深井式立体智能车库同步升降装置结构设计与有限元分析

摘要

随着城市汽车保有量的不断增加，停车难已经成为当今社会高度关注和政府亟待解决的问题。城市的发展使得土地弥足珍贵，要为解决停车难问题而规划出足够的地上停车面积是一件两难的事情，而发展地下停车空间无疑是解决这一难题的有效途径。
　　深井式立体智能车库是一种建造于地下的光机电液计一体化立体停车设备，其先进的结构设计和布局能弥补现行其它形式立体车库存在的占地面积大、能耗高、噪声大、存取车时间长、不易组合形成车库群等方面的不足，有效地解决停车环境与城市规划之间的矛盾。在深井式立体智能车库的研制和试运行过程中，发现其自行式升降平台易因偏载产生“闷车”现象，这会严重影响该类车库的可靠运行及推广应用。
　　本文针对深井式立体智能车库的“闷车”现象，以 PSC8CK-4ZT型车库为蓝本，在优化了升降平台桁架焊接结构、有效控制了升降系统的制造和安装精度的基础上，剖析出偏载造成液压马达的启动阻力过大、输出功率大大超出其出厂设置值是闷车现象的主要原因，比较分析现行同步方案等，采用移植创造和组合创新的方法，研制出具有结构简单、同步响应速度快、稳定性好以及可靠性高等特点和优势的齿轮齿条消隙式刚性同步机构。进一步通过结构优化，提升了升降平台的可维修性；通过有限元优化设计，提升了升降平台的性能重量比。从而使深井式立体智能车库具有很高的可靠性、经济性和可维修性。论文主要包含以下具体研究内容：
　　（1）对自行式升降平台进行了力学分析，利用有限元软件 ANSYS分析平台桁架的受力变形，并对其焊接结构进行了优化设计，提高平台桁架的刚度，减小桁架变形对闷车现象的影响。
　　（2）设计齿距控制规对齿轮齿条的装配精度进行控制，并采用磁性直角水平仪控制齿条的安装精度，保证齿轮齿条啮合的准确性、平稳性和载荷分布均匀性；此外，为避免因齿条松动造成的振动、噪声和安全事故，采用移植创造和组合创新的方法，创新设计了齿条安装的防松方案。从而有效控制了升降系统的制造和安装精度。
　　（3）进行了升降平台偏载条件下的力学分析，指出桁架变形量对传动装置的影响不足以引发负载运行过程中的“闷车”现象，剖析出液压马达在偏载条件下的启动阻力过大、输出功率大大超出其出厂设置值是导致“闷车”现象的根本原因。
　　（4）系统分析现行同步装置适用性的基础上，采用移植创造和组合创新的方法，设计制造出齿轮齿条消隙式刚性同步机构；基于维修性，对同步机构进行了结构优化，提升了升降平台的可维修性；最后，进行了同步机构的轻量化研究，提高了升降平台的性能重量比。
　　试验运行表明，采用消隙式刚性同步机构的深井式立体智能车库取得了良好的同步效果，有效解决了“闷车”问题，并为同类升降平台同步问题的解决提供了理论支撑和技术解决方案。

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第一章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容及研究目标

1.4 本论文的特色与创新之处

第二章 深井式立体智能车库升降系统运行方案与整体结构

2.1 深井式立体智能车库的特点和优势

2.2 升降系统运行方案

2.3 升降系统整体设计

2.4 升降液压动力系统设计

2.5 本章小结

第三章 升降平台的变形及装配误差对闷车现象的影响分析

3.1 升降平台运行过程中的闷车现象

3.2 升降平台桁架焊接结构的有限元优化设计

3.3 齿轮齿条装配精度控制

3.4 偏载条件下的桁架变形对闷车现象的影响

3.5 闷车现象主要原因分析

3.6 本章小结

第四章 消隙式刚性同步机构的结构设计与优化

4.1 现行同步装置的适用性分析

4.2 消隙式刚性同步机构的创新设计

4.3 齿轮齿条啮合的消隙方法研究

4.4 刚性同步机构的轻量化研究

4.5 消隙式刚性同步机构使用效果评价

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢