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1、哈尔滨华德学院毕业设计（论文） 题 目 立体车库车位移动平台设计 专 业 学 号 学 生 指 导 教 师 答 辩 日 期 哈尔滨华德学院摘 要随着我国国民经济的快速发展，立体车库使用越来越广泛，而立体车库中车位移动平台承担车辆的叠放和移动工作，是立体车库中最重要的组成部分，其稳定性对立体车库的正常运行起关键性作用。本次设计的主要内容是垂直升降式立体车库的车位移动平台的结构设计。本文首先，根据国内常用立体车库结构选定了车位移动平台性能参数，并根据立体车库总体结构方案选定了车位移动平台的设计方案；接着，对个主要零部件进行了结构尺寸设计与校核；然后，提出了控制系统的基础设计；最后，采用AutoCAD
2、绘制了本立体车库车位移动平台的装配图和主要零件图。关键词：立体车库；移动平台；液压全套图纸，加153893706AbstractWith the rapid development of Chinas national economy, the three-dimensional garage is used more and more widely, and the parking space in the parking garage is the most important part of the stereo garage.The main content of this desig
3、n is the structure design of the vertical lift type parking space mobile platform.Firstly, according to the general structure of the system, the design scheme of the mobile platform is selected according to the structure of the whole structure. The main parts of the system are designed and checked.
4、Then, the basic design of the control system is proposed. Finally, the assembly drawing and the main parts of the mobile platform are drawn by AutoCAD.Key words: Solid garage; Mobile platform; Hydraulic目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1研究背景及意义11.2 立体车库的概述11.3 立体车库的发展状况21.3.1国外的发展状况21.3.2国内的发展现状3第2章 总体方案设计
5、52.1 设计要求52.1.1设计要求52.1.2主要技术参数52.2立体车库整体方案设计52.3车位移动平台方案设计62.4 本章小结6第3章 主要零部件的设计73.1 纵向移动电机的选择73.2 轨道和导轮的设计计算83.2.1导轮设计83.2.2导轮组件的结构设计93.2.3导轨设计103.3带及带轮的选择113.4联轴器的选择133.5传动轴的设计143.5.1尺寸与结构设计计算143.5.2强度校核计算153.6轴承及键的选用与校核173.6.1轴承173.6.2键173.7微动升降液压缸选择计算183.7.1系统参数确定183.7.2液压缸主要尺寸的确定193.8 胎爪伸缩液压缸选
6、择233.9 平台设计233.10本章小结24第4章 控制系统设计254.1 立体车库的控制系统254.2本章小结27结 论28致 谢29参考文献30第1章 绪 论1.1研究背景及意义随着我国经济持续快速的发展，大中型城市建设的不断加强，城市交通拥堵和停车成了影响城市发展的重要因素，路边停车和传统的自走式停车库已经不能适应城市发展的要求，再加上我国汽车保有量的不断增加，机械式立体车库成为解决这一问题的必然途径。立体停车场空间利用率高，大大节省了土地资源和土建开发成本，是停车场未来发展的主流趋势。未来市场是巨大的，但对产品的需求，将会向两个极端发展：一个极端就是价格的极端，市场大量需要低价格的机
7、械停车设备，它只要能够达到增加停车位的目的，能够保证最基本的使用性能，以价格优势占领市场，这一部分的市场份额预计将达到70%-80%；另一个极端就是技术与性能的极端，要求停车设备具有优越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度。机械式立体停车库在我国出现和使用虽然只有短短十几年，但发展迅速，方兴未艾，成效显著。不仅能够生产造价低廉，原理简单，使用方便的立体车库，而且也向高技术集成的高端立体车库产品发展，本文是研究的立体车库是类似于巷道堆垛式的较高端的立体车库，希望能在立体车库技术的某些方面做一些探索。1.2 立体车库的概述多层式立体车库采用高架式存放，它的特点是节省土地面积，即在一个单位的面
8、积上各异容纳多个车位，同时，可以根据场地的大小，变化排列，具有灵活多变的特性。停车位有一个横移矩形框架及一个悬挂盘组成，悬挂盘为保安全采用链条传动或钢丝绳传动。传动件密封于横移框架中，可免受风吹雨淋，对延长寿命及降低维护费用有明显效果。立体车库除以上独特性以外，更具备详尽完善的安全保护功能以及引进国外技术与器件的电脑全自动操作，管理系统。立体车库边缘构成的垂直面上，按任意路线(任意曲线)自由运动。自由运动装置内装有一送机构，能自动的从停车位上将车取出，运送到车库相应的存车位时，自动将车存入，或者自动的从车库存车位上将车取出，移送到出车位时，自动将车移出放到出车位上，从而完成存车与取车过程。主要
9、有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式。（1）升降横移式升降横移类停车主要包括两个类型：吊挂式、悬臂式升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。升降横移类停车设备的形式多样，规模可大可小，对场地的适应性能强、造价低、操作简单。该设备可创造出二五层停车位，由链条或钢丝绳传动；多种保护，安全可靠；运行平稳，噪声小，能耗低。其空间利用率最高，适用于平面空地使用。（2）巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因
10、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。（3）垂直提升式立体车库垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。1.3 立体车库的发展状况1.3.1国外的发展状况国外经济发达国家其自动立体车库在过去的几十年中已经得到了充分的发展。日本是一个人口众多人均土地资源较少的国家，由于其经济发达，停车难的问题早就出现，同时也带动了自动立体车库的发展、使其发展至今已经较为完善，现
11、已经发展出较多车库种类。同时日本在车库的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于亚洲领先地位，所建成的立体停车场的数量和其容车量也居于世界前列。如今在日本全国建设并使用的自动立体车库的停车位已有300万个，大部分自动立体车库是升降横移式车库。而日本的优势主要在多层升降横移车库、水平循环车库、垂直循环车库、简易升降车库、垂直升降车库等产品上。而在韩国自动立体车库的技术发展主要受到其邻国日本的技术影响。韩国的立体车库产业从上世纪70年代中期进入起步阶段，在发展过程中又从其邻国日本引进相关技术，再对引进技术后不断改进，最后90年代立体车库展业进入大规模使用阶段。经过这几个阶段的快速发展再加上韩国
12、政府的大力支持，自动立体车库在韩国国内得到大规模的应用和再开发，使得韩国这几年的自动立体车库产业增长速度加快到30左右7，使现在其产业进入稳步发展阶段。国外的机械式立体车库发源于上世纪20年代的美国，美国建成世界上第一座机械升降汽车库，但需要由司机自己开车来完成车辆的存取；50年代以后，伴随着小汽车的大量增加，在西欧、东南亚、韩国和日本立体车库也得到了广泛的应用，并形成了一个包括制造、安装、使用和维修的行业完整体系8。这些国家和公司从上世纪六十年代初就开发并使用可最大限度地利用空间的机械式停车设备，经过几十年的不断发展，自动立体车库从结构、控制、驱动、监测等方面不断地更新换代，日趋完善。而自动
13、立体车库的外形也发生了较大的变化，使原来生硬机械钢架子的立体车库变成了一道独特的城市景观。1.3.2国内的发展现状我国经济快速发展的同时汽车的数量也在快速发展，尤其在我国的大中城市。汽车数量的增长同时也造成了路面的拥堵，许多车辆面临着停车难的问题。面对这些问题，我国需要大量的停车设施和相关配套设备。据有关方面统计，截止到2008年底的数据，我国生产汽车数量增长到近一千万台，同比增长5左右9。由于我国停车位新建的速度远远达不到每年汽车增长的数量，致使每年我国仅在停车位的缺口数量就在300多万个左右，城市现有的停车位远远不能满足人们的需要。在城市土地资源紧缺的情况下通过地面增加车位己成为城市发展的
14、巨大矛盾指引10。为了解决这些，我国从二十世纪八十年代开始使用机械式停车设备。此时我国的立体车库技术较为落后仅只能进行自我的研究和开发，此阶段生产企业无法满足用户的需求，而自动车库种类单一，技术落后，无法满足用户较大的要求。到二十世纪九十年代，我国开始从国外引进技术，由于大量国外企业进入中国的立体车库行业，形成了比较多的中外合资企业。而有些有实力的中国企业开始向国外引进先进的技术，在国内由于其生产成本与国外相比较为低廉，这些企业利用国外先进技术并根据我国现有经济情况开发出符合我国的先进的自动立体车库。到如今经过近30年的发展历史，尤其是2000年以后得到了高速发展，现在我国的自动立体车库行业正
15、处于快速发展阶段并很快进入稳定发展阶段，未来市场巨大。尤其在，我国的大中型城市中，自动立体车库需要巨大。但用户对产品的要求有两点，第一点是降低产品的价格，第二点是提高产品技术和性能。随着我国经济持续快速发展，城市规划不断完善，自动立体车库将使一个充满生机的朝阳产业，它的技术将得到长远发展。在我国随着现代各种高科技技术的发展，诸如计算机技术和电子技术的高速发展，越来越多的新功能被引入到立体车库中，让其向专业化、复杂化和智能化方向发展。重点表现为以下几个方面：专业化:立体车库系统稳定可靠能正常运行而不出故障是用户的首要要求也是一套停车场系统的重中之重。制造厂家的专业化程度越来越强如保证设备的可靠性
16、立体车库的软硬件设施及各种设备的配套都达到专业化程度。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。立体停车系统己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。智能化: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、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统
17、等14。车库可以将汽车自动停放到合适的位置可实现无人操作11。但在我国现有的自动立体车库产业发展并不十分完善，如在我国车库行业中并没有可依据较高的行业技术标准；大部分车库是根据或引进国外先进技术进行设计制造，但技术水平不高；并且我国国内并没有较大规模的车库生产加工企业，其大规模量产能力明显不足。在国内自动车库市场竞争无序，小型企业为抢占市场份额，进行恶性竞争；同时我国没有相关的部门参与详细研究，使其技术创新能力落后于其他国家；国家也没有相关政策进行扶持。为了解决上述问题，国家需要出台相关市场政策、管理方案等。虽然立体车库在我国的发展势头非常的迅猛，但是目前立体车库在住宅小区内的应用，却还是少的
18、可怜。其主要原因还是人们的思维观念没有转变过来，而技术上的问题已经退居其次。可以说，当前的技术已经完全可以满足小区内建造立体车库的主要要求，急需解决的是人们的思想问题12。伴随着我国住房业的迅速发展，小区式居住方式已经成为市民住房方式的主流。并且，伴随我国经济的迅速发展，人们拥有自己的私家车也已经成为一种必然。所以，正是由于小区与私家车的数量越来越多，一旦人们的思想方式转变过来，那么应用于小区内的立体车库必将会如同雨后春笋般迅速地生长起来。而且，立体车库的技术也必然在今后的若干年内有大幅度的发展13。所以，无论是立体车库技术的研究，还是立体车库工程的建造，发展前景都是非常乐观的，都必将在不久的
19、将来得到丰厚的回报。第2章 总体方案设计2.1 设计要求2.1.1设计要求垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体车库一般高度较高（几十米），对设备的安全性，加工安装精度等要求都很高，因此造价较高，但占地却最小。本次设计要求设计一种用于垂直提升式立体车库的车位移动平台。2.1.2主要技术参数调查市场上现有立体车库选择本次设计的立体车库车位移动平台主要性能参数如下：表2.1 主要技术性能参数停车规格外型尺寸55002000500重量500 kg控制方式PLC+交流电机+液压电机功率纵向移动0.55 kw轮胎爪伸缩0.
20、3 kw微动升降2.2 kw运行速度纵向移动1 m/s轮胎爪伸缩0.3 m/s微动升降10 mm/s2.2立体车库整体方案设计垂直升降式停车设备是指以固定的或安装于可移动构架上的升降机作为汽车运输工具，并在电梯轿厢底部机构可将汽车做水平移动传送，使汽车自动平移至螃道两侧泊车位并进行存放的机械式立体停车设备。 垂直升降式立体停车设备包括一个有入口的垂直框架结构，轿车通过入口被引导进来。停车空间是按照一排或者多排垂直排列。一个电梯包括一个可以在框架结构里上下移动的升降机。升降机适合于接收一个装载有轿车的载车盘；在升降机上有一个推进器，这个推进器可以朝停车空间推进；在每一个停车空间里都有一个搁板，而
21、且这个搁板不受推进器的约束；搁板适用于支撑载车盘；并且有一个旋转器轿车旋转到适合的姿态停泊在载车盘上面。垂直提升式立体停车库主要由主框架部分、载车板部分、传动系统、控制系统、安全防护措施五大部分组成。图2-1立体车库总体方案2.3车位移动平台方案设计根据立体车库的总体方案，车位移动平台需完成的动作为：纵向移动、轮胎爪伸缩、微动升降，每把一辆车停入到相应车位需要完成的动作循环为：待停车进入移动平台轮胎爪伸出微动升起纵向移动微动降下轮胎爪缩回纵向移动回到原始位置待命为了满足上述动作，选定的移动平台方案如下：图2-2 车位移动平台方案2.4 本章小结本章根据目前国内使用较多的升降横移式自动立体车库结
22、构特点选定了车位移动平台性能参数，本根据立体车库总体结构方案选定了车位移动平台的设计方案。第3章 主要零部件的设计3.1 纵向移动电机的选择纵向移动的电机驱动力是通过主动轮与轨道的粘着摩擦来实现的。假设电机输出的牵引力最大值为F，总牵引力是各从动轮的运行静摩擦力Fc和运动惯性力Fa之和，于是主动轮不打滑的条件是： 。单个从动轮的滚动摩擦阻力偶矩M用下式计算： （2-1）式中，滚动摩阻系数，钢制车轮与钢轨的；滚轮与钢轨支撑面的正压力N。假设载车板和汽车的总质量为m=3000kg，根据公式2-1得：。假设滚轮的直径r=100mm，则单个从动轮的牵引力为：。假设水平移动速度，则其最大变化量，的范围通
23、常在0.010.5s之间，根据情况可选取，于是运动惯性力：。由此可得，总牵引力为：。电机需要的输出功率为：。所以选用Y801-4型号的电机。该电机额定功率为0.55kw，额定转速为1500r/min，满载转速为1390r/min，质量为17kg。由于车库移车设备要求送车平稳准确，另外本设计场地较小，所以要求横移速度不高。所以就要求电机减速比大，体积小，质量小，噪音低等性能。根据以上要求查表223选择型号为YCJ的齿轮减速电动机。电动机与齿轮轮减速器耦合而成一体的减速装置，其额定电压、额定频率、额定电流、工作方式、防护等级、使用条件和电动机机座型号均与Y系列电动机相应规格一致由表19-35和表1
24、9-39：电机系列名称型号标准编号机坐号与功率围外壳防护 形式冷却方式安装方式场使用特点和合齿轮减速电动机YCJ配套电机（0.5515）减速器：输出转矩为93400Nm输出转速为15600r/minIP44IC0141IMB3符合自动化立体车库的设计需要其机构尺寸如图3-1图3-13.2 轨道和导轮的设计计算3.2.1导轮设计（1）选择导轮的形式由于要求载车板在横移过程中平稳，要求导轮承载能力好，所以选择双轮缘导轮（2）导轮的尺寸设计图3-2导轮的结构尺寸（3）车轮踏面形式的选择选择圆柱踏面。（4）双轮缘车轮踏面形状和尺寸与轨道的匹配合格。图3-3导轮和轨道组件配合尺寸（5）导轮材料的选择：选
25、择锻造45钢（GB/T699）（6）导轮的热处理：热处理以后应该满足：踏面与轮缘内侧面硬度HB300380淬硬层260HB处深度大于等于15mm。（7）导轮精度的要求导轮踏面直径尺寸偏差应不低于GB/T1801-1802中规定的。轴孔的尺寸偏差应该不低于H7.导轮踏面和基准面（其上加工出深1.5mm的沟槽作标记）相对于孔轴的径向及端面圆跳动应该不低于GB/T1184中规定的8级。3.2.2导轮组件的结构设计 图3-4导轨组件导轮组件结构如图3-4，主要由键、导轮、轴套、螺母、密封圈、深沟球轴承、轴承端盖、螺栓等几部分组成。其中轴和导轮之间使用平键连接，轴承两端使用紧固螺母固定。采用毛毡垫圈密封
26、（脂）3.2.3导轨设计由于所设计载重导轨符合中小型起重机的车轮。常采用轻型铁路导轨，其尺寸结构图如图3-5。图3-5轨道基本尺寸3.3带及带轮的选择（1）确定设计功率 （221）功率计算公式为 （222）式中：为设计功率，单位为Kw；为工作情况系数，其值见表10-10；由于所受载荷变动小，空，轻载启动而且每天工作小时10所以选择=1.1P为所需要传递功率，单位为kw所以 （2）选择带的型号选择V型号带。根据设计功率和小带论的转速 （由上面计算知道=8r/min）由图1012选取。选择Z型（3）确定带轮的直径并演算带速 (a)选择小带轮基准直径 小带轮直径应该大于或等于表105所列的最小基准直
27、径查表105选择V型带最小直径为50 ，初步设定小带轮的直径为116mm（b）演算带速V （223） (c)计算大带轮基准直径 由式（1011）得 （224）（4）确定中心距a及带的基准长度(a)初定中心距a （225）初步选择a.=370mm(b)初算V带(c)确定带的基准长度按表102查取与相近的标准长度1120(d) 确定传动中心距a （226）（6）确定V带的跟数ZV带跟数计算公式为 （227） 式中单跟V带的额定功率，由表106用插入法得=0.17kw额定功率的增量=0kw包角系数，由表108用线性插入法=1长度系数，由表109得=1.08所以取Z=2跟。（7）确定带的初推力F由表1
28、01查得由公式 （228）得（8）计算作用在带轮轴上的压力带轮轴上的压力计算公式： （229）3.4联轴器的选择在本设计中，由于四个导轮在横向需要同步转动，所以需要动力导轮和从动导轮间的轴连成一体，而由于结构（拆装）要求，动力导轮和从动导轮间的轴不可能使用一跟通轴，所以需要从中间断开，这就需要联轴器对其进行连接。根据需要选择凸缘连轴器（GB5843-86）图3-6联轴器的安装位置（1）特点：结构简单，工作可靠，装拆方便，刚性好，成本底，能传递较大的转矩，使用于振动不大，低速和刚性不大的两轴（2）型号及其尺寸根据机构需要查简明机械零件设计手册根据轴的直径d=30mm由表16-6选型号为YLD5的
29、连轴器。图3-7联轴器的结构尺寸许用转矩Mp=63N.m ,许用转速np=9000 min-1d=30,32L=60L0=124D=105D1=85质量为3.19kg 转动惯量为0.013kg.m23.5传动轴的设计轴的设计以主导动轮轴为例，其他轴与之类似：3.5.1尺寸与结构设计计算（1）主导动轮轴上的功率P1,转速n1和转矩T1，（2）初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢，调质处理。根据机械设计表11.3，取，于是得：（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度该处开有键槽故轴径加大510，且这是红枣定位主导动轮的直径，取20mm。轴的结构设计：为了满足带轮
30、的轴向定位，-轴段右端要有一轴肩，故取-段直径为d-=24mm。初步选定滚动轴承，因轴承受径向力和轴向力，根据d-=24mm，取用6205型深沟球轴承，其尺寸为dDT=25mm62mm15mm，则有d-=d-=25mm，L=15mm，轴承中间处用轴肩定位，这段取直径d-=30mm。右端轴承与齿轮之间应有一套同固定，-长应为：取套同长12mm，则L-=32mm。取轴承端盖总宽为32mm，外端面与大带轮右端面间距离为10mm，故取L-=42mm。结合箱体结构，取L-=76mm。（4）轴上零件的周向定位轴上零件的周向定位：联轴器与轴的周向定位均用平键联接。按d-=20mm查得平键截面bh=6mm6m
31、m，键槽用铣刀加工，长28mm，同时为了保证主导动轮与轴配合有良好的对中性，故选择轮毂与轴配合为H7/n6。3.5.2强度校核计算（1）求作用在轴上的力根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则（2）求轴上的载荷（详细过程以轴2为例，其他轴类似不一一复述）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时，从手册中查取a值。对于6207型深沟球轴承，由手册中查得a=17mm。因此，轴的支撑跨距为L1=172mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平
32、面H垂直面V支反力F，C截面弯矩M总弯矩扭矩（3）按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力，取，轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr，调质处理。由表15-1查得。因此，故安全。3.6轴承及键的选用与校核3.6.1轴承1）.按承载较大的滚动轴承选择其型号，因支承跨距不大，故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承，轴承的预期寿命取为：Lh29200h由上面的计算结果有轴承受的径向力为Fr1=340.43N，轴向力为Fa1=159.90N，2）初步选择滚动轴承型号为6205，其基本额定动载荷为Cr=51.8KN，基本额定静载荷为C0r=63.
33、8KN。3）径向当量动载荷 动载荷为，查得，则有 由式13-5得 满足要求。3.6.2键1）选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键，尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢，由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度 ，合适3.7微动升降液压缸选择计算3.7.1系统参数确定（1）液压缸的工作压力的确定液压缸的工作压力最大负载来选取，也可以根据主机的类型了确定（见表3-1和表3-2）。表3-1 按负载选择执行元件的工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表3-2 各种机械常用的系统工作压力设备类型机 床农业机械或中型工程机械液压机、重型机械等磨床组合
34、机床龙门刨床拉床工作压力0.82.0352881010162032由于普通家用轿车加上平台自重约为2500KG，故微动升降缸推力应大于25KN，参考表3-1和表3-2按照负载大小或按照液压系统应用场合来选择工作压力的方法，初选液压缸的工作压力。（2）液压缸内径D和活塞杆直径d的确定液压缸无杆腔面积为:活塞杆直径可以由值算出，由计算所得的D与d的值分别按表3-4和表3-5圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件。表3-4 液压缸内径尺寸系列 (GB2348-1980) (mm)810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）2
35、50320400500630注：括号内数值为非优先选用值表3-5 活塞杆直径系列 (GB2348-1980) (mm)45681012141618222252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400由GB/T2348-1980查得标准值为D=110mm，d=80mm。3.7.2液压缸主要尺寸的确定（1）液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚由液压缸的强度条件来计算。液压缸的壁厚一般指液压缸中最薄处的厚度。从材料力学可以知道，承受内压力的圆筒，其内应力分别规律因为壁厚的不同而各异。一般计算时可以分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液
36、压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒壁厚公式计算 式中 液压缸壁厚（m）。 D液压缸内径（m）。 试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa）。额定压力16Mpa,取=1.5 MPa。 缸筒材料的许用应力。 = ，其中为材料抗拉刚度，n为安全系数，一般取n = 5。的值为：锻钢： = 110120 MPa；铸钢： = 100110 MPa；无缝钢管： = 110110 MPa；高强度铸铁： = 60MPa；灰铸铁： = 25MPa。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的
37、壁厚往往很小，使得液压缸的刚度往往不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或者漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式公式进行校核。对于D/10时，应该按材料力学中的厚壁圆筒公式进行壁厚的计算。对于脆性材料以及塑性材料 式中的符号意思与前面相同。液压缸壁厚算出后，即可以求出缸体的外径为 +式中值应该按无缝钢管标准，或者按有关标准圆整为标准值。在设计中，取试验压力为最大工作压力的1.5倍，即 = 1.56.3MPa =9.45MPa。而缸筒材料许用应力取为= 100 MPa。应用公式 得， 下面确定缸体的外径，缸体的外径 + = 63+26.17mm =75.3m
38、m。在液压传动设计手册中查得选取标准值 = 80mm。在根据内径D和外径重新计算壁厚， = = mm = 8.5mm。（2）液压缸工作行程的确定液压缸工作行程长度，可以根据执行元件机构实际工作的最大行程来确定，并且参照表3-1中的系列尺寸来选取标准值。表3-1液压缸活塞行程参数系列 （mm）2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000406390110140180220280360450550700900110014001800220028003900240260300340380420480530600650
39、75085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。由已知条件知道最大工作行程为25mm,参考上表系列，取液压缸工作行程为25mm。（3）缸盖厚度的确定一般液压缸多为平底缸盖，其有效的厚度t按强度要求可以用下面两式进行进似计算。无孔时： 有孔时： 式中 缸盖有效厚度（m）。 缸盖止口内径（m）。 缸盖孔的直径（m）。在此次设计中，利用上式计算可取t=20mm（4）最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支撑面中点到缸盖滑动支撑面的距离H称为最小导向长度（图3-2）。如果导向长度过小，将使液压缸的初
40、始挠度（间隙引起的挠度）增大，从而影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定得最小导向长度。对于一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求式中 液压缸的最大行程。 液压缸的内径。为了保证最小导向长度H，如果过分增大和B都是不适宜的，必要时可以在缸盖和活塞之间增加一个隔套K来增加H的值。隔套的长度C由需要的最小导向长度H决定，即在此设计中，液压缸的最大行程为80mm，液压缸的内径为63mm，所以应用公式的 =mm =35.5mm。活塞的宽度B一般取得B =（0.61.0）D；缸盖滑动支撑面的长度，根据液压缸内径D而定。当D80mm时，取；当D80mm时，取。活塞的宽度B = （0.61.0）D
41、 =37.863mm，取40mm（5）缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应该大于内径的2030倍。缸体长度L = 80+40mm=120mm。（6）固定螺栓得直径液压缸固定螺栓直径按照下式计算式中 F液压缸最大负载。 Z固定螺栓个数。 k螺纹拧紧系数，k = 1.121.5。根据上式求得 = = 7.3mm（7）液压缸强度校核1）缸筒壁厚校核：。 前面已经通过计算得：D = 63mm, =8.5mm。则有10，所以为厚壁缸。 =8.5mm = = 6.12mm可见缸筒壁厚满足强度要求。3.8 胎爪伸缩液压
42、缸选择胎爪伸缩液压缸的选择计算过程与微动升降液压缸类似，本处省略计算过程。由于胎爪的伸缩缸只需驱动胎爪伸缩，几乎不承受负载，因此选用的液压缸缸径较小，参数如下：胎爪伸缩液压缸内径：32mm胎爪伸缩液压缸活塞直径：20mm胎爪伸缩液压缸行程：250mm3.9 平台设计根据上述各零件结构尺寸及功能要求，采用CAD匹配设计得到移动平台结构尺寸如CAD图纸。3.10本章小结本章对立体车库移动平台的主要零部件进行了设计与校核，包括电动的选择、传动装置的设计与校核、液压缸的选择、平台结构尺寸设计等。第4章 控制系统设计4.1 立体车库的控制系统立体车库采用PLC对其进行控制管理。而PLC是种专门在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。自动立体车库的控制系统包括弱电系统和强电系统。其中弱电系统主要包括各种信息采集系统、报警系统和控制输出输入装置等。强电系统包括液压泵电机线路、照明装置线路及排水装置管线。而PLC通过对输入信号处理后，输出所需信号给交流接触器对其进行通断控制，以此来控制相应的电路。立体车库采用车位
