升降横移立体车库设计说明书 本文简介：
综合论文训练题目：升降横移立体车库设计系别：专业：机械工程及自动化姓名：同组人员：指导教师：20XX年X月X日摘要升降横移立体车库是目前中国立体车库的主要产品，对解决城市停车困难问题起到很大的帮助。升降横移立体车库主要由钢结构部分、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，易于实现控
升降横移立体车库设计说明书 本文内容：
综
合
论
文
训
练题目：升降横移立体车库设计
系别：
专业：机械工程及自动化
姓名：
同组人员：
指导教师：
20XX年X月X日
摘要
升降横移立体车库是目前中国立体车库的主要产品，对解决城市停车困难问题起到很大的帮助。升降横移立体车库主要由钢结构部分、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，易于实现控制及管理，车辆出入时间较短，安全性能较高。本设计使用单一电机或尽可能少的电机实现升降横移控制，同时各部件设计结构简单可靠，操作方便。
目录
摘要
II
第1章
引言
1
1.1.
立体车库调研
1
1.1.1
国内外生产情况
1
1.1.2
各类产品特点
1
1.2.
升降横移立体车库调研
2
1.1.3
升降横移式立体停车库的特点
2
1.1.4
升降横移式车库分类
3
1.1.5
功能要求
5
1.1.6
使用要求及相关问题
6
第2章
升降横移车库设计
9
2.1
方案综述
9
2.1.1
结构综述
9
2.1.2
传动方案设计
12
2.1.3
传动方式的整体特点
13
2.2
具体方案分析与介绍
14
2.2.1
丝杠螺母方式
14
2.2.2
连杆机构
15
2.2.3
液压机构
16
2.2.4
钢丝绳传动升降方式
17
2.2.5
齿轮传动横移方式
18
2.2.6
链传动横移方式
19
2.2.7
钢丝绳提升方式
19
2.2.8
钢丝绳与链条组合提升方式
21
2.2.9
单一升降横移方式
22
第3章
具体方案参数设计
22
3.1
方案选取
22
1.3.
升降系统参数计算及零件选择
23
3.1.1
主要设计参数
23
3.1.2
钢丝绳的选择与计算
24
3.1.3
滑轮的选择
25
3.1.4
滚筒的设计计算
27
3.1.5
电动机和减速机的设计计算
30
3.1.6
链及链轮的设计计算
31
3.2
横移系统设计计算
35
3.2.1
横移行走轮的设计
35
3.2.2
横移电动机的选择以及传动比分配与减速器的选择
38
3.2.3
横移链轮的选择
38
第4章
装配图及零件图
42
4.1
装配图
42第1章
引言
1.1.
立体车库调研
1.1.1
国内外生产情况
在立体车库生产中，日本的新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工；意大利的Sotefin、Interpark；德国的Palis等都是世界闻名的立体车库设备生产商。而我国的深圳怡丰、杭州西子联合、北京白唇鹿（盛泰铭）、唐山通宝、北京航天汇信、杭州友佳等也能在国内获得一定的销售市场。
国外的一些知名停车设备制造商,
拥有很多的技术专利储备,
制造水平较高,
他们以销售产品为主,
但售价相当高；国内厂家和科研机构研制出的样品,
虽然价格较低，但无法大批量生产,
技术性能、安全性、可靠性尚与国外产品有一定差距；中外合资企业,
其产品性能价格比适中,
但在引进、消化国外先进技术面临很多难题。
同时，对国内而言，现在使用的以大型公共停车库为主，立体停车库在国内现在只有一部分单位在投入使用中，并且这些单位里面只有一部分车库在使用。另外，我国在立体车库产业方面没有成套的生产管理体系。因此，立体车库在国内的发展前景还很大。
1.1.2
各类产品特点
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。其中升降横移式立体车库由于造价成本较低、配置灵活、拆卸也比较方便，可以最大程度降低风险系数，取得成功。而且，目前我国多数小区采用的也是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少，
因此升降横移式立体车库在国内车库市场占有绝对优势的市场份额，占有率约为80%。
各种立体车库的特点如下表所示。
类型
优点
缺点
容量
升降横移式
型式比较多,
规模可大可小,
对地形的适应性较强,
安装简便,工期短因此使用十分普遍。
每组设备必须留有至少一个空车位；在链条牵动运行过程不具有防止倾斜坠落功能。
多为两层、三层车库，每层停放几辆至几十辆不等。
巷道堆垛式
自动化程度高，封闭性好，存车安全。适用于长
设备结构复杂，相比其它类型故障率较高；取
一般在100辆以上。
期密集型存车
车时间过长。水平循环式
驱动机构较少，工作可靠，工作原理简单，与垂直循环式比较，耗能、振动及噪声均较低。
出入一辆车整个系统的车位全移动；占地面积较大，运动速度不能太高，出入库时间较长；一个环节出故障全线停运。
每层10～40辆。
垂直循环式
只需要一套驱动机构，较容易控制，停位较准确，结构简单，工作可靠，占地面积小，空间利用率也较高。可以建成地上、半地上、地下式等多种形式。
整个系统能量消耗大，振动及噪声较大，运动速度不高，出入库时间长;经济性差;只有一套驱动机构，一旦系统故障，不能实现紧急出车，工作机动性较差。
总共5～50辆。
多层循环式
可充分利用地下空间，墙体建筑费不高，隔振和噪声效果较好。
出入一辆车整个系统的车位全移动;结构较复杂，一般只适用于利用地下空间。
总共5～50辆。
垂直升降式
可以充分利用空间。一般都做成大型车库，这样平均到每个车位的成本较低。车位的布置形式多样。
设备结构复杂,
要有完善的闭锁和监测系统,
采用足够的安全措施和消防系统,
相对比较故障率高。
层数可达20余层，每层可停放20～40辆。
多层圆盘旋转式
进出口多,
可供多辆汽车同时进出,可自动计算旋转角度,
实现最佳调度,
停位准确,
可在一分钟内完成作。造价合理,
且系统的结构件可组合安装,
安装、维修费用低廉。适合于车辆密集区域或都市繁华地段
此系统十分庞大,
占地面积大,
所需的驱动力大,
噪音大,
若出现故障,
则整个系统处于瘫痪状态,
无法正常运行。而且外层的汽车没有开出,
中间的汽车无法开出来。
总共10～100辆
1.2.
升降横移立体车库调研
1.1.3
升降横移式立体停车库的特点
在众多的停车设备中，升降横移式立体停车的优点比较突出，主要表现在以下六个方面：①
节约占地面积，充分利用空间。一般来说，升降横移式立体停车
库的占地面积约为平面停车场的1/2-1/25，空间利用率比建筑自走式停车库提高了75%。②
相对造价比较低。升降横移式立体停车库每个泊位约5万元，而建筑自走式停车库每个泊位的造价约为15万元以上。③
使用方便，对操作人员的要求不高，操作简单、安全、可靠，存取车快捷，维护也很方便。一般存取一辆车约为80秒。④
减少了因路边停车而引起的交通事故。在许多城市的主要地段，司机往往没找着停车场就把车停靠在路边，这样就很容易阻塞交通，甚至引起交通事故。⑤
增加了汽车的防盗性和防护性。在车库的系统中配置有智能防盗装置、防火装置等，增强了车库的整体安全。⑥
改善了市容环境。在现代化的车库的设计中，不仅仅只是为了满足停车要求，更主要的是让其融入城市的整体建筑环境中，成为现代化大都市一道独特的风景。
升降横移式立体停车库是全自动化的停车方式，也是今后停车改革的主要方向。尤其是寸土寸金的大城市，采用机械式立体停车方式，显得尤为必要，而升降横移式立体停车库也在机械式立体停车库中显得更加普遍化、居民化和实用化。
1.1.4
升降横移式车库分类
（1）地上多层升降横移式
（2）半地下两三层升降横移式（3）单柱升降横移式
（4）跨梁升降横移式（5）后悬臂升降横移式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。
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。
1.1.5
功能要求
（1）主要功能要求
升降横移立体车库主要实现的功能是通过升降横移方式进行停车取车，设计中应首先保证该功能正常实现。其实现方式如下：
地面以上布置的升降横移立体车库运动特点如图所示：底层只能左右横移，顶层只能上下升降，中间层既可上下升降，又可左右横移。除顶层外，中间层和底层必须预留一个空车位，供进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；中间层、顶层进出车时，先要判断其对应的下方位置是否为空，不为空时要进行相应的横移处理，直到下方为空才可进行下降和进出车动作，进出车后再上升回到原位置。其运动总原则是：升降复位，平移不复位。地下布置、半地上半地下布置车库的结构与此类似。
（2）其他功能要求
机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到区域整体景观、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。最主要有以下几个方面：
1）、安全功能。升降横移车库除了考虑正常停车取车功能外，最主要的额外功能便是装置的安全和意外事故的处理。包括：升降机构静态和动态安全保护措施，即载车板在停止和运行过程的支撑或悬挂零件发生破坏时的安全性保证；车辆超载、超尺寸及停放不妥当的报警系统；采取封闭护栏方式防止人或其他东西进入车库，若动作区域有人或物、运行过程中有车想开进等意外情况，应采取报警，同时使设备不运行或停止运行；另外，需要车库设置较好的通风、排水系统以及便捷有效的消防系统。
2）、检测功能。车库中应该运用一些有效的传感器，如烟温传感器、检测断绳松绳或断链报警的位移传感器，以及警示装置、紧急停车开关、手动按钮、复位开关等。
3）、车库美观环保要求。设计车库中除了正常功能及相关安全保障措施外，应考虑美观、环保等要求，尽量保证让人使用舒适便利。
4）、管理功能。对于小型车库可采取人工收费人工监控，或者采用半自动化控制方式进行管理，对于大型复杂的车库应设置自动管理系统。
应用环境
升降横移式立体车库由于造价成本较低、配置灵活、拆卸也比较方便，可以最大程度降低风险系数，取得成功。而且，目前我国多数小区采用的也是多层升降横移式立体停车设备，大规模的仓储式机械停车库还很少，因此升降横移式立体车库适于我国的停车环境，易于进行市场推广，可行性高。
升降横移车库停车取车过程在立体车库中是较好的一种，但相对于常见的普通车场较为复杂一些，不宜应用于车辆频繁出入的公共场所，而是广泛适用于住宅小区、写字楼、酒店、宾馆等停放周期相对长一些地方。对于车辆频繁出入的场所，应改用流动性较好的车库或建造普通停车场。
同时，升降横移车库对车辆尺寸型号及载重限制较大，一个车库只适用于某些特定型号的车辆停放，大部分常用来停放常见小型车辆。
另外，在地形上来说，升降横移车库与地面平齐的一层需要每辆车都能够出入，因此相对于其他部分立体车库需要出口面较宽。
1.1.6
使用要求及相关问题
（1）对可靠程度的要求
1）、要求试车、检验安全可靠性、按照土建项目的质量要求进行基础的质量验收；2）要求定期检修、更换重要部件；3）传动、支撑使用的钢索和链条就要经常检修、维护，安全使用的传感器、定位使用的定位开关等其他定位设备要经常检修、更换。4）对停放车辆的尺寸、外形、重量都有限制。
现在使用的升降横移立体车库中，限定尺寸有很多种，但相差不会很大，例如上海金冠生产的车库的限定尺寸和限定重量为：
5）要求有过载保护
如果出现过载现象要有保护措施，例如，车辆超重的情况下，设置有锁定支撑装置，比如，调研中看到的钩子，避免事故的发生。
6）要求有应急措施，如断电、绳索突然崩断等
7）要有应急预案，重大存在安全隐患的因素有：机械伤害、触电事故、交通安全事故、火灾爆炸事故、高空坠落事故等，制定合理的应急预案，让事故现场有最小的损失。
另外，要求操作人员掌握一定的机电知识；操作人员应经常进行常规检查；要求使用环境不能超过要求范围；每次开机前对设备进行检查；要求要有过载（超重、超长）检测警报，一旦警报响即便采取措施。
（2）实地调研中对安全可靠性方面的措施
例：升降横移立体车库的尺寸、重量限制
（图1）例：为防止在工作中人员误闯入，车库四个角上放着报警装置，并方有监控设备（图
2、图3）
例：即起定位支撑又起在静止时保护车架不发生掉落的防坠器，如果钢索断了，能起到支撑作用（图4、图5）（3）安全事故分析
1）案例1：2009年，济南水景华庭小区内，一辆高约1.78米的白色面包车驶入限高1.55米的立体车库内，导致其他车辆和车库受损。（车库限高1.55米，肇事司机属于外来人员）。
分析原因：
保安没制止其行为并对其说明，这是操作人员的主观失误，未能合格的做好操作引导。
停放车辆超过了限高，其原因一方面是司机没注意限高提示，另一方面是车库没能将这种重要提示放到容易看到的地方。
警示：
选用操作人员时不能马虎，更方面都要过关
安全提示一定要放在司机容易看到的地方
2）案例2：2012年，杭州西湖文化广场地下升降横移立体车库的车位钢板突然发生倾斜，正巧砸中了红色“马六”的车顶。所幸，当时车上没人，并无人员受伤。
分析原因：
发生机械故障：定位开关坏了，下车位还没移开，上车位就开始下降；定位开关损坏的原因是因为车主在存取车过程中经常会踩到，一段时间后就损坏了。
操作人员没能在事故发生前制止事故，操作人员对事故的处理能力不够
警示：
像定位开关，传感器这些保证定位和人员安全的设施要布置在人员不易碰撞到的地方；
操作人员的对事故的处理能力要进行足够的培训。
（4）存在问题
每组车位必须预留空车位以实现上层车辆的移位，这样空间使用率还不太高；安全性有待提高；相对于公共停车场性价比还不够高；存放大型车辆不方便、尺寸限制大；存取车辆所使用的时间还有待缩短；新手停车很容易碰到车，不易停到相应位置。
（5）用户要求
安全性高；使用便捷；结构美观；噪声小；造价低；上下班高峰期能够高效的实现存取车辆。
第2章
升降横移车库设计
2.1
方案综述
2.1.1
结构综述
根据立体车库及升降横移车库存在的问题及用户的需求，目前主要是从车库整体设计方面进行解决。升降横移立体车库可以分成钢结构部分、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。
（1）、钢结构部分
升降横移式车库选用钢架结构，具有较大的优点。可靠性高；材料的强度高，钢结构自重小；材料的塑性和韧性好；钢结构制造简便，施工工期短；钢结构密闭性好。因而在经济性能和安全性能方面较好。
另外，在设计中，利用地坑式设计方法中，最底层和地面层的载车板均可搭在与地面接触的支点上，也能节省刚架构材料。
地面式五层车位的钢架结构
地坑式三层车位的钢架结构
（2）、载车板部分
载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架式载车板用型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，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，并具有较好的导入功能，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种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。
载车板类型
特点
缺点
框架式
需要设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产拼接式
强度大、刚度好、重量轻、减少基础承力，为整体折弯成型，适合于批量生产
平板式载车板及拼合示意图
另外，根据其结构特点来分也可分为三类：1、整体折弯拼焊型；2、拼装型；
3、折弯铆接型。性能特点比较如下：（4）、控制系统
以PLC搭建的立体车库控制系统,
实现了键盘输入地址和动作指令、LED显示车位、系统分别控制相应方向上的电机工作到达指定位置,
存取机构完成存取过程,系统自动恢复的全套动作。对于系统功能方面,
尽可能用软件实现代替硬件,
降低了系统的开发成本。只要根据需要进行扩展,
就可以完成大型立体车库系统的设计。
（5）、安全防护系统
车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于升降横移式立体车库，它的安全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。
1）防火措施：在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监控，并把监控信号传给中央控制系统。
2）急停措施：在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧急停止开关，并设为红色，以示醒目。
3）阻车装置：在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上，一般在载车板的后端一侧安装上一高25mm以上的阻车挡铁。防止超限运行装置：停车设备在升降过程中，在定位开关上方装有限位开关，当定位开关出现故障时，由限位开关使设备停止工作，起超程保护作用。
4）人车误入检出装置：设备运行时，必须装有防止人车误入装置，以确保安全，一般采用红外装置。一旦检测到在车库运作时，有人或其它物体进入车库，系统就会使这个车库停止运作。
5）防止载车板坠落装置：当载车板升至定位点后，需设置防坠装置，以防止载车板因故突然落下，伤害人车，一般防坠装置采用挂钩形式。挂钩防坠方式为电磁铁驱动。
2.1.2
传动方案设计
在传动方案设计中，主要有三大部分和其他部分的设计，即升降方式、横移方式、驱动方式，以及相关的保护装置等。下表为传动方案的分类情况及相关的设计要求。
表1
传动方案分类及设计要求
升降方式
横移方式
驱动方式
动态和静态卸载（保护）装置，限位设计。钢丝绳、链条的张紧及卸载
钢丝绳
钢丝绳
电机驱动
链条
链条钢丝绳链条组合
齿轮（或齿条）液压
液压
液压驱动
连杆机构
连杆机构滚珠丝杠
滚珠丝杠
气压驱动
（或二者相应组合）
设计要求：三层、每层5个车位（含空位）、地坑式或地面式，有过载保护，防坠落装置，尽量实现接触缓冲，稳定性要求，防载车板倾斜。
2.1.3
传动方式的整体特点
（1）、驱动方式特点
表2
驱动方式种类及特点
装置
优点
缺点
电机驱动
电机驱动精确度高，调速方便，负载中等
驱动速度慢，无行程保护，易发生撞击，电机驱动方式多数设计情况每个车都有提升电机和横移电机，而齿轮泵的磨损、电机本身以及减速箱等部件的损耗致使故障点多，维护复杂，费用高
液压驱动
液压系统具有很大的功率质量比，适合于大负载的情形。
其优点在于它的高精度、高灵敏度和安全性。比如在一些工作区域对所带电压有要求的场合。
1）油的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，故无法保证严格的传动比。2)、对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。3)、能量损失（泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动。
4)、系统出现故障时，不易查找原因。
气压驱动
结构简单、安全可靠、价格便宜
精度、可控性差，推力偏小。
（2）、传动方式特点
表3
传动方式的特点
传动方式
特点
缺点
比较适宜的配置（或组合）方法
钢丝绳传动
具有卷扬式（卷筒）曳引式（滑轮）。稳定性好，载车板提升的高度可以不加限制，造价比较低，跳丝、断丝容易判断
提升晃动幅度大，需要外卷筒和刹车盘，增加了安装调试的时间和造价，制造复杂且影响美观，安装时可能造成绳体打结或小股断裂，造成安全隐患。易损坏，需频繁更换，同时维护与更换需要换掉整根绳。
电机、减速装、卷筒、滑轮、钢丝绳、配重构成
链条传动
稳定性好，传动简单可靠，维修简单，只需将破坏链节更换掉，造价低廉。环境适应性好，可在高温潮湿环境下工作
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。
主要由电机、小链轮、大链轮、主轴、提升链轮、提升链、平衡链、载车板、导向块构成液压
同液压驱动
齿轮
尺寸小，寿命长，性能一般。开式可用于低速低精度传动
缓冲吸振能力差，安装精度要求高，环境适应性一般，传动距离短。
短距离
连杆传动
运动副一般均为低副，压强较小，载荷大；有利于润滑，磨损小；运动副元素的几何形状简单，加工简单。
部分需要防死点及自锁，运动累计位移误差大。需要平衡惯性力，高速情况下难以平衡
适于低速运动
滚珠丝杠传动
电机带动滚珠丝杠驱动载车板作升降动作。摩擦阻力小，结构简单
成本较高,
运行平稳性较链条驱动的差，要求滚道密封性好。
密封性能要求高
电传动
结构简单，高效等特点
对电机要求很高，系统复杂，维护困难，成本高，故障率高
现主要用于航天方向。目前不宜应用
2.2
具体方案分析与介绍
2.2.1
丝杠螺母方式
由电机带动小齿轮，将动力传递给大齿轮，再经过内螺纹（可制成滚珠及滚道方式）将回转运动变为丝杠的直线运动，丝杠与载车板相连，从而带动载车板的横移和升降。2.2.2
连杆机构
由曲柄滑块机构带动载车板升降（横移），载车板一般采用后悬臂式。
上述支撑方案中，曲柄滑块机构可采用如下机构，由曲柄滑块与四杆机构组成。滑块在极限位置时候有较长时间近似停歇功能，因此载车板几乎平稳到达相应位置，冲击小，不需要特别的减震装置。2.2.3
液压机构
液压机构进行传动传力大，具有行程保护、过载保护优势，具有防坠落架随车位运动，自身无任何机械动作，较一般采用的电磁式防坠落装置易发生的线路故障、电磁铁损坏、安全钩打不开等技术缺陷，防坠落架具有零故障、无需维修、更加安全可靠等优点。但无法保证严格的传动比；对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作；能量损失（泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动；系统出现故障时，不易查找原因。
可选零件：
液压马达：双向定量马达；
液压缸：单活塞杆双作用缸；
储油箱、过滤器、可调节流阀、分流阀、二位三通电磁换向阀。
外啮合齿轮泵：利用齿和泵壳形成的封闭容积的变化，完成泵的功能，不需要配流装置，不能变量。结构最简单、价格低、径向载荷大。
电磁换向阀：选用湿式电磁铁，寿命长，其电源采用直流型。交流型电磁铁启动电流大，在阀芯被卡主时易使电磁铁线圈烧坏。直流式工作可靠性，寿命长，换向冲击小，频率高。（电源系统要有一套降压和整流装置，费用高。但阀内带有整流器，通入的交流电经整流后再供给给电磁铁，使用方便）。
2.2.4
钢丝绳传动升降方式传动路径：电动机
——联轴器——小链轮——
大链轮——钢丝绳滚筒——钢
丝绳——滑轮——载车板
该方案优点：适合传递长距离的负载，能够承受多种载荷及变载荷的作用；承
载安全系数大，使用安全可靠；具有较高的抗拉强度、抗疲劳强度和抗冲
击韧性；耐磨、抗震、运转稳定性好。
该方案缺点：钢丝绳过载断裂时危害严重；须定期更换钢丝绳，检查润滑状
态。
安全措施及卸载方式
钢架设置挂钩于载车板下方防止载车板坠落
载车板提升到位后，钢架下半部弹出的销与载车板上的孔配合，从而卸
载，使钢绳变松。2.2.5
齿轮传动横移方式传动路径：电动机——
联轴器——齿轮减速器——横移轴——横移行走轮
优点：效率较高，传动比稳定，工作可靠性高，寿命长，结构紧凑，工作可靠。
缺点：制造和安装精度高，维护成本高，应用环境要求高,润滑条件要好,
不适合灰尘较多
以及距离较远的两轴之间的传动。
2.2.6
链传动横移方式传动路径：电动机
——
联轴器
——
小链轮
——
大链轮
——
横移轴
——
横移行走轮优点：能保持准确的平均传动比，传动效率较高，传递功率大，过载能力强；能在低速重载下较好工作；能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。
缺点：瞬时链速和瞬时传动比不为常数，工作中有冲击和噪声，磨损后易发生跳齿，不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。
2.2.7
钢丝绳提升方式1，载车板；2，卷扬筒；3，轴；4减速器；5，电动机；6，钢丝绳；7，限位器；8，定滑轮；9，电磁铁；10，挂钩
1，电动机；2，联轴器；3，减速器；4，载车板；5，滚轮优点：1、机械结构简单；2、每个载车板的电机和钢绳都是独立的，某个电机坏了，其他的车依旧可以实现存取（除了那辆车正上方的）3，钢丝绳价格低；缺点：1、钢丝绳寿命短，需要常更换；2、因为每个都有单独的电机，容易出现电机故障，故障排查麻烦；
2.2.8
钢丝绳与链条组合提升方式概况：该方式通过电机带动钢丝绳，在通过定滑轮与动滑轮提升载车板后面，同时地上层与地下层的同一面载车板通过同一条链条牵引。地面层只能横移，地上层只能升降，地下层也只能升降；
优点：1、升降总的只用两个电机，排查故障和更新设备就比较方便；2、一个竖直面的升降使用两根链条，节省链条使用数量；3、链条外廓尺寸大，
环境适应性好，可在高温潮湿环境下工作。
缺点：1、链条稳定性不够好；2、电机数量少，电机的使用次数就增多，更换周期就段。
2.2.9
单一升降横移方式
概况：统一由一处实现升降，其余位置载车板沿横移轨道运动实现横移。
优点：1，架构简单，加工布置方便；2，总的只用到4个电机，节省电机；3，只用到两个载车板，更新方便；4、钢绳便宜；5，存取车速度快；
缺点：1.空间利用率低，对于车多的地方不适宜；2、那两组钢丝绳经常使用，容易出故障。
第3章
具体方案参数设计
3.1
方案选取
本设计所选方案为钢丝绳提升方案，用独立电动机实现升降，横移方式为每个电机单独控制，所选方案示意图如下图所示。
1、载车板；2、卷扬筒；3、轴；4、减速器；5、电动机；6、钢丝绳；7、限位器；8、定滑轮；9、电磁铁；10、挂钩1.3.
升降系统参数计算及零件选择
3.1.1
主要设计参数
类型
三层升降横移式立体车库
存放辆数
13
形式
第二层可升降
全长
5200mm
全宽
1900mm
全高
1500mm
全重
1900kg
升降速度
0.15m/s
横移速度
8m/min
根据车位规格：（5200×1900×1500）mm；重量：2000kg。
确定车位尺寸：
停车长：车长+200=5200+200=5400mm；
停车宽：车宽+500=1900+500=2400mm；
停车高：车高+50≥1600,停车高=1600mm。3.1.2
钢丝绳的选择与计算
钢丝绳根据不同工作条件，必须保证一定的安全系数，依据JB/T8910-1999升降横移类机械式停车设备有关文献，推荐机械是立体车库的安全系数S要大于7，即
（3-1）
其中，
:钢丝绳破断拉力；
:钢丝绳最大工作静拉力(N)；
S:钢丝绳的安全系数；(3-2)
:钢丝绳破断拉力换算系数；
:钢丝绳破断拉力总和(N)；
把(3-2)代入(3-1)式：
(3-3)
由(3-5)式便可确定钢丝绳的直径d:
(3-4)d:钢丝绳最小直径(mm)；
c:选择系数()；
其中:
n—安全系数，取n=7;
k—钢丝绳控制折减系数，取k=0.92;
—钢丝绳充满系数，取
=0.46;
—钢丝公称抗拉强度，
=1770MPa;
求的c=0.117；同时带入（3-2）可得d=9.24mm；根据GB/T8919-2006选择的钢丝绳为6*19S+FC,d=12,
Fp=84.1kN,m=53.1kg/100m,
=1770MP
L1>5400+1600*2=8600mm,L2>32003.1.3
滑轮的选择
滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。滑轮直径是影响钢丝绳允许偏角的主要因素，在钢丝绳直径一定的情况下，滑轮直径越大，允许偏角越小。如果滑轮直径小必然造成钢丝绳缠绕的曲率半径小，致使钢丝绳的弯曲应力增加，所以对于某一直径的钢丝绳，确定滑轮直径应考虑钢丝绳的弯曲强度和偏角两个影响因素。滑轮的绳槽深度是影响钢丝绳允许偏角的又一因素，绳槽越深，允许偏角越大。但其对偏角影响一般不超过0.50，但考虑槽深更利于钢丝绳不跳槽现象的发生，所以在钢丝绳直径一定的情况下，选用深槽滑轮。
承受载荷不大小尺寸滑轮（D≤350mm）一般制成实体轮，用Q235-A或铸铁（如HT150）.承受载荷大的滑轮一般采用球铁（如QT420-10）或铸钢（如
ZG230-450、ZG270-500或ZG、35Mn等）、铸成带筋和孔或幅轮的结构。大型滑轮（D>800mm）一般用型钢和钢板的焊接结构。因而使用ZG450。
滑轮直径；取值315mm。
h—与工作级别和钢丝绳结构有关的系数；
d—钢丝绳的直径。
选用铸造滑轮
查起重机设计手册，得
参数如图所示：
3.1.4
滚筒的设计计算
材料的选择：根据国家标准，卷筒的材料一般采用不低于HT200铸铁、特殊需要时可以使用ZG230-450，ZG270-500铸钢或使用Q235-A焊接制造。根据需要采用HT300。
卷筒直径：
(3-5)
d—钢丝绳直径；
h—与机构工作级别和钢丝绳有关的系数，查表“系数h值”
根据JB/T
9006.1—1999和已有的成品选择D=315mm。
卷筒上有螺旋槽部分长
(3-6)
—最大起升高度，；
—滑轮组倍率；
—卷筒计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径
—为固定钢丝绳的安全圈数，取2；
P—绳槽节距；D—卷筒名义直径，；
卷筒长度：单层单联卷筒
(3-7)
单层双联卷筒(3-8)
多层卷绕卷筒
(3-9)
—无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定
—固定钢丝绳所需长度，
m—中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角决定
l—多层卷绕钢丝绳总长度，
n—多层卷绕圈数
根据需要和空间限制，选择单层双联卷筒根据R40系列和实际需要取值为600mm。D
D1
D2
D3
n
n1
L1
L2
L
315
290
285
17
6
6
60
20
600
因为，卷筒是=通过轴与链轮链接，而小链轮轴孔直径
采用阶梯轴，外面选用D=30；里面选用D=40，长5003.1.5
电动机和减速机的设计计算
滚筒转速:
；
分配=2.2
则，减速器后输出转速为19.8
选择选择YCJ系列减速电动机，（JB/T6447—1992）规格代号132S-4，端盖号F9，机座号280.
输出转速：
输出转矩：T=2517N·m
输出功率：
减速器：二级与三级减速电动机外形
A
B
C
D
E
F
G
H
K
AB
HD
LJ
HD’
LM
330
220
31
55
110
16
49
200
24
400
380
400
183
500
3.1.6
链及链轮的设计计算
(1)链传动的设计计算
传动比:
—小链轮转速（）
—大链轮转速（）
小链轮齿数且，
所以试取，大链轮齿数
设计功率
KWKW
—工况系数，查表“工况系数”取1.0；
—传递功率（KW）；
特定条件下单排链条传递的功率KW
(3-10)
—小链轮齿数系数，查表“小链轮齿数系数”，取1.34
—排数系数，查表：“排数系数”，取1.7
(2)链轮的设计计算
1、大链轮的参数计算
分度圆的直径：
齿顶圆直径：
—节距滚子外径排距，查表得10.16mm；
可在和范围内选择，但当选用时，因注意用展成法加工时有可能发生顶切。
综上所述：
齿根圆直径分度圆弦齿高，为了简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，
。
最大齿根距离：奇数齿
偶数齿轮毂厚度:取整
2、小链轮的参数计算
分度圆的直径：齿顶圆直径：—节距滚子外径排距，查表得10.16mm；
可在和范围内选择，但当选用时，因注意用展成法加工时有可能发生顶切。
综上所述：
齿根圆直径
分度圆弦齿高，为了简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，。
最大齿根距离：奇数齿
偶数齿3.2
横移系统设计计算
3.2.1
横移行走轮的设计
1.
横移行走轮参数计算
材料选择：轧制车轮材料，应不低于GB/T
699中规定的60钢；锻造车轮材料，踏面直径不大于400mm的车轮，应不低于GB/T
699中规定的45钢，踏面直径大于400mm的车轮，应不低于GB/T
699中规定的55钢；铸造车轮材料，应不低于GB/T
11352中规定的ZG340-640钢。根据实际应用选择45钢。
设直径D设为120mm，车轮与轨道有效接触长度为30mm
2.
驱动轮打滑检验
横移机构的运行是由于电动机所发出的驱动力矩传给驱动轮轴后，使车轮转动。如果此时车轮圆周切向力不大于车轮与轨道的最大粘着力，则车轮能滚动向前;否则将出现车轮在轨道上打滑的现象(既有滚动，又有滑动)。因为起动时驱动轮圆周切向力最大，容易发生打滑，所以在起动时需要进行验算。考虑最可能打滑的情况应按机构无载工作(此时轮压小)及驱动轮缘不摩擦轨道边缘时的情况进行计算。
为了保证不打滑，因此设计时常使粘着力与圆周切向力之比不小于规定的安全系数，即：(3-11)
—防止打滑的安全系数，常取1.05—1.2;
—粘着力；
—圆周切向力；
—驱动轮的轮压;
—粘着系数，即滑动摩擦系数，在室外工作时，取f=0.12;
(3-12)
—从动轮的轮压;
—车轮轴承的摩擦系数，滚珠式滚动轴承取0.015；
—轴承内径为0.05(m);
—滚动摩擦系数(m)，它与车轮和轨道的材料性质、几何尺寸及接触表面情况有关，当钢车轮直径为0.l2m时，对于平顶钢轨，k取0.0003；
—附加阻力系数，对驱动轮取1，从动轮取1.5;
—车轮直径(m);故横移机构的驱动轮可以保证不打滑。
3.
横移行走轮强度校核
根据经验，车轮在使用中，多为疲劳损伤，应按赫兹公式计算车轮与轨道接触疲劳强度。
1)
车轮踏面疲劳计算载荷:
(3-13)(3-14)(3-15)
—车轮踏面疲劳计算载荷(N);
—设备正常工作时的最大轮压(N);
—设备正常工作时的最小轮压(N);
2)
车轮踏面疲劳接触应力计算
根据赫兹公式可导出线接触时的局部挤压应力为
(3-16)
—与材料有关的许用线接触应力常数(MPa)，根据材料的抗拉强氏进行选择，当时，取
—车轮直径(mm);
—车轮与轨道有效接触长度(mm);
—转速系数，取;
—工作级别系数，取;所以，车轮满足接触强度的要求。所以直径D设为120mm，车轮与轨道有效接触长度为30mm，足够使用。
3.2.2
横移电动机的选择以及传动比分配与减速器的选择
轮子转速；
分配：
减速器输出转速：所以，横移电动机选择YCJ系列减速电动机，（JB、T6447—1992），电动机功率P=1.5kw，机座号为200，输出转速，输出转矩：T=943N·m，电动机规格代号：100L—6，端盖号F6
3.2.3
横移链轮的选择
(1)链传动设计计算
传动比
—小链轮转速（）
—大链轮转速（）
小链轮齿数且，
所以试取，大链轮齿数
试取，大链轮齿数
试取，大链轮齿数
注：增大，链条总拉力下降，多边形效应减弱，但结构重量增大；增大链传动的使用寿命降低。、取奇数，链节数LP为偶数时，可使链条与链轮轮齿摩擦均匀，优先选用齿数17、19、21、23、25、38、57、76、95和114。
大、小链轮齿数合理，所以，；
设计功率
—工况系数，取1.0；
—传递功率（KW）；
特定条件下单排链条传递的功率
—小链轮齿数系数，查表“小链轮齿数系数”，取1.34;
—排数系数，查表：“排数系数”，取1.0;
链排节距P：根据和由“ISO
A系列滚子链功率曲线图”或“ISO
B系列滚子链功率曲线图”选取。为使传动平稳、结构紧凑、宜选用小节距单排链；当速度高、功率大时，则选用小功率多排链。综合考虑选取08A链。mm。
验算小链轮轴孔直径
—链轮轴孔最大许用直径，查表“链轮轴孔最大许用直径”
选择
(2)横移链轮的设计计算
1、大链轮的参数计算
分度圆的直径：
齿顶圆直径：
—节距滚子外径排距，查表得10.16mm；
可在和范围内选择，但当选用时，因注意用展成法加工时有可能发生顶切。
综上所述：
齿根圆直径
分度圆弦齿高，为了简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，
。
最大齿根距离：奇数齿
偶数齿轮毂厚度：
取18mm
2、小链轮的参数计算
分度圆的直径：
齿顶圆直径：
—节距滚子外径排距，查表得10.16mm；
可在和范围内选择，但当选用时，因注意用展成法加工时有可能发生顶切。
综上所述：
齿根圆直径
分度圆弦齿高，为了简化放大齿形图的绘制而引入的辅助尺寸，
。
最大齿根距离：奇数齿
偶数齿第4章
装配图及零件图
4.1
装配图
1、主视图
该立体车库是通过减速电动机将运动传给链轮，然后链轮将运动传给轴，轴通过键将扭矩传给卷筒，然后卷筒转动，钢丝绳受力将载车板拉起或者放下的。其中，卷筒收到的弯矩由两个轴承传递给车架了，并且，由于两个卷筒的转速是相同的，所以钢丝绳的上升速度是相同的，并且，在载车板停止后，通过保险挂钩将其挂起，卸载了钢丝绳的拉力。
2、左视图3、俯视图4、横移视图5、滑轮连接图6、减速电动机连接图7、卷筒装配图4.2
零件图
4.2.1
卷筒轴零件图4.2.2
卷筒零件图
1、
主视图2、
左视剖面图3，车库车架零件图所选用工字钢剖面图第5章
总结
这次综合设计训练总的来说收获是很大的，在高老师和黄老师的指导下，让我对于如何完整的做好一个设计工作有了全面的认识，认识到了设计工作的复杂性，从调研到原理到结构设计等工作都有严格的要求，如果哪方面做的不够将使这个设计成为废品，有些设计想起来比较简单，但是，实际设计起来就会遇到很多麻烦，所以，我们在今后的工作中，要保持严谨的工作态度，对于问题要严格对待，不能忽视了一些看似微小的问题，做到，在把握住关键的同时，不忽略细节。
第6章
感谢
感谢X老师在小学期期间的指导以及小学期结束后那几天的悉心指导，多余那几天让我学会了很多东西，这可能是这辈子的财富。
感谢黄老师在整个设计工作中为我们做的，没有老师的指导，我的设计工作可能是不能按要求做完了，到最后，还是延后了几天，这里感谢老师的包容和支持，让我能够完成了这个设计工作。
感谢同组的同学，是因为你们的帮助，让我对于一些问题有了解决办法。
感谢班上其他同学，大家在同一个教室里工作，相互帮助、激励，得到了很大帮助。
参考文献
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Liu
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三层升降横移立体车库机械系统毕业设计论文
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巫世晶,
陈东,
多层升降横移式立体车库控制系统的设计.
起重机运输机械
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电梯工业.
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丁登祥,
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[P]
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