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完整版侯文涛毕业设计说明书

青岛农业大学海都学院

毕业设计

题目PSH36D7K立体车库——横移机构设计

院系工程系

专业机械设计制造及其自动化

班级11机制专升本2班

学生侯文涛

学号

指导教师刘艳芬

二〇一三年五月二十日

毕业论文（设计）诚信声明

本人声明：

所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及已获得青岛农业大学海都学院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

论文（设计）作者签名：

日期：

年月日

毕业论文（设计）版权使用授权书

本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。

本人授权青岛农业大学海都学院可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设计）。

本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学海都学院。

论文（设计）作者签名：

日期年月日

指导教师签名：

日期：

年月日

摘要1

ABSTRACT2

1绪论3

1.1课题背景3

1.2立体停车库的优点3

1.3国外发展概况4

1.4国内发展概况4

1.5市场前景分析4

2.立体车库概述5

2.1立体停车库的分类6

2.2各种类型的立体停车库6

2.2.1升降横移式6

2.2.2巷道堆垛式7

2.2.3垂直提升式7

2.2.4垂直循环式8

2.3PSH36D7K停车库的工作原理9

3横移机构设计10

3.1横移系统的工作原理10

3.2横移系统的传动方案选择10

3.2.1横移传动系统的方案优化10

3.2.2横移机构的总体结构设计11

3.3横移载车板动力系统计算11

3.3.1主要参数的确定11

3.3.2功率计算11

3.4横移机构轴的设计与校核12

3.4.1轴的选择13

3.4.2选择材料13

3.4.3初步估算轴径13

3.4.4轴的结构设计13

3.4.5横移传动空轴校核14

3.4.6横移转轴的校核16

4横移机构的传动系统设计18

4.1一层载车板横移运动18

4.2其余各层载车板横移运动18

5主要零部件设计及计算19

5.1链轮的设计19

5.1.1链轮简介19

5.1.2链轮的设计计算19

5.2轴承的选择23

5.3轨道和导轮的设计计算23

5.3.1导轮的设计23

5.3.2轨道的设计23

5.4联轴器的选择24

5.4.1特点24

5.4.2型号及其尺寸24

6总结26

参考文献27

致谢28

摘要

本文以本人完成的课题——PSH36D7K立体停车库横移机构为主要内容，介绍和分析了升降横移式立体停车库的总体结构，工作原理以及横移机构的传动系统。

就当前社会对于立体停车库的需求，本文分析了各种型式立体停车库的特点，选出了一种能广泛满足社会需求的机械式立体停车库——升降横移式立体停车库。

在此基础上，运用大学几年所学知识，对PSH36D7K升降横移式立体停车库的结构进行了全面的分析，特别是本课题的主要内容—横移机构的结构设计及传动系统的选择，包括PSH36D-5升降横移式立体停车库的框架结构的强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。

在确定基本结构及传动系统之后，还对PSH36D7K升降横移式立体停车库的横移机构进行了结构优化，使横移框架的强度提高了，重量减轻，使本型号立体车库在稳定、可靠、快速的基础上，得到了进一步的提高，性价比更加的高。

为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准，结合PSH36D7K升降横移式立体停车库的实际，在PSH36D7K升降横移式立体停车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库安全平稳的运行。

关键词：

机械式立体停车库；PSH36D7K升降横移式立体停车库；结构系统；横移机构

ABSTRACT

ThepaperintroducedandanalyzedstructureandcontrolsystemofPSH36D7Ktheup-downandtranslationcubiccar-baseparkwhichfinishedbyauthor.

Fordemandofcubiccar-baseParkinsociety,Thepaperanalyzedcharacteristicsofeverykindofcubiccar-basePark,electedakindofmechanicalcubiccar-basePark---theup-downandtranslationcubiccar-baseParkwhichcouldmeetthesocietydemand.ThesmsolverwasusedtocomprehensivelyanalyzePSH36D7Ktheup-downandtranslationcubiccar-basepark.Includingintensionoftheframeworkstructureandaxesetc,Theoptimaldesignwasperformedontheframeworkstructureandpartstructure,itaddedintensionandreducedthewholeweight.Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessand.

Inordertosatisfyusingdemandindesigncubiccar-basepark,accordingtocriterionofmechanicalparkingsystems-generalsafetyrequirementandthefactsofPSH36D7Ktheup-downandtranslationcubiccar-baseparkthepaperintroducedsomesafetytechniquewhichwasusedinPSH36D7Ktheup-downandtranslationcubiccar-basepark.ThiscanensureabsolutesafetyforCarandmakethewholecar-baseparksafetyandrunningsmooth.Thesampleofcar-baseparkwasfoundedandtested,thiscar-baseparkrunwell.Everyindexisofcountry.Itissuccessfulandcreationarythatthepaperadoptedoptimaldesignandcontrolsystem.

Keywords：

Mechanicalcubiccar-basepark；PSH36D7KtheuP-downandtranslationcubiccar-basepark；Structuresystem；Droppingpreventmechanism

1绪论

1.1课题背景

近几年来，随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展，在一些大、中城市相继出现了停车难和乱停车的现象。

在解决城市停车难的问题中，欧美国家和亚洲国家采取的措施有所不同。

但立体化停车是各个国家都积极采取的措施，尤其是全自动化的机械式立体停车库，在很多国家和地区都得到了快速的发展。

随着社会经济的发展，汽车拥有量的剧增，大中城市普遍面临停车难的问题。

1.2立体停车库的优点

为了解决停车位的占地面积与住户商用面积之间的矛盾，机械式立体车库以其独特的平均单车占地面积小的独特特性，早已被广大用户所接受。

机械式立体车库拥有突出的节地优势。

以往的地下车库都要欲留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米左右的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高到80％—90％，如果采用地上多层（21层）的立体式停车库的话，50平方米的土地面积上就能够存放40辆车，这即大大地节省了有限的土地资源，又节省了土建开发成本。

因此，机械式立体停车库能够在有限场地上，停放最大限度的车辆，是改善城市交通，缓解城市停车难的新措施。

因此，立体停车系统在国内外倍受青睐，具有有较多的优点：

（1）人车分流

机械式立体车库可更加有效全面地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车没有停准位置，由电子控制的整个设备就不会运转。

可以说，机械车库在管理到控制上全部实现了彻底的人车分流。

（2）完备的安全设施

自动立体车库具有较完整的安全系统，如紧急制动装置、障碍物确认装置、防止突然落下装置、漏电保护装置、过载保护装置、车辆超长及超高检测装置等等。

（3）自动化程度高

如果应用于公共场合的立体车库，还可以配有计时装置，这样能够满足收费要求。

存取过程可由人工完成，同样也可以配备计算机设备全自动完成，这也给今后的开发设计留下了较大的空间。

（4）高倍率的技术经济指标

机械式立体车库停车容量大，占地面积小，同时可停放各种类型的车辆，特别是轿车。

而投资却比同等容量的地下停车库少的多，施工周期又短，耗电省，占地面积也远没有地下车库占地面积大。

（5）外观同建筑协调，管理方便

机械式立体车库最适合用于宾馆、商场、办公楼前、旅游区等各种地方。

许多装置基本不需要专门的操作人员，一个司机就能够单独完成。

（6）易于配套

机械式立体车库一般不做成套的系统，而是以单台的单体为主。

这样就能够充分发挥其用地少、可化整为零的优势，这对目前车库短缺的小区解决停车难的问题提供了可靠的解决方法。

（7）绿色环保

由于车辆在存取过程中只在短的时间内处于低速行驶的状态，因此噪声、排气极其轻微。

1.3国外发展概况

机械式立体车库在国外的发达国家和地区，都已有数十年的发展历史。

日本、韩国由于和我们国家一样具有人口密度大、对车库的社会需求比较紧迫的特点，因此对其进行了详细调研。

日本由于土地资源的匮乏，人口密度高，他们的机械式立体车库发展起步最早、种类齐全、技术水平及开发经验都很丰富，现已经发展成有数十个品种类型的大家族，它可以根据现场实际条件和使用者的要求选用机型，己经是比较成熟的产品。

日本在停车场（库）的技术研究与开发、制造与管理等方面的水平都处于世界领先地位，所建成的立体停车场的数量和其总容车量也居于世界前列。

韩国的机械式停车设备行业的发展历程比较平稳。

20世纪70年代中期是其起步阶段，80年代是引进阶段，90年代为供应使用阶段，这时已经进入实际应用过程。

由于以上的几个阶段都受到了政府的高度重视，各种机械式停车设备得以得到较普遍的，全面的开发和利用，年递增速度达到30%；2000年以来为快速发展阶段，自动化停车设备将随供应量不断的扩大而迅速发展。

因此，韩国的情况对于我们具有重要的借鉴意义。

1.4国内发展概况

我国在20世纪80年代初开始研制及使用机械式停车设备。

80年代是其起步阶段，90年代以来，随着汽车工业和建筑业都有了发展，尤其是轿车进入普通家庭后，停车设备的应用逐步得到推广，己经形成了新兴的停车设备行业，步入了引进、开发、制造、使用各阶段相结合的初步发展阶段。

现在我国从事机械式立体车库制造的企业数约有100家，其中主机生产企业超过了50家。

产品经引进技术和自我研制开发相结合，生产技术水平有了很大的提高以及技术的进步。

传动装置采用了内藏式，以增大停车空间和得以保护各传动元件不受污染和腐蚀的危害，提高了设备的耐久性；机构的设计过程采用了模块化设计，这样便于组合使用，而且易于安装拆卸，又可缩短施工周期；还采用一些新材料、新工艺，包括采用H型钢做钢梁，一体成型的镀锌板或组合的镀锌板做载车板；安全保护的方面采用了先进声光引导、定位装置及自动消防灭火系统等先进技术。

目前品种的满足率己达90%左右，有的品种甚至填补了国内的空白，产品国产化率达到50%以上的程度。

1.5市场前景分析

机械式立体车库经过几十年的发展，已由当初初期的半自动化控制方式发展到了全自动化的控制方式，更加的方便简洁；机械结构也发展到了模块化的设计，便于组合、拆卸；使用材料和工艺也都有了突飞猛进的发展。

如今，立体车库在西欧、东南亚、韩国、日本都得到了广泛的应用，形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业体系。

机械式立体车库具有空间利用率高，节省城市土地资源；造价低、施工期短；出入库时间短、管理、使用简便快捷、安全可靠：

节能和保护环境等优点。

据统计，随着中国加入WTO组织以及随着人民生活水平的进一步提高，2010年我国汽车总数已经达到2000多万辆，“十一五”期间轿车保有量将增加400万辆。

停车位需求按1：

1.2（其中100%的基本停车位以及20%的公共停车位）计算，总需增加停车位480万个。

平均每年新增需求96万个车位。

如果只考虑10%进机械式停车库，这每年就需要提供机械式停车库9.6万个车位。

另外还有微型车、小型面包车等适合用机械式停车设备的车的车位需求量还尚未考虑，还有出口的需求也没有考虑在内。

2立体车库概述

2.1立体停车库的分类

停车库根据其结构特征来分类，可分为平面式及立体式，平面式又分为地下平面式停车库和地上平面式停车库；立体停车库又可分为自行式的立体停车库、半自动的立体停车库和全自动立体停车库，而全自动立体停车库又可以分为两层或多层平面式全自动立体停车库、竖向密集型的全自动立体停车库以及特殊造型结构全自动立体停车库。

平面式停车库是最为普通的一种停车场所，在我国应用最为广泛，它的一系列建筑结构要求已经在我国《现行建筑设计规范大全》，《现行建筑结构规范大全》和《现行建筑施工规范大全》中作了详细全面的规定和阐述。

2.2各种类型的立体停车库

机械式停车立体车库的类别按其工作原理分类如下：

升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。

2.2.1升降横移式

图2.1升降横移式立体停车库

升降横移式立体车库以钢结构框架为主体结构，采用电机驱动钢丝绳带动载车板做升降横移运动，实现存取车辆的操作。

其工作原理为：

每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层，驾驶员驾驶车进入车库，存取车辆，完成存取过程。

升降横移式立体车库采用模块化设计，此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，性价比高。

产品特点：

（1）节省占地面积，配置灵活，建设周期短。

（2）外装修、价格低，消防、土建地基等投资少。

（3）可采用自动控制，安全可靠，构造简单。

（4）存取车迅速，等候的时间短。

（5）运行平稳稳定，工作噪声低。

（6）适用于机关、商业、住宅小区配套停车场的使用。

降横移类立体停车库与其它类型停车库相比较其特点是：

（1）由于能够建得很高，其平面和空间的利用率都较高；

（2）控制系统先进，使得存取车迅速，运行平稳，工作效率较高；

（3）具有安全可靠稳定的机械及光电安全装置，同时由于封闭可以防火、防盗、防异物对汽车的伤害；

（4）与垂直循环类相比，整个系统不作整体运动，耗电少，符合可持续发展战略；

（5）噪声较低；

（6）电脑操作，使用简单方便。

因此这类停车库适用于如城市中的繁华中心区，小区等需要车辆集中停放的场所。

2.2.2巷道堆垛式

图2.2巷道堆垛式立体停车库

巷道堆垛式立体停车库采用堆垛机作为存取车辆的重要工具，所有车辆都由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求比较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的单位使用。

2.2.3垂直提升式

图2.3垂直提升式立体停车库

垂直提升式立体车库与电梯的工作原理相类似，在提升机的两侧都布置有车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机繁琐的调头。

对设备的安全性以及加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地面积却最小。

2.2.4垂直循环式

垂直循环式立体车库与垂直升降式较类似，造价都比较高。

图2.4垂直循环式立体停车库

因此，综上所述，从各方面因素考虑，我们选择了升降横移式立体停车库作为本课题的研究项目。

2.3PSH36D7K停车库的工作原理

本次毕业设计所选择的PSH36D7K立体车库的主要结构为：

横移传动系统，升降系统，安全制动系统，主体框架及台板。

其运行原理为：

停车设备的出入口在第一层，最高层的停车板只可做升降运动，最底层的停车板只可做横移运动。

中间三层停车既可作升降动作同时又可做横移动作。

下上层均设有空位，停车板通过横移动作变换出空位，升入上方空位或降下空位上方的汽车，取出汽车，最底层汽车不需要倒车，便可直接开出。

图2.5是PSH36D7K升降横移类停车车库的原理图。

图2.5横移机构工作原理

假如用户取出5号车位的汽车，需将2号车位的汽车，通过横移台板横移到1号位；5号车位通过地坑台板提升到2号车位，从而实现取车工序。

3横移机构设计

立体车库横移传动机构由减速电机、驱动轮以及从动轮、地面铺设导轨组成。

升降横移机构则是升降传动机构与横移传动机构两者的结合。

升降横移式立体车库底层和中间层载车板是横移机构，上层载车板为升降机构。

升降装置由传动系统、升降架等组成。

3.1横移系统的工作原理

运动原理如图3.1载车板横移原理图所示，减速电机通过联轴节直接驱动载车板行走轮转动，实现载车板横移运动。

图3.1横移机构运动原理

3.2横移系统的传动方案选择

好的传动方案除应满足工作机的性能和适应工作条件外，还应尺寸紧凑、成本低廉，传动效率高等。

其中横移方式分为下列几种，可根据不同要求任意选用。

（1）钢丝绳式横移型式

（2）链条式横移型式

（3）液压式横移型式

（4）螺杆式横移型式

在立体车库设计中，各种横移方式特点如下：

（1）采用链传动：

优点是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较大，有横移距离的限制，安装和调试时需要注意是否有咬链的情况出现。

（2）采用钢丝绳传动：

优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。

（3）采用液压传动：

优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率与重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。

综上所述，本车库为五层，考虑到立体车库车位之间距离不大，属于相对短距离传动，且具有相当高的准确传动性、弹性相对较小且安装调整方便等优点，并且考虑经济因素，所以其传动方式选用链轮链条传动比较适合。

3.2.1横移传动系统的方案优化

综上所述：

传动方案：

电机减速箱链轮传动轴到链轮，再到链条带动载车板传动形式。

入车方式：

上部倒退入车。

3.2.2横移机构的总体结构设计

横移机构主要原理是：

通过电动机带动导轮，导轮载着载车板沿轨道横向移动。

主要包括电动机、减速器、链轮、轨道、钢架等组成。

图3.2横移机构

3.3横移载车板动力系统计算

3.3.1主要参数的确定

横移运动行程:

s=2500mm

横移运动时间:

t=20s

横移速度，主要由设备运行周期，周围环境的安全性，载车运行时的平稳性等因素确定。

（3.1）

行走轮直径：

由结构尺寸及轮压等因素决定，行走轮直径确定为80mm。

横移载车板自重:

（3.2）

载车板额定载荷:

（3.3）

3.3.2功率计算

电机输出轴转速n计算：

（3.4）

其中：

横移速度V=125mms；

行走轮直径D=80mm；

驱动力矩M计算：

由机械设计手册1册表1-1-7、1-1-9、1-1-10查得：

行走轮与钢导数的静摩擦系数：

=0.15；

行走轮与钢导数的滚动摩擦系数：

=0.05；

滚动轴承的摩擦系数：

=0.0015；

正压力：

（3.5）

则起动驱动力矩：

（3.6）

行走驱动力矩：

（3.7）

电机功率计算：

（3.8）

（3.9）

（3.10）

则

由于结构紧凑，容纳电机的空间狭小，选择台湾明椿电气的减速电机，其参数如下：

输出扭矩：

输出转速：

功率：

载车板的额定载荷是承载的最高上限，实际使用概率很小，通常可以泊车的车辆的重量都在1000kgf—2000kgf之间这是由车型所决定的，所以功率不需留余量，选择0.2KW的电机比较经济电机允许短时超载，静摩擦引起的大起动阻力矩不会造成电机损坏。

3.4横移机构轴的设计与校核

3.4.1轴的选择

五层降式立体车库的横移台板共存在3种轴件，分别为主动轮组的主动轴和同步轴，从动轮组的从动轴。

3.4.2选择材料

轴的常用材料是35，45，50碳素钢。

最常用的是45钢。

不重要的或受力较小的轴，也可用Q235制造；对于受力较大，要求限制轴的尺寸和质量，或需提高轴径的耐模性，或处于高温、低温以及处于腐蚀等条件下工作的轴，应采用合金钢。

根据需要，轴可在加工前或加工后进行整体或表面热处理，以及表面强化处理，（如喷丸，滚压等），以提高强度，尤其是疲劳强度和耐磨性。

在一般温度下（低于）碳素钢和合金钢的弹性模量相差很小，故用合金钢并不能提高轴的刚度。

有时改用强度较低的碳素钢使轴径增大，反而能有效地轴的刚度。

球墨铸铁和一些高强度铸铁，容易铸成复杂的形状，而且吸振性能好，对应力集中敏感性低，常用于制造外型复杂的轴，如曲轴和凸轮轴等。

综合以上因素选择材料最广泛的45号钢，热处理为调质，硬度HB在之间，抗拉强度，屈服点，弯曲疲劳极限，扭转疲劳极限。

3.4.3初步估算轴径

初步估算轴径常用类比法，经验法及按许用切应力估算法，初步估算轴径作为轴结构设计的基础。

根据机械设计手册表15-2公式初步估算轴径，材料为45钢，有表简明机械零件设计手册，

（3.1）

其中P—传递的功率，A—与材料有关取106，n—传动轴的转速。

3.4.4轴的结构设计

图3.2传动轴

轴的机构和形状取决于下列因素：

轴上零件的类型、布置和固定方式，载荷的性质、大小、方向及分布情况。

轴承的类型和尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。

轴的结构应便于轴上零件的定位、固定和装拆，尽量减小应力集中，受力合理，有良好的工艺性。

对于要求刚度大的轴，还应从结构上考虑减小轴的变形。

轴的结构设计，根据轴的受力选取带立式座球面球轴承UCP205，为了便于轴承的装配，选取装轴承处