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第1章 緒論
1.1課題的來(lái)源，目的及意義
近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽車的數(shù)量不斷增加。中國(guó)的汽車市場(chǎng)2006年新車銷量達(dá)721萬(wàn)輛,與上一年相比增加了25%。轎車的增長(zhǎng)幅度尤為明顯,同比增長(zhǎng)37%,達(dá)到380萬(wàn)輛,三年間增加了近一倍。根據(jù)權(quán)威估計(jì),2008年中國(guó)汽車市場(chǎng)的銷量將達(dá)1000萬(wàn)輛。但與此同時(shí)，汽車停車場(chǎng)地的增長(zhǎng)卻不能與之同步，汽車泊位與汽車數(shù)量嚴(yán)重比例失調(diào)，由此帶來(lái)停車難，違章停車，停車管理困難等一系列問題。
鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式停車設(shè)備又名立體車庫(kù)，它占地空間小，并且可以最大限度的利用空間，安全方便，是解決城市用地緊張，緩解停車難的一個(gè)有效手段。國(guó)家記委已明確機(jī)械立體停車設(shè)備及城市立體停車場(chǎng)為國(guó)家重點(diǎn)支持的產(chǎn)業(yè)。1998年1月1日起執(zhí)行的《國(guó)家記委6號(hào)令》把機(jī)械式立體車庫(kù)和立體停車場(chǎng)列入“國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品和技術(shù)”。國(guó)家海關(guān)總署對(duì)機(jī)械式停車產(chǎn)品規(guī)定“國(guó)內(nèi)投資項(xiàng)目給予免征進(jìn)口稅”。上述措施為我國(guó)立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)的成長(zhǎng)提供了良好的條件，也為我國(guó)解決城市停車問題提供了機(jī)會(huì)。可以預(yù)見：立體車庫(kù)具有廣闊的市場(chǎng)前景。
研究的目的就是開發(fā)一套實(shí)用，安全有效的鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式立體車庫(kù)停車設(shè)備，并進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展研究。
本項(xiàng)目的研究與開發(fā)，為21世紀(jì)初期的城市交通系統(tǒng)提供實(shí)用的，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)產(chǎn)化城市停車技術(shù)和裝備，對(duì)緩解城市用地緊張，解決城市停車難的問題具有重要意義。
1.2立體車庫(kù)概述
車輛無(wú)處停放的問題是城市的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果，立體停車設(shè)備的發(fā)展在國(guó)外，尤其在日本已有近30~40年的歷史，無(wú)論在技術(shù)上還是在經(jīng)驗(yàn)上均已獲得了成功。我國(guó)也于90年代初開始研究開發(fā)機(jī)械立體停車設(shè)備，距今已有十年的歷程。由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶與車位的配比為1:1，為了解決停車位占地面積與住戶商用面積的矛盾，鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式立體車庫(kù)停車設(shè)備以其平均單車占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶接受。
鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多層（21層）立體式車庫(kù)的話50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。
鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)與地下車庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫(kù)內(nèi)或車不停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說，鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)從管理上可以做到徹底的人車分流。
在地下車庫(kù)中采用機(jī)械存車，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比工人管理的地下車庫(kù)低得多。鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車樓。這對(duì)眼下車庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。
在中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JB/T 8713-1998 ：機(jī)械式停車設(shè)備類別，形式，基本參數(shù)要目中，對(duì)機(jī)械式停車設(shè)備進(jìn)行了劃分，其類別代號(hào)如下：
升降橫移類，代號(hào)為SH，是指通過設(shè)備的垂直升降和水平橫移進(jìn)行移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。
垂直循環(huán)類，代號(hào)為CX，是指通過搬運(yùn)器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)的循環(huán)移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。
水平循環(huán)類，代號(hào)為SX，是指搬運(yùn)器在水平平面內(nèi)排列成2列或2列以上連續(xù)循環(huán)列尖轉(zhuǎn)換移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。
多層循環(huán)類，代號(hào)為DX，是指車輛搬運(yùn)器在垂直平面內(nèi)排成2層或2層以上做連續(xù)移動(dòng)，兩端有升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)層間轉(zhuǎn)換移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛存取的停車設(shè)備。
平面移動(dòng)類，代號(hào)為PY，是指存車位與搬運(yùn)器在同一水平面內(nèi)，通過搬運(yùn)器在水平面內(nèi)做往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。
巷道堆垛類，代號(hào)為XD，是指存車位在巷道一邊或兩邊多層布置，通過搬運(yùn)器在巷道內(nèi)做水平，垂直或水平垂直復(fù)合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛的存取功能的停車設(shè)備。
垂直升降類，代號(hào)為CS，是指停車位分布在井道周圍，通過升降搬運(yùn)器在專用升降通道內(nèi)做升降移動(dòng)，時(shí)間車輛存取功能的停車設(shè)備。
簡(jiǎn)易升降類，代號(hào)為JS，是指通過單一搬運(yùn)器的升降，俯仰或二三層搬運(yùn)器的整體升降，俯仰，實(shí)現(xiàn)車輛二三層車輛存取功能的停車設(shè)備。
汽車升降機(jī)類代號(hào)為QS;是指搬運(yùn)器運(yùn)載車輛(或同時(shí)運(yùn)載駕駛員)垂直升降運(yùn)行進(jìn)行多層平層對(duì)位，從搬運(yùn)器到存車位需要駕駛員駕車入位，實(shí)現(xiàn)車輛存取功能的停車設(shè)備。
巷道堆垛式立體車庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫(kù)適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
巷道堆垛式立體車庫(kù)設(shè)備是20世紀(jì)60年代后歐洲根據(jù)自動(dòng)化立體車庫(kù)原理設(shè)計(jì)的一種專門用于停放小型汽車的停車設(shè)備。該種車庫(kù)設(shè)備采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制，是一種集機(jī)、光、電、自動(dòng)控制為一體的全自動(dòng)化立體全封閉車庫(kù)，存車安全等特點(diǎn)。該類車庫(kù)主要適應(yīng)大型密集式存車。
1.3幾種機(jī)械停車設(shè)備的特點(diǎn)及比較
（一） 升降橫移式
升降橫移式立體車庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層、半地下等多種形式，車位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車庫(kù)適用于地面及地下停車場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。
1. 產(chǎn)品特點(diǎn)：
1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。
2) 價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。
3) 可采用自動(dòng)控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。
4) 存取車迅速，等候時(shí)間短。
5) 運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。
6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車場(chǎng)的使用。
（二） 巷道堆垛式
巷道堆垛式立體車庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有車輛均由堆垛機(jī)進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛式立體車庫(kù)適用于車位數(shù)需要較多的客戶使用。
（三）垂直提升式
垂直提升式立體車庫(kù)類似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車位，一般地面需一個(gè)汽車旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車庫(kù)一般高度較高（幾十米），對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占地卻最小。
（四） 垂直循環(huán)式
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1) 占地少，兩個(gè)泊位面積可停6~10輛車。
2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。
3) 價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。
4) 可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。
基于上述比較，根據(jù)需要現(xiàn)選擇鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1.4 總體方案確定
由于我設(shè)計(jì)的鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)，所以首先應(yīng)確定用哪種方式升降，如可采用升降機(jī)式、電梯式。其次，對(duì)于傳動(dòng)系統(tǒng)（包括鏈傳動(dòng)的鏈與棘輪的設(shè)計(jì)、鋼絲吊動(dòng)的滑輪和鋼絲繩的設(shè)計(jì)、電機(jī)型號(hào)的選用）、載車板等機(jī)械部分的繪圖設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，要確定傳動(dòng)的方式，如鋼絲繩，鏈條等；
初步擬定方案如下：
方案1：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個(gè)車位載車板的長(zhǎng)度寬度。設(shè)計(jì)載車板的形式，計(jì)算校核載車板的力學(xué)性能。
二、根據(jù)對(duì)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析和受力的分析選擇采用電梯式升降。選擇滑輪，確定其尺寸。確定鋼絲繩的材料、直徑。對(duì)上述部件進(jìn)行力學(xué)計(jì)算，校核。
三、使用轉(zhuǎn)向盤，當(dāng)車降下時(shí)已轉(zhuǎn)換方向。轉(zhuǎn)向盤可通過齒輪或者渦輪蝸桿實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
四、確定制動(dòng)方案。選擇電磁接觸閥。
五、載荷均勻分布，機(jī)械效率高。
六、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，拆裝維修方便。
七、考慮安全防護(hù)設(shè)計(jì)。
八、考慮環(huán)保設(shè)計(jì)。
九、經(jīng)濟(jì)性考慮。
方案2：一、根據(jù)轎車尺寸確定每個(gè)車位載車板的長(zhǎng)度寬度。設(shè)計(jì)載車板的形式，計(jì)算校核載車板的力學(xué)性能。
二、根據(jù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的分析和受力的分析選擇采用升降機(jī)式的升降機(jī)構(gòu)。選擇鏈輪和鏈，確定其尺寸規(guī)格。然后對(duì)其校核。
三、不用轉(zhuǎn)向，故不用轉(zhuǎn)向盤。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，拆裝維修方便
四、確定制動(dòng)方案。選擇電磁接觸閥。
五、載荷均勻分布，機(jī)械效率高。
六、考慮安全防護(hù)設(shè)計(jì)。
七、考慮環(huán)保設(shè)計(jì)。
八、經(jīng)濟(jì)性方案設(shè)計(jì)。
綜合以上兩種設(shè)計(jì)方案，第二種方案比較適合本設(shè)計(jì)。整個(gè)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用鏈傳動(dòng)，在上面放置兩條循環(huán)鏈，兩條鏈通過一條通軸連接，而通軸上的鏈輪由與減速器相連鏈帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)兩條循環(huán)鏈同步轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就保證了傳動(dòng)的平穩(wěn)性。而第一種方案中，如果用鋼絲繩傳動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，但是如果要實(shí)現(xiàn)第一種方案一樣的功能，傳動(dòng)過程顯得就要麻煩一些。因?yàn)橐菍?shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，必須選擇鏈與鋼絲繩同時(shí)使用才能達(dá)到同步傳動(dòng)的效果。
本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)特點(diǎn)是：
·自動(dòng)化程度高，快速處理，連續(xù)出入庫(kù)，停車效率高。
·組合式框架設(shè)計(jì)，保證了產(chǎn)品一致性， 安裝拆卸非常方便。
·設(shè)有多重安全防護(hù)措施，確保人車安全。
·操作簡(jiǎn)便，既可集中管理，又可由客戶自己操作。
·電機(jī)及所用電器元件采用進(jìn)口名牌產(chǎn)品。
·不排出汽車廢氣，清潔環(huán)保。
1.5 移動(dòng)方案的比較
機(jī)械式立體停車庫(kù)有許多種類型，根據(jù)其工作原理可分為：升降橫移式；水平循環(huán)式； 平面移動(dòng)式等等。采用以載車板升降或橫移存取車輛的機(jī)械式停車設(shè)備叫做升降橫移式立 體停車庫(kù)，由于升降橫移式停車庫(kù)的類型比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，因 此采用這一類型的停車庫(kù)十分的普遍。
升降橫移式立體停車庫(kù)每個(gè)車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升降橫移運(yùn)
動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車庫(kù)，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫(kù)內(nèi)地面的車 只作橫移，不必升降，上層車位或下層車位需要通過中間層橫移出空位，將載車板升或降 到地面層，駕駛員才可以進(jìn)入車庫(kù)內(nèi)將汽車開進(jìn)或開出車庫(kù)。升降橫移式立體停車庫(kù)的布 置型式主要有兩種：半地下布置型式和地上布置型式
本設(shè)計(jì)是雙層六位五車的小型立體車庫(kù)，多用于居民小區(qū)，其簡(jiǎn)圖如下所示:
4
5
6
1
2
3
圖2-1
移動(dòng)方案（1）：
將1號(hào)車位作為定位，2，3 號(hào)車位可以直接提取車。 在存取 4 號(hào)車時(shí)，將 4 號(hào)位降到 1 號(hào)位上，進(jìn)行存取車。
在存取 5 號(hào)車時(shí)，將 2 號(hào)位移動(dòng)到 1 號(hào)為上，5 號(hào)位降到 2 號(hào)位上，進(jìn)行存取車。 在存取 6 號(hào)車時(shí)，將 2 號(hào)位移動(dòng)到 1 號(hào)位上，3 號(hào)位移動(dòng)到 2 號(hào)位上，5 降到 3 號(hào)位
進(jìn)行存取車。
移動(dòng)方案（2）：
可將3號(hào)車位作為定位，其存取方式和方案（1）相同，故不再做表述。
移動(dòng)方案（3）：
將號(hào)2車位作為定位，1，3 號(hào)車位可以直接進(jìn)行存取車。
在存取 4 號(hào)車時(shí)，將 1 號(hào)車位移動(dòng)到 2 號(hào)車位上，4 號(hào)車位降到 1 位進(jìn)行存取車。 在存取 5 號(hào)車時(shí)，將 5 號(hào)車位降到 2 位上，進(jìn)行存取車。
在存取 6 號(hào)車時(shí)，將 3 移動(dòng)到 2 位上，6 降到 3 號(hào)車位上，進(jìn)行存取車。
綜上所述，可以知道方案（3）最快捷，所以本設(shè)計(jì)采用方案（3）作為車庫(kù)整體移動(dòng)的方案。
第2章 鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)技術(shù)參數(shù)
2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成
本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如下圖，由循環(huán)鏈，兩條升降鏈，和14個(gè)鏈輪組成，圖中顯示的是對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一部分，兩部分由端部的一通軸連接。升降部分主要是用于第二層車輛的存放，在第一層將車存放在載車板上，通過兩條升降鏈將車升到二層，然后在經(jīng)過PLC控制，由循環(huán)鏈來(lái)控制轎車放在哪個(gè)車位。
2.2 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)
技 術(shù) 性 能 參 數(shù)
名稱：鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車庫(kù)
放車輛數(shù)：5輛
使用車尺寸：4700*1700*1550
驅(qū)動(dòng)：5.5kw電動(dòng)機(jī)
速度：6m/min
車重：〈1600KG
適用車型：小型轎車
控制方式：伺服定位控制
管理方式：專人管理方式
操作方式：觸摸屏操作
實(shí)現(xiàn)方式：上層實(shí)現(xiàn)鏈驅(qū)動(dòng)形式升降存取車輛，下層實(shí)現(xiàn)橫移存取車輛
第3章 機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.1傳動(dòng)鏈和鏈輪的選擇
起重鏈有環(huán)行焊接鏈和片式關(guān)節(jié)鏈。焊接鏈與鋼絲繩相比，優(yōu)點(diǎn)是撓性大，鏈輪片齒數(shù)可以很少，因而直徑小，結(jié)構(gòu)緊湊，其缺點(diǎn)是對(duì)沖擊的敏感性大，突然破斷的可能性大，磨損也較快。
另外，不能用于高速，通常速度小于0.1米/秒（用于星輪），速度小于1米/秒，用于光輪卷筒。片式關(guān)節(jié)鏈的優(yōu)點(diǎn)：撓性較焊接鏈更好，可靠性高，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)。缺點(diǎn)：有方向性，橫向無(wú)撓性，比鋼絲繩重，與焊接鏈差不多，成本高，對(duì)灰塵和銹蝕膠敏感。
起重鏈用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重機(jī)械。為了攜帶和拆卸方便，鏈條的端部鏈節(jié)用可拆卸鏈環(huán)。
片式關(guān)節(jié)鏈?zhǔn)怯杀偲凿N軸鉸接而成的一種鏈條。焊接鏈與片式關(guān)節(jié)鏈選擇計(jì)算方法相同。
根據(jù)最大工作載荷及安全系數(shù)計(jì)算鏈條的破壞載荷
（N） Fmax—鏈條最大工作載荷（N）
S—安全系數(shù)（按手冊(cè)2—8.1—75選取）
選擇片式關(guān)節(jié)鏈中的傳動(dòng)用短節(jié)距精密磙子鏈
結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：
由外鏈節(jié)和內(nèi)鏈節(jié)鉸接而成。銷軸和外鏈板、套筒和內(nèi)鏈板為靜配合；銷軸和套筒為動(dòng)配合；磙子空套在套筒上，可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以減少嚙合時(shí)的摩擦和和磨損，并可以緩和沖擊，故選擇單排短節(jié)距磙子鏈。
3.2鏈的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.2.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
準(zhǔn)GB/T181500—2000〈〈滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)〉〉是鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)選擇標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)等同采用ISO10823。
3.2.2傳動(dòng)的計(jì)算
1. 鏈輪齒數(shù)
小鏈輪齒數(shù) 取=25，傳動(dòng)比i=2.5
大鏈輪齒數(shù) =i=2.5×25=62.5 取62
2. 實(shí)際傳動(dòng)比
i===2.48
3. 鏈輪轉(zhuǎn)速
初選小鏈輪線速度=0.1m/s，
估選小鏈輪直徑d=160mm，
則大鏈輪直徑D=id=2.48×160=396mm
由大鏈輪和小鏈輪在同一軸上，故大鏈輪上的線速度=×=0.1×2.48=0.248m/s，則與電機(jī)相連的小鏈輪的線速度==0.248m/s
則其轉(zhuǎn)速為===30m/s
則大鏈輪轉(zhuǎn)速為===12r/min
4. 修正功率
小鏈輪傳遞功率為P=2.4kW
故=2.4×1.4×1=3.36kW
式中參數(shù)：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表14.2-4，工況系數(shù)=1.4，
主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)=1，
5. 鏈條節(jié)距P
11