停车宝机械结构的优化设计.docx
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停车宝机械结构的优化设计
停车宝机械结构的优化设计
停车宝机械结构的优化设计
作者姓名：
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机械一班指导老师：
摘要
车轮上的中国城市，车，越行越慢，且无处安放。
停车难已成当前我国许多城市管理整治之“痛”。
现如今的城市寸土寸金，应充分利用现有土地和空间资源，所以，推进发展机械式立体停车库不失为一种良策。
两层简易升降机械停车设备（停车宝）形式比较多，对场地的适应性强，对土建要求低，可根据地形和空间任意组合排列，存取车快捷，使用维护简便，费用低。
其可以建在露天，也可建在地下室，也可根据个人需求设计安装放置。
在面积一定时增加一倍停车位，布局简单、性能可靠，传动系统运行平稳、安静，节能环保。
其适用于酒店、私人住宅、企事业单位、地下室，居民小区居民楼前等场所。
本文主要设计二层简易升降停车设备的机械结构，其中包括停车宝的长宽高，车库支柱的尺寸，主钢尺寸，停车板的尺寸，对主钢结构和停车板进行受力分析，强度校核。
使上层停车板通过驱动装置，提升机构，安全挂钩上升不同高度，从而使下层停车位有足够空间停靠不同大小的车辆。
关键字：
停车难；机械；车库；立体；
Abstract
Chinesecityonwheels,thecar,theslowertheline,andnoplacetoplace.ParkingisdifficultinmanycitieshasbecomeourcurrentmanagementRenovation"pain."Nowthecostoflandthecity,shouldmakefulluseofexistinglandandspaceresources,andpromotethedevelopmentofmechanicalparkingregardedasagoodpolicy.Twosimpleliftingmechanicalparkingsystem（parkingPo）intheformofmorestrongadaptabilityofthesite,lowdemandforcivilengineering,accordingtotheterrainandanycombinationofspacearrangement,accesstothecarfast,easymaintenance,lowcost.Whichcanbebuiltintheopenair,canalsobebuiltinthebasementcanalsobedesignedandinstalledtoplaceaccordingtoindividualneeds.Whendoublingtheparkingspaceinacertainarea,thelayoutissimple,reliableperformance,smoothoperationofthetransmissionsystem,quiet,energysavingandenvironmentalprotection.Itappliestohotels,privatehomes,enterprises,basement,frontresidentialarearesidentsandotherplaces.Inthispaper,designasimpletwo-storyparkingstructureliftingmachineryequipment,includingthelengthandbreadth,thesizeofthepillarsofthegarage,themainsteelsize,thesizeoftheparkingplatetreasureparking,andparkingonthemainsteelplatestressanalysis,strengthoftheschoolnuclear.Sothattheupperstopplatebyadrivingdevice,liftingmechanism,thesecuritylinkedtotheriseofdifferentheights,sothatthelowerlayerhassufficientparkingspaceforvehiclesofdifferentsizesdocked.
Keywords:
parkingisdifficult;machinery;garage;three-dimensional;
第1章绪论
1.1课题的提出及研究意义
1.1.1停车难及影响
国民经济持续快速增长，人民生活水平不断提高，在家用轿车持续降价以及居民购买力不断增强的情况下，我国大中城市拥有家用轿车的家庭也越来越多。
但是我国停车设施严重不足。
国家发改委公布的数据同时显示，目前我国大城市小汽车与停车位的平均比例约为1比0.8，中小城市约为1比0.5，而发达国家约为1比1.3。
保守估计，我国停车位缺口超过5000万个。
其中，到2015年底，北京市停车位缺口达250万个；深圳，上海，广州，南京等城市的停车位缺口均超过150万个。
停车难还在向三四线城市蔓延，海口市停车位的缺口也高达45万个。
据公安部交管局的数据显示，截至2015年底，我国汽车保有量已达1.8亿辆，其中，私家车高达1.3亿辆；全国有35个城市汽车保有量超百万辆，北京，成都，深圳，天津，上海，苏州，重庆，广州，杭州，郑州10个城市已超200万辆。
在北京市的不少居民小区，这样的情景很普遍：
小区里的绿地空地路侧都被小汽车“覆盖”了，小区外的马路两侧、人行道、绿地，也见缝插针的停着各种车。
车主们时常为争抢一个车位发生口角。
如同北京，“停车难”已成了中国许多城市的“通病”。
近日，北京、上海、武汉、海口、合肥等地，由于车位紧张，在城市道路及社区内，占用盲道。
人行道、消防通道等违章停车的现象愈演愈烈。
苏州、石家庄等城市都曾发生过消防车俩无法进入社区内，导致火情蔓延的严重情况。
1.1.2二层简易停车设备的优点
两层简易升降机械停车设备（停车宝）形式比较多，对场地的适应性强，对土建要求低，造价低，运行省，效益高，自动化程度高，安全性好，可靠性高。
可根据地形和空间任意组合排列，存取快捷，其可以建在露天，也可建在地下室（停车库），也可根据个人需求设计安装放置。
在面积一定时增加一倍停车位。
布局简单，传动系统运行平稳、安静，节能环保。
其适用于酒店、私人住宅、企事业单位、地下室，居民小区居民楼前等场所。
1.1.3课题研究的意义
随着汽车工业的发展，以及国家的经济型社会、节约型经济的政策、可持续发展战略等，决定了立体停车设备的发展和立体停车设施问题。
过去十几年里，我们城市土地大量用作房地产开发，造成城市公共设施用地十分紧张。
城市规模不可能无限扩大，城市用地紧张的问题在较长时间内都会存在。
另外，由于历史原因，过去我国城市在进行道路规划设计和城市建筑设计时，大多数未能较好考虑提供一定数量的地面停车场，而据现状进行改造的技术难度和经济成本又很大。
因此在未来几十年内，充分利用立体停车场来解决大中城市停车难问题，由平面停车向立体停车发展，由简单机械立体车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，把车库建成具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑，以改善城市环境及交通堵塞，并能产生很高的经济效益，其前景非常广阔。
住宅小区内的停车问题解决好了，必然会改善整个城市的交通状况。
交通状况的好坏直接影响人们的出行、办事效率和生活质量，同进也制约着汽车产业的发展。
本课题的研究与人们的“行和住”关系密切，并且通过本课题的研究，找到适合我国大中城市住宅小区的停车库实施方案，即在住宅小区推行使用机械式立体停车设备，就能解决目前小区内存在的由于停车难带来的一系列问题。
综上所述，本课题的研究对于解决停车难问题必将起到积极的作用，并对推动汽车产业及至国民经济的健康快速发展也具有非常重大的意义。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
最早是在欧美国家。
1920年，美国建成了第一座机械升降汽车库，上世纪50年代，随着国外私人汽车不断增多，先后出现了双层停车设备。
当时欧美国家停车问题表现的不是很突出，主要由于欧美国家土地资源比较充足，停车设备的应用不是很广泛，当时停车设备的形式大多数是垂直升降式和多层升降横移式方面居多。
德国和意大利等国家的停车库优势在垂直升降式产品上。
从上世纪70年代末开始，随着全球经济的飞速增长，家用汽车越来越多，在这种情况之下，机械式停车设备的研究开发和制造技术已经逐步在部分发达国家和很多土地资源少、人口数量和汽车多的国家、地区得到了较好的应用。
其中以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车设备方面的研究已经走在世界前列。
日本在上世纪60年代初就已开始研发机械式停车设备，日本是最早应用机械式车库的国家之一。
日本当时主要采用垂直循环式停车设备，当时保有量大约为500万辆。
从80年代起，日本开始对外出口产品及技术，如亚洲地区的韩国、中国及台湾地区。
韩国的机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，是日本技术的派生，从80年代开始把引进的日本技术消化生产和本土化，90年代开始便得到广泛应用。
韩国政府高度重视停车产业，各种机械立体停车设备发展迅速，最近几年，汽车泊位以每年30％的速度增长，目前韩国机械停车行业已经进入稳步发展阶段。
1.2.2国内研究现状
机械式立体车库国内研究现状：
我国机械式立体设备的早期研究开发工作是从80年代中期开始，由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:
1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。
我国机械停车设备在引进技术的基础上通过自主研发，在技术方面发展的很快，当前，机械，电子，液压，光学、磁控和计算机等相关技术在立体车库方面有了较好的应用：
如为了使运行高速，平稳，省电，减少振动和噪声，加入交流变频调速系统；为了增大停车空间并保护各种传动元件不受污染和腐蚀，提高系统的耐久性，传动机构采用内藏式；有些设备还采用了总线控制技术，控制形式也多样，有按钮式，密码钥匙式，IC卡式，遥控式，触摸屏式等；为了缩短施工周期，易于安装拆卸，便于组合使用，机械结构中还采用了模块化设计；目前采用一些新型材料和工艺，如钢梁采用“H”型钢，载车板用组合的镀锌板或一体成型的镀锌板；采用了定位装置及声光引导，自动消防灭火系统等进行安全保护。
目前，国内也越来越重视立体停车设备的研究工作，从2004年起，国家质量监督检验检疫总局对停车设备生产企业进行许可证评审工作，规定在2005年3月31日前未取得生产许可证的企业，不得从事停车设备的生产工作。
在国内很多高等学院和研究院所都投入技术力量，对立体停车设备的各个方面，例如设计结构、系统控制，存取方式，系统可靠性，以及工艺性等方面进行研究，取得了较好的成绩。
与此同时，国家也进一步发展和完善与停车产业相关法规和各项标准，从中央到地方，都颁布了一系列的法规条文，对停车行业的发展进行规划管理。
先后制定了多项停车设备的行业标准和行业规范，加强规划引导、技术开发和标准化工作。
我国行业标准参照日本等国标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。
为满足国内外市场的需求，我国停车产业引进国外停车技术和其他领域的成熟技术，开发出经济、安全、有效、节能、节地的产品。
在国内的机械停车设备中现在还存在着一些问题，如生产企业的规模达不到要求，特别是生产过程中缺少科研设计单位的参与，导致生产能力不足，技术创新能力严重不足；在技术标准方面各企业不统一；多数产品技术水平低，大多都是仿效或引进国外技术制造；少数企业为占有市场，采取低价竞争，市场竞争无序；政策方面对停车产业发展和管理严重滞后、政策不配套等。
为缓解车位供给严重不足问题，不久前，国家发改委等七部门联合发布《关于加强城市停车设施建设的指导意见》，要求充分调动社会资本积极性，加强推进停车设施建设。
国家发改委副主任连维良：
停车场建设是最适合政府和社会资本合作的项目领域。
近日，专注于停车产业的汇泊基金与停车管理行业龙头阳光海天宣布合并，计划投资21亿元以盘活一二线城市车位的存量和增量。
中国企业研究院首席研究院李锦：
各地应建设停车管理信息系统，动态整合城市内停车资源，并通过手机APP、网站、电话等方式为市民提供查询服务。
海南省公共关系协会副会长代红：
政府应在土地供给、停车场规划等方面出台相关政策，鼓励社会力量参与停车场建设，逐渐使停车场建设、维修、服务等管理运行形成一套完整的经营产业链。
第二章
2.1停车宝设备的分类及其工作原理
2.1.1根据提升方式的分类
1）钢丝绳提升型式
钢丝绳具有强度高、挠性好、自重轻、运行平稳等诸多优点，尤其是多层（超过两层）升降类机械停车设备，因提升高度大，要求整根提升索具很长，因而钢丝绳相对于其他提升装置简单。
采用钢丝绳提升的机械停车设备，提升钢丝绳受力复杂，钢丝绳除了受拉升应力外，还承受弯曲应力、挤压应力以及钢丝绳捻制时的残余应力。
当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，受交变弯曲和挤压作用，在弯曲处产生弯曲应力和挤压应力，加剧钢丝绳的磨损，影响钢丝绳的寿命。
因此对于提升钢丝绳要定期做好维护和检查工作，发现钢丝绳有磨损、断丝、变形超标等严重缺陷时要及时更换。
2）链条提升型式
简单的链条传动是由两个装在平行轴上的链轮和连接他们的链条组成。
链轮上具有特殊的齿形，并与链条上的连接相啮合，链条相当于带传动中的挠性体，但不是靠摩擦力，而是依靠链条与链轮之间的啮合力来传动的，所以链条传动是一种具有中间挠性体（链条）的啮合传动。
在链条传动中，常采用套筒磙子链和齿形链。
根据链条传动的特点，它主要用于要求平均传动比较准确，两轮轴间中心距离较大，工作条件恶劣的场合，如停车设备的提升机构上应用比较广泛。
为了减少链条传动中链条和链轮的磨损，延长使用寿命，链条传动应保持良好的润滑，所以要合理的确定润滑方式和润滑油的种类。
常用的润滑方式有：
人工定期润滑，用油壶或油刷进行，滴油润滑，用油杯通过油管向链条的松边外滴油，达到连续润滑。
环境温度不同，需要的润滑油不同，比如低温低粘度，功率大高粘度，还需要保持润滑油的清洁度，相对比较麻烦。
3）液压缸提升型式
液压缸提升的升降类机械立体停车设备液压传动系统由液压泵、液压缸、控制原件和辅助元件四部分组成。
运行具有平稳、反应快、冲击小，能高速启动、制动和换向，能自动防止过载，实现安全保护，操作简便，容易实行自动化等优点。
机件在油中工作，有自动润滑和散热作用，因而使用寿命长。
在传递同等功率条件下，与其他传动方式相比，具有体积小，重量轻，结构紧凑等优点。
因为液压的工作压力高，所以能有效的减小结构尺寸，油液容易泄露，所以，对液压元件的制造精度要求比较高。
4）螺杆提升型式
形螺旋槽对和起来就形成螺旋线滚道，在滚道内装有滚珠，当螺杆（或螺母）回转时，这些滚珠在螺旋线滚道内滚动，螺杆与螺母之间基本上为滚动摩擦。
为了防止滚珠从螺杆副中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，使滚珠能循环流动。
滚珠丝杆传动可把原动机的回转运动变为螺母和载车板的上下直线运动。
滚珠螺杆提升的升降机械式停车设备采用后悬臂结构。
螺杆副和电机等传动零部件置于后侧，具有结构紧凑，检查维修方便，停车空间大等优点。
5）组合提升型式
对于半地下布置和重列布置的升降类停车设备，结合自身环境特点，充分利用以上各种提升方式的优点，采用两种提升方式，如重列布型式的停车设备前列采用钢丝绳或链条提升，后列采用滚珠螺杆或液压提升方式。
2.1.2根据设备结构的分类及设备的工作原理
1）四柱结构型式的停车设备
停车设备的机架结构为钢构件框架结构；载车板的左、右边梁上有前后各两个、一共四个起吊点，与设计在左右纵梁上的起吊链连接；使载车板实现垂直升降移动，达到停放二层车辆的目的。
在载车板的边梁上安装有导向滑块，沿着后立柱H型钢材的翼板做上、下滑动。
这种简易停车设备停泊车辆适应性广，几乎能适应各种车辆的停放，并且承载力大。
汽车停放升降平稳，安全性能高，操作简单，现场安装、施工方便。
既适合单门独户的停车设备安装，又特别适用于大，中型停车场的安装，且安装的位数越多，设备的投入成本越低。
这种型式的简易停车设备的钢结构框架稳定性好，有较好的强度和刚度，特别适用于多层式或重列式的升降横移类停车设备。
2）二柱结构型式的停车设备
二柱结构型式，亦叫后悬臂型式：
这种型式的停车设备的最大优点是视野宽阔，存取车方便。
对停车设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求严。
3）跨梁形式的停车设备
根据结构不同有二跨度、三跨度、四跨度等形式。
跨梁形式视野好，进出车辆方便，架构简单但较单柱形式跨度大，所以运输、安装不太方便。
2.2不同设备之间的对比分析
由于电机驱动要经过减速变速箱传递动力，运行的速度无法提高，尤其对于重量比较大的车型，存,取车时间较长，影响使用效率；其次，电机的运转没有死点，一旦防护措施失效，很容易发生冒顶，摔车等事故，而为了提高安全防护措施的可靠性又会造成制造成本的提高；再次，电机驱动的噪音大，运行不够平稳。
液压式立体停车设备能够很好的解决上述问题，液压拉升器运行平稳，噪音小。
另外，由于液压拉升器具有足够的动力，运动速度快，存取车时间段；同时由于液压器自身结构特点，其动作具有两个极端死点就可以避免冒顶事故的发生。
液压缸传动系统有液压泵、液压缸、控制元件和辅助元件四部分组成。
具有运行平稳、反应快、冲击小，能高速运动、制动和换向，能自动防止过载，实现安全保护，操作简便，容易实行自动化等特点。
机件在油中工作，有自动润滑和散热作用，因而使用寿命长。
在传递同等功率条件下与其他传动方式相比，具有体积小，重量轻，结构紧凑等优点。
后悬臂式升降停车设备，它集各类型式的优点与一身，利用经优化设计独特的后悬臂式钢架结构、传动机构和平稳装置，把上层载荷全部合理分解到后立柱上，整套设备无前立柱，具有结构简便、运行平稳、安全性高、进出车方便等优点。
2.3停车宝的基本参数
2.3.1停车宝适停车辆尺寸
对适合于机械式停车库中停放的车辆，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。
组别代号汽车长/mmx车宽/mmx车高/mm质量/kg
X≤4400x1750x1450≤1300
Z≤4700x1800x1450≤1500
D≤5000x1850x1550≤1700
T≤5300x1900x1550≤2350
C≤5600x2050x1550≤2550
K≤5000x1850x2050≤1850
2.3.2停车宝单车最大进（出）时间
机械式停车库中最大进（出）时间就是指从给出一个进车（或出车）的指令开始，将车停放到该机械式停车库的最不利位置（或将车辆从最不利位置取出），直到该停车库进行下一个进车（或出车）指令为止所需的时间。
单车最大进（出）时间应根据其使用环境、地区、用途及用户的特殊要求来合理选定，不同类型的机械式停车库选取的单车最大进（出）时间可以不一样，但基本的要求应当不出
现存取车排队的现象。
目前已经实施或已制定出来的几个行业标准中对单车最大进（出）时间有如下规定：
升降横移类：
取35～170s;
垂直循环类：
对存容量≤10的小型循环式停车设备，取≤90s;对存容量为
10～50辆的中、大型循环式停车设备，取≤180s;
垂直升降类：
取45～210s;
简易升降类：
取30～110s。
第三章停车宝设备的相关设计
主要组成元件
停车设备主要由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统部分、安全防护措施等部分组成。
停车设备的钢结构主要采用热扎H型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型，用高强度的螺栓连接成框架结构，具有较好的强度和刚度。
3.1载车板
载车板用来承载库存车辆，水平循环类机械式停车库一般为框架式结构，框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架，并多数采用中间凸起结构，在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。
这种载车板的优点是可按需要设置宽，强度较好，并具有较好的导入功能。
这种载车板轻巧美观，运输方便，互换性好。
3.2控制系统
控制系统主要由主回路和控制回路组成，主回路控制载车板的升降，控制回路主要是针对保证人、车安全而设计的各种回路。
其控制形式有可编程序控制器PLC控制、电脑控制、总线控制等，这些硬件通过软件来控制各种电气元件的动作，完成设备的升降等运行。
控制系统主要运行方式有自动运行方式、手动运行方式、点动运行方式。
3.3液压传动系统
液压传动系统有液压泵、液压缸、控制原件和辅助原件四部分组成。
主要起到传动作用，从而提升载车板运动。
3.4安全防护装置
紧急停止开关，防止超限运行装置，阻车装置，防止载车板坠落装置，警示装置。
3.5支撑柱设计
H型钢
第四章液压杆和升降机构相关计算
4.1载车板受力分析与校核
3.2纵梁受力分析
3.3主钢结构受力分析
第五章总结
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