汽車智能停車庫(kù)的設(shè)計(jì)——智能車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真

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1、 汽車智能停車庫(kù)的設(shè)計(jì)——智能車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真 學(xué) 院： 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 學(xué) 號(hào)： 職 稱： 中國(guó)·珠海 二○一年月 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院XXXX屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠(chéng)信承諾書 本人鄭重承諾： 本人簽名： 日期：年月日 智能停車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真 摘 要 智能停車庫(kù)，顧名思義，是基于立體停車庫(kù)而設(shè)計(jì)出的

2、能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化立體停車的停車設(shè)備。其結(jié)構(gòu)由框架、運(yùn)輸設(shè)備、出車機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)及安全系統(tǒng)構(gòu)成。在現(xiàn)代化城市社會(huì)中，智能停車庫(kù)的作用愈發(fā)明顯。在有限的土地面積上，停放更多的車輛，有效解決城市中停車難的問(wèn)題，同時(shí)也能解決新手停車時(shí)不易操作的問(wèn)題。 智能停車庫(kù)的停車原理不難理解。將車停放在車庫(kù)門口后，由運(yùn)輸設(shè)備將車運(yùn)輸?shù)娇蚣芮胺降闹付ㄎ恢弥?，然后由出入車機(jī)構(gòu)將車運(yùn)輸進(jìn)框架中。出車時(shí)反之運(yùn)行即可。由此便可節(jié)省了尋找車位、停放車位的時(shí)間，也不會(huì)產(chǎn)生半自動(dòng)機(jī)械停車設(shè)備不易操作的麻煩。 本文主要研究?jī)?nèi)容如下： 1. 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及分析。 2. 整車庫(kù)選擇使用的控制系統(tǒng)。 3. 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全性分析。

3、 4. 車庫(kù)的安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 5. 智能停車庫(kù)的仿真分析。 關(guān)鍵詞：智能 停車庫(kù) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 仿真分析 Structure design and Simulation of intelligent garage Abstract Intelligent parking garage, as the name implies, is a parking equipment designed based on the three-dimensional parking garage, which can realize full-au

4、tomatic three-dimensional parking. Its structure is composed of shelf, transportation equipment, car delivery mechanism, control system and safety system. In modern urban society, the function of intelligent parking garage is more and more obvious. In the limited land area, parking more vehicles can

5、 effectively solve the problem of parking difficulty in the city, but also solve the problem that novice parking is not easy to operate. The parking principle of intelligent parking garage is not difficult to understand. AWhen the car is driven, it can be operated on the contrary. Thus, the time of

6、 finding and parking spaces can be saved, and the trouble of difficult operation of semi-automatic mechanical parking equipment can not be caused. The main contents of this paper are as follows: 1. On site investigation and analysis. 2. The control system selected for the vehicle depot. 3. Overa

7、ll structure design and safety analysis. 4. Safety mechanism design of garage. 5. Design of motor and reducer. 6. Simulation analysis of intelligent parking garage. Keywords: Intelligent parking garage Structural design Control system Simulation analysis 目 錄 1 前言 1 1.1

8、本設(shè)計(jì)的目的、意義 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 2 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 1.2.2國(guó)內(nèi)方面存在的問(wèn)題： 2 1.2.3國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.4國(guó)外方面存在的問(wèn)題： 3 1.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)題 3 2市場(chǎng)調(diào)研 5 2.1深圳偉創(chuàng)公司概況 5 2.2珠海寶興路立體停車場(chǎng)案例 8 2.3設(shè)計(jì)方案的制定 9 2.3.1設(shè)計(jì)流程 9 2.3.2設(shè)計(jì)原理 9 3.智能車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1車庫(kù)控制系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì) 10 3.2車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.2.1橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 3.2.2支撐梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 3.2.3 立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9、 15 3.2.4框架焊接工藝及螺栓選擇 17 3.3其他零部件的設(shè)計(jì)和選擇 18 3.3.1 安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 3.3.2減速器的選擇 19 3.3.3電機(jī)的設(shè)計(jì) 20 3.3.4聯(lián)軸器的選擇 20 3.3.5軸承的選擇 21 3.3.6軸的設(shè)計(jì) 22 3.4 本章小結(jié) 25 4．仿真分析 27 5．總結(jié) 36 1 前言 智能停車庫(kù)，顧名思義，可實(shí)現(xiàn)智能化管理及全自動(dòng)式停放車輛的車庫(kù)設(shè)備稱之為智能停車庫(kù)。智能停車庫(kù)在世界上發(fā)展歷史長(zhǎng)達(dá)百余年，然而由于之前社會(huì)現(xiàn)代化程度不高，機(jī)械只能化程度較低，車輛并不是人們出行的首選代步工具，汽車在全世界范圍

10、內(nèi)的保有量也遠(yuǎn)不及如今，所以對(duì)只能停車庫(kù)并沒(méi)有如此迫切的使用要求。但是，由于時(shí)代的快速發(fā)展，人類生活水平的不斷進(jìn)步，機(jī)械智能化程度對(duì)人類生活滲透速度過(guò)快，導(dǎo)致汽車數(shù)量的不斷增加。這樣的科技進(jìn)步帶來(lái)了許多便捷，但是也引起了更多復(fù)雜的社會(huì)問(wèn)題。城市中人口數(shù)量不斷增多，汽車數(shù)量也在不斷增加，原有的土地面積已經(jīng)無(wú)法再承載更多的車輛停放，因此，如何在有限的空間停放更多的車輛是現(xiàn)如今需要盡快解決的正要問(wèn)題。智能停車庫(kù)也因此走入人們的視野，在近年來(lái)高速發(fā)展，成為城市中不可或缺的停車設(shè)備。 1.1本設(shè)計(jì)的目的、意義 這些年來(lái)，由于城市化速度進(jìn)程飛快，城市中人口面積飛速增長(zhǎng)，再加之人們的生活水平越來(lái)越好，因

11、此城市之中汽車保有量也在飛速攀升。根據(jù)國(guó)家有關(guān)大數(shù)據(jù)調(diào)查研究，截止2018年底，基本上每一個(gè)中國(guó)家庭中，都至少有一輛屬于自己家庭的汽車，這與十年前調(diào)查結(jié)果天壤之別。由此可見，中國(guó)城市中汽車數(shù)量增長(zhǎng)速度是讓人難以置信的。但是，由于城市速度擴(kuò)張?zhí)?，土地?wèn)題愈發(fā)緊張。大片的高樓拔地而起，城市中空閑土地?cái)?shù)量愈發(fā)減少，因此停車位緊張的問(wèn)題愈演愈烈。大量的城市車輛無(wú)法停放時(shí)，人們便將目光投到了對(duì)空間的利用上來(lái)，想要借助空間的立體性來(lái)化解停車難這一因?yàn)闀r(shí)代發(fā)展所不可避免的問(wèn)題。因此，立體停車庫(kù)就走入了人們的生活當(dāng)中，成為現(xiàn)代化社會(huì)中解決停車問(wèn)題的手段。 立體停車庫(kù)，顧名思義，它是一個(gè)立體結(jié)構(gòu)的停車場(chǎng)，在

12、所占土地面積不變的情況下，盡量利用整個(gè)立體空間，來(lái)對(duì)汽車進(jìn)行合理的擺放和儲(chǔ)存，讓有限面積內(nèi)停車數(shù)量最大化。其便利性和安全性都是極好的。立體車庫(kù)的誕生及研究，可以有效緩解城市停車壓力的問(wèn)題。為此，國(guó)家出臺(tái)了一系列的舉措，如技術(shù)上支持立體車庫(kù)的科研研發(fā)，資金上給予其更多幫助等等。這一系列的扶持政策，必將推動(dòng)立體車庫(kù)的良性發(fā)展及運(yùn)行。目前立體車庫(kù)在市面上受歡迎程度越來(lái)越高，需求量也與日俱增，其整體性能也越來(lái)越好。由此可見，立體車庫(kù)的前景是相當(dāng)光明的，立體車庫(kù)未來(lái)發(fā)展必然是更加美好的。 本次研究的目的就是經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研及考察后，設(shè)計(jì)一款智能化程度較高的立體停車庫(kù)。其結(jié)構(gòu)及性能方面克服一些市面上立體停車

13、庫(kù)結(jié)構(gòu)常見的問(wèn)題。因此本篇論文將圍繞本次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面展開一系列的調(diào)研研究。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 相對(duì)于國(guó)外近乎百年的立體車庫(kù)研究歷史，我們國(guó)家落后了很多。我國(guó)首次出現(xiàn)立體車庫(kù)的研究設(shè)計(jì)在上世紀(jì)八十年代，距今只有不到四十年的研究歷史由于之前我們國(guó)家的城市化水平并不高，汽車相對(duì)來(lái)說(shuō)還是較為奢侈的產(chǎn)品，因此土地面積足夠容納當(dāng)時(shí)的汽車數(shù)量，對(duì)立體停車庫(kù)的需求并沒(méi)有那么緊迫。但是近年來(lái)科技飛速發(fā)展，城市化進(jìn)度的加快，大面積土地被建筑物所占用，城市內(nèi)留給車輛存放的位置不斷減少，但是汽車保有量卻飛速提升。因此難以停車的問(wèn)題在城市中逐漸顯露出來(lái)，傳統(tǒng)的單一停車位顯然

14、已經(jīng)無(wú)法滿足城市內(nèi)居民的需求，立體車庫(kù)的研究工作就顯得尤為重要，更多的自動(dòng)、半自動(dòng)立體停車庫(kù)成為居民區(qū)、大型商業(yè)中的新寵。 近年來(lái)，我國(guó)舉辦了多場(chǎng)大型的有關(guān)于立體停車庫(kù)的交流博覽會(huì)，吸引了世界各國(guó)著名的立體車庫(kù)制造商前來(lái)參加。這進(jìn)一步表明，我國(guó)的立體停車庫(kù)技術(shù)正在得到世界的認(rèn)可。立體停車庫(kù)技術(shù)同時(shí)也得到了政府部門的認(rèn)可，其出臺(tái)許多相關(guān)舉措來(lái)幫助有關(guān)企業(yè)的發(fā)展建設(shè)。 1.2.2國(guó)內(nèi)方面存在的問(wèn)題： 1)立體停車庫(kù)的流暢性仍然存在著許多缺陷 目前市場(chǎng)上的立體停車庫(kù)產(chǎn)品大都存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為停車位越多，就代表著產(chǎn)品越好，這是非常不正確的。在有限空間內(nèi)設(shè)計(jì)越多的停車位，會(huì)造成每個(gè)停車位空間減小

15、，導(dǎo)致用戶的舒適度大大下降，其停車時(shí)的流暢度也大大降低。因此，合理的解決停車流暢度的問(wèn)題，是很有必要的。 2)立體停車庫(kù)的推廣存在一定問(wèn)題 國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)在推廣方面，一直存在著很嚴(yán)重的問(wèn)題及缺陷。首先我們要了解到，車庫(kù)最終的適用對(duì)象是司機(jī)。因此，司機(jī)直接操作的感覺(jué)是檢驗(yàn)車庫(kù)是否適應(yīng)市場(chǎng)的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。然而，目前國(guó)內(nèi)存在的立體車庫(kù)，大都讓司機(jī)感覺(jué)到不是特別舒適，其操作過(guò)程也相當(dāng)繁瑣。因此立體車庫(kù)在國(guó)人心中的形象一直有待提高。 3）國(guó)民對(duì)立體停車庫(kù)的認(rèn)知度不夠 由于立體車庫(kù)在國(guó)內(nèi)，尤其是二三線城市中，算是較為新奇的東西，因此大多數(shù)人對(duì)立體車庫(kù)其實(shí)并不是非常的了解。更加之目前市面上大部分立體車庫(kù)為

16、半自動(dòng)化設(shè)計(jì)，相當(dāng)一部分功能還需要司機(jī)自己來(lái)手動(dòng)完成，安全性方面得不到有效保障。 1.2.3國(guó)外研究現(xiàn)狀 在立體車庫(kù)研究方面，美國(guó)技術(shù)較為先進(jìn)。且美國(guó)也是第一個(gè)設(shè)計(jì)并使用立體車庫(kù)。二十年代初，美國(guó)人就率先制造出了立體的機(jī)械升降車庫(kù)，也是從那時(shí)候開啟了整個(gè)智能化停車的大時(shí)代。在隨后的時(shí)間因種種原因其發(fā)展受到了阻礙，但是在1960年前后進(jìn)入了高速發(fā)展的年代，其技術(shù)和科研水平都取得了巨大進(jìn)展。到90年代后，數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展引來(lái)了機(jī)械升降車庫(kù)的快速革命，自動(dòng)化程度更高的智能車庫(kù)逐漸走入人們的生活，其發(fā)展也是尤為迅速，直到今日，市面上基本上已經(jīng)全部為電腦控制的全自動(dòng)立體車庫(kù)。 日本作為亞洲國(guó)家中

17、，先進(jìn)制造業(yè)的代表，其立體停車庫(kù)的發(fā)展也是擁有相當(dāng)久遠(yuǎn)的歷史。其對(duì)立體停車庫(kù)的研究歷史已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)六七十年，有了完整的科研理論及制造、研發(fā)、生產(chǎn)、銷售等一系列的配套服務(wù)過(guò)程。同時(shí)，日本有上百家的立體停車庫(kù)生產(chǎn)企業(yè)，大都是日本老牌機(jī)械制造廠商，其制造水平和科研技術(shù)都是世界一流水平的。由于日本國(guó)土面積限制，因此日本對(duì)立體停車庫(kù)的重視程度是外人無(wú)法想象的。智能化的立體停車設(shè)備在日本普及率相當(dāng)高，其質(zhì)量也很有保障。 韓國(guó)作為我國(guó)的鄰國(guó)，其立體車庫(kù)發(fā)展主要受到日本的影響。不過(guò)近年來(lái)，韓國(guó)對(duì)立體車庫(kù)也愈發(fā)的重視起來(lái)，其普及速度相當(dāng)之快。目前韓國(guó)的立體停車庫(kù)發(fā)展?fàn)顩r大致相同，進(jìn)入到一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)高速的發(fā)展階段。

18、 1.2.4國(guó)外方面存在的問(wèn)題： 1）傳統(tǒng)方案仍需改進(jìn)，創(chuàng)新力度仍需加強(qiáng) 由于國(guó)內(nèi)在立體車庫(kù)開發(fā)方面起步較早，因此已經(jīng)有多種成型的立體停車庫(kù)設(shè)備。但是由于科技的進(jìn)步及時(shí)代的發(fā)展，一些立體停車庫(kù)設(shè)備已經(jīng)不再適用于當(dāng)今城市環(huán)境中，因此，如何創(chuàng)新，如何改進(jìn)出更適合當(dāng)前城市環(huán)境中使用的立體停車庫(kù)是一個(gè)相當(dāng)重要，也是需要盡快考慮的問(wèn)題。 2）立體車庫(kù)故障率較高，安全性能無(wú)法保證 智能立體車庫(kù)雖然方便可靠，但由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期高強(qiáng)度反復(fù)運(yùn)動(dòng)，安全性一直是一個(gè)較難解決的問(wèn)題。因此，如何提高其安全性能，讓客戶使用起來(lái)更安心可靠，是立體車庫(kù)發(fā)展中一直需要解決和改善的問(wèn)題。 1.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問(wèn)

19、題 由于立體停車庫(kù)在中國(guó)誕生的時(shí)間并不算久遠(yuǎn)，所以其各方面還存在著許多的缺陷。從結(jié)構(gòu)方面考慮，本設(shè)計(jì)有諸多棘手的問(wèn)題需要解決。因此本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)從技術(shù)角度出發(fā)，希望解決以下幾點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的主要問(wèn)題： 1）解決對(duì)控制系統(tǒng)選擇的問(wèn)題 在整個(gè)立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)中，尤為重要的一點(diǎn)，也是整個(gè)核心部分，便是對(duì)控制系統(tǒng)的選擇。想要化解這一難題，最關(guān)鍵的是優(yōu)化其各個(gè)環(huán)節(jié)，有效的縮短運(yùn)行時(shí)間，從而提升車庫(kù)的存放效率。 2）解決車庫(kù)的結(jié)構(gòu)材料選擇問(wèn)題 立體車庫(kù)的材料選擇是較大的問(wèn)題。材料太過(guò)沉重會(huì)影響車庫(kù)的保養(yǎng)成本和經(jīng)濟(jì)效益，選用輕便的材料又會(huì)影響車庫(kù)的安全性。因此，立體車庫(kù)中材料的選擇一直是一個(gè)比較重要，比

20、較關(guān)鍵。且比較復(fù)雜的難題。 3）優(yōu)化安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題 立體車庫(kù)的安全機(jī)構(gòu)，是保護(hù)汽車安全的最后一道重要保障。在出入裝置或傳送裝置出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)候，有安全機(jī)構(gòu)緊急運(yùn)行可以及時(shí)保護(hù)使用者的車輛不受到傷害。傳統(tǒng)的安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)往往比較簡(jiǎn)單，在一些比較緊急的時(shí)刻難以發(fā)揮其理想的效果。因此，有關(guān)安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)改良是一個(gè)重要問(wèn)題。 4）存取機(jī)構(gòu)的電機(jī)和減速器設(shè)計(jì)問(wèn)題 存取機(jī)構(gòu)能夠正常的運(yùn)作，電機(jī)肯定是必不可少的。其功率和大小會(huì)影響整個(gè)立體車庫(kù)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。因此，電機(jī)的設(shè)計(jì)是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。而減速器能起到一定的保護(hù)效果，對(duì)整個(gè)車庫(kù)運(yùn)行的安全性有一定的保障，并且還能影響整個(gè)車庫(kù)的工作效率。因此減速器的合理設(shè)

21、計(jì)是較為關(guān)鍵的一步。 2市場(chǎng)調(diào)研 2.1深圳偉創(chuàng)公司概況 深圳偉創(chuàng)是廣受市面上認(rèn)可的一家專注于立體車庫(kù)設(shè)計(jì)及研發(fā)的公司。該公司在立體車庫(kù)方面研究設(shè)計(jì)已有二十多年的歷史。其立體車庫(kù)基本涵蓋市面上所有類型的車庫(kù)。與此同時(shí)，近些年的發(fā)展也讓該公司和眾多知名房地產(chǎn)商建立了長(zhǎng)期合作的關(guān)系。該公司業(yè)務(wù)涉及范圍也是相當(dāng)全面的。醫(yī)院、單位、小區(qū)等眾多場(chǎng)所均需要其提供整體的立體停車方案設(shè)計(jì)。其公司在市面上銷售的立體車庫(kù)類型有以下幾種： (一) 升降橫移式 升降橫移式立體車庫(kù)運(yùn)用了方塊化處理的模式，將車位切割成多個(gè)小模塊。其容車數(shù)量為一個(gè)單元格內(nèi)停放5輛車，其停車庫(kù)可設(shè)置2-8層。其運(yùn)行的額

22、定速度為：升降4-6m/min，平移6-8m/min。其提升方式主要是電機(jī)+鏈條式?？刂葡到y(tǒng)主要采用PLC控制系統(tǒng)。主要適用于醫(yī)院、商業(yè)中心等人流密集處，對(duì)停車位需求量較大的地方。圖2.1為深圳偉創(chuàng)公司在南京地鐵口的項(xiàng)目。 圖2.1 南京地鐵站停車場(chǎng) （二）巷道堆垛式 巷道堆垛式立體停車庫(kù)，主要是運(yùn)用操控堆垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，讓車輛停入指定的單元空格內(nèi)，用戶使用更加方便快捷。堆垛式車庫(kù)同樣適用于轎車及都市suv停放。其設(shè)計(jì)高度可達(dá)到2-8層，車輛單次存取時(shí)間控制在90秒以內(nèi)。其堆垛機(jī)運(yùn)行的主要額定速度為：升降40-80m/min，平移60-100m/min。其提升方式主要是電機(jī)+鏈條

23、式+鋼絲繩?？刂葡到y(tǒng)為PLC系統(tǒng)。其適用場(chǎng)所主要是政府項(xiàng)目、小區(qū)等車輛停放時(shí)間較長(zhǎng)的地方。圖2.2為其公司在珠海寶興路的項(xiàng)目： 圖2.2 珠海寶興路停車庫(kù)設(shè)計(jì) （三）垂直升降式 垂直提升式立體停車庫(kù)，顧名思義，讓車輛垂直升降來(lái)擺放進(jìn)入合適的位置中。它的原理和電梯的操控相對(duì)類似，適合城市內(nèi)轎車使用。其容車數(shù)量大概為其層數(shù)*2。通常情況下，其層數(shù)可達(dá)到15-33層。其提升裝置的額定速度為90-120m/min。其提升方式主要為電機(jī)+鏈條式。其控制系統(tǒng)選擇為PLC系統(tǒng)。適用于政府、小區(qū)等在有限土地面積內(nèi)停放較大數(shù)量車輛的地方。下圖2.3為該公司鄭州城府的項(xiàng)目。 圖2.3 鄭州政

24、府停車庫(kù)設(shè)計(jì) （四）垂直循環(huán)式 垂直循環(huán)式停車庫(kù)對(duì)于面積的要求相對(duì)而言并不是很大，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易拆裝，外觀設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)易，價(jià)格相對(duì)比較便宜，因此適合家用轎車的存放。其容車數(shù)量一般不多，多為4-9層，其單次存取車時(shí)間為45-85秒，全部車輛取出時(shí)間大概為15min左右。其提升方式主要為電機(jī)+鏈條式，控制系統(tǒng)選擇PLC系統(tǒng)，主要適用于酒店、企業(yè)單位等場(chǎng)所。下圖2.4為該公司在深圳某小區(qū)項(xiàng)目。 圖2.4 深圳某小區(qū)垂直循環(huán)式停車庫(kù) 2.2珠海寶興路立體停車場(chǎng)案例 本次課程設(shè)計(jì)主要參考深圳偉創(chuàng)公司的珠海寶興路立體停車庫(kù)設(shè)計(jì)方案。因此本次設(shè)計(jì)初，我首先考察了珠海寶興路立體停車庫(kù)的

25、整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該停車場(chǎng)外觀設(shè)計(jì)新穎別致，與通常所見的立體停車庫(kù)大為不同。其外觀設(shè)計(jì)如圖2.5所示。 圖2.5 珠海寶興路立體停車場(chǎng)外觀 圖2.6 立體車庫(kù)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 該車庫(kù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相當(dāng)新穎。車庫(kù)設(shè)計(jì)為五層，受到周邊環(huán)境等因素的一些影響，車庫(kù)的入口和出口分別設(shè)立在了整個(gè)車庫(kù)的兩個(gè)側(cè)面上。整個(gè)車庫(kù)的進(jìn)出口設(shè)計(jì)累計(jì)有十二個(gè)之多，存取車高峰期依然能保證車輛快速有序的進(jìn)出，這是非常難得可貴的。當(dāng)司機(jī)想使用這個(gè)車庫(kù)停放車輛時(shí)，首先將車輛停放在指定的入口內(nèi)，然后車上的乘客及司機(jī)全部離開車輛。之后司機(jī)只需要進(jìn)行刷卡操作，車輛便會(huì)有升降機(jī)運(yùn)輸至堆垛機(jī)上，再由堆垛機(jī)負(fù)責(zé)將車輛傳送至指定的停車位中

26、。取車過(guò)程同理，使用起來(lái)非常的方便，且時(shí)間控制在一分半內(nèi)完成整個(gè)車輛的存取動(dòng)作，相當(dāng)?shù)目旖荨Ｕ麄€(gè)車庫(kù)內(nèi)部設(shè)計(jì)有五層之高車庫(kù)下面兩層停車位設(shè)計(jì)相對(duì)較大一些，便于一些較為體型較為寬敞的汽車停放。上面三層停車位設(shè)計(jì)較小一些，適合城市內(nèi)大多數(shù)的轎車停放。 其工作原理不難理解。以堆垛機(jī)為傳送裝置，將車輛從倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)搬移至指定的停車位中。其內(nèi)部的主要的核心機(jī)械結(jié)構(gòu)有堆垛機(jī)、履帶式傳送裝置、電機(jī)、減速器及安全機(jī)構(gòu)。 2.3設(shè)計(jì)方案的制定 2.3.1設(shè)計(jì)流程 （1）本設(shè)計(jì)以偉創(chuàng)公司的珠海寶興路智能車庫(kù)為依托，在能力范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出了一個(gè)堆垛式立體停車庫(kù)的方案。本篇論文將從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在查閱多方面

27、設(shè)計(jì)資料進(jìn)行對(duì)比后，選擇鋼材料作為立體車庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)框架材質(zhì)。鋼結(jié)構(gòu)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：可靠性強(qiáng)，強(qiáng)度高，材料塑性和韌性較好，且密閉性較好。 （2）經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料及相關(guān)分析后，考慮到其運(yùn)行的流暢性方面，決定整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)采用變頻變壓調(diào)速電機(jī)，再結(jié)合相應(yīng)的技術(shù)手段，以此為依托，來(lái)保證整個(gè)電機(jī)的運(yùn)行和減速器的選擇使用。 （3）采用cad軟件對(duì)立體停車庫(kù)的的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作，通過(guò)對(duì)零部件的設(shè)計(jì)，再通過(guò)裝配，最后形成堆垛式立體停車庫(kù)的的完整結(jié)構(gòu)，并且完成零件的工程圖，以此為基礎(chǔ)完成這個(gè)設(shè)計(jì)的裝配圖，最終完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行后續(xù)仿真工作。 （4）本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)特點(diǎn)是：其使用相當(dāng)方便快捷，且大部分

28、操作過(guò)程由機(jī)器代完成，操作并不復(fù)雜，工作效率相對(duì)來(lái)說(shuō)非常的高，適合許多場(chǎng)所使用。其智能化程度較高，安全性能也相對(duì)較好。 2.3.2設(shè)計(jì)原理 市面上已有的成型的立體車庫(kù)種類有很多，然而大部分都存在一些或多或少的缺陷及問(wèn)題，大部分均為半自動(dòng)化立體停車機(jī)構(gòu)，需要人工操作停車，步驟繁瑣不易操作，因此，再多方考慮后我選擇設(shè)計(jì)一款堆垛式立體停車庫(kù)。堆垛式立體停車庫(kù)，顧名思義，運(yùn)用堆垛機(jī)的快速移動(dòng)來(lái)進(jìn)行車輛的存取工作。因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫(kù)適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。這種車庫(kù)自動(dòng)化水平很高，且全封閉式建造，存車安全性高。本次設(shè)計(jì)主要參考偉創(chuàng)公司的

29、堆垛式立體車庫(kù)，因此其主要數(shù)據(jù)也是參考到其車庫(kù)的數(shù)據(jù)。一些重要的參數(shù)如下： 1）單個(gè)車位空間:5L*1.7W*1.3H（單位m）； 2）載車板平行移動(dòng)最大速度為15m/min； 3）允許停放車輛的最大重量：2200kg； 4）平層精度的許可值：5mm。 3.智能車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1車庫(kù)控制系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì) 巷道堆垛式立體車庫(kù)智能化程度較高，因此設(shè)計(jì)方案中初步將控制系統(tǒng)進(jìn)行了分層的方式來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)控制系統(tǒng)。其劃分為兩個(gè)層面來(lái)分別進(jìn)行操作：管理及控制。 管理層面給主要有一臺(tái)電腦為核心來(lái)進(jìn)行管理工作。其主要任務(wù)是負(fù)責(zé)一些車輛出入的工作，還有調(diào)配汽車停放等。 測(cè)控層顧名思義，便是

30、檢測(cè)控制各層車位數(shù)量，同時(shí)進(jìn)行一些安全性的檢測(cè)，來(lái)保證整個(gè)停車庫(kù)安全有效的運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)在此適用。 PLC控制系統(tǒng)有以下這幾個(gè)優(yōu)點(diǎn): 1）其性能非常的不錯(cuò)，安全性也非常的高，是目前市面上較為安全可靠的控制系統(tǒng)。 2）響應(yīng)快。其相應(yīng)速度較快，可以保證整個(gè)車庫(kù)安全有序的工作運(yùn)行，整個(gè)車庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)更加快捷平穩(wěn)。 3）方便快捷，并采用模塊化的結(jié)構(gòu)、因而安裝容易。同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)有強(qiáng)大的自測(cè)能力，其會(huì)在運(yùn)行后優(yōu)先判斷是否適合當(dāng)前環(huán)境運(yùn)行，之后再判斷運(yùn)行模式為自動(dòng)還是手動(dòng)。自動(dòng)狀態(tài)下開始進(jìn)行相關(guān)工作。其工作流程如圖3.1~圖3.2所示。 圖3.1存車流程圖

31、 圖3.2取車流程圖 3.2車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)已偉創(chuàng)公司堆垛式為依托，設(shè)計(jì)出一個(gè)較為小型的，適合小區(qū)或公司停放車輛的立體停車庫(kù)。因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，考慮到土地面積、存放時(shí)間等綜合問(wèn)題，因此車庫(kù)整體設(shè)計(jì)并不大，為一個(gè)三層結(jié)構(gòu)的車庫(kù)。一層兩側(cè)分別設(shè)有存取車口，二三層全為停車位部分兩側(cè)，共有38個(gè)停車位，由一臺(tái)堆垛機(jī)負(fù)責(zé)車輛的存取工作。整個(gè)車庫(kù)采用鋼結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)材料是市面上相對(duì)較為理想可靠的材料，而本次設(shè)計(jì)主要采用到的鋼材料為Q235碳素鋼，這種材料的材料特性較為出色，其屈服極限為235Mpa，其抗拉強(qiáng)度最低為375Mpa，最高可達(dá)到500Mpa。

32、而車庫(kù)整體的鋼結(jié)構(gòu)，所產(chǎn)生的許用位移為10mm。 本車庫(kù)整體框架結(jié)構(gòu)主要由：橫梁、支撐梁、立柱、傳動(dòng)鏈、鏈齒、板式輸送機(jī)組成。 其中我設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)有：橫梁、支撐梁及立柱。下面對(duì)這三個(gè)部分分別進(jìn)行計(jì)算分析。 3.2.1橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參閱文獻(xiàn)，本設(shè)計(jì)的橫梁其選用碳素鋼Q235構(gòu)成，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)知其危險(xiǎn)截面在處，截面長(zhǎng)110mm，寬370mm，其截面積為A=96.42cm2。 1) 橫梁許用應(yīng)力的確定及強(qiáng)度校核 本次計(jì)算查閱相關(guān)資料，可知依據(jù)有關(guān)材料力學(xué)中的相關(guān)理論可知，選用Q235碳素鋼為其整體鋼結(jié)構(gòu)材料時(shí)，其屈服強(qiáng)度為235Mpa，在安全系數(shù)取得n=2的情況下，可以知道許用應(yīng)力[σ

33、]= σs/n=1.94Mpa。 首先對(duì)支撐梁進(jìn)行了受力分析，其受載荷作用如圖3.3所示： 圖3.3 支承梁受力分析簡(jiǎn)圖 我們首先對(duì)橫梁的受力進(jìn)行研究，已知A、B兩點(diǎn)全約束L=4.23m，E=210Gpa，I=500cm4，載荷為：。橫梁所承受的最大彎矩為MMax=ql/8=（35000*4.23）/8=18506N.m。其扭矩圖為： 圖3.4 支撐梁扭矩圖 因此橫梁的最大應(yīng)力為σmax=Mmax/W=18506/1.28*104=1.44Mpa。可得，由強(qiáng)度理論可知：橫梁穩(wěn)定。 2）橫梁最大撓度計(jì)算 根據(jù)撓曲方程：；可知橫梁的最大撓度為：。計(jì)算得：fmax=fl3

34、/48EI=35000*4.233/48*2.1*1011*500*10-8=5.2*10-4m。 根據(jù)上述計(jì)算分析，首先我進(jìn)行了橫梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其三視圖如下所示： 圖3.5 橫梁主視圖 圖3.6 橫梁的俯視圖 圖3.7 橫梁的左視圖 3.2.2支撐梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)相關(guān)調(diào)研得知，整個(gè)支撐梁的設(shè)計(jì)，選用方鋼作為設(shè)計(jì)材料所制成。由整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)的立體車庫(kù)框架可知，每一個(gè)立柱都需要承受均勻載荷分布的力，因此就可以讓一個(gè)集中載荷中連帶上一個(gè)額外加入的彎矩。由于立柱是承重柱，在整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)車庫(kù)中受力方向均為垂直向上的，整個(gè)框架所承受力的力不足以引起立柱的變形，因此可以不做考慮。所

35、以，整個(gè)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，支撐梁是最為關(guān)鍵且重要的。在車庫(kù)停放車輛較多時(shí)，支撐梁的危險(xiǎn)程度是最為高的。 1）支撐梁許用應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核 首先我們先對(duì)支撐梁進(jìn)行受力分析，其受力分析如下圖所示： 圖3.8 支撐梁受力分析簡(jiǎn)圖 已知A、B兩點(diǎn)全約束l=2.074m，E=210Gpa，I=2500cm4，其面積，載荷為：F=10000+6000=160KN。支撐梁所承受的最大彎矩為Mmax=ql/8=16000*2.074/8=4148N.m，其彎矩圖如下： 圖3.9 支撐柱彎矩圖 最大應(yīng)力為σmax=Mmax/W=4148/1.28*104=3.24Mpa。查閱資料可知，依據(jù)材料

36、力學(xué)中相關(guān)的理論依據(jù)，其結(jié)構(gòu)選用Q235碳素鋼時(shí)，其屈服強(qiáng)度為235Mpa。給予去限制條件在安全系數(shù)為n=2的情況下，其許用應(yīng)力的計(jì)算為[σ]= σs/n=7.29Mpa。可得，由強(qiáng)度理論可知：支架安全可用。 2）支撐梁最大撓度計(jì)算 撓曲方程為：。最大撓度為：計(jì)算得：fmax=fl3/48EI=160000*73/48*2.1*1011*6120*10-8=5.3*10-4m。 根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程，完成了對(duì)支撐梁的設(shè)計(jì)，其三視圖如下圖所示： 圖3.10 支撐梁的主視圖 圖3.11 支撐梁的俯視圖 圖3.12 支撐梁的左視圖 3.2.3 立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）立柱屈服極限

37、計(jì)算 立柱為等截面立柱，受壓靜力，兩中心壓桿的穩(wěn)定條件為： ，其中：為臨界載荷，P為工作載荷，n為安全系數(shù)，為許用安全系數(shù)。其受力僅受到一個(gè)垂直向下的壓力，在沒(méi)有左右拉力的情況下，不受到剪切應(yīng)力的作用。故豈不涉及剪切應(yīng)力的計(jì)算。 查簡(jiǎn)明材料力學(xué)附錄型鋼表可得此方鋼面積:，壓桿全長(zhǎng)為l=383.3cm;彈性模量，比例極限，屈服極限 2）立柱載荷計(jì)算 設(shè)立柱空載時(shí)受載車板和上層鋼結(jié)構(gòu)載荷，滿載時(shí)前立柱承受最大載荷，則立柱的工作載荷。由歐拉公式得臨界載荷。查得金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)，取n=3。代入得。 3）立柱許用應(yīng)力計(jì)算及強(qiáng)度校核 前立柱的穩(wěn)定安全系數(shù)由計(jì)算可得，由上式可知安全。

38、若按插減系數(shù)法計(jì)算：。其中A為受力面積，P為工作載荷，為安全系數(shù)，為許用安全系數(shù)，為中心壓桿折減系數(shù)。則可計(jì)算出 ，安全裕度較大。 綜合上述上支撐梁、支撐柱、立柱的計(jì)算及校核過(guò)程，可得出結(jié)論：所設(shè)計(jì)的停車庫(kù)框架結(jié)構(gòu)為安全可用的。 根據(jù)上述計(jì)算過(guò)程，完成立柱的設(shè)計(jì)，其三視圖如下所示： 圖3.13 立柱的主視圖 圖3.14 立柱的左視圖 圖3.15 立柱的俯視圖 3.2.4框架焊接工藝及螺栓選擇 在整個(gè)車庫(kù)的鋼結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)在，其焊接方式的選擇是尤為重要的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)翻閱相關(guān)理論資料后，主要選用螺栓連接、對(duì)焊、角焊的方式來(lái)進(jìn)行整體鋼結(jié)構(gòu)框架的連接工作。 1）焊縫連接要求

39、 整個(gè)焊接過(guò)程在選用的鋼結(jié)構(gòu)材料上完成，因此首先需要參考其鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，才能進(jìn)行相關(guān)的焊接工作。強(qiáng)度不相同的金屬，若是想焊接在一起時(shí)，應(yīng)選擇其強(qiáng)度較為低一些的金屬所適合的材料來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的焊接工作。在論文中所涉及的有關(guān)結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)中，不可隨意增大焊接縫隙。其目的主要是及時(shí)的防止在某一處產(chǎn)生大量的焊接縫隙。所有，尤為關(guān)鍵的一點(diǎn)，焊接縫隙的安排擺放應(yīng)該處于這一零件的重心處。而焊接的坡口形式，需根據(jù)具體材料和施工標(biāo)準(zhǔn)的要求來(lái)選用。 2）角焊縫的尺寸要求： 進(jìn)行角焊工作時(shí)，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)所知，其角焊縫通常情況下為直角，即兩角變夾角為90°。如果遇見較為特殊的情況時(shí)，即夾角小于60°或夾角大于120°（

40、通常稱之為斜角角焊縫）時(shí)，不適合用于承重所用的焊縫。此情況不適用于鋼管結(jié)構(gòu)。整個(gè)角焊縫的工藝尺寸其最小值為（t代表焊接厚度）。當(dāng)時(shí)，，當(dāng)t>6mm時(shí)，。在用于T型處的單面角焊縫情況下，可以適當(dāng)?shù)脑黾?mm，但是用于自動(dòng)焊的情況下，其最小尺寸就應(yīng)減少1mm。在進(jìn)行角焊工作時(shí)，其尺寸一般情況下，相對(duì)于較薄焊件，應(yīng)該小于其1.2倍，此情況同樣不適用于鋼管結(jié)構(gòu)。當(dāng)焊接件為較薄焊接件時(shí)，及其厚度小于等于4mm情況下，焊角的最小尺與焊件相同。圓孔或槽孔內(nèi)的焊接尺寸也有一定的要求，即圓孔直徑應(yīng)小于焊角尺寸的1/3。 3）螺栓連接要求 整個(gè)立體車庫(kù)的鋼結(jié)構(gòu)框架研究方面，高強(qiáng)度螺栓是連接立柱和整個(gè)平面方向上

41、導(dǎo)軌的主要連接件。參考有關(guān)文獻(xiàn)和資料，可以知道高強(qiáng)度螺栓按性能劃分，大致可分為兩個(gè)大類，即摩擦型高強(qiáng)度螺栓和承壓型高強(qiáng)度螺栓。下面我們對(duì)其分別進(jìn)行分析： 摩擦型高強(qiáng)度螺栓 其完全不依靠孔內(nèi)壁所承受的壓力和栓桿上所承受到的剪切應(yīng)力，僅依靠?jī)蓚€(gè)相連的零部件間的摩擦阻力來(lái)進(jìn)行力的傳導(dǎo)。其摩擦阻力的主要來(lái)源是螺栓上的預(yù)緊力，即作用在兩個(gè)零部件摩擦面上面產(chǎn)生的壓力。其工作環(huán)境較為苛刻，不得受潮防止其表面生銹。 承壓型高強(qiáng)度螺栓 這種螺栓相對(duì)而言沒(méi)有那么復(fù)雜，其與市面上常見的螺栓較為接近，多靠螺紋和螺栓連接而成，主要靠孔壁內(nèi)承受到的壓力和栓上收到的剪切力。其連接多為螺紋連接和絞制孔用螺栓連接。對(duì)于

42、同時(shí)承受剪力和螺栓桿軸方向拉力的承壓型高強(qiáng)度螺栓，應(yīng)符合下式要求： 其中 式中，——每個(gè)承受型高強(qiáng)度螺栓所受的剪力和拉力； ——每個(gè)承壓型高強(qiáng)度螺栓所受到的壓力、載荷和剪切力的設(shè)計(jì)數(shù)值。 3.3其他零部件的設(shè)計(jì)和選擇 其他零部件主要包括安全機(jī)構(gòu)、減速器、電機(jī)、軸承、聯(lián)軸器、及軸的設(shè)計(jì)和選擇部分。其中，安全機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)用于車庫(kù)的堆垛機(jī)中，可有效保護(hù)堆垛機(jī)安全的運(yùn)行。電機(jī)、軸承、聯(lián)軸器及軸主要用于載車板，及框架上的出車機(jī)構(gòu)上，其作用主要是負(fù)責(zé)載車板的正常運(yùn)行。 3.3.1 安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 首先我對(duì)車庫(kù)可能出現(xiàn)的各種意外情況做出了總結(jié)分析，認(rèn)為在各種不確定因素的影響下，可能發(fā)

43、生以下幾種安全隱患： (1)因電機(jī)失靈而導(dǎo)致堆垛機(jī)超速運(yùn)行。在上升或下降過(guò)程中，一旦制動(dòng)器喪失了控制能力，亦或是輪齒、軸、鍵、銷這些減速器上的關(guān)鍵零件發(fā)生了損壞，還有曳引繩出現(xiàn)了較為復(fù)雜的斷裂、失靈等情況時(shí)，堆垛機(jī)的提升裝置就會(huì)失靈，其操作速度就會(huì)達(dá)到甚至超過(guò)其設(shè)定的極限。 (2)終端越位。遇到一些外部因素的故障，如電路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，整個(gè)運(yùn)輸裝置上升到頂層，亦或是下降到最底層時(shí)，就會(huì)發(fā)生一些意外情況從而?？吭诓缓侠淼奈恢谩? (3)帶故障運(yùn)行。在減速裝置發(fā)生故障，或電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)運(yùn)輸裝置失去作用。 (4)突然停駛。因?yàn)橐恍┩獠恳蛩?，如電路?wèn)題，或是控制系統(tǒng)發(fā)生了一些不可避免的故障時(shí)，

44、會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸裝置突然停止工作。 在明確了車庫(kù)可能發(fā)生的各種安全問(wèn)題后，我便針對(duì)其每種問(wèn)題設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的安全機(jī)構(gòu)，因此來(lái)確保立體車庫(kù)發(fā)生各種意外時(shí)，能有效保護(hù)到使用者的利益。具體的安全機(jī)構(gòu)有以下幾種: 1)超速限制裝置：利用一些可以調(diào)控速度的設(shè)備來(lái)對(duì)意外發(fā)生的情況進(jìn)行限速保護(hù)工作。因此設(shè)計(jì)中添加限速器來(lái)進(jìn)行安全保護(hù)。 2)防碰撞保護(hù)裝置：為應(yīng)對(duì)整個(gè)運(yùn)輸裝置出現(xiàn)高速下墜的意外情況，設(shè)置緩沖器作為其保護(hù)裝置。 3)位置異常保護(hù)裝置：為應(yīng)對(duì)運(yùn)輸裝置可能發(fā)生停放位置異常的情況發(fā)生，添加限位開關(guān)和強(qiáng)制減速開關(guān)來(lái)保護(hù)其安全運(yùn)行。 4)電路異常保護(hù)裝置：為應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的電路異常情況，安排了斷相錯(cuò)相保

45、護(hù)裝置，以此來(lái)保護(hù)電路的安全工作。 5)異常停止保護(hù)裝置：為應(yīng)對(duì)運(yùn)輸裝置可能發(fā)生的異常停運(yùn)現(xiàn)象，安裝有手動(dòng)盤車，能夠在異常停止現(xiàn)象發(fā)生時(shí)手動(dòng)進(jìn)行車輛的運(yùn)輸工作。 3.3.2減速器的選擇 減速器用于橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)和微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)上，主要負(fù)責(zé)控制電機(jī)運(yùn)行的速度，以此保證車庫(kù)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)查閱有關(guān)資料和調(diào)研相關(guān)的資料分析，在橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)上，選擇市面上已有的行星齒輪減速器。該減速器為臥式安裝形式，易于安裝。其采用行星齒輪的形式，結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)固。 而微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)，則采用了斜齒輪硬齒面減速器。其結(jié)構(gòu)更加精密，體積更加小巧，適用范圍廣，通用性更強(qiáng)。 3.3.3電機(jī)的設(shè)計(jì) 電機(jī)主要負(fù)責(zé)載車板的運(yùn)動(dòng)

46、，輸送車輛從堆垛機(jī)運(yùn)輸?shù)娇蚣苌?，?shí)現(xiàn)車輛的存儲(chǔ)工作。 1）橫移機(jī)構(gòu)電機(jī) 橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)為框架中載車板的橫向移動(dòng)所涉及到的電機(jī)。在本設(shè)計(jì)的停車庫(kù)中，由調(diào)研知存取速度最快為30m/min，最慢為18m/min，整個(gè)運(yùn)送車輛的載車板橫向移動(dòng)行程為2.5m，時(shí)間為8s，則橫移速度/0.31m/s。所移動(dòng)的質(zhì)M=2200kg，則所消耗的功率為: 鏈傳動(dòng)的功率 0.92～0.96 ，取最小值計(jì)算，所需電機(jī)功率 > 1.337/0.92 1.45kw 選電機(jī)功率為1.5kw。 2）微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī) 微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)為框架上載車板橫向調(diào)整車輛位置所用到的電機(jī)。其作用是輔助車輛正確停放入位

47、，因此其設(shè)計(jì)功率相對(duì)于橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)較小。微橫移機(jī)構(gòu)的行程0.2m ，微動(dòng)時(shí)間設(shè)定為2s,則速度/0.lm/s。所移動(dòng)質(zhì)量2500kg，則所消耗的功率為： 鏈傳動(dòng)的功率0.92～0.96 ，取最小值計(jì)算，所需電機(jī)功率>0.49/0.920.53， 選電機(jī)功率0.75 kw。 3.3.4聯(lián)軸器的選擇 在整個(gè)載車板的設(shè)計(jì)中，多處地方需要利用聯(lián)軸器連接。如鏈輪和驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)軸與減速器間。因此為保證其精度要求，應(yīng)選擇具有補(bǔ)償功能的聯(lián)軸器。 在查閱相關(guān)資料并保證較低成本的情況下，選用滾子鏈聯(lián)軸器。它的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，采用標(biāo)準(zhǔn)件，其制作也相對(duì)簡(jiǎn)單，具有一定的補(bǔ)償能力，適用于本次設(shè)計(jì)的環(huán)境要求。其工藝

48、性也較好，適用性較強(qiáng)，符合本次設(shè)計(jì)選擇要求。本次設(shè)計(jì)選取的滾子鏈聯(lián)軸器如下圖所示： 圖3.16 滾子鏈聯(lián)軸器 3.3.5軸承的選擇 本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，所使用到的軸承，通過(guò)調(diào)研得知，大多數(shù)所受力均為軸向力。因此，大多數(shù)軸承所受到的均為軸向載荷。根據(jù)資料調(diào)研所得，深溝球軸承較為適合本次設(shè)計(jì)所使用。其主要特點(diǎn)是承受徑向載荷，但同時(shí)也可用來(lái)受到一定徑向和軸向所產(chǎn)生的負(fù)載之和。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高的時(shí)候，推力軸承不適用這種條件下進(jìn)行工作時(shí)，深溝球軸承同樣可以用來(lái)承受純軸向所帶來(lái)的負(fù)載。本次設(shè)計(jì)所選用深溝球軸承如下所示： 圖3.17 深溝球軸承 3.3.6軸的設(shè)計(jì) 1）選擇材料 根據(jù)查閱相關(guān)資料

49、所得，軸最常使用的材料大致有以下三種：35碳素鋼、45碳素鋼及50碳素鋼。其中，最為常見也最為實(shí)用的為45碳素鋼。遇見一些特殊情況，如受到的力較大的情況下，亦或是對(duì)尺寸和質(zhì)量有要求時(shí)，又或是加工條件有特定要求時(shí)，要采用合金鋼。對(duì)于受力不多的軸，可以選擇Q235鋼作為其制造材料。 在一些特殊情況下，軸的表面可以進(jìn)行一些特殊處理來(lái)提高其疲勞強(qiáng)度或耐磨性。 在一般溫度下（低于）合金鋼無(wú)法提高所設(shè)計(jì)軸的剛度要求。若想提升軸的精度，需要使軸徑增大，即使用強(qiáng)度較低的碳素鋼。 制造較為難以設(shè)計(jì)的軸時(shí)，應(yīng)選用高強(qiáng)度鑄鐵。因?yàn)槠浠静皇軕?yīng)力集中的影響。 總結(jié)得本次設(shè)計(jì)用到45鋼完成軸的設(shè)計(jì)，熱處理為調(diào)質(zhì)

50、，硬度HBS在217~255之間，抗拉強(qiáng)度。 ，屈服點(diǎn)，彎曲疲勞極限，扭轉(zhuǎn)疲勞極限。 圖3.18 軸 2）初步估算軸徑 初步估算軸徑常用類比法，經(jīng)驗(yàn)法及按許用切應(yīng)力估算法，初步估算軸徑作為軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表15-2公式初步估算軸徑，材料為45鋼，有表簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，可得軸徑為： 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇 經(jīng)過(guò)翻閱資料和有關(guān)調(diào)研情況所知，軸的設(shè)計(jì)選用深溝球軸承，其裝配工作容易完成。軸承直徑選用d=60mm。這種軸承集中應(yīng)力較小，設(shè)計(jì)合理，剛度要求符合標(biāo)準(zhǔn)，工藝性良好。 4）軸上的受力分析 鏈輪的圓周力：由前面計(jì)算知，鏈輪的有效圓周力為，鏈輪的

51、徑向力：鏈輪的軸向力：由于鏈輪無(wú)軸向力，故。 5）軸的支反力 由，且受力的對(duì)稱性知。在垂直面內(nèi)的支反力， 6）軸的彎矩及扭矩 鏈輪的作用力在水平面內(nèi)的彎矩。鏈輪作用在垂直面內(nèi)的彎矩。查閱資料可知，其彎矩為二者合力，因?yàn)槠浜铣蓮澗貓D共面時(shí)為最危險(xiǎn)的截面。則截面的最大合成彎矩為。 7）軸的強(qiáng)度校核 對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核，要確定其結(jié)構(gòu)尺寸。根據(jù)其各方面因素確定危險(xiǎn)截面的位置，然后對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 然后對(duì)軸的安全系數(shù)校核計(jì)算。彎曲應(yīng)力幅為： 。其中W為抗彎截面系數(shù)，查閱資料得。由于是對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，故平均應(yīng)力，查閱資料得 。式中鋼彎曲對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限，查得。正應(yīng)力有效

52、應(yīng)力集中系數(shù)，鍵槽查得，按配合查得，故??；表面質(zhì)量系數(shù)，軸經(jīng)車削加工，查得； 尺寸系數(shù)，查得。切應(yīng)力幅為。式中抗扭截面系數(shù)，由表查得。 所以 。 式中鋼扭轉(zhuǎn)疲勞極限，查得；切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，按鍵槽，按配合，故??；同正應(yīng)力情況；平均應(yīng)力折算系數(shù)，查得。軸D截面的安全系數(shù)確定?？芍?，，故，該軸D截面是安全的。 3.4 本章小結(jié) 本章主要進(jìn)行了以下設(shè)計(jì)： 1）車庫(kù)框架中整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括橫梁、支撐梁、立柱設(shè)計(jì)。 2）安全機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。 3）其他零部件的設(shè)計(jì)選擇。 根據(jù)以上零部件的選擇及設(shè)計(jì)工作，大體上完成整個(gè)結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)分析過(guò)程，由此可以測(cè)繪處整個(gè)車庫(kù)的框架裝配圖： 對(duì)其

53、進(jìn)行整體裝配組合，完成整個(gè)車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其整體結(jié)構(gòu)如下： 圖3.19 立體車庫(kù)框架主視圖 圖3.20 立體車庫(kù)框架俯視圖 圖3.21 立體車庫(kù)框架左視圖 4．仿真分析 本設(shè)計(jì)中，利用UG軟件對(duì)整個(gè)車庫(kù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了三維建模，其具體過(guò)程如下： 1.在上述的涉及的車庫(kù)整體鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，需要繪制車庫(kù)框架裝配圖，裝配圖是整個(gè)設(shè)計(jì)制圖階段的重中之重，本次設(shè)計(jì)依照以下原則對(duì)彈片搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行裝配圖繪制： 1）立體車庫(kù)框架裝配圖應(yīng)正確選擇主視圖和圖樣布局。 2）立體車庫(kù)框架裝配圖需要正確表達(dá)裝配圖2D尺寸和零件之間的關(guān)系。 3）立體車庫(kù)框架裝

54、配圖應(yīng)按實(shí)際工作情況作為主視圖。 4）立體車庫(kù)框架裝配圖中細(xì)小結(jié)構(gòu)如：倒角、圓角、退刀槽均可不畫。 5）立體車庫(kù)框架裝配圖應(yīng)能體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 2.立體車庫(kù)框架總裝配圖 首先對(duì)整個(gè)車庫(kù)的各零部件結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模。其三維模型圖如下： 1）橫梁三維建模圖如下： 4.1 橫梁主視圖 4.2 橫梁左視圖 4.3 橫梁三維圖 2）支撐梁三維建模圖如下： 4.4 支撐梁三維圖 4.5 支撐梁左視圖 3）立柱三維建模圖如下： 圖4.6 立柱三維圖 4）立體車庫(kù)框架單邊三維建模圖如下： 圖4.7 立體停車庫(kù)框架單邊主視圖

55、 圖4.8 立體停車庫(kù)框架單邊俯視圖 圖4.9 立體停車庫(kù)框架單邊左視圖 圖4.10 立體停車庫(kù)框架單邊立體圖 5）最后完成整個(gè)立體停車庫(kù)框架的三維建模： 圖4.11 立體停車庫(kù)框架整體俯視圖 圖4.12 立體停車庫(kù)框架整體立體圖 由此完成了整個(gè)立體車庫(kù)框架的三維建模設(shè)計(jì)。 5．總結(jié) 智能化的高速普及對(duì)立體停車庫(kù)行業(yè)的影響還是非常重要的。巷道堆垛式停車庫(kù)的出現(xiàn)，有效解決了停車問(wèn)題，同時(shí)也彌補(bǔ)了傳統(tǒng)機(jī)械立體停車設(shè)備的不足和缺點(diǎn)。本篇論文查閱許多參考文獻(xiàn)，同時(shí)進(jìn)行了一定的市場(chǎng)調(diào)研，完成了立體停車庫(kù)的

56、一些重要工作。其主要完成任務(wù)如下: （1）對(duì)車庫(kù)控制系統(tǒng)的研究 經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查及分析，選用PCL（可編程控制器）作為車庫(kù)的控制系統(tǒng)。PLC在市場(chǎng)上得到用戶的廣泛認(rèn)可，其性能及優(yōu)越性均較為明顯，手動(dòng)和自動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換可以保證車庫(kù)安全且高效的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此選用PLC作為車庫(kù)的控制系統(tǒng)是我認(rèn)為較為合理。 （2）對(duì)車庫(kù)的骨架結(jié)構(gòu)研究 在進(jìn)行相關(guān)市場(chǎng)調(diào)研及資料查閱的情況下，完成了本車庫(kù)的鋼結(jié)構(gòu)框架設(shè)計(jì)。確保了整個(gè)立體停車庫(kù)框架的安全性，保障了車庫(kù)能夠安全有效的運(yùn)行。 (3)對(duì)車庫(kù)安全保護(hù)機(jī)構(gòu)的研究 保護(hù)機(jī)構(gòu)是車庫(kù)較為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，因此對(duì)于車庫(kù)安全機(jī)構(gòu)的研究設(shè)計(jì)是很有必要也是非常重

57、要的一個(gè)環(huán)節(jié)。本次研究在確定立體車庫(kù)中可能發(fā)生的各種危險(xiǎn)后，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的安全保護(hù)機(jī)構(gòu)，對(duì)于智能車庫(kù)整體的安全性得到了極大的提升。 (4) 對(duì)車庫(kù)電機(jī)及減速器的研究 電機(jī)及減速器是車庫(kù)運(yùn)轉(zhuǎn)必不可少的一部分。因此電機(jī)及減速的設(shè)計(jì)過(guò)程也是復(fù)雜且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。在減速器方面直接選用行星齒輪減速器。而電機(jī)則分別進(jìn)行計(jì)算設(shè)計(jì)了橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)和微橫移機(jī)構(gòu)電機(jī)。 結(jié)合時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，立體車庫(kù)的發(fā)展前景一定是積極的。堆垛式立體停車庫(kù)，作為立體停車庫(kù)領(lǐng)域智能化程度最高的停車設(shè)備，其市場(chǎng)價(jià)值肯定是無(wú)窮的。但是目前市面上的堆垛式立體停車庫(kù)依然存在著較多的缺陷和問(wèn)題。 總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于堆垛式立體車庫(kù)的研究還

58、有相當(dāng)漫長(zhǎng)的道路要探索。未來(lái)立體車庫(kù)的發(fā)展一定是充滿光明的。 參考文獻(xiàn) [1]付翠玉, 關(guān)景泰. 立體車庫(kù)發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2005(9):156-157. [2]張啟君. 立體車庫(kù)的主要型式及技術(shù)特點(diǎn)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 1999(2):7-9. [3]任伯森.中國(guó)機(jī)械式停車設(shè)備發(fā)展概況[J].中外停車設(shè)備及配套產(chǎn)品重點(diǎn)廠商名錄.1999,1 :5 -7 [4]喻樂(lè)康，左東曉.機(jī)械停車庫(kù)的技術(shù)發(fā)展[J]建設(shè)機(jī)械技術(shù)與管理.1999,1: 30 -32 [5]中國(guó)重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)停車設(shè)備管理委員會(huì).機(jī)械式立體車庫(kù)[J].

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