垂直升降式立体车库设计摘 要立体车库对于解决我国日益严重的城市停车问题有很大的帮助，在市场上存在迫切的需求，从而受到了广泛的关注，成为了研究的热点。设计首先对立体车库的特点和发展状况作了简要的介绍，然后针对设计要求确定了垂直升降式立体车库的总体方案，并规划了车库的总体布局和工作流程。车库的具体结构设计包括载车台和曳引系统两大部分。载车台部分中进行了叉梳、微量升降装置、横移装置和回转装置的结构设计。而在曳引系统的设计过程中，结合现有成熟的电梯设计方法，完成了带防坠落装置的曳引机和其他部件的设计任务。对固定叉梳、回转支承和曳引轮轴等关键零件进行了校核。最后是运用Pro/E和3DS MAX为车库的运行过程做出了演示动画。本次设计完成的垂直升降式立体车库在存取装置上有所创新，对立体车库的研究应用有一定的参考意义。关键词：垂直升降；立体车库；叉梳ABSTRACTMechanical garage will be of great help to solve the parking problems which bring more and more troubles in our cities. The strong demand of market and widespread attention makes the mechanical parking system a focus to research.The paper introduces the relevant developments both at home and abroad in this field firstly so as to give a general understanding of the mechanical parking system. After analyzing the requirements and functions of the system, an overall plan was proposed. In the meantime, it makes out the overall layout of the garage and working processes. The detailed design of the mechanical garage mainly includes two parts: vehicle platform and traction system. Then the vehicle platform was formed after completing the design of comb structure, adjusting devices, sliding devices and rotating devices. Combined with the matured elevator technology, the design of traction system that makes up of traction machine with anti-fall device, and other parts was completed. The key components was checked intensively. Finally, three-dimensional modeling software Pro/E and 3DS MAX was used to make out an animation for the running process of the garage.This paper gives an innovative design on storage-retrieval system, which may be of a useful reference to the study of mechanical parking system.Key words: vertical lifting; mechanical garage; comb structure 目 录第1章绪论11.1 课题的目的与意义11.2 立体车库发展现状21.2.1 国外发展现状21.2.2 国内发展现状31.3 主要研究内容41.3.1 设计思路和方法41.3.2 主要研究内容4第2章立体车库总体设计52.1 垂直升降式立体车库概述52.1.1 垂直升降式立体车库工作原理52.1.2 垂直升降式立体车库主要结构组成52.2 主要设计参数62.3 垂直升降式立体车库功能原理方案设计72.3.1 车库功能原理方案设计要求72.3.2 功能分析72.3.3 功能元求解82.3.4 功能元的组合92.3.5 评价与决策92.4 车库总体布局92.5 车库的存取车流程102.6 本章小结12第3章载车台的设计133.1 载车台的构成133.2 叉梳的设计133.3 微量升降装置的设计153.4 横移装置的设计173.4.1 四杆机构的设计173.4.2 行走架部分的设计183.4.3 摇臂及其动力部分的设计193.5 回转装置的设计273.5.1 回转盘的设计273.5.2 传动装置的设计293.5.3 底架的设计323.6 本章小结32第4章曳引系统的设计334.1 曳引系统概述334.2 曳引机的设计334.2.1 钢丝绳及其端接装置334.2.2 曳引能力的计算354.2.3 曳引电机的选择374.2.4 曳引机的传动装置设计394.2.5 防坠落安全装置的设计404.3 其他部件的设计与选用444.3.1 导轨和导靴的选择444.3.2 轿厢和对重的设计454.3.3 缓冲器的选型474.4 本章小结48第5章关键零件的校核495.1 固定叉梳的校核495.2 回转支承的校核505.3 曳引轮轴的校核525.4 本章小结54结论55参考文献56致谢58第1章绪论1.1 课题的目的与意义随着我国汽车工业的发展和鼓励轿车进入家庭及一系列相关政策的实施，特别是伴随着我国国民经济的高速发展和城市化水平的不断加快，车辆的拥有量在飞速的增长。而与之不相匹配的是停车场地的严重缺乏，这加剧了交通拥挤的情况。近几年新增轿车每年在200万辆左右，按停车位与轿车数之比为1.2：l计算，每年需新增停车位240万个，才能满足停车位的需求1。但目前我国城市内大多采用平面式停车场，该种停车场占地面积大，设备复杂，有效停车位置少，对人员车辆安全的保障性差。若仅仅依靠增设平面式停车场则难以满足当前庞大的停车需求，而且其占地使用率低、车位土地使用成本较高、人车安全差等缺陷也严重影响着运营的经济性和可靠性。一种既能合理利用城市空间，又能有效缓解城市停车难的立体车库便应运而生。立体车库，也称作机械停车库，指使用车辆以外其它带有动力的搬运器，完成车辆停放、存储工作的整个设施2。立体车库以多层形式向空间发展，空间利用率非常高，比平面停车场可节约5/6的用地3；在计算机的控制下，人和车脱离开，车辆入库出库由拖动装置自动完成，车的存取时间大大缩短，而且了杜绝人为因素，对车辆的防盗性和防护性都很好；免除采取通风设施，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多；立体车库一般采用钢结构组装式，还具有无土石污染、低嗓音、建造周期短等优点。立体车库在日本、欧美等发达国家发展起来并得到了普遍应用，日益成为缓解城市停车难的首选方案。我国近几年也加大了对立体车库发展的重视。1998年1月1日起执行的国家计委6号令把机械式停车库和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录”；国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”4。所以针对立体车库的研究成为了符合国家和行业发展需求的热点课题。本设计以垂直升降式立体车库作为研究对象。垂直升降式停车库一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达2025层，即可停放4050辆车，而且在所有存车库类型中其平面和空间利用率是最高的5。借用成熟的电梯技术，使汽车迅速升降到指定的固定停车位前，利用横移装置来实现汽车的存取。车库可以贴建筑物建造也可独立建造，而且其封闭的直面又可成为商业广告牌。电梯式停车库可在地面上设置、半地下设置或地下设置，如停车泊位需求较大时，此种车库又可横向或纵向拼接。具有高性能、省电节能、噪声比较小、运转高速、出入车快、安全装置齐全可靠、操作简单、维护方便等优点。因而垂直升降式立体车库的设计就具有其研究价值与实际应用意义。图1.1 垂直升降式立体车库外观1.2 立体车库发展现状1.2.1 国外发展现状立体车库在欧美日韩等发达国家很早就发展起来了，特别是对于大都市集中的日韩，地少车多的问题使之产生了对立体车库应用的迫切需求，因而这些国家是立体车库发展较为成熟的地区。日本从20世纪60年代开始从事立体车库的开发、生产、销售和服务，至今已有四十多年的历史。目前在日本从事立体车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中生产立体车库的公司约100多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。从90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上6。早在1999年时日本就有82%的停车位为机械式7。对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、简易升降类等产品上。韩国立体车库技术是日本技术的派生8。从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始进入使用阶段。由于这几个阶段得到了政府的高度重视，各种立体车库得到普遍开发和利用。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。在欧洲，以德国和意大利等国家的立体车库发展较好。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不很突出，停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品，多层升降横移式产品的应用也很好。德国和意大利等欧洲国家的优势主要在巷道堆垛类产品上9。1.2.2 国内发展现状我国在20世纪80年代初开始研制和使用机械式停车设备。80年代是起步阶段，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车作为消费品进入寻常百姓家后，停车设施的需求加大，立体车库开始逐步推广，已经形成了新兴的停车设备行业。通过技术引进和自主开发，目前已进入消化创新阶段。据2002年的数据，从事停车设备制造的企业数约有100家，其中主机生产企业超过50家10。现有产品种类已经覆盖了行业标准所定的9大类别，可以说已基本上能够满足国内的需求，一些设备也开始出口。而且产品的质量也有很大的提高，尤其是变频调速、激光测距、PLC、IC卡触摸屏等新兴智能控制技术、信息技术、传感器技术在停车设备上的应用，大大提高了产品的高技术含量和现代化水平。1.3 设计内容及结构1.3.1 设计思路和方法本课题为垂直升降式立体车库设计。要求首先对垂直升降式立体车库运行原理和结构进行调查了解，明确设计参数、用功能原理设计的方法完成车库总体方案。然后以车库所存取的车辆为中心展开车库各部分的设计。1.3.2 主要研究内容1.针对垂直升降式立体车库相关的资料进行查阅，了解国内外发展现状及其典型设计的运行原理和结构。然后进行总体结构的设计，选择出最佳设计方案。主要包括车库整体结构、车辆存取、垂直升降方式的选型