毕业设计自动化停车场机械设计.doc

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华东理工大学本科生毕业设计自动化停车场的机械设计

存档日期：

存档编号：

华东理工大学

本科生毕业论文（设计）

论文题目：

自动化停车场的机械设计

姓名：

院系：

专业、年级、班组：

指导教师：

华东理工大学机电学院印制

华东理工大学科文学院毕业设计（论文）任务书

专业机械设计制造及其自动化班级姓名

一、设计题目：

自动化停车场的机械设计

二、设计任务要求及主要原始资料：

1.任务要求

本设计的内容是就巷道式立体停车库，设计其升降部分，所以设计的重点在于传动机构的设计。

要求实现在升降过程中各部分能正常的运行，实现车的升降过程。

2．主要原始资料

[1]任伯森.中国机械式停车设备发展概况[J].

[2]中外停车设备及配套产品重点厂商名录.1999,1:

5-7;

[3]喻乐康，左东晓.机械停车库的技术发展[J]建设机械技术与管理.1999,1:

30-32;

[4]张福恩、吴乃优.交流调速电梯原理、设计及安装维修[M].北京:

机械工业出社.1999;

三、设计时间2011年3月15日至2011年6月7日

指导教师：

（签名）

教学院长：

（签名）

1

目录

摘要

Abstract

第1章绪论………………………………………………………………………………………1

1.1课题的来源，目的及意义……………………………………………………………1

1.2巷道堆垛式自动化立体车库概述…………………………………………………1

1.3几种机械停车设备的特点及比较……………………………………………………2

1.4总体方案确定 ………………………………………………………………………3

1.5自动化立体车库传动机构的技术特性………………………………………………4

1.5.1传动机构的组成………………………………………………………………4

1.5.2传动机构的主要参数…………………………………………………………5

第2章机械系统传动设计………………………………………………………………………6

2.1传动链和链轮的选择…………………………………………………………………6

2.2链的设计计算 ………………………………………………………………………6

2.2.1设计标准………………………………………………………………………6

2.2.2传动的计算……………………………………………………………………7

2.3轮的设计计算……………………………………………………………………9

2.3.1设计链论尺寸…………………………………………………………………9

2.3.2滚子链的静强度计算…………………………………………………………13

2.3.3链条的使用寿命计算 …………………………………………………………14

2.3.4链条的耐磨工作能力计算……………………………………………………15

2.4电动机的选择 ………………………………………………………………………16

2.5减速器的选择………………………………………………………………………17

2.6轴承的选择…………………………………………………………………………21

2.7轴的选择……………………………………………………………………………21

2.7.1选择材料………………………………………………………………………21

2.7.2初步估算轴径…………………………………………………………………21

2.7.3轴的结构设计…………………………………………………………………22

2.7.4轴上的受力分析…………………………………………………………22

2.7.5轴的强度校核…………………………………………………………………25

第3章经济分析………………………………………………………………………………26

3.1社会需求程度及开展的基本条件………………………………………………26

3.2初步可行性研究及投资前景…………………………………………………27

3.3详细可行性分析…………………………………………………………………27

3.4有待解决的关键性问题…………………………………………………………28

3.5初步经济效益预测 ……………………………………………………………28

结论……………………………………………………………………………………………29

参考文献………………………………………………………………………………………30

[摘要]：

随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展，在一些大、中城市相继出现了停车难和乱停车的现象。

在解决城市城市停车难的问题中，机械式立体停车设备以其独特的优点，引起了各界的重视，得到了广泛的应用。

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。

我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。

由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:

1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。

首先，机械车库具有突出的节地优势。

以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

论文以研究工作的进展顺序为序，分章、节逐一论述了课题的来源，目的及意义，设计过程，在设计中遇到的问题与难点及其解决方法与措施。

在设计过程部分，详细论述了设备总体结构设计、横移传动系统设计、提升传动系统设计、存取车结构设计、控制系统设计和安全防护设计。

[关键词]：

立体停车设备，传动设计，控制系统，升降机构，安全性

[abstract]：

Alongwiththefastdevelopmentoftwomajorofpillarindustryoftheautomobileindustryandbuildingindustry,thecityoneafteranotherappearstoparkthecarthephenomenonofthedifficultanddisorderlyparkinginsomelybigly,.Inresolvethecitycityparkthecardifficultproblem,stereoscopicparkingequipmentsofthemachinetypewithitsspecialadvantage,causedthevalueofthepublic,gettheextensiveapplication.Thevehiclehasnoathesociety,economy,transportationthattheproblemforparkisacitytodevelopoutputresulttocertainextent,thedevelopmentofthestereoscopicparkingequipmentsisabroad,particularlyatJapanalreadyiscloseto30~40yearsofhistory,allhavealreadyacquiredthesuccessonthetechniquestillontheexperienceregardless.Theourcountryalsostartsstudytodevelopthestereoscopicparkingequipmentsofmachineatthebeginningofin90's,beingapartfromtoalreadyhavetheprocessofthedecadenow.Becausealotofsetupthelittleinhabitantinsidetheareatogotogetherwiththecartocompareto1lately:

1,forsolvingtheparkinglottocovertheareaandinhabitant'scompanytousetheantinomyofthearea,stereoscopicmachineparkingequipmentswithitaveragethebicyclecoversthesmallspecialcharacteristicofarea,havealreadybeenacceptbythelargecustomer.

Themachinegarageandtraditionalgetoffthedatabasetocomparenaturally,inmanyrespectdisplaythesuperiority.First,themachinegaragehasanadvantageofoutstandingstanza.Beforeundergroundgaragebecauseoftoingstaytogothecarpassageenough,averagecarwilloccupy40areasofthesquaremeters,butifalayerofadoptionmachinegarage,canmaketheutilizationrateofthegroundraise80%-90%,ifanupmanytypegarageswithstereoscopiclayer（21layers）ofadoption,candeposit40carsthenon50areasofthelandofthesquaremeters,thisresourcesthatcansavethelimitedlandconsumedly,andsavethesoiltosetuptodevelopthecost.

Currentlythesocietycontainalotofmatureandtechnicalparkingequipmentsesforexample:

Ascendanddescendhorizontalmovethetype;Perpendicularandcirculatingtype;Levelcirculationtype;Theflatsurfacemovesthetype;Aoftunnel;Theperpendicularriseandfalltype;Simpleriseandfall.Passthecomparisonandanalysisestothesegaragestypecharacteristicses,Iwasendtochooseagaragetypethatisthedesign.

Thesiswithresearchtheprogressoftheworkisinproperorderforthepreface,dividingthechapter,stanzatodiscussthesourceofthetopiconebyone,purposeandmeaning,thedesignprocess,problemmeetinthedesignwithalittlebitdifficultanditresolvemethodandmeasure.Atdesigntheprocesspart,detaileddiscussedthetotalstructureofequipmentsdesign,horizontalmovetospreadtomovethesystemdesignandpromotetospreadtomovethesystemdesign,accessthecarstructuredesign,controlthesystemdesignandsafeprotectiondesign.

Keyword:

1.stereoscopicparkingequipments;2.Thestructuredesign;3.Controlthesystem;4.PLC;5.Safety

第1章绪论

1.1课题的来源，目的及意义

近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车的数量不断增加。

截至2010年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。

其中，个人轿车4890387辆，比2009年增加1462441辆，增长率为42.7%。

但与此同时，汽车停车场地的增长却不能与之同步，汽车泊位与汽车数量严重比例失调，由此带来停车难，违章停车，停车管理困难等一系列问题。

机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可以最大限度的利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。

国家发展委已明确机械立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业。

1998年1月1日起把机械式立体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”。

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”。

上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件，也为我国解决城市停车问题提供了机会。

可以预见：

立体车库具有广阔的市场前景。

研究的目的就是开发一套实用，安全有效的垂直升降式停车设备，并进行相应的扩展研究。

本项目的研究与开发，为21世纪初期的城市交通系统提供实用的，具有自主知识产权，国产化城市停车技术和装备，对缓解城市用地紧张，解决城市停车难的问题具有重要意义。

1.2巷道堆垛式自动化立体车库概述

车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30~40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。

我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。

由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:

1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。

机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。

首先，机械车库具有突出的节地优势。

以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。

机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。

应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。

在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。

机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。

这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。

这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。

巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

巷道堆垛式立体车库设备是20世纪60年代后欧洲根据自动化立体车库原理设计的一种专门用于停放小型汽车的停车设备。

该种车库设备采用先进的计算机控制，是一种集机、光、电、自动控制为一体的全自动化立体全封闭车库，存车安全等特点。

该类车库主要适应大型密集式存车。

1.3几种机械停车设备的特点及比较

（一）升降横移式

升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。

此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。

产品特点：

1）节省占地，配置灵活，建设周期短。

2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。

3）可采用自动控制，构造简单，安全可靠。

4）存取车迅速，等候时间短。

5）运行平稳，工作噪声低。

6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。

（二）巷道堆垛式

巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。

（三）垂直提升式

垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。

垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。

（四）垂直循环式

产品特点：

1）占地少，两个泊位面积可停6~10辆车。

2）外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。

3）价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。

4）可采用自动控制，运行安全可靠。

基于上述比较，根据需要现选择垂直升降式立体机械停车设备进行设计。

1.4总体方案确定

由于我设计的部分是立体车库的升降部分，所以首先应确定用哪种方式升降，如可采用升降机式、电梯式。

其次，对于传动系统（包括链传动的链与棘轮的设计、钢丝吊动的滑轮和钢丝绳的设计、电机型号的选用）、载车板等机械部分的绘图设计和控制系统的简单设计，要确定传动的方式，如钢丝绳，链条等；

初步拟定方案如下：

方案1：

一、根据轿车尺寸确定每个车位载车板的长度宽度。

设计载车板的形式，计算校核载车板的力学性能。

二、根据对传动结构的分析和受力的分析选择采用电梯式升降。

选择滑轮，确定其尺寸。

确定钢丝绳的材料、直径。

对上述部件进行力学计算，校核。

三、使用转向盘，当车降下时已转换方向。

转向盘可通过齿轮或者涡轮蜗杆实现转向。

四、确定制动方案。

选择电磁接触阀。

五、载荷均匀分布，机械效率高。

六、结构简单，工作可靠，拆装维修方便。

七、考虑安全防护设计。

八、考虑环保设计。

九、经济性考虑。

方案2：

一、根据轿车尺寸确定每个车位载车板的长度宽度。

设计载车板的形式，计算校核载车板的力学性能。

二、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用升降机式的升降机构。

选择链轮和链，确定其尺寸规格。

然后对其校核。

三、不用转向，故不用转向盘。

结构简单，工作可靠，拆装维修方便

四、确定制动方案。

选择电磁接触阀。

五、载荷均匀分布，机械效率高。

六、考虑安全防护设计。

七、考虑环保设计。

八、经济性方案设计。

综合以上两种设计方案，第二种方案比较适合本设计。

整个机构的传动机构采用链传动，在上面放置两条循环链，两条链通过一条通轴连接，而通轴上的链轮由与减速器相连链带动，实现转动，从而带动两条循环链同步转动，这样就保证了传动的平稳性。

而第一种方案中，如果用钢丝绳传动也可实现机构的传动，但是如果要实现第一种方案一样的功能，传动过程显得就要麻烦一些。

因为要是实现同步转动，必须选择链与钢丝绳同时使用才能达到同步传动的效果。

本设计的传动特点是：

·自动化程度高，快速处理，连续出入库，停车效率高。

·实现了由百台到上千台规模的大容量停车。

·组合式框架设计，保证了产品一致性，安装拆卸非常方便。

·设有多重安全防护措施，确保人车安全。

·操作简便，既可集中管理，又可由客户自己操作。

·电机及所用电器元件采用进口名牌产品。

·不排出汽车废气，清洁环保。

1.5自动化立体车库传动机构的技术特性

1.5.1传动机构的组成

本传动机构如下图，由循环链，两条升降链，和14个链轮组成，图中显示的是对称结构的一部分，两部分由端部的一通轴连接。

1.5.2传动机构的主要参数

技术性能参数

名称：

巷道堆垛式自动化立体车库

型号：

PXD□□D—□K

组车台数：

视现场情况而定

使用车尺寸：

5000×1850×1550

驱动：

5.5kw电动机

速度：

6m/min

车重：

1700kg

控制方式：

伺服定位控制

管理方式：

专人管理方式

操作方式：

触摸屏操作

说明：

可根据实际需要提供九层及以下设备。

第2章机械系统传动设计

2.1传动链和链轮的选择

起重链有环行焊接链和片式关节链。

焊接链与钢丝绳相比，优点是挠性大，链轮片齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破断的可能性大，磨损也较快。

另外，不能用于高速，通常速度小于0.1米/秒（用于星轮），速度小于1米/秒，用于光轮卷筒。

片式关节链的优点：

挠性较焊接链更好，可靠性高，运动较平稳。

缺点：

有方向性，横向无挠性，比钢丝绳重，与焊接链差不多，成本高，对灰尘和锈蚀胶敏感。

起重链用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重机械。

为了携带和拆卸方便，链条的端部链节用可拆卸链环。

片式关节链是由薄刚片以销轴铰接而成的一种链条。

焊接链与片式关节链选择计算方法相同。

根据最大