簡易液壓升降立體車庫設計

1、本科畢業(yè)設計說明書題 目：簡易液壓升降立體車庫設計 院 （部）： 機電工程學院專 業(yè)： 機械工程及自動化班 級： 機械0808姓 名： 學 號： 2008072087指導教師： 周海濤完成日期： 摘 要伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及汽車工業(yè)的發(fā)展，人們收入的提高，政府鼓勵支持汽車進入家庭及一系列相關優(yōu)惠政策的實施，城市小區(qū)以及各停車場汽車數(shù)量越來越多，在一些車站、碼頭、廣場、飯店、商業(yè)中心、住宅區(qū)，怎么樣能夠充分利用有限的城市空間，最大限度停放汽車已成為一個大的社會問題。人們探索各種解決之道，最終無障礙停車車庫走入人們的視線，這是由于無障礙停車車庫以其平均單車占地面積小的獨特特性，現(xiàn)在已經(jīng)被逐

2、漸推廣并被廣大用戶接受。同時由于家庭單用戶的增多，簡易升降式車庫得到快速發(fā)展。而簡易升降式車庫的驅(qū)動系統(tǒng)通常采用電機驅(qū)動，這取決于傳動的特點及其優(yōu)點，本文就是對簡易升無障礙停車車庫的機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動以及控制的設計計算，通過對機械部分具體結(jié)構(gòu)的設計計算、驅(qū)動部分力計算校核、以及其他輔助元件的設計選擇，使得無障礙停車車庫結(jié)構(gòu)更加合理、安全，提高驅(qū)動的效率以及無障礙停車車庫的經(jīng)濟性。關鍵詞：簡易無障礙停車車庫； 機械機構(gòu)；驅(qū)動元件；輔助元件The Design of Simple Lift GarageAbstractWith the rapid development of the social e

3、conomy and auto industry, and the dramatic increase of peoples income ,the government encouraged family to buy more cars, and supported a series of preferential policies related to the implementation of the urban area as well as an increasing number of car parking to carry out. In some stations, doc

4、ks, squares, hotels, commercial centers and residential areas, how to make full use of limited urban space to maximize the parked cars has become a major social problem. People come up with the various solutions .Finally the simple lift garage brings peoples attention .Because the average bicycle pa

5、rking area is small for its unique properties, and has now been gradually extended by the user to accept. At the same time, the increase use of single-user home results in the rapid development of easy parking of cars. The simple lift garage is usually driven by hydraulic drive system, which dependi

6、ng on the characteristics and advantages of the hydraulic drive .This article is parking on the simple mechanical structure, hydraulic drive and control the design and calculation, through the mechanical part of the specific structure of the design calculations, and checking hydraulic driving force

7、calculation part, hydraulic source .Other supporting elements of design options, which making the easy parking structure more rational and safe, improve the efficiency of hydraulic drive and parking in the economy.Key words：Simple hydraulic movements of the garage ；machinery sector；hydraulic driver；

8、auxiliary components1前 言1.1 簡易液壓升降式車庫的特點及研究意義 伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及汽車工業(yè)的發(fā)展，人們收入的提高，政府鼓勵支持汽車進入家庭及一系列相關優(yōu)惠政策的實施，城市小區(qū)以及各停車場汽車數(shù)量越來越多，在一些車站、碼頭、廣場、飯店、商業(yè)中心、住宅區(qū)，怎么樣充分利用有限的城市空間，最大限度停放汽車已成為一大的社會問題。人們探索各種解決之道，最終立體車庫走入人們的視線，這是由于立體車庫以其平均單車占地面積小的獨特特性，現(xiàn)已經(jīng)被逐漸推廣并被廣大用戶接受。 立體車庫作為一種立體的車庫結(jié)構(gòu)，也可以說是一種機電一體化產(chǎn)品，既有機械部分，還有電控制機構(gòu)、驅(qū)動部分等，

9、驅(qū)動有液壓傳動、氣壓傳動、電動傳動。立體車庫是在立體的空間完成升降的工作動作，將汽車放在垂直的空間內(nèi)，拓展了城市停車的空間，改善了城市的停車的壓力。它可在PLC、單片機等程序控制的條件下，采用氣壓、液壓傳動方式完成升降、橫移、垂直運動，實現(xiàn)小汽車在車庫內(nèi)的運輸存放，立體車庫與地下車庫相比可更加有效地保證人身和車輛的安全，人在車庫內(nèi)或車不停準位置，由電子控制的整個設備便不會運轉(zhuǎn)。應該說，機械車庫從管理上可以做到 徹底的人車分流。在地下車庫中采用機械存車，還可以免除采暖通風設施，因此，運行中的耗電量 比工人管理的地下車庫低得多。機械車庫一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺集裝而成。這 樣可以充分發(fā)揮其用地

10、少、可化整為零的優(yōu)勢，在住宅區(qū)的每個組團中或每棟樓下都可以隨機設立機械停車樓。這對眼下車庫短缺的小區(qū)解決停車難的問題提供了方便條件。 簡易液壓升降式車庫主要包括液壓舉升裝置、汽車支撐裝置、動力傳動系統(tǒng)、機械固定部件及動作控制部分組成。通過汽車支撐裝置將汽車穩(wěn)定在立體車庫上，當液壓動力傳動系統(tǒng)開始運行時，推動舉升裝置運動，從而完成車取車或者停車的目的，整個立體車庫還是要固定在地面上，從而就需要到機械固定部件的固定作用。隨著我國經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展，簡易升降式車庫行業(yè)將成為一個充滿生機的朝陽行業(yè)，簡易升降式車庫的技術也將得到長足的發(fā)展，總體來說，要從根本上解決城市的停車問題，簡易升降式車庫的普遍推廣

11、是必然的趨勢。停車位的空缺還很大，并且現(xiàn)在存在車庫挪用等一系列現(xiàn)象，也是停車位比實際統(tǒng)計的還要少。從近兩年立體停車設備停車位的增長速度一直保持在50%以上就能看出來，簡易升降式車庫的普遍應用的大勢是不可改變的，這一市場有著廣闊的前景。1.2 立體車庫的類型及特點（1） 升降橫移類機械式立體車庫：采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式立體車庫。特點：由于型式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對地的適應性較強，因此使用十分普遍。鋼結(jié)構(gòu)部分、載車板部分、鏈條傳動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護措施等。在立體車庫的市場份額約占70%。不足點：每組設備必須留有至少一個空車位；為鏈條牽動運行過程不具有防止傾斜墜落功能。升降橫

12、移類機械式立體車庫如圖1.1所示。圖1.1升降橫移類機械式立體車庫（2）垂直循環(huán)類機械式立體車庫：采用垂直方向做循環(huán)運動來存取車輛的機械式立體車庫。特點：省地,在58m2的地方建起大型垂直循環(huán)類機械停車庫，可容納34輛轎車，可省去購置土地的大量費用。在立體車庫的市場份額約占3-5%。不足點：設備結(jié)構(gòu)復雜，沒有完善的閉鎖和監(jiān)測系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對比較故障率高。最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差，因此有的用戶開始拆除。（3） 水平循環(huán)類機械式立體車庫：采用一個水平循環(huán)運動的車位系統(tǒng)來存取停放車輛的機械式立體車庫

13、。特點：可以省去進出車道，提建于狹長地形的地方，降低拉通風裝置的費用，若多層重疊可為大型停車場。但因一般只有一個出入口，所以存取車時間較長。在立體車庫的市場份額約占3-5%。不足點：但因一般只有一個出入口，所以存取車時間較長，最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差，因此有的用戶開始改造。（4） 多層循環(huán)類機械式立體車庫：采用通過使載車板作上下循環(huán)運動而實現(xiàn)車輛多層存放的機械式立體車庫。特點：無需坡道，節(jié)省占地，自動存取，建于地形細長且地面只允許設置一個出入口的場所。在立體車庫的市場份額約占1-2%。不足點：設備結(jié)構(gòu)復雜，相對比較故

14、障率高。 最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差，因此有的用戶開始改造。（5） 平面移動類機械式立體車庫：在同一層上用搬運或起重機平面移動車輛或泊車板平面橫移存取車輛，亦可搬運機和升降機配合實現(xiàn)多層平面移動存取車輛的機械式立體車庫。特點：一般設置在地上或半地下，準無人方式，地平面層為自走式，不僅降低建立立體車庫投資費用，而且地平面層可停放大尺寸車輛。在立體車庫的市場份額約占2-3%。不足點：設備結(jié)構(gòu)復雜，相對比較故障率高。 存車超過20輛時，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差。（6） 堆垛類機

15、械式立體車庫：以巷道堆垛機或橋式起重機將進到搬運器的車輛水平且垂直移動到存車位，并用存取機構(gòu)存取車輛的機械式立體車庫。特點：巷道堆垛類立體停車庫設備是20世紀60年代后歐洲根據(jù)自動化立體倉庫原理設計的一種專門用于停放小型汽車的立體立體車庫。是一種集機、光、電、自動控制為一體的全自動化立體立體車庫，它的出現(xiàn)解決了人們希望解決的大型自動化停車難題；全封閉車庫，存車安全等特點。該類車庫主要適用于大型密集式存車。在立體車庫的市場份額約占3-5%。不足點：設備結(jié)構(gòu)復雜，設有完善的閉鎖和監(jiān)測系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對比較故障率高。最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依

16、次取車第20輛約需30分鐘以上，實用性差，因此有的用戶開始改造。（7）垂直升降類機械式立體車庫：垂直升降類汽車立體車庫亦可稱為塔式立體立體車庫，通過提升機的升降和裝在提升機上的橫移機構(gòu)將車輛或載車板橫移，實現(xiàn)存取車輛的機械式立體車庫。特點：整個存車庫可多達2025層，即可停放4050輛車，占地面積不到50m2 ，空間利用率最高。適宜建筑在高度繁華的城市中心區(qū)域以及車輛集中停放的集聚點。在立體車庫的市場份額約占3-4%。不足點：設備結(jié)構(gòu)復雜，設有完善的閉鎖和監(jiān)測系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對比較故障率高。最遠車位一般一次取車需2分鐘，高峰取車時間依次取車時間過長，依次取車第20輛約需3

17、0分鐘以上，實用性差，因此有的用戶開始改造。（8） 簡易升降式立體車庫：車位分成上、下二層或二層以上，借助升降機構(gòu)或俯仰機構(gòu)使汽車存入或取出的簡易機械式立體車庫叫做簡易升降式立體車庫。簡易升降式立體車庫一般為準無人方式，即人離開后移動汽車的方式。特點：這類立體車庫的結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，多用于私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等。該類立體車庫可充分利用地下室空間場所，在面積一定時將至少增加二倍以上的停車位。 （9） 汽車專用升降機：汽車專用升降機是專門用作不同平面的汽車搬運的升降機，它只起搬運作用，無直接存取的作用。特點：可以代替汽車進出車庫的斜坡道，大大節(jié)省空間，提高車庫利用率，汽車專用升降機常用于

18、地下或樓層、屋頂或建筑內(nèi)自走式車庫存取汽車的搬運。由于簡易升降式車庫廣闊的市場和發(fā)展空間，以及目前簡易升降式車庫技術的不成熟，特選擇簡易升降式車庫為本設計題目。1.3 簡易液壓升降式車庫的工作原理立體車庫主要由底板來支撐汽車，而底板是通過螺栓聯(lián)接在底架上，當有汽車需要停靠時，液壓站提供液壓動力，推動液壓缸運動，使得活塞桿推動立體車庫底板下的底架，底架與四個立柱間由導軌來導向，根據(jù)設定的活塞桿的行程，底板到達指定的高度，然后汽車緩慢停在底板上。在正常車位情況下，當需要取車的時候，由于本簡易液壓升降式車庫由兩層組成，取上層車的時候，直接將其開出即可，如果取下層車，開啟液壓系統(tǒng)，通過液壓缸的活塞桿推

19、動剪叉結(jié)構(gòu)，從而推動底板底架到與地面相平，然后將其開出。本簡易液壓升降式車庫的結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。圖1.2 簡易液壓升降式車庫結(jié)構(gòu)1.4簡易液壓升降式車庫的結(jié)構(gòu)組成及其功能簡易液壓升降式車庫主要是由四個支柱、導軌、車庫底板、車庫底架、剪叉舉升機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、擋停部件、加強桿等組成。下面對各主要組成機構(gòu)部分進行分析。（1） 支柱和導軌立體車庫的四個支柱是由鋼板焊接而成，初步選定的鋼板厚度為10mm，根據(jù)其擠壓強度選擇鋼板的材料為Q235，焊接后的支柱長、寬、高定為: 1501006000mm，導軌只是起到導向的作用，在本設計中將4個導軌直接焊接在支柱上，因為車庫底板的升降主要是由剪叉機構(gòu)和液壓驅(qū)

20、動來完成的，所以導軌與底架間的摩擦較小。支柱通過抓地螺栓與地面聯(lián)接，使得支柱站立在地面上。（2） 車庫底板立體車庫的底板選用45鋼，厚度為3mm，為了便于底板的安裝與地坑下定期的衛(wèi)生清理和維修，每層的底板由兩個小底板組成，其中每個小底板長、寬設計為3000x2500mm,鋼板通過M10普通螺栓與底板底架聯(lián)接起來。（3） 車庫底架底架在立體車庫中起到舉足輕重的作用，對該立體車庫強度安全、結(jié)構(gòu)安全和升降的穩(wěn)定有著關鍵性作用。由于其特殊的作用，底架的材料也選為45鋼，底架選用厚度和寬度為20x50mm，長度分別為2400mm、2500mm、60000mm的矩形鋼材，鋼柱間通過焊接連接到一起因為底板比

21、較大，底架需要多個連接來支撐，同時由于需要導向定位，在底架上焊接導向連接機構(gòu)，整體底架如圖1.3所示。圖1.3 底架（4） 剪叉舉升機構(gòu) 剪叉舉升機構(gòu)的組成部分較多，剪叉結(jié)構(gòu)叉架選用45鋼，同時滾輪與導軌也采用45鋼，其外形結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。（5） 液壓系統(tǒng)在本設計中采用液壓作為驅(qū)動系統(tǒng)，液壓源采用獨立的液壓站提供液壓動力，通過調(diào)節(jié)液壓的同步系統(tǒng)，使兩個液壓缸同步動作，完成液壓缸活塞桿伸縮。（6） 擋停部件 當汽車開始駛?cè)肓Ⅲw車庫的底板上時，需要一個定位裝置，擋停部件就充當了這一角色，擋停部件主要就是一個帶斜度的鐵塊，當駕駛員駕駛汽車駛?cè)胲噹?，感覺到前輪與擋停部件有突然的碰撞的時候，說明汽車

22、到達指定位置，此時停車。圖1.4 剪叉結(jié)構(gòu)1.5簡易液壓升降式車庫的優(yōu)越性在眾多的停車設備中，簡易液壓升降式車庫的優(yōu)點較突出，表現(xiàn)在下幾個方面：（1） 結(jié)構(gòu)簡單、操作容易。（2） 占地面積較小，使用范圍較靈活。多用于私人住宅、企事業(yè)單位、地下室等。該類立體車庫可充分利用地下室空間場所，在面積一定時將至少增加二倍以上的停車位。（3） 隨著中國家庭汽車量的增大，其市場發(fā)展空間較大，經(jīng)濟效益較好。2 簡易液壓升降式車庫機械結(jié)構(gòu)設計2.1概述簡易液壓升降式車庫的機械結(jié)構(gòu)設計在立體車庫中有著重要的作用，主框架部分、載車板部分和傳動舉升系統(tǒng)是立體車庫的主要結(jié)構(gòu)組成部分，住框架部分幾乎承擔著整個簡易液壓升降

23、式車庫的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性還影響著整個立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性，所以如何設計主體框架部分、載車板部分和傳動舉升系統(tǒng)成為影響整個立體停車庫的關鍵因素。傳動舉升系統(tǒng)主要功用是傳遞原動機的功率，變換運動的形式以實現(xiàn)預定的要求。傳動裝置的性能、質(zhì)量及設計布局的合理與否，直接影響機器的工作性能、重量、成本及運轉(zhuǎn)費用，合理擬定傳動方案具有十分重要的意義。一般常用以下幾種傳動方案：方案一：皮帶傳動可用于兩軸中間距較大的傳動。優(yōu)點： 緩和沖擊、吸收震動、噪音少、成本低、保養(yǎng)維修較方便； 變化傳動比。缺點： 皮帶傳動易打滑，傳動比不準確 抗熱性差，抗過載能力差，易衰老 傳動阻

24、尼大，特別是在冷車時 使軸承側(cè)向受力過大 簡單點說，就是皮帶傳動優(yōu)點有中心距變化范圍廣，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，有緩沖載荷和安全保護作用，缺點是外徑尺寸大，效率低，傳動比不準確，使用壽命短。 方案二：鏈傳動舉升，平均傳動比準確，工作可靠，效率較高；傳動功率大，過載能力強，相同工況下的傳動尺寸?。豢稍趷毫迎h(huán)境中工作；易于實現(xiàn)較大中心距的傳動；結(jié)構(gòu)輕便，成本低。方案三：鋼絲繩舉升，鋼絲繩傳動的特點：優(yōu)點是鋼絲繩傳動可以獲得較大的提升高度，適合傳動長度較大的傳動，造價比較低，能有效降低制作成本，缺點是因為需要外加鋼絲繩桶和剎車盤增加了安裝調(diào)試的時間和造價。方案四：液壓傳動舉升，傳動準確平穩(wěn)，承載能力高，

25、可實現(xiàn)無極調(diào)速，傳動功率較大，驅(qū)動力大。好的傳動方案除應滿足工作機的性能和適應工作條件外，還應尺寸緊湊、成本低廉，傳動效率高等。綜上所述，選擇液壓傳動舉升方案更加合理，所以我們的傳動系統(tǒng)采用液壓傳動形式。2.2 機械主體結(jié)構(gòu)設計 主框架體系的基本構(gòu)成是由立體車庫的底板、底架、支柱等組成，底板與底架通過普通螺栓聯(lián)接起來，這種結(jié)構(gòu)體系通過結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎剛度來抵抗側(cè)向力的作用。主框架體系基本上都是由變形限值作為設計的控制條件，梁柱的截面尺寸主要由結(jié)構(gòu)的剛度而不是強度來決定。在具體的設計過程中，所選的梁柱截面尺寸如果滿足了規(guī)范對層間位移的限制要求，構(gòu)件的承載力一般也能滿足要求。本立體車庫主要是為了存取

26、小轎車而設計的，故車庫的底板以及底架大小要依此小轎車而定。外形尺寸為：長5500寬2000高1800mm，該型車的車自重2.5t，根據(jù)車庫設計的技術要求，將立體車庫底板的尺寸定為：長6000寬2500高2000mm。這樣的尺寸，不僅可以滿足轎車出入時的安全性，還最大限度的減少了停車所用的空間，十分符合建在小區(qū)內(nèi)的車庫的技術要求，并且提高了工程的經(jīng)濟性。支柱的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)所選車型的高度，以及其他余量高度，本設計中支柱的高度選為6000mm，由于支柱只要起到導向支撐，以及方便安裝的作用，故其材料選為Q235，支柱截面的長寬為150100mm，其中支柱截面部分尺寸如圖2.2所示。圖2.1支柱截面支

27、柱與地面連接處的支柱底座設計尺寸為直徑為300mm，厚度為15mm。由于支柱并不起到對車庫的支撐作用，故無需校核。2.2.2 底板的結(jié)構(gòu)設計及校核根據(jù)車庫設計的技術要求，需要用到兩個規(guī)格相同的底板，兩個底板并列聯(lián)接到車庫底架上，底板將立體車庫底板的尺寸定為：長3000寬2500厚3mm，底板并列聯(lián)接后的尺寸為600025003mm.由于對應力的承受能力要求較高，故底板的材料選為45鋼。 將底板聯(lián)接到底架上采用普通螺栓聯(lián)接，底板上需要加工的螺栓通孔設計直徑為12mm，數(shù)目為21個螺栓。螺栓孔的位置設計在板上為距離板的邊緣25mm處，螺栓孔在板上的分布。應力校核 當汽車停在底板上時，由于每個車輪與

28、底板的接觸面積為0.02平方米，總的接觸面積為0.08平方米，當人在車里面，再加上其他負重，以及汽車的自重，底板受到的力G=人重+自重+車F=（75+20+2500）10=25950N45鋼的抗拉強度pa底板上接觸面的擠壓應力pa 故材料及其底板尺寸選擇滿足要求，強度校核安。2.2.3 底架的結(jié)構(gòu)設計底板的外邊框架采用矩形實心的鋼材，鋼材規(guī)格為寬厚為5020mm，兩個寬邊長度為2500mm，長邊框架長度為6000mm，長寬框架通過焊接技術將其連接起來，框架的中間設計一個長寬厚為250010020mm的實心鋼架。由于底板框架跨度較大，需要加強鋼架對其強度加強，加強架鋼材選為角鋼，并與底板框架通過

29、焊接連接起來，角鋼的規(guī)格選為5050mm，在底板框架的長邊方向中心位置焊接一個加強架，在寬邊方向?qū)ΨQ焊接兩個加強鋼架，其長度分別為設計為2500mm和6000mm。見圖1.32.3 剪叉結(jié)構(gòu)設計該簡易液壓升降車庫的升降結(jié)構(gòu)部分采用剪叉結(jié)構(gòu)形式，因為剪叉升降結(jié)構(gòu)制造容易，價格低廉，堅實耐用，便于維修保養(yǎng)等特點，在民航、交通、冶金等行業(yè)逐步得到廣泛應用。首先要確定液壓缸也叉架桿的鉸接處，由于車庫底架的寬度B為2.5m，所以將剪叉結(jié)構(gòu)的叉架的長度設計為2m，當液壓缸下降到最低位置處，及剪叉升降臺下降到最低位置時，設計叉架桿與地面的最小夾角為=14，此時液壓缸處于最大的工作壓力狀態(tài)，根據(jù)公式 可求得液

30、壓缸與地面的夾角最小。同時由于a未知（a為活塞桿與叉架桿鉸接處與叉架桿的一端最短距離），但是考慮到剪叉架升降的位移關系及其車庫底架寬度，又因為活塞推力與臺面荷重量關系式 得知在不變的情況下，與成反比設計但是考慮到剪叉架升降的位移關系及其車庫底架寬度，a為0.9m，所以得出=33，當剪叉架與地面的夾角最小的時候液壓缸的荷重最大。叉架桿是剪叉結(jié)構(gòu)的基本組成構(gòu)件，也是關系到整個舉升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的關鍵，是最主要的舉升部分，是主要的受力機構(gòu)，對其設計成功與否關系到整個設計的成敗，由于其進行材料選擇，選為45鋼，熱軋鋼板，具體的叉架桿結(jié)構(gòu)外形如圖2.2所示。圖2.2叉架桿結(jié)構(gòu)外形2.3.1 確定叉架桿的結(jié)構(gòu)材

31、料及尺寸（1）對叉架桿進行受力分析首先對每個叉架的名稱編號如圖2.3所示。圖2.3叉架外形及編號對于桿3和桿4的活動鉸聯(lián)接在水平方向上除了摩擦力沒有其他力，故可以對其水平方向上的受力忽略不計，只對豎直方向受力考慮，現(xiàn)對桿3進行受力分析，如圖2.6所示。圖2.4桿3受力首先計算液壓缸的最大載荷，設人的重量為=80kg底板架的質(zhì)量底板架及其支撐桿質(zhì)量 設汽車駕駛員的重量為80kg，所以最大總荷載W=（M1+M人+M車）10 =（353.25+80+2.51000x2）10 =54332.5N 本設計中用兩個二級剪叉結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)構(gòu)對稱分布，所以每一級剪叉結(jié)構(gòu)的A1D1B桿受力W/2=27166N。根

32、據(jù)力學知識得出，當叉架升降結(jié)構(gòu)處于最低位置，即=14時，所受彎矩最大如圖2.7所示。圖2.5桿3所受彎矩 13256Nm （2.7）升降結(jié)構(gòu)最高位置，即=40時，桿所受的軸向力最大，如圖2.8所示。圖2.6桿3所受軸向力分析圖=7984N , =-7984N桿4的受力情況與桿3的受力情況一樣下面對桿1進行受力分析，如圖2.9所示。圖2.7桿1所受力分析圖對D點進行力矩分析： 可得=17316.5N下面繼續(xù)計算彎矩關系式，對上圖轉(zhuǎn)化后進行分析如圖2.10所示。圖2.8 桿1所受力矩 根據(jù)以上條件畫彎矩圖代入個力的數(shù)值，最大彎矩在C點，同時最大軸向力也在C點，從而得出最大彎矩 =54668Nm 。

33、計算軸向力，同樣將桿1的受力分析圖轉(zhuǎn)化為軸向力圖分析，如下圖2.11所示。圖2.9桿1的軸向力分析圖計算分析后得出，CD段所受的軸向力最大，= 76820N，將計算出的桿3和桿4的最大軸向力和最大彎矩與桿1比較，都小于桿1，故只對桿1在此狀態(tài)下進行應力狀態(tài)分析以及校核。計算該狀態(tài)下的應力，設叉架桿的截面面積A=bh則該應力狀態(tài)下的工作應力為 157.6Mpa 其中叉架桿實際工作應力，材料需用應力170Mpa，材料的極限應力，45鋼的為340Mpa，n安全系數(shù)，數(shù)值應該大于1，本設計中采用n為2根據(jù)要求選擇h=70mm由上式可以看出彎矩對工作應力的影響較軸向力要顯著的多，所以在計算時應該以最大彎

34、矩為主要的計算對象，桿1所受的最大工作應力，桿1的C截面擁有最大彎矩，即可以認為C截面擁有最大的工作應力，我們按照最大工作應力來選取合適的叉架桿的截面，將h=70mm代入上式：最大的工作應力= 163.4Mpa 170Mpab 27mm ，這里取b= 30 mm，即叉架桿的截面為 A1=bh=70 30 （2）叉架桿鉸接處校核桿1和桿3的鉸接處B所受的垂直載荷最大，故對其鉸接校核，此處的面積 A2=BH=600 所受最大載荷F=W/4=10112N 因此所受載荷 =F/A=168.5 Mpa =170Mpa,故該處鉸接強度滿足安全要求,因此其他的鉸接處同樣滿足強度安全要求。2.3.2 叉架橫軸

35、的設計選取連在活塞桿端部的橫軸.根據(jù)總體結(jié)構(gòu)布局確定橫軸的長度為500mm,因為液壓缸是單耳環(huán)聯(lián)接,耳環(huán)內(nèi)徑為50mm,因為耳環(huán)與橫軸間在工作時有相對轉(zhuǎn)動,所以設計橫軸的直徑d為48mm,單耳環(huán)的寬度值為60mm.將叉桿要聯(lián)接到橫軸處得孔進行加長處理,是兩者接觸面積適當?shù)脑龃髞頊p少彎曲應力及其剪應力,按照圖2.13對橫軸進行受力分析。當=14時,p=73644N,所以=36822N,作用于橫軸上的力p是均勻分布的,分布距離為60mm,所以力的分布均為: q=p/L=73644/0.06=1.23N/m 截面O上的最大彎矩為 M=X0.235-q0.030.03/2=8099.7Nm 截面C和截

36、面D上的剪力Q=36822N,所以彎曲應力為 25.2Mpa 剪切應力 14.3Mpa 均滿足安全要求,故尺寸設計合理。3動力系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的設計和選擇3.1選擇電動機1）按照設計的車庫大小，提升的高度為2000mm 選取提升和下降和過程都是45s完成，而且這一過程是勻速的，這樣就可以計算出提升的速度： 有電動機驅(qū)動液壓系統(tǒng)來帶動立體車庫的運動，電動機卷筒正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)載車板的提升和下降。 計算所需的功率： 其中：F,工作機構(gòu)的有效阻力（N） V，工作機構(gòu)的速度（m/s） ，工作機構(gòu)自身的傳動效率。由于是采用液壓缸來實現(xiàn)舉升和下降，采用垂直提升方式，由此可以計算出總的工作阻力F1=（人重+車重+

37、載車板重）10 =（80+2.510002+353.25）10 =54332.5N上式中取=0.97但實際情況需要將功率擴大些，P1=110%P=2.461.1=2.7kw 計算卷筒的轉(zhuǎn)速進一步選取電機有機械設計課程設計上公式： 選擇電機YZR132M2-63.2 液壓系統(tǒng)的設計剪叉舉升機構(gòu)主要是完成升降的動作，其升降驅(qū)動采用全液壓系統(tǒng)，這是因為采用液壓系統(tǒng)有以下特點：（1）在同等的體積下，液壓裝置能比其他裝置產(chǎn)生更多的動力，在同等的功率下，液壓裝置的體積小，重量輕，功率密度大，結(jié)構(gòu)緊湊，液壓馬達的體積和重量只有同等功率電機的12%。（2）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應快，液壓

38、裝置易于實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁的換向。（3）液壓裝置可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，（調(diào)速范圍可達到2000），還可以在運行的過程中實現(xiàn)調(diào)速。（4）液壓傳動易于實現(xiàn)自動化，他對液體壓力，流量和流動方向易于進行調(diào)解或控制。（5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。（6）液壓元件以實現(xiàn)了標準化，系列化，通用化，壓也系統(tǒng)的設計制造和使用都比較方便。當然液壓技術還存在許多缺點，例如，液壓在傳動過程中有較多的能量損失，液壓傳動易泄露，不僅污染工作場地，限制其應用范圍，可能引起失火事故，而且影響執(zhí)行部分的運動平穩(wěn)性及正確性。對油溫變化比較敏感，液壓元件制造精度要求較高，造價昂貴，出現(xiàn)故障不易找到原因，但在實際的應用中，可以通過有效的措施來減小不利因素帶來的影響。3.2.1液壓系統(tǒng)的基本方案液壓執(zhí)行元件主要是液壓缸和液壓泵，前者主要是實現(xiàn)直線運動，后者完成回轉(zhuǎn)運動。本方案采用兩個完全相同的液壓缸，其運動完全同步。 3.2.2 確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù) 參考升降產(chǎn)品的技術參數(shù)可知起升高度為2000mm時，平均起升時間為45s設計成本簡易液壓立體車庫最小起升時間為40s最大起升時間為50s，由此可計算出