自動立體車庫結構設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 現代各種高科技技術的發展，諸如計算機技術和電子技術的高速發展，越來越多的新功能被引入到立體車庫中，讓其向專業化、復雜化和智能化方向發展。重點表現為以下幾個方面：①專業化:立體車庫系統穩定可靠  能正常運行而不出故障是用戶的首要要求 也是一套停車場系統的重中之重。制造廠家的專業化程度越來越強 如保證設備的可靠性 立體車庫的軟硬件設施及各種設備的配套都達到專業化程度。②復雜化: 立體車庫產業正在向多元化方向發展 它已經不僅是純粹的機械設備  還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學、磁控、管理和計算機技術等領域的大量先進技術。立體停車系統己經日臻完善 如汽車出入車庫時采用聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術、科學管理等 各種領域先進技術的綜合使用 已經使立體車庫成為一個獨立的大型復雜的高技術設備。③智能化:一些新技術正在迅速進入該領域 如變頻技術、全電腦控制系統、導航定位技術、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統等 [14]。車庫可以將汽車自動停放到合適的位置  可實現無人操作[11]。但在我國現有的自動立體車庫產業發展并不十分完善，如在我國車庫行業中并沒有可依據較高的行業技術標準；大部分車庫是根據或引進國外先進技術進行設計制造，但技術水平不高；并且我國國內并沒有較大規模的車庫生產加工企業，其大規模量產能力明顯不足。在國內自動車庫市場競爭無序，小型企業為搶占市場份額，進行惡性競爭；同無錫太湖學院學士學位論文時我國沒有相關的部門參與詳細研究，使其技術創新能力落后于其他國家；國家也沒有相關政策進行扶持。為了解決上述問題，國家需要出臺相關市場政策、管理方案等。雖然立體車庫在我國的發展勢頭非常的迅猛，但是目前立體車庫在住宅小區內的應用，卻還是少的可憐。其主要原因還是人們的思維觀念沒有轉變過來，而技術上的問題已經退居其次。可以說，當前的技術已經完全可以滿足小區內建造立體車庫的主要要求，急需解決的是人們的思想問題 [12]。伴隨著我國住房業的迅速發展，小區式居住方式已經成為市民住房方式的主流。并且，伴隨我國經濟的迅速發展，人們擁有自己的私家車也已經成為一種必然。所以，正是由于小區與私家車的數量越來越多，一旦人們的思想方式轉變過來，那么應用于小區內的立體車庫必將會如同雨后春筍般迅速地生長起來。而且，立體車庫的技術也必然在今后的若干年內有大幅度的發展 [13]。所以，無論是立體車庫技術的研究，還是立體車庫工程的建造，發展前景都是非常樂觀的，都必將在不久的將來得到豐厚的回報。 本章小結本章主要介紹了自動立體車庫的主要研究內容和及其意義，詳細對自動立體車庫的國內外發展情況做了詳細介紹，在我國自動立體車庫有較大的發展前景。本文將對車庫主體結構設計，關鍵部件校核，傳動部件及液壓系統的設計和主要機械部位總裝配圖及主要零件圖。自動立體車庫結構設計52 自動立體車庫的總體設計方案目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環式、簡易升降式、垂直升降式、平面移動式、巷道堆垛式 [14]。而在中國使用較多的是升降橫移式自動立體車庫和簡易升降式車庫，升降橫移式自動立體車庫具有存取車快捷便利，結構簡單等優點。而簡易升降式車庫所能停車輛數量較少不適合較大規模應用，無法滿足較大空間的大規模布置。所以選擇升降橫移式自動立體車庫進行設計。 所示為升降橫移式立體車庫示意圖。 升降橫移式立體車庫示意圖 升降橫移自動立體車庫選型升降橫移自動立體車庫按照主框架可分為兩種。1．四柱結構型式：這種型式的停車設備的鋼結構框架穩定性好，有較好的強度和剛度，特別適用于多層式或重列式的升降橫移類停車設備。2．二柱結構型式，：這種型式的停車設備的最大優點是視野寬闊，存取車方便。缺點是對設備運行的穩定性和結構框架的強度、剛度、設計要求嚴格。無錫太湖學院學士學位論文 后懸臂型式立體車庫示意圖按車位布置形式分可分為全地上布置，半地下布置，重列式布置。全地上布置：有二層、三層、四層、五層，一般不超過五層，但也七層以上的，有的還做到了18層，但相對于低層提升速度要提高以保證客戶使用要求。半地下布置：這種布置形式比全地上布置能多建車位，空間利用率高，但土建投資大。重列式布置：（對于只能設置一個車道，或設置兩個車道太浪費，但有能停放兩排或兩排以上車輛長度的停車位時，可用這種方式布置）這種布置可充分利用平面減少車道占地，但進出車較麻煩一些。由于車庫要求結構簡單充分利用土地，所以選擇第四柱結構型式的兩層立體車庫進行設計。 自動立體車庫提升方式的選擇升降橫移自動立體車庫的提升方式有六種：（1）鋼絲繩式提升型式（2）鏈條式提升型式（3）液壓式提升型式（4）螺桿式提升型式（5）液壓馬達、鋼絲繩組合提升型式（6）鏈條、鋼絲繩組合提升型式而車庫選用液壓馬達、鋼絲繩組合提升型式，其優點是結構緊湊、響應速度快、低速平穩性好，并且產生噪音低， 所示 自動立體車庫提升裝置示意圖自動立體車庫結構設計7而車庫橫移傳動方式也可選用液壓馬達帶動導輪進行傳動，其優點是可與升降系統使用同一液壓泵減少了系統的占用空間。 自動立體車庫的其他部件自動立體車庫的其他部件還包括載車板，安全系統，橫移系統，橫移系統，控制系統等。載車板是用于車輛停放以及移動升降車輛的載體，所以載車板設計必須穩定安全便于用戶停放車輛。而載車板按照其結構形式可分為兩種，一種是拼裝式一種是整體式 [11]。拼裝式載車板主要使用普通鋼板彎折成形，載車板面板使用波浪板沖壓成形，并用螺栓固定。整體式載車板使用防滑花紋鋼板焊接在加強筋上而成。由于整體式載車板加工方便快捷，穩定安全性高。所以車庫設計中使用整體式載車板。安全系統是用于防止上層車輛和載車板墜落砸壞下層車輛或砸傷駕駛員的重要車庫組成部分。上層載車板安全系統可分為防墜鉤和防墜架。其中防墜鉤安裝于上層載車板上當上層載車板到位后防墜鉤固定住載車板來實現防墜目地。而防墜架安裝固定在下層載車板上，但體積較大不便于用戶在下層停放車輛。經過上述分析選擇防墜鉤進行對車輛人員的安全防護。橫移系統是用于底層車位橫移的主要部件。控制系統是控制車輛移動的系統。 自動立體車庫的設計參數停車位設計最大尺寸5200mm2250mm1600mm；最大停車質量為1800kg；車庫共兩層上成層可停放3輛車，下層可停放2輛車，車庫使用PLC進行控制；車庫載車板提升時間 10s；下層載車板橫移時間 10s。 自動立體車庫結構設計的內容及要求自動立體車庫主體框架鋼結構由前、后支撐柱，前、后橫梁，縱梁等組成。傳動系統安裝在主體框架的縱梁與后立柱上，包含液壓缸，傳動的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置和鋼絲繩。載車板與鋼絲繩相連進行提升，而下層載車板通過電機和導軌進行橫移。自動立體車庫必須具有足夠的強度和剛度，才能安全穩定工作。升降橫移式自動立體車庫的結構設計主要包括：主體框架、傳動系統、載車板及安全防護裝置。 本章小結本章主要確定了自動立體車庫主體設計的重要參數，選擇二層式升降橫移自動立體車庫，其采用液壓傳動方式進行提升和橫移運動，使車庫運行更加平穩。還確定了自動立體車庫的安全防護等其他技術要求。無錫太湖學院學士學位論文3 自動立體車庫主體框架設計自動立體車庫主體框架在車庫穩定和安全中起著很大作用，是車庫的基礎要進行詳細的校核。 立體車庫的工作原理 立體車庫的工作原理圖升降橫移式立體車庫是指利用載車板的升降或橫向平移存取停放車輛的機械式停車設備。，下層載車板只作左右橫移。立體車庫工作原理當車輛駛入車庫，用戶根據需要選擇所需停車位置。當用戶選擇上層空載車板時如1號載車板，控制系統會先控制5號載車板向有移動，5號載車板移動到位后系統控制4號載車板向右移動，下層載車板無法同時移動。此時1號載車板下方有空位，控制系統控制1號載車板下移等待用戶將車輛駛入，用戶將車輛停放好并確認后，提升裝置帶動載車板提升到二層固定位置。下層載車板只作橫移，為上層車庫下移留出空位，所以下層有一個空位。而用戶選擇下層車位時，可將車輛直接駛入車庫，但不能駛入無載車板的空位。用戶取車時，停放在下層載車板的汽車可直接駛出車庫，停放在上層載車板的汽車操作過程與停車過程類似。升降橫移式自動立體車庫通過這種停車方式自動立體車庫結構設計9可更有效的應用土地，增加單位面積停放汽車的數量。 自動立體車庫鋼結構設計立體車庫一般主要以鋼結構和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車庫中可選用鋼架結構或鋼筋混凝土。鋼架結構與其它建筑結構相比，具有可靠性高，材料的強度高，鋼結構自重小，材料的塑性和韌性好，鋼結構制造簡便，施工工期短等優點。而使用鋼筋混凝土建設車庫，建設周期過長同時也無法滿足其精度要求。由于自動立體車庫對其結構精度要求比較高，所以選用鋼結構進行設計。 所示自動立體車庫鋼結構框架圖，包括前后支撐柱，縱梁和橫梁。 立體車庫的框架原理圖 支撐柱設計1．支撐柱受力分析車庫停放車輛最大質量為1800kg，其車輛前后輪載荷以3: 2分布進行計算；載車板質量為約為600kg；每個車位滿載為2400kg；無錫太湖學院學士學位論文 立體車庫的支撐柱受力圖 所示： 1360N92P???后前（）式（）為車庫受力計算；其中 為前支撐柱所受的力；P前其中 為前支撐柱所受的力。后當車庫滿載時支撐柱的受力： 13360+180N2525????前（） 1980P后（）式（）（）為車庫受力計算。，所以對前支撐柱進行校核。P?后前由于支撐柱主要受壓應力和剪切力作用，而支撐柱受剪切力影響較小，所以主要對支撐柱的壓應力進行校核和穩定性分析。2．支撐柱的材料選擇和校核根據《材料力學》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A；自動立體車庫結構設計11 20a熱軋鋼示意圖20a熱軋工字鋼參數：屈服極限 ；235sMpa??彈性模量 ； 061E?比例極限 ；抗拉強度 ；375pa?～高度 h=200mm；腿寬度 b=100mm；腰厚度 d=7mm；橫截面積 W=178。；慣性矩 ， ；42370Ixcm?4y158Ic?截面系數 ， ；3W3.慣性半徑 ， ；；:1IS支撐柱屈服強度校核： ； ????????（）式（）為支撐柱屈服強度公式。，所以符合屈服強度要求。支撐柱的穩定性校核：壓桿的長度因數 ，由于壓桿的約束條件是一端固定一端自由，所以 ；u 2u?慣性半徑 ；?無錫太湖學院學士學位論文支撐柱長度 ；230lcm?支撐柱的柔度： ????（） 51 201ppE?????（）式（）（）為支撐柱的柔度計算公式。根據《材料力學》：, ；304Mpa? 2356..s????（）式（）為直線公式的最小柔度計算公式。支撐柱的柔度 大于 和 ， ，則前立柱屬于細長桿，?.???應按歐拉公式計算臨界載荷 。crp立柱的工作載荷 ；max0NP前由歐拉公式求得臨界壓力；金屬結構中的壓桿安全系數 ~3,nn????取 ??2r5cEIl?（）式（） 為臨界壓力計算公式。rcP前支撐柱的穩定安全系數 ????（）式（）安全系數計算公式。所以滿足穩定要求。 橫梁受力分析橫梁主要受載車板和汽車重量所產生的拉應力和彎曲應力作用，根據《材料力學》附錄Ⅱ表4，選用20a 熱軋工字鋼（ GB 706—88） [15]，材料使用Q235A 自動立體車庫結構設計13 橫梁圖 橫梁圖紙所示其總長度為 ，縱梁以 的間距分別連接與橫梁上，螺栓進行連接。對橫梁進行受力分析，并繪制受力簡化圖， 所示。 橫梁受力分析圖 所示由靜力平衡方程式求出A,B兩點處的支反力 和 ：RAFB前橫梁受力： 1213+680N5F???車 載（）式（）為前橫梁受力計算公式。后橫梁受力： 1213+205FF???車 載（）式（）為后橫梁受力計算公式。由于前橫梁所受的力大于后橫梁所受的力，所以對前橫梁進行校核。 ()???? ..（）式（）為AB兩點支反力計算公式。四個集中力作用在截面上的彎矩分別為， 。 AM=??A無錫太湖學院學士學位論文 ??A（）式（）為橫梁彎矩計算公式。從圖中可得最大彎矩。max420?A ???????（）式（）為橫梁彎曲許用應力計算公式。符合彎曲許用應力條件。校核梁的切應力查表得 ； 。:?由剪力圖得：,代入切應力強度條件， ??*a MpaIb? ???????（）式（）為