机械工程及自动化专业毕业设计论文-居民小区立体车库结构设计

1 前言1.1 研究背景及意义随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。

以北京为例，越来越多的人开始感慨“买车容易养车难、停车更难”。

小车白天在路上颠簸，晚上主人回了家爱车却常常找不到“窝”，除了公共停车位的匮乏，小区停车难也成了很多业主的心病。

随之而来的，是“冲冠一怒为车位”，京城房地产项目中由车位引发的纠纷也越来越多，有些楼盘甚至上演了一幕幕“血腥暴力版”。

随着拥有私家车的渴望与国家鼓励轿车进入家庭的政策汇成了迅猛发展的滚滚车流，仿佛在不经意间，停车问题却与不尽如人意的交通危机一起，将这个城市撞了个措手不及。

据有关部门统计，北京三分之一的人口有了驾驶执照，截至2003年底，机动车保有量超过210万辆，私家车已过百万辆，北京的私人轿车拥有量已跃居全国首位——这是一组令人喜忧交加的数字。

有车就有行，有行必有停，随着汽车市场的进一步发展、买车家庭的不断增加，以及“一户数车”现象的出现，居住小区的车位紧缺就成了一个令人挠头的顽症。

停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。

数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。

三维立体车库的出现不失为解决这棘手的问题提出了一种新的方法，它不仅具有建设成本低，自动化控制，安全可靠，美化环境等，最重要的是它非常节省空间，可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度的停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。

国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体车库为国家重点支持的产业，可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。

1.2 国内外现状日本从20世纪50年代中期开始车库问题研究，1960年建成了一座四个车位的二段式立体车库，60年代末，仅东京就引进西欧技术建成了各种形式的立体车库40座，1971年开始发展装配自行式立体车库。

据日本建设厅调查统计，在日本从事立体停车及其设备开发、制造的公司约有200多家。

目前日本已经投入使用的立体停车位超过300万个，其中以升降横移式停车设备为主。

对于日本，优势在多层升降横移类、垂直升降类、水平循环类、垂直循环类、建议升降类等产品上。

韩国立体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年代开始为推广使用阶段。

由于得到政府的高度重视，各种立体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。

德国和意大利等欧洲国家从事停车设备的开发和生产较早。

较好的公司有意大利Sotefin、interpark 德国的Palis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。

我国在20世纪80年年代初开始研制和使用立体车库，90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，尤其是轿车进入家庭后，立体车库的应用逐步推广。

到2003年底，我国已有31个省份的56个城市，兴建了879个立体停车库，车位8万多个，其中有一半是用于住宅小区配套设施。

而且，这些停车库更多集中在北京、上海、江苏、浙江和广东等地。

目前我国已经形成了新兴的停车行业，步入引进、开发、制造、使用相结合的初步发展阶段。

现在从事立体停车设备制造业的企业已有30余家。

产品引进技术和自我研制开发，生产技术水平有了很大提高。

目前立体车库国产化率已达到50%以上。

一些研究机构和大专院校也开始研究和开发符合国情的立体车库。

1.3 立体车库的发展趋势停车问题是一种社会问题，是社会发展过程中出现的社会现象。

我国立体车库的应用与研究正处于起步阶段，立体车库行业在我国还是新兴行业，建设的数量远远不足，规模也不大，大型的主要靠进口，小型的应用还不广泛反，综合国内外市场的需求，可以断定拥有高技术含量，高附加值，采用机电一体化技术的立体停车场具有广阔的市场前景。

车库不仅停放小型汽车。

随着不断改进，立体车库的载车型也向大型，重型车辆发展，在日本正在设计开发可以停放载重汽车，大客车的立体车库，另外还有的停车场实现了无人化管理。

停车产业正在向多元化方向发展，其停车场技术不单单是纯粹的机械设备，还包含了当今建筑、机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的大量先进技术。

多层垂直再提升装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位，汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪等。

立体车库的控制正向智能化方向发展，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、传感技术、垂直提升和水平平移机构等。

立体车库越来越向智能化、无人化操作方向发展，而且结合当今先进的技术。

与各种先进技术的融合将促进停车设备向高技术方向发展，形成停车场产业。

我国停车场的需求量会不断增大，尽管我国立体停车设备工业起步较晚，但人们已经认识到立体停车场建设的必要性和紧迫性。

而我国也开始立体停车技术的研究与开发，加之在控制、机械、电子等方面具有一定的基础，相信我国的立体停车技术会得到迅速发展。

2 竖直循环式立体车库的结构设计2.1 竖直循环式立体车库的基本结构2.1.1 竖直循环式立体车库简介1、立体车库的工作原理竖直循环式立体车库是指利用链传动对载车板施行往返循环存取停放车辆的机械式停车设备。

竖直循环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圆周运动和竖直运动到达地面层，驾驶员进入车库存取车辆，完成存取过程。

图1为一个地上8车位的竖直循环式停车设备，其工作原理是通过控制系统控制传动机构即链轮的正转和反转。

停车时司机将车倒退入库内，司机将车停放到位后，离开车库完成停车过程。

取车时，管理员根据停车位置将系统正传或反转使停车位到达地面，司机开车离开即可。

此系统方便快捷，非常适合小区内级旅游场所的使用。

图1竖直循环式立体车库2、立体车库机械部分部件结构和功能以八辆车车库为研究对象。

竖直循环式立体车库主要由架构框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护系统等组成。

立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。

（1）焊缝连接要求a.焊缝金属宜于基本金属相适应，当不同强度的钢材连接时，可采用与低强度钢材相适应的焊接材料。

b.在设计中，不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时，焊缝的布置应尽可能对称于构件的重心。

c.对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本形式与尺寸》的要求选用。

d.在对接焊缝的拼接处，当焊接的宽度不同或厚度相差4mm 以上时，应分别在宽度方向或厚度方向，从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角，当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度选定基本形式与尺寸。

e.当采用不焊透的对接焊缝时，应在设计图中注明坡口的形式和尺寸，其有效厚度e h 不得小于t 5.1，t 为坡口所在焊件的较大厚度。

在承受动力载荷的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。

f.角焊缝两焊脚边的夹角a 一般为90度(直角角焊缝)。

夹角a>120度或a<60度的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。

g.角焊缝的尺寸应符合下列要求：（1）角焊缝的焊角尺寸h 不得小于t 5.1，t 为较厚焊件厚度。

但对自动焊，最小焊角尺寸可减小1mm;对于T 形连接的单面角焊缝，应增加1mm 。

当焊件厚度等于或小于4mm 时，则最小焊角尺寸应与焊件尺寸相同。

（2）角焊缝的焊角尺寸不宜大于较薄焊件厚度的1.2倍(钢管结构除外)。

但板件(厚度为t)边缘的角焊缝最大焊角尺寸，当mm t 6≤时，t h f ≤;当t>6mm 时，mm t h f )2~1(-≤。

圆孔或槽孔内的焊缝焊角尺寸不宜大于圆孔直径或槽孔短径的1/3。

（3）角焊缝的两焊角尺寸一般为相等，当焊件的厚度相差较大，且焊脚尺寸不能符合上列要求时，可采用不等焊脚尺寸，与较薄焊件接触的焊脚边以及与较厚焊件接触的焊脚边应分别符合上列要求。

（4）侧面脚焊缝或正面脚焊缝的计算长度不得小于f h 8和4mm 。

（5）侧面脚焊缝的计算长度不宜大于60h(承受静力荷载或间接承受动力载荷时)或40h(承受动力载荷时);当大于上述数值时，其超过部分在计算中不予考虑。

若内力沿侧面焊缝全长分布时，其计算长度不受此限。

8.在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。

焊脚 尺寸的比例：对正面脚焊缝宜为1：1.5(长边顺应力方向);对侧面脚焊缝应为1：1。

9.在次要构件或次要焊件连接中，可采用断续焊接。

断续焊接之间的净距，不应大于巧t(对受压焊件)或30t(对受拉构件)，t 为较薄焊件厚度。

10·当角焊缝的端部在构件转角处作长度为f h 2的绕脚焊时，转角处必须连续施焊。

(2)螺栓连接要求在立体车库的钢结构中，主立柱与横移导轨“H ”型钢的连接是整体结构中的主连接，高强度螺栓连接则是主连接中常用的连接形式。

高强度螺栓连接按其受力的性能可分为：摩擦型和承压型。

摩擦型高强度螺栓连接—摩擦型高强度螺栓连接完全依靠被连接的构件间的摩擦阻力来传力，完全不靠孔壁承压和栓杆受剪。

摩擦阻力的大小决定于作用在构件摩擦面上的压力(螺栓的预紧力)，同时也与被连接构件的材料及表面处理情况有关。

施工时不得在摩擦面上误涂丹红、油漆、淋雨、受潮等。

承压型高强度螺栓连接—靠孔壁承压和栓杆受剪，与普通的螺栓相似，其连接多为螺纹连接和绞制孔用螺栓连接。

对于同时承受剪力和螺栓杆轴方向拉力的承压型高强度螺栓，应符合下式要求：122≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛b t t b V V N N N N 其中2.1h c V N N ≤ 式中v N ，t N ——每个承受型高强度螺栓所受的剪力和拉力；b c b t b v N N N ,,——每个承压型高强度螺栓的受剪、受拉、承压承载力设计值。

立体车库钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，结构架上各停车位的车辆及载车板重力，提升系统起制动所产生的惯性力，驱动装置的重力，顶部梁架受滑轮组、轿箱和配重的重力，整体结构所受的风力、地震载荷以及结构由于外界环境温度变化而引起的温度应力等，它们均以集中或分布方式作用。