机械制造与设计专业毕业设计论文-伸缩式自行车车库设计

大学毕业设计题目伸缩式自行车车库设计专业班级学生学号指导教师二〇一四年五月五日第一章绪论1.课题的研究背景和研究意义作为一种清洁的交通工具，自行车已经越来越受到各国的重视。不过要普及自行车，首先一定要解决自行车的停车问题。不仅要有足够的空间，还要保证停车的安全性以及便利性。在交通拥挤、污染严重、能源消耗等问题同时威胁着工业化国家和发展中世界的情况下，减少交通工具气体排放量成为当今社会绿色环保的主题之一，为此，各国大力倡导使用自行车作为出行的交通工具。在我国自行车是人民生活中重要的交通工具之一。自行车使用量的增加给其在城市停放方面带来了一系列问题，如停放空间狭小，自行车易损坏；自行车乱停乱放，影响市容市貌；停放点监管不严，盗窃频率高等。目前，很多大中型城市已经有公共自行车租赁行业，但存取自行车站点不足，站点容量不大的问题己经成为一个普遍现象，另外大部分自行车为露天停放，加速了自行车的损坏。要普及自行车，首先一定要解决自行车的停车问题。不仅要有足够的空间，还要保证停车的安全性以及便利性。如果自行车库能在闹市区安家，并有高品质的外观设施，将有助于推广自行车这种健康环保的交通方式。以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5％，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64％，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万－80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆，其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为20－30％。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅--停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。伴随着汽车进入家庭，城市动态、静态交通管理制度的不断完善和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式伸缩式自行车车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。本毕业设计就是设计一种伸缩性自行车车库，用多个单元可根据场地条件灵活地组成各种造型的多窗的立体存车库，在有地下空间的场合，还可深入地下空间，而存取车辆均可像一般存车棚一样很方便的在地面进行。还可利用其有相当面积的外围敷设商业广告以缩短投资回收周期。由于多单元组合成网式结构保证了结构刚性，车库的围护结构可直接在构架外敷设，不必另建外墙，因而降低了造价。因此它存车密集度高，布置灵活，造价低廉，存取方便快速，社会效益好。2.伸缩式自行车车库国内外研究现状减少交通工具气体排放量成为当今社会绿色环保的主题之一,为此,各国大力倡导使用自行车作为出行的交通工具。然而,自行车使用量的增加却给其在城市停放方面带来了一系列问题,如停放空间狭小,易破坏自行车外表;自行车乱停乱放,影响市容市貌;在人行道与自行车车道设计重叠,阻碍交通;停放点监管不严,盗窃频率高等。自行车停放带来的问题越来越受人们关注。针对以上问题以及不同场合的停放特点,人们相继开发出如保证自行车稳定及安全并充分利用空间等多种功能的自行车停放装置。并且随着机械电子技术的发展、人们生活质量的提高,全自动、方便快捷、存储量大的新型自行车停放装置也逐步受到重视。1.2.1自行车停车架及停车棚目前最普遍的自行车停放装置是样式各异的自行车停车架,如图1所示。自行车停车架是用普通的金属制成的形状各异的栏杆,依靠车锁把自行车固定在栏杆上,或者通过两杆间的间隙夹持住车轮来保证自行车停放的稳定。这类停放装置安装简便、成本低、可转移性较好。但当自行车存入量增加时,因车架间隙小,造成自行车之间相互阻碍和摩擦[1-2]。图1.自行车停车车架自行车停车架属于露天式的停放装置,易受到雨淋、日晒和外界行为的影响,不能达到对自行车的有效保护。为弥补自行车停车架的这一缺陷,自行车停车棚应运而生。自行车停车棚是在一块固定区域上建立密闭或半密闭的遮蔽棚,棚内安装有一些自行车停放架以达到停放自行车的目的,有密闭式车棚和敞门式车棚两种主要形式,如图1所示[3]。它的结构简单、成本较低。它还能有效避免自行车受外界因素的影响、保证停放自行车的稳定性、减少胡乱停车行为。为增加自行车停车架及停车棚的防盗措施,人们发明了智能自行车棚[4]。这种自行车车棚是在密闭式自行车车棚的入口安装上一种门禁装置,只有通过自行车车主专属的电子钥匙或者磁卡才能开启车棚门存放或提取自行车。这种车棚不仅拥有普通停车棚的优点,而且可以明显减少停放自行车被盗的现象。它已经在北京市海淀区的84个老旧小区投入使用。1.2.2.双层自行车停放装置及直立式自行车停车架自行车停车架及停车棚要求较大的预设停放区域,在预设停放区域小、人流量大、存放车辆频繁的地段,比较难以满足这一要求需求,因此停放区域逐渐向纵向空间发展,出现了一种双层自行车停放装置,如图2所示[5]。这种停放装置由普通的自行车停车架演变而来,但增大了存车容量。它主要由纵向支撑架、水平向固定架、可滑动的抽拉架和下层停车架组成。存车者先将抽拉架抽出,再把自行车推上抽拉架,最后将抽拉架推举回水平向固定架,即可完成了自行车在上层的停放,取车者按着逆向步骤便可取走自行车。这种停放装置在国内许多城市得到了较多的应用,图2为其实物像片[6]。双层自行车停放装置要靠人力将自行车推举至1.2m以上的上层车位,使用不太方便。针对此不足,在国外,流行一种直立式自行车停车架,如图2所示[7]。它是以一根横向的支撑架为基础,支撑架上安装着8~10个等间距、可转动的自行车停车架[9]。当存车者把自行车推上停车架后,自行车轮子被夹紧在停车架的U型导轮架中间,利用挂锁将自行车的脚踏板与整个支撑架锁在一起,最后靠较小的人力便可将整个停放架抬起成直立状[10-15]。图2.双层自行车停放装置1.2.3.全自动地下自行车车库上述介绍的自行车停放装置能停放的自行车数量有限,在中国这类自行车使用大国,自行车停车容量依然是亟待解决的问题。近年来人们开发出一种海量存放、全自动化、安全防盗、避免摩擦、方便快捷的自行车停放装置,全自动地下自行车车库[15-16]。该车库只有入口部分露出地面,地下部分为圆柱形结构,形似冰山,自行车停放架沿着圆柱形结构一层层搭建起来。整个圆柱形构架的中心空余部分用于安装车库的核心部分，机械手升降导轨、机械手行走导轨和控制电路,以保证机械手臂进行自行车的控制、升降、夹取、检测及安全保护等。该车库的磁卡感应装置未使用传统的CHIP卡,而是选用标准的智能型EC-卡(类似国内的借记卡),这种卡不仅反应灵敏而且使用寿命较长[17]。这种安全防盗技术加上整个车库的地下圆柱形结构,车库的防盗能力得到很大提高。存车者只需将自行车放在指定位置,按下按钮,停放装置的机械手臂会自动把自行车存放至停放装置的空闲位置;取车者也只需按一下按钮,自行车就会自动被机械手臂传送到取车者的面前。整个存取车过程只需30s-35s[18]。目前,日本、荷兰、西班牙、德国的一些城市已经使用这种停车装置,并受到了广泛的欢迎,打算在其他城市也普及使用[17-19]。欧洲的停车库圆柱直径为7.5m,高度为5.25m,能容纳92辆自行车；日本东京的Kasai车站所建的停车库可容纳下180辆自行车,并已经建有36个圆柱状的停车空间,总共能停放6000多辆自行车[20]。这种全自动地下自行车车库特别适用于某些未规划完整的交通线路,停放自行车的空间预留地少、居民生活密集的区域建造自行车车库[21]。第二章伸缩式自行车车库总体设计伸缩式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。存车入库方案可以由不同数量的伸缩机构、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。图2.1伸缩式自行车车库整体设计如图2.1为本毕业论文设计的伸缩式自行车车库的整体结构，如图所示，伸缩式自行车车库有三个出入口，最多可同时对许多辆自行车进行存取操作。此外，停电时车库也能在底层停放多辆单车。底层的车位只横移且均可做出入口，其中任意一个可作周转用，二层的车位只升降。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。存车时车首先放在某一上层车位的停车板，人员离去，当一层的自行车停满了，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出去，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摆满的自行车横移到旁边的车位，再降下停车板，将车开出。所以，本毕业设计设计的伸缩式自行车车库主要有停车架、液压伸缩机构、链轮伸缩机构、横移机构、安全装置等结构组成。停车架主要是提供两层的