动参数如位移、速度、加速度，以及运动部件之间产生的各种相互作用力、力矩、惯量，solidworkssimulation技术可以做有限元分析和散热分析，其中又包含受力分析、跌落测试、疲劳测试、压力容器等。这种技术

41、优点在于不仅能更好的完成传统设计模式所可以完成的任务，还能有效地缩短俯仰式立体车库的开发周期，更好的提高俯仰式立体车库的性能，降低生产成本，提高经济效益。solidworks能够方便的实现多刚体系统的运动学及动力学仿真，本章主要就是利用solidworks软件对立体车库进行运动学、动力学仿真分析，并对所得结果加以分析研究，这样就可以有效地提高立体车库的性能。动力学仿真及优化建立运动仿真模型，利用solidworksmotion插件，对第三章所得的三维模型（具体尺寸参数见第二章和第三章）进行运动学仿真7。假设汽车重量为2吨，将汽车重量模拟为20000N的常力施加在载车板上，方向垂直向下（-Y）。

42、为了节能，以马达力的峰值最小为目标函数，对机构的结构参数进行优化。改变机构的结构参数进行运动仿真，求取马达力的峰值，发现液压定位卡子在摇杆上的位置8对于马达力的影响很大。建立如下的优化模型：目标函数：马达力峰值。设计变量：液压定位卡子中间圆孔到边线的距离x（如图4-1），定义区间为900-1100mm，步长设置为10mm。约束：载车板最大位移小于1494mm（最高位置），载车板最小位移大于311mm（最低位置）。通过计算，得到最优点X=1035mm，此时马达力的峰值最小。图4-1液压定位卡子位置在最优结构下的位移、马达力如图4-2所示：0秒时载车板的Y坐标为311mm,此时载车板处于最低位置；

43、10.4秒时，载车板的Y坐标为1494mm，此时载车板处于最高位置。6.2秒和10.8秒时，马达力取得峰值48009N，对应的载车板Y坐标为930mm。400q44W2-41935-35661-C-.GO2.DD4.CDB.ME.CO1Q.0Q12.Q014.DQ16.GG1E.0O2&.Gfl时间(aec)0002.GQ4006.008.001-0.0012.G014.001S.tHt1S.002000日寸冋(软门回匿翁544723695BOOT25S61-.&0Z.G&匿卿4UU盍u.-.*Ji4.C00.0-DB.0G1G.0012.&C-14.0O1fi.Q01B.0O20.C0时间(

44、aec)&.GG2.004.GC-6.0GB.GO-HJ.M120014.M时间sec)16.001fi.SC20.00图4-2马达力、载车板位移图本章小结本章运用三维造型软件Solidworks，对俯仰式立体车库的工作状况进行运动学、动力学仿真分析。通过对立体车库的仿真测试，可以发现设计上的不足，并且予以改进9，从而有效地缩短了俯仰式立体车库的设计开发周期，提高了立体车库的性能。第5章主要受力零件强度校核5.1摇杆的计算根据第四章的仿真分析，当载车板的Y坐标为930mm时，此时马达力取得峰值48009N，由于马达力的计算是在有冗余约束的情况下计算的，力集中在单侧马达，实际需要双侧马达共同作用

45、，故实际马达力为24004.5N。此时的摇杆位置及受力状态如图5-1，由图可知摇杆的边界条件及最大受力点，通过solidworkssimulation对该位置的摇杆进行静力学分析，具体步骤如下：（1）生成新算例；（2）应用材料为普通碳钢Q235-A；（3）应用夹具；（4）应用外界载荷（最大马达力24004.5N，方向垂直摇杆侧面）；（5）划分网格；（6）运行算例；（7）得出结果如图5-2：O图5-1摇杆边界条件及载荷作用点vanMiEes讯临皿叭MPa|WSe-bDDL2.D70G4DDL6.9D2e4iD0i.a53e-biD0.432e-003Tk剧B；乙4靛叶冊2咖斬曲.J曙世儡箭n&h

46、m豌出側913.T674.432-0(13-.3.449t-riDL.3.1044001.2760t-riDLB.2.41564DD1.U25e+DD1.13B0e4DDLI.l.D55e+DDl图5-2摇杆有限元分析从图中可以看出该摇杆的最大应力为41.39MPa而铸造碳钢的屈服力为248.2MPa,5-1）（5-2）取安全系数为1.5，按公式（5-1）计算：TT41.39248.2二165.471.5故摇杆的强度符合要求。5.2导轨的计算由图5-3可知导轨的边界条件以及载荷，理论上当液压缸平行导轨时，最大马达力即为最大载荷，通过solidworkssimulation对导轨进行静力学分析，

47、具体步骤如下：（1）生成新算例；（2）应用材料为普通碳钢Q235-A；（3）应用夹具；（4）应用外界载荷（最大马达力24004.5N，方向平行导轨，垂直导轨上表面）；（5）划分网格；6）运行算例；7）得出结果如下图5-4图5-3导轨边界条件及载荷图5-4导轨有限元分析从图中可以看出，导轨的最大应力为4.51MPa,而铸造碳钢的屈服力为248.2MPa,取安全系数为1.5，按公式（5-3）计算：cQ（5-3）248.24.51=165.5（5-4）1.5故曲柄的强度符合要求。螺栓的计算根据设计，采用的是GB/5780-2000T六角头螺栓C级M36X220,螺纹直径为36mm,长160mm,产品

48、等级为C级（相对公差等级6.8以下的普通低碳钢），查表5-1、表5-2得到其屈服极限csmin=190mpa,安全系数取2.5-3。受力分析得到螺栓10所受的力主要为剪切力及挤压力,螺栓受力如图5-5：图5-5螺栓受力图由第四章的运动学仿真可知螺栓的最大受力为F=679N,如图5-6。0.(104.QQ3.0012.001G.0-020.00日寸间(sec911$6芯Z3S3S65312图5-6螺栓受力按公式(5-5)进行计算：t=ismij=1930=63.3Mpa(5-5)s将公式(5-5)所得结果代入公式(5-6)计算5-6)t=F=19.66Mpa&d24将公式(5-6)所得结果代入公

49、式(5-7)进行计算二0.8J=152mpa(5-7)psminFb=pdlomin=17.9mpapp故螺栓强度满足要求。表5-1连接接合面材料的需用挤压应力3Ji1D943J材料钢铸铁混凝土砖木材(Mpa)0.8b(0.4-0.5)b2.0-3.01.5-2.02.0-4.0pss表5-2螺栓的性能等级性能等级3.64.5i4.S:5.65.8iS.SS.S10.912.5抗拉强度极限330400420500520SOO90010401220屈服极限190240|3403DD420|6407209401100J应)低碳钢料材荐推中碳钢低碳钢或中碳钢中磯钢，淬火并回低中碳合金合金钢火丨钢，淬

50、火并回丨丨火合金钢丨本章小结本章通过分析立体车库的受力情况，并且根据受力情况，对立体车库的横梁、导轨、螺栓等承载构件进行了静力学分析，并进行强度和挠度的校核。通过不断的校核，修改再校核，从而得到了满足设计及使用要求的各零部件。总结与展望俯仰式立体车库的优点有很多，比如操作简单，结构简单等。但与此同时，它的缺点也很明显。结构简单，意味着它的力学结构并不是很合理；操作简单，却要牺牲它的避让性，在下层车库内的车未开走以前，无法对上层车库的车进行存取。由于时间有限，无法再对俯仰式立体车库进行更深入的研究，在此对未来的俯仰式立体车库研究提出以下几点展望：（1）采用智能的检测控制系统，能够实现无线遥控。（2）在车位上升前就能够设定举升的高度；在车位下降前以及下降的过程中，有可显示的超声波扫描功能，探测到无障碍物时才继续下降，防止人、车或其他物体误入。（3