毕业设计二层立体车库的设计

编编 号号本本科科生生毕毕业业设设计计（ 论论文文 ）题目：题目： 二层立体车库的设计 机械工程 学院 机械工程及自动化 专业 学 号 0401070706 学生姓名 赵衍涛 指导教师 黄如林 副教授 II二一一年六月摘要I摘摘 要要 立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难的问题成为大中型车市的一个普遍现象。机械立体车充分利用地上资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题较为典型的侧翻式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库的制造车本和运行效率双重因素。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分的调研的基础上，选择了二层车库为研究模型。侧翻式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分，传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍科车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也做了简单的说明，一句侧翻式运行原理，运用力学理论对侧翻式车库进行了全面的力学分析，包括侧翻式立体车库的框架强度、侧翻液压系统的力的大小等。在对側翻式控制系统的设计中，采用了先进的 plc 控制，运用欧姆龙公司的编程软件编制了側翻式控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用可编程控制器（PLC）作为控制系统简单易行。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。为了使停车设备满足设计要求，根据国家寡欲机械式停车设备通用安全要求的标准、側翻式立体车库的实际，在側翻式立体车库中使用了一些必要的安全技术，这样保证可车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。关键词：关键词： 二层停车机构；节省空间；方便AbstractIIABSTRACTStereo garage is the storage which is used foe automatic parking and scientific storage of kings of automobile .As the quantity of urban automobile has increased continuously in nowadays. The hard-to-park problem hao become a commom phenomenon. Menchanicao stereo garage can use land resource sufficiently and bring space advantage into play, and maximize the number of parkingcars. It has become an important way for static traffic problem of cities. The issue studise the type mecchanical paarking system which named up-down and translation stereo garage,and regards of the two factors of cost of manufacture and operational efficiency synthetically.on thebasis of inbestigation on currrent stituation and developing trend of garage sture as the research model. According to the form of the dragging-forms of multi player up -dowm and translation ear-base, it is made of three parts:part of ear-base structuie、 part of driving-framework and park of control systom. The paper simply instrcucture and characteristics of garage and aslo gives a short introduction to its contol sysem. The finite element reliability checking of stee; structure of garage is utilized according to the operation principle of up-dowm an translation stere garage, the mechanics was used to comprehensively analyze the up-down and translation strereo garage. Including intension of the framework structure and axes, etc. The paper adopted PLC as control syetem in designing the up-down and translation stereo garage,PLC software of omron compay was used weave the program of contol system,through debugging running. The result proved that adopted PLC as control systom is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility,speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand indesign stereo garage. According to criterion of mechanical parking systems-garage the paper intriduced some safety technique which was use in the up-down and translation stereo garage. This can ensure absolute safety for car and make the whole stereo garage safey and running smooth.Keyword ：Urban parkades；Convenient；Space Savers目录i i目目 录录第 1 章 绪论.11.1 立体停车库的设计背景.11.2 国内外立体停车库的发展状况.11.3 停车库的发展趋势.31.4 社会调查.4第 2 章 側翻式立体车库机械部分的设计.82.1 立体车库结构.82.1.1 立体车库简介.82.1.2 側翻式立体车库钢结构设计.102.2 側翻式立体车库的设计要求.112.1.1 三维图形.132.1.2 立柱的设计.142.3 液压缸的设计和校核.152.3.1 液压缸 1 的设计计算.152.3.2 液压缸 2 的设计计算.172.3.3 液压缸 3,4 的设计计算.182.3.4 液压控制系统概述.18第 3 章 立体车库电器控制设计系统.213.1 电气控制系统整体设计.213.2 检点与控制点.223.3 电气系统关键部分设计.22第 4 章 结论和展望.294.1 结论.294.2 展望.29参考文献.31致 谢.33二层立体车库的设计1 1第第 1 章章 绪论绪论1.1 立体车库设计的背景立体车库设计的背景随着社会的发展，私家车越来越多，停车难的问题越来越突出。充分利用城市有限的空间，解决停车难的问题越来越迫切 。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。以北京市为例，截止 2006 年底，市区仅有公共停车场 827 处，共计车位 5.6 万个，仅占市区机动车拥有量的 8.5，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227 个地下车库使用面积不足 60 万平方米，只能满足 1.3 万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达 64，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国 15 个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪 80 年代初期，北京市权威部门对 2000年北京汽车发展数的预测仅仅是 70 万80 万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了 100 万辆，其中私人小客车的数量就高达 45 万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为 2030。 机械式立体停车设备顺应市场经济的发展，在市场需求的迫切影响下应运而生了，这一新生型设备一改传统的停车场单层平面停放方法，向空中或地下发展，这在用地紧张，车多位少的状况下，将车辆多层存放，在现代都市停车中将大显身手。正如上海，北京，广州停车问题也来越突出，这就需要我们学机械的新一代，来为社会解决问，和创造财富。 图 1-1 停车现状江南大学学士学位论文21.2 国内外立体停车场发展现状国内外立体停车场发展现状日本从 20 世纪 50 年代中期开始停车场问题研究，1960 年建成了一座四个车位的图 1-2 现代化停车段式立体停车场，60 年代末，仅东京市就引进西欧技术建成了各种形式的立体停车场 40座，1971 年开始发展装配自行式立体停车场。据日本建设厅调查统计，在日本从事立体停车库及其设备开发、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、简易升降类等产品上。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开发和生产比较早。较好的公司有意大利 Sotefin、Interpark、德国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。多数为道堆垛式产品我国在 20 世纪 80 年代初开始研制和使用立体停车场。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，立体停车场的应用使用立体停车场。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，立体停车场的应用逐步推广。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，这些停车库更多地集中在北京、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，步入了引进、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企业已有 30 余家。产品经引进技术和自我研制开发，生产技术水平有了很大的提高。如杭州西子石川岛停车设备有限公司的 PCS 曳引式车库属于垂直升降立体停车场，变压变频（VVVF）驱动和微机控制方式使整座车库实现低振动、低噪音、低成本和高效二层立体车库的设计3 3率的运行；采用标准设计，内置自动升降旋转装置，配以先进的导航指示，无需司机倒车，存取方便、简易，即使是新手驾驶也可放心使用。目前立体停车场国产化率达到 50% 以上 图 1-3 二层停车机构机构和大专院校也开始研究和开发符合国情的立体停车场。由于计算机技术和电力电子技术的飞速发展，由全电脑自动控制，采用变频调速技术的新一代立体停车场首先在日本、德国及美国兴起。英国、法国、瑞士和韩国紧跟其后开始仿效。现在日本在停车场的技术研究与开发、制造、管理等方面的水平都处于国际领先地位，所建成的立体停车场的数量和容车量也居于世界前列。1.3 立体停车场的发展趋势立体停车场的发展趋势停车问题是一种社会环境问题，是城市发展过程中客观出现的社会现象。我国立体停车场的应用与研究正处于起步阶段，立体停车场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，大型的主要进口，小型的应用还不广泛，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。停车场不仅仅停放小型汽车，随着不断改进，立体停车场的载车型也向大型、重型车辆发展，在日本正在设计开发可以停放载重汽车、大客车的立体停车场，还有专门为家庭设计制造的家用型停车场，另外还有的停车场实现了无人化管理。停车产业正向多元化方向发展，其停车场技术不单单是纯粹的机械设备，它还包含了当今建筑、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、限速静态交通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、自动消防灭火等。立体停车场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（多微机）控制系统、传感技术、光纤通讯技术、垂直提升和水平平移机构、IC卡的防伪技术、机电安全装置系统、防火防盗系统、停电与电源故障的排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统的开发，要设计专用硬件系统和开发专用的软件技jse术，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其江南大学学士学位论文4是对于“模块”搁架式立体停车场的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统安全装置的设置要与动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。立体停车场越来越向着智能化、无人化操作方向发展，而且结合当今先进的技术：自动控制技术、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、报警装置、防盗防火装置等，立体停车场将成为一个独立的高技术设备。与各种先进技术的融合将促进停车场向高技术方向发展，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场技术的研究开发，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场技术会得到迅速发展1.4 社会调查：社会调查：经过一个星期的在无锡社会调查，发现在无锡特别是崇安区、北塘区等一些繁华的地段，停车难的问题十分突出。比如一家大的酒店，因为地上楼层装修或重新盖的，但地下车库是旧的也不易翻改，以至于宾馆门前停了 11 辆车，排列无序且影响生意。再例如一座比较老的社区。里面空间狭小，他所拥有的车的数目远远没有一些新的社区多，根据采访的几位居民说，不愿意买车的最大因素是买了车无处停放社区停车空间小，且没有地下车库。在无锡特别是一些繁华地段很多车是停放在马路边上，而那些区域是明令禁止不允许停车的，不仅使马路因此变得狭窄，而且影响了无锡的市容。除以上停车难的调查，无锡也有很多的公共的停车场，但是无锡公共停车场还是老式只在地面停车，而使得大量立体空间遭到浪费。在无锡立体车库还没有普及，只有在无锡中医院有一三层升降横移式立体停车库和无锡妇幼医院的一个三层立体车库和地下车场的二层升降横移式立体车库。通过此调查发现无锡停车难的现状并且立体车库能提高无锡停车潜力的 70%y 以上，是解决无锡停车难的好方法。对一地下车库进行立体车库设计图 1-4 地下车库方案选择方案选择立体车库 排列方式二层立体车库的设计5 5图 2-5 方案一空间利用 ：14*2=28 辆图 2-6 方案二空间利用 11*2=22 辆空间利用率低图 2-7 方案三空间利用 15*2=30 辆机构设计复杂综上 选择方案一汽车的最大参数汽车的最大参数 江南大学学士学位论文6 图 2-8有表一得出 : 车的最大长度：5300mm 车的最大宽度：2000mm 车的最大高度：1550mm 车的最大重量：2200kg 二层立体车库的设计7 7江南大学学士学位论文8 第第 2 2 章章 侧翻式立体车库机械部分的设计侧翻式立体车库机械部分的设计2.1 側翻式立体车库结构側翻式立体车库结构2.1.1 侧翻式立体车库简介侧翻式立体车库简介图 2-1 二层側翻式停车原理图1 1 、车库的基本原理、车库的基本原理侧翻式立体停车设备是利用两块载车板的平移和升降来实现车辆安放的停车设备。1、2 层停车设备无需基建 2、操作简单，方便 3、充分利用空间，一个车位能停两辆车。地面的车位，只需驾驶员开上在 側翻式立体车库工作原理图车板由，离开，有机器自动放入车位，实现停车。上车位由四杆机构实现车板的上下平行移动，由驾驶员开上载车板，离开车板。侧翻式停车设备对场地的适应性强，介绍系统各机械部分部件结构和功能 可根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。2 2、立体车库机械部分部件结构和功能、立体车库机械部分部件结构和功能 结构框架结构框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，在升降横移式车库中我们选用钢架结构(如图2.0所示)。钢架结构与其它建筑结构相比，具有如下特点：A. 可靠性高可靠性高钢材在生产时，整个过程可严格控制，质量比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体;钢材的物理力学特性与工程力学对材料性能所作的基本假定符合较好;钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，计算结果可靠，所以说钢结构的可靠性高二层立体车库的设计9 9B. 材料的强度高，钢结构自重小材料的强度高，钢结构自重小与混凝土等材料相比，虽然钢材的重力密度大，但它的强度和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比也高得多。钢结构自重小，从而便于运输与安装，可减轻基础的负荷，降低地基和基础部分的造价。C.材料的塑性和韧性好材料的塑性和韧性好. 钢材的塑性好，钢结构在一般条件不会因超载等而突然断裂。破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。钢材的韧性好，钢结构对动力荷载的适应性强，具有良好的吸能能力，抗震性能优越。D. 钢结构制造简便，施工工期短钢结构制造简便，施工工期短钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。E. 钢结构密闭性好钢结构密闭性好钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。F. 钢材的耐锈蚀性差钢材的耐锈蚀性差在没有腐蚀介质的一般环境中，普通钢材制成的钢结构经除锈后再涂上合格的防锈涂料，锈蚀问题并不严重。立体车库多在没有腐蚀介质的环境中，所以对钢结构本身的维护费用低。结构主体采用热制H 型钢、槽钢、角钢和钢板等型材制造，具有较好的强度和刚度，轻巧、美观，并可二次拆卸安装，运输方便。 上载车板及其提升系统上载车板及其提升系统每块上载车板都配有一套独立的液压系统系统。液压缸收缩时上载车板放下，液压缸伸出时上载车板升起。根据车板的重量和车的重量设计液压系统和选择液压泵。根据车身高度确定上下载车板间的距离，根据最大车长设计车板的长宽，校核强度和刚度设计车板的厚度。 下载车板及其横移系统下载车板及其横移系统由于下载车板不需铰链，所以为了节省材料，下载车板比上载车板要短。每块下载车板江南大学学士学位论文10后部都配有一套独立的液压传动系统，藏于载车板内。在下载车板底部装有四只钢轮，停车图2-2 停车板可以在导轨上行走。电机减速机驱动长传动轴运转，长传动轴上的主动钢轮在导轨上滚动行走从而使下载车板作横向平移运动。根据载车板及车辆的重量、行走速度、滚轮与导轨间的摩擦系数确定横移液压泵的功率。 安全装置安全装置上载车板上装有上下行程极限开关和防坠落安全装置。防坠落安全装置装在纵梁与上载车板上停位之间，在纵梁两测各装两只挂钩，上载车板两侧相应位置处各装两只耳环，当上载车板上升到位后，纵梁下面的四只挂钩便自动套入四只耳环内，以防止升降电机常闭制动器慢释放后，上载车板在汽车和载车板本身的重力作用下慢慢下滑，压坏下层汽车。另外也防止制动器一旦失灵，上载车板从上停车位坠落，砸坏下层汽车。下载车板的安全装置主要是行程极限开关和防碰撞板。行程极限开关的作用是使载车板横移到位后自动停止。防碰撞板的作用是：下载车板横移时，如果碰撞到人、遗留行李或车主宠物时，切断横移电机电源，横移停止。 图2-3 防脱钩 控制系统控制系统升降横移式立体停车设备的控制系统采用PLC 可编程序控制器控制，主要有手动、自动、复位、急停四种控制方法。自动控制应用于平时的正常工作状态，手动控制应用于调试、维修状态，复位应用于排除故障场合，急停应用于发现异常的紧急场合。对于本文中所列的7车位升降横移式立体停车设备，PLC 主要要控制液压的伸缩转。此外要控制上层车位上安全钩的电磁铁和系统报警显示装置等。2.1.2 立体车库钢结构立体车库钢结构设计设计在側翻式式立体车库中其主要结构是钢结构，有两部分：主体框架部分和载车板部分。主体框架部分的钢结构比较复杂，运用了“H”型钢、角钢、槽钢等数种型钢形式，就其连接形式而言比较单一，即焊接和螺栓连接两种形式。载车板部分的钢结构比较简单，其框架部分为数段矩形方钢对焊而成，其它辅助结构则以角焊代之。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结构性能的优良与否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。二层立体车库的设计1111A. 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，其有效厚度不得小于，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eht5 . 1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a120度或a6mm时，。圆mmt6thfmmthf)21 (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 （4）侧面脚焊缝或正面脚焊缝的计算长度不得小于和 4mm。fh8 （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。 H.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。 I. 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。 J. 当角焊缝的端部在构件转角处作长度为的绕脚焊时，转角处必须连续施焊。fh2江南大学学士学位论文122.2 钢结构的设计和校核钢结构的设计和校核2.2.1 三维图形三维图形设计的停车机构的三维图图 2-4 三维图2.2.2 立柱的设计立柱的设计A. 按强度进行设计按强度进行设计 安全系数取 2立柱截面所受到的压强 为： 26250FPNS 从而的到立柱受力： 6250FspN面积为 622110SmB. 刚度的校核刚度的校核 由于 0 0 不存在弯矩C. 稳定性的计算校核稳定性的计算校核 22crEIFl （2-1） 长度 l 为：2 m ， 弹性模量 E 为：196-216 Gp ，惯性矩 I 为 855 4cm 二层立体车库的设计1313 工字钢的计算算： 方钢： 312zbhI （2-2） 方钢的惯性矩为 842.410zmI 圆钢的计算： 464zdI （2-3） 圆钢的惯性矩为 4842.46410zdmI 求 h 或 d 方钢高度： 242120.02331crhmElF圆钢直径： 243640.0266crdmElF工字钢惯性矩：则 842.410zcmI 图 2-5 工字钢受力D. 工字钢设计和计算工字钢设计和计算钢板材料取 45#钢 江南大学学士学位论文14屈服极限： 353sMpa ;强度极限： 593bMpa ; 需用应力： 176.52sMpa 受力为 ： 625 106250FN 允许面积为： 523.5410FSm显然刚度是满足的稳定性: 22crEIFl （2-4）取允许临界应力为： 162500crNF 弹性模量为： 210EGpa 允许临界应力为： 225000crNF 惯性矩为 ： 8441.51.510Imcm 4330ycmI根据上述 选取立柱材料 10 号工字钢综合各种因素我选取液压作为此停车机构的主要动力顶板的设计：周界应力的计算： 20.334tPh （2-5）选择厚度 h 为 20 mm 的钢板， 压强为 6250N 计算得周界得： 5.22tMpa二层立体车库的设计1515中心应力的计算： 2max0.63ln1.16rtprhh （2-6） 根据（2-6）得 最大应力为： max147.76Mpa 允许应力为： max176.5147.7 底板的设计计算同上 因底板较顶板短,所以条件也校核计算满足2.3 液压缸的设计计算和校核液压缸的设计计算和校核2.3.1 主液压缸主液压缸 1 1 的设计计算的设计计算外负载力 F 为 3.33410 N惯性负载可以忽略阻力负载可以忽略最大负载取 410N2-6 液压负载图左右运动速度相等 推出 D=2 因为二层最大的停车机构的最大的负载是 33000N，液压系统的易取 P1=10 MPa取背压 p2=0.4 mpa 取密封圈 m=0.94，用 V 形密封圈 =2液压缸的面积计算： 322pp10FAm ） 32110Am A 江南大学学士学位论文16液压缸直径 ： 4 10.0677ADm 0.7070.048dDm直径按国标 GB2348-80 圆整成就近标准值得 D=0.07m ； d=0.05m有效面积 2210.00384ADm 有效面积 22)20.0244AdD;校验活塞秆直径活塞杆材料是 45#许用应力 423.571.4bMpa ； 43.510FN ； 593b Mpa 4 F0.01025dm所以 d 满足条件缸盖固定螺钉的校核 5.20.0071 skfmzd ； 1.12 1.5k ； 6k ， 6, 252.141.4szmpa 稳定性校核 取 x=1.2 m kkFFn ； 222121.20.6XXL; 46323.6JD ； 220.0190.0707mA（）, kj0.013ymk ； 1290 56.9290klr 21()kkfAdlFr=64.510222321.20.64XXL二层立体车库的设计1717 maxkFF稳定性符合直径去 18.2mm 的 15 号冷拔无缝钢管。油箱 156.7pvLq 取标准值： 250vL2.3.2 液压缸液压缸 2 2 的设计计算：的设计计算：由于采用钢对钢的磨察选磨察系数：0.242横向受力为：F=2500605010=6050N外负载 F=3025N惯性负载可以忽略阻力负载可以忽略最大负载取 F=3025N左右运动速度相等 D=2因为二层最大的停车机构的最大的负载是 3025N，液压系统的易取 P1=10 MPa。取背压 p2=0.4 mpa 。有秆压力应略大于无秆压力应为 0.3Mpa。取 V 形密封圈。取密封圈 m=0.94，用 V 形密封圈。 122AA液压缸的面积计算： 6212328.3810FApp2m 6212656.7510 mAA液压缸直径 140.041DmA 0.7070.029dDm直径按国标 GB2348-80 圆整成就近标准值得 为 D=40 m d=28 m表 2-1 液压缸压力、流量和功率值负载/(N)回油缸压力/(Mpa)进油缸压力/(Mpa)输入流量/（31m s）输出功率/（）30250.65.230.0657100.034液压泵的选择 15.20.80.56.5MpaPP江南大学学士学位论文18 3.94 1.054.13 / minpLq校验活塞秆直径活塞杆材料是 45# 423.571.4bMpa ； 43.510FN,； 593b Mpa ； 40.003Fdm 所以 d 满足条件 缸盖固定螺钉的校核 5.20.017KFdmz ； 1.12 1.5k ； 6k ； 6, 252.141.4szmpa 稳定性校核 2L 取 kkFFn ； 122lr ； 122lr ； 190； 220.031RjmAr 122lr 25222.810kEJNFl 稳定2.3.2 液压缸液压缸 3、4 的设计的设计支撑板处的液压缸 最大的受力： 100FN ； 0.96 进过计算 30Dmm ； 0.70721.21dDm 直径按照家标准 GB2348-80 圆整成就近标准值圆整 缸径 D=32 ； 秆颈 d=22. 经验算 缸盖固定螺钉满足强度要求液压缸的稳定性满足要求2.3.3 液压控制系统概述液压控制系统概述本机采用三相交流 380V、50Hz 电源，控制电压交流 220V 和信号中路，电压 6.3V 是通过控制变压器得到的。二层立体车库的设计1919当底板推出时 YV1 和 YV3 接通当液压缸达到极限位置后，YV1 和 YV3 断开按下按钮 2 时，底板收回，此时 YV2 和 YV4 接通。当达到极限位置时 YV2 和 YV4 断开 在底板复位后，允许按钮 3 按下，YV5 和 YV7 接通，此时上底板放下。当达到半圆位置时，YV9 和 YV11 放下。当达到极限位置时 YV5 和 YV7 断开同时 YV9 和 YV11 断开此时允许按钮 4 按下。当车停放正确后 YV6 和 YV8 接通，上顶板复位。同时 YV10 和 YV12 接通， 图 2-2 液压系统支撑板复位。当到达极限位置后。允许按钮 1 按下。往复循环。 表 2-2 液压的阀的选择序号元件名称估计通过流量（L/min）型号规格1网式过滤器56Wu-160*18040 压力，0.01Mpa2三位四通换向阀21.634BY-H10B-T压力 35mpa江南大学学士学位论文203三位四通换向阀21.634BY-H10B-T压力 35mpa4三位四通换向阀2034BO-H10B-T压力 30mpa5三位四通换向阀2034BO-H10B-T压力 30mpa6三位四通换向阀11.534BO-H10B-T压力 20mpa7三位四通换向阀11.534BO-H10B-T压力 20mpa8液控单向节流阀20Z2FS10压力 20mpa9液控单向节流阀20Z2FS10压力 20mpa10液控单向节流阀20Z2FS10压力 20mpa11液控单向节流阀20Z2FS10压力 20mpa12液控单向节流阀10Z2FS9压力 10mpa13液控单向节流阀10Z2FS9压力 10mpa14压力表开关 -KFL-10E10mpa15压力继电器 -DP1-63B8.5-35mpa二层立体车库的设计212116油箱 - 第第3章章 立体车库电气控制系统设计立体车库电气控制系统设计3.1 电气控制系统电气控制系统整体设计整体设计整个车库设计由一台 PLC 对车库进行统一的管理和监控，通过 PLC 控制载车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作。各车位内车辆的调入调出由 PLC 根据当前各车位的车辆存放情况，按照相应的调度策略调度车辆进出。立体车库的自动存取车控制系统包括弱电与强电两套系统。弱电系统主要包括各种信号的采集、报警与控制输出。PLC 输出信号给接触器线圈，控制接触器的接通与关断。强电系统包括载车板电机控制线路、控制电机正反转接触器、到位限位及载车板的上下行程限位。车库采用车位检测装置代替人工找位，用升降装置输送汽车到位。系统在面板处设有急停开关，当发生意外时，按下急停开关，断掉所有电机的电源，使载车盘无法继续运行，以保护人员及设备的安全。系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号，控制电机运行信号，控制电磁铁得、失电信号，控制灯光报警信号，控制车库照明信号。升降横移式立体车库是一种比较典型的跨学科机电一体化产品，集机械、电子、信息技术图 3-1 控制概图于一体。其中，电子技术、信息技术和传感技术的合理运用与组合构成了车库的控制系江南大学学士学位论文22统。升降横移式立体车库的控制系统是整个车库系统的重要组成部分，也是车库系统的核心。执行机构是“四肢” ，框架是“躯体” ，那么控制系统就是“大脑” 。它指挥着车库的每个运作过程，并对整个系统的状态过程进行监控。侧翻式立体车库的系统控制原理：操作者(人)要通过控制系统信息交流的平台(界面) 图 3-2 控制图把操作信息传送给控制系统，经系统处理后，系统把可识别的控制信息通过辅助设备驱动执行结构，来完成车库现场的运作。其系统控制原理框图，如由于 PLC 的可靠性、抗干扰能力强。国内外现有的升降横移式立体车库，它们的系统控制形式大都采用可编程控制器控制，特别是应用在智能化要求程度高、多车尾、大容量的现代化升降横移式立体车库中。PLC 的可靠性、抗干扰能力强。3.2 检测点与控制点：检测点与控制点：1.检测点分布(1) 载车板上汽车停放到位否检测 采用光电开关在底层进行扫描检测。光电开关的接收器和发射器分别安装在底层左右两边， 在载车板前后位置均进行检测， 当有车辆停放不到位时， 车就把光电关光源挡住，此时系统不能动作， 只有车辆停放到位后， 系统才能正常工作。(2) 载车板上有无车检测在每个载车板上的一条对角线上安放一套光电开关， 用于检测载车板上有无车。(3) 载车板平移运动是否到位检测只有下层载车板有平移运动， 在每个车位上分别安装一只限位开关， 用于检测载车板平移运动是否到位。(4) 载车板升降是否到位检测只有上层载车板有升降运动， 在每个载车板垂直运动的轨道上， 在低层和上层分别安装一只限位开关， 用于检测载车板下降和上升是否到位。(5) 上层载车板吊钩是否挂好检测控制吊钩动作的电磁铁上有一反馈信号， 可用于指示吊钩是否已把载车板挂好。二层立体车库的设计23233.3 电气系统关键部分设计电气系统关键部分设计PLC 接线设计：在侧翻式立体停车库中，控制系统中主控单元的主要控制对象首先是 图 3-3 三相开关 车库内的横移液压和侧翻液压，控制系统就是使它们在不同的时间内实现正反转，其次是车库内的各种辅助装置，如指示灯及其各种安全设施等。为了保证载车板能横移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置，采用了行程开关。为了判断载车板上有无车辆，采用了光电开关。同时在车库中还采用了一些传感器如烟温传感器以及安全预警装置，其简化接线图江南大学学士学位论文24 图3-4 简化PLC接线图 电机控制及接线设计：在存取车时车位的升降不能同时进行，车位的升降和横移也不能同时进行，这两个动作必须是互锁的，即当上层车位在升降时，地面层车位不能移动，反之亦然，并且上层车位每次只能有一个车位进行上下升降运动这些在程序中可采用联锁和互锁的方法来解决。 (1）初始化程序提出系统的控制信息，扫描各到位开关信号；(2）主控制程序按照进车优先的原则，将最多的车位保持在进车位置。每个载车板运动之前，需要先判断目的地是否有空位，有空位才可以动作，前后动作互锁。判断是否有空位是根据横移电机所对应的到位行程开关动作信息来确定的。液压升降系统启、停动作也是根据相应的到位行程开关来确定；(3）故障报警程序故障报警程序能够实时地采集设备异常信息，及时发出声光报警信号，提醒司机和管理人员进行处理。若在程序执行过程中，有人、物侵入车库空间或车辆超长，PLC将按照闭锁关系停止设备运行，同时发出故障报警。该程序完整而高效的完成了二层升降平移式车库全部动作，具有安全可靠性。完全达到了作为民用机电一体化设备所应具备的条件，充分发挥了它的作用。控制程序采用模块化编程形式， 车位运行过程中只需调用子程序模块， 这样大大降低了程序的复杂程度， 方便了程序的修改， 而且为车位的拓展提供了便利条件。整二层立体车库的设计2525个程序包括主程序模块、手动按键子程序模块、紧急停车按键子程序模块、初始化程序模块、存取车位号赋值程序模块、空车位号与移动车位号赋值程序模块、载车板平移运动程序模块、光电开关子程序模块、载车板升降运动程序模块和故障报警子程序模块。程序所用状态元件、定时器及数据存储器均选用具有掉电保护功能的元件， 当系统掉电时元件保持掉电前的状态， 以保存现场信息， 待上电后继续完成被中断的动作当发生意外情况时， 按下急停按钮中止系统的运行并保存现场断点信息当出现电气或机械故障时， 如电机过载、过热时自动中止系统运行， 并发出声光报警， 同时系统转人手动方式进行故障处理。所谓输入输出点定义是指整体输入输出点的分布和每个输入输出点的名称定义，它们会给程序的编制、系统的调试和文本的打印等带来很多方便。因为本系统是对开关量控制的应用系统，并对控制速度要求不高，选用一般的可编程序控制器，其具有的自诊断功能和采用的循环扫描工作方式完全能满足要求。本系统输入端有自动/手动选择开关，自动工作时有总开、总停按钮，有上、下、左、右移动按钮，车位号信号输入若干。输出端需要控制 9 台电机(4 台横移小电机和 5 台升降大电机)，加上一些用于人机交流及安全检测的数字量输入输出，如数字键盘输入、LED 数码显示、安全检测、及各种操作按钮等。再考虑到系统的可扩展性，选用 OMRON 公司的 CZOOH 系列的 160 点可编程序控制器(96 个信号输入点，64 个继电器输出点)完全满足容量的要求。我们在分配输入输出点时按照控制功能分段，相同功能的输入板和输出板组成一组。一般情况下输入点与输入信号，输出点与输出控制一对应。分配好后，按系统配置的通道与接点号分配给每一个输入信号和输出信号。在本系统中报警器是几个信号共用一个输出点，各报警因素逻辑关系并联后接到报警输出点。升降横移式立体停车库的输入点、输出点的具体分布可按表 3.1 和表 3.2 进行，该表按照输入、输出部分不可重叠来排的。主程序如下所示：0001000200030000000100020003000400050006000700080009001000110012001300140015001600170018001900200021002200230024002500260027LDORAND NOTAND NOTOUTOUTLDSBS(91)LDMOV(21)HROOMOV(21)HR01MOV(21)HR03LDNOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOTAND NOT00000231150000100409017112311500409#00050040800100100500308003090031000311003120031300314003150040000401004020040300404004050040600407启动按钮总停按钮手动与自动转换开关运行指示灯手动与自动转换开关手动与自动切换赋值按钮自动运行程序光电开关江南大学学士学位论文2600330034003500360037002800290030015801590160016101620163016401650166016701680169017001710172017301740175017601770178AND NOTOUTOUTLD 23010MOV(21)HR03MOV(21)HR04SBS(91)OUT 23009LD 23009SBS(91)LD 00012OR 23008AND 23113AND 23115AND NOTSBS(91)OUT 23008LD 23008MOV(21)HR03MOV(21)HR04SBS(91)OUT 23007LD 23007SBS(91) 004082311423113001005#0003#000200013#0001001006#0003#0002赋值按钮自动运行程序车停好否指示灯由于篇幅有限，其他子程序不另外介绍。 3.4 电气安全电气安全装置装置1、设有断电、缺相、断相和相序保护：在主电源发生缺相，设备发生断相、反相时，保护器动作切断设备主电源。实际线路如图3-5。 图3-5 断电、缺相、断相和相序保护线路2、延时保护：当车停不进设备时，设备将自动停止任何操作。试进入（设定）三次自动停止，处于保护状态，停止任何操作。二层立体车库的设计27273、防人、异物误闯入红外线检测装置：设置自动锁闭系统，当设备运转时，如有人或异物进入设备中，设备将会自动急停。待人员或异物离开设备后，按动“复位”按钮，设备将恢复运行。保证设备安全运转，以防误伤人员。用光电开关检测。实际光电开关 图3-6 光电防护装置 4、车辆定位：载车板的末端装有前、后、左、右限位装置。实际装置。 5、防止载车板坠落装置：设置防坠落装置，载载车板运行到停车位后，为防止载车板因故突然落下，设防止坠落装置，保证入库车辆安全。6、汽车长度限制装置：设置超长光电检测装置。当进入设备的车辆超过适停车辆尺寸时，设备自动锁闭并报警提示。7、紧急停止装置：设置紧急制动开关，当出现异常情况时，能使停车设备立即停止运转。如图4操作界面图上的红色按钮。8、防止超限运行装置：设置限位开关，包括，上限位开关，下限位开关，左限位开关，右限位开关，极限开关等。当到位开关出现故障时，超限位开关能使设备停止工作。实际设备图3-7 设备运转信号显示装置江南大学学士学位论文289、警示灯及警示蜂鸣器：设置设备运转信号显示。提示设备处于运转状态及对异常情况报警。 10、电机自带刹车装置：防止载车板自动滑。二层立体车库的设计2929 图3-8 停车防滑装置 江南大学学士学位论文30 第第 4 章章 结论与展望结论与展望4.1 结论结论随着中国经济的腾飞，城市化进程加快，汽车越来越快的走进工薪阶层家庭，而土地越来越紧缺的情况下，为解决城市停车难的问题，立体车库是必然出路。我国立体车库发展虽经历了十来年的发展，但仍处于初级的停车功能，是最原始的使用阶段，它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义和潜在的市场经济效益。本文在参阅了国内外有关立体停车库的大量资料的前提下，对升降横移式立体车库设计机构装置和控制系统进行细致研究，得出了以下重要的结论： 1.通过大量的调研工作，对自动化立体车库的发展特点和发展方向进行了总结，通过对市场需求的分析和对比国内外立体车库的发展状况，分析了智能立体车库广阔的市场前景和趋势。2.为提高车库生产的经济效益，对车库构架的钢结构进行了优化设计，节省了钢材，降低了建造成本。3.在分析目前立体车库常用的传动系统基础上，确定了本车库的机械系统传动方案。分析各种载车板的提升方案，最终确定了最稳定、可靠且经济的方案。4.针对智能立体车库的功能要求，提出了控制系统的详细方案。为达到车库中的检测要求，确定了经济而适用的传感器。在车库自动控制系统中，选用了欧姆龙公司的CZOOH 型 PLC 可编程控制器，并对 PLC 功能和特点进行详细的分析，给出了接线图和控制程序。4.2 展望展望 虽然立体车库目前在我国应用还较少，但我国城市人口密度较稠，随着家庭轿车的增加，立体车库未来市场必将是巨大的，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 50%-70%；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。通过国内外机械停车设备使用经验的总结，可以发现人们在利用机械停车设备存取车时，比较追求的是存取车速度、等待时间以及方便的程度。此外，未来的机械停车设备市场，也会更加注重完善的售后服务系统、远程监控系统、远程故障导处理系统。 机械立体停车库的种类繁多，我们必须通过详尽的技术分析才可以有明智的决断，利用一切可以利用的因素，建造出经济技术合理和适应市场要求的机械立体停车库。总之，在我们面临着建设现代化大都市的重任和土地资源异常奇缺的情况下，使用机械立体停车库是可行、明智的选择，它的前景将是无限美好的。二层立体车库的设计3131 江南大学学士学位论文32参考文献参考文献1 张启君.立体车库的主要型式及技术特点 M.机电产品开发与创新，1999；2 付翠玉，关景泰.立体车库发展的现状与挑战 M.机械设计与制造，2005；3 中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编. 机械式立体车库 M.海洋出版社，2001；4 中国重型机械工业协会，停车设备管理委员会编. 机械式立体车库 M.海洋出版社， 2001；5 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