型停车位限位装置设计-本科毕业论.doc

2016届本科毕业论文（设计） 本科毕业论文（设计）题 目 新型停车位限位装置设计 学 院 机械与电子工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 123333 学 号 445757857 指导教师 445 职称 745777777 论文字数 447575 完成日期:2016年5月28日新型停车位限位装置设计摘 要近年来，“私家车”这个高大上的名词逐渐被人们认知、接受，私家车也逐渐成为人们的生活必需品，在日常生活中起着举足轻重的作用，随着私家车的兴起停车位的需求也日益上涨，大多数私家车车主都想为自己的爱车购买一个地下停车位，由于中国的人口基数大、使得建筑面积紧张，使得地下停车位数目并不能满足私家车的停放需求，在中国车主使用地下停车位时可能会出现这样的情况，当你准备停车时，发现自家的停车位已经被别人占了，针对这种情况，本文设计了一种新型地下停车位限位系统，本文首先就地下停车位限位系统设计要求及各功能作简要介绍，然后在对于地下停车位限位系统的功能、结构、尺寸、装配等方面进行详细说明，再针对升降杆、齿轮传动等结构进行受力分析、最后就此方案的可行性在优势与经济效益两方面进行简要阐述。基于以上目的，本次作品使用AutoCAD、UG、3dMAX等软件进行建模、仿真等。关键词：地下停车位；限位；升降杆1The Design of The Parking Space Limit DeviceAbstractIn recent years，thetermprivatecarsgraduallyacceptedbypeople,.Privatecarsalso graduallybecomepeople necessitiesoflife,playinganimportantroleinthedailylife.Withtheriseofprivatecars,parkingsdemandisalsorising.Mostoftheprivatecar. ownerswantto buyanundergroundparking.BecauseChinaslargepopulatiobase theconstructionareaoftension,lackingundergroundparkingspaces.ThecarownersinChinausingundergroundparkingspacemayappearsuchcircumstance,their ownparkingspace isparkedinsidesomeoneelsescar.Sohiscarisnoplaceto park.Forthiskindofsituation,thispaperdesignsanewundergroundparkingspacelimitsystem,.Thispaperis theundergroundparkingspacelimit,abriefintroductionofthesystemdesignrequirementsandeachfunctionandthentotheundergroundparkingspacelimitsystemfunction,structure,sizeandassemblydetails,againingforlifting lever,gearransmissionstructurestressanalysis,atlast,thefeasibilityofthisscheme brieflyexpoundsadvantagesandeconomicbenefitintwoaspects.Basedontheabove purpose,thisworkusesAutoCAD,UG,3dmaxandsoontodraw,model,simulatn etc.Key words:undergroundparking, limit, liftinglever1目录1 绪 论11.1 地下停车位限位装置的设计要求11.2 地下停车位限位装置的设计要求11.3 地下停车位限位装置设计方案的提出22 地下停车位限位装置功能介绍32.1 地下停车位限位装置的外观介绍32.1.1 地下停车位限位装置结构设计32.1.2地下停车位限位系统控制模块介绍62.1.3地下停车位限位系统尺寸确定92.2地下停车位限位装置主要技术参数112.2.1地下停车位限位装置适用范围112.2.2地下停车限位系统具有的优势112.3地下停车限位装置的使用方法123 地下停车位限位装置的装配方法134 地下停车位限位装置配件计算分析164.1传动齿轮相关参数计算164.2升降杆相关参数计算175 经济分析185.1优势分析185.2经济效益分析186 小结20参考文献21致谢22附录23 1 绪论私家车作为一种新的家庭生活必需品，它不仅使生活更加方便和舒适,还为工作创造便利条件、提高效率。随着私家车的普及地下停车位的需求量也在逐年上涨，开始地下停车位的设计，主要集中于摆放性，即如何让车辆更加方便的停进地下停车位，随着社会的不多进步，地下停车位在实现车辆摆放功能的同时，也开始注意停车位的美观和限位功能，一方面停车位的设计与人类心理、生理有必然的联系，另一方面，地下停车位设计涉及制造、工艺、结构等各方面的内容，在设计地下停车位限位系统时我们应先对地下停车位所要实现的功能和现有停车位的设计风格和尺寸规格进行深入研究与探讨。1.1 地下停车位限位装置的设计要求地下停车位限位系统的设计首先要保证汽车在停放时不会受到升降杆的阻拦，其次在设计地下停车位时要考虑功能、结构、造型、色彩、材料、生产的多方面因素，并要符合现有停车位设计尺寸与规格，使得限位系统与地下停车位可以完整的结合在一起，一般地下停车位的长度一般为3.8m、宽度为2.4m。长度：地下停车位限位系统的长度应于地下停车位的宽度一致，保证地下车位限位系统可以与现有的停车位之间的尺寸相互匹配，长度不能过长或过短，所以地下停车位限位装置的长度为2.4m。宽度：地下停车位的宽度应小于地下停车位前的停车线方便车主识别自己的停车位，所以地下停车位的限位装置的宽度为100mm。升降杆的升起高度：地下停车位升降杆的升起高度应高于一般家用车保险杠的高度这样可以起到限制停车位被别的车占用同时也会保护停进去的车不会受到其他车辆的碰撞，所以地下停车位的升降杆的升起高度为700mm。1.2 地下停车位限位装置的设计要求 地下停车位限位系统在保证地下停车位的正常使用之外，最大亮点为达到限位的目的。即在车辆停进地下停车位时，升降杆升起可以起到一定保护车辆的作用，在车辆离开停车位时，可以将升降杆升起，保护自己的地下停车位不被其它车辆占用。升降杆要升起到一定的高度，这种升降是通过机构的连接实现的，因此在设计上对连接部位有严格强度及精度的要求。1.3 地下停车位限位装置设计方案的提出随着社会的不断进步，人们的生活水平不断提高，私家车逐渐成为人们生活中不可缺少的存在，随着车辆数目的增加，人们对地下停车位的需求也在日益增加，目前地下停车位的设计已趋于稳定状态，但在日常的使用过程中仍然会出现自己购买或租用的地下停车位在一些情况下里面停放的却不是自己的爱车。因此本文设计了一种新型的地下停车位限位装置。该设计首先结合了我国停车位的常用尺寸对地下停车位限位装置的尺寸进行设计，其次结合一些常见车辆的底盘高度对升降杆的升起高度进行设计，这样，通过对通用停车位的尺寸和常见车辆的底盘高度研究，设计出一种适合我国地下停车位尺寸的限位装置。2 地下停车位限位装置功能介绍2.1 地下停车位限位装置的外观介绍在外观设计方面，地下停车位限位装置参照了地下停车位的常用尺寸和常见车辆的一般高度，设计简单，升降杆采用显眼的红色方便车主识别，也可以最大程度的引起车主的注意。图2-1 地下停车位限位系统初始状态三维效果图图2-2 地下停车位限位系统升起状态三维效果图2.1.1 地下停车位限位装置结构设计其主要结构（如图 2-2 所示）包括:外壳、动力系统保护外壳、T型滑块、步进电机、升降杆、T型导轨、升降杆连接销、凸斜面接入端、凹斜面接入端、辅助运动轮导轨、传动齿轮1（传动齿轮1与步进电机连接是主动齿轮）、传动齿轮2（传动齿轮2与齿轮1裂和与丝杠连接为从动齿轮）、丝杠、丝攻、T型滑块凸斜面接入端、连接销孔、辅助运动轮（T型滑块上共有8个辅助运动轮）、丝攻连接端、防自锁垫块（防自锁垫块位于升降杆销连接处的正下方，防止销连接处发生机械自锁）、外壳凸槽接入端（在T型滑槽上有凹斜面接入端可直接通过沟槽式连接方式将外壳与T型滑槽连接在一起）、T型滑槽凹斜面接入端图2-3 地下停车位限位装置结构示意图图2-4 升降杆结构示意图图2-5T 型导轨结构示意图图2-6 动力系统结构示意图图2-7T 型滑块结构示意图图2-8 地下停车位限位系统外壳示意图1-外壳、2-动力系统保护外壳、3-T型滑块、4-步进电机、5-升降杆、6-T型导轨、7-升降杆连接销、8-凸斜面接入端、9-凹斜面接入端、10-辅助运动轮导轨、11-传动齿轮1（传动齿轮1与步进电机连接是主动齿轮）、12-传动齿轮2（传动齿轮2与齿轮1裂和与丝杠连接为从动齿轮）、13-丝杠、14-丝攻、15-T型滑块凸斜面接入端、16-连接销孔、17-辅助运动轮（T型滑块上共有8个辅助运动轮）、18-丝攻连接端、19-防自锁垫块（防自锁垫块位于升降杆销连接处的正下方，防止销连接处发生机械自锁）、20-外壳凸槽接入端（在T型滑槽上有凹斜面接入端可直接通过沟槽式连接方式将外壳与T型滑槽连接在一起）、21-T型滑槽凹槽接入端。2.1.2地下停车位限位系统控制模块介绍 地下停车位的动力供给采用步进电机提供动力，传动采用齿轮之间裂和、丝攻与丝杠螺纹裂和传动，步进电机是否工作由单片机控制、在地下停车位限位系统中有蓝牙接收端，当蓝牙接收端接收外部蓝牙发送端发送的信号时，单片机程序进行判断分析，当单片机判断完成后，单片机控制步进电机工作从而实现升降杆的升起或者降落。单片机程序的控制思路为“控制结果不控制过程”即当单片机接收到信号时，控制步进电机工作的时间来控制丝攻的运动导程。（单片机控制程序见附录）5图2-9 单片机控制电路图7图2-10 步进电机正转仿真波形图2-11 步进电机反转仿真波形图2.1.3地下停车位限位系统尺寸确定 图2-11 地下停车位限位装置升降杆主要尺寸 如图所示为地下停车位限位装置升降杆的主要尺寸，其中单侧升降杆的长度L1=963mm，升降杆上的销连接孔的直径为20mm,斜面夹角1和2为46。单侧升降杆的总长度大约为地下停车位宽度的1/2。升降杆在日常工作中只承受两端的推动力和重力，故结合平常加工、成本，升降杆的材料采用代号为ZL102的铸铝材料。图2-12 T型滑块断面图如图所示为地下停车位T型滑槽主要尺寸，其中T型滑槽的总长度L2为100毫米，总高度h1为150mm，T型滑块高度h3为30mm，升降杆高度h2为90mm。在T型滑槽的一端各有两个凹斜面接入端可与地下停车位限位系统外壳上的凸斜面接入端连接。（详见图2-2.2T型导轨结构示意图），方便地下停车位限位系统外壳的安装。外壳的主要材料采用代号为ZL102的铸铝材料。图2-13 T型滑块二维结构示意图 如图所示为地下停车位限位系统T型滑块主要尺寸，其中T型滑块的总长度L4为130mm,T型滑块下方的长度L5为100mm，上方凸斜面接入端斜面与水平面的夹角2为38，在T型滑块的左右下端面和地面上设有8个辅助运动轮在T型滑槽的辅助运动轮导轨内运动。图2-14 动力供给部分二维结构示意图如图所示为地下停车位限位装置动力供给部分主要尺寸，动力供给部分主要包括步进电机、丝攻、丝杠其中丝杠与T型滑槽末端连接，推动升降杆的运动，故动力供给部分的导程L6为600mm.2.2地下停车位限位装置主要技术参数 主要参数如表2-1：表2-1 地下停车位限位系统主要参数 升降杆升起高度700mm步进电机电压36V地下停车位限位系统总长度2400mm步进电机接收到信号工作时间5sT型滑块运动平均速度56mm/s升降杆上起的平均速度140mm/s地下停车位外壳长度800mmT型导轨的长度500mm丝杠的运动导程600mm升降杆横向运动平均速度56mm/s2.2.1地下停车位限位装置适用范围本文设计的地下停车位限位系统，主要适用与，地下停车场尤其是正在建造的地下停车场、酒店、公司提供的停车位，当酒店、公司提供的停车位安装有地下停车位限位装置时可以在一定程度上保护停入停车位的车辆收到一定程度上的保护，可以在一定程度上避免一些纠纷的发生，不适用于临时停车位。2.2.2地下停车限位系统具有的优势地下停车场使用地下停车位限位系统可以在一定程度上保护车主对停车位的使用权，同时地下停车位限位系统使用简单方便，在地下停车位上有蓝牙接收端，地下停车位是否工作由单片机控制，在68m的范围内可通过蓝牙发送端发送信号来控制升降杆是否升起。当车辆停进装有地下停车位限位系统的停车位时，可通过蓝牙控制升降杆升起，当升降杆升起时可在一定程度上保护地下停车位内所停车辆不受其他车辆的触碰。2.3地下停车限位装置的使用方法 地下停车位的使用非常便捷，当地下停车位限位装置在您购买的地下停车内安装好后，地下停车位限位装置可以起到，限制其它车辆停入您购买的地下停车位，同时也会对您停入地下停车位的车辆起到一定程度的保护作用。具体使用方法是，当车主把车开出地下停车位时，可通过蓝牙发送端发送信号将地下停车位限位装置升起，避免其他车辆占用，在您自己的车开进停车场时可通过蓝牙发送端发送信号将地下停车位限位装置的升降杆降下，当车辆停进停车位时，在将地下停车位限位装置的升降杆升起，保护车辆免受一定程度的伤害。3 地下停车位限位装置的装配方法 地下停车位限位装置装配步骤如图3-1所示图3-1 地下停车位限位装置装配示意图其装配步骤如下： （1）首先组装地下停车位限位系统的外壳与T型滑槽，在地下停车位的外壳两端各有两个凸槽接入端；在T型滑槽两端各有两个凹槽接入端，地下停车位限位系统的外壳与T型滑槽时只需要将外壳的两个凸槽接入端从上到下的镶入T型滑槽的凹槽接入端即可； （2）组装地下停车位限位装置的升降杆，将地下停车位限位装置升降杆的凸斜面接入端与凹斜面接入端套在一起，将连接销镶入销连接孔即可；(3)组装地下停车位限位装置的推进模块，丝攻的前端有螺纹，T型滑块丝攻接入端也有与之匹配的螺纹，将两端的螺纹拧紧，在将T型滑块上的8个辅助运动轮； （4）将地下停车位的T型滑块与地下停车位的升降杆连接，将T型滑块的凸斜面接入端镶入升降杆两端的凹斜面接入端内，将连接销镶入连接销孔内； （5）将上述4中组装好的机构镶入1中组装好的外壳内，注意辅助运动轮应放入运到导轨内。另外，为了装配的灵活和方便，将地下停车位限位装置的各个零件设计成各种配合状态，可按如图所示装配地下停车位限位系统。此种方法避免了钢管焊接造成承受力降低的弊端，同时在未装配的情况下，运输、存放方便。4 地下停车位限位装置配件计算分析4.1传动齿轮相关参数计算 在地下停车位限位装置的动力输出部分设有两个传动齿轮，分别为传动齿轮1（与步进电机连接输出动力为主动轮）和传动齿轮2（与丝杠连接为从动齿轮）。其中两齿轮的模数m=3,齿数z=20,其结构简图如图4-1所示。图4-1 传动齿轮二维结构示意图 传动齿轮尺寸如表4-1表4-1 传动齿轮尺寸名称符号传动齿轮1传动齿轮2齿数z2020模数m3压力角20分度圆直径d6060齿顶高3齿根高3.75齿顶圆直径6666齿根圆直径52.552.5两齿轮传动比i14.2升降杆相关参数计算图4-1 升降杆升起示意图如图所示，升降升起的高度h为设计值即取h=700mm，升降杆的长度L为确定值即取L=1000mm，则升降杆两端的凸斜面接入端和凹斜面介入的夹角为确定值，即2为夹角大小，则由正弦定理得：Sin1=h/H=700/1000=0.7，则1=44，由三角形内角和定理得：2=90-44=46由余弦定理得：cos1=L2/L1，则L2=720mm,则在升降杆上升到h=700mm时，升降杆横向运动的距离L=280mm。则在设计地下停车位限位装置的升降杆时，地下停车位升降杆的总长度为1000mm，升降杆的两端凸斜面接入端和凹斜面接入端，斜面与水平面之间的夹角为46在动力系统推进时升降杆横向运动的距离为280mm。5 经济分析 随着车辆的增加，地下停车位的需求也日益增加，如何使购买的地下停车位随时都可以让自己的爱车停进自己购买或者是租用的停车位内，成为了一个非常现实的问题，如何设计一款即不影响日常停车位的使用，同时也可以在不需要使用停车位时，可以限制其它车辆使用自己购买或者租用的停车位成为一个指的思考的问题。本文设计了一款地下停车位限位，有效的解决了上述问题。5.1优势分析针对此种状况，设计了一款地下停车位限位装置，地下停车位限位系统在不影响停车位的日常的使用外，在不需要使用停车位时，可以将停车位挡起，不让其他车辆使用自己的停车位。地下停车位限位装置安装和使用方便，在单片机控制系统内配有蓝牙接收端，在需要使用地下停车位限位系统时，可通过蓝牙发送端发送信号，单片机控制系统就可以通过控制步进电机的工作时间来控制升降杆的工作状态，使用简单方便。地下停车位限位系统还会对停车位内所停车辆起到一定的保护作用，即当车辆停入装有地下停车位限位系统的停车位内时，升降杆升起，如果前方有车在倒库最多碰到地下停车位限位系统的升降杆就会停下，不会对停车位内所停车辆造成过多的伤害。地下停车位限位系统的升降外采用红色金属涂料覆盖，非常显眼，具有很好的识别作用。地下停车位限位装置，所用结构简单造价低廉，安装和运输方便。5.2经济效益分析 据调查显示，现在我国每一百两汽车中就有八十五辆私家车，对停车位的需求很庞大。随着社会的不断进步，人们的生活水平不断提高，人们追求更精致舒适的生活，私家车的兴起是社会进步的必然需求，随着私家车的兴起，地下停车位的需求量也在日益升高，如何保证自己购买或租用的地下停车位可以随时让自己的爱车停进去，是许多车主烦恼的问题，本文设计的地下停车位限位装置可以很好的解决上述问题，同时本文设计的地下停车位限位装置，使用简单方便，运输方便，在设计中大量引入沟槽式连接方式，方便安装与运输。6 小结本设计主要针对地下车位的限位功能进行设计和计算。在功能上，巧妙地将其与我国现有的地下停车位规格结合，在使用方面采用单片机控制步进电机工作的时间来完成单片机对整个系通的控制，在信号传递方面，采用蓝牙传递信号，在单片机控制系统内设有蓝牙接收端，当蓝牙接收单蓝牙发送端，发送的蓝牙信号时单片机开始预判信号的含义，之后单片机控制步进电机的工作时间来完成地下停车位限位系统升降杆的升起或者降落。 在结构方面采用沟槽式连接，和销连接既可以降低成本，同时也可以使地下停车位限位系统，在安装和运输方面更加简单。增加了地下停车位限位系统的使用范围和市场竞争力。参考文献1申荣华.工程材料及其成形技术基础M.北京：北京大学出版社，2008.8.2朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2008.6.3王铎.理论力学M.北京：高等教育出版社，2007.11.4国家标准，机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2007.11.5孙桓.机械原理M.北京：高等教育出版社，2006.5.6段辉.现代工程图学基础M.北京：机械工业出版社，2010.6.7吴宗泽.机械结构设计准则与实例M.北京：机械工业出版社，2006.8牛鸣岐.机械原理课程设计手册M.重庆：重庆大学出版社 2010.11.9濮良贵.机械设计M.北京：高等教育出版社2013.5.10孙桓等.机械原理M.北京：高等教育出版社，2007.11于春艳.程晓新主编.AutoCAD从基础到应用.中国电力出版社，2011.12刘鸿文主编.材料力学I第五版.高等教育出版社，2010.13机械设计手册.机械设计手册编委会编.机械工业出版社，2007.14葛正浩.Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 机构运动仿真与动力分析.北京化学工业出版社，2008.1.15暴风创新科技.Pro/ENGINEER从入门到精通.北京：人民邮电出版社， 2010.7.致谢 本次的作品设计是在我们的老师王玉勤的耐心与亲切关怀下指导完成的。首先非常感谢王老师在我们整个的设计阶段给与我们的指导。他严谨的治学态度，精益求精工作作风，深深地感染和激励着我们。从题目的确定到收集资料、修改、完善，老师给予了我们无私的关怀与悉心指导。正是由于他这种无私奉献的精神使得我们克服每一个绊脚石并且在各方面取得显著的进步，在此谨向王老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 其次，在此我们还要感谢每一位授予我们知识的大学老师，是你们带领我们由懵懂逐渐步入清晰、明白。这次的设计是我们大学生涯中第一次独立完成一个完整的设计，虽然我们还有许多做的不好的地方，但是这次设计的独立完成为我们以后的道路铺上了一块很大的垫脚石。生命不息，学无止境，我们会继续努力，不辜负学校、老师的期望。附录一：单片机控制程序#include /*宏定义方式定义绕组操作*/#define WIND_A PWM_A = 1; PWM_NA = 0; PWM_B = 0; PWM_NB = 0 #define WIND_B PWM_A = 0; PWM_NA = 0; PWM_B = 1; PWM_NB = 0#define WIND_NA PWM_A = 0; PWM_NA = 1; PWM_B = 0; PWM_NB = 0#define WIND_NB PWM_A = 0; PWM_NA = 0; PWM_B = 0; PWM_NB = 1#define STOP PWM_A = 0; PWM_NA = 0; PWM_B = 0; PWM_NB = 0 #define WAYING 1 /定义启动信号#define FINISH 0 /定义停止信号sbit PWM_A = P10; /定义绕组接口|采用宏定义方式控制sbit PWM_NA = P11; /定义绕组接口|采用宏定义方式控制sbit PWM