基于TRIZ理论小型车库设计.doc
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1、基于TRIZ理论小型车库设计摘 要为了应对现今“寸土寸金”的社会中存在“停车难”现象,这次将运用到TRIZ(theory of inventive problem solving)创新理论进行分析与设计,给小型立体车库确认到更好的创新设计方案。.首先,我们对目前社会中比较普遍的“停车难”问题进行了调查分析,接着介绍立体车库的背景,发展之路以及对目前立体车库所存在的问题进行分析;然后为了更好地解决“停车难”问题,让各地方的车辆有更多的车位可以停放,引入TRIZ理论,通过因果分析,阿奇舒勒矛盾矩阵得出多种立体车库的方案,选取其中一种,即将立体车库设计成双层、运用平行四边形连接杆机构和液压缸的动力来
2、实现通过托举上层车库完成上下层移动的新型停车库设计方案。在设计中,分析其自由度,运动轨迹,确立各个零部件的参数,再对零部件进行校核计算。最后,用CATIA软件对所设计的车库进行三维建模、仿真分析。关键词:TRIZ;立体车库:托举;平行四边形连接杆机构;液压缸;CATIASmall garage design based on TRIZ theoryAbstractIn order to deal with the phenomenon of parking difficulty in todays land and money society, this paper will apply th
3、e theory of innovative problem solving (TRIZ) to analyze and design, and confirm a better innovative design scheme for small three-dimensional garage. .First of all, we have investigated and analyzed the common parking difficulty problem in the current society, then introduced the background, develo
4、pment path and existing problems of the three-dimensional garage; then in order to better solve the parking difficulty problem, so that there are more parking spaces for vehicles in various places, we introduced TRIZ theory, through causal analysis, a Qishule contradiction matrix obtains many kinds
5、of plans of three-dimensional garage, and chooses one of them, that is, the three-dimensional garage is designed into a double-layer, using the power of parallelogram linkage mechanism and hydraulic cylinder to realize the new design plan of the parking garage that the upper and lower layers are mov
6、ed by lifting the upper garage. In the design, analyze the degree of freedom, motion track, establish the parameters of each component, and then check and calculate the components.Finally, the designed garage is modeled and simulated by CATIA software.Keywords: TRIZ; Stereo garage: lift; Parallelogr
7、am linkage mechanism; The hydraulic cylinder; CATIA;目 录1 前言61.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求71.2立体车库在国内外的发展概况及存在的问题81.3本设计应解决的主要问题92发明问题解决理论102.1引言102.2 TRIZ的定义112.3 TRIZ理论体系113小型立体车库的总体方案拟定133.1 目前小型升降立体车库的分析133.2小型立体车库的因果分析153.2.1五个为什么分析153.2.2 因果轴分析153.3小型立体车库的方案确认173.3.1小型立体车库主要的问题173.3.2小型立体车库的方案174 液压托举式
8、立体车库的设计194.1车库设计194.2 机构介绍194.3 运动分析204.4 机构的自由度分析204.5 平行四边形连接杆机构的运行轨迹分析214.6 托举机构的受力分析225小型立体车库的各参数确认245.1 承载托盘的设计245.1.1 承载板的参数确定245.1.2 承载板的应力校核245.2液压平行四边形连接杆机构的结构设计255.2.1 托架部分255.2.1.1 托架的参数确认255.2.1.2 托架的最大弯曲应力校核255.2.2平行四边形连接杆部分265.2.2.1 平行四边形连接杆参数的确定265.2.2.2 连杆机构的最大弯曲应力校核275.2.3 液压缸的选择285
9、.2.4 销轴的设计295.2.4.1 销轴的参数确定295.2.4.2销轴的强度校核305.3 底座的设计315.3.1 底座的选材与整体设计315.3.2 底座的校核316 车库仿真建模327 总结34参考文献35谢 辞38附 录391 前言当今社会,人们出门大部分都开车,随着用车数量的增多,汽车停放问题已经是如今城市里面较为多见的静态交通问题1。静态交通的存在,是相对于动态交通的,动态交通主要是指路上行驶的车辆;相反之,静态交通指的是车辆的停放,这两个交通问题又互相促进又相互制约,就像是一个天平,但一旦有一方失去平衡,城市交通路段拥堵和停车难的两个重大问题变会迎面扑来2。据数据显示,20
10、18年底,全国的汽车已经达到2.4亿辆,比起2017年来说,扩增了2285万辆,上升了10.51%。其中,私家车就是其中增长最快的。 同时,在最近这几年的城市交通建设中,动态交通问题被重视,位于相对位置的静态交通,却一直处于冷板凳的位子,几乎没怎么去解决1。目前,我国各大城市中,根据汽车数量与停车位的配比率的数据就可以说明问题,其中相对较高的有:深圳1:0.602、北京1:0.57、杭州1:0.55,但是,正常交通秩序的配比率是1:1.2-1.5,这些数据与其比较,少了很多。而且,所统计的数据显示,已经越过6000万的车辆没有车位,这一现象无疑是造成的极其严重的停车难局面。此外,根据2017智
11、慧停车行业大数据报告的统计分析,中国中只有近9%的车位停放汽车率高于50%,停放率高于40%的只有约20%,停车位停放率低于30%有约50%。再回到最初的数据显示,有2.4亿的汽车数量,停车位的整体缺乏是一个板上钉钉的事实,它的停放率不高也是一个很实际的问题。于静态交通来说,它已经变成动态交通的制约因素,如今如果把希望放在有足量高效率的平面停车场的话,显然是很没意义的。现在,不论如何降低汽车的使用率还是车库的使用率,车,总归是要有位子放才行。在应对超过6000万停车位缺乏的情况中,解决停放问题的首要任务还是要增加停车位的数量,在利用有限的土地资源上尽可能多的增加停车位。传统中,平面停车场的优势
12、是:占地空间大,且容车量有限,现在已经没法支持大家的停车需求了。所以,许多城市针对这严峻的问题,采取了许多措施,其中一个就是尝试在市区中建造立体车库来实现“以空间换场地”的目标。这类罕见的立体车库有很多种类:比如:机械式立体车库,自走式立体车库。比起自走式立体车库,机械式立体车库更具有优势,它结合了机械、电子、液压等多种技术,拥有智能化程度高、占地空间小等特点,这样子的设计,可以充分多地让更大的面积得到使用,也可以随机应变的进行更改,甚至可以和普通的平面停车场、地下车库和大型的停车楼一起组合使用,是如今能够更有效解决城市停车难问题的办法,也是停车产业发展的必经之路2。机械式立体车库的工作原理有
13、很多,种类也可分为很多种,如今比较普遍的可分为升降横移、简易升降、垂直循环、水平循环、多层循环、平面移动、巷道堆垛、垂直升降和汽车升降机九大类。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求随着停车难的问题逐渐扩大,立体车库的建立已经逐渐达到认可,却鲜有人会对立体车库的结构的进化进行系统深入的研究。在机械立体车库的众多种类中,简易升降类小型立体车库能实现至少“一库两车”的目标,能够做到很有效地解决小区域内的各种“停车难”问题。本次设计,也将主要从简易升降类车库入手。简易升降类立体车库的发展史,初始阶段,是由传统的简易升降类车库发展到到之后出现的无避让类立体车库,中间也经过了很多代的立体车库演变,汲
14、取了许多研究成果,积累了许多研究经验,最后对其进行信息整理,综合分析,然后逐渐发展到现在。他的研究与出现,是对立体车库的有效运用具有深刻的意义,同时也为以后简易升降类立体车库的发展与创新提供了一定的理论依据。1.2立体车库在国内外的发展概况及存在的问题立体车库,是各个国家在应付停车难题上的有效措施,其在欧美国家开始诞生,这方面技术流经日本韩国后得到有力的发展,同时,1也是汽车工业发展和科学技术进步的产物7。目前,各类的停车问题穷出不尽,尤其在亚洲各国出现的次数较多,根据各方数据显示,立体停车的相关市场主要分布在中国、韩国、日本等多个地方。论国外,说到立体车库的源头,就可以想到上个世纪的美国。首
15、先,第一座机械式升降立体汽车库就是在美国被建造而成的,而此时,当立体车库出现的时候,一直面临难题的停车问题得到了很好的解决。随着科技的发展,世界各国也都紧随美国的后头,更多种形式的立体车库也开始在欧洲的国家出现。20世纪60年代,汽车方面的工业也逐步开始大力的发展,其中,在亚洲国家尤为凸显,而私家车的数量更是急速上升,停车难的问题也跟着出现了。随着逐渐的问题出现的越来越多,各个国家和其大小地区都开始注重机械式停车库的研究,都取得了不错的发展,很有效地缓解了停车难的状况。与此同时,也逐步作为了一个包含着立体车库制造、安装、使用和维修的产业链起步。其中,起步较早、发展较快的就是那些人口数量多,用车
16、数量也大但占地面积不大的国家与或者地区,如:日本、韩国和我国的港、澳、台。 日本,在汽车行业方面颇有名气,论到汽车车库方面,他也是应用机械式立体停车库的首批国家之一,其中,新明和三菱重工就是其发展较为好且比较出名的企业。而其余发展的比较好的国家韩国、中国以及台湾地区对于立体车库的研究相较落后一些。八十年代期间,韩国引进日本的技术,同时政府给予大力支持,让立体车库的技术研究突发猛进,并在九十年代就能够熟练掌握了。所以,在各国的重视政策之下,立体车库已经有了很多种种类,而且每年都以30左右的速度在增加,发展比较稳定。论国内,跟国外的技术比起来,我国立体车库方面技术的发展稍晚些,一开始研究的机械式立
17、体车库大部分都是仿日本生产的10。20世纪80年代,立体车库首次出现在台湾,而1989年的时候,垂直循环式立体车库也开始在内陆出现9,逐步的,90年代初期成为了立体车库的技术引进和消化阶段8。同为80年代,我国也已经接触了立体车库,可惜近20年没有很大的发展空间,这方面技术也是没有发展下去。到20世纪90年代末21世纪初,由于汽车工业和建筑业的快速进步,轿车也随着融入我们家庭,汽车的使用数量也快速上升,所需要的停车位也增多,此时的机械式立体车库,开始受到国家的重视,得到良好的推广与应用很,并逐渐形成了新兴的停车设备行业11。2015 年,着力发展车库技术的企业数目上升迅速,很快就达到近百家。在
18、国内立体车库制造企业发展的同时,全国起重机械标准化技术委员会也经过近20年的努力,给机械式停车设备9大类产品均制定了相应的产品标准12,这无疑是为机械式立体停车设备的创新发展奠定了基础。如今,经过先前的快速发展,机械式立体车库行业也是进入了稳定发展阶段,在将来,汽车的使用量会增多,机械式立体车库的需求是很有潜力的。近几年,停车问题的逐渐增多,国家的重视程度也迅速上升,国家和地方政府对此越来越重视,发布及出台了十多项关于停车方面的法律法规和政策。正是在国家的重点关注之下,一种基于“新建建筑必须满足自己产生的停车需求”的原则即配建车位指标概念应运而生。随着政策的进一步落实,近些年各个城市大力建设配
19、建车位以满足人民的需求,根据数据显示:随着城市建筑所配套建设的停车位数量越来越多,如今配建车位已经约占整个城市停车位总量的80%,在一些城市配建车位的数量甚至能够达到占全市95%。但是随着国家城镇化建设的快速发展,我国汽车的拥有量大幅提升以及我国房地产市场的持续萎缩,城市停车难的问题仍为解决,因此国内机械式停车设备的市场重心也从以增加住宅小区所配套的停车位需求为主导的市场向以解决城市重点城区实际的停车需求为主导的市场转变。所以,现在越来越多的人对小型机械立体停车设备进行研究,经过不懈的努力得出了许多有效的研究成果,研究出了不同类型的机械立体式停车设备,如简易升降式的立体车库、无避让式的立体车库
20、等,但是这些机械立体式停车设备仍然存在着一些问题。小型机械式立体停车设备的结构较为复杂,在停车和取车的过程中需要花费驾驶员较长的时间停放,同时建设这些停车设备需要花费的成本及维护维修费用较高。因此,各大企业与高校投入大量的人力物力对此进行研究,通过将计算机电子信息、液压控制等技术的相互结合,以停车设备越来越智能化,存取速度越来越快、控制技术越来越成熟为目标,在实际应用停车设备的基础上进行创新研发,为未来机械立体式停车设备的发展奠定良好的基础。1.3本设计应解决的主要问题目前,基于立体车库的分析,应解决的问题主要有:1、 车库在存取车辆的时候,上下层车库能相互不干涉;2、该车库的存在不会影响隔壁
21、车库的运作;3、车库在存取车库的过程,操作简便;2发明问题解决理论2.1引言当今社会,科技发展越来越快,人们的生活品质也随着上升,对身边产品的要求也越来越高,“高质量,低成本”是明显的趋势,这些要求无疑是给现在的设计人员出了个难关,无论是要求其有所会知识、思维能力,都得是需要很有能力的人进行创新设计,展示其产品的及时性、可靠性、先进性以及经济性20-22。为此,对于设计人员如何提高产品各方面性能,对产品的创新、思维开拓方面都有新要求。在机械行业竞争中一个十分重要的因素就是通过方法理论结合对现有产品进行创新,如何在概念设计阶段对产品进行创新也成为企业研发的重要问题。国际上有很多著名设计理论,其中
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