立体车库毕业设计

二○○五届本科毕业设计论文第1页共38页1绪论随着我国经济的发展，汽车工业的发展，居民收入的提高，鼓励汽车进入家庭及一系列相关政策的实施，城市交通中的汽车数量越来越多，在一些商业中心、车站、码头、饭店、住宅区，如何利用有限空间，最大限度停放汽车已成为一个大问题。而立体车库以其平均单车占地面积小的独特特性，已被逐渐推广并被广大用户接受。立体车库是一种集机、光、电一体化的高度自动化停车场所，是典型的机电一体化系统。它发祥于20年代的美国。50年代以后，美国、西欧相继发明了多种形式的立体车库。到了六七十年代，德国、日本、韩国等国家以及香港和台湾等地区则大有后来居上之势。近年来，立体车库从造型、结构、控制、驱动、监测、材料、保险等方面不断更新换代，日趋完美。在我国，停车设备的研制才处于起步阶段，随着小汽车不断进入家庭，停车难的问题将日益突出。在人口稠密的大都市，仅靠地面停车是远远不够的，要朝空中和地下发展。因此，停车设备的研制具有广阔的前景。立体车库的主要优点有：1、节省占地面积，节省大量投资。立体车库的占地面积相当于同等地面停车场的1/3-1/20。对于城市寸土寸金的面积不大的黄金地带，建立体车库经济效益相当可观；2、出入库管理方便，省时省力。它不需要车主找车，出入库管理全由电脑控制，操作简单，库内的存车数量、存车位置、存车时间等全可以显示在操作盘上，一目了然，自动化程度相当高；3、可避免车辆的丢失和损坏。完善的闭锁装置可保证汽车安然无恙，外部人员不能随意进入，汽车不会受到人为的损伤和丢失；4、配置灵活。车库规模可大可小，形式多样，适应性广。立体车库发展到今天已出现了以下几种常见形式：1、水平循环式该形式的主体为一水平放置的链式输送机，车辆停放在链式传送带的托盘上，随着车辆的出入库，所有车辆同时按固定次序作循环运动，由平动机构确保车辆始终处于水平状态，整套系统由一大型电机单独驱动。一般可停放十几辆车。2、垂直循环式该形式的主体是垂直回转链式输送机，车辆停放在呈圆形或长圆形配置的托盘上，有做垂直循环运动的链条带动，在平动机构控制下保持车位水平。也是由单一大型电机单独驱动。一般可停车10-40辆。3、升降横移式该形式多为中、小型车库，停放车辆数目从几辆到几十辆不等，一般采用2-5层结构。日本作为一个人口稠密、车辆较多、道路条件较差的国家，它在立体车库的技术二○○五届本科毕业设计论文第2页共38页研究与开发、制造、建设、法规及管理等方面都处于世界领先地位。而立体车库在我国是近年来才刚刚引进的，其市场潜力是巨大的。但同时也存在着自发性、盲目性、滞后性等问题，因此各有关方面应及时采取相应对策，进行有力的宏观调控，方能进一步推动立体车库市场的深入发展。二○○五届本科毕业设计论文第3页共38页2总体方案设计立体车库存取车辆的工作原理的优劣，直接影响到车主等待时间的长短。在现代社会的快节奏生活中，采用一套原理便捷的存取车辆的方案，可以大大减少车主等待的时间，这对车库的效益和信誉都具有重要的意义。本次任务是设计一个两层可停放5辆小汽车的立体车库。根据分析该车库将占据三个地面车位，其上层停放3辆汽车，下层停放2辆，下层空余的1个车位用于存取车时的周转。可见该车库属于升降横移式立体车库。满足以上基本要求的存取车方案可以由不同数量的升降机构、横移机构、出入口以不同的组合形式和空间布置构成。而合理完善的方案应保证工作可靠安全、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉、维护方便和顾客等待时间短等要求。根据设计任务书的基本要求和给出的相关依据，下面列出了三种方案进行比较，以供选择选择：a)底层边位作为出入口兼周转空车位；b)底层中间位作为出入口兼周转空车位；c)底层3个车位均为出入口，其中任意一个均可用于周转以上三种方案的示意图如图2-1所示。对这三种方案的分析如表2-1所示:表2-1方案的比较分析方案一方案二方案三（1）存取车最多/最少移动的车辆数5/13/13/0（2）横移机构数目221（3）升降机构数目233由表2-1第（1）项——满载时存取车时最多/最少移动的车辆数的分析结果可知:方案三在存取某一辆车时,对其他车位上车辆的影响最小。这样车库工作时就最安全，速度最快，顾客满意度最高。图2-1总体方案比较二○○五届本科毕业设计论文第4页共38页由表2-1第（2）项——横移机构数目的分析结果可知：方案三的横移机构只有底层的一套，前两个方案则在二层也须设计安装横移机构。而在二层安装横移机构一方面要考虑该横移机构与升降机构的合理过渡，另一方面对车库的整个框架建筑也提出了更高的承载和结构要求。这都给设计及施工带来一定的困难，也必然增加相应的建设资金。由表2-1第（3）项——升降机构数目的分析结果可知：方案一所需的升降机构较少。但是本次设计的升降机构要求采用液压提升。而一般一台小泵站供给3个车位上的3个液压缸工作是比较容易的。所以，升降机构数目的多少对整个方案的影响不是很大。通过以上分析比较，最适合的是方案三。而且有三个出入口，最多可同时对三辆车进行存取操作。此外，停电时车库也能在底层停放两到三辆车。底层的2个车位只横移且均可做出入口，其中任意一个可作周转用，二层3个车位只升降。平时车库无车时，所有液压缸卸荷，停车板均位于底层。二层用的停车板在上，底层的停车板在下。存车时车辆首先开上某一上层车位的停车板，人员离去，启动液压提升机构，提升相应停车板及车辆至二层，后来的车辆可直接停于其下方。取车时，若是停于底层的车可直接开出，若是停于二层的车要先判断其下方车位是否有车，若无车则直接降至一层后将车开出，若有车则先将其下方的车横移到旁边的车位，再降下停车板，将车开出。本设计中汽车进出库采用开车入库，倒车出库的方式，不设计转向机构，这是因为：1、上层停车板采用液压系统举升，停车板与液压活塞杆固定，不适合转向；2、本车库结构紧凑，没有多余空间供转向；3、车库有三个自由进出口，不便使用转向机构；4、车库占地面积小，停放车辆少，而其本身就只有两层，专门设计转向机构则必然降低其经济性。但是为了车辆进出车库的方便，在实地建设时，须对建筑方位和进出口前的场地进行合理的规划和布置。二○○五届本科毕业设计论文第5页共38页3机械部分的设计计算立体车库的机械部分包括对停车架、液压提升机构、横移机构、安全装置等结构的详细设计计算和选择。3.1停车架的设计与计算立体车库是由一系列停车架和相应数量的停车板组成的。停车架主要由上停车板、提升机构、立柱、下停车板、横移机构组成。提升上停车板的液压结构型式可采用两种方案，即四缸直顶式和单杠侧顶式，如图3-1所示。a)四缸直顶式结构的优点是上停车板四点受支承，受力情况较好活塞杆主要承受压力，且重量有四个液压缸均分，所以活塞杆所需的横截面积较小。但此方案相对占地面积较大，因为下层车辆的进出与下层停车板的横移必须在四根活塞杆间穿过，因此，四根活塞杆间包夹的区域必须大于底层停车板，而上层停车板须由这四根活塞杆举升，其尺寸将更大。b)单杠侧顶式提升结构的优点是提升上停车板的传力系统简便，占地面积小。且车辆进出方便，外形美观。但上停车板的支承悬臂对立柱的倾覆力矩较大。综合以上分析，设计采用单杠侧顶式提升结构。因为立体车库的最主要目的是尽量用较小的占地面积停放更多的车辆；再者，从设备的使用性能还应考虑车辆的进出方便，外形美观等因素。3.1.1停车板的设计计算停车板用于停放车辆，承受车辆重量，并完成提升或横移的动作，因此停车板要图3-1上停车板液压结构型式a)四缸直顶式b)单杠侧顶式a)b)二○○五届本科毕业设计论文第6页共38页有足够的空间尺寸和足够的强度刚度。同时为减少提升机构和横移机构的功率输出，其自身重量要轻。一、下停车板的设计根据任务书给出的《收容车辆尺寸表》中的各项车身尺寸，选取各项尺寸中最大的一组数据，即全长5350mm，全宽2000mm，全高1550mm，全重2000kg进行设计。如图3-2所示，车辆停到停车板上后，车内人员要开门出来，因此停车板在宽度方向上应留有足够的空间。通过对车辆的实际测量并考虑到车辆停放时的偏心，对结果适当放大，下停车板总宽L1=4000mm。由于下停车板只需在其底面与支承框架固定并作横移动作，其长度尺寸没有任何额外要求，因此根据车身全长尺寸，并参考车辆轴距，下停车板总长L2=5100mm。二、上停车板的设计上停车板在提升时受倾覆力作用，其底部应有坚固的支承框架。而当它降至底层时，该框架不能压触到下停车板，因此上停车板及其支承框架可如图3-3所示布置。支承框架的最外圈尺寸大于下停车板，其四个角上用角铁或槽钢焊四个支腿6，将上停车板架高，架高高度取100mm，以使其不压触到下停车板。而架高的停车板须设一引坡11，以使车辆能平稳地开上上停车板，引坡坡度取15。鉴于以上原因，上停车板尺寸要比下停车板的尺寸大，取总宽L3=4400mm，总长L4=6000mm。图3-2下停车板尺寸图3-3上停车板结构1-下停车板；2-滚轮；3-横移导轨；4-导轨路基；5-上停车板支承架的槽钢；6-架高用的角铁或槽钢；7-立柱；8-导向板；9-斜拉杆；10-上停车板；11-引坡段（以上各部件将在后文作详细设计介绍）二○○五届本科毕业设计论文第7页共38页上下停车板材料均选用厚度为4mm的菱形花纹钢板（GB3277-82）拼合而成，其中上停车板的引坡可直接将钢板弯折加工而成。查表《花纹钢板（GB3277-82）》,得厚度为4mm的菱形花纹钢板的理论重量为33.4kg/m2，故上下停车板分别重：880600044004.33上Bmkg680510040004.33下Bmkg3．1．2停车板支承框架的设计计算支承框架一方面支承停车钢板及车辆的重量，提高钢板刚度，另一方面起到连接钢板与提升机构的作用。上下停车板的支承框架均采用槽钢，靠螺栓螺母将钢板固定其上。最外圈的四根槽钢与停车板边缘留适当距离，槽钢与槽钢相交处也留有一定空隙，如图3-4所示。根据上下停车板的受力情况求槽钢的截面惯性矩，选择槽钢型号。图3-5a)是上停车板受力情况的侧视图。由于下停车板的受力情况较上停车板好，故只要使用同样型号的槽钢即安全，这里不对其进行校核。单取支承架中间的两根纵向槽钢分析，单根槽钢受力如图3-5b)，设汽车的重力G集中于停车板的中央1/2处，槽钢承受钢板及其自身的均布载荷。因此对于单根槽钢，它的变形是两者共同作用引起的。在集中力P单独作用下，其最大挠度a)b)图3-4停车板支承框架a)上停车板的支承架结构b)下停车板的支承架结构二○○五届本科毕业设计论文第8页共38页IIllEIlPfB72211065.7)2540054003(2106)25400(8.920005.0)23(6)2(m-4在均布载荷q单独作用下，最大挠度IIEIqlfB73421030.2210854008.91000418m-4两式中,E——材料的弹性模量，这里E=210GPa；I——材料的截面惯性矩。叠加以上结果，求得在集中力和均布载荷共同作用下，单根槽钢的最大挠度IfffBBB7211095.9m-4对于支承框架的槽钢要求刚度较大，因此其允许挠度[f]取0.0002l，令Bff。由此可求得槽钢的截面惯性矩41009.1Im-4查型钢表《热轧普通槽钢（GB707-65）》，选用5号槽钢即可。5号槽钢的理论重量为5.44kg/m,根据图3-4所示的尺寸数据，上下两停车板支承框架的重量分别为：上框架166)4540024400(44.5下Jmkg下框架170)23200236002490023800(44.5下Jmkg3.2上层提升机构的设计计算图3-6是侧顶式车架提升机构的传力系统。上停车板固定在支承架上，支承架与导向板固定，并用斜拉杆拉住组成一刚性体，靠两根链条直接提升。而链轮靠液压缸图3-5上支承框架校核a)上停车板工作侧视图b)受力变形简图a)b)二○○五届本科毕业设计论文第9页共3