论文部分内容阅读
【摘 要】随着中国的经济以及科学技术的不断发展，特别是在党的十八大以来的五年我国在汽车制造这一方面的技术取得了很大的进步，汽车的产量飞速增长。为了解决“停车难”这一问题，机械式立体停车设备应运而生，而且不断发展。由于立体停车设备有着安全系数高，自动化水平高，存取车效率高，以及土地利用率高等优点。
【关键词】立体停车设备;平面移动;升降系统;主体钢架
1 前言
我国的电梯式车立体停车库的发展从20世纪90年代中期就开始了，在21世纪的时候开始引进并且生产立体停车设备。在目前，立体车库在北京、上海、深圳等地。此外，尽管我国的立体车库发展已经具有了自己的特色，但并不乐观，为了解决以上这些问题，立体车库顺应时代的发展，由于其特殊的优点以及功能应运而生。本文特此进行设计。
2 工作原理以及结构组成
本设备通过升降电梯以及运载装备对车辆进行存取。首先消费者通过刷卡等方式先进入大门，而后用户将车开进升降电梯，由升降电梯将车辆运送到各层，然后各层由运载小车将车辆送到各个停车位，取车过程与存车过程相反。本次设计是在平面移动式的立体停车设备上进行一定的设计。采用了电梯设备与钢架相结合的构造组成了整个停车设备的主体。
3 升降电梯的设计及数据计算
经过对市场上电机的调查与比较，以及查阅相关的文献，我们选择变频变压调速电机。经过对市面上的小型车辆进行调查，现在市场上的小型车辆的重量一般情况下不超过1800kg，本次设计将升降电梯的上升与下降速度定为1.5m/s即
，
。电梯本身的重量为700kg，而且由于升降过程中会有摩擦以及钢丝绳的由于弹性产生的阻力，在这里取机械效率
。取升降系统的平衡系数
提升电机功率计算公式：
此公式中，Q-车辆重量（Kg）;V-曳引轮节径线速度（m/s）;G -升降电梯重量（Kg）i-曳引比;通常情况下为1;
-设备总的机械传动效率;
-升降系统平衡系数。
得到电机的功率：
通过查阅机械设计手册，选择的电机型号为YZRDW250M-8/4，这种电机的额定输出功率为30KW，额定转速为1390rmp。本次设计中采用4根钢丝绳，提升的总重量为升降电梯与提升车辆的重量之和，车辆的最大质量为1800kg，升降电梯的质量为700kg，因此，总质量为
。平均作用在每根钢丝绳上的最大拉力为6125N。钢丝绳计算公式：
，
—鋼丝绳所允许的最小直径;
—钢丝绳所受的最大拉力;
—选择系数（
）。选择系数计算公式：
，
—安全系数，这里取
;
—钢丝绳充满系数，这里取
;
—折减系数，这里取
;
—钢丝公称抗拉强度，
。
，因此在本次设计中，选择直径为
的圆股钢丝绳。
钢丝绳校核：破断拉力
钢丝绳满足工作要求。曳引轮直径D与钢丝绳的直径d的比值不小于40，即
，
，从而得到
，在本次设计中取
。设备的运动行程相对较长，在这里取
。
在本次设计中，取
，因此当量动载荷
对于转速比较高的轴承（
）可以按照轴承的基本额定动载荷来确定轴承的选型。计算轴承基本额定动载荷公式如下：
c—基本额定动载荷计算值;p—当量动载荷;
—壽命因数，这里取
;
—力矩载荷因数，这里取
;
—冲击载荷因数，这里取
;
—速度因数，这里取
;
—温度因数，这里取
;
—基本额定动载荷的标准值。
根据机械设计手册本次设计中选用深沟球轴承6212，基本额定载荷
，因此
，接下来对轴承的寿命进行校核。轴承寿命校核公式：
此公式中，
—轴承额定寿命;
—滑轮转速。
。因此轴承校核成功，选择合适。
配重块计算公式：
，
—配重块重量;
—升降系统平衡系数，在这里取0.4;
—升降设备自身重量;
—额定车辆的重量;
;
配重块选择质量为1420kg的铅块。
4 设计钢架结构
本次设计的的立体停车设备的每个横梁都选择的是HW200×200×8×12mm。钢架之间的连接方式是通过螺栓连接，本次设计的停车设备一共有三层，因此整个设备的总体尺寸长×宽×高为28600×22000×5400mm。
停车位下方的起支撑作用的钢架结构直接搭在这两根横梁上，因此主要校核的是这一部分的横梁。根据公式，
此公式中，
—截面彎矩;
—力臂长度;
—惯性矩，在这里取
;截面弯矩计算公式：
;此公式中，
—作用力，本次设计中为2817.5N;
;剪应力公式：
在此公式中，
—剪力，在这里为3622.75N;
—截面面积，在这里为
;b—中心到边线的距离;
;得到
。
所以选用这种类型的H钢作为横梁能够满足莫尔强度理论的条件，横梁采用材料为Q345B的HW200×200×8×12能够完成本次设计的应用条件。
在本次设计中，钢架结构的主要连接方式选择螺栓连接。
螺栓直径确定的公式：
，
—螺栓的最小直径，
—受剪切面数，
—挤压强度，
—作用力，在这里取
，本次实验中钢架结构为静载荷，所以
计算公式：
，
—屈服强度，在这里
;將各数据带入公式（4.6）与（4.7）中得到
，在本次设计中取螺栓直径
。
5 结论
本文对机械式立体停车设备的国内外现状进行了调查，确定了机械式立体停车设备的种类，以及各类立体停车设备的特点以及应用环境。对立体停车设备的整体停车位的布局和钢架结构等方面进行了分析与研究。
参考文献：
[1] 王美馨.重庆主城核心区立体停车楼设计研究[D].重庆交通大学 2014.
[2] 苗利军，王志伟，孟玲琴.高效平面移动式立体停车库设计[J].起重运输机械，2014（05）：24-28.
[3] 肖跃军，伍九畴，张峰，薛宁，申理仁，谢鑫.升降横移式立体停车库的结构设计与控制研究[J].低碳世界，2019，9（02）：126-127.
[4] 陈新，张南.立体车库的现状与发展趋势[J].起重运输机械，2018（02）：65-68.
[14] Min Zhang，Songling Zhang，Jia Jin，Pengpeng Wang.Design for Environmental Three-Dimensional Parking Equipment[P].2016 7th International Conference on Education，Management，Computer and Medicine（EMCM 2016），2017.
[15] Zhigang Zhu，Huisu Chen，Wenxiang Xu，Lin Liu.Parking simulation of three-dimensional multi-sized star-shaped particles[J].Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering，2014，22（3）.
（作者单位：东北大学机械工程与自动化学院）
【关键词】立体停车设备;平面移动;升降系统;主体钢架
1 前言
我国的电梯式车立体停车库的发展从20世纪90年代中期就开始了，在21世纪的时候开始引进并且生产立体停车设备。在目前，立体车库在北京、上海、深圳等地。此外，尽管我国的立体车库发展已经具有了自己的特色，但并不乐观，为了解决以上这些问题，立体车库顺应时代的发展，由于其特殊的优点以及功能应运而生。本文特此进行设计。
2 工作原理以及结构组成
本设备通过升降电梯以及运载装备对车辆进行存取。首先消费者通过刷卡等方式先进入大门，而后用户将车开进升降电梯，由升降电梯将车辆运送到各层，然后各层由运载小车将车辆送到各个停车位，取车过程与存车过程相反。本次设计是在平面移动式的立体停车设备上进行一定的设计。采用了电梯设备与钢架相结合的构造组成了整个停车设备的主体。
3 升降电梯的设计及数据计算
经过对市场上电机的调查与比较，以及查阅相关的文献，我们选择变频变压调速电机。经过对市面上的小型车辆进行调查，现在市场上的小型车辆的重量一般情况下不超过1800kg，本次设计将升降电梯的上升与下降速度定为1.5m/s即
，。电梯本身的重量为700kg，而且由于升降过程中会有摩擦以及钢丝绳的由于弹性产生的阻力，在这里取机械效率。取升降系统的平衡系数
提升电机功率计算公式：
此公式中，Q-车辆重量（Kg）;V-曳引轮节径线速度（m/s）;G -升降电梯重量（Kg）i-曳引比;通常情况下为1;-设备总的机械传动效率;-升降系统平衡系数。
得到电机的功率：
通过查阅机械设计手册，选择的电机型号为YZRDW250M-8/4，这种电机的额定输出功率为30KW，额定转速为1390rmp。本次设计中采用4根钢丝绳，提升的总重量为升降电梯与提升车辆的重量之和，车辆的最大质量为1800kg，升降电梯的质量为700kg，因此，总质量为
。平均作用在每根钢丝绳上的最大拉力为6125N。钢丝绳计算公式：，—鋼丝绳所允许的最小直径;—钢丝绳所受的最大拉力;—选择系数（）。选择系数计算公式：，—安全系数，这里取;—钢丝绳充满系数，这里取;—折减系数，这里取;—钢丝公称抗拉强度，。，因此在本次设计中，选择直径为的圆股钢丝绳。
钢丝绳校核：破断拉力
钢丝绳满足工作要求。曳引轮直径D与钢丝绳的直径d的比值不小于40，即
，，从而得到，在本次设计中取。设备的运动行程相对较长，在这里取。
在本次设计中，取
，因此当量动载荷
对于转速比较高的轴承（
）可以按照轴承的基本额定动载荷来确定轴承的选型。计算轴承基本额定动载荷公式如下： c—基本额定动载荷计算值;p—当量动载荷;—壽命因数，这里取;—力矩载荷因数，这里取;—冲击载荷因数，这里取;—速度因数，这里取;—温度因数，这里取;—基本额定动载荷的标准值。
根据机械设计手册本次设计中选用深沟球轴承6212，基本额定载荷，因此，接下来对轴承的寿命进行校核。轴承寿命校核公式： 此公式中，—轴承额定寿命;—滑轮转速。。因此轴承校核成功，选择合适。
配重块计算公式：
，—配重块重量;—升降系统平衡系数，在这里取0.4;—升降设备自身重量;—额定车辆的重量;;配重块选择质量为1420kg的铅块。
4 设计钢架结构
本次设计的的立体停车设备的每个横梁都选择的是HW200×200×8×12mm。钢架之间的连接方式是通过螺栓连接，本次设计的停车设备一共有三层，因此整个设备的总体尺寸长×宽×高为28600×22000×5400mm。
停车位下方的起支撑作用的钢架结构直接搭在这两根横梁上，因此主要校核的是这一部分的横梁。根据公式，
此公式中，—截面彎矩;—力臂长度;—惯性矩，在这里取;截面弯矩计算公式：;此公式中，—作用力，本次设计中为2817.5N;;剪应力公式： 在此公式中，—剪力，在这里为3622.75N;—截面面积，在这里为;b—中心到边线的距离;;得到。
所以选用这种类型的H钢作为横梁能够满足莫尔强度理论的条件，横梁采用材料为Q345B的HW200×200×8×12能够完成本次设计的应用条件。
在本次设计中，钢架结构的主要连接方式选择螺栓连接。
螺栓直径确定的公式：
，—螺栓的最小直径，—受剪切面数，—挤压强度，—作用力，在这里取，本次实验中钢架结构为静载荷，所以计算公式：，—屈服强度，在这里;將各数据带入公式（4.6）与（4.7）中得到，在本次设计中取螺栓直径。
5 结论
本文对机械式立体停车设备的国内外现状进行了调查，确定了机械式立体停车设备的种类，以及各类立体停车设备的特点以及应用环境。对立体停车设备的整体停车位的布局和钢架结构等方面进行了分析与研究。
参考文献：
[1] 王美馨.重庆主城核心区立体停车楼设计研究[D].重庆交通大学 2014.
[2] 苗利军，王志伟，孟玲琴.高效平面移动式立体停车库设计[J].起重运输机械，2014（05）：24-28.
[3] 肖跃军，伍九畴，张峰，薛宁，申理仁，谢鑫.升降横移式立体停车库的结构设计与控制研究[J].低碳世界，2019，9（02）：126-127.
[4] 陈新，张南.立体车库的现状与发展趋势[J].起重运输机械，2018（02）：65-68.
[14] Min Zhang，Songling Zhang，Jia Jin，Pengpeng Wang.Design for Environmental Three-Dimensional Parking Equipment[P].2016 7th International Conference on Education，Management，Computer and Medicine（EMCM 2016），2017.
[15] Zhigang Zhu，Huisu Chen，Wenxiang Xu，Lin Liu.Parking simulation of three-dimensional multi-sized star-shaped particles[J].Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering，2014，22（3）.
（作者单位：东北大学机械工程与自动化学院）