【小型家用雙層立體車庫機械結構優(yōu)化的實踐報告9800字（論文）】

小型家用雙層立體車庫機械結構優(yōu)化的實踐報告目錄TOC\o"1-1"\h\u13398小型家用雙層立體車庫機械結構優(yōu)化的實踐報告 [19]。提升裝置主要由電動機、減速機構、卷筒和鋼絲繩組成。而傳動系統(tǒng)又在車庫中具有很重要的作用。目前在運動的傳遞過程中，主要使用鋼絲繩、液壓缸和鏈條三種方式，這幾種運動傳遞在不同方面的優(yōu)劣如表3.3所示：升降方式空間占用率提升質(zhì)量穩(wěn)定性成本制造與安裝維修鋼絲繩小高差低于三層，高差差液壓缸大高差價格貴中等中等鏈條小低好低于三層，低好好表3.3運動方式傳遞從表中可以看出，每種方法都有好有壞，因為立體車庫二層載車板的重量較小，立柱整體空間也比較小，對于鋼絲繩很適用，且考慮經(jīng)濟因素，最后選擇使用鋼絲繩來傳遞運動。鋼絲繩在提升機構具有很大的作用，提升時二層車庫的載荷和各種摩擦阻力將全部作用在提升鋼絲繩上，在對鋼絲繩的選擇上，對車庫整體的安全性有重要意義。鋼絲繩的選用：鋼絲繩承受的最大靜拉力S=30000查看機械設計手冊，選取其工作級別是M5，選擇系數(shù)C=0.1。鋼絲繩直徑的計算如下公式所示d=CS因此選擇鋼絲繩直徑為：d=12mm在鋼絲繩材料的選擇上選用鍍鋅鋼絲繩，這種鍍鋅后的鋼絲繩在性能上更加優(yōu)越，即抗腐蝕能力更強。選擇代號為ZAA的鋼絲繩；根據(jù)立體車庫行業(yè)常用鋼絲繩，選取《重要用途鋼絲繩》中的鋼絲繩，代號為6?19S，如圖3.2所示。圖3.2鋼絲繩結構繩芯為西魯式鋼絲芯，代號為IWRC；所選取鋼絲繩公稱抗拉強度是1770Mpa，其最小破斷力是90.7KN，質(zhì)量是58.4kg/(100m)?1；鋼絲繩選用的代號為選用型號為：12ZAA(6×19)S+IWRC1770ZS90.758.4GB/T8918的鋼絲繩。3.4載車板設計載車板可以進行平移和旋轉：旋轉載車板，平移載車板，在平移載車板和旋轉載車板上都配有電機用于實現(xiàn)載車板前后移動和旋轉。載車板的材料也以鋼結構為主，具有自重小強度高等優(yōu)點。如圖3.3所示:圖3.3平移機構示意圖旋轉機構轉臺和上層載車板組成，驅動裝置為電動機（黑色部分）。載車板的轉臺內(nèi)測有一圈齒條，工作時，電動機上齒輪和轉臺的齒條嚙合，實現(xiàn)上層載車板的旋轉。平移時，電機上的齒輪帶動鏈條，鏈條的另一端連接下層框架，電機啟動時帶動上層載車板前后移動。立體車庫的載車板按結構形式有拼板式和框架式兩種。 拼板式載車板底板的材料鍍鋅鋼板，在工廠用大型機械一次沖壓后整體成形，然后進行組裝，最后使用螺栓或焊接方式進行結構的連接。在各個構件完成后，對加工完成的鋼材構件進行二次加工，如噴漆等工藝，提高它的工作壽命，也可以最大程度減輕完成件的重量、整體上美觀。完成各項加工流程后，它的運輸也更方便、在施工時和各部件配合性好;因為是一次折彎，所以制造出來的載車板板材比較薄;在使用的時候載車板和地面緊密貼合，在停放車輛的時候不需要太多的技巧。 框架式載車板使用成型鋼材和鋼板焊接成框架,在車輪行走兩側，載車板表面鋼板采用防滑鋼材，在車輛停放后可以防止車輛移動。立體車庫的載車板的平移和旋轉機構都配有動力系統(tǒng)用于傳動。電動機啟動后，齒輪和齒條嚙合帶動載車板進行旋轉，便于駕駛員進行存取車。載車板的結構如圖3.4所示：圖3.4載車板外形載車板采用防滑鋼材，如圖3.5所示：圖3.5載車板材料5評價驗證與實效分析4.1電動機選型升降電機功率計算：己知條件：（１）車輛重量：M1（２）載車板重量：M（３）升降速度：V（４）配重重量：G（５）啟、停時，沖擊系數(shù)Ａ：?=1.1根據(jù)己知條件可以計算：總重量：M=M1＋MG=3000×9.8=29400N從減速電機到兩滑座滾輪的傳動總效率為：η=軸承傳動效率鏈條傳動效率滾動軸承摩擦系數(shù)圓柱形車輪摩擦系數(shù)0.98-0.990.95-0.980.0150.05-0.07表4.1常用機械傳動效率值滑座與立柱軌道之間的摩擦是滾動摩擦，取立柱與滑座車輪摩擦系數(shù)f=0.05，則升起載車板時受到的阻力G為：F=G×f=1470N所以載車板所需的功率為：P>Fv=30870×0.12=0.37KW實際功率需要大一些:P因為工作中采用兩個電機，所以:P考慮傳動過程中的各種摩擦阻力，設傳動過程中損耗的功率為20%，則P故電機所需的功率為P>所以選用CLPK22040503立體車庫專用電機，額定功率為：P=0.4KW；輸出扭矩為10.9kgf·m；輸出轉速為29r/min,立體車庫專用電機的制動率高，過載能力大，運行穩(wěn)定且噪音低，故滿足本車庫使用。載車板平移電機功率計算（1）速度計算：直行軌道長度L＝1m，車庫移出時間t＝5s，得移動速度v＝L/t＝0.2m/s。設計要求及己知條件：速度v＝L/t＝0.2m/s車輛最大質(zhì)量Q載車板質(zhì)量Q平移機構為滾動摩擦，摩擦滾輪的滾動摩擦系數(shù)為μ＝0.022根據(jù)己知條件可以得出：總質(zhì)量Q＝總重力G=29400N摩擦驅動力為F=Q×u=29400×0.022=646N則功率P＝F×V÷0.85＝646×0.2÷0.85=152W功率因數(shù)為0.85根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得電機型號為IPL22?0200?50S3B載車板旋轉電機計算選型：速度計算：旋轉軌道半徑r=0.8m旋轉軌道長度載車板旋轉出900即可，所以車輛旋轉時間t=5s，得移動速度v=設計要求及已知條件：（1）速度v＝0.105m/s（2）車輛最大質(zhì)量Q（3）上層載車板Q（4）此旋轉系統(tǒng)為摩擦驅動，摩擦滾輪的滾動摩擦系數(shù)為μ＝0.022根據(jù)己知條件可以得出：（5）總質(zhì)量Q＝（6）總重力為G=25480N（7）摩擦驅動力為F＝Q×μ＝25480×0.022=560N（8）則功率P＝F×V÷0.85＝560×0.105÷0.85=59W旋轉系統(tǒng)中選擇IPL22?0500?50S3B型號的旋轉電機。4.2立體車庫鋼結構連接小型家用雙層立體車庫中在建造過程中主要使用材料是鋼結構，車庫框架和載車板也是鋼結構進行連接。立體車庫的建造也需要使用不同種類的鋼材，各部分受力不同，使用的鋼材型號也不同，本方案主要采用工字型鋼、槽鋼等多種型號鋼材進行連接組裝,在一般鋼材中，其連接方法有焊接，鉚釘連接和螺栓連接。在載車板下層鋼結構框架的連接上采用焊接方式。由于連接方式的好壞將影響車庫整體結構的性能，所以在立體車庫建造中選擇一種實用的連接方法有很重要。本方案設計主要使用焊接和螺栓連接。4.2.1焊縫連接要求焊縫金屬要盡量相容，當不同材料焊接的時候，厚度在一側相差超過4mm時，應分別在寬度或厚度方向從一側或雙側做成坡度不大于1∶2.5的斜角，減少應力集中。防止使用中出現(xiàn)斷裂的情況。在施工中，焊縫按工作時候焊接的方式分為平焊、立焊、橫焊、仰焊，平焊施焊最方便，質(zhì)量易于保證;仰焊施焊條件最差，在人員作業(yè)時，兩種材料的焊接處的不能保證連接緊固，施工時需要避免這種焊接方式。4.2.2螺栓連接要求螺栓連接分普通螺栓連接和高強螺栓連接。普通螺栓是用AF(Q235一A·F）鋼制造的，按加工精度分為A、B、C三級。高強螺栓用高強鋼材制成，利用板間的摩擦阻力傳遞剪力。在立體車庫中，立柱“H”型鋼是立體車庫重量的主要承載部分，其與地面混凝土或其他鋼結構連接需要使用高強度螺栓。這種螺栓在受到力的作用后，有兩種狀態(tài)，分為摩擦型和承壓型兩種。4.3立體車庫鋼結構受力分析校核立體車庫主要由支承柱、載車板下層框架和支撐桿等構成,在主要支撐結構立柱的建造中，它也是用螺栓進行連接，立柱底座和混凝土中的螺栓進行連接,其他的一些機構，如載車板或者滑座連接就用焊接，螺栓或卡扣方式。中間支柱主要承擔壓應力和部分剪應力;前后面的四個支撐桿,主要承擔拉應力和彎曲應力。為提高立體車庫在運用時的穩(wěn)定性,載選用結構材質(zhì)時,一般均要求具有適當?shù)目估瓘姸群蛣傂?以符合應用要求。如果立體車庫的結構安全系數(shù)較高,還必須對車庫結構整體的穩(wěn)定性加以計算。立柱及車庫橫梁采用工字鋼，其屈服極限為Q235MPa，抗拉強度為375?500MPa。車庫鋼結構許用位移為10mm。小型家用轎車立體車庫設計所容許車型為普通家用小型車，設定上層載車板允許停放車輛最大重量為2000kg，設計載車板空載時自身重量約為1000kg，所以在滿載時，上層載車板及其載重為2000+1000=3000kg2、立柱穩(wěn)定性校核立柱受壓靜力。立柱的穩(wěn)定條件為:n=其中:Pc—臨界載荷P—工作載荷n—安全系數(shù)nω圖3.7立柱受垂直力簡圖(1）立柱的截面力學特性根據(jù)材料力學附錄型鋼表可得32a型H型鋼面積:A=67.156I慣性矩:II慣性半徑:(2）確定壓桿柔度λ=壓桿全長為500cm壓桿長度系數(shù)u=2，見機械手冊1壓桿柔度范圍值λ其中：彈性模量E=206×比例極限σ求壓桿柔度范圍值λ屈服極限σ查機械手冊1，a=30400N/λ如果λ=133>λ在立柱空載時受鋼制框架和上層載車板載荷G載車板上面停放有車輛時，求得立柱上的力為G立柱工作載荷為P由歐拉公式得臨界載荷:p由機械手冊1得，立柱結構中壓桿安全系數(shù)Np立柱穩(wěn)定安全系數(shù)n=可知安全結束語今天，中國加速奔跑,社會在發(fā)展，經(jīng)濟在進步，城市化進程也在加快,這從我們生活的點點滴滴都可以體現(xiàn)出來,對于普通的工薪家庭而言,擁有汽車再也不是一件可望不可及的事,而是進入普通家庭,為我們?nèi)粘３鲂刑峁┝撕艽蟮姆奖恪Ｆ嚁?shù)量還在增多,在一些大城市中，汽車的使用也隨著產(chǎn)生一些問題,最大的一方面就體現(xiàn)在停車難的問題上,就目前而言,建造立體車庫可以有效的緩解一些因其他因素無法擴張的傳統(tǒng)停車場。在我國,立體車庫雖然經(jīng)過了多年的發(fā)展,但在使用上還是比較依賴以前的一些設備,在社會進步的同時,立體車庫卻沒有跟上時代的步伐,顧客存取車時還是沒有解放雙手,而且還存在一定的安全隱患。立體車庫在設計理念,潛在市場及價值還有待挖掘。本文通過對一些立體車庫文獻的學習和對市面上的一些立體車庫實地考察,得出了以下結論:1.通過對立體車庫方面資料的查閱和學習,掌握了目前我國立體車庫市場投放的一些車庫型號,對比他們和國外的一些車庫差異，分析他們的發(fā)展前景。認為車庫在朝著智能化方向和小型化發(fā)展，更契合現(xiàn)在設備發(fā)展趨勢。2.安全性是車庫建造時一個不可忽略的問題，在現(xiàn)有的基礎上，未來可以加入編程器技術，使車庫更加智能化,也更加安全，減少人力成本,最終解放雙手,實現(xiàn)車輛的出入自動控制。經(jīng)濟實惠，本方案是準對老舊小區(qū)設計，所以在設計時考慮到了成本及安裝時對地面造成的影響，最小程度上減少花費3.目前市面上立體車庫使用液壓,鋼絲繩或者鏈條傳動,對他們進行分析,經(jīng)過比較,最終選定使用鋼絲繩卷筒進行傳動。通過分析不同載車板的優(yōu)劣，選出適合本方案的載車板,本方案是準對老舊小區(qū)設計，所以在設計時考慮到了成本及安裝時對地面造成的影響，最小程度上減少花費。4.經(jīng)濟實惠，本方案是準對老舊小區(qū)設計，所以在設計時考慮到了小區(qū)建筑物對建造和建造后車輛的使用造成的影響，車庫整體采用鋼結構，安裝維修方便。車庫整體結構緊湊，占用地面少，安裝時不會對地面進行大面積施工，最大程度降低安裝時對小區(qū)的影響。5.和其他車庫相比，本方案二層載車板使用可旋轉機構，二層載車板在落到地面后旋轉九十度，和停車位前方的道路方向保持一致，駕駛員可以直接開上去，不用進行轉彎或倒車等動作。也解決了老舊小區(qū)道路狹窄，停放車輛的麻煩的問題。參考文獻[1]嚴政梁.垂直循環(huán)立體車庫的結構設計與研究_江蘇科技大學[2]劉琳麗.簡易立體車庫設計及液壓驅動控制分析[D].山東科技大學,2018.[3]梁賀.簡易升降類立體車庫進化分析與創(chuàng)新設計研究[D].山東建筑大學,2019.[4]張文杰.新型無避讓立體車庫的結構設計與分析[D].青島科技大學,2020.[5]武少潔.無避讓立體車庫機械系統(tǒng)設計與穩(wěn)定性研究[D].河南工業(yè)大學,2015.[6]李文喆.無避讓式立體車庫的設計及結構優(yōu)化[D].華中科技大學,2016.[7]劉陽.智能魔方車庫的創(chuàng)新設計[D].武漢輕工大學,2019.[8]張常豐.露天停車場智能載運車系統(tǒng)設計及研究[D].湘潭大學,2019.[9]孫時雨.一種簡易