华中科技大学机械专业课程设计

华中科技大学专业课程设计说明书学生姓名xx学院机械学院班级机制xxxx学号U20xxxxxxx产品名称无避让俯仰式立体停车设备201x年x月xx日Ⅰ摘要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的机械式立体停车库的建设，是解决目前寸土寸金的大都市内停车难的有效办法。停车难的问题主要出现在大中城市的住宅小区里。住宅小区土地零星，不适合建造大型停车库，结构简单、价格便宜、占地少的简易升降式立体停车设备能有效解决停车难的问题。但是普通的简易升降式立体停车设备有一个重大缺点：上层存取车需要将下层车辆从停车位开出。该缺点制约了此类设备的应用。本文在此类设备基础上做出了改进，设计了一种新的立体停车设备——无避让俯仰式立体停车设备，并且设计计算了其总体尺寸和结构参数。随后根据设计计算参数使用Pro/E建模。本文提出的设计方案克服了简易升降类立体停车设备上层存取车需要下层避让的缺点，具有一定实用性。同时，此方案也有一些弊端，需要在将来做出进一步改进。3目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了图2.1高容量的机械立体停车库设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图像摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等日本是最早应用机械式停车设备的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械停车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在图2.1高容量的机械立体停车库1.3.2我国立体车库发展概况我国机械式停车设备的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百4家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体停车设备是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备（图2.2），其规划建设涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。图2.2在我国使用广泛的简易立体停车设备图2.2在我国使用广泛的简易立体停车设备1.4前景分析对于商家而言，停车难却意味着巨大的商机。目前，都市停车难的矛盾主要体现在住宅小区、商业区、写字楼。要在短时间内缓解以上三大区域的停车难，最主要的方法就是建造立体停车设备。在日本等国土面积小，汽车数量众多的国家，立体停车设备已经占据了70%的绝对优势地位，但在我国，目前机械式车位所占的比例仅为2%至3%，有关专家预测，立体停车设备将会成为未来中国停车场的主流。停车位需求按1：1.2（100%的基本停车位和20%的公共停车位）计5算，全国每年总需增加停车位1300万个，如仅考虑10%为机械式立体停车设备，每年需提供机械式立体停车位130万个，因此从现有的停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出，机械式立体停车设备的市场前景十分良好。实际上，目前在一些发达国家和地区，停车产业已成为年产值数十亿美元的大产业。在香港，一个停车位的售价比一辆高级轿车还要贵，如汇景花园的一个停车位售价高达60万港元；美国的停车产业每年大约收益260亿美元，提供约100万个就业机会。即便是在我国，一些大都市新建高档小区的停车泊位也被开发商高价出售，一个车位相当于一辆普通轿车的价格。如今，无论是在城市中心商业区，还是在新建繁华地段，建设足够的停车泊位已成为规划者的重要手笔。业内专家指出，机械式立体停车设备将是未来几年内停车设备发展的主要方向，是商家投资的重点。第2章关于无避让俯仰式立体停车设备的介绍无避让俯仰式立体停车设备是由简易升降类立体停车设备改进而来的，它成功克服了简易升降类设备上层存取车需要下层避让的缺陷。2.1简易升降类立体停车设备的介绍以及它的优缺点1.安全防护装置；2.1.安全防护装置；2.转动系统；3.栽车板；4.钢结构部分；5.控制系统；6.液压泵；7.控制箱；8.缓冲器；9.载车板；10.钢结构部分图图2.1简易升降停车库的主要组成6简易升降类停车设备见图2.1。简易升降类立体停车设备下层的车辆可以直接存取，当存取上层车辆时需先将下层车辆开出。如果下层车辆的车主不在，则上层车位无法存取车辆。其具有以下特点：（1）适合于小型车库，适用于住宅小区或路边等比较零星的地块。（2）设备简单，运行可靠，成本低。（3）上层存取车不太方便，需要下层车辆避让。与其他类型车库相比，简易升降类立体车库更适用于空地零星的地段。但是它有一个非常大的缺点：上层车位存取车需下层车位车辆避让。此缺点严重制约了此类设备的应用。本设计针对此缺点做出了改进。2.2无避让俯仰式立体停车设备原理与构成无避让俯仰式立体停车设备是由简易升降类立体停车设备改进后得到的，它具有存取上层车辆无需下层车辆避让的优点。其结构和原理如图2.2。图中，（a）（b）图2.2无避让俯仰式立体停车设备结构和原理（a）为初始状态，上层载车板右端和路面齐平，下层载车板右端低于路面，车辆可以从路面开到上层载车板上或从上层载车板开到路面上。如果通过液压机构7提供动力让两块载车板绕各自左端逆时针转过一定角度，到达图中（b）所示位置，这样可以使下层载车板右端与路面齐平，上层载车板右端高于路面，车辆可以从路面开到下层载车板上或从下层载车板开到路面上。第3章无避让俯仰式立体停车设备设计无避让俯仰式立体停车设备是由液压系统操纵载车板俯仰来完成存取车的。它由载车板部分、钢结构部分、传动系统、控制系统、安全防护机构五部分组成。本章将对它的载车板、钢结构和传动系统部分进行设计。3.1总体参数设计计算首先，需要确定停车设备能停车辆的最大尺寸。私家车车辆长度一般不超过5.5米，宽度不超过2米，高度除了SUV约为2米外其他车辆不超过1.6米。因此确定车位长为5.6米，宽为2.4米，下层高度为1.8米，上层无高度限制（低于1.6米车辆停下层，高于1.6米车辆停上层）。把设备结构简化，如图3.1。图3.1停车设备总体尺寸图图中，CD=5600mm，AB=CD/COS10°=5.515mm，AC=900mm，BD=1800mm。3.2载车板设计载车板是用来承载库存车辆的,按结构形式分有一框架式和拼板式两种。此处采用框架式载车板。框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架,其多数采用中间凸起结构,并在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种8载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度,并具有良好的导入功能,适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板(钢板)一次冲压或滚压成组装件,采用咬合拼装成载车板,用螺栓紧固连接。拼装前可以先对组件进行各类组件进行表面处理(如电镀、烤漆等),使载车板轻巧、美观、运输方便、通用性互换性好,适合批量生产。沿进入汽车的方向,在载车板适当位置上应当装有高度为25mm以上的阻车装置或其它有效阻车装置。在本次设计中，使用拼板式载车板，为了简便，仅设计载车板的外形结构，不设计拼板之间的连接和阻车装置。载车板的尺寸根据车位尺寸确定，长为5600mm，宽为2400mm，厚度为5mm，其模型如图3.2所示。图3.2载车板模型3.3钢结构设计工字钢是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，其翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。而钢结构部分作为设备的承重部分，需要承受较大的弯矩和载荷，因此在本次设计中钢结构部分采用工字钢。工字钢的规格为100×63×4.5mm，截面如图3.3所示。把多块工字钢焊接在一起作为设备的钢结构部分，模型如图3.4。图3.3工字钢截面尺寸9图3.4钢结构部分3.4支撑杆、活塞杆和液压缸支撑杆、活塞杆和液压缸是主要承重部件，支撑杆和活塞杆直径为40mm，液压缸内径为40mm，外径为60mm。如图3.5。（a）（b）（c）图3.5支撑杆（a）、活塞杆（b）和液压缸（c）3.5铰链连接机构铰链连接机构连接载车板和支撑杆或钢架，需承受较大应力。铰链连接机构的结构有两种如图3.6的（a）和（b）。10（a）（b）图3.6铰链连接机构3.6螺栓和螺母在本次设计中，使用大号螺栓代替销钉连接铰链。螺栓和螺母使用标准件，使用两种规格的螺栓与螺母，螺纹规格分别为M17和M20。其模型如图3.7所示。（a）M20螺栓（b）M20螺母图3.7螺栓和螺母第4章装配模型图(a)铰链连接1（b）铰链连接211（c）上层可存取车辆（d）下层可存取车辆图5.1装配模型图第5章总结简易升降式立体停车设备有造价低，配置灵活，安装拆卸方便等特点，能解决城市住宅小区以及路边等不适合修建大型停车库的地方停车难的问题，本此设12计对普通简易升降类停车设备进行了改进，使之克服了上层存取车需下层避让的缺点。在本次专业课程设计中，由于时间有限和个人能力有限，还有很多问题没有考虑到，或考虑到了但无法付诸于本次设计中，而且本次设计没有预期那样细致，并存在很多缺点，如有机会，会在未来的研究与设计中改进。参考文献[1]王青，吴倩.我国汽车需求增长阶段转换与消费政策调整[J].经济纵横，2013.[2]宋秋红，安丰贞，方铀，曹小龙.城市立体车库的现状及展望[J].城市公用事业，2012.[3]文德立