【正文】 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 題目 自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專題 二、課題來源及選題依據(jù) 近年來隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的和汽車數(shù)量的增加，伴隨而來的是城市停車狀況的尷尬場面，停車環(huán)境與城市發(fā)展的矛盾十分突出。立體車庫通過提高單位空間的利用率，增加了停車場單位面積內(nèi)的車位密度，這樣使得城市內(nèi)有限的停車面積上可提供的更多的停車位。 現(xiàn)在我國正在大力發(fā)展立體車庫，這將是未來的熱門產(chǎn)業(yè)，所以要對(duì)車庫結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行深入研究。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 94 班 姓名 秦 棟 五、開始及完成日期： 自 2021 年 11 月 12 日 至 2021 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師 簽名 簽名 簽名 教研室主任 〔 學(xué)科組組長研究所所長 〕 簽名 系主任 簽名 2021 年 11 月 12 日 摘 要 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，越來越的汽車進(jìn)入家庭，使得我國城市停車難問題日益加劇。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是自動(dòng)立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要對(duì)兩層式升降橫移自動(dòng)立體車庫進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)關(guān)鍵部位受力分析并校核。文中主要對(duì)自動(dòng)立體車庫的橫梁，縱梁，支撐柱以及載車板進(jìn)行詳細(xì)的受力分析和校核。由于液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，車庫在升降或是橫移過程中會(huì)更加穩(wěn)定，減少了運(yùn)動(dòng)中所產(chǎn)生的噪音，使其 適用于更多場合。 除此之外，還繪制了總裝圖、零件圖。 structure design。 本課題研究的意義是：自動(dòng)立體 車庫是我國的新興產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展前景。機(jī)械式立體車庫具有空間利用率高，節(jié)省城市有限的土地資源；具有建造成本較低、建造周期較短；車輛停放入車庫快速便捷、自動(dòng)車庫更加安全，還具有節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。因此，機(jī)械式立體車庫具有廣闊的應(yīng)用前景。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可最大限度的利用有限的土地空間，緩解城市中停車難的問題。機(jī)械式自動(dòng)立體車庫種類較多，按照 現(xiàn)在立體車庫的發(fā)展，可將它分為巷道堆垛式立體車庫，垂直升降式立體車庫，垂直循環(huán)式立體車庫，圓形水平循環(huán)式立體車庫等。 升降橫移式立體車庫：整機(jī)特點(diǎn)，可有效利用空間 ，提高空間利用率達(dá)數(shù)倍。采用 PLC控制，自動(dòng)化程度高，人機(jī)界面好，多種操作方式可選配，操作簡便，同時(shí)環(huán)保節(jié)能，低噪音。 垂直循環(huán)式立體車庫：車庫采取垂直方向做循環(huán)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行對(duì)車輛存取的方式的立體車庫。 水平循環(huán)式立體車庫：采用水平循環(huán)運(yùn)動(dòng)來存取車輛的機(jī)械式立體車庫。 簡易升降式立體車庫：其結(jié)構(gòu)大多為 一個(gè)車位泊兩臺(tái)車 ， 構(gòu)造簡單實(shí)用，無需特殊地面基礎(chǔ)要求。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 多層循環(huán)式立體車庫：其工作原理是使載車板作上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行車輛的調(diào)取工作。載車板的升降和行走同時(shí)運(yùn)行，存取車方便快捷。 從機(jī)械式自動(dòng)立體車庫的類型上看，應(yīng)用較多的是升降橫移式立體車庫，占自動(dòng)車庫總量的絕大部分，其所占比例隨著機(jī)械式立體車庫的發(fā)展還會(huì)繼續(xù)上升 [4]。 國內(nèi)外的發(fā)展概況 機(jī)械式立體車庫經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已由初期的半自動(dòng)化控制方式發(fā)展到全自動(dòng)化的控制方式；機(jī)械結(jié)構(gòu)也 發(fā)展到了模塊化設(shè)計(jì)，便于組合、拆卸；使用材料和工藝也都有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 [5]。 國外的發(fā)展?fàn)顩r 國外經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家其自動(dòng)立體車庫在過去的幾十年中已經(jīng)得到了充分的發(fā)展。同時(shí)日本在車庫的技術(shù)研究與開發(fā)、制造、管理等方面的水平都處于亞洲領(lǐng)先地位 ，所建成的立體停車場的數(shù)量和其容車量也居于世界前列。而日本的優(yōu)勢主要在多層升降橫移車庫、水平循環(huán)車庫、垂直循環(huán)車庫、簡易升降車庫、垂直升降車庫等產(chǎn)品上。韓國的立體車庫產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì) 70 年代中期進(jìn)入起步階段，在發(fā)展過程中又從其鄰國日本引進(jìn)相關(guān)技術(shù)，再對(duì)引進(jìn)技術(shù)后不斷改進(jìn)，最后 90 年代立體車庫展業(yè)進(jìn)入大規(guī)模使用階段。 國外的機(jī)械式立體車庫發(fā)源于上世紀(jì) 20 年代的美國，美國建成世界上第一座機(jī)械升降汽車庫，但需要由司機(jī)自己開車來完成車輛的存?。?50 年代以后，伴隨著小汽車的大量增加，在西歐、東南亞、韓國和日本立體車庫也得到了廣泛的應(yīng)用，并形成了一個(gè)包括制造、安裝、使用和維修的行業(yè)完整體系 [8]。而自動(dòng)立體車庫的外形也發(fā)生了較大的變化，使原來生硬機(jī)械鋼架子的立體車庫變成了一道獨(dú)特的城市景觀。汽車數(shù)量的增長同時(shí)也造成了路面的擁堵，許多車輛面臨著停車難的問題。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，截止到 2021 年底的數(shù)據(jù)，我國自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 生產(chǎn)汽車數(shù)量增長到近一千萬臺(tái)，同比增長 5％左右 [9]。當(dāng)前我國的車位數(shù)量與汽車數(shù)量之比約為 1: 5，而正常的平衡比例應(yīng)當(dāng)是 1: ，與我國現(xiàn)有情況差距很大，需要大量增加停車位，在城市土地資源緊缺的情況下通過地面增加車位己成為城市發(fā)展的巨大矛盾指引 [10]。此時(shí)我國的立體車庫技術(shù)較為落后僅只能進(jìn)行自我的研究和開發(fā)，此階段生產(chǎn)企業(yè)無法滿足用戶的需求，而自動(dòng)車庫種類單一，技術(shù)落后， 無法滿足用戶較大的要求。而有些有實(shí)力的中國企業(yè)開始向國外引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，在國內(nèi)由于其生產(chǎn)成本與國外相比較為低廉，這些企業(yè)利用國外先進(jìn)技術(shù)并 根據(jù) 我國現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)情況開發(fā)出符合我國的先進(jìn)的自動(dòng)立體車庫。尤其在，我國的大中型城市中，自動(dòng)立體車庫需要巨大。隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，城市規(guī)劃不斷完善，自動(dòng)立體車庫將使一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽產(chǎn)業(yè)，它的技術(shù)將得到長遠(yuǎn)發(fā)展。重點(diǎn)表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：①專業(yè)化 :立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套都達(dá)到專業(yè)化程度。立體停車系統(tǒng)保護(hù)與多重機(jī)構(gòu)互鎖、停車泊位自動(dòng)跟蹤、鏈繩長度超范圍報(bào)警和彈 性變形自動(dòng)補(bǔ)償、汽車安全檢測、圖像識(shí)別技術(shù)、科學(xué)管理等庫成為一個(gè)獨(dú)立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。 但在我國現(xiàn)有的自動(dòng)立體車庫產(chǎn)業(yè)發(fā)展并不十分完善，如在我國車庫行業(yè)中并沒有可依據(jù)較高的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大部分車庫是根據(jù)或引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，但技術(shù)水平不高；并且我國國內(nèi)并沒有較大規(guī)模的車庫生產(chǎn)加工企業(yè)，其大規(guī)模量產(chǎn)能力明顯不足。為了解決上述問題，國家需要出臺(tái)相關(guān)市場政策、管理方案等。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來，而技術(shù)上的問題已經(jīng)退無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 居其次。伴隨著我國住房業(yè)的迅速發(fā)展，小區(qū)式居住方式已經(jīng)成為市民住房方式的主流。所 以，正是由于小區(qū)與私家車的數(shù)量越來越多，一旦人們的思想方式轉(zhuǎn)變過來，那么應(yīng)用于小區(qū)內(nèi)的立體車庫必將會(huì)如同雨后春筍般迅速地生長起來。所以，無論是立體車庫技術(shù)的研究，還是立體車庫工程的建造，發(fā)展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來得到豐厚的回報(bào)。本文將對(duì)車庫主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，關(guān)鍵部件校核，傳動(dòng)部件 及液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和主要機(jī)械部位總裝配圖及主要零件圖。而在中國使用較多的是 升降橫移式 自動(dòng)立體車庫和簡易升降式 車庫， 升降橫移式 自動(dòng)立體車庫具有 存取車快捷便利 ，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。所以選擇 升降橫移式 自動(dòng)立體車庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。 圖 升降橫移式 立體車庫示意圖 升降橫移 自動(dòng)立體車庫選型 升降橫移 自動(dòng)立體車庫按照主框架可分為兩種。 2． 二柱結(jié)構(gòu)型式，亦叫后懸臂型式 立體車庫如圖 ：這種型式的停車設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是視野寬闊，存取車方便。 圖 后懸臂型式 立體車庫示意圖 按車位布置形式分 可分為 全地上布置 ， 半地下布置 ， 重列式布置 。半地下布置：這種布置形式比全地上布置能多建車位，空間利用率高，但土建投資大。 由于車庫要求結(jié)構(gòu)簡單充分利用土地，所以選擇第 四柱結(jié)構(gòu)型式 的兩層立體車庫進(jìn)行設(shè)計(jì)。 自動(dòng)立體車庫的其他部件 自動(dòng)立體車庫的其他部件還包括載車板，安全系統(tǒng)，橫移系統(tǒng)，橫移系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等。而載車板按照其結(jié)構(gòu)形式可分為兩種，一種是拼裝式一種是整體式 [11]。整體式載車板使用防滑花紋鋼板焊接在加強(qiáng)筋上而成。所以車庫設(shè)計(jì)中使用整體式載車板。上層載車板安全系統(tǒng)可分為防墜鉤和防墜架。而防墜架安裝固定在下層載車板上，但體積較大不便于用戶在下層停放車輛。 橫移系統(tǒng)是用于底層車位橫移的主要部件。 自動(dòng)立體車庫的設(shè)計(jì)參數(shù) 停車位設(shè)計(jì)最大尺寸 5200mm 2250mm 1600mm； 最大停車質(zhì)量為 1800kg； 車庫共兩層上成層可停放 3輛車，下層可停放 2輛車，車庫使用 PLC進(jìn)行控制； 車庫載車板提升時(shí)間 10s； 下層載車板橫移時(shí)間 10s。傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在主體框架的縱梁與后立柱上，包含液壓缸，傳動(dòng)的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置和鋼絲繩。自動(dòng)立體車庫必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，才能安全穩(wěn)定工作。 本章小結(jié) 本章主要確定了自動(dòng)立體車庫主體設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，選擇二層式升降橫移自動(dòng)立體車庫，其采用液壓傳動(dòng)方式進(jìn)行提升和橫移運(yùn)動(dòng)，使車庫運(yùn)行更加平穩(wěn)。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 3 自動(dòng)立體車庫主體框架 設(shè)計(jì) 自動(dòng)立體車庫主體框架在車庫穩(wěn)定和安全中起著很大作用，是車庫的基礎(chǔ)要進(jìn)行詳細(xì)的校核。如圖 ，下層載車板只作左右橫移。當(dāng)用戶選擇上層空載車板時(shí)如 1號(hào)載車板，控制系統(tǒng)會(huì)先控制 5號(hào)載車板向有移動(dòng)， 5號(hào)載車板移動(dòng)到位后系統(tǒng)控制 4號(hào)載車板向右移動(dòng)，下層載車板無法同時(shí)移動(dòng)。下層載車板只作橫移，為上層車庫下移留出空位，所以下層有一個(gè)空位。用戶取車時(shí)，停放在下層載車板的汽車可直接駛出車庫，停放在上層載車板的汽車操 作過程與停車過程類似。 自動(dòng)立體車庫 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 立體車庫一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中可選用鋼架結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土。而使用鋼筋混凝土建設(shè)車庫，建設(shè)周期過長同時(shí)也無法滿足其精度要求。如圖 所示自動(dòng)立體車庫鋼結(jié) 構(gòu)框架圖，包括前后支撐柱，縱梁和橫梁。 當(dāng)車庫滿載時(shí)支撐柱的受力： 1 1 33 6 0 0 0 + 3 1 8 0 0 0 N 2 5 2 0 0 N2 2 5P ? ? ? ? ? ? ?前 （ ）1 1 23 6 0 0 0 + 3 1 8 0 0 0 N 1 9 8 0 0 N2 2 5P ? ? ? ? ? ? ?后 （ ） 式（ ）（ ）為車庫受力計(jì)算。 由于支撐柱主要受壓應(yīng)力和剪切力作用，而支撐柱受剪切力影響較小，所以主要對(duì)支撐柱的壓應(yīng)力進(jìn)行校核和穩(wěn)定性分析。； 慣性矩 42370Ix cm? ， 4y 158I cm? ； 截面系數(shù) 3237Wx cm? ， cm? ； 自動(dòng)立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11 慣性半徑 cm? ， cm? ； : Sx? ； 支撐柱屈服強(qiáng)度校核： 425200 7 . 0 8 M p a 2 3 53 5 . 5 7 8 1 0P s M p aW???? ? ? ? ??； （ ） 式（ ） 為支撐柱屈服強(qiáng)度公式。 支撐柱的穩(wěn)定性校核： 壓桿的長度因數(shù) u ，由于壓桿的約束條件是一端固定一端自由，所以 2u? ； 慣性半徑 min 2yi i cm?? ； 支撐柱長度 230l cm? ； 支撐柱的柔度： m i n2 2 3 0 2 1 6 .9 82 .1 2uli? ?? ? ? （ ）251 22 0 6 1 0 1002 0 0 1 0ppEE?? ? ??? ?? ? ? ?? （ ） 式 （ ）（ ） 為 支撐柱的柔度計(jì)算 公式。 支撐 柱的柔度 ? 大于 1? 和 2? ， 12133 .51 96 61. 6? ? ?? ? ? ? ?，則前立柱屬于細(xì)長桿，應(yīng)按歐拉公式計(jì)算臨界載荷 crp 。 前支撐柱的穩(wěn)定安全系數(shù) 3m a x 151813 6 . 0 225200crPnnP ? ?? ? ? ? （ ） 式 （ ） 安全系數(shù)計(jì)算公式。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 橫梁受力分析 橫梁主要受載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用，根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表 4，選用 20a熱軋工字鋼（ GB 706— 88） [15]，材料使用 Q235A 圖 橫梁圖 圖 橫梁圖紙所示其總長度為 ，縱梁以 的間距分別連接與橫梁上，通過螺栓進(jìn)行連接。 圖 橫梁受力分析圖 根據(jù)圖 所示由靜力平 衡方程式求出 A,B兩點(diǎn)處的支反力 RAF 和 RBF ： 前橫梁受力： 12 1 1 3+ 1 6 8 0 0 N2 2 5F F F F? ? ? ? ?車 載