小型立体车库毕业设计.docx
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小型立体车库毕业设计
小型立体车库毕业设计
本科学生毕业设计
小型立体车库设计
第1章绪论
1.1课题背景
我国自改革开放以来,房地产业和汽车工业两大支柱产业得到了高速发展,尤其
随着我国城市建设速度的加快和人民生活水平的提高,轿车进入家庭已成为必然趋势。
据统计,2011年我国民用汽车保有量约10578万辆。
其中私人轿车占41%。
需要大
量的轿车泊位,通过建立立体停车库来解决我国城市停车难的问题。
2011年,我国已成为全球第一大汽车市场,国内销售总量达到1850.51万辆,而
汽车保有量破亿,其中私人轿车的保有量就有4322万辆。
停车难成为继行车难之后困
扰各大中城市的交通难题。
我国汽车工业的高速发展和汽车销售额的高速增长,必然给城市交通（包括动态
交通和静态交通）带来巨大的压力,各地政府虽已花大力支持城市交通基础设施建设,
但始终难以满足汽车快速增长的需要。
最近十几年来,我国城市机动车增长速度年平
均在?
10%~15%,而城市道路年平均增长速度只有?
2%~3%。
特别是大城市的机动车
拥有量和交通的增长远远超过交通基础设施的增长速度。
如北京市在90年代小汽车年
平均年增长速度达到30%左右,但城市道路年平均增长率只有1.2%,道路面积年增长
率为3.7%。
静态交通基础设施的建设更落后于动态交通基础设施建设,全国停车位缺
口平均在?
60%以上。
因此造成大量车辆停在道路内,形成马路停车场。
随着汽车进入
家庭的速度不断加快,对城市交通基础设施的压力越来越大。
交通拥堵、停车难已经
成为国内很多城市发展的严重制约因素,因此也引起了各级政府的重视。
解决停车难
的一个主要手段就是建设立体停车库。
立体停车库可以高效地利用土地面积;可以提高交通车辆的流通速度;可以保证
车辆的安全有序的管理。
因此,近十多年年来立体停车库在我国得到了高速的发展,
智能停车设备行业已经成为一个新兴的行业。
从1997年到2000年,年递增速度在30%?
以上,2000年到2009年,年递增速度达50%以上。
到2009年底,全国已有31个省,
自治区,直辖市的?
56?
个城市兴建了机械式立体停车库,共?
2200?
个,其中,以北京、
上海、江苏、浙江、广东发展较快。
预计在今后五到十年间这种需求有增无减。
1.2立体车库研究意义
随着城市建设的高速发展,城市中的商业大厦、高级写字楼、办公楼和居民小区
如雨后春笋般拔地而起。
各大城市对城市建设的规划都提出在这些高楼大厦和住宅小
区必须提供机动车停车场库的要求。
而由于城市建筑用地的紧张和地价的居高不下,
这些停车场自然由过去的平面形式转为立体形式和地下形式,以期在现有面积的条件
下扩大停放车位的数量
1.3立体停车设备国内外发展综述
国外发展状况:
设备在国外最早出现日本。
自?
1959?
年起日本开始研究,逐步进入
设计和制造。
1965年成立行业协会,发展至今有110家会员。
目前在日本立体停车库
应用普及率很高,主要集中在大城市,在东京、名古屋、大阪三大地区集中了全国75%?
的车库。
在这些城市,几乎每条街道都能看到不同型式的车库,所以日本的停车问题
解决得相当好。
日本的车库种类很多,技术比较先进。
主要种类有升降横移式,垂直
循环式和垂直升降式。
国外立体停车设备的技术以日本和德国领先,其发展主要有两个特点:
一是高技术含量高。
日本和德国的车库行业将机、电工业的高新技术成果随时转
化和移植到车库产品中,使车库技术进步和产品更新很快。
比如高速曳引机和?
VVVF?
调速控制技术即高速电梯技术很快应用到垂直升降式车库产品,使这种电梯式车库
存取速度更快,存车量更大,从而逐步替代老式的垂直循环式塔型车库。
又如计算机
管理、IC卡识别、计时收费系统一出现,立即应用于停车库,使车库溶于城市楼宇自
动化管理系统中,无论是公共停车还是住宅停车变得更容易、更方便。
二是车库产品朝着性能价格比更高的方向发展。
即不但重视停车密度和高性能,
更讲究产品的经济实用性。
日本经济经历了几次高潮和低谷,车库行业亦几起几落,
在竞争中,产品越趋成熟越注重经济实用,性能价格比更高。
比如日本的三菱、大幅
株式会社和德国PALIS公司均研制成功停车密度较高,而造价较低的高层车库和无车
板、无车架等先进车库。
这些新产品都是90年代的新技术,一问世,很快替代了老产
品,并且正在打入了中国车库市场。
国内发展状况:
我国在20世纪80年代初开始研制机械式停车设备,进入90年代,
有了突飞猛进的发展。
从?
1992?
年进口第一座垂直循环式车库到?
1996?
年成立立体停车
设备协会,短短几年时间就完成了从产品和技术引进到自主开发、制造的过程。
几年
来各种类型的车库设备相继出现,协会成员已发展到60多家企业和研究院所。
目前上
海、北京、深圳、广州、天津、成都、大连、南京、济南、福州、沈阳等城市都相继
出现了立体车库。
库型以小型车库为主,100?
个车位以下的占?
64%;100~500?
个车位
的占33%;500个车位以上的大型车库占3%,但已有增长的势头。
使用地以商业住宅
小区为主,用于小区配套的占50%,单位自用停车库占30%,公共停车库占20%。
1.4主要研究内容
基于立体停车设备广阔的市场前景,结合国内立体车库发展的现状,决定研究设
计较为简单的家庭用双层立体车库,设计以成本低廉,操作方便为原则。
第2章方案选择及结构设计
2.1立体车库总体结构设计
2.1.1车型及车库参数
车型选择为中小型轿车,以桑塔纳LX为例车辆总长?
4546mm,总宽?
1690mm,
总高1427mm,质量1030kg。
轴距为2548mm,轮距前1411mm,后1422mm。
由于设
计定位于低成本的简易型双层立体车库,所以决定采用结构简单的简易俯仰式立体车
库。
车库总长6700mm,总宽2330mm,停车总高度3500mm,二层车板距地面1900mm,
二层停车板最大承受质量为1500kg,俯仰角度为10?
。
2.1.2车库工作流程
其工作原理是二层停车板处于水平位置时,下层车辆可自由出入。
当有车辆需要
进出二层停车位时,启动液压泵电动机使液压缸的柱塞下降从而使停车梁整体下降。
当停车梁下降到指定位置时,液压泵停止工作,停车梁尾部电动机通过链轮带动链条
使活动梁伸出直至地面,此时车辆通过活动梁进出二层停车板,随后活动梁收缩至停
车板内,液压泵再次工作推动柱塞上升,在停车板到达水平位置后停止工作,到此完
成了上层车辆的进出。
通过上述动作便可实现双层立体停车。
9600
图?
2.1?
立体车库原理图
2.2液压系统部件的选择与计算
2.2.1液压缸的选择与计算?
1.计算受力
在设计初,所有的质量都是未知的,所以估取车辆自重?
2?
吨约为?
20KN,停车梁
与各梁的自重为1吨约10KN。
停车梁的长度为6500mm,两支点的中心距为4300mm。
其受力情况见图2.2。
600mm
2160mm
1600mm
1600mm6500mm
yxFy
F1
10°G1G2
Fx
F1'
F1'
图?
2.2?
停车梁受力分析
其中,?
x?
F液压缸的力在Y方向上的投影;（N）?
1?
G?
?
液压缸的力在X方向上的投影;（N）?
2?
G车重作用在停车梁上的力;（N）?
1?
F?
?
支承梁作用在停车梁上的力;（N）?
2?
F?
、?
'?
2?
F分别是停车梁静止和上升时的摩擦力;（N）摩擦系数取0.5?
按计算公式?
0?
x0?
y0?
m
计算?
12?
sin100?
xm?
FGGF--
o?
12?
cos10cos100?
y?
FGG--
oo?
12?
0?
y?
FOCGACGBC×-×-×
式中,当槽钢即停车梁静止时?
2?
m?
FF;当停车梁上升时?
'?
2?
m?
FF-。
解得?
2?
2390?
F?
N?
13600?
y?
F?
N?
1?
15960?
F?
N?
x?
F2820N（静止时）?
7600?
x?
F?
N（上升时）
每侧受力?
2?
1195?
F?
N?
6800?
y?
F?
N?
1?
7970?
F?
N?
1410?
x?
F?
N（静止时）?
3800?
x?
F?
N（上升时）
当液压缸工作时,认为停车梁处于水平位置,但受力的情况如图2.3所示:
600mm2160mm1600mm1600mm
6500mm
y
x
FyF1
G1G2
Fx
F1'F1'AB
图?
2.3?
停车梁受力分析
按公式?
0?
y0?
m
计算?
12?
0?
y?
FOCGACGBC×-×-×?
1?
F+?
y?
F-?
1?
G-?
2?
G?
0?
解得?
13620?
y?
F?
N?
1?
16370?
F?
N?
作用在每一侧的力分别为?
6810?
y?
F?
N?
1?
8190?
F?
N?
2.作用在耳环销轴上的力
计算耳环销轴上的力的目的在于确定作用在液压缸上的力,静止和举升时液压缸
上的力按照?
''?
sin10cos10?
xy?
FFF+
oo?
2.1?
静止时?
'?
1410?
x?
F?
N?
'?
6800?
y?
F?
N?
6940?
F?
N?
举升时?
'?
3800?
x?
F?
N?
'?
6800?
y?
F?
N?
7360?
F?
N?
液压缸在工作时也就是液压缸达到最大行程时,液压缸所产生的力只是保持现有
状态,此时?
6810?
F?
N。
因此,液压缸的计算按着最大力的情况下计算。
?
3.液压缸的计算
已知液压缸输出的力?
7360?
F?
N,工作压力P未知,但按照液压元件手册上选取,
考虑到负载的变化,所以选取负载?
5KN~10KN?
对应的工作压力?
1.5MPa~2MPa,故
取?
2?
P?
MPa。
根据液压缸的理论输出力?
F和系统选定的压力。
计算内径D按计算公式?
4F?
D?
Pp
?
2.2
式中,F?
?
理论输出力N;P?
系统压力MPa;?
0?
t?
F?
F
yh
?
2.3?
式中,?
0?
F活塞杆的实际作用力?
0?
F?
7360N;
y?
?
负载率;取y?
0.6?
th液压缸的总效率;假设液压缸的密封采用橡胶圈则?
th?
1（容积效率）?
th?
0.9?
0?
13629.63?
t?
F?
F
yh
?
N?
缸筒内径?
4?
93.15?
F?
D?
Pp
?
mm?
取缸径标准值?
100?
D?
mm。
根据标准缸径选择液压缸,确定为冶金设备用的标准液压缸,型号为?
Y?
HGI?
6.3Mpa100/56×860L1F6HLQ。
设定速度比?
1.46y,已知行程为860mm,令其在30s?
内伸出,则?
1?
860?
0.029?
30?
v?
m/s?
21?
0.033?
vvy×?
m/s?
式中,?
1?
v活塞杆伸出的速度（m/s）;?
2?
v活塞杆收回时的速度（m/s）,则下降时需用的
时间为?
860?
25.98?
33.09
?
s?
4.液压缸的结构及安装尺寸
液压缸的结构和尺寸安装分别见图2.4和表2.1,2.2。
TV
TVVG图?
2.4?
液压缸尺寸
表2.1液压缸的结构尺寸
缸径?
Dmm?
活塞杆直径?
mm?
油口尺寸
联接螺纹杆端螺纹?
dmm
100?
56?
332?
M422?
M56?
表2.2液压缸的安装尺寸
缸径?
TV?
VG?
BA?
FB?
100?
135?
180?
68?
22?
2.2.2液压泵的选择
已知活塞杆伸出的速度?
1?
0.023?
v?
m/s,根据计算公式?
v?
q?
v?
A
h缸?
?
2.4?
式中,q?
液压缸的流量及泵的实际流量（L/min）;?
A?
液压缸活塞的有效面积（m?
2?
）?
vh缸?
?
液压缸的容积效率;取?
1?
vh缸,故?
10.68?
qvA×?
L/min?
因此,泵的实际流量?
221.36?
qq泵?
L/min?
估取泵的容积效率为?
0.8?
vh,则泵的
理论流量?
v?
26.7?
t?
q?
q
h
泵?
L/min?
若电动机的转速为940r/min,则泵的排量?
28.4?
t?
q?
V?
n
?
ml/r?
泵的选择因根据系统的实际工况来选择,在固定设备中液压系统的正常工作压力
为泵的额定压力的?
70%~80%,对于系统工作压力为?
2MPa,则泵的额定压力在?
2.5MPa~3MPa。
此外泵的流量须大于液压系统工作时的最大流量,以保证有足够的寿
命,泵的类型应选用内啮合齿轮泵。
根据额定压力和排量确定泵的型号为G?
（P）?
A3?
25,
技术参数见表2.3?
表2.3液压泵技术参数
排量?
ml/r?
压力?
MPa?
转速?
r/min?
效率质量?
kg?
外型尺寸
额定最高容积总效长×宽×高?
33.0?
10?
940?
80%?
85%?
19.4?
203×152×150?
2.2.3泵电动机的选择
泵的输出功率?
Ppq×（2.5）
式中,?
p?
工作压力
q?
泵的流量
已知工作压力?
2?
p?
MPa,?
24.82?
v?
qvnh××?
l/min,
则泵的输出功率?
0.83?
Ppq×?
kw?
而泵的输人功率?
0.973?
i?
Pph?
kw?
因为泵的输人功率即为电动机的机械功率,故电动机的功率为?
0.973kw。
选用?
R?
系列三相异步电动机,其技术参数见表2.4?
表2.4三相异步电动机技术参数
型号额定功率?
kw?
满载时重量?
kg?
Y112M?
6?
1.5?
转速?
r/min?
电流?
A?
效率功率因子?
3.3?
940?
3.91?
77.5?
0.74?
2.3传动部件的选择与计算
2.3.1减速机的选择
通过测量可以初步知道活动梁所走的长度约为?
5000mm。
如果要在?
30s?
内收回,
则链轮的线速度?
0.17?
v?
m/s。
估取大链轮的分度圆直径?
100?
d?
mm,活动梁与停车板
的质量约为300kg。
?
1.链条所承受的拉力?
sin10520.95?
FG×o?
KN,其中?
G?
为行车板与活动梁的重
力。
传递功率?
0.088?
1000?
Fv?
P?
kw,则设计功率为?
0.05?
A?
d?
ZM?
KP?
P?
KK
×
×?
kw,此功率即
为电动机功率。
式中,?
A?
K工况系数;取?
A?
K?
1.0;?
Z?
K小链轮齿轮系数,取小链轮齿
数17,则?
Z?
K?
0.887;?
M?
K多排链排数系数;取?
M?
K?
2?
2.链轮转速为?
30?
32.47?
v?
n?
rp
?
r/min,式中,v?
链轮线速度;r?
分度圆半径,r50?
26.05?
MFr×?
N?
m。
?
3.中心链轮的扭矩?
26.05?
MFr×?
N?
m。
式中,F?
?
链条所受力;r?
分度圆半径。
估取小链轮的分度圆直径?
80?
d?
mm,则电动机的扭矩?
'?
20.84?
2?
d?
MF×?
N?
m。
?
4.根据设计摆线针轮减速机,该减速机传动比范围大、体积小、重量轻、效率高、
运转平稳。
选用电动机的扭矩M?
20.84?
N?
m?
和功率?
0.05?
d?
P?
kw,选择摆线针轮减速
机8085,该减速机功率0.18kw,输入转速1500r/min,输出转速43r/min,输出轴直径?
18mm,重量1.1kg。
2.3.2链条的设计?
1.小链轮上的链条计算
小链轮的转速?
1?
43?
n?
r/min,估算大链轮的转速为?
2?
32.47?
n?
r/min。
（1）传动比i?
计算传动比按公式?
1?
2?
n?
i?
n
计算,则?
1.32?
i。
小链轮的齿数?
1?
17?
z,则大链轮的齿
数?
21?
22.5?
ziz×取22,则实际传动比?
1.29?
i,那么?
n2?
的实际转速为33.33r/min。
（2）链条节距?
p?
由设计功率?
d?
p?
和小链轮的转速?
n1,选用?
0.8A型的链条,其节距?
12.7?
p?
mm。
检
验小链轮孔径孔径?
dk?
最大可以达到?
34mm,而电动机输出轴?
30?
D?
mm,?
?
k?
dD所
以满足使用要求。
（3）初定中心距
小链轮与大链轮之间的中心距暂取?
0?
20?
ap
（4）链条节数Lp?
12?
0?
0?
259.52?
2?
pp?
p?
zz?
c?
La?
a
+
++节
式中,?
1?
z?
、?
2?
z小链轮和大链轮齿数;?
0?
a初定中心距;所以取60节。
（5）链条长度L?
0.76?
1000?
P?
Lp?
L
×
?
m?
式中,?
P?
L链长节数;?
p?
链条节距
（6）理论中心距a?
21?
2256.98?
pa?
aPLzzK×--×?
mm,
式中,P?
链条节距;?
p?
L链长节数;?
1?
z?
、?
2?
z小链轮和大链轮的齿数;?
a?
K?
通过查表得?
256.98?
a?
K?
mm;
（7）链速v?
11?
0.155?
601000?
znp?
v?
m/s?
式中,?
1?
z小链轮齿数;?
1?
n小链轮转速;?
p?
链条节距;
（8）有效圆周力F?
1000?
1200?
p?
F?
v
?
N?
式中,?
p传递功率,?
0.18?
p?
kw;?
v链条速度m/s;作用在轴上的拉力?
F?
Q?
1.21440?
FA?
QKF×?
N
式中,F?
?
有效圆周力;?
A?
K工况系数;取?
1.0?
A?
K?
2.大链轮上链条的计算
因为分度圆直径相同且齿数均等于22个齿,所以传动比?
1?
i。
（1）链条节距P?
链条的型号为08A,所以?
12.7?
p?
mm。
（2）初定中心距a0?
由于结构需要,选用的中心距?
0?
5900?
a?
mm?
（3）链条节数Lp?
12?
0?
0?
2951.73?
2?
pp?
p?
zz?
c?
La?
a
+
++节,取952节
式中,?
0?
0p?
a?
a?
p
;?
2?
21?
2?
zz?
c
p
-?
÷
è
;?
1?
z?
?
2?
z?
大链轮的齿数?
12?
22?
zz;
（4）链条长度L?
12.09?
1000?
P?
Lp?
L
×
?
m,
式中,?
P?
L链条节数;?
p?
链条节距。
（5）理论中心距a?
因?
12?
22?
zz,故理论中心距?
5905.5?
2?
p?
p?
aLz-?
mm,式中,?
p?
L链条节数;p
链条节距;z?
?
链轮齿数。
（6）链速v?
22?
0.155?
601000?
znp?
v?
m/s,
式中,?
2?
z链轮齿数,?
2?
22?
z;?
2?
n链轮转速,?
2?
33.33?
n?
r/min;p?
链轮节距,?
12.7?
p?
mm?
3.链条的结构
链条的结构如图?
2.5,传动用短节距精密滚子链,其基本参数和尺寸见表?
2.7。
由
于链轮的中心距较大,所以链条的支承采用托板式支承方式,托板上可以衬以软钢、
塑料或耐油橡胶,滚子可以在其上滚动。
由于中心距较大采用?
4?
段且两段之间留有一
定的距离,利用链条的自重下垂张紧。
P
h3h2L1
C1
L2
C2
图?
2.5?
链条的结构
2.3.3链轮的设计?
1.链轮基本参数
链轮齿数:
小链轮齿数?
1?
17?
z,大链轮齿数?
2?
22?
z。
链条的节距?
12.7?
p?
mm。
链
条的滚子外径?
6?
r?
d?
mm。
?
2.链轮的主要尺寸
（1）分度圆的直径按照公式?
180?
sin?
z?
p?
d（2.5）
式中,?
p?
链条节距;z?
?
链条齿数;
小链轮分度圆直径?
1?
69.12?
d?
mm?
大链轮分度圆直径?
2?
89.24?
d?
mm?
（2）齿顶圆直径按公式?
?
1.25?
ar?
ddpd+-?
min?
1.6?
1?
ar?
ddd?
z
+--（2.6）
则小链轮?
1?
?
78.99?
a?
d?
mm?
1?
min?
74.62?
a?
d?
mm?
取小链轮齿顶圆?
1?
75?
a?
d?
mm?
而大链轮齿顶圆?
2?
?
99.12?
a?
d?
mm?
2?
min?
95.02?
a?
d?
mm?
大链轮齿顶圆取?
2?
95?
a?
d?
mm?
（3）齿根圆直径按公式?
fr?
ddd-（2.7）
式中,d?
?
分度圆直径;?
r?
d滚子外径;
小链轮?
1?
63.12?
f?
d?
mm
大链轮?
2?
83.24?
f?
d?
mm?
3.链轮材料的热处理
由于链轮的工作条件需要耐磨损而且无剧烈冲击振动,所以链轮材料为45钢淬火
处理表面硬度达到40~50HRC。
?
4.链轮结构
由于链轮的齿数较少且分度圆直径较小,所以采用整体式钢制小链轮。
主要结构
见图2.6。
dhdkh
bf
L
图?
2.6?
链轮结构
（1）轮毂厚度H?
0.01?
6?
k?
d?
hkd++（2.8）
式中,k?
常数,取?
4.8?
k孔径;d?
?
分度圆直径;
小链轮轮毂厚度为?
1?
8.49?
h?
mm?
大链轮轮毂厚度为?
2?
11.53?
h?
mm?
中心处大链轮?
50?
k?
d?
mm,?
2?
89.24?
dd?
mm?
则?
14.03?
h?
mm?
（2）轮毂长度L?
3.3?
Lh（2.9）
小链轮?
1?
28.02?
L?
mm?
大链轮?
2?
38.03?
L?
mm?
中心链轮?
46.28?
L?
mm?
（3）轮毂直径dh?
按公式?
2?
hk?
ddh+计算,式中,?
k?
d孔径;h?
轮毂厚度;
小链轮?
1?
34.98?
h?
d?
mm?
大链轮?
2?
58.06?
h?
d?
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