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自动立体车库结构设计.doc

自动立体车库结构设计

恨过方知爱错人_
2018-04-10 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《自动立体车库结构设计doc》,可适用于综合领域

自动立体车库结构设计毕业设计(论文)题目:自动立体车库结构设计无锡太湖学院本科毕业设计(论文)诚信承诺书本人郑重声明:所呈交的毕业设计(论文)自动立体车库结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用表示致谢的内容外本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级:机械学号:作者姓名:年月日无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业设计毕业任务书论文一、题目及专题:、题目自动立体车库结构设计、专题二、课题来源及选题依据近年来随着我国城市经济的和汽车数量的增加~伴随而来的是城市停车状况的尴尬场面~停车环境与城市发展的矛盾十分突出。停车问题是城市发展过程中必然发生的问题。立体车库通过提高单位空间的利用率~增加了停车场单位面积内的车位密度~这样使得城市内有限的停车面积上可提供的更多的停车位。因此~自动化立体车库成为了解决城市停车难问题最有效的手段之一。现在我国正在大力发展立体车库~这将是未来的热门产业~所以要对车库结构和控制系统进行深入研究。三、本设计(论文或其他)应达到的要求:了解自动立体车库的工作原理~国内外的研究发展现状,完成自动立体车库的总体方案设计,完成有关零部件的选型计算、结构强度校核及液压系统设计,熟练掌握有关计算机绘图软件~并绘制装配图和零件图纸,I完成设计说明书的撰写~并翻译外文资料篇。四、接受任务学生:机械班姓名秦栋五、开始及完成日期:自年月日至年月日六、设计(论文)指导(或顾问):指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长〔〕签名研究所所长系主任签名年月日摘要随着我国国民经济的快速发展越来越的汽车进入家庭使得我国城市停车难问题日益加剧。立体车库成为目前解决停车难问题的重要方式之一其中以升降横移式立体车库应用最为广泛。本次设计的主要内容是自动立体车库的结构设计。而自动立体车库按结构可分为升降横移类、垂直循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类、简易升降类等。本文主要对两层式升降横移自动立体车库进行详细的结构设计和对关键部位受力分析并校核。四柱结构型式钢结构车库由于其结构较为简单有较大使用范围本文对其进行详细设计。文中主要对自动立体车库的横梁纵梁支撑柱以及载车板进行详细的受力分析和校核。另外本文中的自动立体车库采用了液压系统进行传动区别与采用电动机驱动的自动车库。由于液压传动的优点车库在升降或是横移过程中会更加稳定减少了运动中所产生的噪音使其适用于更多场合。在车库的设计中还介绍了车库运行中重要的安全防护装置。除此之外还绘制了总装图、零件图。关键词:自动立体车库结构设计液压AbstractWiththedevelopmentofthenationaleconomyinourcountry,moreandmorecarsareenteringthecommonfamiliesStereogaragebecomesthefirstchoiceforsolvingtheproblemsofhardparkingEspecially,liftslidingtypestereogarageisthemostwidelyused(Themaincontentofthisdesignisthedesignofautomaticstereogarage,thestereogarageisincludingliftslidingtype,verticalcirculationtype,levelofcirculation,planemobile,lanewaytype,verticallifting,simplemovementsandetcThemaincontentsofthispaperisaboutthedesignstructureoftwolayersofliftingandtransferringautomaticstereogarageandtheforceanalysisandcheckbythekeypartsofstereogarageFourcolumntypesteelstructuregaragehasalargerangeofusebecauseofitssimplestructureThemaincontentofthispaperistheforceanalysisandcheckbythebeams,stringers,supportcolumnsandcarcarryingboardsInaddition,automaticstereogarageusehydraulicsystemfordriving,ithasdifferencebetweenusingthemotordrivenautomaticgarageBecauseoftheadvantagesofhydraulictransmission,thegaragewillbemorestableinprocessThismakesitsuitableformoreoccasionsThedesignofthegarageisalsointroducedthesafetyprotectiondeviceintherunningofgarageInaddition,thepaperincludesdrawnuptheassemblydiagram,partsdiagramKeywords:automaticstereogaragestructuredesignhydraulic目录摘要IIIABSTRACTIV目录V绪论本课题研究的内容及意义国内外的发展概况本章小结自动立体车库的总体设计方案升降横移自动立体车库选型自动立体车库提升方式的选择自动立体车库的其他部件自动立体车库的设计参数自动立体车库结构设计的内容及要求本章小结自动立体车库主体框架设计立体车库的工作原理自动立体车库钢结构设计支撑柱设计横梁受力分析纵梁受力分析载车板受力分析校核本章小结自动立体车库的传动系统上层载车板提升装置设计升降传动系统设计升降液压系统设计升降液压系统链轮设计升降液压系统传动轴设计横移液压系统设计本章小结车库的配套系统安全系统立体车库的控制系统本章小结结论与展望结论不足之处及未来展望V致谢参考文献附录自动立体车库结构设计绪论本课题研究的内容及意义本课题研究的内容是:自动立体车库的结构设计包括自动立体车库的总体方案设计有关零件部件的选型计算结构强度校核及液压系统设计并绘制出装配图和零件图纸。本课题研究的意义是:自动立体车库是我国的新兴产业具有广阔的发展前景。随着我国经济快速的发展城市交通拥堵和停车难的问题成了影响城市发展的重要因素之一传统的车库己经不能适应城市发展的要求再加上我国汽车保有量的不断增加自动立体车库成为解决这一问题的必然途径。机械式立体车库具有空间利用率高节省城市有限的土地资源具有建造成本较低、建造周期较短车辆停放入车库快速便捷、自动车库更加安全还具有节约能源等优点。同时自动立体车库还可以在有限的土地上停放更多的车辆便于集中管理减少管理费用和人员等的优势在各个小区或空地都可以根据当地的实际情况进行立体车库的建设可大大缓解这些地方停车难的问题这对现在车库紧张的小区和其他人员较多的公共场所提供了很好的解决方法。因此机械式立体车库具有广阔的应用前景。而自动立体车库的结构设计是车库建设及运行的重要环节其设计水平与质量直接影响到用户的安全和建造成本。合理的结构设计可最大限度的利用有限的土地空间缓解城市中停车难的问题。而目前我国自动立体车库加工生产厂家没有统一的标准:大多数自动立体车库行业的生产厂家大多以国外现有产品或技术为基础进行制造对产品创新开发能力差没有自己的知识产权我国对立体车库的新技术引入研究较少而对立体车库的主体结构框架钢研究和优化才刚刚起步不能形成较大的生产加工规模。机械式自动立体车库种类较多按照现在立体车库的发展可将它分为巷道堆垛式立体车库垂直升降式立体车库垂直循环式立体车库圆形水平循环式立体车库等。根据运行方式和结构特点可分为:升降横移式立体车库水平循环式立体车库垂直循环式立体车库多层循环式立体车库堆垛式立体车库平面移动式立体车库垂直升降式立体车库简易升降式立体车库等八大类。、升降横移式立体车库:整机特点可有效利用空间提高空间利用率达数倍。存取车快捷便利其结构使用跨梁结构设计使车辆出入无障碍。采用PLC控制自动化程度高人机界面好多种操作方式可选配操作简便同时环保节能低噪音。但下层车库必须有一空位用于车库升降。、垂直循环式立体车库:车库采取垂直方向做循环运动进行对车辆存取的方式的立体车库。垂直循环式立体车库调车时间短取车快速占地面积小可设置在地面上或半地上半地下可独立或附设在建筑物内还可多台组合。、水平循环式立体车库:采用水平循环运动来存取车辆的机械式立体车库。水平循环式立体车库可以省去进出车道充分利用狭长地形的地方建车库降低通风装置的费用若多层重叠可为大型停车场但车库只有一个出入El存取车时间较长实用性差。、简易升降式立体车库:其结构大多为一个车位泊两台车构造简单实用无需特殊地面基础要求。适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。无锡太湖学院学士学位论文、多层循环式立体车库:其工作原理是使载车板作上下循环运动来进行车辆的调取工作。、堆垛式立体车库:通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作整个过程全自动完成可设置于地上或地下充分利用有效空间。载车板的升降和行走同时运行存取车方便快捷。全封闭式管理安全可靠保障人、车安全。从机械式自动立体车库的类型上看应用较多的是升降横移式立体车库占自动车库总量的绝大部分其所占比例随着机械式立体车库的发展还会继续上升。所以本文详细对升降横移式自动立体车库结构设计进行研究。国内外的发展概况机械式立体车库经过几十年的发展已由初期的半自动化控制方式发展到全自动化的控制方式机械结构也发展到了模块化设计便于组合、拆卸使用材料和工艺也都有了突飞猛进的发展。如今立体车库在西欧、东南亚、韩国、日本都得到了广泛的应用形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业。国外的发展状况国外经济发达国家其自动立体车库在过去的几十年中已经得到了充分的发展。日本是一个人口众多人均土地资源较少的国家由于其经济发达停车难的问题早就出现同时也带动了自动立体车库的发展、使其发展至今已经较为完善现已经发展出较多车库种类。同时日本在车库的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于亚洲领先地位所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。如今在日本全国建设并使用的自动立体车库的停车位已有万个大部分自动立体车库是升降横移式车库。而日本的优势主要在多层升降横移车库、水平循环车库、垂直循环车库、简易升降车库、垂直升降车库等产品上。而在韩国自动立体车库的技术发展主要受到其邻国日本的技术影响。韩国的立体车库产业从上世纪年代中期进入起步阶段在发展过程中又从其邻国日本引进相关技术再对引进技术后不断改进最后年代立体车库展业进入大规模使用阶段。经过这几个阶段的快速发展再加上韩国政府的大力支持自动立体车库在韩国国内得到大规模的应用和再开发使得韩国这几年的自动立体车库产业增长速度加快到,左右使现在其产业进入稳步发展阶段。国外的机械式立体车库发源于上世纪年代的美国美国建成世界上第一座机械升降汽车库但需要由司机自己开车来完成车辆的存取年代以后伴随着小汽车的大量增加在西欧、东南亚、韩国和日本立体车库也得到了广泛的应用并形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业完整体系。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备经过几十年的不断发展自动立体车库从结构、控制、驱动、监测等方面不断地更新换代日趋完善。而自动立体车库的外形也发生了较大的变化使原来生硬机械钢架子的立体车库变成了一道独特的城市景观。国内的发展现状我国经济快速发展的同时汽车的数量也在快速发展尤其在我国的大中城市。汽车数量的增长同时也造成了路面的拥堵许多车辆面临着停车难的问题。面对这些问题我国需要大量的停车设施和相关配套设备。据有关方面统计截止到年底的数据我国自动立体车库结构设计生产汽车数量增长到近一千万台同比增长,左右。由于我国停车位新建的速度远远达不到每年汽车增长的数量致使每年我国仅在停车位的缺口数量就在多万个左右城市现有的停车位远远不能满足人们的需要。当前我国的车位数量与汽车数量之比约为:而正常的平衡比例应当是:与我国现有情况差距很大需要大量增加停车位在城市土地资源紧缺的情况下通过地面增加车位己成为城市发展的巨大矛盾指引。为了解决这些我国从二十世纪八十年代开始使用机械式停车设备。此时我国的立体车库技术较为落后仅只能进行自我的研究和开发此阶段生产企业无法满足用户的需求而自动车库种类单一技术落后无法满足用户较大的要求。到二十世纪九十年代我国开始从国外引进技术由于大量国外企业进入中国的立体车库行业形成了比较多的中外合资企业。而有些有实力的中国企业开始向国外引进先进的技术在国内由于其生产成本与国外相比较为低廉这些企业利用国外先进技术并根据我国现有经济情况开发出符合我国的先进的自动立体车库。到如今经过近年的发展历史尤其是年以后得到了高速发展现在我国的自动立体车库行业正处于快速发展阶段并很快进入稳定发展阶段未来市场巨大。尤其在我国的大中型城市中自动立体车库需要巨大。但用户对产品的要求有两点第一点是降低产品的价格第二点是提高产品技术和性能。随着我国经济持续快速发展城市规划不断完善自动立体车库将使一个充满生机的朝阳产业它的技术将得到长远发展。在我国随着现代各种高科技技术的发展诸如计算机技术和电子技术的高速发展越来越多的新功能被引入到立体车库中让其向专业化、复杂化和智能化方向发展。重点表现为以下几个方面:专业化:立体车库系统稳定可靠能正常运行而不出故障是用户的首要要求也是一套停车场系统的重中之重。制造厂家的专业化程度越来越强如保证设备的可靠性立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度。复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展它已经不仅是纯粹的机械设备还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统己经日臻完善如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等各种领域先进技术的综合使用已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。智能化:一些新技术正在迅速进入该领域如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。车库可以将汽车自动停放到合适的位置可实现无人操作。但在我国现有的自动立体车库产业发展并不十分完善如在我国车库行业中并没有可依据较高的行业技术标准大部分车库是根据或引进国外先进技术进行设计制造但技术水平不高并且我国国内并没有较大规模的车库生产加工企业其大规模量产能力明显不足。在国内自动车库市场竞争无序小型企业为抢占市场份额进行恶性竞争同时我国没有相关的部门参与详细研究使其技术创新能力落后于其他国家国家也没有相关政策进行扶持。为了解决上述问题国家需要出台相关市场政策、管理方案等。虽然立体车库在我国的发展势头非常的迅猛但是目前立体车库在住宅小区内的应用却还是少的可怜。其主要原因还是人们的思维观念没有转变过来而技术上的问题已经退无锡太湖学院学士学位论文居其次。可以说当前的技术已经完全可以满足小区内建造立体车库的主要要求急需解决的是人们的思想问题。伴随着我国住房业的迅速发展小区式居住方式已经成为市民住房方式的主流。并且伴随我国经济的迅速发展人们拥有自己的私家车也已经成为一种必然。所以正是由于小区与私家车的数量越来越多一旦人们的思想方式转变过来那么应用于小区内的立体车库必将会如同雨后春笋般迅速地生长起来。而且立体车库的技术也必然在今后的若干年内有大幅度的发展。所以无论是立体车库技术的研究还是立体车库工程的建造发展前景都是非常乐观的都必将在不久的将来得到丰厚的回报。本章小结本章主要介绍了自动立体车库的主要研究内容和及其意义详细对自动立体车库的国内外发展情况做了详细介绍在我国自动立体车库有较大的发展前景。本文将对车库主体结构设计关键部件校核传动部件及液压系统的设计和主要机械部位总装配图及主要零件图。自动立体车库结构设计自动立体车库的总体设计方案目前立体车库主要有以下几种形式:升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式。而在中国使用较多的是升降横移式自动立体车库和简易升降式车库升降横移式自动立体车库具有存取车快捷便利结构简单等优点。而简易升降式车库所能停车辆数量较少不适合较大规模应用无法满足较大空间的大规模布置。所以选择升降横移式自动立体车库进行设计。如图所示为升降横移式立体车库示意图。图升降横移式立体车库示意图升降横移自动立体车库选型升降横移自动立体车库按照主框架可分为两种。(四柱结构型式:这种型式的停车设备的钢结构框架稳定性好有较好的强度和刚度特别适用于多层式或重列式的升降横移类停车设备。(二柱结构型式亦叫后悬臂型式立体车库如图所示:这种型式的停车设备的最大优点是视野宽阔存取车方便。缺点是对设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求严格。图后悬臂型式立体车库示意图按车位布置形式分可分为全地上布置半地下布置重列式布置。全地上布置:有二层、三层、四层、五层一般不超过五层但也七层以上的有的还做到了层但相对无锡太湖学院学士学位论文于低层提升速度要提高以保证客户使用要求。半地下布置:这种布置形式比全地上布置能多建车位空间利用率高但土建投资大。重列式布置:(对于只能设置一个车道或设置两个车道太浪费但有能停放两排或两排以上车辆长度的停车位时可用这种方式布置)这种布置可充分利用平面减少车道占地但进出车较麻烦一些。由于车库要求结构简单充分利用土地所以选择第四柱结构型式的两层立体车库进行设计。自动立体车库提升方式的选择升降横移自动立体车库的提升方式有六种:()钢丝绳式提升型式()链条式提升型式()液压式提升型式()螺杆式提升型式()液压马达、钢丝绳组合提升型式()链条、钢丝绳组合提升型式而车库选用液压马达、钢丝绳组合提升型式其优点是结构紧凑、响应速度快、低速平稳性好并且产生噪音低其升降传动方式如图所示图自动立体车库提升装置示意图而车库横移传动方式也可选用液压马达带动导轮进行传动其优点是可与升降系统使用同一液压泵减少了系统的占用空间。自动立体车库的其他部件自动立体车库的其他部件还包括载车板安全系统横移系统横移系统控制系统等。载车板是用于车辆停放以及移动升降车辆的载体所以载车板设计必须稳定安全便于用户停放车辆。而载车板按照其结构形式可分为两种一种是拼装式一种是整体式。拼装式载车板主要使用普通钢板弯折成形载车板面板使用波浪板冲压成形并用螺栓固定。整体式载车板使用防滑花纹钢板焊接在加强筋上而成。由于整体式载车板加工方便快捷稳定安全性高。所以车库设计中使用整体式载车板。安全系统是用于防止上层车辆和载车板坠落砸坏下层车辆或砸伤驾驶员的重要车库自动立体车库结构设计组成部分。上层载车板安全系统可分为防坠钩和防坠架。其中防坠钩安装于上层载车板上当上层载车板到位后防坠钩固定住载车板来实现防坠目地。而防坠架安装固定在下层载车板上但体积较大不便于用户在下层停放车辆。经过上述分析选择防坠钩进行对车辆人员的安全防护。横移系统是用于底层车位横移的主要部件。控制系统是控制车辆移动的系统。自动立体车库的设计参数停车位设计最大尺寸mm×mm×mm最大停车质量为kg车库共两层上成层可停放辆车下层可停放辆车车库使用PLC进行控制车库载车板提升时间s下层载车板横移时间s。自动立体车库结构设计的内容及要求自动立体车库主体框架钢结构由前、后支撑柱前、后横梁纵梁等组成。传动系统安装在主体框架的纵梁与后立柱上包含液压缸传动的链条链轮链条张紧装置和钢丝绳。载车板与钢丝绳相连进行提升而下层载车板通过电机和导轨进行横移。自动立体车库必须具有足够的强度和刚度才能安全稳定工作。升降横移式自动立体车库的结构设计主要包括:主体框架、传动系统、载车板及安全防护装置。本章小结本章主要确定了自动立体车库主体设计的重要参数选择二层式升降横移自动立体车库其采用液压传动方式进行提升和横移运动使车库运行更加平稳。还确定了自动立体车库的安全防护等其他技术要求。无锡太湖学院学士学位论文自动立体车库主体框架设计自动立体车库主体框架在车库稳定和安全中起着很大作用是车库的基础要进行详细的校核。立体车库的工作原理图立体车库的工作原理图升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。如图所示上层载车板只作上下移动下层载车板只作左右横移。立体车库工作原理当车辆驶入车库用户根据需要选择所需停车位置。当用户选择上层空载车板时如号载车板控制系统会先控制号载车板向有移动号载车板移动到位后系统控制号载车板向右移动下层载车板无法同时移动。此时号载车板下方有空位控制系统控制号载车板下移等待用户将车辆驶入用户将车辆停放好并确认后提升装置带动载车板提升到二层固定位置。下层载车板只作横移为上层车库下移留出空位所以下层有一个空位。而用户选择下层车位时可将车辆直接驶入车库但不能驶入无载车板的空位。用户取车时停放在下层载车板的汽车可直接驶出车库停放在上层载车板的汽车操作过程与停车过程类似。升降横移式自动立体车库通过这种停车方式可更有效的应用土地增加单位面积停放汽车的数量。自动立体车库钢结构设计立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主在升降横移式车库中可选用钢架结构或钢筋混凝土。钢架结构与其它建筑结构相比具有可靠性高材料的强度高钢结构自重小材料的塑性和韧性好钢结构制造简便施工工期短等优点。而使用钢筋混凝土建设车库建设周期过长同时也无法满足其精度要求。由于自动立体车库对其结构精度要求比较高所以选用钢结构进行设计。如图所示自动立体车库钢结构框架图包括前后支撑柱纵梁和横梁。自动立体车库结构设计图立体车库的框架原理图支撑柱设计(支撑柱受力分析车库停放车辆最大质量为kg其车辆前后轮载荷以:分布进行计算载车板质量为约为kg每个车位满载为kg图立体车库的支撑柱受力图当车库空载时支撑柱的受力如图所示:PP,,,NN()后前式()为车库受力计算无锡太湖学院学士学位论文其中为前支撑柱所受的力P前其中为前支撑柱所受的力。P后当车库满载时支撑柱的受力:()P,,NN前()P,,NN后式()()为车库受力计算。所以对前支撑柱进行校核。PP,后前由于支撑柱主要受压应力和剪切力作用而支撑柱受剪切力影响较小所以主要对支撑柱的压应力进行校核和稳定性分析。(支撑柱的材料选择和校核根据《材料力学》附录表选用a热轧工字钢(GB)材料使用QA图a热轧钢示意图a热轧工字钢参数:屈服极限,sMpa,弹性模量EMpa,比例极限,pMpa,抗拉强度,,,Mpa高度h=mm腿宽度b=mm腰厚度d=mm横截面积W=cmIxcm,惯性矩Icmy,Wxcm,截面系数Wycm,自动立体车库结构设计icmy,icmx,惯性半径IxSx:,支撑柱屈服强度校核:P(),,,,,,,MpasMpa,W式()为支撑柱屈服强度公式。支撑柱屈服强度远大于Mpa所以符合屈服强度要求。支撑柱的稳定性校核:uu,压杆的长度因数由于压杆的约束条件是一端固定一端自由所以iicmmin,,y惯性半径lcm,支撑柱长度支撑柱的柔度:ul(),,,,iminEE,(),,,,,,,,,pp式()()为支撑柱的柔度计算公式。根据《材料力学》表:,a,Mpab,Mpaa,,,s,,,(),b式()为直线公式的最小柔度计算公式。,支撑柱的柔度大于,和,,,,,,,,,则前立柱属于细长杆应按欧拉公式计算临界载荷p。crPP,,N立柱的工作载荷max前由欧拉公式求得临界压力n,,~,n取金属结构中的压杆安全系数,,,EIP,,N()rclP式()为临界压力计算公式。cr前支撑柱的稳定安全系数Pcr,,,,()nn,,Pmax式()安全系数计算公式。所以满足稳定要求。无锡太湖学院学士学位论文横梁受力分析横梁主要受载车板和汽车重量所产生的拉应力和弯曲应力作用根据《材料力学》附录表选用a热轧工字钢(GB)材料使用QA图横梁图mm图横梁图纸所示其总长度为纵梁以的间距分别连接与横梁上通过螺栓进行连接。对横梁进行受力分析并绘制受力简化图如图所示。图横梁受力分析图根据图所示由静力平衡方程式求出A,B两点处的支反力FF和:RARB前横梁受力:车载FFFF,,,N()式()为前横梁受力计算公式。后横梁受力:车载FFFF,,,N()式()为后横梁受力计算公式。由于前横梁所受的力大于后横梁所受的力所以对前横梁进行校核。()FKN,,RB自动立体车库结构设计()()FKN,,RA式()为AB两点支反力计算公式。四个集中力作用在截面上的弯矩分别为M=AM=BMFm,,RANMFmRB,,N()式()为横梁弯矩计算公式。从图中可得最大弯矩Mm,NmaxMmaxKN,,,,,,()Mpa,,,zW式()为横梁弯曲许用应力计算公式。符合弯曲许用应力条件。校核梁的切应力IxSx:,d,cm查表得。由剪力图得:FSmax,KN,代入切应力强度条件*Fszmax,,,,,,()Mpamax,,,,zIb式()为横梁切许用应力计算公式。进过校核横梁满足正应力和切应力强度条件。纵梁受力分析根据《材料力学》附录表选用a热轧工字钢(GB)材料使用QA图纵梁图mm如图所示纵梁图纸纵梁长度为其固定点的间距为固定点离纵梁两m端分被为。纵梁主要受载车板和汽车重量所产生的拉应力和弯曲应力对纵梁进行受力分析并绘制受力简化图如图所示。无锡太湖学院学士学位论文图横梁受力分析图和:由静力平衡方程式求出A,B两点处的支反力FFRARB左右纵梁:车载FFFF,,,N中间纵梁车载()FFFF,,,N式()为纵梁受力计算公式。由于中间纵梁所受的力大于左右纵梁所受的力所以对中间纵梁进行校核。()FKN,,RB()FKN,,()RA式()为AB两点的支反力计算公式。四个集中力作用在截面上的弯矩分别为M=AM=BMFm,,RANMFmRB,,N()式()为纵梁弯矩计算公式。从图中可得最大弯矩Mm,NmaxMmax,,,,,,Mpa(),,,zW自动立体车库结构设计式()为纵梁弯许用应力计算公式。符合弯曲许用应力条件。校横梁的切应力:IxSx:,查表得d,cmFSmax,KN由剪力图,代入切应力强度条件*Fszmax(),,,,,,Mpamax,,,,zIb式()为纵梁切应力计算公式。所以横梁满足正应力和切应力强度条件。载车板受力分析校核根据《材料力学》附录表选用b热轧槽钢(GB)材料使用QAm如图所示载车板的总长度为m,而载车板受到力为,受力的长度为。q=N对载车板进行弯曲变形校核。图载车板图纸对载车板受力分析如图所示:图横梁受力分析图上层载车板使用钢丝进行固定升降其载重后不能变形过大否则会影响其正常运行对车辆安全产生影响。所以对载车板进行校核。根据材料力学书挠曲方程为:无锡太湖学院学士学位论文qlx(),,fxEI式()为挠曲计算公式。最大挠度为:ql()f,maxEI式()为最大挠曲计算公式。其中弹性模量EMpa,惯性矩Ixcm,Icmy,IIcm,,ylm,受力长度计算得:ql,f,,,mmax,EI,经校核后载车板的变形量仅为m满足要求。载车板的强度校核:载车板共使用根相同的热轧槽钢ql()M,,,KNmmax式()为弯矩计算公式。查材料力学附录表Wcm=z最大应力为:Mmax(),,,,,Mpa<,,max,Wz式()为载车板强度校核计算公式。所以载车板使用b热轧槽钢满足强度要求同时也满足挠度要求。本章小结本章主要对自动立体车库框架主体进行设计校核其中包括立体车库的支撑柱的材料选择再对其进行稳定性校核纵梁和横梁的材料选择以及正应力和切应力强度的校核。本章还对载车板进行材料选择强度和扰度校核。自动立体车库结构设计自动立体车库的传动系统立体车库的传动系统大多采用的是机械传动而采用液压传动的较少。液压传动与机械传动相比较而言有较多优点。自动车库中液压传动最大的优点是噪声小工作较平稳单位体积重量轻易于进行自动化控制。在如今人们注重居住舒适情况下液压传动对立体车库噪声的减小有很大帮助这可以使自动立体车库有更大的应用空间。因此在欧美等发达国家自动立体车库已向液压传动方式发展。上层载车板提升装置设计上层载车板是使车辆从地面提升到上层并提供安全稳定的停车空间的重要提升装置。所以上层载车板选用卷筒导轮钢丝绳和液压马达来完成一系列提升运动。升降传动系统设计升降系统安装车库的顶部卷筒液压马达和传动轴安装在后横梁上导轮安装在纵梁上。根据设计需要选择卷筒根据起重设计手册选取T卷同组其参数为Dmm,mmm最大提升高度为,起重量为,其配套选用的钢绳直径为。载车板提升时需kg要导轮和卷筒组共同运动才能完成。如图所示:卷同组导轮重物图提升机工作原理计算作用在卷筒上的力卷筒受到汽车重量载车板重量之外还受到导轮所产生的摩擦力。其钢绳与导轮之间的摩擦系数。f,故有FFFfN,,,车载车载F(F())()式()为卷筒组受力计算公式F式中为液压马达所受的力。所以液压马达所受力为N根据液压传动与气压传动表确定液压驱动的压力为Mpa。无锡太湖学院学士学位论文根据液压气压传动与控制液压马达结构简单噪音和流量脉动小适用于负载扭矩不大速度平稳性和噪声要求较高的场合。所以选择叶片液压马达。液压马达基本参数为:Vmlr,minrNm排量转速输出扭矩。液压马达出油口为与进油口的Mpa压力为其压力差为所以液压马达可将油直接流回油箱。MpaMpam由于升降系统采用叶片式液压马达使系统实现恒速升降。载车板离地高度为液压系统在秒内完成升(降)过程故速度应大于()vms,,式()为载车板速度计算公式。vms,取速度由于载车板与钢丝绳相连钢丝绳与卷筒相连故卷筒的线速度ms也为卷筒的角速度:,vr,,v,,,,radsr()式()为卷筒的角速度计算公式。n卷筒的转速ntr,,,,min()式()为卷筒的转速计算公式。minri,液压马达转速为传动系统采用链轮传动其传动系数液压马达的流量为:()qVnmlL,,,,minmin式()为液压马达的流量计算公式。由于液压系统管路布置的不确定性整个液压回路损失大约为流量损失约为所以:pMpa,,,qL,,min,minLnr,min根据上述数据选择液压泵其流量为转速。PMpa,由于液压泵无法将电动机的驱动完全转化所以液压泵的效率取根据上述数据,,对液压泵电动机进行选型:pq,Pwkw,,,,(),式()为液压马达的功率计算公式。根据所需转速和功率选择电动机YM,kw查机械手册选择型电动机电动机额度功率为电动机转速为自动立体车库结构设计minr。升降液压系统设计根据上述参数设计液压系统回路每次车库只能有一辆车做升降运动升降完成后控制系统才能进行其它运动。如图所示:为过滤器为液压泵为可调节流阀为直动式溢流阀为液压表为三位四通电磁阀为液压马达YA,YA为号三位四通电磁阀的两个电磁阀YA,YA为号三位四通电磁阀的两个电磁阀YA,YA为号三位四通电磁阀的两个电磁阀图提液压系统工作原理图无锡太湖学院学士学位论文表电磁阀动作顺序表动作YAYAYAYAYAYA号载车板上升号载车板下降号载车板上升号载车板下降号载车板上升号载车板下降表为自动立体车库液压系统的电磁阀动作顺序表其中加号为得电减号为失电。升降液压系统链轮设计上层载车板通过传动轴提升汽车而液压马达通过链轮与传动轴连接。为了保证其传动的稳定和安全性对链轮进行选择校核。vms,ms远小于其链传动为低速链传动。链轮抗由于传动轴的转速为拉静力强度不够易受破坏。所以根据机械手册对链轮行抗拉静力强度计算:QcaSS,,,,AcfKFFFFqv,c',FKqaff,()",FKqaff,(sin),式()为抗拉静力强度计算公式。Sca式()中为链的抗拉静力强度的计算安全系数KN为单排链的极限拉伸载荷()QKA为工作情况系数为Kc为离心力引起的拉力取KfFN,为垂直拉力KA为链的有效拉力系数。根据机械设计选择链号初步选择ISO链号为A,其节距p,Pt,KN排距单排抗拉载荷为。根据式()为抗拉静力强度计算公式QcaSS,,,,,,,AcfKFFF自动立体车库结构设计其安全系数过小不符合要求。重新选择ISO链号为B,其节距p,Pt,KN排距单排抗拉载荷为。根据式()抗拉静力强度计算公式QcaSS,,,,,,,AcfKFFF其安全系数大于符合要求。msZ,由于链速小于所以液压马达的链轮齿数取齿液压马达与传动i,系数取传动轴参数为传动链轮确定。计算链轮的分度圆直径:,,P()d,,,sinZ,,式()为链轮的分度圆直径计算公式P其中为链轮节距。根据式()链轮的分度圆直径计算公式:,,dmm,,,,sin,,:,,dmm,,,,sin,,dmm,液压马达链轮分度圆直径dmm,液压马达链轮分度圆直径。升降液压系统传动轴设计上层载车板通过传动轴提升汽车传动轴要承受载车板和汽车的所有重量所以对传动轴要求较高。,mm,传动轴选用的无缝钢管无缝钢管的厚度为传动系统的卷筒和链轮都焊接在钢管上但必须焊接牢固。若焊接出现虚焊会使卷筒或链轮在运动中脱落引起车辆掉落造成严重的事故。焊接时也要保证卷筒链轮与传动轴的同心度若误差较大会使链轮卷筒与传动轴的震动加大影响传动系统的稳定性和效果。mmmm传动轴的长度为卷同组焊接在离传动轴端处而链轮焊接在传动轴的中间部位。对传动轴进行受力分析:如下图所示:Dd其中为卷筒直径为链轮分度圆直径。无锡太湖学院学士学位论文扭矩图图传动轴扭矩图,,,,DT,max,,,,D,,,D,,,,,,(),,式()为无缝钢管壁厚计算公式。,,Mpa其中,,D为无缝钢管直径Tmax为液压马达的最大扭矩:P,,,,TNm(),,n式()为链轮的扭矩计算公式。将数据代入式()中,,,,,,,,,,,,,,,,,mm,,,mmmm经校核选择无缝钢管其壁厚为选择材料为钢。横移液压系统设计m下层载车板做横向移动移动距离为。载车板在地面的水平轨道上做恒速运动载车板由分布在前后导轮的液压马达带动运行。载车板在导轨上运动只需克服导轮与导轨之间的最大摩擦力:自动立体车库结构设计()FFFfN,,,()()车载式()为摩擦力计算公式。F车F载其中和分别为车辆和载车板重量f,f为摩擦系数Dmm,导轮直径导轮所受的扭矩()MFDNm,,,,式()为导轮扭矩计算公式。载车板运动速度()vms,,式()为载车板速度计算公式。导轮角速度v,,,,radsr()式()为导轮角速度计算公式。导轮转速ntr,,,,min()式()为导轮速度计算公式。液压马达的选型:由液压马达的工作阻力查液压传动与气压传动确定工作压力为。根据上述参数MpaminrVmlL,,minmin选择叶片式液压马达其转速为流量为。由于液压系统管路布置的不确定性整个液压回路损失大约为流量损失约为所以:pMpa,,,qL,,min,其液压原理图与升降载车板原理相似如下图所示:无锡太湖学院学士学位论文图下层载车板液压原理图图中为过滤器为液压泵为可调节流阀为直动式溢流阀为液压表为三位四通电磁阀为两台相同液压马达。本章小结本章主要对自动立体车库传动系统进行设计校核其中包括立体车库上层载车板的提升装置设计液压马达的选型液压系统的设计链轮的设计校核以及传动轴的设计校核。本章后半部分为下层载车板的液压传动设计以及液压系统设计。自动立体车库结构设计车库的配套系统自动立体车库包括安全系统配套辅助系统和控制系统等组成。这些系统能够保证自动立体车库的正常运行。安全系统车库的安全防护对与整个车库的正常运行有着非常重要的意义在车库中的车辆的价值往往有很大的区别有些车辆的价值往往很高需要得到很好的安全防护。同时在停放车辆的过程中也要对车辆驾驶员以及周围人员进行有效的安全防护。对于升降横移式自动立体车库必须包括以下几点的安全防护装置:(防火装置:在车库中一些易燃物品存放处必须安装温度传感器或烟雾传感器如液压油箱汽车油箱并将这些传感器与报警器或控制系统相连。阻车装置:在立体车库停车时汽车司机必须要把车停在载车板合适的位置上由于载车板的大小有限使这一停车过程变得繁琐。所以要在载车板的尾部安装上一定高度的阻车板来帮助司机停车。也可在载车板的后部安装限位开关当汽车尾部超过便会报警提醒用户。同时也要在各个运动装置处安装限位开关防止运行时出现故障。载车板防坠落装置:当上层载车板提升到位后需要对其固定以防止出现机械故障使车辆坠落造成财产损失或人员伤亡。防坠落装置一般有以电磁驱动的防坠挂钩或安装在下层的防坠落架。急停装置:在车库运行过程中出现异常情况可以使车库立刻停止运行。这一装置应安装在醒目处并有相关提示。上层载车板在整个车库中是较为危险的部分所以要对其进行更好的防护。如图所示载车板防坠钩其工作原理:图防坠钩原理图当上层载车板提升到所需位置后电磁铁断电弹簧带动挂钩挂住载车板。当用户取车时电磁铁通电吸引衔铁带动挂钩松开载车板然后液压马达运行放下载车板。用户去完车后重复上升过程。立体车库除了车库主体外还需配套其他设备:照明设施:在车库中必须安装足量的照明设备方便用户在地下或夜间存取车辆。照无锡太湖学院学士学位论文明设备可由手动或采取自动控制的方法进行操作并安装传感器可在无人情况下关闭照明以便节约能源。排水设备:在车库中排水照明设备以便排出积水防止电器短路造成事故。排水设备可采取自动控制的方法进行操作并安装传感器可在无人情况下自动开启排除多余积水。检测设备:在车库运行时有人或其他物体进入车库安全范围内车库将自动停止运行直到检测设备不再检测到目标后才能手动开启自动车库进行复位操作。安全标识:在车库各个危险部件上都应该贴有安全标识提醒用户安全使用。立体车库的控制系统立体车库采用PLC对其进行控制管理。而PLC是种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令并能通过数字式或模拟式的输入和输出控制各种类型的机械或生产过程。自动立体车库的控制系统包括弱电系统和强电系统。其中弱电系统主要包括各种信息采集系统、报警系统和控制输出输入装置等。强电系统包括液压泵电机线路、照明装置线路及排水装置管线。而PLC通过对输入信号处理后输出所需信号给交流接触器对其进行通断控制以此来控制相应的电路。立体车库采用车位检测装置进行快速停放车辆再用升降装置输将汽车和载车板提升到指定位置。系统在面板处设有急停开关当发生意外时按下急停开关断掉所有电机的电源使载车盘无法继续运行以保护人员及设备的安全。控检车库现场测制系系用户统统图车库系统控制原理框图自动立体车库的控制原理如图所示:当用户需要停放车辆时用户可以先通过控制面板选择所需车位控制系统控制车库将车位移动到所需位置。用户停车时车库控制系统会根据传感器的信息进行提示以便完成停车过程。停车完成后系统会将车位送回原处。自动立体车库中需要在关键部位安装传感器这些传感器可以将检测的信息输入给控制系统用于监控自动立体车库中车辆和人员的状况。在电器控制电路上也要设置继电器、断电、缺相、断相和相序保护等设备用于电路的控制。同时控制系统也要根据这些信息对液压系统的各个电磁阀进行控制以达到对车库升降横移控制。其具体工作原理如下图所示:自动立体车库结构设计电源输输入出部部处理器件件运算器控制器I外扩部展I存储器口口图PLC的硬件系统结构框图如图所示PLC包括处理器电源存储器输入输出部件以及IO端口组成。自动车库的控制系统可根据不同的PLC系统进行编程控制来完成车库所要求的一系列动作。其中控制系统必须对液压电机进行有效的控制。如图所示为电动机主电路图:ABCNFRQSLLL相序保护器KMKMJKMKMFRM横移电机图电动机主电路无锡太湖学院学士学位论文如图所示车库控制系统可以控制KM的闭合来控制液压电机地运行来实现立体车库升降和横移运动。自动立体车由于其自动控制系统车库可以采用多种方式进行操作。自动立体车库可以使用控制面板IC卡或由专职操作员进行操控而在不同场合可以有不同的选择。控制面板:控制面板操作简便方便用户可根据自己的需要车位。用户在控制面板上输入车库位置系统将自动调整车库便于用户停放车辆。取车用户同样使用控制面板输入车辆所在位置完成取车过程。由于控制面板的特点其主要用于公共场所等需要临时停放车辆的地方。IC卡:IC卡使用可大大简化操作过程用户只需将IC卡在感应区刷卡系统识别后会将IC卡所对应的车位降下使用户完成停车或提车过程。IC卡主要适用于小区等使用固定车位的场所可防止车位被他人占用。专职操作员进行操控:车库由专门的人员进行管理用户可将车辆交给工作人员进行管理。它主要适用于大型车库的日常管理与运行。本章小结本章主要内容介绍了安全防护装置和其它配套装置在自动立体车库中起到非常重要的作用介绍了防坠钩的作用及运行方式以及其它配套装置的用途。车库控制系统介绍了控制系统的原理及组成部分以及简介了电动机的主电路。本章还简介了操作系统的操作方式。自动立体车库结构设计结论与展望结论大学期间最后的毕业设计就快结束了这次毕业设计是过去四年所学的基础理论知识、专业理论知识等知识综合应用也是踏上社会和工作岗位的最后一次试炼。通过这次毕业设计我深深体会到做任何事都必须耐心、细致。在这次毕业设计中不仅是对以前知识的复习也从中学到其他的专业知识。让我对自己所设计的自动立体车库有了十分详细的认识也进一步对其设计要点有了自己的认识。本次自动立体车库结构设计不仅仅是对钢结构进行设计校核也设计了车库的液压系统详细介绍了液压系统的工作原理。不足之处及未来展望毕业设计所设计的立体车库在快速发展的中国有很大的应用前景。但立体车库目前在我国应用还较少它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发但我国市场大量需要低价格的机械停车设备。这也使立体车库结构向更加简洁紧凑的方向发展。但本文所设计的立体车库还有较多的方面有待优化使其结构更加简单。在未来自动立体车库还是有很大的市场空间只要与时俱进发展更加先进自动的车库这一项目才能满足未来的要求。无锡太湖学院学士学位论文致谢毕业设计是对我们大四学生的一次综合考验是对我们四年学习任务的考察在毕业设计的过程中我们不但可以跟老师学习新的知识还能拓宽我们的视野对以往学过的内容也起到复习的作用。在此次毕业设计中指导老师黄老师和朱老师给了我极大的帮助从论文的选题到设计导师自始至终都给予严格而细致的指导他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。与此同时还要感谢跟我一组的同学们他们的支持也给予了我很大的帮助同学们之间经常探讨一些问题也让我在此次设计中学到更多的专业知识。自动立体车库结构设计参考文献中国重型机械工业协会编机械式立体停车库M北京:海洋出版社,:ZhuoranZhang,ZheMao,HailingWanTheLayersStereoGarageDesignBasedonOMRONPLCJInternationalConferenceonElectronicMechanicalEngineeringandInformationTechnology,,():王文卿城市汽车停车场(库)设计手册M北京:中国建筑工业出版社刘丽娜浅谈立体车库的特点及其应用J智能建筑与城市信息,,:莫代新升降横移式立体车库结构设计与有限元分析D南宁:广西大学硕士学位论文,HAllenAWanson,TheInfluenceofCentralBusinessDistrictEmploymentandParkingSupplyonParkingRatesJITEJournal,,:虞雷基于有限元法实现立体车库载车板构件的规格化设计D苏州:苏州大学,:BillFraneisHowtoSelectanOperatorforYourParkingFacilityJParkingToday,,:徐培万立体车库的发展及市场前景J国外科技动态,,:于艳荣停车行业的设备及管理现状JIB智能建筑与城市信息,,:汤伟升降横移式立体车库结构优化及控制策略分析D合肥工业大学机械电子工程硕士学位论文白玉铭垂直循环式立体车库设计研究D哈尔滨:哈尔滨理工大学硕士学位论文,吴日韦,罗良玲,田华立体车库横向比较研究J南昌大学学报:NationalParkingAssociationAutomatedParkingTakesItsPlaceintheUnitedStatesJParking,,:濮良贵,纪名刚机械设计(第八版)M北京:高等教育出版社,刘鸿文材料力学M北京:高等教育出版社,无锡太湖学院学士学位论文附录本篇毕业设计包含图纸折合为张A图纸图纸明细表:序号代号名称图幅CKA车库总组图CKA后支撑柱CKA前支撑柱CKA支撑柱上焊接板CKA支撑柱底座CKA后横梁CKA后横梁中间焊接板CKA后横梁左右焊接板CKA前横梁CKA前横梁中间焊接板CKA前横梁左右焊接板CKA右纵梁CKA中间纵梁CKA左纵梁CKA上层载车板CKA下层载车板本人毕业(论文)设计题目毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文)是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知除文中特别加以标注和致谢的地方外不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版并提供目录检索与阅览服务学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文在不以赢利为目的前提下学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名:日期:无锡太湖学院学士学位论文学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期:年月日导师签名:日期:年月日本人毕业(论文)设计题目注意事项设计(论文)的内容包括:)封面(按教务处制定的标准封面格式制作))原创性声明)中文摘要(字左右)、关键词)外文摘要、关键词)目次页(附件不统一编入))论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论)参考文献)致谢)附录(对论文支持必要时)论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于万字(不包括图纸、程序清单等)文科类论文正文字数不少于万字。附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。文字、图表要求:)文字通顺语言流畅书写字迹工整打印字体及大小符合要求无错别字不准请他人代写)工程设计类题目的图纸要求部分用尺规绘制部分用计算机绘制所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁布局合理文字注释必须使用工程字书写不准用徒手画)毕业论文须用A单面打印论文页以上的双面打印)图表应绘制于无格子的页面上)软件工程类课题应有程序清单并提供电子文档装订顺序)设计(论文))附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订)其它

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