【正文】 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 II 頁 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研 究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。升降橫移立體車庫可分為三個(gè)部分，即車庫框架、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)，車庫框架和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)同屬于機(jī)械部分。電氣部分采用三菱 FX2N80mr 型 PLC 為控制核心，完成了 PLC 的 I/O 分配、流程圖繪制、接線圖繪制，并編寫了部分控制系統(tǒng)梯形圖。然而，隨著我國城市化率越來越高，城市的數(shù)量不僅越來越多，其體積也越來越大，產(chǎn)生的停車難問題越來越凸顯出來。車輛無處停放在很大程度上是 城市發(fā)展到一定程度 ，滯后的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與高昂的用地成本相互作用 產(chǎn)生的結(jié)果 ，也是經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展后，城市規(guī)劃部門對未來車輛數(shù)量預(yù)估不足造成的。 立體車庫顧名思義就是通過機(jī)械式結(jié)構(gòu)讓車庫“立體”起來，使其成為像住宅一樣的多層結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)用較少的用地面積停更多車輛。 此外，立體 車庫 和傳統(tǒng)的地下停車場 相比 能夠更加有效的保證人們的安全 ，人在車庫內(nèi)或車 停的位置不正確時(shí) ， 自動(dòng)停車系統(tǒng)便不會(huì)啟動(dòng)，以保證人車安全 。 立體車庫的分類 立體車庫諸多的優(yōu)勢使得它擁有廣闊的發(fā)展前景。它具有這些優(yōu)點(diǎn)：能夠省去進(jìn)出車道，適合建于狹長地形的地方，因此可以降低通風(fēng)裝置的費(fèi)用，而且若多層重疊可建成大型停車場。 圖 水平循環(huán)式立體車庫 （ 2） 垂直升降式立體車庫 這種結(jié)構(gòu)的立體車庫一般是兩個(gè)停車板 為一層，由一個(gè)提升機(jī)將車輛運(yùn)送到指定層次停車，結(jié)構(gòu)原理與電梯類似，這種停車庫一般可以建成數(shù)十米高，由于每層只停兩輛車，因此占地面積一般不到 50 平方米，由于它土地利用率極高，因此非常適合在寸土寸金的都市繁華地段，其在歐美及日本的大城市中應(yīng)用非常的多。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 3 頁 圖 垂直升降式立體車庫 （ 3） 升降橫移式立體車庫 升降橫移式立體車庫大多數(shù)為小型停車庫，一般為 2— 5 層，采用鏈傳動(dòng)或鋼絲繩傳動(dòng)的方式來提升載車板，頂層以下每 層空出一個(gè)車位，以方便下層車橫移給上層車讓出通道。 圖 升降橫移式立體車庫 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁 （ 4）巷道 堆 垛式立體車庫 巷道堆垛式立體車庫的運(yùn)行原理在一定程度上和堆垛式倉儲(chǔ)中心相似，通過一個(gè)可升降橫移的搬運(yùn)機(jī)將車輛運(yùn)送到各個(gè)停車位。但是由于規(guī)模較大，因此建設(shè)成本較高，維護(hù)不易。 立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r 就發(fā)展類型來說，自動(dòng)立體停車裝備系統(tǒng)在世界各地的發(fā)展是不盡相同的，德國開發(fā)最早，技術(shù)居于領(lǐng)先地位，在二層及多層平面式立體停車庫系列中，它已發(fā)展了 H 型、U 型和 V 型。從技術(shù)特征上看，日本更重視豎式自動(dòng)立體車庫的發(fā)展，即密集型自動(dòng)立體停車庫的發(fā)展。國內(nèi)正處于經(jīng)濟(jì)與建設(shè)發(fā)展階段，立體車庫系統(tǒng)在國內(nèi)大型城市的發(fā)展已有一定時(shí)間，在解決停車難的問題上取得了較為良好的效果，但在一些三線城市及大多數(shù)中小城市還未普及開來。 盡管 PLC 在功能特點(diǎn)上有很多優(yōu)勢，完全能夠滿足小型立體停車系統(tǒng)的需求，但是 對于大型立體停車系統(tǒng)而言 ，運(yùn)行速度和生產(chǎn)的成本兩個(gè)方面成為了制約其發(fā)展的因素。有線通信作為一種已經(jīng)趨于成熟的通信 技術(shù)，具有多方面的優(yōu)勢特點(diǎn)。其次，智能型網(wǎng)絡(luò)及外圍設(shè)備用電纜作為接口。其次，有線傳輸電纜在車輛調(diào)度過程中，隨拖車板升降橫移，很容易出現(xiàn)故障，對于規(guī)模巨大的車庫，成本較高、布線復(fù)雜而且影響美觀。 因此，就未來大型化和智能化立體車庫的發(fā)展來看，作為控制核心，用 DSP 外擴(kuò)CPLD 比 PLC 更有優(yōu)勢。另外，相比于傳統(tǒng)的通信方式，無線通信能解決有線通信無法解決的問題。采用無線通信方式代替有線通信方式，使立體車庫能夠監(jiān)控的信號更加豐富，工作更加穩(wěn)定可靠，為新型電子高智能化立體車庫的實(shí) 現(xiàn)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。立體車庫的上層只能夠進(jìn)行升降，而下層只可以橫移，下層有一個(gè)車位空出，以便下層兩個(gè)載車板能夠橫移方便。車庫工作原理示意圖如下，其中 6 號車位空缺： 圖 升降橫移式立體車庫工作原理示意圖 外部框架方案的選擇 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 在工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)是最為常用的材料之一，一般可作為梁、柱、板、支架等結(jié)構(gòu)材料，而且各種連接用件，如螺栓、螺釘，鍵，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如軸、鋼絲繩等等都由鋼結(jié)構(gòu)制造。當(dāng)今有多種強(qiáng)度等級的鋼材，即使強(qiáng)度較低的鋼材，其密度與強(qiáng)度的比值一般也小于混凝土和木材，從而在同樣受力情況下鋼結(jié)構(gòu)自重小，可以做成跨度較大的結(jié)構(gòu)。 （ 3） 工業(yè)化程度高，工期短。 （ 4） 密封性好。 （ 5） 抗震性能好。 （ 6） 耐熱性較好。以內(nèi)，鋼材性質(zhì)變化很小，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于 250~E 的場合。 （ 7） 耐火性差 鋼結(jié)構(gòu)耐火性差，鋼材表面溫度達(dá) 300~400 攝氏度以后，其強(qiáng)度和彈性模量顯著下降， 600 攝氏度時(shí)幾乎降到零。 （ 8） 耐銹蝕性差 鋼結(jié)構(gòu)耐銹蝕性較差，特別在潮濕和有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中，容易銹蝕，需要定期維護(hù)，增加了維護(hù)費(fèi)用。 單柱式 有四根前立柱、四根后立柱，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但立柱較多連接較多，在三層以上立體車庫中應(yīng)用較多； 后懸臂式 車庫前面沒有立柱，主要靠后面懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，因此后部受力較大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不如單柱式，但由于前面無柱，存取車比較方便，多用于升降機(jī)構(gòu)為螺母絲杠方式傳動(dòng)的立體車庫中； 跨梁式 前后各有兩根立柱分立左右，中間不設(shè)立柱，因此存取 車 容易 ， 不過由于中間沒有支撐柱，因此車庫不易做的過長，此結(jié)構(gòu)多用于地下雙層立體車庫 。 圖 單柱式框架 圖 懸臂式框架 圖 跨梁式框架 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁 圖 立體車庫框架結(jié)構(gòu) 橫移傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 立體車庫的橫移傳動(dòng)方式采用鏈傳動(dòng)，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪鏈條將轉(zhuǎn)動(dòng)傳給裝有導(dǎo)輪的橫移軸，橫移軸 上 前后各安裝有一個(gè)導(dǎo)輪，為主動(dòng)輪，另外在載車板的另一邊同樣裝前后兩個(gè)導(dǎo)輪，但無電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為從動(dòng)輪。電機(jī)安裝在載車板一端邊緣上，與橫移傳動(dòng)軸上下豎直安裝，這樣不會(huì)占用載車板的空間，以防止車輛碰撞橫移電機(jī)。也可使用電機(jī)安裝齒輪，驅(qū)動(dòng)裝在載車板后部的齒條的方式，但與鏈傳動(dòng)相比，齒輪齒條傳動(dòng)制造成本太高，且齒條太長，不易安裝維護(hù)，鏈傳動(dòng)方式成本低更，傳動(dòng)精度及效率也比較高。 液壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)。 操作簡單、安全。 液壓元件都已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造及使用。 （ 2） 鋼絲繩傳動(dòng) 鋼絲繩傳動(dòng)在立體車庫升降機(jī)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，主要是因?yàn)樗?有承載能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，但由于本次設(shè)計(jì)是二層升降結(jié)構(gòu)，提升距離不大，采用鋼絲繩傳動(dòng)后卷筒價(jià)格太高，而且鋼絲繩提升載車板的平穩(wěn)性沒有鏈傳動(dòng)高，因此放棄使用此提升方式。適合用在低速重載，工作環(huán)境惡劣等場合。 升降方案的確定 上層升降系統(tǒng)采用鏈傳動(dòng)需要進(jìn)行二次傳遞，首先是從電機(jī)減速機(jī)通過 鏈傳動(dòng)將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到提升軸，然后再通過提升軸上處于兩端的鏈輪將載車板提升。第二次傳動(dòng)的兩鏈輪大小相同，且中心距固定不變但必須大于提升高度，另有兩支撐用的鏈輪，其作用是使與載車板相連接的提升鏈條能夠與之前兩鏈輪鏈條上下相切，使鏈條只受到的拉力水平，鏈條相連處采用非標(biāo)準(zhǔn)連接。 ??????? ?板 由于載車板上 還有 其他附件，因此將載車板重量修整為 kgm 450?板 。 縱梁的計(jì)算、選型與校核 本次設(shè)計(jì)車庫共有 4 根縱梁，其中邊上的兩根受力比中間兩根輕一半，因此 若 4 根縱梁選用尺寸相同，只需對中間兩根縱梁進(jìn)行校核。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 13 頁 載車板與汽車重量為 kgm 24502020450 ???總 ，因此重力 NgmG 2 4 5 0 0?? 總總 ，其中 g 取 10N/kg。 （ 2）畫剪力彎矩圖 圖 縱梁剪力圖 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁 圖 縱梁彎矩圖 由上圖可看出， AB 與 CD 段受剪力最大，為 NFs 12250m ax, ? ， BC 段受彎矩最大，為 mNM ?? 4900m ax 。查機(jī)《械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》 Q235 參數(shù)如下： 表 Q235性能參數(shù) 鋼材 抗拉、抗壓和抗彎 f 抗剪 vf 端面承壓 cef 牌號 厚度或直徑 （ mm） Q235 鋼 16? 215 125 325 選取 熱軋 H 型鋼尺寸如下： （ H高度， B寬， t1腹板厚度， t2翼緣厚度， r工藝圓角） 圖 熱軋 H型鋼截面尺寸 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15 頁 表 縱梁熱軋 H型鋼尺寸規(guī)格 類別 型號（高度 寬度 ） 截面尺寸（ mm） 截面面積（ cm2） 截面特性參數(shù) HM 中翼緣 H B t1 t2 r 慣性矩（ cm4） 慣性半徑 （ cm） 截面模數(shù) （ cm3） IX IY iX iY WX WY 300 200 294 200 8 12 20 11400 1600 779 160 （ 4）縱梁的校核 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核 由于梁 的 BC 段受彎矩最大，故對其進(jìn)行校核，根據(jù)《簡明材料力學(xué)》有公式： ? ??? ?? ZWM m a xm a x M P aM P acm mN 2 3 5][ 7 94 9 0 0 3m a x ????? ?? 因此，縱梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁 橫梁的計(jì)算、選型與校核 根據(jù)本次設(shè)計(jì)，橫梁有前后兩根，所受力為縱梁對它的壓力以及柱的支撐力，由此可畫出橫梁的受力分析圖如下： 圖 橫梁受力簡圖 其中， AF 與 F 為柱對橫梁梁 的 支撐力， 1F 、 2F 、 3F 與 4F 為縱梁對橫梁的壓力，mmlll 2500321 ??? ， mmll 5054 ?? 。則： NGFF 6 1 2 52241 ????? 總 NFFF 1 2 2 5 02 132 ??? NFFFFFF FA 1 8 3 7 52 4321 ?????? （ 1） 計(jì)算 剪力彎矩 對于 AB 段： NFF As 183751 ?? 11 xFM A? ? ?410 lx ?? 對于 BC 段： NFFF As 1225012 ??? 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁 ? ?42122 lxFxFM A ??? ? ?124 lxl ?? 對于 CD 段： NFFFF As 0213 ???? ? ? ? ?13243133 lxFlxFxFM A ????? ? ?2131 llxl ??? 由于 DE 段與 EF 段分別與 BC 段、 AB 段載荷對稱，因此不必計(jì)算。 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 18 頁 （ 3）橫梁的 選型 選擇 橫梁 的材料與縱梁相同，選擇的型號如下： 表 橫梁熱軋 H型鋼尺寸規(guī)格 （ 4）橫梁的校核 彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度校核 由于梁的 CD 段受彎矩最大，故對其進(jìn)行校核，根據(jù)《簡明材料力學(xué)》有公式： ? ??? ?? ZWM m a xm a x M P aM P acm mN 235][ 0 9 3 1 3m a x ????? ?? 因此，橫梁的彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度滿足要求。 受力柱的計(jì)算、選型與校核 根據(jù)設(shè)計(jì)，二層立體車庫受力柱僅受壓力，受力簡圖如下： 圖 立柱受力簡圖 其中， NGF 1 8 3 7 543 ???? 總 , mmL 2500? ，選擇 H 型鋼材料梁相同，型號如下： 表 立柱熱軋 H型鋼尺寸規(guī)格 查《簡明材料力學(xué)》和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》可得： 25 cm/N10206 ??E 22 cm/N102 0 0 ??p? 22 cm/N102 3 5 ??s? 類別 型號（高度 寬度 ） 截面尺寸（ mm） 截面面積（ cm2） 截面特性參數(shù) HM 中翼緣 H B t1 t2 r 慣性矩（ cm4） 慣性半徑 （ cm） 截面模數(shù) （ cm3） IX IY iX iY WX WY 150 100 148 100 6 9 13 2040 151 140 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 20 頁 計(jì)算壓桿柔度范圍 1? ： 10010200 1020