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南昌航空大學科技學院學士學位論文
畢業(yè)設計（論文）
題目 升降式路邊停車系統(tǒng)機械部分的設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105120
學 生 姓 名 王飛翔
指 導 教 師 熊麗娟
二O一一年 六 月
34
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權(quán)使用授權(quán)書
本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
升降式路邊停車系統(tǒng)機械部分的設計
學生姓名：王飛翔 班級：0781051
指導老師：熊麗娟
摘要：機械式停車設備是解決城市停車問題的一個有效解決手段，正被廣泛應 用于各種場合。
論文對垂直升降式停車設備進行了認真的分析和研究。首先對垂直升降式停車設備的特點和概況做了簡要的介紹，然后對垂直升降式立體車庫的總體結(jié)構(gòu)進行討論研究。并選定鏈傳動橫移方式作為車庫的存取形式，選定曳引驅(qū)動作為車庫的升降驅(qū)動形式。
在完成總體框架設計之后，對車庫的存取機構(gòu)進行了詳細研究。對停車位布置形式及其相關(guān)要求進行了分析，確定了符合國家標準要求的車庫停車位和載車板的具體結(jié)構(gòu)。討論了存取機構(gòu)設計功能要求及其實現(xiàn)方法，完成了鏈傳動橫移存取車裝鬣的設計及其零部件的計算和校核。
升降系統(tǒng)是車庫的重點組成部分。在升降系統(tǒng)中選用曳引驅(qū)動方式，并對曳引系統(tǒng)進行研究，分析影響曳引力的因素，并對曳引能力進行了計算校核。根據(jù)車庫提升系統(tǒng)的工作特點，選用交流變頻電機。針對車庫運行中的不安全因素，選用了超速保護系統(tǒng)和撞底保護裝置等策略來提高升降系統(tǒng)的可靠性。
關(guān)鍵詞：垂直升降式立體停車設備、存取系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)強度分析和參數(shù)優(yōu)化設計
指導老師簽名：
Design of Machinery Parts for Lifting Mechanical Parking System
Student name: Wang Feixiang class: 0781051
Supervisor: Xiong Lijuan
Abstract: Mechanical parking system，which is an effective way to solve the parking
problems in cities，is widely used in many situations．
This paper makes detail analysis and researches of the vertical lifting mechanical parking system．Firstly the general situation and characters of the vertical lifting mechanical parking system is briefly introduced．Secondly the total construction of system is discussed and researched．In the meandme，chain transportation fetching method is chosen to bc used in storage—retrieval structure of the parking system，as well as tractor—driven mode is chosen as lifting-driven mode．
After design of framework of the parking system is setup，researches on storage·retrieval structure are further．Configuration methods of parking unit and its relative requirements arc analyzed．And the detail structure of parking unit and parking board are confirmed coinciding to the GB standard．Functional requirements of storage—retrieval structure and its solving methods are discussed．The design of chain transportation-fetching machine is carried through．Calculations and verifications of parts in chain transportation—fetching machine ale also finished．
Lifting system is one of COre parts in parking system running．Tractor-driven method is used in lifting system and researches on it arc preceded．Influential factors of driving ability are analyzed and driving ability is calculated and verified．According to the working condition of lifting system，the analyses and research of lifting system is completed．According to the characters of the vertical lifting mechanical parking system，VVVF motor is selected．Contraposing unsafe factors in system running，over—speed protecting device and bottom—bumping protecting device are put into practice．
Keyword: Ertical Lifting Mechanical Parking System，Storage—retrieval System，Structure strength analysis，parameter optimization design
Signature of Supervisor:
目 錄
1 緒論 ......................................................2
1.1課題的來源及研究的目的和意義...............................2
1.2機械式停車庫...............................................3
1.3國內(nèi)外研究狀況.............................................4
1.4本論文研究的主要內(nèi)容.......................................5
2 立體車庫總體結(jié)構(gòu)研究....................................6
2.1垂直升降式停車設備概況.....................................6
2.2升降驅(qū)動系統(tǒng)...............................................7
2.3車輛存取方式...............................................8
2.4垂直升降式立體停車系統(tǒng)的控制系統(tǒng)...........................10
3 車庫的存取機構(gòu)研究設計.................................12
3．1．1停車位布置形式及相關(guān)要求...............................12
3．1．2垂直升降式立體車庫停車位結(jié)構(gòu)...........................13
3．2 載車板結(jié)構(gòu)................................................14
3．3．1存取機構(gòu)功能要求及其實現(xiàn)...............................15
3．3．2存取機構(gòu)的工作流程.....................................17
3．3．3存取機構(gòu)中具體部件設計計算.............................18
4 立體車庫升降機構(gòu)的研究與設計.........................22
4.1升降機構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)........................................22
4．2．1提升系統(tǒng)曳引力的分析計算...............................23
4．2．2曳引系統(tǒng)的受力分析.....................................26
4．2．3曳引電機及其調(diào)速方法選擇...............................28
4．2．4曳引電機的容量選擇.....................................29
4．2．5對重匹配研究...........................................30
5 總結(jié)與展望................................................32
5．1總結(jié)......................................................32
5．2展望......................................................32
參考文獻........................................................33
致謝.............................................................34
第一章 緒論
1.1課題的來源及研究的目的和意義
隨著社會生活水平的不斷提高，大多數(shù)城市人已經(jīng)解決了“衣食住行”中的前三項，開始著手考慮買車，汽車進入尋常百姓家已是指日可待的。然而在買車成為一種時尚之后，停車卻愈來愈成為一大難題。一些大城市(如北京、上海等)的土地資源特別緊張，甚至要求買車者在購車后必須再購買到一個停車位才能辦理汽車牌照。于是為了順應社會發(fā)展的需要，立體停車庫的研究與開發(fā)也就變的愈加緊迫。
近年來，我國汽車產(chǎn)量不斷增加，汽車保有量更是急劇上升。據(jù)統(tǒng)計，1997年汽車產(chǎn)量為157.8萬輛，汽車保有量為1100萬輛，其中轎車約400萬輛;2000年我國轎車保有量接近400萬輛，2002年我國轎車保有盤接近500萬輛，據(jù)估計2005年我國轎車保有量將達到1000萬輛，平均每年增長80萬輛(據(jù)最新統(tǒng)計，2002年轎車實際銷售120萬輛)，而2010年轎車保有童將達到2000萬輛，平均每年增長200萬輛。如此數(shù)量的汽車主要集中在城市，將給城市停車泊位帶來巨大的壓力。如果全部露天平面停放，假設普通轎車的尺寸為4.5(長)x1.8(寬)，則每輛轎車所需要的最小停車位面積為19.2。目前的500萬輛車將會占用9600萬(即14.4萬畝)的土地。相反，如果改為立體停放，特別是高層立體車庫，每輛車的占用面積將會大為降低，例如，10層高的電梯式立體車庫，每輛車的占用面積為3.0左右，將會節(jié)省84.6%(即2.74.1萬畝)的土地，即使有10%的轎車停放在立體車庫中，這在大城市的繁華地帶也將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。然而，目前只有很少城市建立了少數(shù)立體停車庫，而大多數(shù)汽車則停放在露天停車場，甚至是占道停放。這樣，一方面，在寸土寸金的大城市，設立露天停車場，是對有限土地資源的嚴重浪費;另一方面，汽車占道停放又造成城市交通擁堵，汽車被盜、被撞現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，市容環(huán)境極差。因此，在大中城市建設立體停車庫是不可回避的當務之急。國家計委已將發(fā)展城市停車場作為支持基礎設施建設的重點之一，國家計委第6號令中，已明確機械式立體車庫(設備)及城市立體停車場為國家重點支持的產(chǎn)業(yè)。目前，汽車停放己經(jīng)成為全世界大城市普遍關(guān)注的問題，許多國家都拿出資金資助這一課題的研究。
基于以上情況，我的升降式路邊停車系統(tǒng)機械部分設計選擇“垂直升降式機械立體停車庫機械部分”作為我的研究課題，符合現(xiàn)實需要，順應當今科技發(fā)展的潮流。
1.2.機械式停車庫
為了解決多層立體停車庫駕駛員駕車上下坡道的問題，20世紀60年代國外出現(xiàn)了一種早期機械式停車庫，取消了曲線坡道，汽車上下由升降電梯解決，然而水平運輸仍然由駕駛員來駕駛。取車時，駕駛員跟隨電梯一起上去，到了樓層后駕駛員駕車離開電梯找車位停下，然后駕駛員坐人梯下樓;相反，取車時，駕駛員先坐人梯上樓，然后開車到電梯口等候電梯，人車隨電梯一起下樓。這種車庫最大的缺點是，駕駛員在取車等電梯時，一方面等候時間不定;另一方面，汽車處于怠速狀態(tài)，尾氣污染特別嚴重。這樣，雖然解決了坡道行駛問題，卻帶來其它問題，而且面積和體積的節(jié)省并不十分明顯。
到了20世紀70年代，隨著科學技術(shù)的進步，停車庫逐漸向全機械化、自動化方向發(fā)展，機械式停車庫便應運而生。機械式停車庫是利用機械設備提高單位面積停車數(shù)量的停車方式，分為運送器和停車位兩部分。運送器是機械停車設備中裝載并運送汽車的部件總稱，包括托架、托板、臺車等。停車位是車庫中為停放汽車而劃分的停車空間或機械停車設備中停放汽車的部件，它由車輛本身的尺寸加四周必須的距離組成。這樣的車庫就把每輛車的停車面積和空間盡可能壓縮到最小，車庫實際上成為一種停放車輛的容器，充分發(fā)揮了機械停車庫的優(yōu)勢。進入20世紀90年代，隨著電腦智能化管理和自動化倉儲技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了智能全自動機械停車庫，更加提高了土地利用率。
機械式停車庫按其停放形式的不同可分為機械立體停車庫和復式停車庫。復式停車庫上下只有兩三層，利用機械設備汽車在貨架上可以上下重疊放置，車庫內(nèi)有車道和人員停留。機械立體停車庫的室內(nèi)沒有人員停留，車輛的存取是全自動的，這種車庫是最節(jié)省土地資源和自動化程度最高的，其具體優(yōu)點如下:
(l)節(jié)省面積，約為平面停車場的1/21/25。特別適合土地緊張的大城市和一般城市的繁華區(qū)。
(2)造價低，機械式停車設備每個車位投資約212萬元，而建筑自行式停車庫每個車位造價約為20萬元以上，而且可能造成庫內(nèi)污染。即使平面停車，光土地征用費也是不菲。
(3)使用方便。存車時，駕駛員打卡后只需按指示信號把汽車開上升降車上即可離開，系統(tǒng)會自動把汽車放到合適的車位;取車時，駕駛員打卡后系統(tǒng)就會自動把要取的汽車取下來，駕駛員只等待開車離開就行。按設計要求，一般取車時間不超過1加秒，通常不出現(xiàn)存取車排隊的現(xiàn)象。
(4)減少了因路邊停車而引起的交通事故;
(5)增加了汽車的防盜性和防護性;
(6)改善了市容環(huán)境。
綜上所述，本課題中的車庫形式選擇為機械立體車庫，以求研究開發(fā)一種占地面集小、自動化程度高、安全高效的停車系統(tǒng)。
1.3國內(nèi)外研究狀況
近年來世界各國汽車保有量都急劇增加，在給人們帶來極大方便的同時也給社會帶來了新的問題一汽車的安全有序的存放問題。這一點引起了各國的重視，均拿出資金資助這一課題的研究。尤其是那些人口多、土地相對較少的國家和地區(qū)一如日本、韓國以及我國的香港等地區(qū)
立體停車設備在國外尤其是在歐洲、美國、日本等國發(fā)展己有30多年的歷史，技術(shù)經(jīng)驗較為成熟，發(fā)展較快的有日本、德國、法國、意大利、荷蘭、美國、韓國以及我國臺灣等。尤其是日本，從1962年研制出第一臺立體停車設備以來，至今已經(jīng)開發(fā)、生產(chǎn)出九大類近百個品種的立體停車設備，擁有停車設備制造企業(yè)400多家，車庫設備年增長率達30%;臺灣擁有停車設備制造企業(yè)268家，產(chǎn)量幾乎兩年翻一翻;韓國現(xiàn)在擁有停車設備制造企業(yè)400多家，主要通過引進日本技術(shù)和自我開發(fā)，每年車庫設備以30%的速度發(fā)展。
. 我國機械式立體停車設備的早期開發(fā)工作開始于80年代中期，1992年以后得到較快發(fā)展。而真正有起色則是近幾年的事情，因此還處在發(fā)展初期我國機械式停車設備早期開發(fā)工作從八十年代中期就開始了，從1992年以后得到了較快的發(fā)展。大多數(shù)企業(yè)是近幾年發(fā)展起來的，應當說，還處于剛剛起步的階段，時間雖短，但也取得了很大的進步，具體情況如下:
生產(chǎn)能力:1996年以前一共才提供了近4000個泊位，現(xiàn)有能力己達年產(chǎn)1萬個泊位;
品種方面:已能提供垂直循環(huán)式、簡易升降式、平面移動式、升降橫移式、垂直升降式等多種型式，有些還申請了專利。另外還發(fā)展了停車場管理系統(tǒng)、收費系統(tǒng)、咪表等配套設備;
產(chǎn)品覆蓋面:已為北京、天津、上海、杭州、西安、廣州、深圳、重慶、成都、武漢、長沙、太原、徐州、昆明等10多個城市提供了各式機械式停車設備及部分配套設備;
企業(yè)數(shù):1982年以前我們還沒有生產(chǎn)企業(yè)，1998年我們統(tǒng)計國內(nèi)有研究、開發(fā)或生產(chǎn)機械停車設備及配套產(chǎn)品的單位已有150多家，還有不少企業(yè)正在調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向這一行業(yè)。我們生產(chǎn)的機械式停車設備已開始出口日本、臺灣等國家和地區(qū)。
但是，機械式停車設備行業(yè)應當說是一個新興的行業(yè)，我們的發(fā)展還處于剛剛
起步階段，從行業(yè)本身來分析，還存在很多問題:
(l)生產(chǎn)能力遠遠不能滿足國內(nèi)外市場發(fā)展的需要;
(2)沒有具有一定規(guī)模的企業(yè)，現(xiàn)有能力最大的也就是年產(chǎn)1000個泊位;
(3)自主開發(fā)能力弱，目前大多是仿效國外技術(shù)或引進國外技術(shù)生產(chǎn)的，缺乏自主開發(fā)能力，缺乏對品種、材料、工藝、功能、安全等方面適合國情的研究，產(chǎn)品雖在市場上銷售了，但國內(nèi)沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準，也缺乏安全認證，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性難以得到保證。
因此，我們應該大力開發(fā)機械式立體停車設備，以適應蓬勃發(fā)展的國民經(jīng)濟和汽車工業(yè)的發(fā)展。
1．4本論文研究的主要內(nèi)容
論文在查閱大量資料的基礎上，完成了一套實用有效的垂直升降式機械停車設備整體結(jié)構(gòu)的設計工作，并在文中依次闡述停車設備中各個重要環(huán)節(jié)的設計過程。主要有以下內(nèi)容：
l、垂直升降式立體停車設備總體結(jié)構(gòu)的設計與研究
在對國內(nèi)外同類產(chǎn)品進行分析的基礎上，結(jié)合造價、技術(shù)難度以及用戶需求等各個方面的指標，確定垂直升降式立體停車設備的總體布局、運行方式，然后進行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)等各個組成部分的總體設計。
2、垂直升降式立體停車設備的存取機構(gòu)設計
在分析比較的基礎上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設計停車位、載車板和存取機構(gòu)。
3、直升降式立體停車設備的升降驅(qū)動機構(gòu)研究
首先通過比較，選定曳引驅(qū)動方式作為整個車庫的升降方式。然后設計升降平臺、安全機構(gòu)、配重系統(tǒng)等。并計算升降系統(tǒng)所需要的曳引能力、平衡配重的重量等。
本章小結(jié)
本章簡要介紹了機械式立體停車系統(tǒng)的定義和分類、機械立體停車設備在國外的應用情況、國內(nèi)停車行業(yè)的研究現(xiàn)狀以及發(fā)展中的一些問題。另外介紹了本課題的來源，總結(jié)了本課題研究的目的、意義及擬解決的問題。
第二章 立體車庫總體結(jié)構(gòu)研究
2．1垂直升降式停車設備概況
垂直升降式停車設備習慣上稱為電梯式立體車庫，同時亦可稱為塔式立體停
車庫，它是將存車位分布在井道周圍，然后通過提升機構(gòu)在井道內(nèi)做升降運動，
實現(xiàn)車輛存取功能的機械式停車設備。
此類車庫一般每層可以存兩輛車，整個車庫一般在10層以上，可以停放20--
60輛汽車，而占地面積不到50平方米，所以具有很高的平面和空間利用率，具有高效、節(jié)能、噪聲低、安全可靠、操作筒單、維護方便等特點。最適合建在寸土寸金的城市中心區(qū)。
在20世紀20年代，已經(jīng)出現(xiàn)了電梯式立體停車庫。M當時是以汽車專用電梯作為提升工具，駕駛員(或泊車員)需隨車升降存取車輛。到60年代后期，歐、美、日等發(fā)達國家的大都市都出現(xiàn)了停車難問題，這使得立體車庫開始發(fā)展和普及。歐洲的德國、意大利等國家開始建造大型的電梯式立體停車庫，此時已實現(xiàn)機械橫移存取車輛，無需駕駛員跟車上下。到80年代末90年代初，隨著微機技術(shù)、可編程技術(shù)以及交流變頻技術(shù)的發(fā)展和成熟，以電梯為核心的電梯式立體車庫開始在日本、歐洲、美國、韓國、臺灣等地大量興起，成為機械式立體停車庫的一大主流。
垂直升降式停車設備主要由鋼結(jié)構(gòu)骨架、提升裝置、橫移裝置、停車檢測系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)、自動消防系統(tǒng)等組成，是一種技術(shù)含量很高的科技產(chǎn)品。
垂直升降式停車設備的工作原理是：存車時，用提升機構(gòu)將車輛和載車板提升到指定的樓層，然后用安裝在提升轎廂上的橫移機構(gòu)將車輛和載車板存入存車位；取車時，通過稹移機構(gòu)將指定存車位上的車輛和載車板取出送入提升機構(gòu)，提升機構(gòu)下降到出口處，車輛離去。2．2車庫整體方案
中華人民共和國機械行業(yè)標準JB／T 8713．1998：機械式停車設備類別、型式
與基本參數(shù)要目中，在參考國外標準的基礎上，結(jié)合我國的實際情況列出了垂直升降式立體車庫的不同形式。此類立體車庫的整體結(jié)構(gòu)按停車位分布狀態(tài)大致可分為以下幾類：
（1）電梯式：此類車庫的提升井道在中間、停車位在井道兩側(cè)，每一樓層只有兩個停車位。提升機構(gòu)升降到停車樓層后，橫移機構(gòu)便可存取車輛。
（2）圓柱型：提升井道在中間，停車位置以井道為中心，呈輻射狀分布。它又有提升機構(gòu)回轉(zhuǎn)和存取小車回轉(zhuǎn)兩種形式。與電梯式相比，它每層的停車位增加了，但是其提升機構(gòu)和存取機構(gòu)就變得復雜。
(3)升降機+平面移動型：每層的截面呈方形，停車位以提升井道為中心分布在四周。載車板在存取車輛時，作平面縱向移動操作，與升降機連接完成存取車作業(yè)。
(4)升降機+平面回轉(zhuǎn)型：每層的截面呈圓形，停車位以井道為中心分布在四周，載車板在存取車輛時，作平面回轉(zhuǎn)移動操作，與升降機連接完成存取車作業(yè)。
（5）十字型：中間是提升機，可回轉(zhuǎn)，停車架以十字形布置，可縱列亦可橫列。工作時，提升機升降并回轉(zhuǎn)與停車架連接完成存取車作業(yè)。與其它幾種形式相比，電梯式車庫占地面積小，結(jié)構(gòu)相對簡單，適用性強，易于推廣。在綜合考慮技術(shù)難度、占地面積、經(jīng)濟實用性以及用戶需求等各種因素之后，決定選取這種布局作為垂直升降式立體車庫的整體結(jié)構(gòu)。車庫的結(jié)構(gòu)簡圖見圖2．1，提升系統(tǒng)居中，停車位縱向并列布置在提升井道的兩側(cè)。車庫高12層，并可根據(jù)以后不同用戶的需求進行擴展。車輛的出入口在停車庫整個停車位的最下一層，整個車庫的占地面積大約60平方米。
2．2升降驅(qū)動系統(tǒng)
在垂直升降式立體車庫的組成部分之中，升降驅(qū)動機構(gòu)是非常重要的一個部
分，它的設置形式非常重要，其結(jié)構(gòu)布置與技術(shù)含量將宜接影響車庫的安全性和可靠性。
目前垂直升降式立體車庫的升降驅(qū)動形式主要有曳引驅(qū)動和強制驅(qū)動兩種，強制驅(qū)動形式又有鋼絲繩式(卷揚式)和鏈輪鏈條兩種形式。
在選定提升方式時，需要以安全可靠為第一原則，同時結(jié)合用戶需求、經(jīng)濟性等考慮因素。
鋼絲繩卷筒驅(qū)動機構(gòu)在起重機械上被廣泛的運用，是使用上較為成熟的技術(shù)。它布置靈活，起吊用的鋼絲繩可在空間內(nèi)變向設置。起吊鋼絲繩失效狀況可以用肉E艮觀察得到，預防性好。但是它的結(jié)構(gòu)尺寸較大，占用空問大，對提升高度有一定的限制。而且鋼絲繩使用伸長量大，平層時會引起升降搬運器上浮或者下沉現(xiàn)象。由于它自身結(jié)構(gòu)的限制，鋼絲繩式(卷揚式)在垂直升降式立體車庫中沒有得到更廣泛的應用。
鏈條提升式具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低等優(yōu)點，在低速電梯和低層的立體車庫(垂直升降或平面移動式)上都有應用。用于垂直升降立體車庫時，在車庫的層數(shù)不多，提升速度要求不高時可以選用。
曳引式是一種被廣泛應用于電梯上的提升方式。與卷揚式相比，它不僅具有卷筒驅(qū)動的一些優(yōu)點，而且還克服卷筒驅(qū)動機構(gòu)的不利因素，例如，與卷筒相比，它的尺寸大大減小，同時提升高度要比卷筒高很多，可用于高層的車庫，因而被廣泛的選用。
為了提高車庫的運行效率，立體車庫要求升降系統(tǒng)有較高的提升速度，并具有良好的可靠性。在參照和比較現(xiàn)有成熟的電梯技術(shù)的基礎上，決定選定曳引式升降驅(qū)動方式。動力源選用高效節(jié)能的圓柱齒輪減速曳引機。曳引電機選用矢量控制方式變頻器，可根據(jù)載荷大小和運行方向改變升降速度，有效利用電機的輸出功率，其調(diào)速性能和運行的平穩(wěn)性均能滿足停車庫的要求，平層精度≤±15mm。升降驅(qū)動的傳動機構(gòu)(包括電機、減速機等)設在停車庫的頂部。
2．3車輛存取方式
利用機械裝置從提升機構(gòu)中將車輛送至泊車位或?qū)④囕v從泊車位取回至提升機構(gòu)是垂直升降式立體車庫最重要的功能之一，也是它與普通汽車電梯的根本區(qū)別所在。垂直升降式立體車庫的存取車方式主要有以下幾種：
(1)滑叉載車式：在提升機構(gòu)上安裝一套多級滑叉機構(gòu)(多為3級滑叉)，存車時，滑叉逐級滑出，將載車板送至停車位上方，再輕輕放下，然后收回滑叉；取車時，先將滑叉滑出至載車板下方，再略微抬起，當載車板與停車位托架分離后，將滑叉和載車板收回至提升機構(gòu)。
滑叉式的主要缺點是滑叉有一半空行程，影響運行效率；動作中有較大偏載(尤其是將車位上的載車板抬高時)，會使導軌局部承受彎矩，影響提升機構(gòu)運行的平穩(wěn)性，增大了運行噪聲。
(2)鏈傳動載車式：其基本原理是以鏈傳動的形式，通過一次微橫移和一次
橫向橫移來實現(xiàn)載車板的存取。存車時，第一次微橫移的作用是推動橫移機構(gòu)連同載車板作短距離橫移，越過升降轎廂與停車位之間的間隙；第二級的作用是通過每隔一定鏈節(jié)設置的加強鏈軸(兩排鏈軸聯(lián)結(jié)并加強)或拔叉(或在加強的鏈軸上再加裝撥叉)隨鏈條轉(zhuǎn)動直線撥動載車板下部的擋板，使載車板平穩(wěn)地轉(zhuǎn)移到停車位的托梁上，為了減少摩擦力，一般還安裝尼龍滾輪，在載車板底部與托梁接觸的部位安裝尼龍條。
鏈傳動橫移裝置克服多級滑叉式橫移裝置的缺點。但它對提升機構(gòu)的平層
精確度要求較高。目前一般采用變頻變壓調(diào)速方式及高精度傳感器來滿足平層精確度的要求。
(3)擺桿式：擺桿式橫移裝置是在升降轎廂底中部設置一個可正反向旋轉(zhuǎn)的擺桿。在托盤下部靠近井道一側(cè)的適當位置安裝擋塊，通過擺桿從不同方向撥動擋塊以實現(xiàn)托盤的橫向移動。該方式在歐洲，尤其是德國使用較為常見。日本也有類似的改進型產(chǎn)品。
在垂直升降式立體車庫的這幾種存取方式之中，鏈傳動式結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間位置小，在保證了提升機構(gòu)的平層精度≤15mm的情況下，是較理想的選擇，因此選用鏈傳動式作為車庫的車輛存取方式。
車庫的鏈傳動橫移裝置安裝在提升轎廂上，設計成上下兩層，上層為存取載車板用的橫移機構(gòu)，包括橫向推拉載車板電機和兩組橫移鏈條，其作用是存取載車板a下層是微橫移機構(gòu)，包括兩條微橫移鏈條和微橫移電機，其作用是使放置在它上面的橫移機構(gòu)往左或者往右越過轎廂和停車位之間的間隙。它同時起到減少摩擦力和定位導向的作用。車庫工作時，提升機構(gòu)首先將轎廂提升到指定層，然后微橫移機構(gòu)動作，拖動上層橫移機構(gòu)和載車板稍微移動一段距離，靠近停車位，如果是存入車輛，則上層橫移電機動作，帶動循環(huán)鏈條，通過鏈條上的銷拉動載車板及在上面的汽車進入停車位，到位后銷與載車板的嚙合自動脫離。在取車時則相反，微橫移機構(gòu)的動作使循環(huán)鏈嚙合載車板，然后橫移機構(gòu)拉動載車板到提升吊籠上。存取車動作結(jié)束后，微橫移機構(gòu)動作，回到轎廂上。
2．4垂直升降式立體停車系統(tǒng)的控制系統(tǒng)
垂直升降式立體車庫的控制系統(tǒng)有兩層；管理層和測控層。管理層負責日常的一些例如計時收費、打印單據(jù)等管理工作，同時還和測控層實現(xiàn)通訊管理。它以臺式電腦為核心，配備有打印機、通訊模塊等外部設備。
測控層則負責車庫存取車控制、位置檢測、安全檢測等底層操作，因而需要高度的工作可靠性和快速響應性。所以測控層選用PLC(可編程控制器)作為控制系統(tǒng)的主控機。PLC有以下優(yōu)點：1、可靠性高，它采取了光電隔離、濾波、穩(wěn)壓保護、故障診斷等多種手段，在工業(yè)現(xiàn)場中平均無故障時間達5萬～10萬左右。2、響應快。3、小型，并采用模塊化的結(jié)構(gòu)、因而安裝容易。另外，除了通用的模塊外，還選用了高速計數(shù)模塊、多點I／O模塊、通訊模塊等。
PLC工作時，首先開機自檢，確認無故障報警后，判斷當前是手動模式還是自動模式。手動模式是用于設備調(diào)試或者故障處理情況。自動模式則由PIE中的程序控制 車輛的存取。
車庫的存車過程如圖2．2所示。
車庫的取車流程如圖2．3所示。
本章小結(jié)
介紹了垂直立體式立體車庫的概況，概略地介紹了垂直立體式車庫的特點和發(fā)展歷史及概況。
在對垂直立體式立體車庫主要整體結(jié)構(gòu)形式、提升方式以及車輛存取方式進行研究之后，綜合考慮各方面因素，選定電梯塔式布局作為車庫的整體結(jié)構(gòu)形式，曳引驅(qū)動形式作為系統(tǒng)的提升方式和鏈傳動方式作為車庫的存取車方式。
第三章 車庫的存取機構(gòu)研究設計
垂直升降式立體停車庫的車輛存取方式采用鏈傳動方式，車庫的整個存取結(jié)構(gòu)包括停車位、載車板和鏈傳動橫移裝置。其功能是在存車時，將載車板及其上的車輛送入停車位，然后退回到提升轎廂上；在取車時，鏈傳動橫移裝置從停車位上將載車板及車輛取出，移動到提升轎廂上。由于停車庫內(nèi)部空間限制，整個存取結(jié)構(gòu)應結(jié)構(gòu)緊湊，并在滿足安全可靠的前提下，盡量減輕重量，降低成本。
3．1車庫停車位研究
3．1．1停車位布置形式及相關(guān)要求
國標中機械式停車設各中用來停放車輛的各具體位置稱為車位吼一般稱為停車位。停車位的尺寸和布置形式直接影響車庫的占地面積、車庫車輛存取時間和車庫成本。為了合理利用土地面積、減少車輛存取時間和降低車庫的成本，需要合理布置停車位。
電梯式停車設備的停車位布置在提升井道的兩側(cè)。按載車板沿進入停車位方向不同，布置方式有串列車位布置與并列車位布置兩種。串列車位布置方式是指載車板沿車身縱向進入停車位，停車位與提升井道縱向并列。串列車位布置的平面截面是一個狹長的長方形，存取車輛時，移動行程需大于車身縱向長度，一般超過5米。并列布置方式是指載車板沿車身橫向進入停車位，停車位與井道橫向并列，車位布置的平面截面近似于一個正方形，其存取行程約2米。與串列布置形式相比，并列布置具有存取行程短，存取時間少，布局合理的優(yōu)點，而串列布置形式一般應用于對平面截面形狀有特殊要求的場合。在GB 17907-1999機械式停車設備通用安全要求的4．2．4．1項中，對停車位的長、寬、高做出了明確的規(guī)定。寬度方面，規(guī)定對用搬運器將汽車送入車位的，為汽車全寬加150mm。長度方面，規(guī)定不小于存放汽車的全長加200mm。高度方面，規(guī)定不小于存放汽車的高度與存取車時微升微降等動作要求高度之和加50mm，但不小于1600。垂直升降式停車設備中可停放的車輛尺寸重量的分組代號為D(大)，其最大尺寸為5000*1850*1550。除了布置形式以及尺寸之外，停車位還需要考慮其他一些方面的要求：
(1)為了支撐汽車及載車板，車庫停車位要有承載結(jié)構(gòu)。
(2)停車位結(jié)構(gòu)要便于存取機構(gòu)的動作。
(3)為保證車輛停放安全，需有安全機構(gòu)。
3．1．2垂直升降式立體車庫停車位結(jié)構(gòu)
垂直升降式立體車庫的停車位采取并列布置形式，沿車輛橫向方向布置在提升井道兩邊。按國家標準并結(jié)合其他要求考慮，將車庫的停車位寬度定為2600mm，長度為5600mm，高度為1800mm。
停車位結(jié)構(gòu)如圖3．1(停車位等軸側(cè)視圖)所示，停車位上沿橫向中心線對稱布置兩根鋼梁，用以支撐載車板，鋼粱上安裝有滑輪，減少載車板在進入停車位時的摩擦。承載鋼梁并不是水平安裝在停車位的鋼結(jié)構(gòu)上，而是稍微向提升井道方向傾斜一個很小的角度，以保證鋼梁上的載車板不會因為各種因素影響而向停車位外側(cè)滑動，同時也便于取車時拉出載車板。
為確保載車板不會因為各種不確定因素從停車位上向井道滑動，在停車位外側(cè)的橫梁上，安裝兩個保險鉤。在停放車輛時，保險鉤卡住載車板，防止載車板滑動。在存取車輛時，鏈傳動橫移機構(gòu)壓下保險鉤，存入或取出載車板。動作完成后，鏈傳動橫移機構(gòu)退回提升轎廂，保險鉤在彈簧力的作用下自動復原，鉤住載車板。保險鉤的示意圖見圖3．2所示。
3．2載車板結(jié)構(gòu)
立體車庫的載車板按結(jié)構(gòu)形式有拼板式和框架式兩種。拼板式載車板是用鍍
鋅鋼板一次沖壓或滾壓整體成形，然后拼裝成載車板，最后用螺栓緊固連接。在
拼裝前，先對組件進行各類表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車板輕巧、美觀。
整體折彎成型的載車板運輸方便、通用性互換性好，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，
對建筑凈空高度要求最??；可以保證載車板同地面零坡度，倒車無需加油門，適
應新老司機。整體折彎成型結(jié)構(gòu)形式適合于批量生產(chǎn)。
框架式載車板是先用型鋼和鋼板焊接成承載框架，然后在兩側(cè)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(jié)構(gòu)。這種載車板的優(yōu)點
是可按需要設置行車通道寬度，并具有較好的導入功能，這種結(jié)構(gòu)形式較適合車
型變化較多的小批量生產(chǎn)。
垂直升降式立體停車庫選用框架式載車板，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(chǎn)生縱向或橫向的滑動。
在載車板的底部與停車位上的鋼梁相對應的位置上裝有滑動罩，起導向以及減少
摩擦的作用。在載車板的兩側(cè)都安裝有拖鉤。工作時，通過拖鉤與鏈傳動橫移裝置上推拉銷的嚙合，帶動載車板橫移。
3．3存取機構(gòu)研究
3．3．1存取機構(gòu)功能要求及其實現(xiàn)
對存取機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)設計，必須了解其功能的具體要求。首先要求存取機構(gòu)能準確定位。由于汽車體積質(zhì)量都較大，存取機構(gòu)應盡可能設計得輕巧，以使其運動慣量不至于太大而影響準停要求。其次，要求存取機構(gòu)動作快、工作效率高。這就要求它的橫移速度要快，而這與準確定位的要求始終是相互矛盾的“差行速度是影響定位精度的主要因素之一)。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的普及，該矛盾己能輕松解決：驅(qū)動控制采用變頻調(diào)速技術(shù)，把正常橫移速度提高，定位時的速度調(diào)低，并通過程序控制，自動計算橫移的速度及加速度，這就即保證了定位準確又提高了工作效率。第三，要求存取機構(gòu)安全措施完備，如提升機構(gòu)與橫移機構(gòu)動作要互鎖等。
垂直升降式立體車庫采用鏈傳動存取車方式，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，自身質(zhì)量輕。存取車輛功能主要由鏈傳動橫移裝置實現(xiàn)。鏈傳動橫移裝置安裝在提升轎廂上，它由橫移機構(gòu)和微橫移機構(gòu)兩部分組成。在提升轎廂上安裝有兩條載車板滾道，它由滾輪和鋼板制成，起支撐載車板和導向作用。橫移機構(gòu)布置在兩條載車板輥道之間，功能是驅(qū)動載車板做橫移動作，它主要由橫移驅(qū)動鏈條、推拉銷、主、從動鏈輪組和電機等組成。其原理示意圖如圖3．4(橫移機構(gòu)示意圖)所示。主、從動鏈輪組各有兩排橫移驅(qū)動鏈條，兩排鏈條之間安裝有推拉銷。通過推拉銷與載車板上的拖鉤嚙合，可帶動載車板在提升轎廂中的載車板滾道上橫移(參見圖3．5所示)。存車時，鏈條轉(zhuǎn)動，通過推拉銷和拖鉤嚙合帶動載車板進入停車位；取車時鏈條則反向轉(zhuǎn)動，通過推拉銷
將載車板拉出停車位。
整個鏈傳動橫移機構(gòu)是安裝在提升轎廂內(nèi)，為了保證提升的順利及安全，提升轎廂與停車位之間要求有一定的距離，整個鏈傳動橫移機構(gòu)也不能超出提升轎廂的范圍。但如果橫移機構(gòu)固定安裝在提升轎廂上，則由圖3．5可見，在存車時，當推拉銷與拖鉤退出嚙合的時候，載車板及拖鉤還在橫移鏈條的范圍內(nèi)，也就是說此時載車板并沒有被完全推入停車位，還有一部分留在提升轎廂之上，這會使得停車位的保險鉤無法鉤住載車板，同時，提升轎廂也無法提升。而在取車時，推拉銷則因為距離的限制，無法勾入載車板上的拖鉤，不能實現(xiàn)取車動作。為了解決這個問題，需要增設微橫移機構(gòu)，使得橫移機構(gòu)能夠橫移一段距離，跨越提升轎廂與停車位之間的空間，使得存取車動作能夠順利進行。
為了能夠使橫移機構(gòu)能夠移動，將橫移機構(gòu)設計成一體，用型鋼連接成一個
框架，然后將主、從動鏈輪組、張緊輪安裝在鋼板制成的支架上，再與框架連成
一體。同時，橫移電機和減速機也安裝在這個框架上。
為了使得橫移機構(gòu)能和提升轎廂產(chǎn)生相對移動，需要安裝驅(qū)動裝置?？蛇x用
的驅(qū)動有齒輪齒條傳動、鏈傳動等。與齒輪齒條相比，鏈傳動形式具有尺寸緊湊，
調(diào)整安裝等優(yōu)點，所以在設計時選用鏈傳動作為微橫移的驅(qū)動形式。
微橫移機構(gòu)由微橫移鏈條、電機和鏈輪構(gòu)成。微橫移鏈條固定在提升轎廂上，
而電機和鏈輪則安裝在橫移機構(gòu)上。當微橫移電機動作時，就可以使橫移機構(gòu)產(chǎn)
生橫向移動，然后順利完成存取車動作。
整個鏈傳動橫移裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖3．6所示。為顯示鋼板之下的微橫移驅(qū)
動電機、微橫移鏈輪及其支架和微橫移鏈條等零部件，圖中隱藏了框架上的鋼板。
3．6鏈傳動橫移裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖
3．3．2存取機構(gòu)的工作流程
存取機構(gòu)的工作流程如下：
1首先在系統(tǒng)通電后以及升降系統(tǒng)工作時，控制系統(tǒng)都要保持兩個橫移電機
都處于自鎖狀態(tài)，以免發(fā)生誤動作，產(chǎn)生意外。
2當提升轎廂平層到位之后，控制系統(tǒng)根據(jù)要確定存取動作的停車位的位
置，判斷橫移機構(gòu)是要往左還是右移動。
3此時為了防止存取車輛時升降系統(tǒng)意外動作，確保安全，控制系統(tǒng)要保證
升降電機在存取機構(gòu)動作的時候，始終處于自鎖狀態(tài)。
4微橫移電機動作，帶動橫移機構(gòu)及其上面的載車板移動，越過提升轎廂與
停車位之間的距離。
5橫移機構(gòu)到位后，微橫移電機要保持自鎖，避免存取車時發(fā)生意外，同時
控制系統(tǒng)確定是進行存車還是取車動作，然后決定橫移電機轉(zhuǎn)動的方向。
6存取車動作完成后，微橫移電機動作，將橫移機構(gòu)拖回到提升轎廂中，整
個存取機構(gòu)結(jié)束。
3．3．3存取機構(gòu)中具體部件設計計算
1存取機構(gòu)電機與減速機
(1)橫移機構(gòu)電機
垂直升降式立體車庫一般的存取速度在18～30m/min之間。車庫載車板的橫
移行程L=2.4m，存取時間t設定為8s，則橫移速度V=L/t=0．3m/s。所移動的質(zhì)量M=2200kg，則所消耗的功率為：
P=FV=MgμV﹦2200x9.8x0.2×0.3=1.293kw
鏈傳動的功率η=0.92～O.96，取最小值計算，所需電機功率
P>1.225/0.92≈1.406
選電機功率P=1.5kw
(2)微橫移機構(gòu)電機
橫移機構(gòu)的行程L2=0.2m，微動時間設定為2s，則速度=
/=O.1m/s。所移動的質(zhì)量M2=2500kg，則所消耗的功率為：
P2=F2×V2=M2×G2×μ2=2500×9.8×0.2×0.1×=0.49㎏
鏈傳動的功率η=0．92～O．96，取最小值計算，所需電機功率P>O．49/0．92≈0．53
選電機功率P2=O．75kw
(3)選用減速機
橫移機構(gòu)選用上海邁特傳動設備有限公司的斜齒一蝸輪蝸桿減速機(N系列)，
結(jié)構(gòu)形式為普通雙軸伸式雙軸聯(lián)接型，安裝形式為臥式安裝。斜齒輪一蝸桿減速
機采用了斜齒輪～蝸輪形式，除具有常規(guī)特性外，還使結(jié)構(gòu)更加合理化，它不僅
比單級蝸輪蝸桿傳動具有更高的傳動效率和承載能力，還在結(jié)構(gòu)布局上縮小了空
間位置，同時在相近體積條件下，能獲得更大傳動比，更有利于設備的配置。微橫移機構(gòu)則選用上海邁特傳動設備有限公司的斜齒輪硬齒面減速機(D系列)，結(jié)構(gòu)形式為普通軸伸式，安裝形式為臥式安裝(W4)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍寬，通用性強的特點。
2存取機構(gòu)鏈輪
(1)橫移鏈輪
存取機構(gòu)中，主動鏈輪和從動鏈輪的尺寸是一樣的，所以傳動比為1。由于空間的限制，鏈輪的直徑要控制在300mm以下。
鏈條的平均速度
ν=zpn/60×1000
式中：p一鏈的節(jié)距，mm；
z一鏈輪的齒數(shù)；
n一鏈輪的轉(zhuǎn)速，r/min：
鏈輪的分度圓直徑P>O．49/0．92≈0．53
選電機功率P2=O．75kw
(3)選用減速機
橫移機構(gòu)選用上海邁特傳動設備有限公司的斜齒一蝸輪蝸桿減速機(N系列)，
結(jié)構(gòu)形式為普通雙軸伸式雙軸聯(lián)接型，安裝形式為臥式安裝。斜齒輪一蝸桿減速
機采用了斜齒輪～蝸輪形式，除具有常規(guī)特性外，還使結(jié)構(gòu)更加合理化，它不僅
比單級蝸輪蝸桿傳動具有更高的傳動效率和承載能力，還在結(jié)構(gòu)布局上縮小了空
間位置，同時在相近體積條件下，能獲得更大傳動比，更有利于設備的配置。微橫移機構(gòu)則選用上海邁特傳動設備有限公司的斜齒輪硬齒面減速機(D系列)，結(jié)構(gòu)形式為普通軸伸式，安裝形式為臥式安裝(W4)，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍寬，通用性強的特點。
2存取機構(gòu)鏈輪
(1)橫移鏈輪
存取機構(gòu)中，主動鏈輪和從動鏈輪的尺寸是一樣的，所以傳動比為1。由于空間的限制，鏈輪的直徑要控制在300mm以下。
鏈條的平均速度
ν=zpn/60×1000 （3-1）
式中：p一鏈的節(jié)距，mm；
z一鏈輪的齒數(shù)；
n一鏈輪的轉(zhuǎn)速，r／min：
（3-2）
存取車輛時的橫移速度v=O．3，原動機的轉(zhuǎn)速為1430r/min，對應的減速機傳動比選為59．2，則鏈輪的轉(zhuǎn)速為24r/min，。選取鏈號為12A的短節(jié)距精密滾子輸送鏈(D型附件)，極限拉伸強度31.1/KN，節(jié)距P為19．05，由此可以計算得到齒數(shù)z為40，鏈輪的分度圓d為242．3mm。
當鏈速v
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