摘 要
隨著社會的發(fā)展，人口的急劇增長，土地越來越稀缺，可是科學在進步，科技在發(fā)展，隨著城市的進步，車輛的增多，交通越來越不便，當車成為人類主要的代步工具后，停車問題也日益嚴重，如果按照以前的做法，一個車停一個位置，那樣對于土地的利用是不是很浪費，所以，關于設計立體車庫提上日程。
立體車庫設備是為了專門的實現(xiàn)各種車輛自動停放倉儲設備。機械式立體停車庫可充分的利用土地資源，發(fā)揮空間的優(yōu)勢，最大限度的停放大量車輛，已經(jīng)成為解決城市靜態(tài)交通問題重要途徑。本課題以較典型的液壓升降橫移式立體車庫為研究對象，綜合的考慮立體車庫制造成本和運行效率的雙重因素。而液壓系統(tǒng)與傳統(tǒng)機械系統(tǒng)相比，由于具有更精確，重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快、工作平穩(wěn)、操縱控制方便、可實現(xiàn)大范圍無級調速、可自動的實現(xiàn)過載保護、當采用電液聯(lián)合控制后，不但可實現(xiàn)更高程度的自動控制的過程，而且可以實現(xiàn)遙控等很多優(yōu)點，成為立體車庫傳動系統(tǒng)的首要選擇，本設計的主要內容包括立體停車庫機械系統(tǒng)原理設計，液壓系統(tǒng)微推送力確定等。通過電機鏈條實現(xiàn)載車平臺的平移升降，液壓缸實現(xiàn)載車平臺的微平移，實現(xiàn)車輛的存取過程。實現(xiàn)立體車庫占用空間少，存取方便的功能。
因為其獨特的特點，立體車庫被廣泛用于，酒店，醫(yī)院，商場，機關單位和居民樓小區(qū)內。液壓升降立體車庫的組成，大概可以分為三個部分：傳動機構部分，車庫結構部分，控制部分。傳動機構部分分為四個部分：升降部分，平移部分，載車版部分和伸縮部分。
關鍵詞： 機械設計；立體車庫；液壓系統(tǒng)
Abstract
With the development of society, the rapid growth of population, the increasing scarcity of land, but the scientific progress, the development of science and technology, with the progress of the city, the increase in the number of vehicles, traffic is more and more inconvenient, when the car has become the main means of transport of human beings, the parking problem has become increasingly serious, if in accordance with previous practice, a car a position, as for the use of land is not a waste, so, on the design of stereo garage on the agenda.
Stereo garage equipment for special automatic warehousing equipment parked vehicles of all kinds. The use of land resources of mechanical parking can make full play, the advantage of space, the maximum number of vehicles parked, has become an important way to solve the city traffic problem. In this paper the static hydraulic up-down and translation stereo garage is typical as the research object. Considering the three-dimensional garage manufacturing costs and the efficiency of the two factors. Compared with the traditional hydraulic system and mechanical system, because it has more precision, light weight, small volume, low inertia, fast response speed, stable operation, convenient control, can achieve a wide range of stepless speed regulation, Can realize the automatic overload protection, when using electrical and hydraulic control, not only can realize the automatic control of a higher degree, but also can realize remote control and many other advantages, become the first choice of transmission system of stereo garage, the main contents of the design include mechanical system design principle of stereo garage, the hydraulic system of micro push send force. Translation lifting the car carrying platform by motor chain, hydraulic cylinder to realize the micro translation vehicle platform, realize the access process of the vehicle. To achieve three-dimensional garage occupies less space and convenient access functions.
Because of its unique characteristics, is widely used in three-dimensional garage, hotel, hospital, shopping malls, office units and residential buildings within the district. A hydraulic lifting stereo garage, can be divided into three parts: transmission part, garage structure part, control part. Transmission mechanism is divided into four parts: the lifting part. The translation part of the vehicle version part and the telescopic part.
Keywords: stereo garage; mechanical design; hydraulic system
目錄
第1章 緒論 1
1.1 設計背景 1
1.2國內外研究現(xiàn)狀和前景 2
1.2.1 國外有關現(xiàn)狀 2
1.2.2 國內有關現(xiàn)狀 3
1.2.3各種立體車庫的優(yōu)缺點 4
1.2.4 升降橫移立體車庫的研究價值及其特點 5
第2章 總體設計 7
2.1 運行的過程方式 7
2.2功能原理方案設計 7
2.3 載車板總體設計 8
2.4 升降系統(tǒng) 10
2.5 框架結構設計 12
2.6載車板框架設計 13
第3章 參數(shù)設計 15
3.1橫移系統(tǒng)參數(shù)計算 15
3.1.1主要設計參數(shù) 15
3.1.2載車板質量估算 15
3.1.3 電機的選取 16
3.1.4橫移行走輪的設計計算 17
3.1.5 傳動比分配與減速器的選擇 19
3.1.6橫移鏈輪的設計計算 19
3.1.7軸的校核 22
3.1.8軸承的校核 27
3.1.9聯(lián)軸器的選擇 29
3.1.10鍵聯(lián)接的選擇和驗算 30
3.2 升降系統(tǒng)參數(shù)計算 30
3.2.1電機選擇 30
3.2.2 軸的設計 31
3.2.3鋼絲繩主要參數(shù)選擇 32
3.3 液壓缸計算 33
3.3.1液壓缸的結構尺寸設計 33
3.3.2液壓缸活塞桿穩(wěn)定性計算 34
第4章 環(huán)保與經(jīng)濟性分析 37
4.1環(huán)保性分析 37
4.2經(jīng)濟性分析 37
第5章 結論 39
致謝 40
參考文獻 41
第1章 緒論
1.1 設計背景
隨著人類社會的不斷進步和經(jīng)濟的飛速發(fā)展 ,城市車輛日漸增多, 人們的生存空間卻越來越小,停車難成為困擾城市的發(fā)展一大難題。作為解決城市靜態(tài)交通有效的措施，向空間、向高層發(fā)展的自動化立體停車設備,以其占地面積少、停車率高、布置靈活、高效低耗、性價比高、安全可靠等重大優(yōu)點,越來越受到高層們的青睞。目前市面上常見機械式立體的停車庫有：升降橫移類、垂直循環(huán)類、多層循環(huán)類、水平循環(huán)類、平面移動類、巷道堆垛類、垂直升降類和簡易升降類等8種立體停車設備,其中升降橫移類立體車庫以其結構簡單、操作方便、安全可靠、造價低等眾多優(yōu)點,已經(jīng)在國內車庫市場占有絕對優(yōu)勢的市場份額。從而立體車庫的誕生，為解決這一難題給大家?guī)砹讼Ｍ?，將地面停車向空間發(fā)展，形成立體停車模式，已經(jīng)成為緩解城市“停車難”的重要途徑之一。
升降橫移類停車庫指的是采用以載車板的升降或橫移存取車輛的機械式停車設備的立體停車庫。由于升降橫移類停車設備的形式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對場地的適應性比較強等，因此，采用這類設備的停車庫十分普遍。其工作原理為：每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取的過程。停泊在這類車庫內地面的車只作橫移，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，駕駛員才可以進入車庫內將汽車開進，開出車庫。運行特點: 最下層只能進行平移, 頂層只能進行升降, 中間層既可平移又可升降。除頂層外, 中間層和底層必須留一空車位, 保證上下車通道的暢通，以及及時的車輛存取，總的原則: 升降復位, 平移不復位。
采用以液壓系統(tǒng)帶動載車板升降或電機帶動橫移系統(tǒng)來存取車輛的機械式停車設備的立體停車庫。此類型立體車庫適用于地面及地下停車場，優(yōu)點是配置靈活,造價較低。這種類型立體車庫的特點是結構單一并且形式較多，規(guī)模也可大可小 采用模塊化得設計 ,每單元可設計成2~5層 、半地下等多種形式 ,車位數(shù)從幾個到上百個。對場地的適應性強 約占國內停車市場份額70%以上。
而現(xiàn)有的停車位缺口嚴重據(jù)預計2010年轎車保有量即將達到2000萬輛，“十五”期間轎車保有量將增加到400萬輛。停車位需求按1:1.2(100%的基本停車位和20%的公共停車位)計算，一共需要增加停車位480萬個。而平均每年需求96萬個車位。如僅考慮10%進機械式停車庫，這每年需提供機械式停車庫9.6萬個車位。因此從現(xiàn)有的停車位的缺口情況和今后市場的需求可以看出，機械式停車設備的國際、國內市場前景十分良好。因而我對立體停車庫中的升降橫移停車庫進行了如下分析。
1.2國內外研究現(xiàn)狀和前景
1.2.1 國外有關現(xiàn)狀
早在1920年，美國建成了世界上第一座機械式立體停車設備。50年代以后美國和西歐陸續(xù)建成多種型式的立體車庫;60年代以來尤其是在市中心的商業(yè)區(qū)，建筑物高度密集，不可能騰出大量地皮建停車場。此時，占地面積小的立體式停車設備才真正得到發(fā)展普及。第一次變革出現(xiàn)在1914年，當時美國的福特汽車公司安裝的汽車裝配流水線帶來了汽車工業(yè)史上的第一次變革。第二次變革發(fā)生在本世紀50年代。當時歐洲內部關稅壁壘逐漸拆除，使歐洲市場空前繁榮，有力地推動了汽車制造工業(yè)的發(fā)展。第三次的出現(xiàn)在本世紀60年代末，隨著日本汽車工業(yè)生產出物美價廉的汽車，讓世界汽車工業(yè)發(fā)生第三次變革。立體車庫的出現(xiàn)是在第二次汽車工業(yè)的變革之后。隨著歐洲的汽車工業(yè)空前繁榮發(fā)展，歐洲已經(jīng)出現(xiàn)了最早的立體車庫。歐洲立體車庫的出現(xiàn)有60多年的歷史。對照汽車工業(yè)第三次的革命，隨著日本的汽車工業(yè)出現(xiàn)奇跡，之后立體車庫在日本開始迅猛發(fā)展。至今立體車庫已經(jīng)在日本有40多年的發(fā)展歷史。與此同時，韓國和臺灣也出現(xiàn)了立體車庫。韓國和臺灣立體車庫出現(xiàn)要晚于日本，亦有近40年歷史。倉儲式立體車庫技術最早出現(xiàn)于歐洲。日本立體車庫的技術來源于歐洲。日本是一個特別善于學習和借鑒其國家成功經(jīng)驗的民族。由于日本地域狹小等原因，塔式立體車庫在日本得到了充分的發(fā)展。亞洲的停車設備技術起源于日本，日本從20世紀60年代開始從事機械停車設備的開發(fā)、生產、銷售和服務，至今已有四十幾年的歷史。到了80年代和90年代初，由于計算機技術和電力電子技術的飛速發(fā)展，由全電腦自動控制，采用變頻技術的新一代機械式立體停車設備首先在日本進入家庭。生產機械式立體車庫的公司約100多家，比較大的公司有新明和、石川島播磨、日精、三菱重工等。從90年代起日本每年投入運行的機械停車泊位都在萬以上。目前全日本己經(jīng)投入使用機械式停車位超過300萬個，其中以升降橫移式停車設備為主。對于日本，優(yōu)勢在多層升降橫移類、垂直升降類、水平循環(huán)類、垂直循環(huán)類、簡易升降類等產品上。
德國和意大利等歐洲國家從事停車設備開發(fā)和生產也比較早。較好的公司有:意大利Sotefin、Interpark、德國PaliS等。由于歐洲國家停車問題表現(xiàn)不很突出，停車設備應用量不是很大。多數(shù)為巷道堆垛式產品，多層升降橫移式產品應用很好。德國和意大利等歐洲國家的優(yōu)勢在巷道堆垛類產品上。
國外立體停車設備的技術以日本和德國領先，其發(fā)展主要有兩個特點:一是高技術含量高。日本和德國的車庫行業(yè)將機、電工業(yè)的高新技術成果隨時轉化和移植到車庫產品中，使車庫技術進步和產品更新很快。比如高速曳引機和VVVF調速控制技術(即高速電梯技術)很快應用到垂直升降式車庫產品，使這種電梯式車庫存取速度更快，存車量更大，從而逐步替代老式的垂直循壞式塔型車庫。又如計算機管理、IC卡識別、計時收費系統(tǒng)一出現(xiàn)，立即應用于停車庫，使車庫融于城市樓宇自動化管理系統(tǒng)中，無論是公共停車還是住宅停車變得更容易、更方便。二是車庫產品朝著性能價格比更高的方向發(fā)展。即不但重視停車密度和高性能，更講究產品的經(jīng)濟實用性。比如日本的三菱、大幅株式會社和德國PALIS公司均研制成功停車密度較高，而造價較低的高層車庫和無車板、無車架等先進車庫。這些新產品都是90年代的新技術，一問世，很快替代了老產品。
1.2.2 國內有關現(xiàn)狀
我國立體車庫的發(fā)展，始于上世紀八十年代，河北承德的華一機械車庫集團有限責任公司于1989年建造起國內第一臺垂直循環(huán)類機械式停車車庫，填補了國內機械式停車車庫的空白。立體車庫產業(yè)在上世紀九十年代迅速興起，步入了引進、開發(fā)、制造和使用的快車道，國內立體停車庫市場正以直線上升的態(tài)勢在飛速發(fā)展。我國立體停車設備的產品經(jīng)引進技術和自主研究開發(fā)，生產技術水平有了很大的提高，許多設備采用了當前機械、電子、液壓、光學、磁控和計算機等領域的先進技術，如采用交流變頻調速系統(tǒng)，使運行高速、平穩(wěn)、省電、減少振動和噪聲。控制形式有按鈕式、IC卡式、觸摸屏式、密碼鑰匙式、遙控式等，有些設備還采用了總線控制技術；傳動裝黃采用內藏式，以增大停車空間并保護各傳動元件不受污染和腐蝕，提高了設備的耐久性；機械結構中采用了模塊化設計，便于組合使用，易于安裝拆卸，縮短施工周期。目前品種的滿足率己達90％左右，有的品種填補了國內空白，產品國產化率達到50％以上。還采用一些新材料、新工藝，如采用“H7，型鋼做鋼梁，組合的鍍鋅板或一體成型的鍍鋅板做載車板：安全保護方面采用了聲光引導及定位裝置，自動消防滅火系統(tǒng)等。目前品種的滿足率已達90％左右，有的品種填補了國內空白，產品國產化率達到50％以上。
目前國內立體停車設備是以升降橫移類為主，約占總量的84%。此外還有垂直升降類和平面移動類。在技術方面，由最初的機械傳動式逐步在發(fā)展液壓傳動式、機械液壓傳動式、電傳動式?？刂品绞揭灿蓡渭兊氖謩涌刂瓢l(fā)展到電氣控制、PLC控制和現(xiàn)場總線控制。
雖然我國停車設備行業(yè)和技術得到了快速發(fā)展，但與停車設備的市場需求還相差甚遠。停車設備需要進一步降低制造成本，提高技術含量以及設備使用的安全性和可靠性。
由此看來隨著各種高新技術的引入，立體車庫正在向專業(yè)化、復雜化、智能化和高自動化方向發(fā)展，重點表現(xiàn)為以下幾個方面:①專業(yè)化:立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運行而不出故障是用戶的首要要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。制造廠家的專業(yè)化程度越來越強，如保證設備的可靠性，立體車庫的軟硬件設施及各種設備的配套都達到專業(yè)化程度。②復雜化:立體車庫產業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機械設備，還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學、磁控、管理和計算機技術等領域的大量先進技術。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時采用聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術、科學管理等，各種領域先進技術的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大型復雜的高技術設備。③智能化:一些新技術正在迅速進入該領域，如變頻技術、全電腦控制系統(tǒng)、導航定位技術、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統(tǒng)等。如“模塊”閣架式立體車庫的電梯調配，自動送車找位、自動平層，應快捷、準確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。④高自動化:立體車庫的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制技術和科學的管理方法?？刂萍夹g和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率。車庫可以將汽車自動停放到合適的位置，可實現(xiàn)無人操作。
1.2.3各種立體車庫的優(yōu)缺點
立體車庫的類別根據(jù)JB/8713一1998機械行業(yè)標準，按其工作原理區(qū)分主要包括以下九種:(l)升降橫移類SH:(2)垂直循環(huán)類CX;(3)水平循環(huán)類SX;(4)多層循環(huán)類DX;(5)垂直升降類CS。
不同的類型立體車庫具有不同的優(yōu)點和缺點，只有橫向比較才可以得到最合適這塊地方的最優(yōu)法案，“海納百川，有容乃大”只有充分的了解各類車庫的優(yōu)缺點才能更好的采眾之長，補己之短。各種立體車庫的優(yōu)缺點見表1.1。
表1.1各種立體車庫的優(yōu)缺點
類型
優(yōu)點
缺點
適合存容量
升
結構框架不高，在垂直平面內車位
每個載車板都要自備一套甚
3～43
續(xù)表1.1
降
橫
移
式
布置較緊湊;出入口布置靈活;在樓宇地下室或住宅小區(qū)空地布置方便;相對成本較低，進出一輛車不必牽動全庫車輛;可以并列、串列組成組合式車庫，形式多樣。
至2套驅動機構。成本相對較高。
垂
直
循
環(huán)
式
只需要一套驅動機構，較容易控制，停位較準確，結構簡單，工作可靠，占地面積小，空間利用率也較高。可以建成地上、半地上、地下式等多種形式。
整個系統(tǒng)能量消耗大，振動及噪聲較大，運動速度不高，出入庫時間長;經(jīng)濟性差;只有一套驅動機構，一旦系統(tǒng)故障，不能實現(xiàn)緊急出車，工作機動性較差。
5～50
水
平
循
環(huán)
式
驅動機構較少，工作可靠，工作原理簡單，與垂直循環(huán)式比較，耗能、振動及噪聲均較低。
出入一輛車整個系統(tǒng)的車位全移動；占地面積較大，運動速度不能太高，出入庫時間較長；一個環(huán)節(jié)出故障全線停運。
10～40
多層循環(huán)式
可充分利用地下空間，墻體建筑費不高，隔振和噪聲效果較好。
出入一輛車整個系統(tǒng)的車位全移動;結構較復雜，一般只適用于利用地下空間。
6～46
垂直升降式
可以充分利用空間。一般都做成大型車庫，這樣平均到每個車位的成本較低。車位的布置形式多樣。
一旦系統(tǒng)故障，不能實現(xiàn)緊急出車，工作機動性較差。
7～56
1.2.4 升降橫移立體車庫的研究價值及其特點
通過對我國國內現(xiàn)有停車場停車現(xiàn)狀的分析和國內立體車庫使用情況的調研，綜合各種車庫的原理和適用情況，同時考慮到研發(fā)成本及維修，我選擇升降橫移式立體車庫作為我對立體車庫研究的切入點。升降橫移式立體車庫由于造價成本較低、配置靈活、拆卸也比較方便，可以最大程度降低風險系數(shù)，取得成功，而且，目前我國多數(shù)小區(qū)采用的也是多層升降橫移式立體停車設備，大規(guī)模的倉儲式機械停車庫還很少，因此選擇升降橫移式立體車庫，易于進行以后市場推廣，可行性很高。升降橫移式立體車庫還有其他特點。
（1）需求量大?，F(xiàn)在大部分轎車晚上都停在住宅小區(qū)，己建和在建住宅小區(qū)的特點是配套車位嚴重不足，而私家車在以巧20%的速度增加，有的小區(qū)現(xiàn)在己是車滿為患，不敢想象2010年以后汽車關稅降為零時停車會是什么情況。
（2）該類型的立體車庫更有效的利用了空間。整個運動過程直存直取，不需倒空，無需倒車場地，只要提供足夠的車寬距離，它將利用有限的空間，滿足停車的需求并且提取車輛更加方便、快捷。
（3）該立體車庫所具有的特點，特別適合于住宅小區(qū)、高級賓館、飯店、醫(yī)院、車站等場所。設備可安置在綠化帶上，同時又不破壞綠化;操作簡便快捷，與房產開發(fā)相配套，能節(jié)省大量的土地與資金成本，也能為城市解決停車節(jié)約大量的土地資源。
第2章 總體設計
2.1 運行的過程方式
圖1 車庫UG設計
這是立體車庫的運行方式，一共18個車位，每個車位有導軌，堆垛機從右面空位進行上下移動，之后下面的平移裝置進行左后平移，并且只有升到指定高度才能進行左右運動，只有到右面的空位才能進行升降運動，而且左右平移時候，只有到指定的位置，托盤才能進行伸縮，托盤上面是載車板，載車板上面有電機，到達指定位置之后，電機開始運轉，然后載車板進入車位。
2.2功能原理方案設計
根據(jù)升降橫移式液壓立體停車庫的運行方式，車庫總體采用的是水泥結構的設計。在整個平移升降機構中有立柱、橫移導軌是鋼材料組成。
圖2 升降橫移系統(tǒng)總成
2.3 載車板總體設計
載車板系統(tǒng)的作用是使車進入和取出的工具，其傳動主要是靠電機帶動鏈輪使它的滾輪在軌道上移動。在設計中我們可以充分利用己有型鋼的結構，用H型鋼作為滾輪的軌道，這樣可以保證了軌道的質量，還減輕了整體的結構重量。
每個可停車位都有一個獨立的橫移動力傳動系統(tǒng)，包含有橫移電機(帶剎車的專用減速機)、傳動軸和滾輪。底層橫移傳動系統(tǒng)與載車板做成一體，其它層的橫移傳動系統(tǒng)均置于車位架上，主動傳動端如圖3所示，從動端如圖4所示。
主動傳動端：
1—三相異步電動機 2—彈性柱銷聯(lián)軸器 3—擺線針輪減速器軸 4—小鏈輪 5—主動橫移行走輪 6—大鏈輪 7—橫移軸 8—彈性柱銷聯(lián)軸器 9—傳動軸
圖3 橫移傳動系統(tǒng)
傳動示意：橫移三相異步電動機——彈性柱銷聯(lián)軸器——小鏈輪——大鏈輪——橫移軸——主動橫移行走輪——橫移支架
——彈性柱銷聯(lián)軸器——傳動軸——主動橫移行走輪——橫移支架
1—從動橫移行走輪 2—固定軸 3—支架 4—定位螺栓
圖4 橫移傳動系統(tǒng)
圖5 載車板總體設計
2.4 升降系統(tǒng)
圖6 升降系統(tǒng)簡圖
電機的動力通過聯(lián)軸節(jié)器來帶動鏈輪運行，從而帶動鏈條提升貨物。因為提升機的主要靠軸的轉動， 從而帶動鏈輪的運轉， 通過鏈條帶動托臺上升和下降，所以在設計的過程中， 對軸的要求是非常高的。這里使用單獨電動機控制起升機構，同時為防止停電時起升平臺掉落，造成損害或安全事故，這里選用帶剎車功能的制動電機。因此主要組成部分為：電機、滑筒、鏈、鏈輪、立柱。如上圖。
鏈條式起升方式是利用鏈條鏈輪進行傳動，從而提升貨物。
圖6 鏈條起升方式
起降滑筒結構主要滑筒、導向輪組等零部件組成。起降滑筒結構主要用來固定托盤機構，承受著載車板和車子的重量，設計是要滿足強度和剛度要求。托盤模塊包含多個導向輪組，導向輪組主要由導向輪、軸承和導向輪軸組成。導向輪組主要與立柱或導軌接觸，使載貨臺模塊與立柱模塊連接起來。下圖為起降滑筒結構：為了使堆垛機上貨物的存取機構做升降運動，需要設計一個升降機構，用以滿足該功能要求。起升機構主要包括：電動機、減速器、制動器、卷筒、柔性件、導軌組成。起升機構的運轉是通過減速裝置使卷筒轉動，使柔性件卷入卷筒，柔性件機通過架立柱頂部的定滑輪與載貨臺相連，因此柔性件牽引載貨臺上升，當?shù)竭_指定的貨格位置時，制動器動作，使載貨臺平穩(wěn)、準確地停住。
圖7 起降滑塊結構
2.5 框架結構設計
機械結構部分的主框架設計中一個重要部分—安裝連接形式設計的是否合理直接影響結構的質量、安裝速度及經(jīng)濟效益，常規(guī)的主框架的連接有焊接，鉚接與螺栓連接三種。扭剪型高強螺栓是一種新型連接方法，具有受力性能好、耐疲勞、可拆換、施工方便及安全可靠等優(yōu)點，同普通螺栓相比，單位體積耗鋼減少30~50%，近年來在框架的設計中廣為采用。因此使用扭剪型高強螺栓連接。
圖8 升降橫移式立體車庫結構骨架
2.6載車板框架設計
載車板是用來承載入庫車輛，按結構形式分為框架式和拼板式兩種組成。拼板式載車板如圖9所示，是用鍍鋅鋼板一次性沖壓或滾壓成組裝件，用咬合拼裝成載車板，并且用螺栓緊固連接，拼裝前可以先對組建進行各類表面來處理(如電鍍、烤漆等)，來使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運輸方便、通用互換性好，強度大、剛度好、重量輕、減少基礎承力；而且由于是整體折彎成型，車板厚度小，一般厚度為50～55毫米，整體折彎成型結構形式適合于批量生產?？蚣苁捷d車板如圖10所示是先用型鋼和鋼板焊接成承載框架，然后在兩側停車通道和中間突起的頂面鋪設不同厚度的鋼板，多數(shù)采用中間突起結構。這種載車板的優(yōu)點是可按需要設置行車通道寬度，并且具有較好的導入功能，這種結構形式較適合車型變化較多的小批量生產。
圖9 拼版式載車板
1—防墜落裝置 2、4—空心方鋼 3—3mm鋼板 5、6—角鋼 7—1mm鋼板
圖10 框架式載車板
我們這里采用第二種載車板方式——框架式載車板，由空心矩形方鋼、角鋼和鋼板焊接而成載車板框架，在框架上面鋪設鋼板，中間突起。同時在行車通道上安裝防滑鋼板，它和中間突起的鋼板一起，防止汽車在存取時產生縱向或橫向的滑動。在底層載車板中裝有橫移機構帶動載車板做橫移移動。并且在載車板兩側裝有防墜樓裝置，防止因意外發(fā)生的事故。
第3章 參數(shù)設計
3.1橫移系統(tǒng)參數(shù)計算
3.1.1主要設計參數(shù)
表3.1 液壓堆垛升降橫移式立體車庫
類型
液壓升降橫移式立體車庫
存放輛數(shù)
18
形式
巷道堆垛
全長
5400mm
全寬
2100mm
全高
18700mm
全重
1800kg
升降速度
3.5m/min
橫移速度
8m/min
根據(jù)車位規(guī)格：（1700×1400×1800）mm；重量：1800kg。
3.1.2載車板質量估算
載車板估算：焊接件，兩側14B槽鋼作為邊框，采用熱軋槽14B（GB/707-88），h=140mm，b=60mm，d=8mm，理論質量m=16.73kg/m，設為M1。中間用10#槽鋼均勻分布在車輪下布置，采用熱軋槽鋼10#（GB/707-88），h=100mm，b=48mm，d=5.3mm，理論質量m=10.00kg/m，設為M2。上面焊接3mm厚菱形鋼板。則鋼板的質量設為M3。中間層采用1mm普通鋼板設為M4。橫向肋板采用熱軋等邊角鋼（GB/9787-88）型號為4.5#，根據(jù)實際需要，選用等邊角鋼型號為：（45×45），d=6mm，理論質量m=3.985kg/m，設為M5；縱向肋板采用熱軋等邊角鋼（GB/9787-88）型號為5#，根據(jù)實際需要，選用等邊角鋼型號為：（50×50），d=4mm，理論質量m=3.095kg/m，設為M5
M1=5.4×2×16.73=180.68kg；
M2=4.6×2×10=92kg；
M3=4.6×0.66×2×25.6=155.44kg；
M4=1.04×0.66×8.02+0.8×2.36×8.02=20.64kg；
M5＝2.36×7×3.985=65.83kg；
M6=5.4×2×3.095=33.426kg；
綜上可得載車板總質量：
M=M1+M2+M3+M4+M5+M6=180.68+92+155.44+20.64+65.83+33.426=548kg。
3.1.3 電機的選取
圖11 行走機構
行走機構的電動機所需的功率為可按下式計算：
（KW） （3.1）
式中 —行走阻力； v—行走機構的運行速度
—行走機構的總效率，一般可取0.85-0.95
由上式可知，現(xiàn)須確定行走阻力的大小，可按下式計算：
（N） （3.2）
式中 —堆垛機的額定起重量和自重之和；
—軸承摩擦系數(shù)，查表選取0.1；
f—車輪滾動阻力系數(shù)，查表選取0.3；
D—車輪直徑；
d—軸徑；
—阻力摩擦系數(shù)，查表選取1.5；
將相關數(shù)據(jù)帶入式（3.2）中，算得：=20050 N，并將其結果帶入式（3.1），最后算得所需電動機的功率P=29KW，因此選擇型號為YZR225M—6，轉速為957r/min,額定功率為34KW，效率為90%且3490%=30.6，可選。安裝代號選取1M1003，國際基準機座號為160M。
3.1.4橫移行走輪的設計計算
(1)橫移行走輪參數(shù)計算
材料選擇：軋制車輪材料，應不低于GB/T 699中規(guī)定的60鋼；鍛造車輪材料，踏面直徑不大于400mm的車輪，應不低于GB/T 699中規(guī)定的45鋼，踏面直徑大于400mm的車輪，應不低于GB/T 699中規(guī)定的55鋼；鑄造車輪材料，應不低于GB/T 11352中規(guī)定的ZG340-640鋼。根據(jù)實際應用選擇45鋼。
設直徑D設為120mm，車輪與軌道有效接觸長度為30mm
(2)驅動輪打滑檢驗
橫移機構的運行是由于電動機所發(fā)出的驅動力矩傳給驅動輪軸后，使車輪轉動。如果此時車輪圓周切向力不大于車輪與軌道的最大粘著力，則車輪能滾動向前;否則將出現(xiàn)車輪在軌道上打滑的現(xiàn)象(既有滾動，又有滑動)。因為起動時驅動輪圓周切向力最大，容易發(fā)生打滑，所以在起動時需要進行驗算。考慮最可能打滑的情況應按機構無載工作(此時輪壓小)及驅動輪緣不摩擦軌道邊緣時的情況進行計算。
為了保證不打滑，因此設計時常使粘著力與圓周切向力之比不小于規(guī)定的安全系數(shù)，即：
（3.3）
—防止打滑的安全系數(shù)，常取1.05—1.2;
—粘著力；
—圓周切向力；
(3.4)
(3.5)
(3.6)
(3.7)
(3.4)
(3.5)
—驅動輪的輪壓;
—粘著系數(shù)，即滑動摩擦系數(shù)，在室外工作時，取f=0.12;
(3.8)
—從動輪的輪壓;
—車輪軸承的摩擦系數(shù)，滾珠式滾動軸承取0.015；
—軸承內徑為0.05(m);
—滾動摩擦系數(shù)(m)，它與車輪和軌道的材料性質、幾何尺寸及接觸表面情況有關，當鋼車輪直徑為0.l2m時，對于平頂鋼軌，k取0.0003；
—附加阻力系數(shù)，對驅動輪取1，從動輪取1.5;
—車輪直徑(m);
故橫移機構的驅動輪可以保證不打滑。
(3)橫移行走輪強度校核
根據(jù)經(jīng)驗，車輪在使用中，多為疲勞損傷，應按赫茲公式計算車輪與軌道接觸疲勞強度。
1、車輪踏面疲勞計算載荷:
(3.9)
—車輪踏面疲勞計算載荷(N);
—設備正常工作時的最大輪壓(N);
—設備正常工作時的最小輪壓(N);
2、車輪踏面疲勞接觸應力計算
根據(jù)赫茲公式可導出線接觸時的局部擠壓應力為
（3.10）
—與材料有關的許用線接觸應力常數(shù)(MPa)，根據(jù)材料的抗拉強氏進行選擇，當時，取
—車輪直徑(mm);
—車輪與軌道有效接觸長度(mm);
—轉速系數(shù)，取;
—工作級別系數(shù)，取;
所以，車輪滿足接觸強度的要求。所以直徑D設為120mm，車輪與軌道有效接觸長度為30mm，足夠使用。
3.1.5 傳動比分配與減速器的選擇
擺線針輪減速器的特點是采用擺線針輪嚙合行星傳動原理的減速機構。其主要特點是傳動比大，一級減速時傳動比范圍是11—87，二級減速時的傳動比范圍是20—128；由于采用了行星擺線傳動機構，所以其結構緊湊、體積小重量輕，在功率相同的條件下，體積和重量是其他減速器一半；由于擺線針輪、針齒套、銷軸、軸套、都是由軸承鋼制作，工作中又是滾動摩擦，因此大大加強了各零件的機械性能并保證使用壽命，提高了傳動效率。選擇使用擺線針輪減速器。
根據(jù)傳動的功率：P=0.55KW；轉矩T=2.2N·m；
選擇ZW 0.55-3A-43 GB/T2982-1994
3.1.6橫移鏈輪的設計計算
(1)鏈傳動設計計算
傳動比
(3.11)
(3.12)
(3.13)
(3.14)
(3.15)
—小鏈輪轉速（）
—大鏈輪轉速（）
小鏈輪齒數(shù)且，
所以試取，大鏈輪齒數(shù)
試取，大鏈輪齒數(shù)
試取，大鏈輪齒數(shù)
注：增大，鏈條總拉力下降，多邊形效應減弱，但結構重量增大；增大鏈傳動的使用壽命降低。、取奇數(shù)，鏈節(jié)數(shù)LP為偶數(shù)時，可使鏈條與鏈輪輪齒摩擦均勻，優(yōu)先選用齒數(shù)17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。
大、小鏈輪齒數(shù)合理，所以，；
—工況系數(shù)，取1.0；
—傳遞功率（KW）；
特定條件下單排鏈條傳遞的功率
—小鏈輪齒數(shù)系數(shù)，查表“小鏈輪齒數(shù)系數(shù)”，取1.34;
—排數(shù)系數(shù)，查表：“排數(shù)系數(shù)”，取1.0;
鏈排節(jié)距P：根據(jù)和由“ISO A系列滾子鏈功率曲線圖”或“ISO B系列滾子鏈功率曲線圖”選取。為使傳動平穩(wěn)、結構緊湊、宜選用小節(jié)距單排鏈；當速度高、功率大時，則選用小功率多排鏈。綜合考慮選取06B鏈。mm。
驗算小鏈輪軸孔直徑
—鏈輪軸孔最大許用直徑，查表“鏈輪軸孔最大許用直徑”
根據(jù)擺線針輪減速器軸端選擇
初定中心距
(3.15)
以節(jié)距計的初定中心距
(3.16)
計算得到的值，應圓整為偶數(shù)，以避免使用過度連接，否則其極限過度拉伸載荷必低20%。
（3.17）
(3.17)
其垂度；對中心距不可調或無張緊裝置或有沖擊振動的傳動，取小值，對中心距可調或有張緊裝置或無沖擊振動的傳動，取大值
鏈條速度
時，為低速鏈傳動
，為中速鏈傳動
，為高速鏈傳動
(3.18)
(3.19)
(3.20)
(3.21)
(3.22)
(3.23)
(3.24)
因而該鏈傳動為低速鏈傳動。
有效圓周力：
作用在軸上的力：水平或傾斜的運動
接近垂直的運動
因而
(2)橫移鏈輪的設計計算
1、大鏈輪的參數(shù)計算
分度圓的直徑：
齒頂圓直徑：
—節(jié)距滾子外徑排距，查表得10.16mm；
可在和范圍內選擇，但當選用時，因注意用展成法加工時有可能發(fā)生頂切。
綜上所述：
(3.25)
齒根圓直徑
分度圓弦齒高，為了簡化放大齒形圖的繪制而引入的輔助尺寸，
(3.26)
(3.27)
(3.28)
(3.29)
(3.30)
(3.31)
(3.32)
。
最大齒根距離：奇數(shù)齒
偶數(shù)齒
2、小鏈輪的參數(shù)計算
分度圓的直徑：
齒頂圓直徑：
—節(jié)距滾子外徑排距，查表得10.16mm；
可在和范圍內選擇，但當選用時，因注意用展成法加工時有可能發(fā)生頂切。
綜上所述：
（3.33）
（3.34）
最大齒根距離：奇數(shù)齒
偶數(shù)齒
3.1.7軸的校核
圖12 橫移軸的示意圖
按彎扭合成強度條件校核軸
對軸進行受力分析：見圖（a）
(3.34)
(3.35)
(3.36)
(3.37)
(3.38)
(3.39)
(3.40)
(3.41)
(3.42)
(3.43)
(3.44)
(3.45)
（1）計算支撐反力
水平面支撐反力
豎直面支撐反力
（2）畫彎矩圖、轉矩圖、計算彎矩圖
水平面彎矩圖，圖略：
豎直面彎矩圖，見圖（b）：
合成彎矩圖，見圖（c）：
轉矩圖，見圖（d）：
計算彎矩，見圖（e）： （3.11）
—根據(jù)轉矩所產生應力的性質而定的應力校正系數(shù)；對不變化的轉矩，取值0.3。
（3）校核軸的強度：
由圖（a）可知2的剖面直徑最小而彎矩較大，7剖面所承受的彎矩最大而軸頸卻不是最大值，即2剖面和7剖面較危險，所以校核2和7剖面。
(3.46)
(3.47)
2剖面的計算應力為
7剖面的計算應力為
查表得軸的許用彎曲應力
因而軸安全。
圖13 軸校核系列圖
精確校核軸的疲勞強度
，，，，，
1、判斷危險剖面，在圖（a）中1—9剖面均為有應力集原中剖面，均有可能是危險剖面。其中2、3、5均為過度圓角引起的應力集中，他們的計算彎矩值很接近，所以只驗算2剖面即可。1剖面與2剖面相比較，只是應力集中影響不同，可取應力集中系數(shù)值較大的進行驗算即可。6—8剖面他們的直徑均相同， 8剖面的計算彎矩值小，所以6、7的剖面較危險，選擇大的進行計算。9剖面與1剖面的情況相同只計算1剖面即可，4剖面與5剖面距離很接近承載情況也很相近，取較大者即可。因而最終只需計算1、2、6剖面即可。
2、校核1、2剖面的疲勞強度，1剖面因鍵槽引起的應力集中系數(shù)由附表“1—1” 【5】查的，。2剖面因配合H7/r6引起的應力集中由附表“1—1” 【5】查的，。2剖面因過度圓角引起的應力集中系數(shù)由附表“1—2” [5]查的（用插入法查表）
； ；
求的 ；
故應按1剖面的鍵槽引起的應力集中系數(shù)來驗算
1剖面承受的彎矩及轉矩
(3.48)
1剖面產生的正應力及其應力幅、平均應力為：
(3.49)
1剖面產生的扭應力及其應力幅、平均應力為：
(3.50)
(3.51)
絕對尺寸影響系數(shù)由附表“1—4”查的；
表面質量系數(shù)由附表“1—5”查的；
1表面的安全系數(shù)為
(3.52)
(3.53)
(3.54)
取 ，所以1剖面安全。
3、校核6、7剖面的疲勞強度，6剖面因配合H7/r6引起的應力集中由附表“1—1” 【5】查的，。6剖面因過度圓角引起的應力集中系數(shù)由附表“1—2” [5]查的（用插入法查表）
； ； (3.55)
求的 ；
7剖面因鍵槽引起的應力集中系數(shù)由附表“1—1” 【5】查的，。
故應按7剖面的鍵槽引起的應力集中系數(shù)來驗算
7剖面承受的彎矩及轉矩
(3.56)
1剖面產生的正應力及其應力幅、平均應力為：
(3.57)
(3.58)
1剖面產生的扭應力及其應力幅、平均應力為：
(3.59)
(3.60)
絕對尺寸影響系數(shù)由附表“1—4”查的；
表面質量系數(shù)由附表“1—5”查的；
1表面的安全系數(shù)為
(3.61)
(3.62)
取 ，所以1剖面安全。
所以，該軸安全。
橫移軸的校核與升降軸的校相同，經(jīng)校核后可知滿足使用條件，安全。
3.1.8軸承的校核
滾動軸承是屬于摩擦傳動的軸承，由于其摩擦損失很小，易于安裝和維護而得到廣泛運用。因此，滾動軸承的設計主要是根據(jù)負荷的性質及大小，轉速和旋轉精度以及工作條件等按標準進行選用。選擇滾動軸承應考慮多種因素：軸承所受負荷的大小、方向及性質，軸向固定形式，調心性能要求，剛度要求，轉速與工作環(huán)境，經(jīng)濟性和其它特殊要求。
圖13 軸承受力分析圖
（1）計算軸承支反力
水平支支反力 (3.63)
垂直支反力 (3.64)
合成支反力 (3.65)
（2）計算軸承的軸向力
差得手冊，可以差得；
由表“9—8”知，因e值與有關，現(xiàn)軸承所受軸向力A尚為未知數(shù)，因此需用試算、逼近法來確定e，S，以及A的值。
試算過程如下：
初取，則
(3.66)
(3.67)
由例圖之e所知，軸承1、2軸向力
(3.68)
(3.69)
根據(jù)初算得到的，之值再進行驗算：
軸承1：，查表：“9—6”，用插值法可得
這時 (3.70)
軸承2：，查表：“9—6”，用插值法可得
這時 (3.71)
所以 (3.72)
(3.73)
從計算的結果來看，算到的，值與初算的結果相近，故以下就可以按試算得到的，及，值進行當量動載荷計算。
（3）計算當量動載荷
軸承1： (3.74)
（3.75）
查表“9—6”，可得。此軸承承受中等沖擊載荷，故按表“9—7” 查取沖擊載荷系數(shù)。則當量動載荷為
軸承2： (3.76)
查表“9—6”，可得。此軸承承受中等沖擊載荷，故按表“9—7” 查取沖擊載荷系數(shù)。則當量動載荷為
(3.77)
（4）計算軸承壽命
比較兩軸承的動量載荷知，故隨便一個進行計算即可。
其他軸承的校核
升降滾筒處的軸承、定滑輪處的軸承、橫移從動輪出的軸承，校核方法與上相同，經(jīng)校核可知，滿足使用條件，安全
3.1.9聯(lián)軸器的選擇
橫移電機減速軸器軸端處
選擇HL1聯(lián)軸器,國標GB/T 5014-1985。
減速器低速軸外伸段
從動端
名義轉矩 (3.79)
計算轉矩 (3.80)
公稱直徑 (3.81)
許用轉速 (3.82)
橫移軸與傳動軸軸端處
選擇HL2聯(lián)軸器,國標GB/T 5014-1985。
減速器低速軸外伸段
從動端
名義轉矩 (3.83)
計算轉矩 (3.84)
公稱直徑 (3.85)
許用轉速 (3.86)
3.1.10鍵聯(lián)接的選擇和驗算
選擇鍵22×14 GB/T 1096-79A型，,其參數(shù)為L=110mm
R=b/2=11mm，k=h-t=14-9=5mm，
l=L-2R=50-2×11=28mm，
d=64mm。齒輪材料為45#鋼，載荷稍有波動，靜聯(lián)接，
由表2-1，查得
(3.87)
(3.88)
大鏈輪、橫移軸