1、本科畢業設計（論文）GRADUATIONDESIGN(THESIS)俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計機電工程學院題目學生姓名指導教師學院專業班級本科生院制2017年6月俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計 俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計摘要機械式立體停車庫是專門用來停放各類車輛立的倉儲設施，它的優點在于能夠發揮空間的優勢，這樣就能充分地利用土地資源，從而實現最大限度地停車，是專門用來解決城市交通問題的停車設施。本課題主要研究屬于簡單升降類立體停車庫中的俯仰式機械立體停車庫，并對其進行支承和動力結構裝置的設計以及優化。通過對長沙各大立體停車庫的調研，以及查閱國內外相關的文獻之后，結合了

2、理論依據與現實依據，最終確定了設計方案；根據設計方案，對俯仰式立體車庫的支承和動力裝置進行結構設計，建立裝置的三維模型；在構建了三維模型的基礎上，使用SolidWorks軟件進行裝配體以及各個零部件的運動學、動力學仿真分析，檢查裝置的干涉情況以及運動軌跡，最終得到合理的運動軌跡和無干涉的裝配體；分析裝置的受力情況，進行主要受力零件的強度校核和結構優化；經過多次的校核與優化，得出了最終的設計結果，實現了俯仰式立體車庫的輕量化，極大地降低了成本，提高了經濟效益。關鍵詞：立體車庫SolidWorks設計俯仰式THESUPPORTANDPOWERPLANTSTRUCTUREDESIGNOFTHELUF

3、FING3DGARAGEABSTRACTParkingisdesignedtoachievestoragefacilitiesforparkingvehicles.Allkindsofmechanicalstereogaragecanmakefulluseoflandresources,playspaceadvantage,canachievemaximumparking,isaneffectivewaytosolvecitytrafficproblems.Inthispaperthepitchtypestereoscopicgarageliftingsimplestereogarageast

4、heresearchobject,designsupportandpowerstructureandoptimization.ThroughtheinvestigationoftheChangshaparking,aswellasliteratureathomeandabroad,combinedwiththetheoreticalbasisandpracticalbasis,tofinalizethedesign;accordingtothedesign,supportandpowerdeviceofpitchtypestereogaragestructuredesign,3Dmodelbu

5、ildingdevice;accordingtothethree-dimensionalmodelofthedevicetheuseofSolidWorkssoftware,thekinematicsanddynamicssimulationanalysis,interferencecheckingdeviceandtrajectory,finallyobtainedthereasonabletrajectoryandnointerferenceofassembly;loadingconditionsanalysisdevice,checkthestrengthandstructureopti

6、mizationofthemainstresspartsafter;Aftercheckingandoptimizing,thefinaldesignresultsareobtained.Thelightweightofthepitchingtypeparkinggarageisrealized,whichgreatlyreducesthecostandimprovestheeconomicbenefits.Keywords:StereogarageSolidWorksMechanicalDesignLuffingType目錄TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark

7、6 o Current Document 第1章緒論1課題背景1意義1立體車庫國內外現狀2長沙立體車庫調研3 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 蔚藍之星地下立體停車庫調研4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 湖南省人民醫院垂直升降停車塔調研5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 國儲電腦城升降橫移式立體停車庫調研6總結71.5課題內容及思路8課題內容8課題思路8 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第2

8、章俯仰式立體車庫的系統總體設計10設計要求10設計方案的確定與分析10方案一：車庫與建筑分離11方案二：車庫置于建筑之中11立體車庫方案確定11立體車庫的設計方案12 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 立體車庫工作原理及停車流程12立體車庫設計參數的確定13本章小結15 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第3章俯仰式立體車庫結構設計及建模16引言16俯仰式立體車庫外框架設計及建模16俯仰式立體車庫提升及液壓系統設計17液壓系統的設計17曲柄、搖桿的設計19虛擬裝配及干涉分析20 HYPERLIN

9、K l bookmark20 o Current Document 本章小結21 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第4章俯仰式立體車庫運動學仿真及結構優化22引言22動力學仿真及優化22本章小結24 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第5章主要受力零件強度校核25搖桿的計算25導軌的計算26螺栓的計算28本章小結30 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 總結與展望31致謝32參考文獻34俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計俯仰式立體車庫支承和動力

10、裝置結構設計第 頁共34頁第 頁共34頁第1章緒論課題背景科技在不斷發展，時代也在不斷進步。我國的城市經濟在此基礎上飛速發展，同時也帶動了汽車工業的發展，現如今擁小汽車已經走入各家各戶，汽車的數量不斷增多，然而城市的停車位數量缺沒有相應的增長，于是就產生了城市停車位嚴重不足的問題（如圖1-1）。停車問題是城市在發展過程中所必須處理好的交通問題。交通問題又分為靜態交通問題和動態交通問題。所謂的靜態交通，是指車輛的停止狀態；而動態交通則是指車輛的行駛狀態，它是相對于靜態交通而存在的一種交通形態，它們之間既互相影響，又互相聯系。停車設施的建設，是解決城市靜態交通問題的主要內容。如果車輛不斷增加，而停

11、車設施建設的速度卻跟不上的話，兩者之間就會失去平衡，城市就會出現停車困難等一系列問題。我國機動車輛這幾年的平均增長速度大概處于15%-20%之間，但與此同時，城市停車設施的平均增長速度卻只有不到3%，特別是在大城市，機動車數量的增長速度遠遠超過停車基礎設施建設的速度。所以，我們要重視城市停車難的問題，并積極尋求解決措施。隨著城市規模越來越大，人類的生產、生活方式逐漸開始集中，因此人們的生存空間就變得越來越小，于是利用空間的理念便被人們所提出來立體車庫應運而生。機械式立體停車庫既可以小規模的設置，同時也可以大面積的使用，比如與停車樓、地面停車場或是與地下車庫組合建設。立體車庫能有效解決城市停車難

12、的問題，同時也是停車產業發展的必經之路。意義停車場迅速發展，由原來的平面停車，變成了現在的立體停車；由簡單的機械車庫變成了現在計算機管理自動化的現代立體車庫，成為了同時具有觀賞性和實用性并且適合城市環境的建筑。隨著人們生活水平的不斷提高，汽車進入了各家各戶，這給停車產業提供了前所未有的發展機遇。立體車庫與傳統的平面停車庫相比，優點非常明顯：（1）突出的節地優勢。以往的平面車庫由于要留行車通道，故平均一輛車就要占據約40平方米的面積。立體車庫卻可以使地面的使用率提高8090，如果采用20層的立體式停車庫的話，同樣是40平方米的土地面積上便可存放約30輛車，這樣可以極大地節省土地資源，并節省土建開

13、發成本。（2）有效地保障人身和車輛的安全。當人處于車庫內，或是處于車未停準位置，整個停車設備便不會運轉。應該說，與平面車庫相比，立體車庫從管理上可以做到徹底的人車分流。（3）免除安裝采暖通風設施。在地下建設立體停車庫，可以免除安裝采暖通風設施。因此，運行中的立體車庫耗電量要比工人管理的平面停車庫低很多。圖1-1停車位不足導致的交通擁堵立體車庫國內外現狀日本是最早開始研究立體車庫的國家之一。從20世紀50年代中期開始，一直到1960年終于建成了第一座只有四個車位的二段式立體停車場。在此之后日本不斷引進西歐的技術，60年代末，僅東京市就建成了各種形式的立體車庫40座。到了1971年，日本又開始了裝

14、配自行式立體車庫的研究。根據日本建設廳的調查統計，在日本從事立體車庫的開發研究和生產制造的公司總共約有200家。到目前為止日本現有的立體停車位已經超過了350萬個，包括升降橫移式立體車庫、水平循環式立體車庫和堆垛式立體車庫，其中又以升降橫移式停車設備為主。韓國的立體停車技術主要是參考和學習了日本的立體停車技術。韓國從20世紀70年代中期開始了立體車庫的研究，到80年代開始引進日本的立體停車技術，經過將近10年時間的吸收改進和本土化，于90年代開始使用和推廣。在韓國，立體停車得到了政府的高度重視，在政府政策的支持下，各類立體停車設備得到普遍開發和利用。韓國近幾年立體車庫的增長速度都保持在30%左

15、右。歐洲的意大利和德國等國家從事立體停車設備的研究開發時間比較早。意大利較好的立體車庫公司有Sotefin、Interpark,還有德國的Palis等。由于歐洲大部分國家地廣人稀，土地資源較為富余，停車設備的應用量不是很大，停車問題表現并不突出，故歐洲的立體停車設備多為巷道堆垛式。20世紀80年代初，我國開始了立體停車場的研究和開發。90年代以來，人們生活水平迅速提高，汽車行業迅速發展，立體停車場的應用便逐步推廣。到了2003年底，我國的56個城市，總計興建了879個立體停車庫，約8萬個車位。其中有將近4萬個停車位是用于住宅小區的配套設施。我國的立體停車庫，主要集中在浙江、廣東、江蘇、上海和北

16、京等地。目前我國從事立體停車設備研究開發和制造的企業已有30余家，這表明我國的立體停車行業已經興起，并且實現了引進技術和自我開發研制的結合，生產技術水平有了極大的提高。長沙立體車庫調研2015年以來，立體停車行業受到了政府的支持，一些有利于發展立體停車的政策不斷出臺，由此引發市場廣泛關注。在此之前，發展立體車庫雖然作為解決城市停車難問題的有效手段，但其推進速度卻出奇的慢。隨著政府各項政策的支持，業內普遍認為，2016年將是立體停車行業發展的轉折年，長沙的立體車庫將會如雨后春筍般飛速建設。由于科學技術的發展，汽車生產的成本不斷降低，隨之而來的就是汽車數量的激增。據統計，到2016年2月底，長沙機

17、汽車數量已突破200萬輛，而據長沙市停車場管理數據顯示，目前長沙市的停車位只有約51萬個，汽車數量與車位比約為10:3。俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第 頁共34頁第 頁共34頁蔚藍之星地下立體停車庫調研蔚藍之星地下停車庫為升降橫移式立體停車庫。升降橫移式立體停車庫是利用載車板在豎直方向上的升降，或者在水平方向上的平移來存取停放車輛的停車設備。升降橫移立體車庫的適應性非常強，車庫的每個車位均有一塊載車板，當需要存取車輛時，對應的載車板通過升降和橫移運動到達地面，車主將車開入或開出，完成存取過程；停放在車庫內地面的載車板只作橫移運動，不能進行升降運動；上

18、層車的存取，需通過中層和下層的車位橫移空出空位，再將載車板降到地面，車主才可以進入上層車庫內將汽車開進或取出車庫。升降橫移式立體車庫的每個車位均由電機驅動，從而實現載車板的垂直升降或水平橫移。垂直升降通過鏈條帶動搬運器來實現，橫向移動則借助導軌。升降橫移式立體車庫主要優點在于它的升降和橫移對同一層的載車板來說是獨立的，可以自由行動，并且動作時間短，這樣就大大縮短了存取車的時間。升降橫移式立體車庫大都是以多層多列的形式出現，除頂層外每層都要留一個空位，作為交換車位，除底層以外的所有載車板均能自由升降運動，除頂層以外的所有載車板都能自由橫移運動。當選定某個車位存取車輛時，這個車位下方到地面之間的所

19、有車位要向空位方向橫移一個載車板的距離，從而在選定的車位下方形成一個升降通道，此時，選定車位的載車板降至地面，車輛便可開進或取出，見圖12：圖1-3為小組的現場調查照片：圖1-3現場調查湖南省人民醫院垂直升降停車塔調研湖南省人民醫院垂直升降塔，是車庫出入口獨立設置的立體車庫。這種車庫，在存車時車輛由入口駛入車庫，當取車時，車輛需要從出口駛出車庫，而且車庫的每個車架里面最多只能停放一輛車。垂直升降停車塔系統構成：由整體框架、升降機構和自動控制系統三個部分組成。垂直升降停車塔功能分析：能起到支撐、保護、傳輸的作用，也能實現自動存取。垂直升降停車塔優點：出入口獨立設置，保證車輛駛入和駛出的方向一致，

20、避免了車輛的調頭工作，減少了存取車人數多時的等待時間。垂直升降塔缺點：車庫出入口獨立，不設換向機構，不能實現換向，需要在出口前面留有足夠車輛行駛換向的空間，這樣就增加了車庫的附屬建筑面積；每個車位內只能容納一輛車，導致車庫的容量變小，如果想將車庫加高來增加容量的話，勢必會影響到周圍的建筑物；車庫設置出口和入口，增加了車庫控制系統的設計與編制難度，增加了控制設備。圖1-4為調研圖片：圖1-4人民醫院垂直升降停車塔國儲電腦城升降橫移式立體停車庫調研國儲電腦城同樣也采用了升降橫移式立體停車庫。升降橫移立體車庫包括多層框架結構，而橫移導軌就設置在框架上。每一層的橫移導軌上都設置有載車板，載車板可以在導

21、軌上自由橫移。國儲電腦城的車庫特征在于：載車板一端的橫梁上安裝有減速器和升降電機，升降電機和減速器通過鏈輪和鏈條帶動安裝有4個鏈輪的傳動軸，而每個鏈輪又帶動一根鏈條。為了更好的與載車板連接，鏈條的一端設計成套狀，套狀的一端套在載車板縱梁上的鏈輪組上，鏈條的另一端則繞過一個鏈輪與載車板連接。為了防止鏈條斷裂導致載車板掉落，載車板上安裝了防墜掛鉤，用于懸掛載車板。防墜掛鉤的彈出與復位由電磁鐵和復位彈簧來控制。以下具體介紹升降橫移式立體車庫的出入庫方法，：（1）將每一層空閑的車位（頂層除外）集中在同一縱向位置上，作為初始位置。（2）如有汽車入庫按如下步驟進行1）如需進入底層的停車位，直接駛入有載車板

22、的車位即可。2）如需進入底層以外的上層車位，要先將位于上層車位下方的車位進行橫移，空出一個下降通道，然后將該上層停車位的載車板降到地面，然后將車輛駛入載車板，再將載車板復位；最后將其它載車板復位。（3）如有汽車出庫按如下步驟進行1）底層汽車出庫，直接駛出即可。2）如上層車位的車出庫，同理也要在該車位下方橫移出一個垂直下降通道，然后將該車位載車板降到地面；車輛駛出后，再將該載車板復位；最后將其他載車板復位。圖1-5為調研圖片：圖1-5國儲電腦城立體停車庫1.4.4總結為了解決城市用地緊張、停車難這兩大難題，我們需要合理利用土地資源和空間，而發展立體停車，正是解決這兩大難題最好的辦法。機械式立體停

23、車庫，不僅能夠減少城市的停車建設用地，也節省了車主購買停車位的成本。業內人士指出：立體車庫，將是以后停車庫行業發展的主要方向，也是開發投資的重點。在立體停車庫行業的建設中，蘊藏著無限商機，人們應該堅持科學的發展觀，理性地思考，切莫盲目投資和建設立體停車庫。俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第 頁共34頁1.5課題內容及思路課題內容立體車庫擁有節省空間、美觀、安全、易停等獨特優勢，非常適合應用于人流量、車流量較大的醫院或是繁華商業中心等。立體車庫種類繁多，主要有以下形式：簡易升降類、平面移動類、水平循環類、垂直升降類、巷道堆垛類、垂直循環類、升降橫移類等。下面簡單介紹其中幾種常見立體車庫類型及

24、其特點如表1-1。表1-1立體車庫的幾種主要類型及其特點序號類型特點及使用1升降橫移式立體車庫優點：設置靈活、能耗低、造價低、操作簡便、結構簡單缺點：因受力鏈繩及存取時間的限制，建設規模有限，一般不超2垂直循環式立體車庫過5層，占地面積大，自動化程度較低。優點：存取自動化，占地面積小。缺點：存取室狹小，存取車不方便，結構易變形，工作機動性較3巷道堆垛式立體車庫差，能耗高，震動產生噪音，存取車速度慢，目前較少使用。優點：自動化技術高，能耗低，噪聲低。4簡單升降式立體車庫缺點：進出口少，等待時間長。優點：充分利用空間，操作容易、結構簡單。缺點：力學結構不合理。通過比較發現，俯仰式立體車庫是綜合性能

25、非常良好的機械立體車庫，本文最終的課題選定為俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計。課題思路根據總體方案來繪制三維模型，與此同時進行強度的校核、疲勞分析還有結構的優化，并不斷的改進三維模型，然后通過三維模型畫出二維圖紙，最終完成畢業設計論文。如圖1-6：俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第 頁共34頁圖1-6課題思路俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第2章俯仰式立體車庫的系統總體設計設計要求1）適用于家庭車庫、別墅或者住宅停車場的改造2）設備安裝簡單。3）實現一個車位泊兩輛車。4）設有防墜保護裝置，確保車輛停放安全。5）配備防止外人啟動設備的專用鑰匙和開關1。設計方案的確定與分析俯仰式立體車

26、庫，一般分為上下兩層，車輛的存入或取出一般借助俯仰機構來實現，是一種簡單的升降類機械式立體停車設備。機械式立體車庫，有兩種設計方案。一種是立體車庫與建筑物分離，一種是立體車庫置于建筑物內，如圖2-1：圖2-1立體車庫與建筑物的關系第10頁共34頁俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第 頁共34頁第 頁共34頁方案一：車庫與建筑分離立體車庫與建筑物分離，也就是車庫安裝在建筑外，擁有獨立的出入口。車庫系統構成：自動控制系統、升降機構、整體框架。車庫功能分析：可對車輛起到自動存取、保護、支承、傳輸的作用。方案一優點：該方案減少了車庫的設計難度，建造費用和復雜程度。

27、由于獨立于建筑外，不會對房間內造成遮擋或者噪聲等影響，同時也減少了車庫控制系統的設計與編制難度。方案一缺點：該種設計方案，必須在獨立于建筑外的車庫門口前留有足夠的空間以便車輛調頭，這樣就增加了車庫的附屬建筑面積。結論：該方案適用于內部建筑面積緊張的小區內。方案二：車庫置于建筑之中車庫置于建筑物之中，就是車庫只有一個口，既作為入口，也作為出口。車庫系統構成：同方案一。車庫功能分析：同方案一。優點：車庫安裝在建筑物內，減少了車庫的附屬建筑面積，同時也減少了控制設備。缺點：為了不影響對建筑內部其他空間的利用，增加了車庫的設計難度。結論：該方案適用于內部面積寬松的小區。立體車庫方案確定通過綜合分析上述

28、兩種種方案，從占地面積以及建筑成本考慮，置于建筑之中的立體車庫最適合大部分城市住宅小區，因此確定方案二為本設計的總體方案。俯仰式立體車庫，一般只適合中小型汽車停放。占用空間小，操作方便且安全性能好，可廣泛用于住宅小區、企事業單位及地下室等。俯仰式立體車庫的總體功能共分為三種：第一種是俯仰功能，第二是支承功能，第三是控制功能，均可由機械系統來實現。俯仰式立體車庫的系統功能結構2圖如圖2-2所示：立體車庫的設計方案立體車庫工作原理及停車流程俯仰式立體車庫是簡易升降類停車設備中的一種，在俯仰機構的驅動下，載車板俯仰運動，從而實現汽車的存入或取出。其停車流程也很簡單：需要存取上層車輛時，要先把下層車輛

29、取出，待上層車輛存取完畢后，再把下層車輛存入。停車原理3、停車流程如圖2-3、圖2-4：圖2-3俯仰式立體車庫提升系統原理圖圖2-4停車流程圖2.3.2立體車庫設計參數的確定在汽車庫建筑設計規范與停車場規劃設計規則中，對汽車的外廓尺寸及重量以及其他的事項都有規定見表2-1、表2-2。表2-1汽車設計車型外廓尺寸及重量車型夕卜廓尺寸（m）重量（t）長寬高小轎車（小）4.801.701.601.50小轎車（中）5.051.851.601.60小轎車（大）5.602.051.652.20輕型車5.051.852.002.00表2-2車輛縱橫向凈距（m）項目微型汽車和小型汽車大中型汽車和鉸接車車間縱向

30、凈距2.004.00車背對停車時車尾間距1.001.00車間橫向凈距1.001.00車與圍墻、護欄及其他構筑物之間縱向距離0.500.50車與圍墻、護欄及其他構筑物之間橫向距離1.001.00俯仰式立體車庫，主要分為鋼結構部分、載車板部分、傳動系統、控制系統安全防護措施等部分組成，且一般使用液壓系統操縱載車板的升降，存取車方式與垂直升降地面上兩層相同4。它的特點是結構簡單，操作簡便。根據適停車輛（中小型）種類，確定俯仰式立體車庫的外形尺寸表2-3、表2-4。表2-3簡易升降類停車庫裝置尺寸中長寬要求車型容車尺寸容車質量設備裝置尺寸范圍（長X寬X高）/mm/KG長L/mm寬W/mm小型車4400

31、X1750X145013004800-5100(2250-2350)XN中型車4700X1850X145015005100-5300(2350-2450)XN大型車5000X1900X155017005300-5500(2400-2550)XN特大型車5300X2050X155023505500-6300(2550-2700)XN注：N停車單元數即聯立數表2-4簡易升降類停車庫裝置尺寸中長寬要求型式設備裝置尺寸范圍高H/mm備注垂直升降地面兩層3500mm-3650mm垂直升降半地下兩層3500mm-3650mm（不含地坑高度）地坑一層深1950mm-2100mm垂直升降半地下三層5400mm

32、-5600mm（不含地坑高度）地坑二層深3900mm-4050mm俯仰升降地上兩層2800mm-3150mm結合外形尺寸、設計標準，初步獲得俯仰式立體車庫的設計參數：（1）汽車長度：中小型車，主泊位長度4700mm。（2）汽車寬度：中小型車，主泊位寬度1850mm。（3）單層高度：中小型車，主泊位高度1550mm。（4）上層車庫承載能力：2噸。本章小結本章通過分析俯仰式立體車庫的功能、優缺點，明確了車庫的設計要點，如設計參數、技術參數等，初步確定了車庫的尺寸、重量，為第3章的三維造型提供了尺寸參數、材料參數。第3章俯仰式立體車庫結構設計及建模引言上一章我們清楚的認識到俯仰式立體車庫的外形結構，

33、以及運動特點。并且了解學習了車庫設計的基本情況（包括建造地點的選擇，車庫建造的空間規范，建造時的安全問題，以及車庫后期的使用注意事項等），并且確定了設計思路，第3章將結合前面章節對俯仰式立體車庫進行三維模型5的建立。俯仰式立體車庫外框架設計及建模俯仰式立體車庫由兩層車庫構成（外框架以及載車板），采用鋼結構的形式。在結構的連接形式上采用簡單可行的螺栓連接以及焊接作為主要連接方式，因此在設計時要求我們考慮螺栓連接的安裝要求,再加上需設計的車庫連接方式多為焊接，因此還要考慮焊接時焊縫的設計。俯仰式立體停車庫外框架的三維模型如圖3-1所示，外框架的總體結構尺寸為長2550mm,寬2514mm,高度25

34、10mm。圖3-1俯仰式立體停車庫外框架俯仰式立體車庫提升及液壓系統設計3.3.1液壓系統的設計本文設計的立體車庫的驅動是雙缸驅動，由液壓缸來帶動支撐臂的上下擺動，進而帶動載車板上下移動，其中拉桿起支撐作用。在方案設計中選定的車輛的長、寬、高尺寸為4700X1850X1550mm，提升高度為1900mm左右，根據方案設計各構件長度和各連接處的安裝尺寸，拉桿長度為2000mm，根據行程及結構尺寸，液壓缸選用型號6為車輛用液壓缸，三維模型及其簡單示意圖如圖3-2、3-3所示。L1鬣十行程2Xi(H10)圖3-3車輛用液壓缸簡單示意圖俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計俯仰式立體車庫液壓系統的油路圖

35、如圖3-4所示，下面詳細說明俯仰式立體車庫的液壓系統油路圖中各部分的名稱和功能：物14圖3-4俯仰式立體車液壓系統油路圖l是定量液壓泵，它的作用主要是用來執行供油；17是電磁溢流閥，它的作用主要是用來實現液壓系統卸荷控制和最高壓力的設定；5是壓力表，它的主要作用是用作顯示工作壓力的；2是過濾器，它的主要作用是對流進系統的液壓油進行過濾，確保流入液壓系統的油液是清潔的；4是單向閥，它的主要作用是防止液壓系統中的油液倒灌；16是電磁比例調速閥，10、11是液壓缸，而且10、11之間是并聯關系，它們的主要作用是當10、11帶動載車板上升時，16要進行旁路節流調速，當10、11帶動載車板下降時，16要

36、實現回油節流調速；7、14是電磁比例節流閥，它們的主要作用是用在兩個液壓缸的同步控制，一個電磁比例節流閥跟隨同步控制，另一個主令控制閥；8、15是液壓橋路，由4個單向閥組成，添加它們的原因主要是因為節流閥只能順著單一方向進油，添加8和15之后，便可以實現載車板在升起和降下時，比例節流閥都可以正常的運轉；6是手動節流閥，它的主要作用是作為液壓系統調試時的備用閥；9、13是電控單向閥，它們的主要作用是為了防止斷電鎖停；12是應急閥，又叫雙缸聯動的手動下降閥，它的主要作用是當突然停電或者液壓系統發生故障，無法正常工作的時候，操作人員可以手動操作12，使車庫的載車板以較低的速度下降。當車庫的載車板存車

37、上升的時候，系統第18頁共34頁俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計圖3-6搖桿三維模型圖第 頁共34頁會接到一個上升的指令，此時17電磁溢流閥就會開始運行，促使它里面的二位二通電磁換向閥開始通電，系統升壓。啟動階段，比例調速閥由計算機控制，將其由最大開度調節到最小開度，于是載車板的速度就會逐漸變大，減速階段與此類似。要平穩實現載車板的啟動、停止，只需要調節相應的比例調速閥，最后電磁溢流閥17斷電，液壓泵卸載。在系統中可以把比例調速閥16換成普通調速閥，但是有個前提，就是對系統起、停平穩性的要求不是很高，并且要提前把開J的大小給調整好，這樣做的效果可以大大簡化液壓泵控制系統。要確保流進雙缸的流

38、量相同，并且要實現雙缸的同步運動，需要調節2個比例節流閥7和14。當車庫的載車板存車下降的時候，系統會接到一個下行的指令，此時比例調速閥16馬上會被關閉，電控閥9，電控閥13通電，然后會被打開，控制比例調速閥16的開度逐漸增大，液壓缸中油液經比例調速閥7和14，再經比例調速閥回油箱。要使載車板按照理想的速度曲線平穩運行，同樣可以通過控制比例調速閥的流量來實現。3.3.2曲柄、搖桿的設計在俯仰升降立體車庫中，搖桿的主要作用是由液壓缸帶動其上下擺動，進而帶動載車板運動，實現載車板的上下移動，而曲柄的作用則是在整個過程中支撐和穩定載車板。具體結構設計如圖3-5、3-6所示。根據中小型車的汽車尺寸確定

39、曲柄和搖桿的總體尺寸。曲柄長1465mm，寬150mm，厚度為79mm；搖桿的長2000mm，寬150mm,厚度為60mm。曲柄和搖桿的材料均選用為Q235-A。圖3-5曲柄三維模型圖O*r*雹*俯仰式立體車庫支承和動力裝置結構設計第 頁共34頁3.4虛擬裝配及干涉分析圖3-8俯仰式立體車庫干涉分析3.5本章小結本章主要是研究了俯仰升降兩層立體車庫的結構，設計出了立體車庫的主要構件，包括車庫框架結構的設計、提升及液壓系統的設計三大方面，對這些主要構件進行了三維建模、裝配體的三維建模，并且對立體車庫的裝配體進行了干涉檢查，提出了解決發生干涉問題的辦法。第4章俯仰式立體車庫運動學仿真及結構優化引言

40、本文所研究的俯仰式機械立體車庫是一個比較復雜的機電系統，對此立體車庫進行設計，如果是按照傳統的設計模式，對模型進行反復測試并且改進，很難有效地提高立體車庫的性能，而且還會耗費大量的物料和時間，增加成本，因此我們要采用了更先進的設計方法來解決這一難題，在此主要是solidworksmotion、solidworkssimulation技術。solidworksmotion技術可以計算各種運動參數如位移、速度、加速度，以及運動部件之間產生的各種相互作用力、力矩、慣量，solidworkssimulation技術可以做有限元分析和散熱分析，其中又包含受力分析、跌落測試、疲勞測試、壓力容器等。這種技術

41、優點在于不僅能更好的完成傳統設計模式所可以完成的任務，還能有效地縮短俯仰式立體車庫的開發周期，更好的提高俯仰式立體車庫的性能，降低生產成本，提高經濟效益。solidworks能夠方便的實現多剛體系統的運動學及動力學仿真，本章主要就是利用solidworks軟件對立體車庫進行運動學、動力學仿真分析，并對所得結果加以分析研究，這樣就可以有效地提高立體車庫的性能。動力學仿真及優化建立運動仿真模型，利用solidworksmotion插件，對第三章所得的三維模型（具體尺寸參數見第二章和第三章）進行運動學仿真7。假設汽車重量為2噸，將汽車重量模擬為20000N的常力施加在載車板上，方向垂直向下（-Y）。

42、為了節能，以馬達力的峰值最小為目標函數，對機構的結構參數進行優化。改變機構的結構參數進行運動仿真，求取馬達力的峰值，發現液壓定位卡子在搖桿上的位置8對于馬達力的影響很大。建立如下的優化模型：目標函數：馬達力峰值。設計變量：液壓定位卡子中間圓孔到邊線的距離x（如圖4-1），定義區間為900-1100mm，步長設置為10mm。約束：載車板最大位移小于1494mm（最高位置），載車板最小位移大于311mm（最低位置）。通過計算，得到最優點X=1035mm，此時馬達力的峰值最小。圖4-1液壓定位卡子位置在最優結構下的位移、馬達力如圖4-2所示：0秒時載車板的Y坐標為311mm,此時載車板處于最低位置；

43、10.4秒時，載車板的Y坐標為1494mm，此時載車板處于最高位置。6.2秒和10.8秒時，馬達力取得峰值48009N，對應的載車板Y坐標為930mm。400q44W2-41935-35661-C-.GO2.DD4.CDB.ME.CO1Q.0Q12.Q014.DQ16.GG1E.0O2&.Gfl時間(aec)0002.GQ4006.008.001-0.0012.G014.001S.tHt1S.002000日寸冋(軟門回匿翁544723695BOOT25S61-.&0Z.G&匿卿4UU盍u.-.*Ji4.C00.0-DB.0G1G.0012.&C-14.0O1fi.Q01B.0O20.C0時間(

44、aec)&.GG2.004.GC-6.0GB.GO-HJ.M120014.M時間sec)16.001fi.SC20.00圖4-2馬達力、載車板位移圖本章小結本章運用三維造型軟件Solidworks，對俯仰式立體車庫的工作狀況進行運動學、動力學仿真分析。通過對立體車庫的仿真測試，可以發現設計上的不足，并且予以改進9，從而有效地縮短了俯仰式立體車庫的設計開發周期，提高了立體車庫的性能。第5章主要受力零件強度校核5.1搖桿的計算根據第四章的仿真分析，當載車板的Y坐標為930mm時，此時馬達力取得峰值48009N，由于馬達力的計算是在有冗余約束的情況下計算的，力集中在單側馬達，實際需要雙側馬達共同作用

45、，故實際馬達力為24004.5N。此時的搖桿位置及受力狀態如圖5-1，由圖可知搖桿的邊界條件及最大受力點，通過solidworkssimulation對該位置的搖桿進行靜力學分析，具體步驟如下：（1）生成新算例；（2）應用材料為普通碳鋼Q235-A；（3）應用夾具；（4）應用外界載荷（最大馬達力24004.5N，方向垂直搖桿側面）；（5）劃分網格；（6）運行算例；（7）得出結果如圖5-2：O圖5-1搖桿邊界條件及載荷作用點vanMiEes訊臨皿叭MPa|WSe-bDDL2.D70G4DDL6.9D2e4iD0i.a53e-biD0.432e-003Tk劇B；乙4靛葉冊2咖斬曲.J曙世儡箭n&h

46、m豌出側913.T674.432-0(13-.3.449t-riDL.3.1044001.2760t-riDLB.2.41564DD1.U25e+DD1.13B0e4DDLI.l.D55e+DDl圖5-2搖桿有限元分析從圖中可以看出該搖桿的最大應力為41.39MPa而鑄造碳鋼的屈服力為248.2MPa,5-1）（5-2）取安全系數為1.5，按公式（5-1）計算：TT41.39248.2二165.471.5故搖桿的強度符合要求。5.2導軌的計算由圖5-3可知導軌的邊界條件以及載荷，理論上當液壓缸平行導軌時，最大馬達力即為最大載荷，通過solidworkssimulation對導軌進行靜力學分析，

47、具體步驟如下：（1）生成新算例；（2）應用材料為普通碳鋼Q235-A；（3）應用夾具；（4）應用外界載荷（最大馬達力24004.5N，方向平行導軌，垂直導軌上表面）；（5）劃分網格；6）運行算例；7）得出結果如下圖5-4圖5-3導軌邊界條件及載荷圖5-4導軌有限元分析從圖中可以看出，導軌的最大應力為4.51MPa,而鑄造碳鋼的屈服力為248.2MPa,取安全系數為1.5，按公式（5-3）計算：cQ（5-3）248.24.51=165.5（5-4）1.5故曲柄的強度符合要求。螺栓的計算根據設計，采用的是GB/5780-2000T六角頭螺栓C級M36X220,螺紋直徑為36mm,長160mm,產品

48、等級為C級（相對公差等級6.8以下的普通低碳鋼），查表5-1、表5-2得到其屈服極限csmin=190mpa,安全系數取2.5-3。受力分析得到螺栓10所受的力主要為剪切力及擠壓力,螺栓受力如圖5-5：圖5-5螺栓受力圖由第四章的運動學仿真可知螺栓的最大受力為F=679N,如圖5-6。0.(104.QQ3.0012.001G.0-020.00日寸間(sec911$6芯Z3S3S65312圖5-6螺栓受力按公式(5-5)進行計算：t=ismij=1930=63.3Mpa(5-5)s將公式(5-5)所得結果代入公式(5-6)計算5-6)t=F=19.66Mpa&d24將公式(5-6)所得結果代入公

49、式(5-7)進行計算二0.8J=152mpa(5-7)psminFb=pdlomin=17.9mpapp故螺栓強度滿足要求。表5-1連接接合面材料的需用擠壓應力3Ji1D943J材料鋼鑄鐵混凝土磚木材(Mpa)0.8b(0.4-0.5)b2.0-3.01.5-2.02.0-4.0pss表5-2螺栓的性能等級性能等級3.64.5i4.S:5.65.8iS.SS.S10.912.5抗拉強度極限330400420500520SOO90010401220屈服極限190240|3403DD420|6407209401100J應)低碳鋼料材薦推中碳鋼低碳鋼或中碳鋼中磯鋼，淬火并回低中碳合金合金鋼火丨鋼，淬

50、火并回丨丨火合金鋼丨本章小結本章通過分析立體車庫的受力情況，并且根據受力情況，對立體車庫的橫梁、導軌、螺栓等承載構件進行了靜力學分析，并進行強度和撓度的校核。通過不斷的校核，修改再校核，從而得到了滿足設計及使用要求的各零部件。總結與展望俯仰式立體車庫的優點有很多，比如操作簡單，結構簡單等。但與此同時，它的缺點也很明顯。結構簡單，意味著它的力學結構并不是很合理；操作簡單，卻要犧牲它的避讓性，在下層車庫內的車未開走以前，無法對上層車庫的車進行存取。由于時間有限，無法再對俯仰式立體車庫進行更深入的研究，在此對未來的俯仰式立體車庫研究提出以下幾點展望：（1）采用智能的檢測控制系統，能夠實現無線遙控。（2）在車位上升前就能夠設定舉升的高度；在車位下降前以及下降的過程中，有可顯示的超聲波掃描功能，探測到無障礙物時才繼續下降，防止人、車或其他物體誤入。（3