地下升降式自动化立体车库说明书

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摘 要本设计是根据我国近几年来房地产业的蓬勃发展和老百姓私家车的急剧增 多，私家车数量的急剧增加与车(位)库设置严重滞后的矛盾应运而生的自动 化车库。地下升降式自动化立体车库，是充分利用小区地下空间设置的新型车 库，其型号为单层 2 个车位。车库下降后可完全居于地面之下，车库表面能与 周边完全融为一体。并且每个车库均属独立空间，升降自如，停(取)车极为 方便，快捷，是充分利用地下空间改造或兴建的安全、新型、便捷式车库。该 车库设计新颖、独特、巧妙，实用性强，可以大大缓解小区车库(位)严重不 足的矛盾。 本说明书共分五章， 着重设计计算了钢丝绳及滑轮组机构、 载车板、 升降机构、横移入库机构以及库架等主要系统的设计计算。

关键词： 关键词：载车板 升降系统 横移 机构

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AbstractThe design is based on the developmrnt according to our country in the last few years real estate industry vigorous development and the common people private vehicle, the private vehicle quantity sharp growth and the vehicle (position) the storehouse establishment serious lag contradiction arises at the historic moment automated garage. The underground elevating automation three-dimensional garage, is the full use plot underground space establishment new garage, its model for single-layer 2 berth. After the garage drops may reside in under completely the ground, the garage surface energy and peripheral merges into one organic whole completely. And each garage is the space-independent, the fluctuation freely, stops (takes) the vehicle to be extremely convenient, quick, is the full use underground space transformation or the constructing security, new, the convenient -like garage. This garage design novel, is unique, is ingenious, usable, may alleviate the plot garage greatly (position) the serious insufficient contradiction. This instruction booklet altogether divides five chapters, the emphatically design calculation steel wire and the block and tackle organization, carried the template, the elevating mechanism, move horizontally the warehousing organization as well as storehouse and so on the main system design calculation. Key words: carries jacking system moves horizontally organization

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目

录

摘 要………………………………………………………………………………I Abstract ……………………………………………………………………………II 第 1 章 绪论 ………………………………………………………………………1 第 2 章 车库的结构设计计算和零件选 …………………………………………2 2.1 钢材的选用…………………………………………………………………2 2.1.1 库上边框钢材的选择 ………………………………………2 2.1.2

库架支撑钢的选择 …………………………………………2 2.1.3 上下层支撑钢的选择 ………………………………………3 2.1.4 升降台辅助支钢的选择 ……………………………………3 2.1.5 链轮支撑钢的选择 …………………………………………3 2.1.6 链轮辅助支撑钢的选择 ……………………………………3 2.1.7 滑轮支撑钢的选择 …………………………………………3 2.1.8 滑轮辅助支撑钢的选择 ……………………………………4 2.1.9 上下层支撑钢横向连接钢的选择……………………………4 2.1.10 滑轮支撑钢横向连接钢的选择 ……………………………4 2.1.11 链轮支撑钢横向连接钢的选择 ……………………………4 2.1.12 载车板横向边缘钢 ………………………………………… 5 2.2 载车板的 结构 和尺寸的设 计算 … …………… ………… ……5 2.3 升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定…………………………7 2.3.1 升降台结构的初步设计 ……………………………………7 2.3.2 钢丝绳的设计计算 ………………………………………8 2.3.3 钢丝绳夹的选择…………………………………………… 11 2.3.4 滑轮及其组件的设计计算………………………………… 12 2.3.5 卷筒的设计计算和尺寸确定……………………………… 17 2.3.6 升降链及链轮的选择 ……………………………………… 21 2.3.7 升降用电动机及变速器的设计计算及型号选择……………24 2.3.8 升降电动传动链及连轮的连轮的设计计算…………………25 2.4 横移机构结构的设计和各零部件的设计计算以及选择……………28 2.4.1 轨道和导轮的设计计算………………………………………29III

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2.4.2 横移电动机的设计计算及型号选择…………………………32 2.4.3 带及带轮的选择………………………………………………34 2.4.4 联轴器的选择…………………………………………………37 2.5 库钢架结构的设计……………………………………………………38 第 3 章 车库其它配备要求………………………………………………………40 3.1 电控系统………………………………………………………………40 3.1.1 控制系统组成…………………………………………………40 3.1.2 控制系统的运行方式…………………………………………41 3.1.3 控制系统的故障检测…………………………………………41 3.2 安全设置………………………………………………………………41 3.3 照明…………………………………………………………………… 42 3.4 通风…………………………………………………………………… 42 3.5 排水……………………

……………………………………………… 42 3.6 消防…………………………………………………………………… 42 第 4 章 经济可行性分析………………………………………………………… 44 4.1 市场需求……………………………………………………………… 44 4.2 初步可行性研究……………………………………………………… 45 4.2.1 投资机会调查统计…………………………………………… 45 4.2.2 经济成本核算………………………………………………… 45 第 5 章 专题论文………………………………………………………………… 46 5.1 除雪工作装置的概述………………………………………………… 46 5.2 多段式可越障除雪工作装置 (改进型除雪工作装置) ………………47 5.2.1 多段式可越障除雪工作装置优点………………………… 47 5.2.2 多段式可越障除雪工作装置的结构组成……………………48 5.2.3 工作装置的工作原理…………………………………………49 5.2.4 多段式样可越障除雪工作装置的使用要求…………………49 5.3 其它形式的除雪工作装置……………………………………………50 5.3.1 转子式除雪装置………………………………………………50 5.3.2 犁式除雪装置…………………………………………………50 5.3.3 多功能除雪装置………………………………………………51 5.4 除雪工作装置与车辆的匹配…………………………………………52 5.4.1 专用车…………………………………………………………52IV

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5.4.2 兼用型牵引车辆………………………………………………53 总 结………………………………………………………………………………55 致 谢………………………………………………………………………………56 参考文献……………………………………………………………………………57 附录 1 外文译文…………………………………………………………………58 附录 2 外文原文…………………………………………………………………67

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第1章

绪论

本设计是为适应现代化进程和解决小区车库(位)严重不足而设计研制的 一种新型家庭用自动化立体车库。该车库结构主要由钢丝绳及滑轮组机构、载 车板、升降机构、横移入库机构以及库架等部分组成。其工作原理为： 1 车辆入库：操作控制系统，升降台载着载车板通过升降系统以 4mm/min 的速度提升到达与地面相平处停止，车辆通过车库进口端开进，经升降台到达 载车板定位处。车辆停好位后，司机从库侧面走出。操作控制系统，升降台提 升着载车板和车辆向地下以 4mm/min 的速

度垂直下降。当载车板的导轮与地下 轨道相吻合时，升降系统停止运作，此时车库顶盖(附带与两侧升降台上)盖 住库顶且库顶与地面相平。随后通过电磁阀传感横移系统，载车板上的电机通 过带传动系统带动导轮沿着导轨横向移动，而导轮与载车板是一体的，所以载 车板载着车辆和导轮同步向左或向右移入库中两侧中的一个库中，通过传感系 统找正位置，横移停止运作。车辆入库结束。总共用时一分中左右。 2 车辆出库：操作控制系统，横移机构带动对应的载车板及上面的车辆横 向从小车库移出，沿轨道到达升降台指正位置，升降系统运作，升降台载着载 车板和车辆向上移动，同时车库盖打开。当升降台上面与地面相平时，上升停 止。司机从库口的左右两侧进到车内，开走。随后操作控制系统，车辆入库， 入库过程同上。 在不使用车库的情况下，车库顶盖盖住库顶，从上面看去与地面相平，并 且与附近路面和谐一致，既可以走人也可以通车辆。另外升降系统采用钢丝绳 传动，由链起升降平衡的作用。

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第2章2.1

车库的结构设计计算和零件选择钢材的选用〈 〈机械设计手册1〉 〉

2.1.1 车库上边框钢材的选择选择冷弯等边槽钢(GB/T6728-2002) 。通过查表 3.1-158 根据实际物理需 求 ， 选 择 H × B × t=300 × 200 × 10 。 理 论 质 量 为 10.221kg/m. 横 截 面 面 积 S=13.021 cm 2 ,重心 X。=1.517. 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。

图 2—1 矩形冷弯空心型钢结构

2.1.2 库架支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据实 际需求选择尺寸 H×B×t=300×200×10。理论重量为 72.7kg/m 横截面面积 S=92.6 cm 2 .材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 3500mm,数量为 4 根。 得质量为 m1 = 4 × 72.7 × 3.5 = 1017.8kg 。

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2.1.3 上下层支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据 实际需求选择尺寸 H×B×t=160×80×8。理论重量为 26.81kg/m 横截面面积 S=33.64 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 3000mm,数量为 4 根。得质量为 m2 = 4 × 26.81× 3 = 321.72kg

2.1.4 升降台辅助支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据 实际需求选择尺寸 H×B×t=100×50×5。理论重量为 10.484kg/m 横截面面积 S=13.365 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1000mm,数量为 4 根。得质量为 m3 = 4 × 10.484 × 1 = 41.936kg

2.1.5 链轮支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据 实际需求选择尺寸 H×B×t=120×50×6。理论重量为 15.097kg/m 横截面面积 S=19.232 cm 2 . 材料选

择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 500mm,数量为 4 根。得质量为 m4 = 4 ×15.097 × 0.5 = 30.194kg

2.1.6 链轮辅助支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据实 际需求选择尺寸 H×B×t=120×50×6。理论重量为 15.097kg/m 横截面面积 S=19.232 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 750mm,数量为 4 根。得质量为 m6 = 4 × 15.097 × 0.75 = 45.291kg

2.1.7 滑轮支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据 实际需求选择尺寸 H×B×t=120×50×6。理论重量为 15.097kg/m 横截面面积3

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S=19.232 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 750mm,数量为 4 根。得质量为 m6 = 4 × 15.097 × 0.75 = 45.291kg 。

2.1.8 滑轮辅助支撑钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据实 际需求选择尺寸 H×B×t=60×30×4。理论重量为 4.826kg/m 横截面面积 确定长度为 750mm,数量为 4 根。 S=6.147 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。 得质量为 m7 = 4 × 4.826 × 0.75 = 7.239kg

2.1.9 上下层支撑钢横向连接钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据实 际需求选择尺寸 H×B×t=100×50×5。理论重量为 10.484kg/m 横截面面积 S=13.365 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1850mm,数量为 2 根。得质量为 m8 = 2 × 10.484 ×1.85 = 38.7908kg 。

2.1.10 滑轮支撑钢横向连接钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据实 际需求选择尺寸 H×B×t=60×30×4。理论重量为 4.826kg/m 横截面面积 S=6.147 cm 2 . 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 1850mm,数量为 2 根。得质量为 m9 = 2 × 4.826 × 1.85 = 17.8562kg 。

链轮支撑钢横向连接钢的选择 2.1.11 链轮支撑钢横向连接钢的选择选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165,根据 实际需求选择尺寸 H×B×t=60×30×4。理论重量为 4.826kg/m 横截面面积 S=6.147 cm 2 .材料选择优质碳素结构钢 20 钢. 确定长度为 1850mm,数量为 2 根。 得质量为 m10 = 2 × 4.826 × 1.85 = 17.8562kg .

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图 2—2 矩形冷弯空心型钢结构

2.1.12 载车板横向边缘钢选择冷弯等边槽钢(GB/T6728-2002) 。通过查表 3.1-158 根据实际物理需 求 ， 选 择 H × B × t=100 × 50 × 4.0 。 理 论 质 量 为 5.788kg/m. 横 截 面 面 积 S=7.373 cm 2 , 重心 X。=1.448. 材料选择优质碳素结构钢 20 钢。确定长度为 4700mm,数量为 2 根。得质量为. m11 = 2 × 5.788 × 4.7 = 54.4072kg . (以上理论质量都是按钢的密度为 7.85g/ cm3 = 7850 kg m2 )

载车板的结构和尺寸的设计算〈 机械设计手册1 〉 〈机械设计手册 2.2 载车板的

结构和尺寸的设计算〈 机械设计手册1〉 〈由于本设计存车容量为 4700×1850×1450 中型车， 考虑力学性能， 设计结 构尺寸如图 2.3。 整体由冷弯空心型钢、冷弯等边槽钢和钢板焊接而成。 低部三横梁钢材选用矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165, 根据实际需求选择尺寸 H×B×t=160×80×8。 理论重量为 26.81kg/m 2 横截面面积 S=33.64 cm 。 材料选择优质碳素结构钢 20 钢. 确定长度为 1850mm,

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数量为 3 根。得质量为 m12 = 3 × 26.81× 1.85 = 148.7955kg .. 车板边梁选择冷弯等边槽钢(GB/T6728-2002) 。通过查表 3.1-158 根据实 际物理需求， 选择 H×B×t=100×50×4.0。 理论质量为 5.788kg/m.横截面面积 2 S=7.373 cm , 重心 X。=1.448. 材料选择优质碳素结构钢 20 钢. 确定长度为 4700mm,数量为 2 根。得质量为. m11 = 2 × 5.788 × 4.7 = 54.4072kg . 中部支撑刚选择矩形冷弯空心型钢结构(GB/T6723-1986) 。通过查表 3.1-165, 根据实际需求选择尺寸 H×B×t=100×50×5。 理论重量为 10.484kg/m 2 横截面面积 S=13.365 cm .材料选择优质碳素结构钢 20 钢确定长度为 1690mm, 数量为 2 根。得质量为. m13 = 2 ×10.484 ×1.69 = 35.43592kg 钢 板 材 料 采 用 ZG06Cr13Ni14Mo. 体 积 为 1.85 × 4.7 × 0.01 = 0.086m3 质 量 为m14 = 7850 × 0.086=675.1kg

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2—3 载车板结构示意图

2.3

升降系统各零部件的结构设计和尺寸确定

本系统主要通过电动机带动钢丝绳通过滑轮提升或下放载车板。结构主要 由升降台、钢丝绳及滑轮组件、链和链轮组件、卷筒组件、电动系统等组成。

2.3.1

升降台结构的初步设计

通过查《机械手册 3》第 28 篇要求，对升降台结构设计计算。其初步结构 主要由 螺栓、矩形边梁钢、链连轮、滑轮、 钢板 、连接板支撑钢等组成 机构如下7

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图 2—4 升降台结构

2.3.2 钢丝绳的设计计算。〈机械设计手册 〉 2.3.2 钢丝绳的设计计算。〈机械设计手册 2〉 〈1.机构工作类型的选择 由于本车库为家庭用车库，工作时间 1<t<2(小时) ,通过表 8.1-1 选择利 用等级 T5 2.机构载荷的等级的选择 车库机构一般承受中等载荷，较少承受大载荷，所以通过表 8.1-2 选择机构载 荷 L2

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3.机构工作类型的选择 通过机构工作类型 T5 和机构载荷 L2 查表 8.1-3 选择机构工作类型为 M5 4 钢丝绳的设计计算及选择 (1)类型选择 通过查表 8.1-6 根据起重机型用钢丝绳选择双绕绳式；按钢丝绕制方法选 择交互捻绕型；按钢丝绳中丝与丝接触状态选择线接触型；按股绳截面形状选 择圆形；按钢丝绳绳芯形式选择纤维芯型。 (2)选择计算 按 GB/T381-1983 计算，计算方法如下： m14 d = c Fmax 式中 d---钢丝绳最小直径(mm) Fmax --钢丝绳最大静拉力(N

) C---选择系数(mm/ N )选择系数 C 的取值按表 8.1-8 选取，通过结构 工作级别 M6 选择 C=0.109 对钢丝绳受力分析 (2—1)

δb

MPa

,安全系数 n=6.

图 2—5 升降机构总体受力9

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T--即为钢丝绳受力。 G---钢丝绳所提升的重物，包括载车板及附属零件，电机，升降台，滑轮， 导轮，链轮等。 粗略计算电机，滑轮，导轮，链轮及附带零部件质量各为 100kg,那么它 们总体质量为 500kg,升降台顶盖质量为 1000kg, 那么 G 的估算值为( m2 + m3 + L m13 + 500 + 1000 + 500) g = (321.72 + 41.936 + 30.194 + 9.652 + 45.29 + 7.239 + 38.79 + 17.85 + 17.85 + 54.407 + 148.7955 + 35.435 + 2000) × 10 = 27691.585 ≈ 30000 N

1 1 钢丝绳的最大受力 Fmax = T = G = × 30000 = 7500 N 4 4

所以钢丝绳的最小直径 d = C Fmax = 0.109 × 7500 = 8.66mm 故选择直径 d ≥ 8.66mm 通过表 8.1-9 选择钢丝绳公称直径为 d 0 = 20mm 钢丝绳应力的校核： 钢丝绳的破断应力应该满足公式F0 ≥ nFmax

(2—2)

式中F0 ——所选用的钢丝绳最小破断拉力(N) ;

n——安全系数，按表 8.1-8 选取。∴ F0 ≥ 6 × 7500=45000N

由表 8.1-9 知道直径为 20mm 的钢丝绳公称抗拉强度为 1670 MPa , 所以该钢 丝绳的最小破坏拉力为 221KN 所以 F0 =221000N>45000N 所选钢丝绳规格合格。10

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通过表 8.1-34 选择起重机型线接触钢丝绳 6 × 19S 型号钢丝绳。

2.3.3 钢丝绳夹的选择

图 2—6 钢丝绳夹根据表 8.1-35 选择 A=37.0 B=37 C=74 R=10.5 H=92 螺母 M16 材料为 KTH350-10(GB/T5976-1986) 钢丝绳夹的使用方法由表 8.1-38 查得每个接头处的钢丝绳夹最少为 4 个， 其安装结构及尺寸如下图：

图 2—7 钢丝绳夹的安装位置

其中 A=(6~7)d。=120~140mm

取 A=130mm。

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滑轮及其组件 及其组件的设计计算 2.3.4 滑轮及其组件的设计计算1 材料和结构的选择 滑轮用来对钢丝绳进行导向和支撑， 以改变绳索及其传递拉力的方向或平 衡绳索分支的拉力。 由于本设计的滑轮承受载荷中等， 选择材料为 ZG230-450, 制成实体滑轮。 2 滑轮主要尺寸的确定 绳槽半径 R 是根据钢丝绳直径 d 的最大允许偏差为 ±7 0 0 确定的。钢丝绳 绕进和绕出滑轮槽时偏斜的最大角度 (即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面 0 之间的角度)应不大于 4 。 绳槽表面的精度为 Ra 6.5 。滑轮的主要尺寸通过表 8.1-63 确定滑轮槽断 面尺寸

B1 = 60 E1 = 44 C = 1.5 R1 = 20 R2 = 16 R3 = 30 R4 = 5.0 M = 14 S = 14

图 2—8 滑轮基本尺寸(JB/T9005.1—1999)根据表 8.1-64 确定滑轮的直径 选择 D=400mm 3 滑轮形式的确定 由于结构好密封比较严密选择 A 型结构。

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