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旋轉(zhuǎn)式智能車庫設(shè)計(jì)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 旋轉(zhuǎn)式智能車庫設(shè)計(jì)
姓 名
專 業(yè)
學(xué) 號
指導(dǎo)教師
二○一八年四月
51
摘 要
隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛和城市化進(jìn)程的加快，汽車越來越快的走進(jìn)工薪階層家庭，而在土地資源有限的情況下，解決城市停車難的問題，修建立體車庫是一個很好的解決方法。我國立體車庫發(fā)展雖經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，但仍處于初級階段，立體車庫的設(shè)計(jì)水平、經(jīng)濟(jì)價值還有待于完善和開發(fā)，尤其實(shí)在智能控制方面還有很長的路要走。因此，在論文在參考查閱大量的相關(guān)專業(yè)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對旋轉(zhuǎn)式智能車庫的設(shè)計(jì)與研究具有重大的理論意義和潛在的市場經(jīng)濟(jì)效益。
旋轉(zhuǎn)式智能車庫和地面的方向做圓周運(yùn)動,從而達(dá)到的目的。工作原理是傳導(dǎo)機(jī)制是由電機(jī)、減少和存儲汽車拖帶坐標(biāo)系作為圓周運(yùn)動鏈,可以達(dá)到獲得車輛的要求。
關(guān)鍵詞：立體車庫，智能，旋轉(zhuǎn)，圓周運(yùn)動
Abstract
As China's economic boom and urbanization speeding up, the car is more and more quickly into the working class families, and in the case of limited land resources, solve the problems of the urban parking, building three-dimensional garage is a good solution. Three-dimensional garage development in China has experienced 20 years of development, but it is still in its infancy, three-dimensional garage design level, the economic value has yet to be perfected and developed, particularly in intelligent control has a long way to go. Therefore, on the basis of referring to a large number of relevant professional literatures, the design and research of rotary intelligent garage has great theoretical significance and potential market economic benefits.
The rotary smart garage and the ground are moving in a circular motion to achieve the goal. The working principle is that the transmission mechanism is a circular motion chain, which can achieve the requirements of vehicles.
Key words: stereo garage, intelligent, rotating, circular motion.
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 研究的背景與意義 1
1.1.1 研究的背景 2
1.1.2 論文研究的意義 3
1.2 旋轉(zhuǎn)式智能車庫國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 3
1.2.1 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r 4
1.2.2 國外發(fā)展?fàn)顩r 7
1.3 立體車庫的分類 9
1.4 旋轉(zhuǎn)式智能車庫的控制發(fā)展趨勢 13
1.5 旋轉(zhuǎn)式智能車庫的控制工藝流程分析 13
1.6 本設(shè)計(jì)的主要研究工作 15
第2章 旋轉(zhuǎn)式智能車庫方案及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
2.1 旋轉(zhuǎn)式智能車庫總體方案的確定 16
2.2 總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì) 16
2.2.1 機(jī)械系統(tǒng)的工作原理 17
2.2.2 機(jī)械系統(tǒng)的組成 17
第3章 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 19
3.1.1 電動機(jī)的選擇 19
3.1.2 減速器的選擇 20
3.1.3 制動器的選擇 21
3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21
3.2.1 開式齒輪傳動設(shè)計(jì) 21
3.2.2 鏈傳動的設(shè)計(jì) 25
3.2.3 軸的設(shè)計(jì)與校核 30
3.3 結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì) 35
3.4 聯(lián)軸器和鍵的選擇 38
3.5 軸承的選擇 40
3.6 車輛托盤 41
第4章 換向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 43
4.1 換向機(jī)構(gòu)總體結(jié)構(gòu) 43
4.2 轉(zhuǎn)臺設(shè)計(jì) 43
4.3 蝸輪蝸桿減速器設(shè)計(jì) 44
4.4 電機(jī)的選擇 46
4.5 帶傳動設(shè)計(jì) 46
4.6 聯(lián)軸器選擇 48
結(jié) 論 49
參考文獻(xiàn) 50
致 謝 52
旋轉(zhuǎn)式智能車庫設(shè)計(jì)
第1章 緒論
1.1 研究的背景與意義
自改革開發(fā)以來，我國國民經(jīng)濟(jì)和汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，汽車保有量的快速增加，使我國各大城市交通壓力急劇增加，城市道路的擴(kuò)建及平面停車場的建設(shè)也逐步納入規(guī)劃范疇。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國至2011年8月全國機(jī)動車保有量為 21946 萬輛，其中私家車 10068 萬輛，已經(jīng)占據(jù)機(jī)動車的50%數(shù)量。隨著人們生活水平的不斷提高，私家車的擁有量會不斷增加。2011年12月，寧波市審計(jì)局發(fā)布了《關(guān)于寧波市城區(qū)停車設(shè)施建設(shè)管理使用情況的專項(xiàng)審計(jì)調(diào)查結(jié)果公告》，這份調(diào)查報(bào)告顯示，寧波現(xiàn)有停車位嚴(yán)重不足，停車位的需求缺口高達(dá) 60%，報(bào)告顯示，截至 2010 年底，城區(qū)停車泊位總數(shù)為 10.7 萬個，市汽車擁有量為22.22萬輛。根據(jù)正常的配置，一輛私家車配備一個專屬停車位，和 0.2個公共停車位，那么保守估計(jì)，以目前的10.7萬個車位，只能接納 8.9 萬量私家車，而汽車的擁有量就有22.22萬量，那么幾乎有將近一半多的私家車是沒有車位。但是人們的停車需求并未減少，所以可以隨處可見路邊停滿了私家車，嚴(yán)重阻礙了交通運(yùn)行，但又無可奈何，城市的土地有限，不可能大面積的用于停車，所以旋轉(zhuǎn)式智能車庫的發(fā)展將成為解決停車難的有效途徑，而具有廣闊的發(fā)展前景。如圖1-1 所示是中國?？谏藤Q(mào)區(qū)的停車現(xiàn)狀，車主為尋找車位而頭疼不已，連盲人行道也被車輛占用。
圖1-1 停車現(xiàn)狀
1.1.1 研究的背景
隨著改革開放和我國社會、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，私家車的數(shù)量增長十分迅速，使得原本人口就十分密集的城市中，小區(qū)、街道的停車位嚴(yán)重的不足停車難的問題日益嚴(yán)重，旋轉(zhuǎn)式智能車庫無疑是解決小區(qū)停車難問題的一種有效途徑[1]。隨著私家車數(shù)量的不斷攀升，停車難的問題也將日趨嚴(yán)重，特別在一些高新區(qū)，商貿(mào)區(qū)，人們不會長時間停車，但卻難覓一個車位。如今的社會，停車位在數(shù)量和布局上已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足和適應(yīng)現(xiàn)實(shí)的需求，更不適應(yīng)現(xiàn)代化城市發(fā)展的需求。怎么改造補(bǔ)充車位、新建車庫如何設(shè)計(jì)能提供更多的車位？已經(jīng)成為房地產(chǎn)開發(fā)商、政府各部門以及社會各界普遍關(guān)注的問題。旋轉(zhuǎn)式智能車庫的優(yōu)越性也將逐漸得到認(rèn)可，發(fā)展占地少的旋轉(zhuǎn)式智能車庫已經(jīng)勢在必行。國家經(jīng)貿(mào)委將“城市旋轉(zhuǎn)式智能車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)”。然而目前我國旋轉(zhuǎn)式智能車庫行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)未能統(tǒng)一，許多旋轉(zhuǎn)式智能車庫生產(chǎn)廠家在資金、技術(shù)未到位的前提下，只進(jìn)行簡單的制造與建設(shè)，并未系統(tǒng)的從結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新，從根本上了解旋轉(zhuǎn)式智能車庫市場的具體需求。
由于經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展和城市化檔次的提高,車輛的數(shù)量飛速的加多。由于過度加多的汽車的數(shù)量,因此,城市道路建設(shè)的設(shè)備無法趕上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度,造成嚴(yán)重的交通擁堵和車位的問題。同時停止網(wǎng)站規(guī)劃不合理、綠地的占領(lǐng)和車道現(xiàn)象,加劇了交通混亂，導(dǎo)致進(jìn)一步的交通擁堵，摧毀了城市居住環(huán)境和交通之間的關(guān)系，成就一個惡性循環(huán)。目前,中國城市機(jī)動車所有權(quán)和停車位的比例是5:1,停車位嚴(yán)重短缺。從城市建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，以確保交通擁堵，不僅要滿足基本的停車位100%,還要滿足公共停車位20%。目前,我國大多數(shù)城市采用平面式停車場,停車場設(shè)備復(fù)雜,有效的停車位置很小,面積大,車輛和人員的安全很差。平均下來一輛小汽車占據(jù)40平方米的面積。因?yàn)檫@些原因,給業(yè)主或開發(fā)商都是非常不利的。因此,旋轉(zhuǎn)式智能車庫的建設(shè)迫在眉睫,而且我們國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,城市的生活水平改善城市靜態(tài)交通。旋轉(zhuǎn)式智能車庫以其優(yōu)勢的平面式車庫,誕生以來廣泛的關(guān)注,近年來人們越來越多的關(guān)注。本文在這種背景下,試圖做一些研究和重建的停車問題。
1.1.2 論文研究的意義
為了解決城市停車問題的問題,最小面積,更多的車輛停止,但也允許租戶訪問車輛安全,方便。垂直循環(huán)停車車庫,土地利用率高、操作簡單、靈活、安全、可靠、適應(yīng)性強(qiáng)、和許多其他的優(yōu)點(diǎn),是主要的大型城市居住區(qū)停車問題的方向發(fā)展。具體來說,本研究的意義主要在以下方面:
1．節(jié)省空間
智能車庫的占地面積為平面停車場的1/2-1/25，空間利用率比建筑自走式停車庫提高了75%。尤其在商業(yè)中心區(qū)、旅游景點(diǎn)、醫(yī)院、銀行、辦公樓等人流和車流量大的公共場所，有很大的作用。
2．垂直循環(huán)智能車庫完全采用電腦控制，司機(jī)存車更方便
該過程自動停車和車輛。老板簡單的停車卡或支付到車庫,車是非常方便的訪問。通常一次保存(采取)車時間為2分鐘，有效地避免了傳統(tǒng)停車庫存取車需要走的路程，也節(jié)省了找車位的時間，同時也減少了環(huán)境的污染，安全便捷[3]。
3．綜合投資少
旋轉(zhuǎn)式智能車庫占地面積小的空間,空間利用率高。這大大減少了投資的土地面積,操作過程中,低能耗,減少管理,也大大節(jié)省了成本。停車場建設(shè)具有結(jié)構(gòu)簡單、少量的工程投資,只有少量的通風(fēng),所以成本大大降低。據(jù)統(tǒng)計(jì),每個停車位約3 - 7的新停車設(shè)備幾百萬元,15萬元,建設(shè)成本[4]自航停車位。
4．配置靈活
智能車庫可單獨(dú)設(shè)計(jì)，也可依附在其他建筑物內(nèi)，可設(shè)在地上、地下或半地下，型式多樣，適應(yīng)性廣。
5．改善環(huán)境
新型循環(huán)智能車庫不僅可以改變了停車的環(huán)境，伴隨著也可以降低噪音、污染及土地覆蓋，緩解了行車環(huán)境，讓交通不在如此的擁堵，達(dá)到了人、車分流，維護(hù)了行人安全的同樣也改善了居住生活環(huán)境、加強(qiáng)了綠化面積。
1.2 旋轉(zhuǎn)式智能車庫國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r
旋轉(zhuǎn)式智能車庫經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)從最初的半自動化的模式漸漸往全自動化車庫發(fā)展，結(jié)構(gòu)也從無統(tǒng)一規(guī)格到目前的模塊化發(fā)展，便于組裝、拆卸、擴(kuò)充。國內(nèi)外各類旋轉(zhuǎn)式智能車庫工廠也逐漸成立起來。如今，旋轉(zhuǎn)式智能車庫在西歐、東南亞、日本得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在國土資源比較稀缺的國家。而中國國土資源并不稀缺，但是改革開放城市化以來，人口集中往城市遷移，導(dǎo)致城市的人口增加，在一線二線城市出現(xiàn)人口密集的現(xiàn)象，使得城市“停車難”的問題日趨嚴(yán)重。
1.2.1 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r
我國機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了三個時期，20世紀(jì)80年代的自主開發(fā)階段，此時由于考慮到市場需求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)自行開發(fā)設(shè)計(jì)，因此種類較少，技術(shù)單一且結(jié)構(gòu)存在不嚴(yán)謹(jǐn)。第二個時期90年代的技術(shù)引進(jìn)階段，國外很多成熟的旋轉(zhuǎn)式智能車庫制造企業(yè)開始發(fā)掘中國市場的潛力，利用新技術(shù)和廉價勞動力在中國發(fā)展旋轉(zhuǎn)式智能車庫事業(yè)。第三個時期，2003年后開發(fā)創(chuàng)新階段，各企業(yè)為增強(qiáng)自身的競爭力，開始對引進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行充分的消化與分析，并根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際使用情況進(jìn)行改造創(chuàng)新，開展自我創(chuàng)新發(fā)展，我國已經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)。我國立體停車設(shè)備的產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研究開發(fā)，生產(chǎn)水平有了很大的提高，但是我們停車設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)大多技術(shù)力量還是相對薄弱，自主的開發(fā)能力較弱，多靠引進(jìn)技術(shù)和簡易低成本的車庫維持。
目前參考國內(nèi)設(shè)計(jì)針對旋轉(zhuǎn)式智能車庫相關(guān)技術(shù)做了深入的研究，2000年，肖海榮，劉文江，王風(fēng)瑛針對旋轉(zhuǎn)式智能車庫泊位檢測系統(tǒng)提出了一種簡單可靠的超聲測距原理，解決了在停車過程中車輛檢測問題。2002年，徐格寧根據(jù)有限元的理論，結(jié)合優(yōu)化準(zhǔn)則，提出了鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式智能車庫系統(tǒng)失效樹理論分析方法，提高了計(jì)算準(zhǔn)確性和效率[13]。2009年，武瑞之應(yīng)用ANSYS軟件對旋轉(zhuǎn)式智能車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行優(yōu)化，減少了鋼材的消耗，降低了成本[14]。2010年，李劍鋒針對堆垛類旋轉(zhuǎn)式智能車庫的車輛出入等待時間長，從調(diào)度策略的角度，應(yīng)用改進(jìn)遺傳算法對旋轉(zhuǎn)式智能車庫進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，得到了優(yōu)化的存取序列，縮短了平均等待時間。2010年，周雪松針對兩種典型的旋轉(zhuǎn)式智能車庫，建立了時間能耗的目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了存取控制的優(yōu)化。
中國早期研發(fā)的機(jī)械車庫開始于1980年代,河北承德華誼機(jī)械車庫集團(tuán)于1989年建立第一個垂直循環(huán)機(jī)械式停車設(shè)備,填補(bǔ)我國空白機(jī)械停車場。從90年代開始在北京、上海、廣州、深圳等地方開始投入使用。參照國際標(biāo)準(zhǔn),介紹了中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),目前已有上千家公司生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，甚至有些公司的停車設(shè)備已開始出口世界各國。機(jī)械式旋轉(zhuǎn)式智能車庫不僅是一個簡單的車庫、更是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機(jī)械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、建筑結(jié)構(gòu)、通訊監(jiān)視、環(huán)境保護(hù)、安全消防、收費(fèi)管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機(jī)械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨(dú)有的技術(shù)特征，需要全能型的人才把國外更加成熟的技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出更加安全、高效、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場不斷發(fā)展的需求[5]。
雖然我國的停車設(shè)備有了一定的發(fā)展，但是依然存在一些問題，例如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；大多數(shù)的產(chǎn)品都是引進(jìn)國外技術(shù)制造，技術(shù)水平較低；而且缺少一定具有規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭混亂，有的企業(yè)為搶占市場，選擇低價競爭；技術(shù)創(chuàng)新能力嚴(yán)重不足和管理嚴(yán)重滯后等。上述問題，需要我們在市場、管理和技術(shù)等方面做出努力。確定公共停車位的合理數(shù)量，實(shí)現(xiàn)投資的多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，對投資者和經(jīng)營者給予優(yōu)惠扶持政策。市場方面，建立車庫市場運(yùn)行機(jī)制，提高占路停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，讓大家都去選擇車庫停車。實(shí)施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。
雖然旋轉(zhuǎn)式智能車庫發(fā)展趨勢快，但是目前旋轉(zhuǎn)式智能車庫的應(yīng)用卻很少。其問題不是技術(shù)上的原因，而是人們的思維觀念沒有轉(zhuǎn)變過來。隨著我國經(jīng)濟(jì)和住房業(yè)的迅速發(fā)展，小區(qū)式的住房已成為主流、私家車的數(shù)量越來越多。隨意人們思想的慢慢轉(zhuǎn)變，旋轉(zhuǎn)式智能車庫必然能夠迅速發(fā)展起來。同時，旋轉(zhuǎn)式智能車庫的技術(shù)也必然在今后的若干年內(nèi)有飛速的發(fā)展。所以無論是旋轉(zhuǎn)式智能車庫工程的建造和使用，還是旋轉(zhuǎn)式智能車庫的研究發(fā)展前景都是非常樂觀的[6]。
我國機(jī)械停車設(shè)備技術(shù)發(fā)展經(jīng)過了三個時期，20 世紀(jì) 80 年代的自主開發(fā)階段，此時由于考慮到市場需求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)自行開發(fā)設(shè)計(jì)，因此種類較少，技術(shù)單一且結(jié)構(gòu)存在不嚴(yán)謹(jǐn)。第二個時期 90 年代的技術(shù)引進(jìn)階段，國外很多成熟的旋轉(zhuǎn)式智能車庫制造企業(yè)開始發(fā)掘中國市場的潛力，利用新技術(shù)和廉價勞動力在中國發(fā)展旋轉(zhuǎn)式智能車庫事業(yè)。第三個時期，2003 年后開發(fā)創(chuàng)新階段，各企業(yè)為增強(qiáng)自身的競爭力，開始對引進(jìn)的技術(shù)，進(jìn)行充分的消化與分析，并根據(jù)國內(nèi)的實(shí)際使用情況進(jìn)行改造創(chuàng)新，開展自我創(chuàng)新發(fā)展，我國已經(jīng)形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)。我國立體停車設(shè)備的產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我研究開發(fā)，生產(chǎn)水平有了很大的提高，但是我們停車設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)大多技術(shù)力量還是相對薄弱，自主的開發(fā)能力較弱，多靠引進(jìn)技術(shù)和簡易低成本的車庫維持。目前參考國內(nèi)設(shè)計(jì)針對旋轉(zhuǎn)式智能車庫相關(guān)技術(shù)做了深入的研究，2000 年，肖海榮，劉文江，王風(fēng)瑛針對旋轉(zhuǎn)式智能車庫泊位檢測系統(tǒng)提出了一種簡單可靠的超聲測距原理，解決了在停車過程中車輛檢測問題。2002 年，徐格寧根據(jù)有限元的理論，結(jié)合優(yōu)化準(zhǔn)則，提出了鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式智能車庫系統(tǒng)失效樹理論分析方法，提高了計(jì)算準(zhǔn)確性和效率。2009年，武瑞之應(yīng)用 ANSYS 軟件對旋轉(zhuǎn)式智能車庫鋼結(jié)構(gòu)骨架進(jìn)行優(yōu)化，減少了鋼材的消耗，降低了成本。2010 年，李劍鋒針對堆垛類旋轉(zhuǎn)式智能車庫的車輛出入等待時間長，從調(diào)度策略的角度，應(yīng)用改進(jìn)遺傳算法對旋轉(zhuǎn)式智能車庫進(jìn)行調(diào)度優(yōu)化，得到了優(yōu)化的存取序列，縮短了平均等待時間。2010 年，周雪松針對兩種典型的旋轉(zhuǎn)式智能車庫，建立了時間能耗的目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了存取控制的優(yōu)化。在國內(nèi)較大的旋轉(zhuǎn)式智能車庫制造企業(yè)都有著驚人的相似，如深圳偉創(chuàng)自動化設(shè)備公司、浙江艾耐機(jī)械有限公司、上海涌源自動化系統(tǒng)有限公司等公司在產(chǎn)品研發(fā)方面均專注于升降橫移類、垂直循環(huán)類等國家規(guī)定幾大類旋轉(zhuǎn)式智能車庫專用設(shè)備。目前旋轉(zhuǎn)式智能車庫主要有主體框架、載車板裝置、傳動裝置、安全保護(hù)裝置、電氣控制等幾部分組成。不同形式的機(jī)械式旋轉(zhuǎn)式智能車庫由于運(yùn)行原理差異，其主要區(qū)別在于主體框架、載車板裝置、傳動裝置等，而安全保護(hù)裝置、電氣控制與運(yùn)行原理基本類似.
針對我國國內(nèi)現(xiàn)狀主要有三大問題制約著智能車庫的發(fā)展：
（1）短期投資成本過高，效益回收慢。人們的對使用旋轉(zhuǎn)式智能車庫的意識較少，導(dǎo)致使用率不高，影響投資回收。
（2）使用成本高。區(qū)別于平面停車場，雖然浪費(fèi)了土地資源，然而在管理以及運(yùn)作方面的成本幾乎可以忽略，然而旋轉(zhuǎn)式智能車庫的機(jī)械設(shè)備每天的運(yùn)作成本相對較高。
（3）維修不方便。現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式智能車庫如塔式旋轉(zhuǎn)式智能車庫，垂直循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫，多層循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫多數(shù)電機(jī)以及傳動裝置內(nèi)置于鋼結(jié)構(gòu)里，設(shè)備維修、檢測極不方便。
1.2.2 國外發(fā)展?fàn)顩r
早在50多年前，旋轉(zhuǎn)式智能車庫在國外就出現(xiàn)了，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；地下車庫；多層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；從70年代的結(jié)束,世界經(jīng)濟(jì)正在迅速發(fā)展,汽車的數(shù)量不斷增加,這使得立體停車技術(shù)的研究和開發(fā)的研究和開發(fā)三維停車技術(shù)。外國發(fā)展旋轉(zhuǎn)式智能車庫前更好的與日本、英國、德國和其它發(fā)達(dá)國家。
在亞洲，在亞洲,立體停車設(shè)備的使用,越來越多的發(fā)達(dá)國家日本和韓國。研究從1960年代初停車設(shè)備。當(dāng)時日本汽車保有量為500萬,其中大部分使用垂直循環(huán)式停車設(shè)備。80年,日本開始韓國和中國的臺灣省,產(chǎn)品和技術(shù)的出口。在90年代初,汽車保留6200萬卷,立體停車設(shè)備得到高速發(fā)展,年增加率飆升至30%以上,品種從單一到多風(fēng)格發(fā)展。
近年來,已經(jīng)開發(fā)了總共9個類別的近一百個品種,其管理制度、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和其他方面的越來越完美。從日本、韓國立體停車設(shè)備技術(shù)的引入,開發(fā)過程是相對穩(wěn)定的。1970年代初期,80年代的介紹階段,90年代使用的階段。工廠有一百多個,已進(jìn)入中國的現(xiàn)代集團(tuán),LG公司,德山公司,該公司和其他許多公司。因?yàn)檎母叨戎匾暫屯＼囋O(shè)備開發(fā)和應(yīng)用廣泛,年增長率達(dá)到30%,2000年其發(fā)展階段,與供應(yīng)的數(shù)量不斷擴(kuò)大,停車設(shè)備快速發(fā)展。德國的停車產(chǎn)業(yè)也很發(fā)達(dá),其多高層鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)式智能車庫性能分析和組件標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)克勞斯和OTTOWOHR兩家公司占總產(chǎn)量的大約80%[7]德國。
旋轉(zhuǎn)式智能車庫經(jīng)過多年發(fā)展，已經(jīng)從最初的半自動化的模式漸漸往全自動化車庫發(fā)展，結(jié)構(gòu)也從無統(tǒng)一規(guī)格到目前的模塊化發(fā)展，便于組裝、拆卸、擴(kuò)充。國內(nèi)外各類旋轉(zhuǎn)式智能車庫工廠也逐漸成立起來。如今，旋轉(zhuǎn)式智能車庫在西歐、東南亞、日本得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在國土資源比較稀缺的國家。而中國國土資源并不稀缺，但是改革開放城市化以來，人口集中往城市遷移，導(dǎo)致城市的人口增加，在一線二線城市出現(xiàn)人口密集的現(xiàn)象，使得城市“停車難”的問題日趨嚴(yán)重。
國外發(fā)達(dá)國家在旋轉(zhuǎn)式智能車庫研究方面有著數(shù)十年的歷史，其機(jī)械旋轉(zhuǎn)式智能車庫發(fā)展起步早、種類齊全，規(guī)格統(tǒng)一，使用者可根據(jù)自身需求選擇合適的型號，在成本控制方面具有絕對的優(yōu)勢。日本基于國家自身特點(diǎn)，在旋轉(zhuǎn)式智能車庫發(fā)展制造和管理等方面均處于領(lǐng)先水平，所建成的車庫數(shù)量和車庫容量在世界上也處優(yōu)勢地位。具體應(yīng)用方面主要以簡易升降類、垂直循環(huán)類等。1920 年美國建成世界第一座機(jī)械升降旋轉(zhuǎn)式智能車庫，但需要司機(jī)自己開車完成整個停車過程，其中復(fù)雜的操作，制約了當(dāng)時的發(fā)展。隨著汽車數(shù)量的增加，60 年代后期，占地面積小，簡易式的立體停車設(shè)備得到了迅速發(fā)展，截止目前根據(jù)美國停車協(xié)會統(tǒng)計(jì)，美國停車業(yè)的年產(chǎn)值高達(dá) 200 多億美元，隨著新技術(shù)的引入，使得旋轉(zhuǎn)式智能車庫產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)多元化發(fā)展 [5][6] 。國外的車位缺口問題并不嚴(yán)重，從而就傳統(tǒng)的車庫設(shè)計(jì)方面對實(shí)用性的要求就有所降低，而在滿足要求的條件下，國外旋轉(zhuǎn)式智能車庫在功能與造型方面取得了很好的平衡點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了獨(dú)具創(chuàng)意的旋轉(zhuǎn)式智能車庫。如圖 1-2 所示大眾汽車公司以汽車為主題的游樂園——大眾汽車城，包括一個汽車博物館，駕駛演習(xí)場，供參觀的汽車工廠和這兩座 20 層的旋轉(zhuǎn)式智能車庫——汽車筒倉。如圖 1-3 所示是繼 2008 年北京奧運(yùn)會標(biāo)志性的鳥巢體育場之后，瑞士赫爾佐格和德梅隆設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)了這個同樣具有雕塑感的邁阿密海灘停車庫，耗資 7000 萬美元。作為行人長廊的補(bǔ)充，這座雕塑車庫在一個混凝土，玻璃結(jié)構(gòu)中結(jié)合了 300 個車位的車庫，零售商店和一個頂層海景餐廳。車庫的每一層都利用了自然光線，而且能夠一覽邁阿密優(yōu)美的天際線。
圖1-2 大眾汽車城 圖1-3 邁阿密旋轉(zhuǎn)式智能車庫
圖1-4 圣莫妮卡文娛中心車庫 圖1-5 日本KRE之家
如圖 1-4 所示近 2.8 萬平方米的車庫是美國首次通過 LEED 認(rèn)證的停車庫，這意味著它是在展示建筑節(jié)能和環(huán)保方面的一個成功的嘗試。除了為傳統(tǒng)汽車準(zhǔn)備的 900 個停車位外，車庫為電動車保留了 14 個車位，并可以存放自行車。該建筑由太陽能電池板供能（安放在屋頂，同時為車輛遮陽），使用 LED 照明。當(dāng)前車庫的相關(guān)法規(guī)沒有對該類車庫作出具體要求。如圖 1-5 所示是 2007 年日本建筑師土田拓挑戰(zhàn)了一項(xiàng)住宅設(shè)計(jì)，不僅要包括一個能容量 9 輛車的車庫，而且能夠?qū)熘械钠囈苿拥娇蛷d觀賞，所有這一切需要約 186平方米的面積。一個機(jī)械平臺，使房主可以在客廳展示自己的愛車，而且可以隨時將蘭博基尼換成另一臺同樣名貴的靚車。由于空間有限，土田將車庫放在一層，在它上面構(gòu)建居住空間。由于國外的旋轉(zhuǎn)式智能車庫使用程度不同于國內(nèi)，在研究方面多側(cè)重于平面停車場方面的相關(guān)內(nèi)容。以下是關(guān)于旋轉(zhuǎn)式智能車庫國外部分研究現(xiàn)狀，1999 年，Reynolds P 應(yīng)用有限元建模構(gòu)建停車庫的模型，用模態(tài)試驗(yàn)結(jié)果預(yù)測模型結(jié)構(gòu)不足之處，為以后類似結(jié)構(gòu)實(shí)踐提出了建議。2000 年，Li Tzuu-Hseng S 介紹了一個全新的監(jiān)控系統(tǒng)，動態(tài)模糊邏輯控制器（FLC）和它的硬件架構(gòu)，并將之應(yīng)用于車庫的監(jiān)控系統(tǒng)。2007 年，Goetz Robert E.針對目前的旋轉(zhuǎn)式智能車庫軟件系統(tǒng)的搜索車位問題，應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)開發(fā)了一個在算法更優(yōu)、安全性更高的軟件系統(tǒng)。
1.3 立體車庫的分類
經(jīng)過長期的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)式智能車庫根據(jù)其結(jié)構(gòu),大致可以分為以下幾個:垂直起飛和降落類型、垂直循環(huán)類型、水平循環(huán)類型,升降平移,巷道類型、水平移動類型,簡單的提升式等旋轉(zhuǎn)式智能車庫。垂直升降,升降和轉(zhuǎn)讓、巷道類型、水平循環(huán)類型、平面移動類型停車的車輛多達(dá)幾十甚至1000汽車。建在如車站、碼頭等大空間和交通密集的區(qū)域。垂直循環(huán)類型,簡單起重類型的區(qū),占地面積更小,減少存儲車輛。
（1）垂直升降式智能車庫
垂直升降智能車庫也叫塔式旋轉(zhuǎn)式智能車庫,它是通過促進(jìn)起重機(jī)和起重機(jī)器上的安排震搖機(jī)制將車輛或車輛導(dǎo)線,實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式智能車庫停車,見下圖1-1。
工作原理是:用起重設(shè)備將停止在車輛上的加載模板指定的級別,然后安裝在提升機(jī)遍歷設(shè)備車輛進(jìn)入停車場。
車庫內(nèi)部分層結(jié)構(gòu),一般級別存儲兩輛車多數(shù),停車場高度30 - 50米,平均50平方米的土地可以存儲車輛40到50輛汽車,是傳統(tǒng)的停車場車輛包含10倍的速度填充區(qū)域的停車設(shè)備者優(yōu)先,如:酒店、購物中心、旅游景點(diǎn)等。這個車庫也有它的缺點(diǎn),如:高度高,設(shè)備的安全,加工和安裝的要求非常高,成本也很高。但高利用率的車庫,可以設(shè)置,也可以單獨(dú)設(shè)置,美麗的外表,和周圍的環(huán)境很和諧的組合。最合適的建筑高度在熙熙攘攘的城市中心區(qū)域和停車車輛集中積累。
圖1-1 垂直升降智能車庫
（2）升降橫移類智能車庫
升降平移旋轉(zhuǎn)式智能車庫:電機(jī)將停止在模板上的車輛停車或汽車通過垂直或水平的遍歷。它的工作原理是:每輛車進(jìn)行模板,通過提升車輛攜帶模板滑動運(yùn)動到達(dá)一樓,從而達(dá)到獲得車輛的目的。停在車庫地上在車?yán)镏蛔龌瑒雍吞嵘?通過交叉的中間一層穿越一個空缺上鋪或較低的層停車場應(yīng)該車輛承載板上升或下降到底層,司機(jī)可以今天車庫汽車。旋轉(zhuǎn)式智能車庫是見下圖1-2展示。
使用模塊化設(shè)計(jì),每個單元可以設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、五層和其他形式,停車位的數(shù)量從幾到幾百種不同的。模板底部樓層只有水平運(yùn)動,中間層可以橫向和可以上下升降,頂部層提升。通過不斷提升和水平運(yùn)動,獲得完整的車輛。這種旋轉(zhuǎn)式智能車庫低成本、靈活配置,易于安裝,適用于地面和地面層。
圖1-2升降橫移旋轉(zhuǎn)式智能車庫
（3）垂直循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫
垂直循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫采用與地面垂直方向做循環(huán)運(yùn)動而達(dá)到存取車輛的目的。其工作原理是通過減速電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)，在牽引構(gòu)件鏈條上，存放在載車板上的車量隨鏈條一起作循環(huán)運(yùn)動，從而達(dá)到存取車輛的目的。
存車時，駕駛員將車開到設(shè)備最下面存車拖架準(zhǔn)確位置后，出庫后按動車庫旁邊的操作按鍵，電機(jī)啟動，存車拖架將隨之運(yùn)動，直至另一空的存車拖架轉(zhuǎn)動到最下面的位置即停止運(yùn)動；取車時，按下車輛所存放位置的編號按鍵，設(shè)備啟動，存車拖架按最短路程運(yùn)行至最下端，駕駛員將車開出。
該車庫的機(jī)械性能穩(wěn)定、配置靈活、安裝操作簡便，運(yùn)行平穩(wěn)、安全性高、存取車方便，外觀輕巧美觀。同時占地面積較小、容量大、利用四個平面停車車位就能停放10-30輛車。如圖1-3。
圖1-3垂直循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫
（4）巷道堆垛式智能車庫
采用巷道堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有的車輛均由橋式起重機(jī)或堆垛機(jī)將在搬運(yùn)器內(nèi)的車輛，水平和垂直移動到存車位，并由存取裝置實(shí)現(xiàn)車輛的有序存取。
其工作原理是采用橋式起重機(jī)或堆垛機(jī)作為存取車輛的工具，所有進(jìn)到搬運(yùn)器的車輛均由橋式起重機(jī)或堆垛機(jī)水平和垂直移動到存車位或者從存車位取出車輛，因此對堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，由于堆垛機(jī)的成本較高，巷道堆垛式智能車庫多用于車位數(shù)需要較多的客戶使用[12]。如圖1-4所示。
圖1-4巷道剁堆式旋轉(zhuǎn)式智能車庫
(5)多層循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫
如圖1-5所示。汽車攜帶,升降和移動通過左右與圓周運(yùn)動,從而實(shí)現(xiàn)任意多層存儲車輛。根據(jù)需要增加入口的方向機(jī)制,避免倒車麻煩。最適宜建在地形狹窄且只允許設(shè)置一個出入口的場所。
根據(jù)車輛進(jìn)入地下室的不同形勢,劃分成汽車從地面到地下停車場設(shè)備直接從方法和使用的起重裝置,使汽車的升力。根據(jù)循環(huán)方向和停車方向上的不同，可分為橫式和縱式兩種[13]。
圖1-5多層循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫
（6）水平循環(huán)旋轉(zhuǎn)式智能車庫
水平循環(huán)式旋轉(zhuǎn)式智能車庫如圖1-6所示。通過水平循環(huán)實(shí)現(xiàn)獲得車輛的目的。它的工作原理是訪問停放車輛停車系統(tǒng)在水平平面圓形移動需要訪問車輛進(jìn)行模板搬到門口,司機(jī)和汽車移除或沉積。根據(jù)汽車的運(yùn)動的形式可分為圓形和方形兩個循環(huán)類型。廣場循環(huán):載車板運(yùn)動形式為直線運(yùn)動；圓形循環(huán)：載車板做圓弧形狀運(yùn)動。圓形車庫最適合建在地形狹長的地方，能夠提高土地的利用率，省去了進(jìn)出口通道。地下室多采用水平循環(huán)式智能車庫，在出入口存取車輛大大增加了土地使用效率,還有效地減少污染和廢氣,通風(fēng)設(shè)備的成本也大大減少了。
圖1-6水平循環(huán)式智能車庫
1.4 旋轉(zhuǎn)式智能車庫的控制發(fā)展趨勢
現(xiàn)代大型建筑的主流是智能化大廈和小區(qū)，因此自動化立體停車設(shè)備或車庫的自動控制系統(tǒng)將成為智能化大廈和小區(qū)的一個重要組成部分。操作簡單、迅速，使用方便，安全可靠，維護(hù)量小，為用戶提供一個安全、簡易的使用環(huán)境，這是自動化立體停車設(shè)備的基本特點(diǎn)。停車設(shè)備的一切運(yùn)行狀況，車輛停放的時間，車輛存放交費(fèi)情況，車庫庫容量，車輛存放高、低峰情況，等信息均可通過網(wǎng)絡(luò)傳送到智能化控制中心，通過智能化控制中心運(yùn)算處理，與廣播系統(tǒng)和各分部管理辦公室相連，達(dá)到提前發(fā)布相關(guān)控制、管理信息，從而全部實(shí)現(xiàn)智能化管理。通過大廈和小區(qū)的智能化控制中心還可與社會相關(guān)職能部門聯(lián)網(wǎng)，將有關(guān)信息發(fā)布出去或收集進(jìn)來，擴(kuò)大車庫的社會利用率和經(jīng)濟(jì)效益。這將是自動化車庫的發(fā)展方向。
1.5 旋轉(zhuǎn)式智能車庫的控制工藝流程分析
旋轉(zhuǎn)式智能車庫控制系統(tǒng)主要由PLC控制系統(tǒng)、車輛檢測及信息采集系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)及組態(tài)分析管理系統(tǒng)、車輛搬運(yùn)系統(tǒng)組成。PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個車庫的車位選擇與旋轉(zhuǎn)。組態(tài)分析管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)存車位判斷、車輛識別、存取車輛管理等功能。車輛檢測及信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車輛入庫前的超高、超長及超寬檢測和預(yù)存車輛號牌的自動識別等功能。搬運(yùn)系統(tǒng)通過無線方式接收管理系統(tǒng)的指令進(jìn)行存取車的搬運(yùn).工作并告知管理系統(tǒng)的車輛存取結(jié)果。
旋轉(zhuǎn)式智能車庫的存車基本工作原理如流程圖所示。
車輛駛?cè)胪＼噮^(qū)
檢測車輛長、寬、高及重量等數(shù)據(jù)
允許車輛進(jìn)入后系統(tǒng)自動分配車位并記錄車輛信息
車庫旋轉(zhuǎn)空車位至零位
搬運(yùn)器運(yùn)動將車輛送入車庫并回到原位
系統(tǒng)根據(jù)控制策略決定下一步運(yùn)行，存車結(jié)束
旋轉(zhuǎn)式智能車庫的取車基本工作原理如流程圖
系統(tǒng)得到所取車輛位置信息
車庫旋轉(zhuǎn)將其停至零位
搬運(yùn)器進(jìn)入車庫將所取車輛搬運(yùn)出庫
汽車駛出停車區(qū)
系統(tǒng)根據(jù)控制策略決定下一步運(yùn)行，存車結(jié)束
系統(tǒng)在空車位的選取及車位旋轉(zhuǎn)方向的選擇上遵循兩個原則:一是對稱平衡原則;二是能耗最低原則。這兩個原則是由旋轉(zhuǎn)式智能車庫自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的,從對稱平衡的角度出發(fā),由于其內(nèi)外兩環(huán)各是一個中心對稱結(jié)構(gòu),考慮到車庫整體的平衡性,搜索空位的時候以滿足車庫平衡為前提優(yōu)先考慮能滿足其平衡的空位,即每個對角車位存取狀態(tài)為"都已存車"或"都未存車"。
1.6 本設(shè)計(jì)的主要研究工作
基于以上分析與研究，確定本課題的主要工作，具體包括以下內(nèi)容：
1．旋轉(zhuǎn)式智能車庫的方案確定
通過對五種不同的旋轉(zhuǎn)式智能車庫的比較、分析和對比，將旋轉(zhuǎn)式智能車庫選定為垂直循環(huán)立體停車設(shè)備。
2．旋轉(zhuǎn)式智能車庫總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在確定具體方案之后，對該旋轉(zhuǎn)式智能車庫進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車庫整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)——升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)——驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（電動機(jī)、減速器、制動器的選擇）——傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（齒輪、鏈傳動、軸的設(shè)計(jì)）——結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)——換向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
第2章 旋轉(zhuǎn)式智能車庫方案及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 旋轉(zhuǎn)式智能車庫總體方案的確定
一、旋轉(zhuǎn)式智能車庫和地面的方向做圓周運(yùn)動,從而達(dá)到的目的訪問車輛停車設(shè)備稱為垂直循環(huán)停車設(shè)備。工作原理是傳導(dǎo)機(jī)制是由電機(jī)、減少和存儲汽車拖帶坐標(biāo)系作為圓周運(yùn)動鏈,可以達(dá)到獲得車輛的要求。結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-1所示。
圖2-1 旋轉(zhuǎn)式智能車庫示意圖
二.方案的可行性分析
旋轉(zhuǎn)式智能車庫，占地小，容量大，利用地面兩個平面停車位可同時停放8-20輛車；安裝操作簡單、配置靈活、性能穩(wěn)定、安全性高、存取車方便、外觀輕巧美觀[16]。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1)占地少、容量大，兩個車位面積可停8-20輛車；
2)造價低、外裝修和消防投資少，建設(shè)快外裝修；
3)運(yùn)行安全可靠、穩(wěn)定。
2.2 總體結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)
該設(shè)計(jì)方案，很大程度上減了車庫的設(shè)計(jì)和建造難度。同時也降低了建造費(fèi)用和復(fù)雜程度。每個轎廂內(nèi)只存放一輛車，進(jìn)而在整體上減小了車庫的建筑面積。該車庫一般都只有一個車庫口，適合于建造在小區(qū)或建筑物的邊緣，不會對附近的人或物產(chǎn)生噪聲或遮擋等影響，同時也可以通過增加高度來增加轎廂的數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到存放更多車輛的目的。一個出口也大大減小了車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與編制難度，減少了控制設(shè)備的數(shù)量。該車庫也存在著不足：因?yàn)樵撥噹熘挥幸粋€進(jìn)出口，在存取車輛高峰期需要排隊(duì)等待，可以在車庫口處設(shè)計(jì)一個轉(zhuǎn)向裝置，這樣能夠大大減少駕駛員用來掉頭的時間和所需的面積。同時，也增加安全性。
2.2.1 機(jī)械系統(tǒng)的工作原理
工作原理是通過減速電機(jī)帶動傳動機(jī)構(gòu)，在牽引構(gòu)件鏈條上，存放在載車板上的車輛隨著鏈條一起作循環(huán)運(yùn)動，從而達(dá)到存取車輛的目的。
2.2.2 機(jī)械系統(tǒng)的組成
垂直循環(huán)立體停車設(shè)備是由電控系統(tǒng)、驅(qū)動及傳動系統(tǒng)以及剛組合結(jié)構(gòu)三大部分構(gòu)成的。鋼組合結(jié)構(gòu)包括立柱、梁、載車板；驅(qū)動和傳動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、減速器、制動器、鏈輪、鏈條、齒輪和傳動軸的開放。差不多構(gòu)成了框圖如圖2-2所示。
圖2-2 旋轉(zhuǎn)式智能車庫的組成
1.整體框架
動力裝置、載荷和機(jī)械傳動系統(tǒng)都是有旋轉(zhuǎn)式智能車庫的剛結(jié)構(gòu)骨架支撐的，剛結(jié)構(gòu)骨架具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性，保證了設(shè)備的安全性和可靠性。車庫的支架由一個支持,一個斜桿,一個橫梁,腹桿、支撐力量和支持梁的上部和下部的輔助設(shè)備。
車庫頂端與底端設(shè)有角輪導(dǎo)軌，車庫兩邊設(shè)有托架邊軌，轎廂在這些軌道上完成循環(huán)升降運(yùn)動。
該車庫車庫共有12輛,可容納12車。結(jié)束在車庫里的頂部和底部各有一輛車,剩下的10共享汽車在車庫里兩邊的車。
2.升降機(jī)構(gòu)
在機(jī)械傳動系統(tǒng)安排在鋼結(jié)構(gòu)框架中,傳輸部分組成的,一個鏈條,鏈條導(dǎo)軌,張力裝置、車輛托盤和托盤導(dǎo)軌。
機(jī)械循環(huán)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)是傳動部件，鏈條是連接鏈輪與張緊鏈輪的牽引構(gòu)件，鏈條導(dǎo)軌主要作用是保證鏈條正常運(yùn)行，使機(jī)械正常運(yùn)行的是張緊裝置，車輛托盤是用來放置車輛的。傳動系統(tǒng)由電動機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、開始齒輪傳動、鏈傳動組成。電動機(jī)通過兩次減速，第一次是通過減速器減速,第二個是耦合驅(qū)動齒輪減速。因?yàn)辇X輪和鏈輪在同一根軸,鏈輪和齒輪旋轉(zhuǎn)同時驅(qū)動鏈的旋轉(zhuǎn),最后意識到馬車的運(yùn)動。系統(tǒng)傳輸圖如圖2 - 4所示。
圖2-4 系統(tǒng)傳動圖
第3章 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
升降機(jī)構(gòu)主要解除機(jī)制主要由電機(jī)、雙級行星齒輪減速機(jī),一個剎車,耦合,開放的齒輪、鏈條傳動,傳動系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)。
3.1 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1.1 電動機(jī)的選擇
1.計(jì)算功率
鏈速度不是太快,否則不僅車庫的整體機(jī)制的破壞,減少使用壽命的車庫,車本身會造成一定的傷害,鏈速度太慢,否則它將車庫,這樣工作效率會降低。根據(jù)訪問車輛時間小于一分鐘計(jì)算,循環(huán)鏈的速度是6米/分鐘,一輛汽車的重量平均按照是1700公斤,最高權(quán)力上升盤所需:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[17]可以了解電動機(jī)輸出功率：
式中：——大設(shè)備要求功率；
——減速機(jī)與設(shè)備之間的傳動總效率。
其中：所需動力
要求的速度
帶入上式為：
鏈傳動總效率：
——聯(lián)軸器效率，可以設(shè)0.99；
——滾動軸承傳動效率可以設(shè)0.99。
帶入上式為：
則電機(jī)的輸出功率為：
2.選擇電動機(jī)
取同步轉(zhuǎn)速750r/min。有效轉(zhuǎn)速730r/min。額定功率22kW的起重冶金電動機(jī)Y225M-8。
3.1.2 減速器的選擇
鏈條傳動速度：
總傳動比：
取減速器及傳動比為130，則開始齒輪的傳動比為：
由傳動比130確定減速器的型號，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊選取減速器型號為NGW102。
3.1.3 制動器的選擇
制動器許多類型的剎車,現(xiàn)在廣泛使用的是電動液壓墊制動(代號為YWZ),一個標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,可以買。剎車動作穩(wěn)定、壽命長、體積小、重量輕、噪音低、不容易泄漏,也非常權(quán)力,供電方便,可以每小時720 - 1200倍。補(bǔ)償型單推桿補(bǔ)償剎車磨的功能,并且不需要定期調(diào)整。制動軸和Y軸洞d = 48匹配d = 200,正確的參考選擇YWZ200/25制動模型。
3.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.2.1 開式齒輪傳動設(shè)計(jì)
1.選擇齒輪的材料、熱處理、精度及齒數(shù)
（1）車庫是普通的工作設(shè)備，所以考慮用8級精度。
（2）由文獻(xiàn)[18]選小齒輪的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為230HBW;大齒輪材料為ZG310-570，正火，齒面硬度為190HBW。
(3)選小齒輪齒數(shù)=40,==4.29×40=172
2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)公式為：
1)確定公式中的各計(jì)算參數(shù)
(1) 選擇載荷系數(shù)=1.8
(2)計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：
（3）
（4）由文獻(xiàn)[18]查的開式齒輪傳動,取
（5）查的材料影響系數(shù)MPa
（6）小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
（7）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
(8)由文獻(xiàn)[18]取接觸疲勞壽命系數(shù)，
（9）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1,則：
2）設(shè)計(jì)計(jì)算
（1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑,代入較小值。即：
代入數(shù)據(jù)得：
(2)計(jì)算圓周速度v：
(3)計(jì)算齒寬b:
(4)計(jì)算齒寬與齒高的比：
模數(shù)
mm
齒高
mm
(5)計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=6.44m/s,8級精度查文獻(xiàn)[18]表10-3可知動載荷系數(shù)直齒輪
由=4.8，查的故載荷系數(shù):
(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑:
(7)計(jì)算模數(shù)m：
取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=4mm
(8)計(jì)算分度圓直徑、中心距、齒寬：
計(jì)算齒寬：
取
3 .校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
校核公式
1)確定計(jì)算式中的各個參數(shù)
（1）載荷系數(shù)：
（2）齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù)為：
小齒輪
大齒輪
（3）計(jì)算彎曲疲勞應(yīng)力
查文獻(xiàn)[18]表2-1的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限a
查文獻(xiàn)[18]圖2-15的彎曲疲勞壽命系數(shù)
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.3，則：
(4)小齒輪所受的圓周力：
1) 校核計(jì)算
所以大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度均滿足強(qiáng)度要。
3.2.2 鏈傳動的設(shè)計(jì)
鏈傳鏈傳動組成的一個鏈條,驅(qū)動鏈輪,鏈輪驅(qū)動,并與車輛的傳動鏈存儲架和傳輸鏈。電機(jī)啟動時,牽引鏈的傳動系統(tǒng)循環(huán)在垂直平面上,和車輛架驅(qū)動垂直環(huán)流運(yùn)動,最后車輛訪問。
1.鏈條的選擇
中心距、傳動比小,低速大螺距鏈單行選擇。由額定功率和轉(zhuǎn)速n查的選擇滾子鏈型號48A，鏈條節(jié)距63.50mm（GB/T1243-1997）。
主要技術(shù)參數(shù)：
即節(jié)距P=76.2mm
滾子外徑mm
mm
N
q=22.6kg/m
mm
，材料為45鋼。
表3-1 40A滾子鏈的基本參數(shù)和尺寸
潤滑方式：
根據(jù)鏈速v=6m/s，節(jié)距p=76.2選擇用油刷或油壺人工定期潤滑方式。
鏈條結(jié)構(gòu)：
導(dǎo)輥鏈條上添加十個特殊輸出機(jī)制,和分布鏈,每個機(jī)構(gòu)由兩個耦合部件組成:與鏈鏈的連接板連接,安裝只要更換一個鏈接鏈中內(nèi)鏈板,另一個連接上的托盤水平軸連接。這個特殊的鐵路輸出機(jī)制見3 - 1的圖片:
1.導(dǎo)軌鏈輸出裝置
圖3-1導(dǎo)軌鏈
2.鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算
由p=76.2mm選取齒數(shù)z=95則分度圓直徑：
為使托盤運(yùn)動至車庫上部的鏈輪最上端時不發(fā)生碰撞，每個特殊輸出結(jié)構(gòu)之間距離至少為2.5m。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求:10輛汽車的股票,選擇幀尺寸2050毫米,高1700毫米。它可以估計(jì),鏈輪的直徑約兩米。
(1)初步估算鏈輪中心距：
(2)鏈節(jié)數(shù)計(jì)算：
鏈長長度
鏈條節(jié)數(shù)
(3)確定鏈條實(shí)際中心距：
當(dāng)時
其中,取
(4)鏈條速度
：
由
得
(5)按靜強(qiáng)度校核
對于鏈條速度的低速鏈傳動，打破連鎖過載的主要失效形式,根據(jù)抗拉強(qiáng)度計(jì)算必須符合:
其中
式中工況系數(shù)查文獻(xiàn)[18]表9-17?。?
單排鏈的極限拉伸載荷；
排數(shù)；
安全系數(shù)，一般??；
式中kg/m。由前面知
——懸垂力
查圖得，a為中心距8.88，為兩輪中心線對水平面的傾角
則
代入公式得：
經(jīng)校核符合強(qiáng)度要求
3.鏈輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)的端面齒形滾子鏈gb1243.1 - 83國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,三個直線和圓弧齒,滾筒齒輪的齒廓接觸應(yīng)該小力和角牙齒和增加的數(shù)量的增加,因此,嚙合性能。
小直徑鏈輪多的整體式，中等直徑鏈輪多做成輻板式。為便于減重、搬運(yùn)和裝卡，在輻板上開孔，大直徑鏈輪可做成組合式，此時齒圈與輪芯可用不同材料制造。由P=76.2，不限。選擇網(wǎng)絡(luò)類型,由于高強(qiáng)度、耐磨材料使用zg310 - 570。
鏈輪的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3-2：
圖3-2輪轂結(jié)構(gòu)
主要技術(shù)參數(shù)：
輪轂厚度
輪轂直徑mm
輪轂長度
分度圓直徑d=2304.67mm
齒頂圓直徑
齒根圓直徑mm
腹板厚度
齒寬
齒側(cè)倒角
4.鏈的張緊裝置
鏈傳動張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動現(xiàn)象；同時也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角。
本次設(shè)計(jì)的張緊裝置為彈簧自動調(diào)節(jié)裝置，該機(jī)構(gòu)通過與鏈輪的自由安裝配合來調(diào)整鏈條的張緊程度。
3.2.3 軸的設(shè)計(jì)與校核
選擇的材料是45號鋼,主驅(qū)動軸(由于主驅(qū)動軸長,容易處理點(diǎn)分成兩段,中間耦合連接),兩個軸的旋轉(zhuǎn),這些材料都是45鋼,淬火和回火,檢查文獻(xiàn)[18]表15 - 1知道:45鋼的a，其屈服極限，且對塑性材料有：彎曲，扭轉(zhuǎn)，擠壓，剪切。因45鋼許用拉應(yīng)力為，n為安全系數(shù)。對塑性材料通常取，故,.
1.下鏈輪軸的設(shè)計(jì)校核
兩個驅(qū)動軸,748毫米的長度的上部車庫對稱分布。直徑220毫米總成鏈輪,開頂鍵槽,防止軸的相對運(yùn)動和鏈輪,長260毫米;和軸承座的直徑200毫米,長34毫米,鏈輪的;它需要承受的壓力在垂直方向,鏈輪軸向定位定位軸的肩膀。紙漿打漿度公差,軸和圓柱,表面粗糙度,軸肩的粗糙度選擇根據(jù)匹配的要求。如圖3 - 3所示原理圖,具體的結(jié)構(gòu)和受力分析,如圖3 - 3所示:
圖3-3軸的結(jié)構(gòu)和受力分析
(1)軸的受力分析
據(jù)受據(jù)的分析力的復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),因此需要綜合檢查彎曲和扭轉(zhuǎn)的力量。每個驅(qū)動軸的最大壓力是五車的重量:
鏈條總重量
取鏈輪質(zhì)量
由
(2)計(jì)算彎矩和扭矩
式中為五輛車的重量
代入數(shù)據(jù)
扭矩圖如圖3-5所示：
圖3-5扭矩圖
可以看出,軸的中央部分(和鏈輪裝配)是一個危險(xiǎn)的橫截面。同時,最大彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力都在同一時間:
式中
根據(jù)第三強(qiáng)度理論進(jìn)行校核：
將上式代入得：
代入數(shù)據(jù)
2.主傳動軸的設(shè)計(jì)與校核
①初步估算軸徑
軸的扭轉(zhuǎn)條件為：
式中—
—
—
則有
查表取
則
最小截面處為安裝聯(lián)軸器的地方開有鍵槽，故應(yīng)增達(dá)5%，即
取鏈輪處軸徑為220mm。
②軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
此這個軸鍵槽安排鏈輪鍵槽,配備了裝備,中間部分只要一般的粗糙度可以,和軸承與軸的兩端,以確保類似的準(zhǔn)確性,中間休息保證精密光學(xué)軸耦合連接結(jié)構(gòu)圖見圖3 - 6：
圖3-6鏈輪軸示意圖
A-B G-H a - b加載軸承,長度是c - d;55毫米是安裝在鏈輪,其軸長度是256毫米;E-F齒輪,其軸長度是120毫米。軸的總長度是1116毫米。
③軸的受力分析
軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：
此軸主要受扭矩作用，所以只要對軸進(jìn)行扭轉(zhuǎn)應(yīng)力強(qiáng)度校核即可，由參考文獻(xiàn)可知校核公式為：
軸的扭矩圖如圖3-7所示：
圖3-7 扭矩示意圖
我們可以看到,第二軸鍵槽中心部分(即與鏈輪)到最大扭矩,危險(xiǎn)的部分來處理其抗扭強(qiáng)度核:
式中
代入數(shù)據(jù)得
該軸的強(qiáng)度符合要求，所以設(shè)計(jì)合理。
3.3 結(jié)構(gòu)框架的設(shè)計(jì)
骨架車庫全鋼結(jié)構(gòu),主要由列,橫梁、斜桿、加強(qiáng)肋,等。設(shè)計(jì)主要使用熱軋鋼結(jié)構(gòu)、材料選擇的成績是q235-a .
1. 立柱的設(shè)計(jì)和校核
20的主要列模型gb707 - 88,車庫所有重量的四大列,四列外部分廣場,中間是空的。列的截面如圖3 - 8所示。
1.地腳螺栓 2.肋板 3.立柱
圖3-8 立柱連接
外型大小和形狀:方形的邊長為200毫米,列40毫米的高度12000毫米厚度,焊接在柱的底部有一個方形板,400毫米的邊長,30毫米的厚度,雙方的列是根據(jù)地板加強(qiáng)柱剛度。列的截面如圖3 - 8所示。
車庫支持的重量主要是四列,四列檢查。四列被視為固定端一端的壓力吧,壓桿的臨界壓力是:
式中 —
—
—
—
—
整理的公式：
式中 ——安全因數(shù)；
——立柱所受的壓力；
——車重；
——車輛托盤；
——鏈條的重量；
——鏈輪質(zhì)量；
——電機(jī)和減速器；
查的Q235的彈性模量，
代入公式得：
因此滿足強(qiáng)度規(guī)定，因此設(shè)計(jì)恰當(dāng)。
2.橫梁和拉桿的設(shè)計(jì)
橫橫梁的壓力非常強(qiáng),車輛的重量通過支架梁,與螺栓M24固定在立柱或肋焊接和固定。它使用工字形的截面,如圖3 - 9所示。類型的鋼熱軋h型18 gb706 - 88,邊梁由于更少的壓力,最主要的連接,因此可以使用只需要合適的形狀可以和前面的橫梁的連接方法,選擇熱軋鋼16。
圖3-9 橫梁的工字形截面
斜斜桿,加強(qiáng)肋骨被用于熱等邊角鋼截面,角數(shù)量是10 gb9787 - 88,橫斷面形狀如圖3 - 10所示。
圖3-10 斜拉桿、加強(qiáng)肋的等邊角鋼截面
3.導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
導(dǎo)軌由側(cè)面導(dǎo)軌、上圓弧導(dǎo)軌和下圓弧導(dǎo)軌三部分組成。
（1）側(cè)面導(dǎo)軌
它是框架的垂直方向,操作和導(dǎo)向輪滾動和設(shè)置,熱軋鋼鐵路的設(shè)計(jì)。它的優(yōu)點(diǎn)是方便處理,耐用,結(jié)構(gòu)性能好。
（2）上圓弧導(dǎo)軌
它是為了確保框架在跑到上鏈輪左右翻譯時不會發(fā)生搖擺設(shè)計(jì),焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的U型弧形導(dǎo)軌,材料可以Q235-A使用。
（3）下圓弧導(dǎo)軌
它是為了確保跑到較低的幀從鏈和鏈輪,防止設(shè)計(jì),這種設(shè)計(jì)的焊接鋼結(jié)構(gòu)作為一個弧形導(dǎo)軌,Q235-A使用的材料。
3.4 聯(lián)軸器和鍵的選擇
1.聯(lián)軸器的選擇
（1）由于頻繁啟動,負(fù)載變化,適當(dāng)使用一套良好的緩沖性能和靈活的彈性聯(lián)軸器。
（2）計(jì)算名義轉(zhuǎn)矩
其中，電動機(jī)的額定功率
代入得：
（3）確定計(jì)算轉(zhuǎn)矩
查文獻(xiàn)[18]表16-5選用代入上式得：
（4）型號選擇
按，選擇聯(lián)軸器，該聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)矩63000，許用最大轉(zhuǎn)速。標(biāo)記為。同樣選出與軸徑相連的聯(lián)軸器為柱銷聯(lián)軸器，標(biāo)記為。
2.鍵的選擇和校核
（1）選擇
由與聯(lián)軸器連接的軸徑，軸徑在查表選取鍵，鍵長250，，（）。
由與聯(lián)軸器連接的軸徑，軸徑在查表選取鍵，鍵長320，，（）。
（2）校核
校核公式
式中 ——許用擠壓應(yīng)力，
—
—；
—；
—
，
代入公式得：
，
代入公式得：
通過對校核鍵的強(qiáng)度滿足相關(guān)規(guī)定，因此設(shè)計(jì)符合。
3.5 軸承的選擇
1.軸承的選擇
選用深溝球軸承，選軸承型號為6024
2.軸承的壽命校核
校核公式為：
查文獻(xiàn)[18]表16-5知，當(dāng)量動載荷，對于球軸承，代入數(shù)據(jù)得：
查表知，間斷使用的機(jī)械，，所以軸承的壽命足夠長，選擇符合要求。
3.軸承的密封
選用占毯式密封
4.軸承的潤滑
由于傳動轉(zhuǎn)速比較低，故軸承采用脂潤滑，在軸承座內(nèi)加入足夠的脂潤滑即可。
3.6