0160-巷道式自动化立体车库升降部分设计【全套7张CAD图】
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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2003年底,我国个人汽车保有量为12427672辆。其中,个人轿车4890387辆,比2002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。国家记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日起执行的国家记委6号令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3040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。在中华人民共和国机械行业标准 JB/T 8713-1998 :机械式停车设备类别,形式,基本参数要目中,对机械式停车设备进行了划分,其类别代号如下:升降横移类,代号为SH,是指通过设备的垂直升降和水平横移进行移动,实现车辆存取功能的停车设备。垂直循环类,代号为CX,是指通过搬运器在垂直平面内做连续的循环移动,来实现车辆存取功能的停车设备。水平循环类,代号为SX,是指搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上连续循环列尖转换移动,实现车辆存取功能的停车设备。多层循环类,代号为DX,是指车辆搬运器在垂直平面内排成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,实现车辆存取的停车设备。平面移动类,代号为PY,是指存车位与搬运器在同一水平面内,通过搬运器在水平面内做往复移动,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布置,通过搬运器在巷道内做水平,垂直或水平垂直复合运动,实现车辆的存取功能的停车设备。垂直升降类,代号为CS,是指停车位分布在井道周围,通过升降搬运器在专用升降通道内做升降移动,时间车辆存取功能的停车设备。简易升降类,代号为JS,是指通过单一搬运器的升降,俯仰或二三层搬运器的整体升降,俯仰,实现车辆二三层车辆存取功能的停车设备。汽车升降机类代号为QS;是指搬运器运载车辆(或同时运载驾驶员)垂直升降运行进行多层平层对位,从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位,实现车辆存取功能的停车设备。 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。1. 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610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。第2章 自动化立体车库传动机构的技术特性2.1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。2.2 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:PXDDK组车台数:视现场情况而定使用车尺寸:500018501550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3章 机械系统传动设计3.1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。根据最大工作载荷及安全系数计算链条的破坏载荷 (N) Fmax链条最大工作载荷(N)S安全系数(按手册28.175选取)选择片式关节链中的传动用短节距精密磙子链结构和特点:由外链节和内链节铰接而成。销轴和外链板、套筒和内链板为静配合;销轴和套筒为动配合;磙子空套在套筒上,可以自由转动,以减少啮合时的摩擦和和磨损,并可以缓和冲击,故选择单排短节距磙子链。3.2链的设计计算3.2.1 设计标准准GB/T1815002000滚子链传动选择指导是链传动设计选择标准。此标准等同采用ISO10823。3.2.2传动的计算 1. 链轮齿数 小链轮齿数 取=25,传动比i=2.5大链轮齿数 =i=2.525=62.5 取622. 实际传动比i=2.483. 链轮转速初选小链轮线速度=0.1m/s,估选小链轮直径d=160mm,则大链轮直径D=id=2.48160=396mm由大链轮和小链轮在同一轴上,故大链轮上的线速度=0.12.48=0.248m/s,则与电机相连的小链轮的线速度=0.248m/s则其转速为=30m/s则大链轮转速为=12r/min4. 修正功率小链轮传递功率为P=2.4kW故=2.41.41=3.36kW式中参数:查机械设计手册表14.2-4,工况系数=1.4,主动链轮齿数系数=1,5. 链条节距P由修正功率=3.36kW和小链轮转速=30r/min,根据机械设计手册2,查取链节距P=12A,即P=19.05mm6. 初选中心距 因结构上未限定,咱取=357. 链长节数 =2+=235+=114.49取=114节,式中=34.688. 链条长度L L=2.17m9. 理论中心距AA=P =19.05(2114-62-25)0.24645=662mm式中,=0.24645,由机械设计手册2插值法求得10.实际中心距=-=663-0.004662=659mm11. 与电动机相连的链轮上链的转速= = =0.238m/s12. 有效圆周力F F=10000N13. 作用于轴上的拉力 =1.2110000=12000N14. 润滑方式的确定根据链号12A和链条速度V=2.1m/s,由图14.2-5,选用润滑范围3即油池润滑或油盘飞测润滑, 15. 链条标记根据计算结果,采用单排12A滚子链,节距为19.05mm,节数为114节,其标记为:2A-1114.GB/T1243-1997链条参数为: 节距: 滚子直径: 内链节内宽: 销轴直径: 套筒孔径: 链条通道高度: 内链板高度: 外中链板高度: 过渡链节尺寸: 排距: 内链节内宽: 外链节内宽: 销轴全宽: 3.3 链轮的设计计算3.3.1 设计链论尺寸1. 链轮齿数传动机构中大链轮齿数=62,其他所用链轮尺寸与小链轮标准相同,=25; 2. 配用链条的节距、滚子外径、排距查机械设计手册2表14.2-2配用链条的节距P=19.05mm滚子外径=11.91mm排距=22.78mm3. 分度圆直径d=152mm=376mm4. 齿顶圆直径=可在和之间选取,但当选时,应注意用展成法加工时又可能发生顶切,故由=164mm =158mm 取=160mm=388mm =378mm, 取=380mm若为三圆弧一直线齿形,则=p(0.54+)5. 齿根圆直径6. 分度圆弦齿高 是为简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸,相应于,相应于,故取介于与之间的数,即可取=4mm, =5mm若为三圆弧一直线形齿则=0.27p 7. 最大齿根距离奇数齿=d偶数齿=d由=25 故= =62 故= = =372-11.91=360.09mm360mm8. 齿侧凸缘(或排间槽直径) h内链板高,可由机械设计手册2表14.2-2查的,h=18.08mm 故 =19.05 =9. 轴向齿廓及尺寸 1)齿宽则 查表14.2-2得则 ,当时,若经制造厂同意,亦可使用时的齿宽。 内链节内宽2)齿侧倒角=3)齿侧半径 4)齿全宽 排数,取单排链,故即10. 链轮公差 对一般用途的滚子链链轮,其轮齿经机械加工后,齿表面粗糙度1) 滚子链链轮齿根圆直径极限偏差及量柱测量距极限偏差(摘自GB/T1243-1997)项目尺寸段上偏差下偏差备注齿根圆极限偏差量柱测量距极限偏差000-0.25-0.30链轮齿根圆直径下偏差为负值。它可以用量柱法间接测量,量柱测量距的工称尺寸见下表 滚子链链轮的量柱测量距(摘自GB/T1243-1997)项 目 符号量柱测量距偶数齿奇数齿计算公式 =376+11.91=388注:量柱直径=滚子直径,量柱的技术要求为:极限偏差为。滚子链链轮齿根圆径向圆跳动和端面圆跳动项 目要 求链轮孔和齿根圆直径之间的径向圆跳动不应超过下列两数值中的较大值或,最大到轴孔到链轮齿侧平直部分的端面圆跳动不应超过下列计算值,最大值11.链轮材料及热处理材料选用45钢,经淬火,回火处理,齿面硬度在4050HRC之间,应用范围:无剧烈冲击震动和要求而耐磨损的主、从动链轮,根据实际情况选材符合要求。12链轮结构中等尺寸的链轮除表1402-19,表14.2-21所列的整体式结构外,也可做成板式齿圈的焊接结构或装配结构,轮辐剖面可用椭圆形或十字形,可参考铸造齿轮结构。1) 轮毂厚度hh=,式中,常数:d150k3.24.8 6.4 9.52) 轮毂长度,故3) 轮毂直径,见表14.2-1113. 链轮工作图3.4 滚子链的静强度计算在低速重载的链传动中,链条的静强度占有重要地位,通常v0.8m/s视为低速转动。如果低速链也按疲劳考虑,用额定功率选择和计算,结果常不经济。因为额定功率曲线上各点,其相应的条件性安全系数n大于820,比静强度安全系数为大。另外,当进行有限寿命计算时,若所要求的使用寿命过短,使用功率过高,则链条的静强度验算也是必不可少的。 式中 , , ,链条的静强度计算:式中静强度安全系数; 链条极限拉身载荷(N),查表14.2-2; 工况系数,查表14.-3; 有效拉力,即有效圆周力(M)查表14.2-3; 离心力引起的拉力(N),其计算式为;为链条每米的质量,为链速;当时,可忽略不计。 悬垂拉力,见图14.2-6,在中选择大者。 许用安全系数,一般为;如果按最大尖载荷峰来代替进行计算,则可为36;对于速度较低,从动系统惯性较小,不太重要的传动或作用力的确定比较准确时,n可取较小值。由以上,查表14.2-2得Q=30.1 查表14.2-4得F由前面算得F=10 查表14.2-9, 由前面计算知 故 可忽略不计。 由图14.2-6 取 则故 则在之间故链条安全。3.5 链条的使用寿命计算 当链传动的传动功率要求超过额定功率,链条的使用寿命要求小于15000小时,或者磨损伸长率要求明显小于3%时,有必要进行链条的使用寿命计算。设为由式得到的功率值,为由式得到的功率值,为要求传递的功率,在不发生胶合的前提下,对已知链传动进行疲劳寿命计算为: 若,则 若, 则 式中 使用寿命;小链轮齿数; 小链轮转速;多排链系数,单排=1,双排=1.7,三排=2.5,四排=1,选用单排=1;工况系数,查表14.2-4;链长,以节数表示;由前面计算知,要求传递的功率查表14.2-4得L取单排链,故=1,=2.48,由前面计算知:=25,=30,=114由则3.6 链条的耐磨工作能力计算当工作条件要求链条得磨损伸长率明显小于3%时或者润滑条件不能符合规定要求方式而有所恶化时,可按下式进行滚子链的磨损的计算。链条的磨损使用寿命与润滑条件、许用磨损伸长率以及铰接承压面上产生的滑擦功等因素有关。式中: 使用寿命; 链长,以链节数表示; 链速; 小链轮齿数; 传动比;许用磨损伸长率,按具体工作条件确定; 磨损系数,见图14.2-7; 节距系数,查表14.2-10; 齿数-速度系数,见图14.2-8; 铰链比压();确定以上参数值:链节数,链速由前面计算知, 小链轮齿数,传动比 ,许用磨损伸长率,磨损系数 由图14.2-7确定,节距系数 ,齿数-速度系数=1,查图14.2-8。铰链比压按下式计算 式中工况系数,查表14.2-4,取;有效拉力(即有效圆周力),查表14.2-3,计算得离心力引起的拉力, 悬垂拉力,铰链承压面积,值等于滚子链销轴直径与套筒长度(即内链即外宽)的面积。和值查表14.2-2,销轴直径,内链板外径,故铰链承压面积故 由铰链比压知,在工作温度,良好润滑条件下,查图14.2-7得 综上所述,滚子链的使用寿命3.7 电动机的选择1. 根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求,选择电动机类型。2. 根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求,考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转距,选择电动机功率,并确定冷却通风方式。所选电机应留有余量,负荷率一般取0.80.9。过大的备用功率会使电机效率低,对于感应电机,其功率因数将变坏,并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。3. 根据使用场所的环境条件,如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃易爆气体等考虑必要的保护方式,选择电动机的结构型式。4. 根据具体的电网电压标准和对功率因数的要求,确定电动机的电压等级和类型。5. 根据生产机械的最高转速和对电力调速系统的过渡过程性能的要求,以及机械减速机构的复杂程度,选择电动机额定转速。除此之外,选择电动机还必须符合节能要求,考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易,以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。据以上计算和实际需要,选择Y2-112M-4封闭式三相异步电动机。Y系列型号为Y2-112M-4的三相异步电动机的主要性能及结构特点为,效率高,耗电少,性能好,噪声低,振动小,体积小,重量轻,运行可靠,维修方便。为B级绝缘。结构为全封闭、自扇冷式,能防止灰尘、铁屑、杂物侵入电动机内部。冷却方式为IC411。 电机额定功率为,额定电流为8.8A,转速为,效率为,功率因数为,最大转矩与额定转矩之比为,最小转矩与额定转矩之比为,堵转转矩与 额定转矩为,堵转电流与额定电流为。3.8减速器的选择 根据实际需要,由电机的输入转速为,要求输出转速为,传动比为,选择一级直联摆线针轮减速器型号为XWD8160型,其主要参数如下:,3.9轴承的选择本产品的设计过程中,用到的轴承以轴向力为主,即主要承受轴向载荷,故根据轴轴承的特点,可选用深沟球轴承,其主要特点如下:主要承受径向载荷,也可用来承受径向和轴向联合负载,在转速很高,不宜采用推力轴承时,可用来承受纯轴向负载。允许内圈轴线相对于外圈轴线3.10轴的选择3.10.1 选择材料轴的常用材料是35,45,50碳素钢。最常用的是45钢。不重要的或受力较小的轴,也可用Q235制造;对于受力较大,要求限制轴的尺寸和质量,或需提高轴径的耐模性,或处于高温、低温以及处于腐蚀等条件下工作的轴,应采用合金钢。根据需要,轴可在加工前或加工后进行整体或表面热处理,以及表面强化处理,(如喷丸,滚压等),以提高强度,尤其是疲劳强度和耐磨性。在一般温度下(低于)碳素钢和合金钢的弹性模量相差很小,故用合金钢并不能提高轴的刚度。有时改用强度较低的碳素钢使轴径增大,反而能有效地轴的刚度。球墨铸铁和一些高强度铸铁,容易铸成复杂的形状,而且吸振性能好,对应力集中敏感性低,常用于制造外型复杂的轴,如曲轴和凸轮轴等。综合以上因素选择材料最广泛的45钢,热处理为调质,硬度HBS在217255之间,抗拉强度,屈服点,弯曲疲劳极限,扭转疲劳极限。3.10.2 初步估算轴径 初步估算轴径常用类比法,经验法及按许用切应力估算法,初步估算轴径作为轴结构设计的基础。根据机械设计手册表15-2公式初步估算轴径,材料为45钢,有表简明机械零件设计手册, 3.10.3轴的结构设计轴的机构和形状取决于下列因素:轴上零件的类型、布置和固定方式,载荷的性质、大小、方向及分布情况。轴承的类型和尺寸,轴的毛坯、制造和装配工艺要求等。轴的结构应便于轴上零件的定位、固定和装拆,尽量减小应力集中,受力合理,有良好的工艺性。对于要求刚度大的轴,还应从结构上考虑减小轴的变形。轴的结构设计入图所示,根据轴的受力选取3系列深沟球轴承,为了便于轴承的装配,选取装轴承处的直径为d=60mm,其他部分如图所示。 3.10.4 轴上的受力分析链轮的圆周力:由前面计算知,链轮的有效圆周力为,链轮的径向力:链轮的轴向力:由于链轮无轴向力,故。1. 求支反力在水平面上的支反力如图所示, 由,且受力的对称性知在垂直面内的支反力由图知,2. 作弯矩图和转矩图 链轮的作用力在水平面内的弯矩图如图所示,链轮作用在垂直面内的弯矩如图所示,该弯矩图的作用平面不定,但当其与合成弯矩图共面时是最危险截面。这时其弯矩为二者之和,则截面的最大合成弯矩为 3.10.5轴的强度校核1. 确定最危险截面 根据轴的结构尺寸及弯矩图,转矩图,截面处较大,且有轴承配合引起的应力集中,截面E处弯矩较大,直径较小,又有圆角引起的应力集中截面D处弯矩最大,且有齿轮配合与键槽引起的应力集中,故属危险截面,现对D截面进行强度校核。2. 安全系数校核计算由于减速机轴的转动,弯矩引起对称循环的弯应力,转矩引起的为脉动循环的切应力。弯曲应力幅为 式中 W抗弯截面系数,由表19.3-7查的由于是对称循环应力,故平均应力,根据式 式中钢弯曲对称循环应力时的疲劳极限,由表查得; 正应力有效应力集中系数,由表按键槽查得,按配合查得,故取;表面质量系数,轴经车削加工,按表查得;尺寸系数,由表查得。切应力幅为式中抗扭截面系数,由表查得根据式(19.3-3) 式中钢扭转疲劳极限,由表19.1-1查得; 切应力有效应力集中系数,由表按键槽,按配合,故取; 同正应力情况; 平均应力折算系数,由表查得; 轴D截面的安全系数由式确定 由表19.3-5可知,故,该轴D截面是安全的。第4章 经济分析4.1 机会研究4.1.1 社会需求程度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3040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。 车库是大中城市的热门话题,国家经贸委将城市立体车库列为近期行业技术发展重点,随着家用汽车的不断增加,公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出,在人们对生活质量和环境意识不断增强之时车库日渐成为热门话题,机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。4.1.2 开展的基本条件根据目前国内外的现状,以及我们掌握的技术条件,首先,我们已经有能力去开展。另外,由于我国经济的快速发展,大量车辆拥出,设法解决停车问题目前已经成为迫切需要解决的问题,所以建造自动化立体车库的时机和条件已经成熟,加上我们掌握的技术条件,我们完全可以制作出大量的自动化立体车库。4.2 初步可行性研究4.2.1 投资机会是否有希望随着机动车数量的日益剧增,很多大中城市不仅出现了道路上动态交通的严重堵塞,而且占有道路停车和占用居住区绿地停车现象越来越严重,从而进一步加剧了交通的拥挤,破坏了城市的居住环境。现在城市的停车难、乱停车的状况日益严重,已经影响到投资环境和城市的形象,引起了各方人士的关注。从总体上看,城市停车难问题的出现主要表现在停车需求与停车空间不足的矛盾、停车空间发展与城市用地不足的矛盾上。根据以上情况,以及在网络上对同类产品的调查研究发现,该产品的技术及经济优势很明显、投资机会很大。4.2.2是否需要作详细可行性分析通过现场的实习和翻阅资料我们了解到,最近几十年来我国城市机动车增长速度平均在10%15%,而城市道路平均增长速度只有2%3%,特别是大城市的机动车拥有量和交通量的增长远远超过交通基础设施的增长速度。如北京市,在20世纪90年代,小汽车平均增长速度达到30%左右,尤其是私人轿车增长更快,19921995年年递增率达45%以上,是全市机动车平均增长率的三倍,有的年份增长率达100%,但城市道路年增长率仅为1.2%,道路面积增长率为3.7%。在国际上一般认为城市道路面积率应当在25%为宜。目前美国华盛顿市为43%,纽约、曼哈顿市为35%,英国伦敦市为23%,日本东京为13%,北京市仅为11%。城市车辆的增多,如果与城市社会经济的发展相协调,并且没有超过城市空间理论容量所能容纳的限度,即属于正常现象,而由此直接导致的停车空间需求量的增长也是不可避免的。但是在研究两者的关系时,应考虑三种情况。第一是车辆的停放时间一般比行驶时间长的多,除了公交车以外,一般情况下,汽车行驶时间只占10%,有90%的时间都处于停泊状态。第二个情况是无论采取何种停放方式,都需要占用一定的空间,即停车车位和进出车通道所需要的时间,这个空间的面积比车辆本身的水平投影面积大2-3倍。第三是每辆车需要的停放空间不止一处,因为除车辆的所有者需要一定的停车空间外,在其驾车出行的过程中还需要停放,而且不止一处。前者为专用停车,后者公用停车。城市停车不但要占用相当规模的土地和空间,而且停车空间的分布和程度与城市土地级差收益的等级划分情况是一致的。这就是说,城市中土地价值最高的地区,也正是停车需求量最高的地区,因而使停车空间的扩展相当困难,需要付出很高的代价。机械式立体停车设备的应用为解决停车难问题提供了很好的方法。解决停车难问题,欧美国家和亚洲国家采取的措施有所不同。但立体化停车是各个国家都积极采取的措施,尤其是全自动化的机械式停车库,在很多国家和地区都得到了快速的发展。4.2.3 有待解决的关键性问题 a确定动力源和传动机构,然后根据实际情况选择必须的电机,链条,钢丝绳,制动器,减速器,以及搁支撑件的原材料,如链的选择,支撑件的选择,钢丝绳的确定等。振动、动平衡、发热、干涉等问题,有待进一步深入研究。 b由原品开发以前,同类型的产品研究处于开发阶段,皆处于刚刚起步阶段,无任何类似产品可进行对比。在应用实际工况时必然会产生新的问题,有待制造样机进行检测后反馈进行优化。4.2.4 初步经济效益预测 根据以上分析,且目前,根据市场情况和掌握的资料,目前国内每年新增车辆为20万量,而新增加的车位仅仅为2万个,所以,预计,大量的市场需求定能带来良好的市场效益。第五章 专题自动化立体车库管理系统摘要:文章结合当前国内外关于自动化立体车库管理系统的发展概况,阐述了自动化立体车库管理系统在智能建筑中的作用和地位,说明了智能建筑中自动化立体车库管理系统的组成、类型、功能与软件技术。 关键词:自动化立体车库 管理系统 Abstract:The article combines the current domestic and international concerning development general situation that automates the stereoscopic garage to manage the system, elaborating to automate the stereoscopic garage management system in intelligence construct function and position, explain that automate the stereoscopic garage management system to constitute in the intelligence building, type, function and software technique. Keyword:Automate the stereoscopic garage management system 近年来汽车的动态平衡与静态管理已成为许多专家学者重点研究的新课题。为了保证车辆安全和交通方便,迫切需要采用自动化程度高、方便快捷的停车场自动管理系统,提高停车场管理水平。现阶段的目标就是要提供满足人们工作、生活、娱乐环境更科学、规范、有效快捷、安全、方便的车库自动管理系统。车库管理系统正在向大型化、复杂化、集成化和高科技化方向发展,已经被纳入智能建筑的一个重要子系统,并且正与智能建筑的其它子系统进一步高度集成。智能车库管理系统采用先进技术和高度自动化的机电设备,将机械、电子计算机和自控设备以及智能IC卡技术有机地结合起来,通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能,实现脱机运行并提供种高效管理服务的系统。新型的智能车库将生活理念和建筑技术、信息技术、计算机电子技术等现代高科技完美结合,提供的是一种操作简单、使用方便、功能先进的人性化系统。它依靠高科技,以人为本,采用图形人机界面操作方式,提供一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的智能化、信息化生活空间,促进了人文环境的健康发展。1目前国内立体车库主要有以下几种类型11 平面车库系统平面车库系统因其主要采取感应式IC卡读卡方式,故也叫感应式车库系统。目前我国的车库仍是以平面停车场为主,一般建于建筑物的地下层,也有不少以公共区域如广场、道路边等作为停车场,其次就是酒店、企事业、工厂等单位自己规划设计的停车场。12 机械式停车场机械式停车场是指停车场完全由机械停车设备如曳引驱动机、导向轮、载车板、横移装置、控制柜、召唤操作盘、升降回转装置、搬运器等构成。分为升降横移类、垂直循环类、水平循环类、多层循环类、平面移动类、垂直升降类、简单升降类等类型。因其停车方式多样独特,具有很强的应用性。它的主要优点有占地面积小,选型多样、可具体结合场地特点设计,也可与其他方式相结合来实施,自动化程度高,操作使用方便,管理和维护也较为容易,具有定量存车的特点。13 智能立体停车库智能立体停车库系统又叫垂直升降式停车系统或电梯式立体停车库系统。它是集设备、操作、安全、监控、维护、管理为一体的智能化系统,触摸屏式的人机界面,操作和使用也极为方便,具备智能化管理及收费系统。其高度的智能检测和完善的服务体系可实现零故障运行。它最大的特点就是独创的分时控制功能,实现分时段、分层停车控制,有效提高车位利用率。通过键盘密码和IC卡即可实现汽车存取、收费的过程,操作简单、存取方便;并且可以与城市停车收费系统连接,可实现全市停车收费一卡通,并可加装监视系统与小区联网。另一种模块化智能型立体车库也开始趋于成熟,不仅实现了全模块化设计,采用了智能控制技术,更是充分利用了太阳能技术、能量蓄积(节能)技术。模块化智能型立体车库不再是一个整体建筑,它由独立的模块组合而成,如停车位、升降装置、智能载车器等分散的零部件,修建时只要像搭积木一样把各个零部件组装起来,就成了一个标准的立体车库,具有节省时间、成本低等优点。14 遥控停车场管理系统遥控停车场管理系统的特点是不受停车位置及方向限制,只要在遥控距离内即可控制开门及抬杆。遥控器携带方便、价格便宜,安装简单。其主要原理是在栏杆机控制箱及电动门控制器安装遥控接收卡及存储器卡,在使用时,只要遥控器的密码正确即可对系统进行控制。其产品经历了由拨码式到脉冲式再到循环式的发展过程,目前已日趋成熟。遥控停车场管理系统被广泛用于欧洲许多停车场及私人住宅。2 智能停车场收费系统的特点21 严格的收费管理系统对于目前的人工现金收费方式,不仅劳动强度大、效率低,而且很容易在财务上造成很大的漏洞和现金流失。采用IC卡收费管理系统,因收费都经电脑确认、统计与记录,避免了失误和作弊等现象,能有效地保障车场投资者的利益。22 防伪性能高因为IC卡保密性极高,它的加密功能一般电脑花上十年的时间也解不了,也无法进行仿造,从根本上保证了系统的可信度与可行性。23 高度安全稳健的管理在采取人工发卡、收卡的地方因疏漏而又没有随时记录可查,丢车或谎报丢车现象时有发生,给停车场管理带来许多不便,也给停车场带来了经济损失。而采用电脑收费管理系统后,因各种类型的卡在电脑中都有相关资料的详细记录;月租卡和储值卡丢失后可以及时补办;时租卡丢失也可随时检索,及时处理。同时系统配有图像对比功能。各类停车卡均有车牌号码存档,一卡专用,保证停放车辆的安全。当读卡控制器检测到车辆出现时,计算机自动调出此牌号与出场时牌照识别系统再次识别的牌号比较,在计算机的屏幕上实时显示各出人口车辆的卡号、状态、时间和车主的信息等。如果车牌不对,电脑随时提示,并发出警告,不得离场,等有关人员进行现场处理。24 可靠的耐用性无源的非接触式IC卡,卡内一般是线圈作数据传递和接收能源用,且全部密封,所以具有防尘和防水功能。它不用磁头读写,避免了磨损磁带、受干扰或因磁头积尘而失效的现象,一般可使用10万次以上。25 非接触式IC卡技术领先非接触式IC卡是将电磁技术、射频技术、计算机技术、代码识别技术综合应用的技术成果,具有极好的防水、防污、防油、防腐蚀、防静电破坏和防扭曲等特性。26 树立良好的企业形象良好的企业形象是企业无价的无形资产,现代化的高科技产品的使用无疑会提高企业的物业管理形象和知名度,采用电脑收费管理系统,无论从产品的造型方面,还是整套系统所带来的先进性及管理的科学性,都将给物业管理树立起良好的形象,使企业步人良性循环,不断开拓进取,成为科学管理的楷模。3 智能停车场系统的设备组成 智能停车场主要由人口、出口和中心管理三大部分组成。31 入口部分人口部分主要由感应式IC卡读写器、IC卡出卡机、对讲分机、摄像机、车辆感应器、车位检测器、入口控制板、全自动路闸、车辆检测线圈和车位显示屏等组成。3.2 出口部分出口部分主要由内含感应式IC卡读写器、摄像机、对讲分机、出口控制板、全自动路闸、车辆检测线圈和汽车影像对比系统组成。33 管理中心管理中心由收费管理电脑、监视器、硬盘录像机、报表打印机、停车场管理收费机和系统软件组成。4 智能停车场的系统构成4.1 车位显示系统整个智能停车场系统是一个全电脑管理系统,它需要实时检测各车位情况,为此可在每个车位设置一个检测器,通过信号处理器并入管理软件子系统,经管理软件分析后将当前的最佳停车车位给司机显示在车位显示屏上,同时车位提示灯开启并闪亮,提示司机在此停车。如果车位检测器检测到车库内已无空缺车位,则车位显示屏显示“车库满位”字样,出票机也显示“车库满位”字样,即不再允许车辆进库。4.2 防盗系统防盗系统是一套在各个车位加装的高码位遥控器,它与车位检测器并行工作。当司机入库停好车后,操作遥控器便给车辆上码;当司机准备出库取车时,操作遥控器给车辆解码。如无解码取车,则报警系统工作并联动相关报警器或启动监视系统进行录像,防止车辆被盗。4.3 监视系统监视系统由摄像机、控制器,监视器、录像机组成。主要是对停车库进行保安监视,确保停车安全可靠。4.4影像对比系统影像对比系统由摄像机、抓拍控制器、图像处理器等组成。当车辆进库刷卡或取票时,抓拍控制器工作,启动摄像机摄录一幅该车辆图像并连同司机所持的卡或票的信息一并存人系统数据库内。当车辆出库验卡或验票时,抓拍控制器再次工作,并启动摄像机摄下车牌号的图像,然后与系统数据库内的信息进行比较。若信息吻合,则自动路闸起栏放行车辆;否则,提示信息不予放行并自动报警。45 出口系统当车辆出库时,车辆检测器感应出库信号并通知主控计算机提示操作员准备操作,同时出口摄像机摄录一幅该车辆图像并将识别信息与计算机中对应卡号的所有相关信息进行比较,相符则自动计算出应交费,并通过收费显示牌显示,提示司机交费;如果不相符则示警,提示收费员根据汽车进场时所拍摄的图像进行人工比对。46 中心软件管理系统中心软件管理系统是整套停车场智能管理系统的核心部分,它主要由功能较强的PC机和打印机等外围设备组成。管理中心可作为一台服务器通过总线与下属设备联接,交换营运数据,并对营运的数据作自动统计,档案保存。系统具有密码保护功能,阻止非授权者侵入管理程序,并具有很强的图形显示功能,能把停车库平面图、泊车位的实时占用、出入口开闭状态以及通道封锁等情况在屏幕上显示出来,便于停车场的管理与调度。它不仅要为建设单位提供一种灵活、有效的管理模式,而且要具备自维护功能和一定的扩展功能,以适应将来技术的发展需要。5 智能停车场系统功能产品只是帮助人类更快捷、更方便、更简单地解决问题。智能停车场系统作为一种先进的产品最终是为人服务,它不能脱离以人为本的原则,否则技术再先进也是一种浪费。因此停车场技术的应用也应因地制宜,充分发挥停车场的所有功能。对于智能化的停车场除了一些基本功能而外还应具备以下的功能。51 感应卡功能(1)长距离感应;(2)具有防水、防磁、抗静电、耐磨损、信息储存量大、使用寿命长;(3)可通过感应卡来缴纳停车费,实现一卡通功能;(4)读写速度快,操作简便;(5)使用时没有方向性,可以以任意方向掠过读写器表面完成读写工作;(6)读写器与ID卡实施双向密码鉴别制。52 自动道闸功能(1)接受手动输入信号,便于调试安装;(2)延时、欠压、过压自动保护;(3)可缓冲接受两条抬闸指令,可连续过车;(4)电闸带RS485通信接口,可接受收费管理电脑的直接控制;(5)具有卸荷装置,以防止外力损坏;(6)具有防砸车控制系统,确保车辆安全;(7)行程控制以光电开关代替机械行程开关,使用寿命长;(8)兼容性好,确保不同类型客户的需求;(9)具有一套平衡机构,保证运行轻快、平稳、输入功率小;(10)增设紧急手动装置,以防止意外事件的发生;(11)全电路无触点控制系统,确保车辆安全。53 出入口票箱功能(1)感知车辆有无,无车不发卡或读卡;(2)临时用户按键取卡、吐卡若不取卡,在规定时间后自动收卡,避免卡的流失;(3)平时显示时钟与日期;(5)读卡判别,无效则灯光报警;(6)系统随时识读进入票箱感应区内已经过合法授权的感应卡、一次性读取卡上的卡类、卡号、挂失标志、进出场标志、有效期等数据项,送CPU处理后,根据卡的类别进入相应的处理程序,显示卡号及卡状态;(7)月租卡显示有效期及卡状态(有效、过期、挂失或进出场状态);(8)控制板能非实时联网运行,所有有效操作均在内存内建库存档,并可保存6000个以上的记录。记录数据可随时被有权限的管理员或领导访问及卸载。54 停车场管理软件功能(1)可读取物业管理系统数据,自动生成卡片进出权限;(2)图像双向识别比较功能;(3)特种车辆特殊处理功能;(4)自动完成临时卡收费、有效月租卡放行功能;(5)多种计费方式设置,用户自行设定选用;(6)读卡时显示卡类型及卡状态(有效、过期、挂失、进出场等状态);(7)可调出车辆出入的时钟日期,卸载挂失黑名单;(8)管理员权限分级。支持其它授权工作站调阅数据(事件和图像);(9)生成各类统计报表,具有强大的数据检索查询功能;(10)软件系统具有良好的兼容性及资料保密性;(11)停车场管理软件具有联网功能,可通过远程实时监视与控制;(12)全中文菜单式操作界面,操作简单、方便;(13)具备完善的财务监控和统计报表,预防资金的流失,主控中心可通过网络实时查询财务报表;(14)呼叫对讲功能,在任何时刻都可与指挥中心对讲联系;(15)易升级,可根据功能需求随时升级系统软件;(16)多种的温馨语音提示,不仅向车主发出问候,同时具备发布天气预报等功能。55 管理中心功能(1)可脱机运行,也可联网运行,即使在网络中断或PC出现故障时仍可正常运行;(2)车辆出入全智能逻辑自锁控制系统,严密控制持卡者进、出场的行为符合“一卡一车”的要求;(3)指挥并控制出入口各设定功能及进行系统动态控制;(4)高可靠性和适应性的数字式车辆检测系统,防砸车装置可保证无论是进场车辆或发生倒车的车辆,只要在闸杆下停留,闸杆就不会落下,具有手动方式起杆功能;(5)滚动式LED中文电子
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