升降横移式立体车库毕业设计说明书.docx

四层立体停车库（链条式）总体设计

二 ○ 一 二 届 毕 业 设 计

链条式四层升降横移立体车库总体设计

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V

四层立体停车库（链条式）总体设计

摘 要
立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为典型的升降横移式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。
本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调研的基础上，选择四层七列式车库结构为研究模型。升降横移式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也作了简单的说明，依据升降横移式立体车库的运行原理，运用力学理论对升降横移式立体车库的结构进行了全面的力学分析，包括升降横移式立体车库的框架结构的强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准、升降横移式立体车库的实际，在升降横移式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。

关键词：立体车库，控制系统，可编程序控制器，钢结构。

Abstract：
Stereo garage is the storage which is used for automatic parking and scientific storage of kinds of automobile. As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays, the hard-to-Park Problem has become a common phenomenon. Mechanical stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parking cars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studies the type mechanical parking system which named up-down and translation stereo garage, and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.
On the basis of investigation on current situation and developing trend of garage in domestic and abroad, we choose four-layer and seven-formulistic garage structure as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up-down and translation ear-base, it is made of three parts: part of ear-base structure、part of driving-framework and part of control system. The paper simply introduces main structure and characteristics of garage and also gives a short introduction to its control system. The finite element reliability checking of steel structure of garage is utilized according to the operation principle of up-down and translation stereo garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation stereo garage. Including intension of the framework structure and axes, etc. In order to satisfy using demand in design stereo garage, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up-down and translation stereo garage the Paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for Car and make the whole stereo garage safety and running smooth.

Keywords：Stereo garage, Control system, PLC, Steel structure .

前言 1
第1章 绪论 2
1.1 机械停车库的产品特点及优势 2
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.2.3 主要发展趋势 4
1.3 立体车库的分类及特点 4
1.4 升降横移式立体车库简介 6
1.4.1 立体车库工作原理 6
1.4.2 立体车库机械部分部件结构和功能 7
1.5 升降横移式立体停车库的优越性 9
1.6 设计原始资料 10
第2章 传动系统设计 11
2.1 电动机的选择 11
2.1.1 升降运动电机的选择 11
2.1.2 横移运动电机的选择 11
2.2 减速器的选择 12
2.2.1 升降系统减速器的选择及计算 12
2.2.2 横移系统减速器的选择及计算 16
2.3 其他传动部件的计算 25
2.3.1 轴的计算与校核 25
2.3.2 载车板提升链校核 27
2.3.3 键的选择和校核： 28
2.3.4 联轴器的选择 30
第3章 立体车库结构设计 31
3.1 概述 31
3.1.1 结构设计的重要性 31
3.1.2 机构体系选择 31
3.1.3 结构尺寸确定 32
3.1.4 立体车库受力情况分析 32
3.2 立体车库钢结构分析设计与校核 33
3.2.1 导轨支撑梁的设计与校核 33
3.2.2 立柱的设计与校核 35
3.2.3 托架横梁设计与校核 37
3.2.4 托架纵梁设计与校核 39
3.3 安全防护机构的设计 39
第4章 连接设计 40
4.1 钢结构的连接种类和特点 40
4.1.1 钢结构的连接方法 40
4.1.2 焊接连接的特点 40
4.1.3 螺栓连接的特点 40
4.1.4 铆钉连接的特点 40
4.2 纵梁与柱的连接设计 40
4.2.1 搭接板与柱的焊接连接设计 40
4.2.2 搭接板与悬伸支撑托座（牛腿）的焊接连接设计 42
4.2.3 纵梁与悬伸支撑托座（牛腿）的螺栓连接设计 44
4.3 柱与柱的拼接连接设计 45
4.4 纵梁与纵梁的拼接连接设计 45
4.4.1 梁的拼接分析 45
4.4.2 螺栓的选用及验算 45
4.5 横梁与柱的连接设计 46
4.5.1 46
4.5.1 设计条件 47
4.5.2 柱与搭接板1的焊缝计算 47
4.5.3 横梁与搭接板2的焊缝计算 47
4.5.4 搭接板1与搭接板2的螺栓连接设计 48
4.6 柱脚设计 48
4.6.1 设计条件 48
4.6.2 柱脚底板尺寸确定 48
4.6.3 底板下混凝土受最大压应力校核 48
4.6.4 锚栓强度校核 50
4.6.5 柱脚底板厚度计算 50
4.6.6 锚栓支承加劲肋的计算 51
4.6.7 柱与底板的焊接设计 51
4.6.8 加强筋与底板的焊接设计 51
第5章 屋盖设计 52
5.1 屋架设计 52
5.1.1 设计条件 52
5.1.2 屋架形式及几何尺寸确定 52
5.1.3 杆件的设计 52
5.1.4 节点计算 56
5.2 檩条设计 59
5.2.1 设计条件 59
5.2.2 初选截面 59
5.2.3 载荷计算 60
5.2.4 内力计算 61
5.2.5 强度验算 61
5.2.6 刚度验算 62
5.2.7 檩条与屋架连接设计 62
5.3 屋面设计 63
5.3.1 设计条件 63
5.3.2 初选截面 63
5.3.3 压型钢板与檩条的连接设计 63
第6章 结论与展望 65
6.1 结论 65
6.2 展望 65
参考文献 67

前言
近几年来，随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展，在一些大、中城市相继出现了停车难和乱停车的现象。在解决城市停车难的问题中，欧美国家和亚洲国家采取的措施有所不同。但立体化停车是各个国家都积极采取的措施，尤其是全自动化的机械式立体停车库，在很多国家和地区都得到了快速的发展。
机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。机械车库具有突出的节地优势，而且相对造价低，使用方便、操作简单、安全可靠、存取快捷。机械式立体停车设备以其独特的优点，引起了各界的重视，得到了广泛的应用。机械式立体停车库可充分利用空间，在有限场地上，最大限度停放车辆，是改善城市交通，缓解城市停车难的新途径。
就当前社会对于立体停车库的需求，本文介绍了各种型式立体停车库的特点，选出了一种能广泛满足社会需求的机械式立体停车库---升降横移式立体停车库，它也是比较典型的机电一体化产品。一些大城市已运用其实现许多停车问题。该车库依据升降横移类机械式停车设备运行原理,采用钢架结构搭建而成。
本文对4层链条式升降横移式立体停车库的结构进行了全面的力学分析，包括升降横移式立体停车库的框架结构的强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。本文还对升降横移式立体停车库的整体框架和局部进行了结构优化，使整体框架的强度提高了，重量减轻。

第1章 绪论
1.1 机械停车库的产品特点及优势
1. 节省占地面积，充分利用空间。一般情况下，机械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75%以上。
2. 相对造价低。机械式停车设备每个泊位投资约2万-8万元，而建筑自走式停车库每个泊位的造价约为15万元以上。据一份资料显示，同样是停50辆车，传统的停车场需1650平方米的空间，造价约750万元，而采用塔式立体车库却只需50平方米，其造价只需400万元（含20万元土建费），可节约47%的投资。
3. 使用方便、操作简单、安全可靠、存取快捷。一般一次存（取）车时间不超过120秒。此外，由于存取车、收费等实现全自动化，因而汽车进入车库后的所有过程均由电脑控制，可减少废弃排放，有利环保。
4. 便于实现城市停车库一卡通管理。以上海为例，现在每年都会新建地铁站，而在其附近往往也会建造一些停车场，并可以使用公交一卡通享受“停车+轨道交通”的换乘优惠，这是目前政府大力推广的哦“P+R”模式，通过建造自动化程度较高的机械车库，将大大方便停车管理，甚至可以做到无人值守。
5. 提升建筑智能化程度及档次。在房地产进入品牌化竞争的同时，采用机械式立体停车库方式，不仅可以提高整个小区、主体建筑的智能化程度和楼盘档次，而且可以吸引更多的消费群。成为楼盘的一个卖点。机械停车库所产生的社会效益及经济效益均高于其他方式的停车库，尤其是特大城市商业用地，意义更为显著。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1932 年美国开始建造第一台简易式存车库———采用电梯系统上下搬运汽车。它是Bowser 公司在美国俄亥俄州辛辛那提市建造的Carew 塔式车库， 共24 层能容纳500 辆汽车， 该车库直到1979 年才投入使用。1968 年6 月， 英国的第一座大型自动化立体停车库在伦敦的Rochester Row 建造。这个能容纳300 辆汽车的设施， 由威斯敏斯区政府的路外停车部门Master Park所有和管理， 它实际上是一个半自动化升降操作的设施， 直到今天还在提供停车服务。20 世纪80 年代中期， 德国的Krupp 制造公司在当地安装了两台较大的机械式立体停车设备， 一个是在萨尔布吕肯， 另一个是在慕尼黑， 这两台设备目前都仍在运营。意大利从事停车设备开发和生产也比较早。较好的公司有： 意大利Sotefin、Interpark 等。由于欧洲国家土地资源比较富余，停车问题表现不很突出， 停车设备应用量不是很大。多数为巷道堆垛式产品， 多层升降横移式产品应用很好。意大利和其他一些欧洲国家的优势在巷道堆垛类产品上。截至2002 年底， 荷兰已有大约90 座机械式停车库， 但在建筑密度较高的市中心区并不太多， 部分原因是由于人们缺乏对机械式停车系统的认识， 对这种系统的信任度不高。2001 年1 月， 一种高度相当于14 层楼、内部结构好似书架的立体停车库在莫斯科投入使用。韩国机械停车设备技术是日本技术的派生。产业从20 世纪70 年代中期开始起步， 80 年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化， 90 年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视， 各种机械停车设备得到普遍开发和利用， 韩国近几年增长速度都在30%左右。1987 年， Krupp 在韩国首都汉城设计建造了世界上最大的自动化停车库， 拥有1300 个车位。亚洲的停车设备技术起源于日本， 日本从20 世纪60 年代开始从事机械停车设备的开发、生产、销售和服务， 至今已有四十几年的历史。目前在日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有200 多家， 其中生产机械式停车设备的公司约100 多家， 比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。
1.2.2 国内研究现状
我国机械式车库的早期研究开发工作是80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。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，就停车设备而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各领域的成熟技术移植到我国停车产业，开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。
在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水品低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。
1.2.3 主要发展趋势
随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面：
①专业化：理他日车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障时用户的首要要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂商的专业化程度，才能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度。
②复杂化：立体车库产业正在向多元化方向发展，它已经不仅是纯粹的机械设备，还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统已经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车安全检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。
③智能化：立体车库的发展越来越 向着智能化方向发展，一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块”阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。
④高自动化：立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统：车辆停靠稳妥（在车库外面需要自动转向）后，车库可以将汽车自动停放到合适的位置，可实现无人操作；在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询，同时可以设置打印报表功能。
未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大，整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，连入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。
1.3 立体车库的分类及特点
机械式立体车库根据其构造上的不同可分为垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层循环式、平面移动式、竖直循环式、简易升降式等立体车库。其中垂直升降式、升降横移式、巷道堆垛式、水平循环式、多层循环式、平面移动式立体车库是大型停车场，停放车辆多达数十辆以至上千辆之多，适合于建在有相对较大的空间而且车辆停放密集区如中心商业区、车站、码头等。竖直循环式、简易升降式一般占地面积较小，存放车辆较少，适合家庭和住宅小区停车。
（1）升降横移式立体车库
由停车位与升降装置立体组合而成的停车装置，升降装置可整体横向移动或升降装置的搬运器可横向移动，停车位设置在升降道和移动道的两侧，通过车盘的升降和横移操作实现停车取车;采用模块化设计，车位数从几个到上百个均可，可以在地面及地下停车场使用，也可设计成半地下形式，使用形式灵活，造价较低，因此这类停车库比较普遍。
（2）垂直升降式(电梯式)立体车库
车库中间是升降机垂直运送汽车的通道，两侧是沿垂直方向设置的停车车位，类似于电梯的工作原理，把容纳汽车的停车室和升降汽车的升降装置组合起来。存取车时由升降机构带动车和托盘到达指定层面，然后用横移装置通过横向伸缩把车和托盘搁放在指定存车位置上或是相反。通过横移装置将指定存车位上的车辆和托盘送入升降机构，升降机构降到车辆入口处，打开库门，将车开走。
其内部为层状结构，一般以二辆车为一个层面，整个存车库可多达20-25层，平均50平方米的土地可容车40至50辆，比传统的停车场容车量高出约10倍，是酒店、商场、商务场所等人口极度密集区的首选停车设备。
这种车库的高度较高（几十米)，对设备的安全性、加工安装精度等要求都很高，造价较高，但外型美观大方，可以与建筑物并设，也可单独设置，与环境融洽结合，高效利用土地。最适宜建筑在高度繁华的城市中心区域以及车辆集中停放的集聚点。
（3）巷道堆垛式立体车库
其工作原理和堆垛式立体自动化仓库存取货物很相似，采用堆垛机或桥式起重机作为存取车辆的工具，所有进到搬运器的车辆均由堆垛机或桥式起重机水平且垂直移动到存车位，或者从存车位取出，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高 ,所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。
（4）多层循环式立体车库
搬运器排列成两层或两层以上并作上下循环运动而实现车辆多层存放的停车设备，根据循环的形状可分为圆形循环式和箱形循环式。圆形循环式车库一般存车位较少，出入库时间短;箱形循环式车库车位一般较(图2-4)多层循环式立体车库多，空间利用率高。在每列任意两层的两端，搬运器以升降运动进行不同层之间的循环。
根据循环方向与停车方向的关系，可分为纵式和横式两类。根据汽车出入地下室的方式可分为由汽车自行驶到地下停车装置上的直接出入式和用升降装置使汽车出入的升降式。
（5）竖直循环式立体车库
垂直循环类机械式停车设备采用与地面垂直方向做循环运动而达到存取车辆的停车设备。其工作原理是通过减速电机带动传动机构，在牵引构件——链条上，每隔一定距离安装一个存车拖架，存车拖架随链条一起作循环运动，从而达到存取车辆的目的。
存车时，司机将车开至设备存车托架准确位置后，停妥后，司机出库。按动操作按键，电机启动，存车托架随之运动，另一存车托架转动到进口位置即停，则可进行下一存车操作；取车时，按下所取车编号按键，设备动作，存车托架按最短路程欲行 至出口，司机进入存车托架，将车开出。
该类型车库占地小，容量大，利用地面两个平面停车位可同时停放7-32辆车；机械性能稳定，安装操作简便，配置灵活，存取车方便；运行平稳，制动可靠，安全性高，外观轻巧美观。
（6）简易升降式立体车库如
简易升降类机械式停车设备把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取出的一种机械式停车设备。该类车库一般为准无人方式，结构十分简单、建造成本较为经济，安装周期也很短，性能可靠、操作也十分容易。
该类车库多适用于多用于私人住宅、企事业单位、地下室等场所，在面积一定时至少增加二倍以上的停车位。托运盘作升降运动的装置有钢丝绳式的、链式的、液压式的等形式。
1.4 升降横移式立体车库简介
1.4.1 立体车库工作原理
升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。升降横移式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库。其结构与运行原理为：各车位由钢丝绳或链条固定在停车托盘的四角于此程序相反，在此不再赘述。另外在工作过程中，为保证各机构运行平稳或紧急处理运行事故，机械停车库必须采用安全装置，以保证设备的安全和有效运行。
图 1-1 升降横移式立体车库工作原理
（a）寻找待停空位；（b）使空位托盘下方移空，并下移；（c）等待停车；
（d）待停车上升；（e）待停车就位；（f）停车位恢复到存车前状态
1.4.2 立体车库机械部分部件结构和功能
以四层四列式立体车库为模型建立研究对象。升降横移式立体车库主要由结构框架部分、载车板部分、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统六大部分组成。下面我们重点对车库的主要组成(如图所示)进行分析。

图 1-2 升降横移式立体车库主要组成
①结构框架
立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式车库中我们选用钢架结构。钢架结构与其它建筑结构相比，具有如下特点：
a.可靠性高
钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体;钢材的物理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定符合较好;钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构的可靠性高
b.材料的强度高，钢结构自重小
与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但它的强度和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输与安装，可减轻基础的负荷，降低地基和基础部分的造价。
c.材料的塑性和韧性好
钢材的塑性好，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。钢材的韧性好，钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。
d.钢结构制造简便，施工工期短
钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。
e.钢结构密闭性好
钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。
f.钢材的耐锈蚀性差在没有腐蚀介质的一般环境中，普通钢材制成的钢结构经除锈后再涂上合格的防锈涂料，锈蚀问题并
不严重。立体车库多在没有腐蚀介质的环境中，所以对钢结构本身的维护费用低。
结构主体采用热制H 型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。
②上载车板及其提升系统
每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统。其工作原理如图，电机顺时针旋转时，载车板上升，电机逆时针旋转时，载车板下降。根据载车板及车重确定链条所需的传动力。根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率。根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据这个距离确定链条的长度，最后根据传动力确定链轮大小，链节形状及大小。
③下载车板及其横移系统
由于下载车板不需悬挂链条，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，可以在导轨上行走，其中两只为主动轮，装于长传动轴两端，另两只为独立安装的从动轮。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移电机的驱动功率。
④安全装置
上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。
⑤控制系统
升降横移式立体停车设备的控制系统采用PLC 可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本文中所列的升降横移式立体停车设备，PLC 主要要控制二、三、四层升降电机的正反转和一、二、三层四个横移电机的正反转。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。
1.5 升降横移式立体停车库的优越性
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，主要表现在几个方面：
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1.5万元，而建筑自走式停车库每个泊位的造价约为巧万元以上。
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，司机往往没有找着停场而把车停靠在路边，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。
1.6 设计原始资料
该方案为小轿车停车位设置。
汽车设计车型外廓尺寸及参考重量
车 型
长（m）
宽（m）
高（m）
重量（t）
小轿车
小
4.80
1.70
1.60
1.50
中
5.05
1.85
1.60
1.60
大
5.60
2.05
1.65
2.20
主要技术指标
1．驱动方式：电动机链条驱动或钢丝绳卷扬驱动
2．升降电动机功率采用3.0kw；横移电动机功率采用0.37kw。
3．升降速度4m/min；横移速度6m/min。
4．操作方式采用集中按键式操作。
5．控制采用PLC实现

第2章 传动系统设计
2.1 电动机的选择
2.1.1 升降运动电机的选择
根据车库使用要求，任务书给定提升速度为V=4mmin。
预估载车板重量为m1=450kg，取最大停车重量为m2=2200kg，
m总=m1+m2=2650kg
因此，G总=m总g=2.65×104N 取g=10N/Kg
取传动中各部件的效率如下：链传动效率：η=0.97， 轴承效率：η=0.99， 齿轮效率：η=0.97； η 总=0.912。又考虑传动中的各种摩擦阻力， 使载荷阻力增大10%。故电机提升功率P为：
P=G×ν×110%/η 总=2.65×104×460×1.1/0.912=2.131kw
查《机械设计课程设计手册》表12-6，电动机型号为YZR132M2-6，额定功率P=2.8kw，额定转速为n=940r/min。
2.1.2 横移运动电机的选择
由于电机通过联轴节直接驱动再扯板行走轮转动，实现载车板横移运动。横移速度主要由设备运行周期，周围环境的安全性，载车板运行时的平稳性等因素确定。本设计给定为V=6mmin。
横移载车板与停放车辆总重为2650kg，重力为2.65×104N。横移轮与轨道之间为滚动摩擦，取横移滚轮与轨道之间的滚动摩擦系数μ=0.2，则横移载车板与轨道之间的摩擦力f为：
f=μG=2.65×104×0.2=5300N
取传动中各部件的效率如下：轴承效率：η=0.99；齿轮效率：η=0.97； η 总=0.922。
又考虑传动中的各种摩擦阻力， 使载荷阻力增大10%。则横移电机的所需功率P为：
P=f×ν×110%/η 总=5300×660×1.1/0.922=0.632kw
查《机械设计课程设计手册》表12-1，所选电动机型号为Y801-4型电动机，额定功率为P=0.75kw，额定转速n=1390r/min。
2.2 减速器的选择
2.2.1 升降系统减速器的选择及计算
（1）升降传动比i的确定：
根据电机转速n=940r/min，要求提升速度υ=4m/min。
初取链轮工作直径D=120mm。可得：
n链轮=υπD
i=n电n链轮=n电πDν=940×3.14×1201000×4=88.548
取i=89
n链轮=n电机i=94089=10.56r/min
（2）升降系统减速器的设计：
（a）分析：
根据升降系统需要减速装置的特点，通过与电动机直联的摆线针轮减速器进行减速，再通过与摆线针轮减速器输出轴相联的链轮进行减速。
由于以前对摆线针轮减速器了解甚少，而且同学中的大多数人对摆线针轮减速器都不了解，所以在这里，有必要对针轮摆线减速器进行简单介绍。
如图：

图 2-1 针齿
1-输入轴；2-转臂；3-针齿套；4-针齿销；
5-摆线轮；6-输出轴；7-销轴；8-销轴套
摆线针轮减速器是由少齿渐开线行星减速器发展而来的。所不同的是它的行星轮齿是采用摆线齿，而内齿轮是采用针齿（如上图）。“摆线针轮行星传动”是属于一齿差行星传动，即内齿轮齿数ZB和行星轮齿数ZC之差ZB-Z C=1。其转臂和输出机构等则和少齿差行星齿轮传动一样，这时，转臂（输入轴）的转速nx与输出机构（输出轴）的转速nv之间的传动比为：
i=nxnv=-Z C
因此可知，这种行星传动的传动比等于行星轮的齿数，输入轴和输出轴的转向相反。
与普通减速器比较，摆线针轮减速器具有以下优点：
（1）结构紧凑、体积小、重量轻；
（2）寿命比渐开线齿轮减速高出5倍左右；
（3）运转平稳，噪声小；
（4）效率较高，一级传动可达90%~95%。
但是摆线针轮减速器也具有一下缺点：
（1）制造精度要求较高，否则达不到多齿接触；
（2）摆线齿的磨削需要专用的机床。
设计建造机械式立体停车库的目的就是节省停车用地，所以立体停车库的特点之一便是结构紧凑，占用空间小，但是由于立体停车库的每个车位都需要两个（一个用于提升，另一个用于横移）减速器，若使用一般的渐开线齿轮减速器，便会占用大量空间，达不到节省停车空间的目的，所以，立体停车库所用减速器应该首选结构紧凑、体积小、重量轻、噪声小、寿命长的摆线针轮减速器。
（b）摆线针轮减速器的选择：
已知减速器的输入功率P1=2.8kw，实际输入轴转速n=940r/min，根据表9-2-33，工况系数KA=1.2则：
Pc1=P1KAnn10.3