垂直提升式立体车库的结构设计精编版.docx

1、垂直提升式立体车库的结构设计摘要许多老旧小区在当初建造时没有建造配套的地下停车场，这在私家车很少的时代没有出现什么问题，可是最近几年，随着社会的发展，人们的收入不断提高，私家车得到了普及。 现在几乎每一个家庭都拥有一部私家车。许许多多的老旧小区， 甚至一些新建小区出现了停车难的问题。停车难已成为困扰小区居民们很久的问题，针对这个问题，此次设计的题目就是设计一个居民住宅小区的使用的垂直提升式立体车库。考虑到城市居民的私家车以普通家用轿车为主，综合考虑市场上主流家用轿车车型的尺寸与重量，结合安全因素，此次设计的垂直提升式立体车库的参数按重量为1.7 吨，按尺寸长 5500mm，宽 2050mm,高

2、 1800mm 来设计。整个立体停车库占地面积大约为 64m2，立体车库的高度约为 17m，共 5 层，每层可停放两辆汽车，一台立体车库可停放 10 辆家用轿车，可将土地的利用率提高 5 倍。设置 1 台这样的立体车库， 10户居民的停车需求可以基本得到满足。关键词老旧小区；垂直升降；车库；结构设计；土地利用率Structure design of vertical lifting type stereoscopicgarageAbstractMany of the old district not supporting the construction in the original con

3、struction of the underground parking lot, the car a few times in what no problem, but in recent years, with the development of society, peoples income is increasing, private cars have been popularized. Almost every family now owns a private car. Lots of old districts, even some new ones, have diffic

4、ulty in parking. Parking has become a problem for the residents of the community for a long time. In view of this problem, the theme of this design is to design a vertical lifting stereo garage for residential quarters. Considering the city residents of private cars to ordinary family car, the size

5、and weight of comprehensive consideration on the market mainstream domestic car models, combined with the safety factors, the parameters of vertical garage design according to the weight of 1.7 tons, according to the size and length of 5500mm, width 2050mm, high 1800mm design. The parking area is ab

6、out 64m2, the garage height is about 17m, a total of 5 layers, each layer can park two cars, a stereo garage 10 family car, the land utilization rate increased by 5 times. Set up 1 such a three-dimensional garage, 10 households parking demand can be basically met.KeywordsVertical lifting ； three-dim

7、ensional garage； structural design； Land useefficiency目录第一章绪论 .31.1引言 .31.2世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况.31.2.1目前立体车库主要种类 .31.2.1中外立体停车设备的发展 .61.3工作内容 .6第二章垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计 .72.1工作原理 .72.2整体设计 .7第三章主框架部分的设计 .83.1钢结构设计与材料选择 .83.2钢结构部分材料的选择 .9第四章提升系统的设计 .104.1升降电动机的选择 .114.2导轮及其组件的设计计算 .124.2.1材料的选择 .124.

8、2.2导轮尺寸的选择 .124.2.3导向轮样式的选择 .124.2.4强度的校核 .134.2.5导轮相应配套零件的选用 .154.3钢丝绳的设计计算和选型 .154.3.1钢丝绳的长度计算 .154.3.2钢丝绳的选型计算 .164.4对重的重量计算 .18第 5 章水平横向移动系统的设计 .195.1确定水平横移电动机 .195.2横移链传动的设计 .205.2.1确定链轮齿数 .205.2.2计算功率 Pc .205.2.3估求链轮机构的中心距 a 和链节数 LP .215.2.4功率 P0 和链的节距 P 的确定 .215.2.5确定链实际长度 L 及中心距 a .215.2.6求链

9、速 .215.2.7求轴上的力 Q .225.2.8按静强度校核链条 .225.2.9确定润滑方式 .235.2.10 结构设计 .235.3轴的设计 .235.3.1轴的结构设计 .245.4联轴器及键的选择 .255.4.1联轴器的选择 .255.4.2键的选择与强度校核 .255.5轴承选择 .275.5.1轴承的选用及校核 .275.5.2轴承润滑 .275.6载车板水平横移的车轮和导轨的选择与确定.275.7停车位的总体设计 .285.8车载板结构设计 .29第六章其他辅助配备 .306.1电控系统 .306.1.1控制系统组成 .316.1.2控制系统的故障检测 .316.2安全设

10、置 .316.3照明 .326.4消防 .33总结.34致 谢 .35参 考 文 献 .36第一章绪论1.1 引言随着经济的发展，我国的汽车保有量越来越大。调查数据显示，到2016 年底，中国共有机动车 2.9 亿辆，这其中汽车的数目达到 1.94 亿辆；机动车驾驶人达到了 3.6 亿人，这其中汽车驾驶人更是超过了 3.1 亿人。据有关部门统计，我国机动车和驾驶人数在 2016 年全年保持了快速的增长， 2016 年全年新登记汽车 2752 万辆，新增驾驶人 3314 万人。与 2015 年相比，私家车增加 2208 万辆，增长 15.08%。上海，深圳等发达地区平均每四个人就有一辆私家车。许

11、多老旧小区在建设时， 并没有建造配套停车设施。 最近几年汽车数量的不断增长，停车难已经成长久困扰老城小区居民的问题， 给普通居民的生活带来极大的不便，随意停放的车辆也造成加剧了交通拥堵。 地面停车场必须设置供车辆驶进驶出的通道，每辆车平均占地超过 35 平方米，而使用三维立体式车库，同样的面积设置 5 层，每层停放 2 辆汽车，一共可以停放 10 辆车。立体车库通常情况下是单台集装而成，可随机设置在住宅楼下。也可以将多个车库结合，设置在一大块空地上。1.2 世界各国主要机械式立体停车库的分类和发展概况立体停车库经过多年的发展，主要发展出以下四种形式：目前立体车库主要种类(1). 升降横移式结构

12、简单、操作简便、能耗造价低、设置灵活、自动化程度较低、因受力链绳及存取时间的限制，可建停车规模有限，一般层高不超过5 层，占地面积大。图 1-1 为升降横移式车库(2). 巷道堆垛式立体停库巷道堆垛式的特点是低噪声，低能耗，自动化技术高，等待时间长，进出口少。图 1-2 为巷道堆垛式立体车库(4). 垂直循环式垂直循环式立体车库可与建筑物连在一起也，规模小一点的也可以在室外单独进行设置独立。它具有面积小，方便灵活，拆装方便，运行平稳，可靠性高等优点。但它的缺点也十分突出， 存取车速度慢，产生噪音，震动大，能耗高，工作机动性较差，结构易变形，存取室狭小，存取车不方便，目前较少使用。图 13 垂直

13、循环式立体车库(4). 垂直提升式立体车库垂直提升立体车库以钢材为主体框架， 车库的第一层不停放车辆， 用于车辆的进入与离开和驾驶人员的出入，从第二层开始，每层布置两个车位，一左一右，中间部分是空的，用于升降台的上升和下降，存车时，车辆驶进车库，当升降台下降到与地面平齐时，将车辆正确停放在载车板的正确位置上， 提升电机牵引，升降台带着载车板提升到还有空车位的那一层， 载车板可通过升降台上的导轨出入正确的停车位。 取车过程与停车过程相反， 取车时，升降台带着载车板提升到存放车辆的那一层， 载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台， 升降台带着汽车和载车板下降到与地面平齐时，车主进入车

14、库，开走汽车。图 1-3 为升降横移式立体车库中外立体停车设备的发展相比于我国，国外早在30 前就开始研发和使用三维立体停车设备了1 ,就目前使用情况来看德国， 英国，法国等西方发达资本主义国家的立体停车设备起步早，功能完善。在东亚，目前我国台湾，日本，韩国在立体停车设备的研发和使用处于领先地位。我国的立体停车设备起步较晚，但发展很快，未来的前景广阔。上个世纪80 年代2 ，我们中国的三维立体车库研发开始起步，从那时起，我国开始从国外引进立体停车设备。 90 年代以后，随着私家车的普及，停车设备得到了广泛的推广。进入21世纪，经过 30 多年的引进吸收和研发创新，我国在立体停车设备领域取得了很

15、大的进步。目前我们国家的立体停车设备产品的本地化率超过50。同时还在不停的推出新产品，一些新技术如计算机控制技术，远程控制技术，人工智能技术，人机工程学等也不断的被运用到立体车库的设计过程中。1.3 工作内容在大量查阅和分析国内外相关产品的资料后，结合我们所面对目前的实际问题，发现相比于升降横移车库， 它所占的面积更小，自动化程度更高；相比于巷道堆垛式，它的存取车速度更快；相比于垂直循环式，它的噪音更小，能耗小，这在提倡节能环保今天，具有十分重要的意义。 我们发现垂直提升式车库相比于其他形式的立体车库具有平面和空间的利用率最高，运行平稳，适应性好，成本低廉等突出的优点。综合分析来看垂直提升式立

16、体车库比其他类型的立体车库更加适合小区的使用，因此我将垂直提升立体车库作为本次设计的对象。此次设计的工作内容就是设计一个供居民住宅小区的使用的垂直提升式立体车库。该车库按单车重量1.7 吨，尺寸长 5500mm，宽 2050mm,高 1800mm 来设计。每台车库占地大约64m2，高约 17m，一共分为 5 层，每层停放 2 辆汽车，一共可停放10 辆家用轿车。具体设计内容由总体布局设计，主框架设计，起重系统设计，横移系统设计和其他车库配置设计五大部分组成。第二章垂直提升式立体停车设备的原理和总体设计2.1 工作原理垂直提升立体车库以钢材为主体框架，升降电动机布置在车库的顶端，横移电动机布置在

17、载车板上，每个车位都要配备一个载车板，整个车库一共要配备 10 个载车板。载车板的作用就是将汽车对应的送入车位。 车库的第一层不停放车辆， 用于车辆的进入与离开和驾驶人员的出入，从第二层开始，每层布置两个车位，一左一右，中间部分是空的，用于升降台的上升和下降，存车时，车辆驶进车库，当升降台下降到与地面平齐时， 将车辆正确停放在载车板的正确位置上， 提升电机牵引， 升降台带着载车板提升到还有空车位的那一层， 载车板可通过升降台上的导轨出入正确的停车位。取车过程与停车过程相反， 取车时，升降台带着载车板提升到存放车辆的那一层， 载车板带着汽车通过升降台上的导轨离开停车位进入升降台， 升降台带着汽车

18、和载车板下降到与地面平齐时，车主进入车库，开走汽车。垂直起重式立体车库的主要特点是在有限的空间停放更多的汽车， 在狭窄的空间内，充分利用空间。 加上 PLC 和相关的传感器控制系统配置， 带来一个高效， 安全，可视化的三维立体车库。2.2 整体设计此次设计的垂直提升立体车库可以大致分为四个小部分的设计。钢结构系统的设计，垂直起重系统的设计，载车板水平横移系统的设计，消防，照明等其他系统的设计。具体工作的步骤如下：一每台车库占地大约64m2，高约 17m，可停放 10 辆家，选取合适的材料，校核整个框架强度性能。二根据传动结构分析和受力分析，选择合适的升降方式穿行。查阅相关手册，选择合适的电动机

19、和减速器，设计滚筒和选择吊索。三设计横移机构的设计，根据汽车和载车板的重量，结合考虑横向移动的速度，选择合适的电动机，传动链，设计载车板的滚轮，轨道。四其他系统的设计， 包括电控系统，安全系统，照明系统，消防系统综合的考虑。车库整体设计如下图所示。图 21 垂直提升式立体车库的整体设计第三章主框架部分的设计3.1钢结构设计与材料选择不同于其他设备，停车设备的对象是人们使用的汽车，汽车体积大，重量重，一旦发生意外后果将不堪设想。 考虑到以上的各项原因， 停车设备的钢结构不同于普通设备的钢结构， 必须具有比普通钢结构更好的良好的力学性能。 它对钢材的强度和刚度都具有很高的要求。 H 型钢等钢材都是

20、目前用来制作立体车库钢结构的理想材料，通过焊接将所有钢材连接成想要的形状， 再用高强度螺栓将这些零件连接起来， 组成主体框架结构。这样得到的框架结构具有良好的力学性能，完全可以满足性能要求。在多种不同的结构形式中， 单柱形式的安装拆卸最为方便、 运输搬运也最为方便，所以确定单柱形式为本次垂直提升式立体车库的设计钢结构部分的结构形式， 其结构如图 3-1图 3-1单柱钢结构形式查阅钢铁材料手册3 ，选择 20GB 707 88型 。截面为一个长 250mm的 正方形，厚度为 40mm ， 高度为 17000mm。将一块 边长为 400mm,厚度为 30mm的 正方形铁板，焊接在立柱底部， 在正方

21、形钢板的上下左右各安上一个地脚螺栓， 再焊上四个加强筋保证立柱的稳定。截面形状如下图 3-2 所示：图 3 2 立柱截面形状3.2钢结构部分材料的选择本次设计的车库的主体骨架由热轧 H 型 钢材结构组成。钢材料的牌号选择为Q 235A 。主体框架的横梁型号热轧工字钢 18GB706-88 。 侧面横梁受力较小，可选热轧槽钢 16 。图 3-3 横梁的工字形截面斜拉杆、加强筋都采用热轧等边角钢截面，角钢号数为 10GB9787-88，截面形状如图 3-4 所示。图 3-4 等边角钢截面本设计选择的钢材承载能力强，强度高、刚度好，具有很强的抗弯抗压能力，根据对立体车库的受力分析，该钢架结构满足设计

22、要求。第四章提升系统的设计垂直提升式立体的提升系统的作用是将汽车地面提升到车位高度，或者是将汽车从高空平缓的下降到地面上。升降的基本过程是通过升降电动机转动，带动曳引轮转动，钢丝绳绕过大导轮与水平导轮，改变传动的方向，带动升降台的的升降。4.1升降电动机的选择初设升降速度，汽车重 1.7 吨，加上载车板，横移电动机等横移部件的重量，总载重约为2 吨。提升所需功率为：PwMgv20009.80.15w2.94kw求电动机输出功率：P0Pw /w式中Pw 工作机所需功率w 减速机与工作机之间的总效率w123n式中1 链传动效率 0.962 滚动轴承的效率0.99代入数据得：w0.960.9920.

23、94则电动机的输出功率为：P0Pw /w =3.12kw选择 型号 MLPK 55370603 的减速电动机。主要性能参数如下：功率 P=3.7kw ， 频率 50Hz ，电压 220V ， 速比 60 ， 输出转速 21r min图 41 电机的外形图4.2 导轮及其组件的设计计算材料的选择导轮是用来对对绳索进行导向的，在本设计中选择的导轮材料为QT 600 。绳槽半径R 是 根据绳索 直径 d的7% 来确定的，导轮的主要尺寸通过查手册确定导轮尺寸的选择导向轮尺寸见下图4 1图 4 1 导向轮的尺寸B60,E44C,1.R5,R20,R16,R 30,M 5. 0,S14,14111234查表选择直径D400mm导向轮样式的选择