华中科技大学机械专业课程设计报告书.docx

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1、摘要随着我国经济的飞速发展，城市人口日益增多，特别是随着改革开放以来，我国进入了汽车拥有率迅速上升时候。以往那种单层平面停车场也越来越不能满足市场的需求。对多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的机械式立体停车库的建设，是解决目前寸土寸金的大都市停车难的有效方法。停车难的问题主要出现在大中城市的住宅小区里。住宅小区土地零星，不适合建造大型停车库，结构简单、价格便宜、占地少的简易升降式立体停车设备能有效解决停车难的问题。但是普通的简易升降式立体停车设备有一个重大缺点：上层存取车需要将下层车辆从停车位开出。该缺点制约了此类设备的应用。本文在此类设备基础上做出了改进，设计了一种新的立体停车设备无

2、避让俯仰式立体停车设备，并且设计计算了其总体尺寸和结构参数。随后根据设计计算参数使用Pro/E建模。本文提出的设计方案克服了简易升降类立体停车设备上层存取车需要下层避让的缺点，具有一定实用性。同时，此方案也有一些弊端，需要在将来做出进一步改进。目录摘要第1章 绪论11.1 此课题的来源、目的和意义11.2 机械式立体停车设备概述11.3 国外立体车库发展概况21.4 前景分析4第2章 关于无避让俯仰式立体停车设备的介绍52.1 简易升降类立体停车设备的介绍以与它的优缺点52.2 无避让俯仰式立体停车设备原理与构成6第3章 无避让俯仰式立体停车设备设计73.1 总体参数设计计算73.2 载车板设

3、计73.3 钢结构设计83.4 支撑杆、活塞杆和液压缸93.5 铰链连接机构93.6 螺栓和螺母10第4章 装配模型图10第5章 总结11参考文献12第1章 绪论1.1此课题的来源、目的和意义随着社会经济和汽车工业的发展，汽车保有量在不断增加。2014年，国汽车保有量将近1.4亿，而2003年仅有2400万辆。在近十年里汽车年均增加1100多万辆。在2014年，有31个城市汽车保有量超过100万辆，其中有9个城市超过200万辆，其中一个城市超过500万辆。如今，停车难是汽车数量迅速增长带来的突出的现象，已成为城市发展的一大难题。城市面积有限，不可能占用过多土地来修建停车场，为了提高土地利用率，

4、停车设施必须向空间发展，立体停车设备便应运而生。作为解决城市静态交通的有效措施向空间、向高层发展的自动化立体停车设备，以其占地面积少、停车率高、布置灵活、高效低耗、性价比高、安全可靠等优点越来越受到人们的青睐。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体停车设备既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下停车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停

5、车产业发展的必由之路。1.2机械式立体停车设备概述使用车辆之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,称为机械停车库,而机械停车库用于搬运、停放汽车的机械设备,总称为机械停车设备。以立体化形式存放车辆的机械式停车库则叫做机械式立体停车库。它包含了当前机械、电子、液压、光学、磁控技术领域的成熟先进技术,是一种技术密集型的机电一体化设备。在中华人民国机械行业标准JBT/8713一1998:机械式停车设备类别、型式与基本参数要目中,对机械式停车设备进行了划分,其类别与代号如下:升降横移类,代号为HS,是指通过搬运器的垂直升降或水平横移进行移动,实现车辆存取功能的停车设备。垂直循环类,

6、代号为CX;是指车辆搬运器在垂直平面做连续循环移动,实现车辆存取功能的停车设备。水平循环类,代号为SX;是指车辆搬运器在水平平面排列成2列或2列以上做连续循环列间转换移动,实现车辆存取功能的停车设备。多层循环类,代号为XD;是指车辆搬运器在垂直平面排列成2层或2层以上做连续移动,两端有升降机构进行循环层间转换移动,实现车辆存取功能的停车设备。平面移动类,代号为YP;是指存车位与搬运器分布在同一水平面,通过搬运器在水平面做往复移动,实现车辆存取功能的停车设备。巷道堆垛类,代号为XD;是指存车位在巷道一边或两边多层分布,通过搬运器在专用巷道做水平、升降或水平升降复合运行,或与升降搬运器结合,实现车

7、辆存取功能的停车设备。垂直升降类,代号为CS;是指存车位分布在井道周围,通过升降搬运器在专用井道做升降运行,实现车辆存取功能的停车设备。简易升降类,代号为SJ;是指通过单一搬运器的升降、俯仰或二三层搬运器整体升降、俯仰,实现车辆二三层存取功能的停车设备。从上面对机械式停车设备的分类和定义可以看出,与以往的普通车库相比,立体车库可以在同样面积的土地上停放更多的车辆,大大的提高了土地面积利用率,同时具有存车时间短,可使用性强等优点,所以是解决城市停车面积不足,停车困难的有效措施。1.3国外立体车库发展概况1.3.1国外立体车库发展概况早在 50 多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭

8、使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔（见图2.1）；利用广场、建筑物下面的空间建设地下停车库。自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普与，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发 达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用，以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平，国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品。目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和

9、计算机技术等领域的所有成熟先进技术。机械方面，应用了许多新材料、新工艺。设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。钢结构选用新型优质钢材，既提高了图2.1 高容量的机械立体停车库设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观、强韧、耐用。控制技术方面，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车

10、尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超围报警和弹性变形自动补偿、汽车图像摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等日本是最早应用机械式停车设备的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的国、中国与地区出口产品与技术。国机械停车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从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年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种

11、机械停车设备得到普遍开发和利用，国近几年增长速度都在30%左右。目前国停车设备行业进入稳步发展阶段。1.3.2我国立体车库发展概况我国机械式停车设备的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在、等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。机械式立体停车设备是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备（图2.2），其规划建设涉与到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域，就停车设备本身而言，其机械结

12、构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国外市场的需求。图2.2 在我国使用广泛的简易立体停车设备在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家

13、的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定停车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立停车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营停车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。1.4前景分析对于商家而言，停车难却意味着巨大的商机。目前，都市停车难的矛盾主要表达在住宅小区、商业区、写字楼。要在短时间缓解以上三大区域的停车难，最主要的方法就是建造立体停车设备。在日本等国土面积小，汽车数量众多的国家，立体停车设备已经占据了70%的绝对优势地位，但在我国，目

14、前机械式车位所占的比例仅为2%至3%，有关专家预测，立体停车设备将会成为未来中国停车场的主流。停车位需求按1：1.2（100%的基本停车位和20%的公共停车位）计算，全国每年总需增加停车位1300万个，如仅考虑10%为机械式立体停车设备，每年需提供机械式立体停车位130万个，因此从现有的停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出，机械式立体停车设备的市场前景十分良好。实际上，目前在一些发达国家和地区，停车产业已成为年产值数十亿美元的大产业。在，一个停车位的售价比一辆高级轿车还要贵，如汇景花园的一个停车位售价高达60万港元；美国的停车产业每年大约收益260亿美元，提供约100万个就业机会。即便是在

15、我国，一些大都市新建高档小区的停车泊位也被开发商高价出售，一个车位相当于一辆普通轿车的价格。如今，无论是在城市中心商业区，还是在新建繁华地段，建设足够的停车泊位已成为规划者的重要手笔。业专家指出，机械式立体停车设备将是未来几年停车设备发展的主要方向，是商家投资的重点。第2章 关于无避让俯仰式立体停车设备的介绍无避让俯仰式立体停车设备是由简易升降类立体停车设备改进而来的，它成功克服了简易升降类设备上层存取车需要下层避让的缺陷。2.1简易升降类立体停车设备的介绍以与它的优缺点1.安全防护装置；2.转动系统；3.栽车板；4.钢结构部分；5.控制系统；6.液压泵；7.控制箱；8.缓冲器；9.载车板；1

16、0.钢结构部分将停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的简易机械式停车设备叫做简易升降类机械式停车设备。简易升降类机械式停车设备一般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。图2.1 简易升降停车库的主要组成简易升降类停车设备见图2.1。简易升降类立体停车设备下层的车辆可以直接存取，当存取上层车辆时需先将下层车辆开出。如果下层车辆的车主不在，则上层车位无法存取车辆。其具有以下特点：（1）适合于小型车库，适用于住宅小区或路边等比较零星的地块。（2）设备简单，运行可靠，成本低。（3）上层存取车不太方便，需要下层车辆避让。与其他类型车库相比，简易升降类立体车库更适用于空

17、地零星的地段。但是它有一个非常大的缺点：上层车位存取车需下层车位车辆避让。此缺点严重制约了此类设备的应用。本设计针对此缺点做出了改进。2.2无避让俯仰式立体停车设备原理与构成无避让俯仰式立体停车设备是由简易升降类立体停车设备改进后得到的，它具有存取上层车辆无需下层车辆避让的优点。其结构和原理如图2.2。图中，（a）（b）图2.2 无避让俯仰式立体停车设备结构和原理（a）为初始状态，上层载车板右端和路面齐平，下层载车板右端低于路面，车辆可以从路面开到上层载车板上或从上层载车板开到路面上。如果通过液压机构提供动力让两块载车板绕各自左端逆时针转过一定角度，到达图中（b）所示位置，这样可以使下层载车板

18、右端与路面齐平，上层载车板右端高于路面，车辆可以从路面开到下层载车板上或从下层载车板开到路面上。第3章 无避让俯仰式立体停车设备设计无避让俯仰式立体停车设备是由液压系统操纵载车板俯仰来完成存取车的。它由载车板部分、钢结构部分、传动系统、控制系统、安全防护机构五部分组成。本章将对它的载车板、钢结构和传动系统部分进行设计。3.1总体参数设计计算首先，需要确定停车设备能停车辆的最大尺寸。私家车车辆长度一般不超过5.5米，宽度不超过2米，高度除了SUV约为2米外其他车辆不超过1.6米。因此确定车位长为5.6米，宽为2.4米，下层高度为1.8米，上层无高度限制（低于1.6米车辆停下层，高于1.6米车辆停

19、上层）。把设备结构简化，如图3.1。图3.1 停车设备总体尺寸图图中，CD=5600mm，AB=CD/COS10=5.515mm，AC=900mm，BD=1800mm。3.2 载车板设计载车板是用来承载库存车辆的,按结构形式分有一框架式和拼板式两种。此处采用框架式载车板。框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架,其多数采用中间凸起结构,并在两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度,并具有良好的导入功能,适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板(钢板)一次冲压或滚压成组装件,采用咬合拼装成载车板,用螺栓紧固连接。拼装前可以先对组件进行各

20、类组件进行表面处理(如电镀、烤漆等),使载车板轻巧、美观、运输方便、通用性互换性好,适合批量生产。沿进入汽车的方向,在载车板适当位置上应当装有高度为25mm以上的阻车装置或其它有效阻车装置。在本次设计中，使用拼板式载车板，为了简便，仅设计载车板的外形结构，不设计拼板之间的连接和阻车装置。载车板的尺寸根据车位尺寸确定，长为5600mm，宽为2400mm，厚度为5mm，其模型如图3.2所示。图3.2 载车板模型3.3钢结构设计工字钢是一种断面力学性能更为优良的经济型断面钢材，其翼缘宽，侧向刚度大，抗弯能力强，翼缘两表面相互平行使得连接、加工、安装简便。而钢结构部分作为设备的承重部分，需要承受较大的

21、弯矩和载荷，因此在本次设计中钢结构部分采用工字钢。工字钢的规格为100634.5mm，截面如图3.3所示。把多块工字钢焊接在一起作为设备的钢结构部分，模型如图3.4。图3.3 工字钢截面尺寸图3.4 钢结构部分3.4 支撑杆、活塞杆和液压缸支撑杆、活塞杆和液压缸是主要承重部件，支撑杆和活塞杆直径为40mm，液压缸径为40mm，外径为60mm。如图3.5。（a） （b） （c）图3.5 支撑杆（a）、活塞杆（b）和液压缸（c）3.5铰链连接机构铰链连接机构连接载车板和支撑杆或钢架，需承受较大应力。铰链连接机构的结构有两种如图3.6的（a）和（b）。（a） （b）图3.6 铰链连接机构3.6 螺栓

22、和螺母在本次设计中，使用大号螺栓代替销钉连接铰链。螺栓和螺母使用标准件，使用两种规格的螺栓与螺母，螺纹规格分别为M17和M20。其模型如图3.7所示。（a）M20螺栓 （b）M20螺母图3.7 螺栓和螺母第4章 装配模型图(a)铰链连接1 （b）铰链连接2（c）上层可存取车辆（d）下层可存取车辆图5.1 装配模型图第5章 总结简易升降式立体停车设备有造价低，配置灵活，安装拆卸方便等特点，能解决城市住宅小区以与路边等不适合修建大型停车库的地方停车难的问题，本此设计对普通简易升降类停车设备进行了改进，使之克服了上层存取车需下层避让的缺点。在本次专业课程设计中，由于时间有限和个人能力有限，还有很多问

23、题没有考虑到，或考虑到了但无法付诸于本次设计中，而且本次设计没有预期那样细致，并存在很多缺点，如有机会，会在未来的研究与设计中改进。参考文献1王青，吴倩. 我国汽车需求增长阶段转换与消费政策调整J. 经济纵横，2013.2宋秋红，安丰贞，方铀，小龙. 城市立体车库的现状与展望J. 城市公用事业，2012. 3文德立. 我国城市停车服务产业化市场环境与动力机制研究D. 长安大学，2004. 4贺拥军，承超，周绪红，永健. 立体车库的结构形式与应用与发展J. 建筑科学与工程学报，2009.5婷婷. 机械式立体停车库的设计研究D. 大学，2013.6付丽华,宋华.立体车库:城市静态交通发展之必然.交通科技与经济.2002,第三期7涂桥安,蔡伟义,高燕秋.双层立体停车库设计研究.机械制造与自动化.2001,第三期8任伯森,余诚等.机械式立体停车库.:海洋,2005