2022年立体车库大学本科方案设计书开题报告

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1、人生最大的幸福，是发现自己爱的人正好也爱着自己。一立项依据1.本课题的目的和意义随着城市的发展、人口的增长及人们生活水平的提高汽车这一现代化的交通工具与日俱增停车难成为困扰城市发展的一大难题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目前市面上常见的机械式立体停车库有：升降横移类、垂直循环类、多层循环类、水平循环类、平面移动类、巷道堆垛类、垂直升降类和简易升降类等8 种其中升降横移类以其结构简单、操作方便、安全可靠、造价低等优点在国内车库市场占有绝对优势的市场份额1 升降横移类停

2、车库指的是采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式停车设备的立体停车库由于升降横移类停车设备的形式比较多规模可大可小对场地的适应性较强因此采用这类设备的停车库十分普遍其工作原理为：每个车位均有载车板所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层驾驶员进入车库存取车辆完成存取过程停泊在这类车库内地面的车只作横移不必升降上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位将载车板升或降到地面层驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库运行特点:最下层只能进行平移顶层只能进行升降中间层既可平移又可升降除顶层外中间层和底层必须留一空车位保证上下车通道的畅通总的原则:升降复位平移不复位 2 采用以载车板升降或横移存

3、取车辆的机械式停车设备的立体停车库此类型立体车库适用于地面及地下停车场配置灵活造价较低精选学习资料 -名师归纳总结-第 1 页，共 17 页这种类型立体车库的特点是结构简单形式较多规模可大可小采用模块化设计每单元可设计成25 层、半地下等多种形式车位数从几个到上百个对场地的适应性强约占国内停车市场份额70%以上 3 而现有停车位缺口严重据预计2010 年轿车保有量将达到2000 万辆 十五 期间轿车保有量将增加400 万辆停车位需求按1:1.2(100%的基本停车位和20%的公共停车位)计算总需增加停车位480 万个平均每年需求96 万个车位如仅考虑10%进机械式停车库这每年需提供机械式停车库

4、9.6 万个车位 1 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停车设备的国际、国内市场前景十分良好因而我对立体停车库中的升降横移停车库进行分析二、文献综述2.1.国内外研究现状、发展动态2.1.1国外发展状况早在 1920 年美国建成了世界上第一座机械式立体停车设备50 年代以后美国和西欧陆续建成多种型式的立体车库。60 年代以来尤其是在市中心的商业区建筑物高度密集不可能腾出大量地皮建停车场此时占地面积小的立体式停车设备才真正得到发展普及亚洲的停车设备技术起源于日本日本从 20 世纪 60 年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务至今已有四十几年的历史到了 80 年代

5、和 90 年代初由于计算机技术和电力电子技术的飞速发展由全电脑自动控制采用变频技术的新一代机械式立体停车设备首先在日本进入家庭生产机械式立体车库的公司约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万以上目前全日本己经投入使用机械式停车位超过300 万个其中以升降横移式停车设备为主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4 精选学习资料 -名师归纳总结-第 2 页，共 17 页德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早较好的公司有:意大利 Sotefin、Interpark、

6、德国 PaliS 等由于欧洲国家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应用很好德国和意大利等欧洲国家的优势在巷道堆垛类产品上国外立体停车设备的技术以日本和德国领先其发展主要有两个特点:一是高技术含量高日本和德国的车库行业将机、电工业的高新技术成果随时转化和移植到车库产品中使车库技术进步和产品更新很快比如高速曳引机和VVVF调速控制技术(即高速电梯技术)很快应用到垂直升降式车库产品使这种电梯式车库存取速度更快存车量更大从而逐步替代老式的垂直循坏式塔型车库又如计算机管理、IC 卡识别、计时收费系统一出现立即应用于停车库使车库融于城市楼宇自动化管理系统中无论

7、是公共停车还是住宅停车变得更容易、更方便二是车库产品朝着性能价格比更高的方向发展即不但重视停车密度和高性能更讲究产品的经济实用性比如日本的三菱、大幅株式会社和德国PALIS 公司均研制成功停车密度较高而造价较低的高层车库和无车板、无车架等先进车库这些新产品都是90 年代的新技术一问世很快替代了老产品2.1.2国内发展状况我国立体车库的发展始于上世纪八十年代河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989 年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库填补了国内机械式停车车库的空白立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起步入了引进、开发、制造和使用的快车道国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞速发展我

8、国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发生产技术水平有了很大的提高许多设备采用了当前机械、电子、液压、光学、磁控和计算机等领域的先进技术如采用交流变频调速系统使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声控制形式有按钮式、IC 卡式、触摸屏式、密码钥匙式、遥控式等精选学习资料 -名师归纳总结-第 3 页，共 17 页有些设备还采用了总线控制技术；传动装黄采用内藏式以增大停车空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀提高了设备的耐久性；机械结构中采用了模块化设计便于组合使用易于安装拆卸缩短施工周期目前品种的满足率己达90左右有的品种填补了国内空白产品国产化率达到50以上还采用一些新材料、新工艺如采用 H7

9、型钢做钢梁组合的镀锌板或一体成型的镀锌板做载车板：安全保护方面采用了声光引导及定位装置自动消防灭火系统等目前品种的满足率已达90左右有的品种填补了国内空白产品国产化率达到50以上目前国内立体停车设备是以升降横移类为主约占总量的84%此外还有垂直升降类和平面移动类在技术方面由最初的机械传动式逐步在发展液压传动式、机械液压传动式、电传动式控制方式也由单纯的手动控制发展到电气控制、PLC控制和现场总线控制图 2.1 潍坊大洋自动泊车设备有限公司升降横移立体车库虽然我国停车设备行业和技术得到了快速发展但与停车设备的市场需求还相差甚远停车设备需要进一步降低制造成本提高技术含量以及设备使用的安全性和可靠性

10、由此看来随着各种高新技术的引入立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展重点表现为以下几个方面:专业化:立体车库系统稳定可靠能正常运行而不出故障是用户的首要要求也是一套停车场系统的重中之重制造厂家的专业化程度越来越强如保证设备的可靠性立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度复杂化:立体车库产业正在向多元化方向发展它已经不仅是纯粹的机械设备还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术精选学习资料 -名师归纳总结-第 4 页，共 17 页立体停车系统己经日臻完善如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重

11、机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等各种领域先进技术的综合使用已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备智能化:一些新技术正在迅速进入该领域如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等如 模块 阁架式立体车库的电梯调配自动送车找位、自动平层应快捷、准确、可靠系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环确保存取车过程的安全运行高自动化:立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法控制技术和管理方法互为所长大幅度提高了存取车效率车库可以将汽车自动停放到合适的位置可实现

12、无人操作5 2.2 所阅文献的查阅范围及手段所查阅的文献主要是通过学校的图书馆、图书馆网站和一些机械论坛网站和中国期刊网站进行查询主要查阅的范围是有关于本课题书籍、期刊和学位论文参考文献1.杨宽.城市经营性停车场投资机会分析J.江苏:城市停车2003 1.15-16 2.张启君.立体车库的主要型式及技术特点J.北京:机电产品开发与创新2003 Vol.63 7-9 3.常占营.停车设施的类型及适用条件研究J.北京:公路精选学习资料 -名师归纳总结-第 5 页，共 17 页2001 8.6-8 4.吴文基.浅谈机械式立体车库J.江苏:城市停车2005 3.10-15 5.闫宏伟.立体车库在中国的

13、发展前景A.山西:教育出版社2003.31-32 6.曹卫东.规范停车行业管理协助推动市场发展J.河北：中国电梯2004 5.7.任伯淼.加强国际合作促进停车产业发展J.江苏：城市停车2004 5.8.徐灏.机械设计手册M.北京:机械工业出版社1991.9.周开勤.机械零件手册 M.北京:高等教育出版社1994.10.蔡春源.机械零件设计手册M.北京:冶金工业出版社1994.11.吴宗泽.机械设计实用手册M.北京:化学工业出版社1999.11.李晶萧子渊.立体停车库液压升降系统的设计.J起重运输机构.2004(6).12.张云生.升降平移式立体车库传动控制J.昆明理工大学学报2003(16).

14、13.王以东.立体车库自动控制系统工程设计J.江苏：城市停车2008 3.14.吴宗泽罗圣国.机械课程设计手册M.北京:高等教育出版社1998.15.华小洋等.电梯式立体停车库J.起重运输机械2009 9.16.杜桂荣彭斌等.多层升降横移式立体停车库的结构和控制系统J.甘肃工业大学学报2008(3)17.徐格宁.立体车库钢结构失效模式分析简化模拟及失效准则J.中国机械工程2006 13(19)18.Glen Holdsworth.Parking Policy and the Australia Capital CityCBDJ.Australia Parking 2000.精选学习资料 -名师

15、归纳总结-第 6 页，共 17 页三、研究内容3.1 课题的构想与思路根据给定的参数和要求确定械式三层升降横移式立体停车库车位的布置确定各车位的存取顺序和车库的运行过程根据给定的数据和使用要求确定方案设计进而确定钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成结构和各个部件的大致结构运用 Caxa和 Solidwores分别画出总装、部件、零件的二维工程图纸和建立三维模型同时使用Ansys 对一些重要部件作必要的有限元分析3.2 主要设计内容3.2.1设计参数表 3.1 三层升降横移式立体车库类型三层升降横移式立体车库存放辆数 13 形式地表层可升降全长 5200mm 全宽

16、1900mm 全高 1500mm 全重1800kg 升降速度 3.5m/min 横移速度8m/min 3.2.3方案设计：因而我们可以把车库分成钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护系统五大部分组成因为我们主要研究的是机械部分因而主要对钢结构部分、载车板部分、传动系统、安全防护系统进行研究和设计3.2.4结构设计把方案设计落实到细微处包括钢结构的设计、材料的选择、钢骨架的受力分析；升降系统的选择和传动机构分析升降系统的种类并根据使用要求和数据选择合理的；载车板的选择电动机、减速器、制动器的初步选择画出非标准件的零件图精选学习资料 -名师归纳总结-第 7 页，共 17 页咨询导师是

17、否合理有无需要改进的部分3.2.5图纸绘制绘制总装、部件和零件的二维工程图3.2.6有限元强度分析对钢结构框架等重要的的零部件作简单的强度有限元分析和优化设计3.3 总体设计方案3.3.1车库运行过程：该设备的顶层载车板只需上下升降；中层载车板既可升降又可横移；底层载车板只需左右横移中层和底层都有一个空位可以通过横移载车板变换空位使空位正上方的顶层载车板下降到底层底层载车板上的汽车可直接出车整个过程即可完成3.3.2功能原理方案设计根据机械式三层升降横移式立体停车库的运行方式车库总体采用钢结构设计在整个机构中有立柱、横梁和纵梁还有横移导轨等组成底层有可以横移的载车板；二层有移动的框架利用滑轮带

18、动载车板一起做横移运动并且装有能使载车板升降的提升装；三层采用框架结构只能升降升降运动采用升降电动机、链条或钢丝绳提升；横移运动借助导轨采用交流减速横移电动机和滑轮驱动3.3.3升降横移式立体停车库的总体布局1-钢结构框架 2-横移系统 3-载车板 4-升降系统 5-防坠落装置图 3.1 升降横移式立体停车库布局图图 3.2 升降横移式立体停车库分布图车库的运行情况如下:图中的底层即3、6、9、12 号车直接进行存取13 号车下架到地面层后进行存取2、5、8、11 号车位必须通过3、6、9、12 号车位横移出相应的空位再下降到地面层存取车如需在 10 号车位存取车则可将 11 号和 12 号车

19、位向右移动一个车位10 号车位直接下降即可如需在 2 号车位存取车则将 3、6、9、12 号车位右移一位2 号车下降即可；其他车辆的存取依次类推精选学习资料 -名师归纳总结-第 8 页，共 17 页3.3.4钢结构框架的选择与设计立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主钢结构框架有以下几种特点1.可靠性高；2.材料的强度高钢结构自重小；3.材料的塑性和韧性好；4.钢结构制造简便施工工期短；5.钢结构密闭性好；因而在升降横移式车库中我们选用钢架结构主框架体系的基本构成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通过钢性结点连接而成这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用主框架体系是典型的柔性结构体

20、系受层间位移的限制结构的刚度在设计中起控制作用停车设备的主框架主要采用热轧H型钢槽钢角钢矩形钢和钢板焊接成型以其作为承重结构升降横移式立体停车库主框架的第一层根据不同的结构要求有单柱形式、跨梁形式、后悬臂形式等图为升降横移式立体停车库主框架的几种典型形式单柱型式结构紧凑安装、搬运方便给驾驶员一种导正的作用若装有平衡装置在升降过程中有全程平衡保护跨梁形式进出车辆较方便结构较简单但较单柱形式跨度大所以安装搬运不方便后悬臂形式无前柱对汽车进出载车板较好但因主框架在后侧定性较差且一般不能做重问题单柱形式在结构上稳定性好其强度、刚度比较好安装也较方便特别适用于多层式和重列式的升降横移类立体停车库但是这种

21、形式不便于车辆的驶入车库的成本也相应的提高了跨梁形式中应用比较典型的是二柱结构型式这种型式的停车设备的最大优点视野宽阔存取车方便不利的方面主要表现在对设备运行的稳定性和结构框架的强度、刚度、设计要求高它主要用于二层升降横移类立体停车库因而我们采用单柱形式精选学习资料 -名师归纳总结-第 9 页，共 17 页图：（a）单立柱形式图：（b）跨梁形式图：（c）后悬臂形式图 3.3 升降横移式立体停车库主框架的典型形式在主框架设计中因为受到侧向力作用下竖向支撑析架表现为弯曲型变形因此使用人字形支撑结构如下图所示：图 3.4 升降横移式立体车库钢结构骨架在升降横移式立体停车库的主框架设计中一个重要部分-

22、安装连接形式设计的是否合理直接影响结构的质量、安装速度及经济效益常规的主框架的连接有焊接铆接与螺栓连接三种扭剪型高强螺栓是一种新型连接方法具有受力性能好、耐疲劳、可拆换、施工方便及安全可靠等优点同普通螺栓相比单位体积耗钢减少30 一 50%近年来在主框架的设计中广为采用因此使用扭剪型高强螺栓连接表 3.2 立体车库钢结构型号初选规格编号名称初选型钢截面面积（）理论重量(kg/m)惯性矩()1 上层横梁22b 工字钢46.528 36.524 3570 2 下层纵梁H型钢（HM250*175）55.79 44.1 6120 精选学习资料 -名师归纳总结-第 10 页，共 17 页3 立柱结构用冷

23、弯空心型钢（260*180）62.6 79.7 8832 4 导轨支撑梁H型钢（HM250*175）55.79 44.1 6120 5 角钢7.5 角钢10.16 7.796 53.57 3.3.5载车板用来承载入库车辆按结构形式有框架式和拼板式两种拼板式载车板用镀锌钢板一次性冲压或滚压成组装件并用咬合拼装成载车板用螺栓紧固连接拼装前可以先对组建进行各类表面处理(如电镀、烤漆等)使载车板轻巧、美观拼装式载车板运输方便、通用互换性好强度大、刚度好、重量轻、减少基础承力；而且由于是整体折弯成型车板厚度小一般厚度为5055 毫 M 整体折弯成型结构形式适合于批量生产框架式载车板是先用型钢和钢板焊接成

24、承载框架然后在两侧停车通道和中间突起的顶面铺设不同厚度的钢板多数采用中间突起结构这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度并具有较好的导入功能这种结构形式较适合车型变化较多的小批量生产我们这里采用第二种载车板方式-框架式载车板由空心矩形方钢、角钢和钢板焊接而成载车板框架在框架上面铺设钢板中间突起同时在行车通道上安装防滑钢板精选学习资料 -名师归纳总结-第 11 页，共 17 页它和中间突起的钢板一起防止汽车在存取时产生纵向或横向的滑动在底层载车板中装有横移机构带动载车板做横移移动并且在载车板两侧装有防坠楼装置防止因意外发生的事故图 3.5 拼版式载车板1-防坠落装置 2、4-空心方钢 3-3m

25、m钢板 5、6-角钢7-1mm钢板图 3.6 框架式载车板3.3.3传动系统升降横移式立体停车库的传动系统分为升降传动系统和横移传动系统在升降横移式立体停车库中传动系统是其核心部分传动系统的好坏直接关系着整个车库的安全尽管升降横移式停车库的种类型式很多其工作原理都大致相同均是每一个车位都有一搬运器所需存取车辆的搬运器通过升降、横移运动到达预定位置进行车辆存取完成存取全过程也就是停泊在地面层的车辆只作横移不必升降上层车位或下层车位需要通过中间层横移出空位将搬运器降到地面层驾驶员才可进入车库内存取车辆传动力系统即主机一般为电机减速机电机减速机用于沿轨道水平横移的主机或汽车升降部主机且必须设有制动系

26、统制动系统采用常闭式制动器对控制升降运动的制动器其制动力矩不小于1.5 倍额定载荷的制动力矩3.3.3.1升降传动系统升降传动系统是车库传动系统的主传动系统它是利用托动装置将载车板从底层停车位提升到上层车位架或从上层车位架放到底层来存取车辆根据它的托动型式可分为:钢丝绳型升降传动系统和链条型升降传动系统链条传动型式链条传动型式的传动机构与钢丝绳传动型式的传动机构在工作原理上是类似的但在机构上却存在着一定的差别如链轮传动型式机构示意图所示搬运器的两个端面各有3 个链轮精选学习资料 -名师归纳总结-第 12 页，共 17 页也各有 2 根定长的链条绕在链轮上初始位置搬运器水平当提升电机带动载车板向

27、上提升时由于链条是定长的所以不管是上升还是下降搬运器始终保持水平1-车位高层横移导轮 2-定长链条 3-载车板 4-链轮 5-地面横移导轮 6、9-车位架 7-升降链条 8-升降电机图 3.7 链条传动型式升降机构示意图钢丝绳传动钢丝绳传动形式的升降传动系统一般是由电机、减速系统、卷筒、滑轮、钢丝绳组成在钢丝绳传动型式中钢丝绳的主要作用是拖动搬运器上下升降如图所示1-钢丝绳滚筒 2-轴套 3-滚筒支架 4-轴 5-滚动轴承 6-链轮 7-链条8-行星减速器 9-测速器 10-交流异步电机 11-电磁制动器 12-端盖 13-钢丝绳 14、15-定滑轮 16-定滑轮支架 17-横移支撑架 18-

28、横移行走 19-载车板图 3.8 钢丝绳传动形式升降机构示意图钢丝绳一端与搬运器相连结钢丝绳另一端缠绕在卷筒上(搬运器的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动)当搬运器需要升降时提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬运器的升和降在立体车库设计中各种提升方式特点如下:1.采用链传动:优点是传动简单可靠维修简单造价低廉。缺点是冲击比较大有提升高度的限制安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现2.采用钢丝绳传动:优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制造价比较低。缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价综上所述本车库为三层从提升高度上选链传动或钢丝绳传动

29、都可以精选学习资料 -名师归纳总结-第 13 页，共 17 页但从高度可扩展角度考虑选择钢丝绳传动更为有利因此我们选钢丝绳组合提升的型式3.3.3.2.横移传动系统横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置其传动主要是靠电机带动链轮使滚轮在轨道上移动在设计中我们充分利用己有型钢的结构用 H型钢作为滚轮的轨道这样不但保证了轨道的质量而且还减轻了整体结构的重量由升降横移式立体停车库的工作原理可知除了顶层的载车板不需横移外其它层载车板均需要通过每层的横移导轨(H 型钢)左右移动一个泊车位为上层的载车板升降提供空位每个可停车位均有一个独立的横移动力传动系统包含有横移电机(带刹车的专用减速机)

30、、传动轴和滚轮底层横移传动系统与载车板做成一体其它层的横移传动系统均置于车位架上 1-横移导轨 2-横移行走轮 3-轴 4-伺服电机 5-交流异步电机 6-测速器7-链条、链轮 8-制动器图 3.9 横移传动系统3.3.4轴的设计轴在升降传动系统和横移传动系统中都是特别重要的它不但影响着传动的好坏还影响着车辆的安全在轴的设计中按照常规设计方法先进行初算轴然后进行轴的结构设计确定轴径后再对轴的强度进行校核采用力学求解器对其进行受力分析然后校验其安全系数运用力学求解器不但减轻了工作量而且提高了准确度3.4 安全防护系统车库设备承载的是价值昂贵的汽车为此设计时充分考虑了设备各种运行状态下的安全保障措

31、施如停车位置保护精选学习资料 -名师归纳总结-第 14 页，共 17 页车辆出入库保护、车辆超长保护、人车误入安全保护、防坠落保护、运行安全保护、电路安全保护、意外安全保护等安全保护措施四、工作计划序号阶段及内容工作量估计（时数）起止日期阶段成果形式1 接受题目查阅资料112 3.4-3.17 基本了解车库的工作过程和工作原理2 总体方案设计112 3.18-3.31 提出总体的方案安排车库每个部分的布置选择动力设备3 结构设计152 4.1-4.19 在已有方案的基础上完成车库的各个部分4 强度校核160 4.20-5.9 通过建立起的力学模型校核各部分的强度并进行优化设计5 画图128 5.10-5.25 利用画图软件画出必要的图纸6 撰写论文88 5.26-6.5 精选学习资料 -名师归纳总结-第 15 页，共 17 页撰写论文答辩准备合计工作量：752h 1.完成三层升降横移立体车的机械部分设计2.完成图纸3.5 张 A0 3.论文不少于50000 字4.外文翻译不少于3000 汉字五、评审意见指导教师对本课题的评价指导教师签名年月日评阅教师对本课题的评价精选学习资料 -名师归纳总结-第 16 页，共 17 页评阅教师签名年月日?-1-精选学习资料 -名师归纳总结-第 17 页，共 17 页