1、1 緒論隨著我國經濟的發展，汽車工業的發展，居民收入的提高，鼓勵汽車進入家庭及 一系列相關政策的實施，城市交通中的汽車數量越來越多，在一些商業中心、車站、 碼頭、飯店、住宅區，如何利用有限空間，最大限度停放汽車已成為一個大問題。而 立體車庫以其平均單車占地面積小的獨特特性，已被逐漸推廣并被廣大用戶接受。立體車庫是一種集機、光、電一體化的高度自動化停車場所，是典型的機電一體 化系統。它發祥于 20年代的美國。 50 年代以后，美國、西歐相繼發明了多種形式的 立體車庫。到了六七十年代，德國、日本、韓國等國家以及香港和臺灣等地區則大有 后來居上之勢。近年來，立體車庫從造型、結構、控制、驅動、監測、材

2、料、保險等 方面不斷更新換代，日趨完美。在我國，停車設備的研制才處于起步階段，隨著小汽車不斷進入家庭，停車難的 問題將日益突出。在人口稠密的大都市，僅靠地面停車是遠遠不夠的，要朝空中和地 下發展。因此，停車設備的研制具有廣闊的前景。立體車庫的主要優點有：1、節省占地面積，節省大量投資。立體車庫的占地面積相當于同等地面停車場 的 1/3-1/20 。對于城市寸土寸金的面積不大的黃金地帶， 建立體車庫經濟效益相當可 觀；2、出入庫管理方便， 省時省力。 它不需要車主找車， 出入庫管理全由電腦控制， 操作簡單，庫內的存車數量、存車位置、存車時間等全可以顯示在操作盤上，一目了 然，自動化程度相當高；3

3、、可避免車輛的丟失和損壞。完善的閉鎖裝置可保證汽車安然無恙，外部人員 不能隨意進入，汽車不會受到人為的損傷和丟失；4、配置靈活。車庫規模可大可小，形式多樣，適應性廣。立體車庫發展到今天已出現了以下幾種常見形式：1、水平循環式 該形式的主體為一水平放置的鏈式輸送機，車輛停放在鏈式傳 送帶的托盤上，隨著車輛的出入庫，所有車輛同時按固定次序作循環運動，由平動機 構確保車輛始終處于水平狀態，整套系統由一大型電機單獨驅動。一般可停放十幾輛 車。2、垂直循環式 該形式的主體是垂直回轉鏈式輸送機，車輛停放在呈圓形或長 圓形配置的托盤上， 有做垂直循環運動的鏈條帶動， 在平動機構控制下保持車位水平。 也是由單

4、一大型電機單獨驅動。一般可停車 10-40 輛。3、升降橫移式 該形式多為中、小型車庫，停放車輛數目從幾輛到幾十輛不等， 一般采用 2-5 層結構。日本作為一個人口稠密、車輛較多、道路條件較差的國家，它在立體車庫的技術 研究與開發、制造、建設、法規及管理等方面都處于世界領先地位。而立體車庫在我 國是近年來才剛剛引進的，其市場潛力是巨大的。但同時也存在著自發性、盲目性、 滯后性等問題，因此各有關方面應及時采取相應對策，進行有力的宏觀調控，方能進 一步推動立體車庫市場的深入發展。2總體方案設計立體車庫存取車輛的工作原理的優劣，直接影響到車主等待時間的長短。在現代 社會的快節奏生活中，采用一套原理便

5、捷的存取車輛的方案，可以大大減少車主等待 的時間，這對車庫的效益和信譽都具有重要的意義。本次任務是設計一個兩層可停放 5輛小汽車的立體車庫。根據分析該車庫將占據 三個地面車位，其上層停放3輛汽車，下層停放2輛，下層空余的1個車位用于存取 車時的周轉。可見該車庫屬于升降橫移式立體車庫。滿足以上基本要求的存取車方案可以由不同數量的升降機構、橫移機構、出入口 以不同的組合形式和空間布置構成。而合理完善的方案應保證工作可靠安全、結構簡 單、尺寸緊湊、成本低廉、維護方便和顧客等待時間短等要求。根據設計任務書的基本要求和給出的相關依據，下面列出了三種方案進行比較， 以供選擇選擇：a）底層邊位作為出入口兼周

6、轉空車位；b）底層中間位作為出入口兼周轉空車位；c）底層3個車位均為出入口，其中任意一個均可用于周轉 以上三種方案的示意圖如圖2-1所示。圖2-1總體方案比較對這三種方案的分析如表2-1所示：表2-1方案的比較分析萬案一萬案一萬案三（1）存取車最多/最少移動的車輛數5/13/13/0（2）橫移機構數目221（3）升降機構數目233由表2-1第（1）項滿載時存取車時最多/最少移動的車輛數的分析結果可知方案三在存取某一輛車時，對其他車位上車輛的影響最小。這樣車庫工作時就最安全, 速度最快，顧客滿意度最高。由表2-1第（2）項一一橫移機構數目的分析結果可知：方案三的橫移機構只有 底層的一套，前兩個方

7、案則在二層也須設計安裝橫移機構。而在二層安裝橫移機構一 方面要考慮該橫移機構與升降機構的合理過渡， 另一方面對車庫的整個框架建筑也提 出了更高的承載和結構要求。這都給設計及施工帶來一定的困難，也必然增加相應的 建設資金。由表 2-1 第（ 3）項升降機構數目的分析結果可知：方案一所需的升降機構 較少。但是本次設計的升降機構要求采用液壓提升。而一般一臺小泵站供給 3 個車位 上的 3 個液壓缸工作是比較容易的。所以，升降機構數目的多少對整個方案的影響不 是很大。通過以上分析比較，最適合的是方案三。而且有三個出入口，最多可同時對三輛 車進行存取操作。此外，停電時車庫也能在底層停放兩到三輛車。底層的

8、 2 個車位只 橫移且均可做出入口，其中任意一個可作周轉用，二層 3 個車位只升降。平時車庫無 車時，所有液壓缸卸荷，停車板均位于底層。二層用的停車板在上，底層的停車板在 下。存車時車輛首先開上某一上層車位的停車板，人員離去，啟動液壓提升機構，提 升相應停車板及車輛至二層，后來的車輛可直接停于其下方。取車時，若是停于底層 的車可直接開出，若是停于二層的車要先判斷其下方車位是否有車，若無車則直接降 至一層后將車開出，若有車則先將其下方的車橫移到旁邊的車位，再降下停車板，將 車開出。本設計中汽車進出庫采用開車入庫，倒車出庫的方式，不設計轉向機構，這是因 為：1、上層停車板采用液壓系統舉升，停車板與

9、液壓活塞桿固定，不適合轉向；2、本車庫結構緊湊，沒有多余空間供轉向；3、車庫有三個自由進出口，不便使用轉向機構；4、車庫占地面積小，停放車輛少，而其本身就只有兩層，專門設計轉向機構則 必然降低其經濟性。但是為了車輛進出車庫的方便，在實地建設時，須對建筑方位和進出口前的場地 進行合理的規劃和布置。3機械部分的設計計算立體車庫的機械部分包括對停車架、液壓提升機構、橫移機構、安全裝置等結構 的詳細設計計算和選擇。停車架的設計與計算立體車庫是由一系列停車架和相應數量的停車板組成的。停車架主要由上停車板、 提升機構、立柱、下停車板、橫移機構組成。提升上停車板的液壓結構型式可采用兩 種方案，即四缸直頂式和

10、單杠側頂式，如圖3-1所示。a)b)圖3-1上停車板液壓結構型式a) 四缸直頂式結構的優點是上停車板四點受支承，受力情況較好活塞桿主要承 受壓力，且重量有四個液壓缸均分，所以活塞桿所需的橫截面積較小。但此方案相對 占地面積較大，因為下層車輛的進出與下層停車板的橫移必須在四根活塞桿間穿過， 因此，四根活塞桿間包夾的區域必須大于底層停車板，而上層停車板須由這四根活塞 桿舉升，其尺寸將更大。b) 單杠側頂式提升結構的優點是提升上停車板的傳力系統簡便，占地面積小。 且車輛進出方便，外形美觀。但上停車板的支承懸臂對立柱的傾覆力矩較大。綜合以上分析，設計采用單杠側頂式提升結構。因為立體車庫的最主要目的是盡

11、 量用較小的占地面積停放更多的車輛；再者，從設備的使用性能還應考慮車輛的進出 方便，外形美觀等因素。停車板的設計計算停車板用于停放車輛，承受車輛重量，并完成提升或橫移的動作，因此停車板要 有足夠的空間尺寸和足夠的強度剛度。同時為減少提升機構和橫移機構的功率輸出， 其自身重量要輕。一、下停車板的設計根據任務書給出的收容車輛尺寸表中的 各項車身尺寸，選取各項尺寸中最大的一組數 據，即全長5350mm全寬2000mm全高1550mm 全重2000kg進行設計。如圖3-2所示，車輛停到停車板上后，車內 人員要開門出來，因此停車板在寬度方向上應留 有足夠的空間。通過對車輛的實際測量并考慮到 車輛停放時的

12、偏心，對結果適當放大，下停車板 總寬Li=4000mm由于下停車板只需在其底面與 支承框架固定并作橫移動作，其長度尺寸沒有任 何額外要求，因此根據車身全長尺寸，并參考車、圖3-2 下停車板尺寸輛軸距，下停車板總長L2=5100mm二、上停車板的設計上停車板在提升時受傾覆力作用，其底部應有堅固的支承框架。而當它降至底層時，該框架不能壓觸到下停車板，因此上停車板及其支承框架可如圖3-3所示布置。支承框架的最外圈尺寸大于下停車板，其四個角上用角鐵或槽鋼焊四個支腿6,將上停車板架高，架高高度取100mm以使其不壓觸到下停車板。而架高的停車板須設一 引坡11,以使車輛能平穩地開上上停車板，引坡坡度取 1

13、5。鑒于以上原因，上停車 板尺寸要比下停車板的尺寸大，取總寬 l_3=4400mm總長L4=6000mm圖3-3上停車板結構1-下停車板；2-滾輪；3-橫移導軌；4-導軌路基；5-上停車板支承架的槽鋼；6-架高用的角鐵或槽鋼；7-立柱；8-導向板;上下停車板材料均選用厚度為 4mm的菱形花紋鋼板（GB3277-82拼合而成，其 中上停車板的引坡可直接將鋼板彎折加工而成。查表花紋鋼板（GB3277-82,得厚度為4mm的菱形花紋鋼板的理論重量為 m，故上下停車板分別重：mB上33.4 4400 6000 880kgmB下 33.4 4000 5100680kg3. 1. 2停車板支承框架的設計計

14、算支承框架一方面支承停車鋼板及車輛的重量，提高鋼板剛度，另一方面起到連接 鋼板與提升機構的作用。上下停車板的支承框架均采用槽鋼，靠螺栓螺母將鋼板固定 其上。最外圈的四根槽鋼與停車板邊緣留適當距離，槽鋼與槽鋼相交處也留有一定空 隙，如圖3-4所示。a）b）圖3-4停車板支承框架根據上下停車板的受力情況求槽鋼的截面慣性矩，選擇槽鋼型號。圖3-5a）是上停車板受力情況的側視圖。由于下停車板的受力情況較上停車板好，故只要使用同樣 型號的槽鋼即安全，這里不對其進行校核。單取支承架中間的兩根縱向槽鋼分析，單根槽鋼受力如圖3-5b），設汽車的重力G集中于停車板的中央1/2處，槽鋼承受鋼板及其自身的均布載荷。

15、因此對于單根槽鋼，它的變形是兩者共同作用引起的。在集中力P單獨作用下，其最大撓度b)a)圖3-5上支承框架校核B10.5 2000 98 邙2(36 210 I5400在均布載荷q單獨作用下，最大撓度1 3.4- 1000 9.8 54003ql 48EI8 210 I兩式中,E材料的彈性模量，這里 E=210GPaI 材料的截面慣性矩。疊加以上結果，求得在集中力和均布載荷共同作用下，單根槽鋼的最大撓度2.30B210 7-4mI9.95 10 7 -4B1B2mI對于支承框架的槽鋼要求剛度較大，因此其允許撓度f取，令fBf。由此可求得槽鋼的截面慣性矩4-4I 1.09 10 m查型鋼表熱軋普

16、通槽鋼(GB707-65)，選用5號槽鋼即可。5號槽鋼的理論重 量為m,根據圖3-4所示的尺寸數據，上下兩停車板支承框架的重量分別為：上框架mj 下5.44(440025400 4)166 kg下框架mj 下5.44(380024900 2 3600 23200 2)170 kg上層提升機構的設計計算圖3-6是側頂式車架提升機構的傳力系統。上停車板固定在支承架上，支承架與導向板固定，并用斜拉桿拉住組成一剛性體，靠兩根鏈條直接提升。而鏈輪靠液壓缸圖3-6 提升機構1-鏈輪軸；2-上停車板；3-斜拉桿；4-支承架；5-導槽；6-導向板;舉升，其中導向板套在立柱上。為使停車板上升時導向板與立柱之間的

17、摩擦阻力減小， 下降時靠車輛和停車板自重能順利下滑，在每個導向板的兩側上下各裝有兩個滾輪。 當上停車板升降時，僅有滾輪與立柱接觸。根據人機工程學，查表我國成年男子和 女子人體主要結構平均尺寸參數，取底板的提升高度h=1900mm液壓缸垂直布置在 兩立柱中間，鏈輪軸固定在液壓缸活塞桿的頂端，兩個鏈輪對稱安裝在軸上。提升鏈 一段固定在地面上，另一端繞過鏈輪后與停車板及支承架垂直固定，組成一級放大機 構。采用這樣的放大機構可使液壓缸的行程大大縮短。3. 2. 1導向板、立柱、滾輪、斜拉桿的設計計算1、導向板導向板的作用是為停車板升降導向。 它與停車板的支承框架靠螺栓螺母及點焊固 定，并與滾輪裝配。升

18、降時滾輪在立柱的槽內上下滾動，同時斜拉桿的一端也固定在 導向板上，其結構如圖3-7所示。它由三塊板料件靠螺栓螺母連接在一起，上邊緣的 兩側還有兩塊抱箍1,正面下緣與停車板支承架同樣靠螺栓螺母連接，同時配以點焊。 立柱、滾輪以及支承架與它的裝配位置如圖 3-8左圖所示。兩側面的四個孔用于安裝圖3-8導向板尺寸偶m立柱的變形簡圖如圖3-9b)所示。圖3-9立柱校核圖3-7 導向板滾輪的軸，單側上方的孔安裝斜拉桿的定位軸。其垂直方向的各項尺寸已由圖3-8右圖給出，其截面尺寸及整個重量將在后文的立柱部分計算得出。2、立柱提升機構的兩根立柱設計采用實心 方鋼加工而成。現在計算其截面。圖3-9a) 是上停

19、車板在立柱上的受力圖，設車輛、 鋼板、支承架等的重力P作用在停車板 的中央，它對立柱的力矩同上下滾輪受 導軌的支承而形成的力偶平衡，對于單 根立柱有1111P一G L43500 9.860002 2 22a)b)102900N。立柱受到該力偶的反作用力圖中I為兩滾輪軸中心距的中點到地面的高度，h為立柱全高，設h=4m,根據前文停車板的提升高度以及設定的導向板垂直方向尺寸,取I =。于是單根立柱的最大撓m'l2102900 2.32B2EI2 210 I式中，E鋼材的彈性模量，這里 E=210GPa；I 立柱的截面慣性矩（m4） 同樣取允許撓度f為，令 fB f。由此可求得立柱的截面慣性

20、矩34I 2.82 10 3m對于矩形截面，如圖3-10a）所示,I 一 ,因此取 h=530mm 12b=400mm于是設計立柱截面如圖3-10b）所示，兩導槽寬度為a)圖 3-10b)圖3-11導向板截面尺寸圖3-12 滾輪裝配1-立柱的導槽；2-滾輪；3-輪軸；4-軸承；5-導向板的鋼板；6-雙螺200mm現在進一步確定導向板尺寸， 因為導向板三面包圍該矩形立柱， 因此根據立柱截面尺寸并放適當 余量,其截面尺寸如圖 3-11所 示。3、滾輪滾輪通過軸承裝配在小輪軸上，小輪軸靠 螺母固定在導向板上。導向板及停車板等被提 升時，滾輪就在立柱的導槽內滾動。其裝配關 系如圖3-12所示，另一側的

21、滾輪裝配與此圖呈 鏡像。下面對輪軸進行設計和校核。由圖3-9a）可知，在傾覆力矩作用下，因為滾輪的軸承與 導向板鋼板的距離很短，可看作滾輪軸受剪力。 單根軸受到的剪力大小F可由下式求出：m n? F?a（ 3-1）式中,m力偶矩；n力偶對數，這里一根立柱有 2組； a上下滾輪的軸距。m 102900于是 F42875na 2 600軸的截面積應滿足以下關系:式中，t 45號鋼調質后的抗剪切強度，查表得 155MPa于是A 428755.53 10 4mio由此求得軸的直徑d,取d=30mm155查表GB/T283-94圓柱滾子軸承，選用圓柱滾子軸承 N206E現在確定導向板鋼板的厚度。導向板材

22、料選用45號鋼，查得其許用擠壓應力bs 100MPa則導向板與滾輪軸的擠壓面積 Abs應滿足以下關系：1GAbs 匕(3-3)bs設導向板厚度為S (mm),因為積壓面只有半個圓柱面，因此1 3500 9.8Abs 1002.6 10 7 mmd52取 S =10mm 4、斜拉桿斜拉桿一端固定在導向板上，另一端固定 在停車板及支承架上，用于減小停車板對導 向板的傾覆力矩，改善受力情況。其結構及 裝配如圖3-13所示，即活節螺栓長度很長的 索具螺旋扣。它與停車板的連接處取在停車 板從導向板往引坡方向的全長的2/3處。這是因為連接處離導向板越遠，拉桿受的拉力 越小。但太遠則停車板的彎矩加大。設車輛

23、停好后，整個重心位與停車板中心，則兩根斜拉桿的拉應力 T如下計算：圖3-13 斜拉桿裝配(3-4)根據停車板(如圖3-14所示)的平衡方 程刀mc=0得2T 3 L4 sin G 扎 02 3L4 sin3500 9.8 I900.40002 900267 kN為減小截面積選用抗拉應力強度 c b較大的50號鋼，查表GB699-88優質碳素結構 鋼，得50號鋼b 630 MPa,A -671.06 10 4mb 630求得d>limn,取d=13mm,于是單根斜拉桿的重量232G1 Al -d l 7.8 10 1344J9002400024.5kg圖 3-14 斜拉桿校核式中，P 鋼材

24、的密度，這里3p = m；A斜拉桿的截面積（m2）；L斜拉桿的長度（m），用勾股定理計算。鏈輪軸、鏈條及鏈輪的選用設計計算1、鏈輪軸鏈輪軸由液壓缸活塞桿從其中心頂升，同時停車架的全部重量通過鏈條鏈輪作用在軸上。設計鏈輪、軸、停車板、立柱的平面相對位置尺寸如圖3-15所示。設計鏈輪軸全長3m,兩鏈輪中心剖面間距，在軸上對稱分布。軸的結構及與鏈輪的裝配如圖3-16所示。提升時軸兩端的最后一端階梯圖3-15提升機構平面位置軸在立柱的兩條內側導槽內上下滑動，且與導向板內側滾輪使用的是相同的導槽，軸在上，滾輪在下。這樣提升時可保證停車板不會因提升過度而發生超程事故。現在根據軸受的彎矩對其直徑進行設計確定

25、。軸的軸向中部受支座的支承力，對稱間距處受兩鏈輪通過軸承給軸的壓力。設支座作用面長200mm因此軸的最大彎矩為單側鏈輪對軸的壓力與其輪轂寬度中心到支座同側端面的距離，即1M 3500 9.8 0.75 12862.5 N?m。軸的材料選用許用彎曲應力較大的 40Cr，查表 2得 170MPa于是求得軸的抗彎截面系數W12862.5 1.84 10 4 m。由170W 0.1d3求得d，取d=130mm取軸的平均直徑為 115mm圖3-16鏈輪軸裝配這樣可求得軸的重量大約為 mZ 7.8 1031152 3 240 kg。由于鏈4輪處徑向載荷較大，查表 GB/T288-94雙列調心滾子軸承，選用

26、雙列調心滾子軸承3053726。得該軸承：d=130mmD=210mmB=64mm2、提升鏈提升鏈的功能是緩慢地提升停車板，并將其固定在一定的高度上。起重機械中應 用的鏈條有環形焊接鏈和片式關節鏈。焊接鏈的優點是：撓性好，可用較小直徑的鏈 輪和卷筒，由載荷產生的驅動機構的力矩也較小；比較耐腐蝕。其缺點是：安全可靠 性差，不耐沖擊；在運動中經常產生滑移，易磨損。片式關節鏈的優點是：撓性比焊 接鏈更好，比較可靠，運動較平穩。缺點是：由方向性，橫向無撓性；成本高，對灰 塵和銹蝕較敏感。而上停車板在提升或懸滯時，為安全起見，不允許有任何滑移，故 選用片式關節鏈。車庫的鏈條總是在低速重載的工況下工作的。

27、因此，設計時不宜像傳動鏈那樣使用額定功率曲線圖表進行鏈條規格的選擇計算，而應按下式進行計算：Q Fmax n（3-5）式中,Q鏈條極限拉伸載荷（N）；F max最大工作載荷（N）；n許用安全系數。許用安全系數n 般取4 8，本次設計選用n=5，同時取Fmax 3500 9.834300 N,該載荷值已可包括收容車輛、停車架、導向板及滾輪、斜拉桿以及后面將設計的安全防墜裝置、傳感器等在內的所有重量。將以上數據代入式 3-5，得鏈條極限拉伸載荷Q 5 34300 171500 No由于采用兩根鏈條提升，故每根鏈條的極限拉伸載荷Q1 2 171500 85750 N。根據該參數查表A系列滾子鏈的基本

28、 參數與主要尺寸，選用鏈號為20A的單排精密滾子鏈，該規格鏈條的各項基本尺寸為：節距p 31.75mm滾子外徑drmax 19.05mm內鏈節內寬dmin 18.90mm 銷軸直 徑dzmax 9.53 mm內鏈節外寬b2max 27.46 m®外鏈節內款b3min 27.51 mm內鏈板高 度hmax 30.18mm銷軸長度b4max 41.1mn，單排極限拉伸載荷Qmin 86700N,單排每 米重量q 3.8kg/m。3、鏈輪由前文鏈輪軸選用的軸承可確定鏈輪輪轂內徑 dK D 210mm估算鏈輪分度圓直徑 d=300 400mm輪轂厚度h K蟲0.01d (常數K=),6210

29、h 9.50.01 300 47.5 mm6取 h=47mm輪轂長度I 2.6h 2.6 47 122.2 mm輪轂直徑dh dK 2h 210 2 47 304mm輪寬bf 0.95b10.95 18.9017.955 mm初取齒側凸緣直徑d g308mm齒根圓直徑df312mm則初步計算鏈輪分度圓,求得z ,根據鏈輪齒數推薦數列,d d f dr 312 19.05331.05 mm 由 d取齒數z=38。于是鏈輪分度圓直徑31.75mmsin1808384.5 mm齒頂圓直徑p(0.54 ctg 他)31.75(0.54 ctg 180)400 mmz38齒根圓直徑df d dr 384

30、.5 19.05 365.45 mm 齒側凸緣直徑1.04 47 0.76333.5 mm180 180dgp?ctg1.04h 0.76 31.75 ctg現在進一步確定鏈條的長度，圖3-17為液壓提升的各項高度尺寸。因此鏈條長度 為I 2.15 2 0.5 d 2.15 2 0.5384.5 4.9 mm取鏈條150節。液壓系統設計計算1、液壓系統原理設計本設計中上停車板的升降動作要求起動和停止及動作過程平穩，停車板停止a)b)后要有安全措施保證其不滑落，此外傳動圖3-17液壓提升高度裝置體積小，重量輕，易于自動控制，整個設備在停電后仍可方便地取車。本任務設計的液壓升降系統有 5個部分組成

31、，原理如圖3-18所示。電動機帶動 液壓泵旋轉，將油箱中的液壓油吸入液壓泵，通過泵和溢流閥使其變為系統所需的壓 力油，通過過濾器、換向閥、球型邏輯閥等送至液壓缸，推動活塞上升。若遇停電，圖3-18 液壓系統原理1-液壓缸；2-控制元件；3-液壓泵；4-過濾器；5-油箱及其輔件可搖動手動泵使其工作，用手推動電磁閥的小推桿使之換向，將壓力油輸送給液壓缸， 推動活塞上升。實現了停電可存取車輛。系統中的球型邏輯閥可利用閥進出口壓差的 大小來調節閥口通油面積的大小，當閥進出口壓差大，閥口就變小，起節流作用，正 常無壓差時閥口為最大，這樣不用比例法也能使缸在起動和停止時實現加減速，使活 塞桿起動和停止時運

32、行平穩，可有效防止系統中出現的液壓沖擊。2、液壓缸的主要尺寸計算活塞桿要頂起車輛和停車架，該載荷相當大，且由圖 3-17可看出，桿的長度也 較長，所以下面通過壓桿穩定對活塞桿的直徑進行設計。活塞桿要頂升得出了車輛和停車架外，還有鏈條、鏈輪、鏈輪軸等，因此在此設 計桿的最大工作負載Fw 4000 9.8 39200 M取穩定安全系數n$t 9，則桿的臨界壓 力 FCr FW nst 39200 9 352800 由公式2EIl2(3-6)E=210GFa(m4)；式中,E鋼材的彈性模量，這里I活塞桿橫截面的慣性矩l 活塞桿的長度（m）。7 410 m156800 2.15 求得I27.9210又

33、 I d464GB2348-80活塞桿直徑系列，將其圓整為標準系列,于是求得桿的直徑約為，查表取 d=70mm估算立體車庫液壓缸的工作壓力不大于 5MPa故查表液壓缸工作壓力與活塞桿直徑，得液壓缸推薦內徑D ，由此求得D 127.3mm將其圓整為標準系列，0.55取 D=125mm根據下式求液壓缸的工作壓力；°2p F(3-7)cm式中,P液壓缸的工作壓力（Pa）;F 工作循環中最大的外負載（N）;39200n cm液壓缸的機械效率，一般=，這里取。 于是求得液壓缸的工作壓力3.4MPa0.95 12524F pcm D24PyD2n缸筒壁厚S用強度條件來計算。設計選用無縫鋼管材料，

34、一般取薄壁圓筒結構, 即D 5 > 10。其壁厚按下式計算：(3-8)式中,Py試驗壓力，一般取最大工作壓力的倍（MPa；（T 缸筒材料的許用應力。無縫鋼管：（T =100MPa于是求得壁厚39200 1.5_邏 0.94 mm 取 5 =10mm2 100液壓缸的導向長度應滿足以下要求(3-9)H丄D20 2式中,L液壓缸的最大行程，這里取 1000mm112.5mm 取 115mm20.8D0.8 125 100mm為減少加工難度，一般缸筒長度不超過這里取1250mm于是H型0 125 20活塞寬度取B內徑的2030倍，3、油泵的計算現取本設計的液壓系統總的壓力損失 pl=1MPa則

35、液壓泵的實際計算工作壓力Pp pPi 3.4 1 4.4 MPa單個車位提升時液壓缸所需的最大流量為2 2qmaxD v 125 3.5 43L/mi n44按照常規選取液壓系統的泄漏系數ki=,則液壓泵的流量為qpk1 qmax 1.1 43 47.3 L/min根據求得的液壓泵的流量和壓力，選取 CB-10型齒輪泵。下面確定液壓泵電機的功率。查取 CB-10型齒輪泵的總效率n =，則三個車位同 時工作時，液壓泵的最大功率為：Ppqmax4.4 430.84kW查表JB3074-82Y系列（IP44）電動機的技術數據,選用電機Y112M-4其額定功率 4kW 滿載轉速1440r/min ;質

36、量43kg。4、選擇控制元件根據系統最高工作壓力和通過該閥的最大流量，在標準元件的產品樣本中選取控 制元件的規格。單向閥：按p=, q=min選 C2-815換向閥：按按 p=, q=min選 3WE10P球閥：按 p=, q=43L/min選 CV1-NG25-D10H11溢流閥：按 p=, q=min選 YF-L 20H5、油管及其它輔助裝置的選擇查表JB827-66鋼管公稱通徑、外徑、壁厚、連接螺紋及推薦流量。在液壓泵 的出口，按流量min,查表取管路通徑為© 25;在液壓泵的入口，選擇較粗的管道， 選取管徑為© 32;其余油管按流量43L/min，查表取©

37、 15。油箱的容量一般取泵流量的35倍，本設計取4倍，其有效容積：V 4qp 4 47.3=189.2 L底層橫移機構的設計計算從某種意義上說，立體車庫是起重機械的變種，其橫移機構運動形式是自行式有 軌運動。為簡化橫移機構傳動，主動輪數越少越好，但主動輪數太少，橫移機構起動 或制動是將會產生打滑現象，從而易使車輪和軌道磨損，并影響工作效率，甚至難以 起動。目前在有軌起重設備的運行中，橫移機構的驅動方式，即驅動輪的布置通常有： 對面雙輪驅動、單邊中心驅動、對角雙輪驅動、四角四輪驅動和一角單輪驅動等五種對面驅動單邊驅動對角驅動一角驅動四角驅動圖3-19 橫移驅動方式形式，如圖3-19所示。本設計采

38、用對面雙輪驅動的方式，它是由電機通過傳動軸帶 動兩邊軌道上的驅動輪一起工作。它的特點是集中驅動，使驅動輪的轉速相等，從而 保證了下停車板橫移時各輪的同步運行，提高了運動的平穩性。另外對下停車板的整 體剛度要求不高，對傳動軸的加工要求較低。輪軸、導軌、滾輪和支座的設計計算1、輪軸輪軸、支座和滾輪的裝配位置關系如圖 3-20。每個下停車板底部有兩根輪軸，靠 支座安裝于支承架的兩根縱向槽鋼（參閱圖3-4 ）的下方。圖3-20 輪軸裝配對單根輪軸受力分析，如圖3-21所示。每個支座加在軸上的負載是下停車板全重 的1/4，由前文可求得車輛、下停車板、支承架的全重為Gc Gb 下 Gz下 2000680

39、1702850 kg。考慮下停車板還有其它安全裝置、電機等，故取 G=3000kg設輪軸全長1=，單側支座到同側滾輪輪 轂中心的距離a=。于是單個支座對 軸彎矩為：11M Ga 3000 9.8 0.1544圖3-21 輪軸校核1102.5N?m軸選用45號鋼調質處理，查得其許用彎曲應力(T -1=60MPa則軸的直徑可用下式確定:rM J 1102.5 c C" d 330.057m,.04 1 0.1 60取 d=60mm查表輕軌及重軌，選用24號輕軌做橫移路軌。滾輪直徑取100mm輪寬根據鋼軌取65mm2、支座支座的結構及安裝方式如圖 3-22所示。它安裝在下停車板支承架底部，

40、與兩根相交的支承槽鋼靠三組螺圖3-22橫移機構支座栓螺母墊圈等連接，每塊下停車板有四個支座。軸承孔結構及裝配如圖3-20所示。電動機、減速器和滑接輸電裝置的選用1、電動機的選用計算電動機的驅動力是通過主動輪與軌道間的粘著摩擦實現的。設電機輸出的牽引力最大值為F,而總牽引力是各從動輪的運行靜摩擦力 Fc和運動慣性力Fa之和，于是主 動輪不打滑的條件為F 3Fc Fa。單個從動輪的滾動摩阻力偶矩 M用下式計算：M N（ 3-10）式中，S 滾動摩阻系數，查得鋼質車輪與鋼軌的滾動摩阻系數S =;N滾輪與鋼軌支承面的正壓力 N。1 一 于是M 0.005 - 4000 9.8 490N?mm設滾輪的直

41、徑r=100mm則單個從動輪運動4所需的牽引力為Fc 490 4.9Nor 100設橫移速度為v=s,則其速度最大變化量 v=s，根據具體情況選取 t=（其范圍 通常在一,于是運動慣性力Fa mga 4000 015 2625 N。因此總牽引力為t0.2F 2Fc Fa 2 4.9 26252634.8 N電機要輸出的功率 P F?v 2634.8 0.15 400W0查表JB3074-82丫系列（IP44） 電動機的技術數據，選用電機型號為丫801-4。該電機的額定功率，滿載轉速1390r/min，質量 17kg o2、減速器的選用為保證下停車板的橫移速度，即 v=s，選用傳動比較大的蝸輪蝸

42、桿減速器。滾輪直徑取d輪100 mm于是滾輪的周長為C輪d輪 100 0.314 m所以下停車板橫移時，滾輪的轉速為n輪衛5 28.6 r/min ,故傳動比i 1390 49.6。取蝸桿 。輪 0.31428.6頭數z, 1,查表GB/T10085-1988CW型減速器主要技術參數，取蝸輪齒數z? 53。選用 CWU160-53J F 減速器（GB9147-88 ,中心距 a 160 mm3、滑接輸電裝置對電機的供電采用滑接輸電裝置。根據立體車庫的現場實際情況，選用柔性一體式滑線。該類型滑線的特點是：比較柔軟，可以卷繞成盤，張緊型標準長度為100m也可以根據用戶的要求定長生產。滑線安裝方便，

43、無接頭，電壓降較小，滑線允許運 行的速度高，同時運行平穩，噪音低，集電器的散熱效果好，使用壽命長。它的適用 條件如表3-1 0環境污染等級4級（一般導電粉塵和凝露狀態），耐酸、耐堿、耐鹽霧。環境溫度-15 C +55C相對濕度<95%安裝空間比較小載流量50120A電壓交流660V以下，直流1000V以下運行速度Vc 600m/min柔性一體式滑線按工作條件不同分為張緊型和非張緊型兩種安裝形式。張緊型滑 線就是在安裝時對滑線本體施加一定張緊力；非張緊型是在安裝時無需張緊力，直接 將滑線懸吊安裝。本設計采用張緊型滑線，水平式安裝 ，如圖如圖3-23所示。圖3-23 滑接輸電裝置圖 3-24

44、 DHB-4-10 滑線滑線載流量的選擇必須保證相應滑線載流量I N不小于總計算額定電流I NG即In> Inc。對于下層兩塊停車板，運行電流I |n 2P0 2 550 2.9A。U 380查表滑線本體型號，選用DHB-4-10滑線,如圖3-24所示。懸吊夾選用BXJM-4如圖3-25所示。張緊器選用BJQ-4I如圖3-26所示。集電器選用JDS-25雙挑式如圖3-27所示。圖3-25 BXJM4懸吊夾圖3-26 BJQ-4I張緊器圖3-27 JDS25集電器安全裝置的設計對于立體車庫， 安全裝置是必不可少的。 否則當系統，尤其是提升系統出問題時， 會造成重大的經濟損失。提升系統的安全

45、裝置提升系統采用防墜兩級安全保護，即液壓系統自鎖和安全裝置鎖緊。圖 3-18 控 制元件部分中的球型邏輯閥是利用控制油路油壓的變化來改變球閥芯的位置， 從而實 現對油路通斷的控制。它的特點是：1、閥芯與閥孔為線性接觸，故密封性好，在各種壓力工作下工作時，均可保證 終端位置不泄漏；2、換過程中不對稱的液流作用在球面上的摩擦力使鋼球旋轉，使它不斷改變與 球座間接觸位置，因而磨損均勻，大大提高了元件的使用壽命；3、消除了液壓卡緊現象，動作可靠性大大提高；4、球閥芯采用標準的軸承專用鋼球，精度高，使用壽命長，價格便宜。 基于以上特點，這種閥適用于立體車庫。由于這種閥在使用時無泄漏，當停車板 到位停止后

46、，液壓缸始終處在上位，不會因閥有泄漏而使停車板下降，因此安全可靠 性高。將球型邏輯閥安裝在液壓缸附近，當管道由于某種原因破裂時，閥能自動封閉管 道，使液壓缸內的壓力油不能流出，停車板不會因此而墜落，造成砸車事故。為防止 因液壓油被污染后造成閥內泄漏，所引起停車板墜落，須在球型邏輯閥進出口加過濾 器，保護閥不被污染，保證液壓系統能正常可靠地運行。盡管液壓系統具有自鎖功能，但由于停車時間長短不一，有時一輛車可能停幾十 個小時，甚至更長，液壓系統難免會出現漏油現象；另外提升鏈的長期使用和銹蝕也 可能出現斷裂等問題。因此必須考慮機械安全裝置。機械安全裝置有限速器、安全鉗和緩沖器，三者的安裝布置如附圖提

47、升機構 及機械防沉降安全裝置所示。1、限速器限速器反映上停車板的實際運行速度， 當上停車板的運行速度達到或超過設定的 極限值時（一般為額定速度的 115%以上），限速器停止運轉，并借助繩輪中的摩擦力 或夾繩機構提拉拉桿， 通過機械動作發出信號， 切斷控制電路， 同時迫使安全鉗動作， 使上停車板強行制停在立柱上， 所以限速器是在上停車板超速并達到臨界值時起監測 及操縱作用。 它與安全鉗要聯在一起使用。 當上停車板正常運行時， 限速器不起作用。 本設計中的限速器安裝在立柱頂上。限速器裝置由限速器、鋼絲繩和張緊裝置組成。鋼絲繩的兩端分別繞過限速器和 張緊裝置的繩輪形成一個封閉的環路后，固定在導向板安

48、全鉗的繩頭拉手上，該拉手 能提拉起安全鉗連桿系統。使兩導向板內側的安全鉗楔塊撐緊導槽，是超速下落的上停車板被迫制停。在安全鉗動作的同時，其提拉桿操縱安全開關，使控制電路斷開。 只有當所有安全開關復位后，釋放安全鉗，上停車板才能恢復正常的使用。張緊裝置由支架、張緊輪和配重組成。它的作用是使鋼絲繩張緊，保證鋼絲繩與 限速器之間有足夠的摩擦力，以準確地反映上停車板的運行速度。張緊輪安裝在張緊 裝置的支架軸上，可以靈活地轉動，調整其配重的重量，可以調整鋼絲繩的張力。當 限速器動作時，要求鋼絲繩的拉力應不小于安全鉗起作用時所需力的兩倍，且不小于 300N(GB7588-1995)。2、安全鉗安全鉗是與限

49、速器配套使用的超速保護裝置。當上停車板超速 運行或出現突然情況時，安全鉗能 夠受限速器的操縱，以機械動作將 上停車板緊急制停在立柱上。安全鉗由制停和操縱兩部分組成。制停部分常稱安全鉗。操縱部圖3-28 安全鉗工作原理1-導向板；2-拉桿；3-楔塊;分是一組連桿系統，由限速器動作 時同步操縱。其聯動原理如圖3-28 所示。當上停車板運行速度達到限 速器動作速度時，限速器便停止運 轉，鋼絲繩借助繩輪中的摩擦力或 夾繩機構，提拉起裝在導向板上的 安全鉗連桿系統，使導向板的安全鉗楔塊同步撐住 導槽，超速的上停車板便被制停在立柱上。3、緩沖器圖3-29 緩沖器1-緩沖橡皮；2-緩沖頭;緩沖器是上停車板極

50、限位置的最后一道安全 裝置。當所有保護措施都失效時，帶有較大的速度 與能量的上停車板便會沖向底層，造成嚴重后果。 因此必須設置緩沖器以吸收、消耗上停車板能量， 減少損失。彈簧緩沖器也稱蓄能型緩沖器，由緩沖橡皮、3-緩沖彈簧；4-地腳螺栓;緩沖座、壓縮彈簧和緩沖彈簧座等部分組成，如圖3-29所示。當彈簧緩沖器受到撞擊時，彈簧會發生變形，于是將上停車板下落時產生的動能與勢能轉化為彈性變形能， 是上停車板下落時得到緩沖、減速。安裝時將 4個彈簧緩沖器分別安裝在上停車板四 角邊緣的正下方的地面上。橫移系統的安全裝置橫移系統采用電磁制動器制動。制動器由制動電磁鐵、制動臂、制動瓦塊、制動 彈簧等組成，如圖

51、3-30所示。圖3-30 橫移制動器1-制動彈簧調節螺母；2-制動瓦塊定位彈簧螺栓； 3-制動瓦塊定位螺栓；4-倒順螺栓；5-制動電磁鐵；6-電磁鐵心；7-拉桿；8-定位螺栓；9-制動臂；10-制動瓦塊；11-制動襯料；圖3-31 電磁鐵制動器的原理是：當下停車板處于靜止狀態時，橫移電機、電磁制動器的線圈中 均無電流通過，這是因電磁鐵（如圖 3-31 所示）的鐵心之間沒有吸引力，制動瓦塊 在制動彈簧的壓力作用下，將輪軸抱緊，保證了停車板處于不工作的靜止狀態；當橫 移電機通電旋轉的瞬間，制動電磁鐵中的線圈也同時通電，電磁鐵心迅速磁化吸合， 從而帶動制動臂克服制動彈簧的作用力，使制動瓦塊張開，與輪

52、軸完全脫離，從而使 停車板在無制動力的情況下得以運行；當停車板到達相鄰車位時，觸及行程開關，橫 移電機失電，制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵心中的磁力迅速消失，鐵心在 制動彈簧力的作用下通過制動臂復位，使制動瓦塊再次將輪軸抱住，則停車板停止工 作。此外，在下停車板側面運動方向的支承架上，同樣安裝彈簧緩沖器，每側前后各 一個。用以減輕板與板、板與地坑壁之間的碰撞。4控制部分的設計按任務書要求，設計采用電氣控制系統，由于本設計的立體車庫較為簡單，故不 采用可編程控制器，而使用傳統的繼電器控制系統實現邏輯控制。控制電路的設計由前文設計可知，對于每塊上停車板它的上升需要液壓泵電機、電磁換向閥、球型

53、邏輯閥三個閥的電磁鐵同時得電；其下降只要球型邏輯閥一個閥的電磁鐵得電，即 可靠板與車的自重使液壓回路卸荷。對于下停車板，因為車庫下面三個車位均為出口， 因此無需為下停板專門設計橫移控制開關，而只要靠上停車板下降時邏輯控制使其橫 移即可。設計控制元件如下：每個上停車位立柱的上下各有一個限位開關，導向板上下則 各有限位開關打板，提升或下降時打板碰撞到對應的限位開關，切斷電路，迫使停車 板立即停止運行。同理，每個下停車位的地坑壁上各有一個限位開關，下停車板上則 各有一個限位開關打板，橫移至某個車位時，限位開關打板碰撞到對應的限位開關， 切斷電路，迫使停車板立即停止運行。上層1、2、3三個車位的下降邏

54、輯控制流程圖如圖 4-2、4-3和4-4所示。整套控制電路設置常用工作點動按鈕 6個，分別控制上層1、2、3三個車位停車 板的提升和下降；輔助點動按鈕 5個，用于發生意外情況后，控制兩塊下停車板單獨 橫移時電機的正反轉，共4個，以及急停按鈕1個。電氣元件的選擇輔助控制電路采用光電傳感器識別空位，行程開關控制位移定位，熔斷器、接觸 器、熱繼電器保護電路。光電傳感器能敏感到由紫外線到紅外線 的光能量,并能將光能轉化成電信號。它具有 結構簡單、重量輕、體積小、價格便宜、響 應快、性能穩定及具有很高的靈敏度等優點。 在工業應用中可分為對射式、透射式、反射 式和遮蔽式等四種基本形式。本設計采用對 射式光

55、電傳感器。它由發送器和接收器兩部 分組成，結構上兩者是相互分離的。安裝時 將接收器安裝在上停車板底面中心，發送器 與接收器同軸線，安裝在下停車板表面，其 原理如圖4-1所示。有車時，車底板反射光 信號，使光電傳感器接通，無車時，由于提 升到位的上停車板與傳感器的距離超過檢測圖4-1光電傳感器電控原理范圍，故傳感器不通。利用這個原理來檢測車架上有沒有車。這樣既方便使用也方便安裝，不會因為光纜太長而出現問題。行程開關主要用于將機械位移轉變為電信號， 構成行程控制或機械動作的程序控制。行程開關由機械部件來直接操動，根據所適用的機械可分為一般用途行程開關和起重及冶金設備用行程開關。設計選用一般用途行程開關，型號為LX19K熔斷器是用來在低壓配電系統或機械設備