本科毕业设计psh36d7k立体车库防坠机构和地基的设计Word下载.docx
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早在50多年前，立体车库就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；
利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；
适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；
利用广场、建筑物下面的空间建设地下车库。
自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。
以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进--移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品[3]。
如图1.2所示，为国外高容量的立体车库。
图1.2国外高容量的立体车库
在1920年，美国建成世界上第一座机械升降汽车库，但需要由司机自己开车来完成车辆的存取；
60年代后期，随着汽车工业的迅猛发展，城市汽车拥有量猛增，占地面积小的机械式立体车库得到了迅速发展。
到今天，根据美国停车协会的统计，美国停车产业的年产值达200多亿美元，并且不断有新的科技产品应用于停车场中，促使美国的停车产业不断快速发展[6][7]。
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、汽车图象摄影
对比安全检测、自动消防灭火系统等[4]。
1.2.2国内研究现状
我国城市停车行业从80年代末起，经过十几年的发展，现在形成了一定的规模，但是还处于初始发展阶段，车库建设尚在起步阶段，在一些大城市中机械式立体车库仍然是空白。
停车行业的发展仍存在着一些问题：
第一，停车设备企业已经形成了一定的规模，但是发展不平衡，骨干的大中型企业在20家左右，其它的则是中小企业居多，技术力量薄弱，缺乏自主开发能力，靠引进国外技术图纸。
第二，产品的种类增多了，但是质量、可靠性、安全性、耐久性均存在着较大的难题，产品的技术水平和质量难以保证。
第三，停车行业的市场开始发育，但是竞争太残酷，目前总体能力过剩，价格偏低，有的产品已经降到行业平均成本价以下[8]。
如图1.3所示，为我国自行设计的机械式立体车库。
图1.3机械式立体车库
当前，国内的一些机械式立体车库的生产厂家主要是以仿造为主的生产方式，自主开发能力能力较差，没有自主知识产权，对立体车库的系统研究理论也很少，尤其是对立体车库的钢结构以及安全方面的精确计算和校核较少，不能深化产业。
在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；
多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；
缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；
市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；
缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；
政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。
解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。
政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。
市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。
鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。
1.3选题意义
机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，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[8]。
机械式立体车库在我国还处于刚起步的阶段，具有广泛的发展前景，但是目前在我国立体车库行业的行业标准还没完善统一，而人们对于机械式立体车库的安全也有很大的顾虑，因此立体车库的在国内的发展相当缓慢。
特别需要关注的是，国内有很多城市中的一些旧小区里面没有相应的停车场地，小区内的车辆数目却有增无减，从而导致小区内停车及其杂乱而不方便，同时也把本属于孩子们玩耍的地方也占据了。
机械式立体车库的占地面积很小，造价也不高，但是它能提供的车位却相当可观，能保证小区内的车辆都有地可放，同时也不影响小区的景观，还能空出足够的场地供居民娱乐。
因此，机械式立体车库的出现能解决这些问题，会在旧小区的改造中将会发挥主要的作用。
所以，我选择机械式立体车库作为毕业设计的课题，重点针对无车位的居民小区停车难的问题进行调查研究，并提出安全可靠的实施方案。
课题名称为“PSH36D/7K立体车库防坠机构和地基设计”。
PSH36D5/7K立体车库共五层，最多可停放三十六辆车。
该车库的结构简单，土地的利用效率高。
其中安全装置在车库设计中占有重要的地位。
本课题的任务是探讨车库的安全防护问题，设计一种防坠装置，并进行地基设计。
2立体车库的安全防护
2.1对停放车辆的要求
对适合于机械式停车设备中停放的车辆，按其尺寸及质量（整车加50千克物品的质量），分为X（小）、Z（中）、D（大）、T（特大）、C（超大）五个轿车组和一个K（客车）一个客车组，共六个组，分组范围见表2.1所示；
9
OZ>
y0）K~
n}5_x-SxS0
表2.1适停车辆尺寸及质量
组别代号
汽车长/mmx车宽/mmx车高/mm
质量/kg
X
≤4400x1750x14501_eF@_Y^a!
≤1300auoA_____
Z
≤4700x1800x1450:
z124__Zf_
≤1500!
$X_OU'
n
D
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p
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L$__
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C
≤5600x2050x1550Q!
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v
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K
≤5000x1850x2050,_at-ci\'
≤18505Bzu_j_`
本设计所设计的车库适停车辆为中型以下轿车，最大停车数量为17辆，不能停放客车,故该车库的型号标记为PSH17Z。
2.2立体车库的国家安全标准[9]
为了防止和减少火灾对汽车库修车库，停车场的危害，保护人身和财产的安全，制定了相关的车库标准。
本标准适用于新建扩建和改建的汽车库、修车库、停车场以下统称车库防火设计。
不适用于消防站的车库防火设计车库的防火设计必须从全局出发,做到安全适用技术先进,经济合理车库的防火设计，除应执行本规范外尚应符合国家现行的有关设计标准和规范的要求。
同时由于机械式立体车库的特殊构造，在停放的过程中会产生较大的噪音等问题，因此应综合考虑周围土地的利用性质，所在区域的停车特征等因素，满足停车区域对环保、交通、环境景观、城市消防安全的要求。
2.1.1车库标准的一般规定
1）车库不应布置在易燃可燃液体或可燃气体的生产装置区和贮存区内。
2）汽车库不应与甲乙类生产厂房库房以及托儿所幼儿园养老院组合建造当病房楼与汽车库有完全的防火分隔时病房楼的地下可设置汽车库。
3）甲、乙类物品运输车的汽车库、修车库应为单层、独立建造。
当停车数量不超过3辆时。
，可与一、二级耐火等级的Ⅳ类汽车库贴邻建造，但应采用防火墙隔开。
4）Ⅰ类修车库应单独建造，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类修车库可设置在一、二级耐火等级的建筑物的首层或与其贴邻建造，但不得与甲、乙类生产厂房、库房、明火作业的车间或托儿所、幼儿园、养老院、病房楼及人员密集的公共活动场所组合或贴邻建造。
5）为车库服务的下列附属建筑，可与汽车库、修车库贴邻建造、但应采用防火墙隔开，并应设置直通室外的安全出口；
贮存量不超过的甲类物品库房、总安装容量不超过5.0m2/h的乙炔发生器间和贮存量不超过5个标准钢瓶的乙炔气瓶库、一个车位的喷漆间、面积不超过的充电间和其他甲类生产的房间。
6）地下汽车库内不应设置修理车位、喷漆间、充电间、乙炔间和甲乙类物品贮存室。
7）汽车库和修车库内不应设置汽油罐、加油机。
8）停放易燃液体液化石油气罐车的汽车库内严禁设置地下室和地沟。
9）Ⅰ、Ⅱ类汽车库、停车场宜设置耐火等级不低于二级的消防器材间。
10）车库区内的加油站、甲类危险物品仓库、乙炔发生器间不应布置在架空电力线的下面。
2.1.2车库中的防火墙的相关规定
1）防火墙应直接砌在汽车库、修车库的基础或钢筋混凝土的框架上。
防火隔墙可砌筑在不燃烧体地面或钢筋混凝土梁上，防火墙、防火隔墙均应砌至梁、板的底部。
2）当汽车库、修车库的屋盖为耐为极限不低于0.50h的不燃烧体时，防火墙、防火隔墙可砌至屋面基层的底部。
3）防火墙、防火隔墙应截断三级耐火等级的汽车库、修车库的屋顶结构，并应高出其不燃烧体屋面且不应小于0.4m；
高出燃烧体或难燃烧体屋面不应小于0.5m。
4）防火墙不宜设在汽车库、修车库的内转角处。
当设在转角处时，内转角处两侧墙上的门、窗、洞口之间的水平距离不应小于4m。
防火墙两侧的门、窗、洞口之间的水平距离不应小于2m。
当防火墙两侧的采光窗装有耐火极限不低于0.90h的不燃烧体固定窗扇时，可不受距离的限制。
5）防火墙或防火隔墙上不应设置通风孔道，也不宜穿过其他管道（线）、当管道（线）穿过防火墙时，应采用不燃烧材料将孔洞周围的空隙紧密堵塞。
6）防火墙或防火隔墙上不宜开设门、窗、洞口。
当必须开设时，应设置甲级防火门、窗或耐火极限不低于3.00h的防火卷帘。
2.1.3立体车库的安全疏散
1）汽车库修车库的人员安全出口和汽车疏散出口应分开设置，设在工业与民用建筑内的汽车库，其车辆疏散出口应与其他部分的人员安全出口分开设置。
2）汽车库、修车库的每个防火分区内其人员安全出口不应少于两个，但符合下列条件之一的可设一个：
同一时间的人数不超过人、Ⅳ类汽车库。
3）汽车库修车库的室内疏散楼梯应设置封闭楼梯间.建筑高度超过32m的高层汽车库的室内疏散楼梯应设置防烟楼梯间，楼梯间和前室的门应向疏散方向开启。
地下汽车库和高层汽车库以及设在高层建筑裙房内的汽车库，其楼梯间、前室的门应采用乙级防火门。
疏散楼梯的宽度不应小于1.1m。
4）室外的疏散楼梯可采用金属楼梯。
室外楼梯的倾斜角度不应大于45。
，栏杆扶手的高度不应小于1.1m，每层楼梯平台均应采用不低于1.00h耐火极限的不燃烧材料制作。
在室外楼梯周围2m范围内的墙面上，除设置疏散门外，不应开设其他的门、窗、洞口。
高层汽车库的室外楼梯其疏散门应采用乙级防火门。
5）汽车库室内最远工作地点至楼梯间的距离不应超过45m，当设有自动灭火系统时，其距离不应超过60m。
单层或设在建筑物首层的汽车库，室内最远工作地点至室外出口的距离不应超过60m。
6）汽车库、修车库的汽车疏散出口不应少于两个，但符合下列条件之一的可设一个；
Ⅳ类汽车库、汽车疏散坡道为双车道的Ⅲ类地上汽车库和停车数少于100辆的地下汽车库。
7）Ⅰ、Ⅱ类地上汽车库和停车数大于100辆的地下汽车库，当采用错层或斜楼板式且车道、坡道为双车道时，其首层或地下一层至室外的汽车疏散出口不应少于两个，汽车库内的其他楼层汽车疏散坡道可设一个。
8）除机械式立体汽车库外，Ⅳ类的汽车库在设置汽车坡道有,困难时，可采用垂直升降梯作汽车疏散出口，其升降梯的数量不应少于两台，停车数少于10辆的可设一台。
9）汽车疏散坡道的宽度不应小于4m，双车道不宜小于7m。
10）两个汽车疏散出口之间的间距不应小于10m；
两个汽车坡道毗邻设置时应采用防火隔墙隔开。
11）停车场的汽车疏散出口不应少于两个.停车数量不超过50辆的停车场可设一个疏散出口。
2.3安全防护装置
车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。
对于升降横移式立体车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。
2.2.1防火装置
在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监控，并把监控信号传给中央控制系统。
2.2.2急停装置
在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。
2.2.3阻车装置
在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上，一般在载车板的后端一侧安装上一高25mm以上的阻车挡铁。
月.防止超限运行装置：
停车设备在升降过程中，在定位开关上方装有限位开关，当定位开关出现故障时，由限位开关使设备停止工作，起超程保护作用。
2.2.4人车误入检出装置
设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确保安全，一般采用红外装置。
一旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入车库，系统就会使这个车库停止运作。
2.2.5防坠机构
随着立体停车库在我国的广泛应用,安全问题也越来越受到人们的重视,立体停车库是一种包含机械、电子、液压、光学、磁控技术的密集型产品。
在车库的运行过程中,不论搬运器是处于运行状态还是停止状态,都要保证车辆在搬运器上的绝对安全,因此在立体停车库中必须采用防坠机构来保证车辆安全出、入库[10]。
在立体车库的机构中，其安全装置都在上下两个载车板之间；
上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。
防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。
另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。
下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。
行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。
防碰撞板的作用是：
下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止[11]。
当载车板升至定位点后，需设置防落装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防落装置采用挂钩形式，挂钩防落方式为电吸铁驱动。
载车板的防落落装置是立体车库中的一个关键部件，在泊车安全方面起着决定性的作用。
防落装置中解锁动作由电吸铁完成，解锁动作要求，当电吸铁通电时以推杆触动安全钩解锁;
当电吸铁断电时推杆自动缩回[12]。
因此针对上述各种不安全因素，车库采用的主要安全策略有[13]：
1）超速保护系统：
限速器、安全钳。
2）撞底缓冲装置：
缓冲器。
3）超越上下限工作位置时的保护装置：
强迫减速开关、终端限位开关、终
端极限开关。
4）供电系统断相、错相保护装置：
相序保护继电器。
5）针对突然停驶，曳引机上安装有手动盘车，可以手动移动提升轿厢。
3防坠机构设计
3.1防坠机构方案设计
在当前车库种应用较多的防坠方式有机械式防坠和限速式防坠，这两种防坠方式都有自己的优缺点，下面就这两种防坠方式作一次分析。
3.1.1机械式防坠机构
机械式防坠机构是一种新型、安全可靠的立体车库用保护装置,在承建的工程中得到广泛应用。
它具有性能可靠、结构简单、经济实用等特点,还可应用在其它升降机构中,因此具有很好的市场前景和经济效益[12]。
机械式防坠机构由5个部分组成:
框架、转轴、弹簧座、挂钩体和拉杆。
框架是整个防坠装置的主体,通过它与车库体安装连接。
载车板的防坠落装置是立体车库中的一个关键部件，在泊车安全方面起着决定性的作用。
防坠落装置中解锁动作由电磁铁完成。
解锁动作要求当电磁铁通电时以推杆触动安全钩解锁，当电磁铁断电时推杆自动缩回。
其载车板的防坠装置如图3.1所示：
图3.1机械式防坠装置
3.1.2限速式防坠机构
本机构包括设置在导轨上部的速度见长装置和固定在桥厢架上的抓轨装置，速度见长装置与电控系统连接，速度检测装置与主轨装置连杆连动连接。
本能机构的实用型速度奸恶装置能够精确及时的检测出因立体车库的升降速度的超标情况，一旦发现其升降速度超标就会通知控制系统停止车库的运行，从而达到防坠的目的。
其限速装置如图3.2所示[14]：
1联动机构2竖拉杆
图3.2限速装置
3.1.3防坠机构的确定
通过对机械式防坠和限速式防坠装置的比较和分析，由于现在产品的安全性能要求较高，并且要尽量的节约成本，因此我采用机械式防坠。
而且应在设计大量采用标准化和通用化部件，这样有利于防坠器的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。
在设计中应尽量采用现代机械设计方法及计算机的应用，以适应时代的需要和为将来的工作积累经验。
3.2防坠机构的结构设计
当载车板升至定位点后，需设置防落装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防落装置采用挂钩形式。
挂钩防落方式为电吸铁驱动。
它的主要结构由六个部分组成；
电磁铁、防雨罩、微动开关座、拉杆、挂钩、车台板引导杆。
当车台板引导杆使车抬板达到指定的位置时，利用微动开关控制电磁铁通过通断电来牵引拉杆活动。
拉杆的运动来牵引挂钩的运动，以达到使挂钩可以自由转动的目的。
当然除以上6部分外，防落装置还包含许多支撑辅助部分，例如安装电吸铁的电吸铁座，安装防落钩的防落轴，限制拉杆移动范围的拉杆限位板，以及起固定作用的螺栓等标准件。
但其主要运动过程的传接是由以上6部分组成。
防落装置中解锁动作由电磁铁完成。
解锁动作要求，当电吸铁通电时以推杆触动安全钩解锁;
当电吸铁断电时推杆自动缩回[11]。
其防坠装置的组成如图3.3所示：
1微动开关座2防雨罩3电磁铁4拉杆5挂钩6车抬板升降引导杆
图3.3防坠装置
3.2.1防坠挂钩的设计
在立体车库防坠装置中防坠挂钩是其中的主要部分，它是由挂钩和挂耳组成，并通过一个轴与防坠落板连接，其挂钩如图3.4所示：
图3.4挂钩
该机械挂钩能否正确可靠的工作，取决于防坠挂钩的集合关系是否合理，根据挂钩的工作原理，为了使挂钩在解锁和自锁的过程中能顺利地进行则必须保证电磁铁使拉杆移动的距离d大于4.6cm，即保证在两个极限位置见运动能足够流畅。
3.2.2防坠挂钩中轴的校核
在防坠机构中，防坠挂钩是利用一根轴与防坠落板相连接的。
如图3.5所示；
图3.5轴
（1）剪切强度的计算
防落轴主要参数确定：
材料是45号钢，选用调质处理。
所以
，
放落轴直径D=、30mm
上台板质量：
PZ=500kg
匀停车质量：
PC=1700kg
挂钩质量：
PA=4×
2.41=9.64kg
防落轴长度：
L=98.7mm
防落轴受力分析：
由于防落装置成对称配置，所以当防落装置锁住时，单个防落轴所受载荷为为提升载荷的1/4。
所以，防落轴所受的剪切力
：
（3.2）
防落轴截面面积
（3.2）
所以剪切应力：
（3.3）
（2）抗弯强度的校核：
同理：
防落轴所受弯曲压力为：
（3.4）
防落轴所受的最大弯矩为：
（3.5）
抗扭截面系数：
（3.6）
截面所受弯曲应力：
（3.7）
实际中的弯曲应力
，所以轴的安全符合要求。
（3）轴的技术要求是需要经过调质处理HB217-255;
倒角是1×
45。
4地基设计
4.1地基的国家标准[15]
对于地基他是承受车库的主要支撑部分，它应该具备相应的足够的强度和刚性，筑地基的材料要用一些水泥和钢筋，建造地基的的一些基本规定有以下几个方面；
1）地基基础工程施工前，必须具备完备的地址勘测资料及工程附近管线，建筑物和其他公共设施的构造情况，必要时应作施工勘测和调差以确保工程质量及路径建筑的安全。
2）施工单位必须具备相应的专业资质，并建立完善的质量管理体系和质量检测制度。
3）从事地基基础工程检测及见证实验的单位，必须具备省级以上建设行政专管部门颁发的资质证书和
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