俯仰式立體車庫支承和動力裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　GRADUATION DESIGN(THESIS)</p><p><b>　　本科生院制</b></p><p><b>　　2017年6月</b></p><p>　題 目俯仰式立體車庫支承和動力裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計</p>

2、;<p>　學生姓名</p><p>　指導教師</p><p>　學 院機電工程學院</p><p>　專業(yè)班級</p><p>　　俯仰式立體車庫支承和動力裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　機械式立體停車庫是

3、專門用來停放各類車輛立的倉儲設(shè)施，它的優(yōu)點在于能夠發(fā)揮空間的優(yōu)勢，這樣就能充分地利用土地資源，從而實現(xiàn)最大限度地停車，是專門用來解決城市交通問題的停車設(shè)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(jié)構(gòu)裝置的設(shè)計以及優(yōu)化。</p><p>　　通過對長沙各大立體停車庫的調(diào)研，以及查閱國內(nèi)外相關(guān)的文獻之后，結(jié)合了理論依據(jù)與現(xiàn)實依據(jù)，最終確定了設(shè)計方案；根據(jù)設(shè)計方案，對俯仰式

4、立體車庫的支承和動力裝置進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，建立裝置的三維模型；在構(gòu)建了三維模型的基礎(chǔ)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(jié)構(gòu)優(yōu)化；經(jīng)過多次的校核與優(yōu)化，得出了最終的設(shè)計結(jié)果，實現(xiàn)了俯仰式立體車庫的輕量化，極大地降低了成本，提高了經(jīng)濟效益。</p><p>

5、;　　關(guān)鍵詞：立體車庫 SolidWorks 設(shè)計 俯仰式</p><p>　　THE SUPPORT AND POWER PLANT STRUCTURE DESIGN OF THE LUFFING 3D GARAGE</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Parking is designed to

6、achieve storage facilities for parking vehicles. All kinds of mechanical stereo garage can make full use of land resources, play space advantage, can achieve maximum parking, is an effective way to solve city traffic pro

7、blems. In this paper the pitch type stereoscopic garage lifting simple stereo garage as the research object, design support and power structure and optimization.</p><p>　　Through the investigation of the Cha

8、ngsha parking, as well as literature at home and abroad, combined with the theoretical basis and practical basis, to finalize the design; according to the design, support and power device of pitch type stereo garage stru

9、cture design, 3D model building device; according to the three-dimensional model of the device the use of SolidWorks software, the kinematics and dynamics simulation analysis, interference checking device and trajectory,

10、 finally obtained the re</p><p>　　Key words：Stereo garage SolidWorks Mechanical Design Luffing Type </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p

11、><p>　　1.1 課題背景1</p><p><b>　　1.2 意義1</b></p><p>　　1.3 立體車庫國內(nèi)外現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 長沙立體車庫調(diào)研3</p><p>　　1.4.1 蔚藍之星地下立體停車庫調(diào)研4</p><p&g

12、t;　　1.4.2 湖南省人民醫(yī)院垂直升降停車塔調(diào)研5</p><p>　　1.4.3 國儲電腦城升降橫移式立體停車庫調(diào)研6</p><p>　　1.4.4 總結(jié)7</p><p>　　1.5 課題內(nèi)容及思路8</p><p>　　1.5.1 課題內(nèi)容8</p><p>　　1.5.2 課題思路

13、8</p><p>　　第2章 俯仰式立體車庫的系統(tǒng)總體設(shè)計10</p><p>　　2.1 設(shè)計要求10</p><p>　　2.2 設(shè)計方案的確定與分析10</p><p>　　2.2.1 方案一：車庫與建筑分離11</p><p>　　2.2.2 方案二：車庫置于建筑之中11</p>

14、;<p>　　2.2.3 立體車庫方案確定11</p><p>　　2.3 立體車庫的設(shè)計方案12</p><p>　　2.3.1 立體車庫工作原理及停車流程12</p><p>　　2.3.2 立體車庫設(shè)計參數(shù)的確定13</p><p>　　2.4 本章小結(jié)15</p><p>　　

15、第3章 俯仰式立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模16</p><p>　　3.1 引言16</p><p>　　3.2 俯仰式立體車庫外框架設(shè)計及建模16</p><p>　　3.3 俯仰式立體車庫提升及液壓系統(tǒng)設(shè)計17</p><p>　　3.3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計17</p><p>　　3.3.2 曲柄

16、、搖桿的設(shè)計19</p><p>　　3.4 虛擬裝配及干涉分析20</p><p>　　3.5 本章小結(jié)21</p><p>　　第4章 俯仰式立體車庫運動學仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化22</p><p>　　4.1 引言22</p><p>　　4.2 動力學仿真及優(yōu)化22</p><

17、p>　　4.3 本章小結(jié)24</p><p>　　第5章 主要受力零件強度校核25</p><p>　　5.1 搖桿的計算25</p><p>　　5.2 導軌的計算26</p><p>　　5.3 螺栓的計算28</p><p>　　5.4 本章小結(jié)30</p><p

18、><b>　　總結(jié)與展望31</b></p><p><b>　　致謝32</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景&

19、lt;/b></p><p>　　科技在不斷發(fā)展，時代也在不斷進步。我國的城市經(jīng)濟在此基礎(chǔ)上飛速發(fā)展，同時也帶動了汽車工業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)如今擁小汽車已經(jīng)走入各家各戶，汽車的數(shù)量不斷增多，然而城市的停車位數(shù)量缺沒有相應的增長，于是就產(chǎn)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(fā)展過程中所必須處理好的交通問題。交通問題又分為靜態(tài)交通問題和動態(tài)交通問題。所謂的靜態(tài)交通，是指車輛的停止狀態(tài)；而動態(tài)交通

20、則是指車輛的行駛狀態(tài)，它是相對于靜態(tài)交通而存在的一種交通形態(tài)，它們之間既互相影響，又互相聯(lián)系。停車設(shè)施的建設(shè)，是解決城市靜態(tài)交通問題的主要內(nèi)容。如果車輛不斷增加，而停車設(shè)施建設(shè)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(xiàn)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(shè)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(shù)量的增長速度遠遠超過停車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的速度。所以，

21、我們要重視城市停車難的問題，并積極尋求解決措施。</p><p>　　隨著城市規(guī)模越來越大，人類的生產(chǎn)、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(guī)模的設(shè)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(shè)。立體車庫能有效解決城市停車難的問題，同時也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。</p>

22、<p><b>　　1.2 意義</b></p><p>　　停車場迅速發(fā)展，由原來的平面停車，變成了現(xiàn)在的立體停車；由簡單的機械車庫變成了現(xiàn)在計算機管理自動化的現(xiàn)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(huán)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(chǎn)業(yè)提供了前所未有的發(fā)展機遇。</p><p>　　立體車庫與傳統(tǒng)的平面停

23、車庫相比，優(yōu)點非常明顯：</p><p>　?。?）突出的節(jié)地優(yōu)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(jù)約40平方米的面積。立體車庫卻可以使地面的使用率提高80％—90％，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(jié)省土地資源，并節(jié)省土建開發(fā)成本。 </p><p>　　（2）有效地保障人身和車輛的安全。當人處于車庫內(nèi)，

24、或是處于車未停準位置，整個停車設(shè)備便不會運轉(zhuǎn)。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。</p><p>　?。?）免除安裝采暖通風設(shè)施。在地下建設(shè)立體停車庫，可以免除安裝采暖通風設(shè)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。</p><p>　　圖1-1 停車位不足導致的交通擁堵</p><p>　　1.3 立體車庫國

25、內(nèi)外現(xiàn)狀</p><p>　　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(shù)，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，日本又開始了裝配自行式立體車庫的研究。根據(jù)日本建設(shè)廳的調(diào)查統(tǒng)計，在日本從事立體車庫的開發(fā)研究和生產(chǎn)制造的公司總共約有200家。到目前為止日本現(xiàn)有的立體停車

26、位已經(jīng)超過了350萬個，包括升降橫移式立體車庫、水平循環(huán)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(shè)備為主。</p><p>　　韓國的立體停車技術(shù)主要是參考和學習了日本的立體停車技術(shù)。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(shù)，經(jīng)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(shè)

27、備得到普遍開發(fā)和利用。韓國近幾年立體車庫的增長速度都保持在30%左右。</p><p>　　歐洲的意大利和德國等國家從事立體停車設(shè)備的研究開發(fā)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(shè)備的應用量不是很大，停車問題表現(xiàn)并不突出，故歐洲的立體停車設(shè)備多為巷道堆垛式。 </p><p

28、>　　20世紀80年代初，我國開始了立體停車場的研究和開發(fā)。90年代以來，人們生活水平迅速提高，汽車行業(yè)迅速發(fā)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(qū)的配套設(shè)施。我國的立體停車庫，主要集中在浙江、廣東、江蘇、上海和北京等地。目前我國從事立體停車設(shè)備研究開發(fā)和制造的企業(yè)已有30余家，這表明我國的立體停車行業(yè)已經(jīng)興起，并且實現(xiàn)了

29、引進技術(shù)和自我開發(fā)研制的結(jié)合，生產(chǎn)技術(shù)水平有了極大的提高。</p><p>　　1.4 長沙立體車庫調(diào)研</p><p>　　2015年以來，立體停車行業(yè)受到了政府的支持，一些有利于發(fā)展立體停車的政策不斷出臺，由此引發(fā)市場廣泛關(guān)注。在此之前，發(fā)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(yè)內(nèi)普遍認為，2016年將是立體停車行業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)

30、折年，長沙的立體車庫將會如雨后春筍般飛速建設(shè)?！?lt;/p><p>　　由于科學技術(shù)的發(fā)展，汽車生產(chǎn)的成本不斷降低，隨之而來的就是汽車數(shù)量的激增。據(jù)統(tǒng)計，到2016年2月底，長沙機汽車數(shù)量已突破200萬輛，而據(jù)長沙市停車場管理數(shù)據(jù)顯示，目前長沙市的停車位只有約51萬個，汽車數(shù)量與車位比約為10∶3。</p><p>　　1.4.1 蔚藍之星地下立體停車庫調(diào)研</p><

31、p>　　蔚藍之星地下停車庫為升降橫移式立體停車庫。</p><p>　　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(shè)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(nèi)地面的載車板只作橫移運動，不能進行升降運動；上層車的存取，需通過中層和下

32、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(nèi)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(qū)動，從而實現(xiàn)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(xiàn)，橫向移動則借助導軌。升降橫移式立體車庫主要優(yōu)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。</p><p>　　升降橫移式立體車庫大都是以多層多列的形式

33、出現(xiàn)，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1－2：</p><p>　　圖1-3為小組的現(xiàn)場調(diào)查照片： </p><p

34、>　　圖1-3 現(xiàn)場調(diào)查</p><p>　　1.4.2 湖南省人民醫(yī)院垂直升降停車塔調(diào)研</p><p>　　湖南省人民醫(yī)院垂直升降塔，是車庫出入口獨立設(shè)置的立體車庫。這種車庫，在存車時車輛由入口駛?cè)胲噹欤斎≤嚂r，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。</p><p>　　(1)垂直升降停車塔系統(tǒng)構(gòu)成：由整體框架、升降機構(gòu)和

35、自動控制系統(tǒng)三個部分組成。</p><p>　　(2)垂直升降停車塔功能分析：能起到支撐、保護、傳輸?shù)淖饔?，也能實現(xiàn)自動存取。</p><p>　　(3)垂直升降停車塔優(yōu)點：出入口獨立設(shè)置，保證車輛駛?cè)牒婉偝龅姆较蛞恢?，避免了車輛的調(diào)頭工作，減少了存取車人數(shù)多時的等待時間。</p><p>　　(4)垂直升降塔缺點：車庫出入口獨立，不設(shè)換向機構(gòu)，不能實現(xiàn)換向，需要在

36、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(nèi)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(shè)置出口和入口，增加了車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計與編制難度，增加了控制設(shè)備。</p><p>　　圖1-4為調(diào)研圖片：</p><p>　　圖1-4 人民醫(yī)院垂直升降停車塔</p><p>　　1.

37、4.3 國儲電腦城升降橫移式立體停車庫調(diào)研</p><p>　　國儲電腦城同樣也采用了升降橫移式立體停車庫。</p><p>　　升降橫移立體車庫包括多層框架結(jié)構(gòu)，而橫移導軌就設(shè)置在框架上。每一層的橫移導軌上都設(shè)置有載車板，載車板可以在導軌上自由橫移。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

38、帶動一根鏈條。為了更好的與載車板連接，鏈條的一端設(shè)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。</p><p>　　以下具體介紹升降橫移式立體車庫的出入庫方法，：</p><p>　?。?）將每一層空閑的車位（頂層除外）集中在同一

39、縱向位置上，作為初始位置。</p><p>　　（2）如有汽車入庫按如下步驟進行</p><p>　　1)如需進入底層的停車位，直接駛?cè)胗休d車板的車位即可。</p><p>　　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?cè)胼d車板，再將載車板復位；最后將其它載車板復位。<

40、;/p><p>　　（3）如有汽車出庫按如下步驟進行</p><p>　　1)底層汽車出庫，直接駛出即可。</p><p>　　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。</p><p>　　圖1-5為調(diào)研圖片：</p><

41、;p>　　圖1-5 國儲電腦城立體停車庫</p><p><b>　　1.4.4 總結(jié)</b></p><p>　　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(fā)展立體停車，正是解決這兩大難題最好的辦法。機械式立體停車庫，不僅能夠減少城市的停車建設(shè)用地，也節(jié)省了車主購買停車位的成本。業(yè)內(nèi)人士指出：立體車庫，將是以后停車庫行業(yè)發(fā)展

42、的主要方向，也是開發(fā)投資的重點。在立體停車庫行業(yè)的建設(shè)中，蘊藏著無限商機，人們應該堅持科學的發(fā)展觀，理性地思考，切莫盲目投資和建設(shè)立體停車庫。</p><p>　　1.5 課題內(nèi)容及思路</p><p>　　1.5.1 課題內(nèi)容</p><p>　　立體車庫擁有節(jié)省空間、美觀、安全、易停等獨特優(yōu)勢，非常適合應用于人流量、車流量較大的醫(yī)院或是繁華商業(yè)中心等。<

43、;/p><p>　　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(huán)類、垂直升降類、巷道堆垛類、垂直循環(huán)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其特點如表1-1。 </p><p>　　表1-1 立體車庫的幾種主要類型及其特點</p><p>　　通過比較發(fā)現(xiàn)，俯仰式立體車庫是綜合性能非常良好的機械立體車庫，本文最終的課題選定為

44、俯仰式立體車庫支承和動力裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計。</p><p>　　1.5.2 課題思路</p><p>　　根據(jù)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(jié)構(gòu)的優(yōu)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(yè)設(shè)計論文。如圖1-6：</p><p>　　圖1-6 課題思路</p><p>　　第2章 俯仰

45、式立體車庫的系統(tǒng)總體設(shè)計</p><p><b>　　2.1 設(shè)計要求</b></p><p>　?。?）適用于家庭車庫、別墅或者住宅停車場的改造。</p><p>　?。?）設(shè)備安裝簡單。</p><p>　?。?）實現(xiàn)一個車位泊兩輛車。</p><p>　?。?）設(shè)有防墜保護裝置，確保車輛停

46、放安全。</p><p>　?。?）配備防止外人啟動設(shè)備的專用鑰匙和開關(guān)[1]。</p><p>　　2.2 設(shè)計方案的確定與分析</p><p>　　俯仰式立體車庫，一般分為上下兩層，車輛的存入或取出一般借助俯仰機構(gòu)來實現(xiàn)，是一種簡單的升降類機械式立體停車設(shè)備。</p><p>　　機械式立體車庫，有兩種設(shè)計方案。一種是立體車庫與建筑物分

47、離，一種是立體車庫置于建筑物內(nèi)，如圖2-1：</p><p>　　圖2-1 立體車庫與建筑物的關(guān)系</p><p>　　2.2.1 方案一：車庫與建筑分離</p><p>　　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。</p><p>　　(1)車庫系統(tǒng)構(gòu)成：自動控制系統(tǒng)、升降機構(gòu)、整體框架。</p>

48、<p>　　(2)車庫功能分析：可對車輛起到自動存取、保護、支承、傳輸?shù)淖饔谩?lt;/p><p>　?。?）方案一優(yōu)點：該方案減少了車庫的設(shè)計難度，建造費用和復雜程度。由于獨立于建筑外，不會對房間內(nèi)造成遮擋或者噪聲等影響，同時也減少了車庫控制系統(tǒng)的設(shè)計與編制難度。</p><p>　?。?）方案一缺點：該種設(shè)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(diào)頭，這樣就增

49、加了車庫的附屬建筑面積。</p><p>　?。?）結(jié)論：該方案適用于內(nèi)部建筑面積緊張的小區(qū)內(nèi)。</p><p>　　2.2.2 方案二：車庫置于建筑之中</p><p>　　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。</p><p>　　(1)車庫系統(tǒng)構(gòu)成：同方案一。</p><p>　　(2

50、)車庫功能分析：同方案一。</p><p>　　(3)優(yōu)點：車庫安裝在建筑物內(nèi)，減少了車庫的附屬建筑面積，同時也減少了控制設(shè)備。</p><p>　　(4)缺點：為了不影響對建筑內(nèi)部其他空間的利用，增加了車庫的設(shè)計難度。</p><p>　　(5)結(jié)論：該方案適用于內(nèi)部面積寬松的小區(qū)。</p><p>　　2.2.3 立體車庫方案確定<

51、;/p><p>　　通過綜合分析上述兩種種方案，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(qū)，因此確定方案二為本設(shè)計的總體方案。</p><p>　　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(qū)、企事業(yè)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

52、統(tǒng)來實現(xiàn)。俯仰式立體車庫的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)[2]圖如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 功能結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　2.3 立體車庫的設(shè)計方案</p><p>　　2.3.1 立體車庫工作原理及停車流程</p><p>　　俯仰式立體車庫是簡易升降類停車設(shè)備中的一種，在俯仰機構(gòu)的驅(qū)動下，載車板俯仰運動，從而實現(xiàn)汽車的存入或取

53、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：</p><p>　　圖2-3 俯仰式立體車庫提升系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖2-4 停車流程圖</p><p>　　2.3.2 立體車庫設(shè)計參數(shù)的確定</p><p>　　在《汽車

54、庫建筑設(shè)計規(guī)范》與《停車場規(guī)劃設(shè)計規(guī)則》中，對汽車的外廓尺寸及重量以及其他的事項都有規(guī)定見表2-1、表2-2。</p><p>　　表 2-1 汽車設(shè)計車型外廓尺寸及重量</p><p>　　表2-2 車輛縱橫向凈距（m）</p><p>　　俯仰式立體車庫，主要分為鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)安全防護措施等部分組成，且一般使用液壓系統(tǒng)操縱載車板的升降

55、，存取車方式與垂直升降地面上兩層相同[4]。它的特點是結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便。根據(jù)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。</p><p>　　表2-3 簡易升降類停車庫裝置尺寸中長寬要求</p><p>　　注：N停車單元數(shù)即聯(lián)立數(shù)</p><p>　　表2-4 簡易升降類停車庫裝置尺寸中長寬要求</p><p>

56、;　　結(jié)合外形尺寸、設(shè)計標準，初步獲得俯仰式立體車庫的設(shè)計參數(shù)：</p><p>　?。?）汽車長度：中小型車，主泊位長度4700mm。</p><p>　?。?）汽車寬度：中小型車，主泊位寬度1850mm。</p><p>　?。?）單層高度：中小型車，主泊位高度1550mm。</p><p>　?。?）上層車庫承載能力：2噸。</p

57、><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過分析俯仰式立體車庫的功能、優(yōu)缺點，明確了車庫的設(shè)計要點，如設(shè)計參數(shù)、技術(shù)參數(shù)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(shù)、材料參數(shù)。</p><p>　　第3章 俯仰式立體車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計及建模</p><p><b>

58、　　3.1 引言</b></p><p>　　上一章我們清楚的認識到俯仰式立體車庫的外形結(jié)構(gòu)，以及運動特點。并且了解學習了車庫設(shè)計的基本情況（包括建造地點的選擇，車庫建造的空間規(guī)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(shè)計思路，第3章將結(jié)合前面章節(jié)對俯仰式立體車庫進行三維模型[5]的建立。</p><p>　　3.2 俯仰式立體車庫外框架設(shè)計及建模&

59、lt;/p><p>　　俯仰式立體車庫由兩層車庫構(gòu)成（外框架以及載車板），采用鋼結(jié)構(gòu)的形式。</p><p>　　在結(jié)構(gòu)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(shè)計時要求我們考慮螺栓連接的安裝要求,再加上需設(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)尺寸為長2550mm，寬2514mm，高度

60、2510mm。</p><p>　　圖3-1 俯仰式立體停車庫外框架</p><p>　　3.3 俯仰式立體車庫提升及液壓系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　本文設(shè)計的立體車庫的驅(qū)動是雙缸驅(qū)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(shè)計中選定的車輛的長

61、、寬、高尺寸為4700×1850×1550mm，提升高度為1900mm左右，根據(jù)方案設(shè)計各構(gòu)件長度和各連接處的安裝尺寸，拉桿長度為2000mm，根據(jù)行程及結(jié)構(gòu)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。</p><p>　　圖3-2 車輛用液壓缸三維模型圖</p><p>　　圖3-3 車輛用液壓缸簡單示意圖</p&

62、gt;<p>　　俯仰式立體車庫液壓系統(tǒng)的油路圖如圖3-4所示，下面詳細說明俯仰式立體車庫的液壓系統(tǒng)油路圖中各部分的名稱和功能：</p><p>　　圖3-4 俯仰式立體車液壓系統(tǒng)油路圖</p><p>　　l是定量液壓泵，它的作用主要是用來執(zhí)行供油；17是電磁溢流閥，它的作用主要是用來實現(xiàn)液壓系統(tǒng)卸荷控制和最高壓力的設(shè)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

63、濾器，它的主要作用是對流進系統(tǒng)的液壓油進行過濾，確保流入液壓系統(tǒng)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(tǒng)中的油液倒灌；16是電磁比例調(diào)速閥，10、11是液壓缸，而且10、11之間是并聯(lián)關(guān)系，它們的主要作用是當10、1l帶動載車板上升時，16要進行旁路節(jié)流調(diào)速，當lO、11帶動載車板下降時，16要實現(xiàn)回油節(jié)流調(diào)速；7、14是電磁比例節(jié)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(jié)流閥跟隨同步控制，另一個主令控

64、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(jié)流閥只能順著單一方向進油，添加8和15之后，便可以實現(xiàn)載車板在升起和降下時，比例節(jié)流閥都可以正常的運轉(zhuǎn)；6是手動節(jié)流閥，它的主要作用是作為液壓系統(tǒng)調(diào)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(lián)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(tǒng)發(fā)生故障，無法正常工作的時</p><p>　　3.

65、3.2 曲柄、搖桿的設(shè)計</p><p>　　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(xiàn)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(wěn)定載車板。具體結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖3-5、3-6所示。根據(jù)中小型車的汽車尺寸確定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

66、-A。</p><p>　　圖3-5 曲柄三維模型圖</p><p>　　圖3-6 搖桿三維模型圖</p><p>　　3.4 虛擬裝配及干涉分析</p><p>　　進行虛擬裝配，得到俯仰式立體車庫的總體結(jié)構(gòu)，具體如圖3-7。</p><p>　　圖3-7 總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　對

67、整個結(jié)構(gòu)進行干涉檢查，檢查結(jié)果如圖3-8。</p><p>　　圖3-8 俯仰式立體車庫干涉分析</p><p>　　3.5 本章小結(jié) </p><p>　　本章主要是研究了俯仰升降兩層立體車庫的結(jié)構(gòu)，設(shè)計出了立體車庫的主要構(gòu)件，包括車庫框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計、提升及液壓系統(tǒng)的設(shè)計三大方面，對這些主要構(gòu)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

68、查，提出了解決發(fā)生干涉問題的辦法。</p><p>　　第4章 俯仰式立體車庫運動學仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化</p><p><b>　　4.1 引言</b></p><p>　　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(tǒng)，對此立體車庫進行設(shè)計，如果是按照傳統(tǒng)的設(shè)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

69、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(shè)計方法來解決這一難題，在此主要是solidworks motion、solidworks simulation技術(shù)。solidworks motion技術(shù)可以計算各種運動參數(shù)如位移、速度、加速度，以及運動部件之間產(chǎn)生的各種相互作用力、力矩、慣量，solidworks simulation技術(shù)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(shù)優(yōu)點

70、在于不僅能更好的完成傳統(tǒng)設(shè)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(fā)周期，更好的提高俯仰式立體車庫的性能，降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。solidworks能夠方便的實現(xiàn)多剛體系統(tǒng)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(jié)果加以分析研究，這樣就可以有效地提高立體車庫的性能。</p><p>　　4.2 動力學仿真及優(yōu)化</p

71、><p>　　建立運動仿真模型，利用solidworks motion插件，對第三章所得的三維模型（具體尺寸參數(shù)見第二章和第三章）進行運動學仿真[7]。假設(shè)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）。</p><p>　　為了節(jié)能，以馬達力的峰值最小為目標函數(shù)，對機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化。改變機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行運動仿真，求取馬達力的峰值，發(fā)現(xiàn)液壓定位卡

72、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(yōu)化模型：</p><p>　　目標函數(shù)：馬達力峰值。</p><p>　　設(shè)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(qū)間為900-1100mm，步長設(shè)置為10mm。</p><p>　　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）。</p

73、><p>　　通過計算，得到最優(yōu)點X=1035mm，此時馬達力的峰值最小。</p><p>　　圖4-1 液壓定位卡子位置</p><p>　　在最優(yōu)結(jié)構(gòu)下的位移、馬達力如圖4-2所示：</p><p>　　0秒時載車板的Y坐標為311mm，此時載車板處于最低位置；10.4秒時，載車板的Y坐標為1494mm，此時載車板處于最高位置。 </

74、p><p>　　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。 </p><p>　　圖4-2 馬達力、載車板位移圖</p><p><b>　　4.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　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

75、分析。通過對立體車庫的仿真測試，可以發(fā)現(xiàn)設(shè)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(shè)計開發(fā)周期，提高了立體車庫的性能。</p><p>　　第5章 主要受力零件強度校核</p><p>　　5.1 搖桿的計算</p><p>　　根據(jù)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

76、余約束的情況下計算的，力集中在單側(cè)馬達，實際需要雙側(cè)馬達共同作用，故實際馬達力為24004.5N。此時的搖桿位置及受力狀態(tài)如圖5-1，由圖可知搖桿的邊界條件及最大受力點，通過solidworks simulation對該位置的搖桿進行靜力學分析，具體步驟如下：</p><p><b>　?。?）生成新算例；</b></p><p>　　（2）應用材料為普通碳鋼Q235

77、-A；</p><p><b>　?。?）應用夾具；</b></p><p>　?。?）應用外界載荷（最大馬達力24004.5N，方向垂直搖桿側(cè)面）；</p><p><b>　　（5）劃分網(wǎng)格；</b></p><p><b>　　（6）運行算例；</b></p>

78、<p>　?。?）得出結(jié)果如圖5-2：</p><p>　　圖5-1 搖桿邊界條件及載荷作用點</p><p>　　圖5-2 搖桿有限元分析</p><p>　　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，取安全系數(shù)為1.5，按公式（5-1）計算：</p><p><b>　

79、?。?-1）</b></p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　故搖桿的強度符合要求。</p><p>　　5.2 導軌的計算</p><p>　　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solidworks simulation

80、對導軌進行靜力學分析，具體步驟如下：</p><p><b>　　（1）生成新算例；</b></p><p>　　（2）應用材料為普通碳鋼Q235-A；</p><p><b>　?。?）應用夾具；</b></p><p>　?。?）應用外界載荷（最大馬達力24004.5N，方向平行導軌，垂直導軌上

81、表面）；</p><p><b>　?。?）劃分網(wǎng)格；</b></p><p><b>　?。?）運行算例；</b></p><p>　?。?）得出結(jié)果如下圖5-4：</p><p>　　圖5-3 導軌邊界條件及載荷</p><p>　　圖5-4 導軌有限元分析</p

82、><p>　　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(shù)為1.5，按公式（5-3）計算：</p><p><b>　　（5-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　故曲柄的強度符合要求。</p>

83、<p>　　5.3 螺栓的計算</p><p>　　根據(jù)設(shè)計，采用的是GB/5780-2000T六角頭螺栓C級M36×220，螺紋直徑為36mm，長160mm，產(chǎn)品等級為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=190mpa，安全系數(shù)取2.5-3。</p><p>　　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

84、力如圖5-5：</p><p>　　圖5-5 螺栓受力圖</p><p>　　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。</p><p>　　圖5-6 螺栓受力</p><p>　　按公式（5-5）進行計算：</p><p>　　===63.3Mpa

85、 （5-5）</p><p>　　將公式（5-5）所得結(jié)果代入公式（5-6）計算：</p><p>　　=19.66Mpa≤ （5-6） </p><p>　　將公式（5-6）所得結(jié)果代入公式（5-7）進行計算：</p>&

86、lt;p>　　=152mpa （5-7）</p><p><b>　　=17.9mpa</b></p><p>　　故螺栓強度滿足要求。</p><p>　　表5-1 連接接合面材料的需用擠壓應力</p><p>　　表5-2

87、螺栓的性能等級</p><p><b>　　5.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章通過分析立體車庫的受力情況，并且根據(jù)受力情況，對立體車庫的橫梁、導軌、螺栓等承載構(gòu)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(shè)計及使用要求的各零部件。</p><p><b>　　總結(jié)與展望&l

88、t;/b></p><p>　　俯仰式立體車庫的優(yōu)點有很多，比如操作簡單，結(jié)構(gòu)簡單等。但與此同時，它的缺點也很明顯。結(jié)構(gòu)簡單，意味著它的力學結(jié)構(gòu)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(nèi)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：</p><p>　?。?）采用智能的檢

89、測控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)無線遙控。</p><p>　?。?）在車位上升前就能夠設(shè)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(xù)下降，防止人、車或其他物體誤入。</p><p>　?。?）擁有電動解鎖裝置，確保設(shè)備運行平穩(wěn)安全。</p><p>　?。?）擁有欠壓缺相和過流過載保護裝置，控制回路對于動力電源之欠相、逆相時，能

90、自動檢測，并禁止設(shè)備運轉(zhuǎn)，以確保整體設(shè)備安全。</p><p>　?。?）應急斷電安全裝置，可在使用過程中出現(xiàn)安全問題時緊急斷電，防止設(shè)備繼續(xù)運行，保護設(shè)備以及車輛安全。</p><p>　?。?）擁有低位安全報警裝置，可在載車板下降到離地面0.3-1米時報警，確保操作人員安全。</p><p>　?。?）優(yōu)化設(shè)備整體的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)任意的遷移與安裝。</p&g

91、t;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　當一個人認真做一件事的時候，時間總是過的很快。一轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了將近半年的時間，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，回想起這些天做畢業(yè)設(shè)計的過程，真是感覺酸甜苦辣五味俱全。作為一個本科生，我還非常缺乏實際設(shè)計的經(jīng)驗，所以在做畢業(yè)設(shè)計的過程中遇到了許許多多難以解決的困難，同時也犯下很多錯誤，如果沒有畢業(yè)設(shè)計導師的督促與指導，沒有班級同學的

92、鼓勵、支持與幫助，我想我真的很難完成畢業(yè)設(shè)計的任務。</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計能夠順利完成，我首先要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計導師趙老師，感謝她這近半年來對我的悉心指導和親切關(guān)懷。在這個學期剛開學，畢業(yè)設(shè)計任務剛布置下來的時候，趙老師在百忙之中抽出時間，多次與我們開會討論畢業(yè)設(shè)計的注意事項，讓我們理清了思緒，從而讓我們的畢業(yè)設(shè)計能夠有條不紊的進行。</p><p>　　在畢業(yè)設(shè)計初期，趙老師

93、要求我們?nèi)ラL沙各大立體停車場參觀調(diào)研。通過實地調(diào)研，我們獲得了立體車庫設(shè)計的原始數(shù)據(jù)，從而為之后的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。在做畢業(yè)設(shè)計的每個階段中，從設(shè)計背景的調(diào)查，到系統(tǒng)總體方案的確定，到俯仰式立體車庫的三維建模，再到畢業(yè)設(shè)計中期答辯，以及后期的裝配圖、零件圖的繪制等整個過程中，趙老師都給們按計劃布置了任務，時時監(jiān)督我們，督促我們，并且給予了我們悉心的指導。趙老師嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，以及精益求精的工作作風，都深深地感染和激勵著我們

94、，在此謹向趙老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！</p><p>　　其次，我還要感謝XX、XX、XXX三位同學，對于成績不好的我來說，畢業(yè)設(shè)計非常復雜，而且與我畢業(yè)設(shè)計課題直接相關(guān)的課程，我大學四年來并沒有選修過，但是每次遇到問題時，他們總是在第一時間給予我最大的幫助，而且在我遇到困難的時候，他們會為我加油、打氣，讓我能一直堅持到最后。馬上就要畢業(yè)了，在此我想說：“謝謝了朋友，非常感謝你們”。</p>

95、<p>　　在此之外，我還要感謝在一起度過四年大學生活的室友，正是由于他們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至畢業(yè)設(shè)計的順利完成。 </p><p>　　在畢業(yè)論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜。在進行畢業(yè)設(shè)計的這些天里，有可敬的趙老師、有班級的同學還有我的許多朋友，他們都給了我無言的幫助，在這里請再次接受我誠摯的謝意！</p><p>　　最后，我還要感謝培

96、育了我四年的母?！猉XXX，我一定會再接再厲，爭取在以后的學習和工作中做出驕人的成績來回報母校。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 馮仁余,石紅霞.機械常用機構(gòu)設(shè)計及禁忌[M].北京:化學工業(yè)出版社,2014.</p><p>　　[2] 楊叔子.機械工程控制基礎(chǔ)（第五版）[M].北京:高等教育出版社，

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