立体车库的内部机械结构的优化设计(1)

蚌埠学院毕业设计(论文)报告题目立体车库的内部机械结构的优化设计机械工程目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Abstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第一章绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.1课题的来源及研究的目的和意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.2机械式停车库．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.3机械优化设计相关知识．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.3.1优化设计概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1.3.2约束优化方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第二章立体车库总体结构的研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.1机械立体车库的总体结构形式．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.2立体车库的总体结构的选择与设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.3立体车库的存取车方式的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2.4立体车库主体建筑结构的总体设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第三章固定叉梳的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.1横移叉梳和固定叉梳结构形式的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3.2固定叉梳的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．第四章立体车库钢结构骨架的优化设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.1立体停车库钢结构骨架基本结构的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.2立体停车库钢结构骨架的模型化．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.3钢结构骨架的受力情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.4进行受力分析的基本假设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.5钢结构骨架的受力分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.6钢结构骨架的变形分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.7结构优化设计模型的建立．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4.8优化结果及分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考文献(References)．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．摘要本文以课题“立体车库的内部机械结构的优化设计”为依托，对电梯升降式立体车库的某些内部机械结构进行了优化设计。首先确定了立体车库的运行方式和适合此运行方式的各构件的外形结构，然后针对这种立体车库的机构特征，选择了作为停车位的固定叉梳和作为支撑的钢架结构骨架进行优化设计，接着运用增广乘子法对固定叉梳和钢结构骨架进行优化，最后的优化结果使固定叉梳结构更加合理，降低了整体重量和对钢结构骨架的载荷，也使钢结构骨架的整体重量减轻了许多。关键字：立体车库机械结构优化设计固定叉梳钢结构AbstractOnthebaseoftheprojectOptimaldesignofthemechanismsinthestereoscopicgarage，somemechanismsintheliftparkgaragehasbeendesignedoptimally.Atthefirst,weestablishedtherunningmodeandthestructureofthemechanismsadaptedtotherunningmode.Andthen,wechosetheimmobilecombastheparkingspaceandthesteelstructureframeworkassupport,theoptimaldesignonthetwomechanismswascarriedthrough.Theoptimaldesignontheimmobilecombandthesteelstructureframeworkwascarriedthroughwithaugmentedmultipliersmethod.Attheend,theresultoftheoptimaldesignisthattheimmobilecombwillbemorereasonableanddecreasedthewholeweightofthegarageandtheloadofthesteelstructureframework,andtheweightofthesteelstructureframeworkbecomemorelight.Keywords：StereoscopicgarageMechanismsOptimaldesignimmobilecombSteelstructure第一章绪论1.1课题的来源及研究的目的和意义随着社会生活水平的不断提高，大多数城市人已经解决了“衣食住行”中的前三项，开始着手考虑买车，汽车进入寻常百姓家已是指日可待的。然而在买车成为一种时尚之后，停车却愈来愈成为一大难题。一些大城市(如北京、上海等)的土地资源特别紧张，甚至要求买车者在购车后必须再购买到一个停车位才能办理汽车牌照。于是为了顺应社会发展的需要，立体停车库的研究与开发也就变的愈加紧迫。近年来，我国汽车产量不断增加，汽车保有量更是急剧上升。据统计，1997年汽车产量为157.8万辆，汽车保有量为1100万辆，其中轿车约400万辆;2000年我国轿车保有童接近400万辆，2002年我国轿车保有It接近500万辆，据估计2005年我国轿车保有量将达到1000万辆，平均每年增长80万辆(据最新统计，2002年轿车实际销售120万辆)，而2010年轿车保有量将达到2000万辆，平均每年增长200万辆。如此数量的汽车主要集中在城市，将给城市停车泊位带来巨大的压力。如果全部露天平面停放，假设普通轿车的尺寸为4.5m(长)X1.8m(宽)，则每辆轿车所需要的最小停车位面积为19.22m。目前的500万辆车将会占用9600万2m(即14.4万亩)的土地。相反，如果改为立体停放，特别是高层立体车库，每辆车的占用面积将会大为降低，例如，10层高的电梯式立体车库，每辆车的占用面积为3.02m左右，将会节省84.6%(即2.7-4..l万亩)的土地，即使有10%的轿车停放在立体车库中，这在大城市的繁华地带也将产生巨大的经济效益。然而，目前只有很少城市建立了少数立体停车库，而大多数汽车则停放在露天停车场，甚至是占道停放。这样，一方面，在寸土寸金的大城市，设立露天停车场，是对有限土地资源的严重浪费;另一方面，汽车占道停放又造成城市交通拥堵，汽车被盗、被撞现象经常发生，市容环境极差。因此，在大中城市建设立体停车库是不可回避的当务之急。国家计委已将发展城市停车场作为支持基础设施建设的重点之一，国家计委第6号令中，己明确机械式立体车库(设备)及城市立体停车场为国家重点支持的产业。目前，汽车停放已经成为全世界大城市普遍关注的问题，许多国家都拿出资金资助这一课题的研究。建造大量的立体车库，需要大量的材料，如果我们对立体车库进行优化设计，就可以节省下来不少的资源。基于以上情况，我选择“立体车库的内部机械结构的优化设计”作为我的研究课题，符合现实需要，顺应当今科技发展的潮流。1.2机械式停车库为了解决多层立体停车库驾驶员驾车上下坡道的问题，20世纪60年代国外出现了一种早期机械式停车库，取消了曲线坡道，汽车上下由升降电梯解决，然而水平运输仍然由驾驶员来驾驶。取车时，驾驶员跟随电梯一起上去，到了楼层后驾驶员驾车离开电梯找车位停下，然后驾驶员坐人梯下楼：相反，取车时，驾驶员先坐人梯上楼，然后开车到电梯口等候电梯，人车随电梯一起下楼。这种车库最大的缺点是，驾驶员在取车等电梯时，一方面等候时间不定;另一方面，汽车处于怠速状态，尾气污染特别严重。这样，虽然解决了坡道行驶问题，却带来其它问题，而且面积和体积的节省并不十分明显。到了20世纪70年代，随着科学技术的进步，停车库逐渐向全机械化、自动化方向发展，机械式停车库便应运而生。机械式停车库是利用机械设备提高单位面积停车数量的停车方式，分为运送器和停车位两部分。运送器是机械停车设备中装载并运送汽车的部件总称，包括托架、托板、台车等。停车位是车库中为停放汽车而划分的停车空间或机械停车设备中停放汽车的部件，它由车辆本身的尺寸加四周必须的距离组成。这样的车库就把每辆车的停车面积和空间尽可能压缩到最小，车库实际上成为一种停放车辆的容器，充分发挥了机械停车库的优势。进入20世纪90年代，随着电脑智能化管理和自动化仓储技术的发展，出现了智能全自动机械停车库，更加提高了土地利用率。机械式停车库按其停放形式的不同可分为机械立体停车库和复式停车库。复式停车库上下只有两三层，利用机械设备汽车在货架上可以上下重叠放置，车库内有车道和人员停留。机械立体停车库的室内没有人员停留，车辆的存取是全自动的，这种车库是最节省土地资源和自动化程度最高的，其具体优点如下：(1)节省面积，约为平面停车场的1/2-1/25。特别适合土地紧张的大城市和一般城市的繁华区。(2)造价低，机械式停车设备每个车位投资约2-12万元，而建筑自行式停车库每个车位造价约为20万元以上，而且可能造成库内污染·即使平面停车，光土地征用费也是不菲。(3)使用方便。存车时，驾驶员打卡后只需按指示信号把汽车开上升降车上即可离开，系统会自动把汽车放到合适的车位;取车时，驾驶员打卡后系统就会自动把要取的汽车取下来，驾驶员只等待开车离开就行。按设计要求，一般存取车时间不超过120秒，通常不出现存取车排队的现象。(4)减少了因路边停车而引起的交通事故;(5)增加了汽车的防盗性和防护性;(6)改善了市容环境。综上所述，本课题中的车库形式选择为机械立体车库。1.3机械优化设计相关知识1.3.1优化设计概述机械优化设计包括建立优化设计问题的数学模型核选择恰当的优化方法与程序两方面的内容。由于机械优化设计是应用数学方法寻求机械设计的最优方案，所以首先要根据实际的机械问题建立相应的数学模型，既用数学形式来描述实际设计问题。在建立数学模型时学要应用专业知识确定设计的限制条件和所追求的目标，确立各设计变量之间的相互关系等。机械优化设计问题的数学模型可以时解析式，试验数据或经验公式。虽然他们给出的形式不同，但