机械式立体车库总体及升降机构设计（机械CAD图纸） .doc

本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 i 机械式立体车库总体及升降机构设计机械式立体车库总体及升降机构设计 目录目录 前前 言言 1 第一章第一章 绪绪 论论 2 第 1 1 节 机械式立体停车库发展概况 2 第 1 2 节 立体停车库分类及优点 3 第 1 3 节 机械式立体停车库市场前景分析 4 第二章第二章 现有的立体停车库现有的立体停车库 5 第 2 1 节 立体车库的形式的确定 5 第 2 2 节 升降横移式立体停车库的原理 7 第 2 3 节 升降横移式立体停车库的优越性 9 第 2 4 节 研究升降横移式立体停车库的意义 10 第三章第三章 升降横移式立体停车库模型的结构设计升降横移式立体停车库模型的结构设计 11 第 3 1 节 概述 11 第 3 2 节 横移传动系统设计 12 第 3 3 节 升降传动系统 15 第 3 4 节 安全制动设计 19 第 3 5 节 主框架部分 20 第四章第四章 立体车库电气控制系统设计立体车库电气控制系统设计 22 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 ii 第 4 1 节 电气控制系统整体设计 22 第 4 2 节 电气系统关键部分设计 24 第 4 3 节 plc 控制程序设计 25 结结 论论 30 参考文献参考文献 31 致致 谢谢 32 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 iii 摘摘 要要 本文以作者完成的课题 机械式立体车库总体及升降机构设计为例 介绍和分析 了升降横移式立体停车库的结构和控制系统 就当前社会对于立体停车库的需求 本文 分析了各种型式立体停车库的特点 选出了一种能广泛满足社会需求的机械式立体停车 库 升降横移式立体停车库 运用力学求解器对机械式立体车库总体及升降机构设计 的结构进行了全面的力学分析 包括机械式立体车库总体及升降机构设计的框架结构的 强度 横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等 本文还对机械式立体车 库总体及升降机构设计的整体框架和局部进行了结构优化 使整体框架的强度提高了 重量减轻 在对升降横移式立体停车库控制系统的设计中 采用了先进的 plc 控制 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使用 要求 根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准 机械式立体车库总体及升降 机构设计的实际 在机械式立体车库总体及升降机构设计中使用了一些必要的安全技术 这样保证了车辆的绝对安全 使得整个车库安全平稳的运行 经过最后车库样机的试制 检验 该车库运行良好 各项指标均达到或高于国家有关标准的要求 证明本文进行的 整体结构优化和采用的控制方法具有创造性且其结果是非常令人满意的 关键词关键词 机械式立体停车库 机械式立体车库总体及升降机构设计 结构系统 防坠机 构 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 iv abstract the paper introduced and analyzed structure and control system of the up down and translation cubic car base park which had been finished by author for demand of cubic car base park in society the paper analyzed characteristics of every kind of cubic car base park elected a kind of mechanical cubic car basepark the up down and translation cubic car base park which could meet thesociety demand the smsolver was used to comprehensively analyze the up down and translation cubic car base park including intension of the framework structure and axes etc the optimal design was performed on the framework structure and part structure it added intension and reduced the whole weight the paper adopted plc as control system in designing the up down and translation cubic car base park the result proved that adopted plc as control system 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 in design cubic car base park according to criterion of mechanical parking systems general safety requirement and the facts of the up down and translation cubic car base park the paper introduced some safety technique which was used in the up down and translation cubic car base park this can ensure absolute safety for car and make the whole car base park safety and running smooth the sample of car base park was founded and tested this car base park run well every index is higher criterion of country it is successful and creationary that the paper adopted optimal design and control system keywords mechanical cubic car base park the up down and translation cubic car base park structure system dropping prevent mechanism 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 1 前前 言言 近几年来 随着汽车工业和建筑业两大支柱产业的快速发展 在一些大 中城市相 继出现了停车难和乱停车的现象 在解决城市停车难的问题中 欧美国家和亚洲国家采 取的措施有所不同 但立体化停车是各个国家都积极采取的措施 尤其是全自动化的机 械式立体停车库 在很多国家和地区都得到了快速的发展 机械车库与传统的自然地下车库相比 在许多方面都显示出优越性 首先 机械车 库具有突出的节地优势 机械式立体停车设备以其独特的优点 引起了各界的重视 得 到了广泛的应用 机械式立体停车库可充分利用空间 在有限场地上 最大限度停放车 辆 是改善城市交通 缓解城市停车难的新途径 就当前社会对于立体停车库的需求 本文介绍了各种型式立体停车库的特点 选出 了一种能广泛满足社会需求的机械式立体停车库 升降横移式立体停车库 它也是比较 典型的机电一体化产品 一些大城市已运用其实现许多停车问题 该车库依据升降横移 类机械式停车设备运行原理 采用钢架结构搭建而成 本文对机械式立体车库总体及升降机构设计的结构进行了全面的力学分析 包括机 械式立体车库总体及升降机构设计的框架结构的强度 横移传动系统中轴的强度和升降 传动系统中轴的强度等 本文还对机械式立体车库总体及升降机构设计的整体框架和局 部进行了结构优化 使整体框架的强度提高了 重量减轻 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 2 第一章第一章 绪绪 论论 第第 1 1 节节 机械式立体停车库发展概况机械式立体停车库发展概况 机械式停车设备的应用已有 30 多年的历史了 发展较早 较好的有日本 韩国 德 国等 在亚洲 机械式停车设备采用较早应用较普遍的是日本 韩国和我国台湾省 日本从事机械式立体停车库及其设备开发 制造的共有 200 多家 其中生产机械式 立体停车设备的约 100 多家 比较大的公司有新明和 日精 三菱重工 大福 日成 东急 内外及昭和起重机等 产品既有出口的 也有进口的 1 韩国机械式停车设备行业的发展历程比较平稳 20 世纪 70 年代中期为起步阶段 80 年代为引进阶段 90 年代为供应使用阶段 由于这几个阶段受到了政府的高度重视 各 种机械式停车设备得到了普遍的开发和利用 年递增速度达到 30 2000 年以来为发展 阶段 自动化停车设备将随供应量不断的扩大而迅速发展 我国在 20 世纪 80 年代初开始研制和使用机械式停车设备 80 年代是起步阶段 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 停车设备的应用逐 步推广 己经形成了新兴的停车设备行业 步入了引进 开发 制造 使用相结合的初 步发展阶段 现在从事停车设备制造的企业数约有 100 家 其中主机生产企业超过 50 家 首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的企业有 22 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 许多设备采用了当前机械 电子 液压 光 学 磁控和计算机等领域的先进技术 控制型式有按钮式 ic 卡式 触摸屏式 密码钥 匙式 遥控式等 有些设备还采用了总线控制技术 传动装置采用内藏式 以增大停车 空间并保护各传动元件不受污染和腐蚀 提高了设备的耐久性 机构中采用了模块化设 计 这样便于组合使用 又易于安装拆卸 且可缩短施工周期 还采用一些新材料 新工 艺 如采用 h 型钢做钢梁 组合的镀锌板或一体成型的镀锌板坐载车板 安全保护方面 采用了声光引导 定位装置及自动消防灭火系统等 目前品种的满足率己达 90 左右 有的品种填补了国内空白 产品国产化率达到 50 以上 由于很多新建小区内住户与车位的配比为 1 1 为了解决停车位占地面积与住户商用 面积的矛盾 立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性 已被广大用户接 受 机械车库与传统的自然地下车库相比 在许多方面都显示出优越性 首先 机械车 库具有突出的节地优势 以往的地下车库由于要留出足够的行车通道 平均一辆车就要 占据 40 平方米的面积 而如果采用双层机械车库 可使地面的使用率提高 80 90 如果采用地上多层 21 层 立体式车库的话 50 平方米的土地面积上便可存放 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 3 40 辆车 这可以大大地节省有限的土地资源 并节省土建开发成本 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全 人在车库内或车不 停准位置 由电子控制的整个设备便不会运转 应该说 机械车库从管理上可以做到彻 底的人车分流 在机械车库中采用机械存车 还可以免除采暖通风设施 因此 运行中的耗电量比 工人管理的地下车库低得多 机械车库一般不做成套系统 而是以单台集装而成 这样 可以充分发挥其用地少 可化整为零的优势 在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以 随机设立机械停车楼 这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件 第第 1 2 节节 立体停车库分类及优点立体停车库分类及优点 停车库就其结构特征来分类 可分为平面式及立体式 平面式又分为地下平面式停 车库 地上平面式停车库 立体停车库又可分为自行式立体停车库 半自动立体停车库 和全自动立体停车库 而全自动立体停车库还可分为两层或多层平面式全自动立体停车 库 竖向密集型全自动立体停车库以及特殊造型结构全自动立体停车库 平面式停车库是最为普遍的一个停车场所 在我国应用最为广泛 它的一系列建筑结 构要求在我国 现行建筑设计规范大全 现行建筑结构规范大全 现行建筑施工规 范大全 中作了详细全面的阐述和规定 立体停车系统 特别是自动立体停车设备在国际上发展迅猛 在国内倍受青睐是因 为比原有的老式停车库有着较多的优点 2 1 高倍率的技术经济指标 自动立体停车库停车容量大 占地面积小 也可停放各种类型的车辆 特别是轿车 而投资却比同等容量的地下停车库少 施工周期却短 耗电省 占地面积也远比地下车 库少 2 外观同建筑协调 管理方便 自动立体停车库最适合用于商场 宾馆 办公楼前 旅游区 在老式却独具风格的建 筑物前 采用优质合金材料 用新型装饰材料 可以达到耳目一新的效果 许多装置基本无须专门的操作人员 一个司机就可单独完成 3 完备的配套设施及 绿色 环保 自动立体车库具有完整的安全系统 如障碍物确认装置 紧急制动装置 防止突然落 下装置 过载保护装置 漏电保护装置 车辆超长及超高检测装置等等 如果应用于公 共场合 还可以配有计时装置 满足收费要求 存取过程可由人工完成 也可以配备计 算机设备全自动完成 这也给今后的开发设计留有大的空间 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 4 由于车辆在存取过程中只在极短的时间内低速行驶 故而噪声 排气极其轻微 第第 1 3 节节 机械式立体停车库市场前景分析机械式立体停车库市场前景分析 据统计 随着中国加入 wto 和人民生活水平的进一步提高 预计 2010 年将达到 2000 万辆 十五 期间轿车保有量将增加 400 万辆 停车位需求按 1 1 2 100 的基本 停车位和 20 的公共停车位 计算 总需增加停车位 480 万个 平均每年需求 96 万个车位 如仅考虑 10 进机械式停车库 这每年需提供机械式停车库 9 6 万个车位 另外还有微型 车 小型面包车等适宜用机械式停车设备的车位需求量尚未考虑 还有出口的需求亦未 考虑在内 目前香港 澳门及新加坡 印尼 马来西亚 泰国等地区和东南亚国家的停 车设备主要是靠进口 因此从现有的停车位的缺口情况和今后市场的需求可以看出 机 械式停车设备的国际 国内市场前景十分良好 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 5 第二章第二章 现有的立体停车库现有的立体停车库 第第 2 1 节节 立体车库的形式的确定立体车库的形式的确定 目前 立体车库主要有以下几种形式 升降横移式 巷道堆垛式 垂直提升 式 垂直循环式 箱型水平循环式 圆形水平循环式 3 一 升降横移式 见图 2 1 图 2 1 升降横移式立体停车库 升降横移式立体车库采用模块化设计 每单元可设计成两层 三层 四层 五层 半地下等多种形式 车位数从几个到上百个 此立体车库适用于地面及地 下停车场 配置灵活 造价较低 1 产品特点 1 节省占地 配置灵活 建设周期短 2 价格低 消防 外装修 土建地基等投资少 3 可采用自动控制 构造简单 安全可靠 4 存取车迅速 等候时间短 5 运行平稳 工作噪声低 6 适用于商业 机关 住宅小区配套停车场的使用 2 安全装置 防坠装置 光电传感器 限位保护器 急停开关等 二 巷道堆垛式 见图2 2 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 6 图 2 2 巷道堆垛式立体停车库 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具 所有车辆均由堆垛机 进行存取 因此对堆垛机的技术要求较高 单台堆垛机成本较高 所以巷道堆垛 式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用 三 垂直提升式立体车库 见图2 3 图 2 3 垂直提升式立体停车库 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理 在提升机的两侧布置车位 一 般地面需一个汽车旋转台 可省去司机调头 垂直提升式立体车库一般高度较高 几十米 对设备的安全性 加工安装精度等要求都很高 因此造价较高 但占 地却最小 四 垂直循环式 见图2 4 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 7 图 2 4 垂直循环式立体停车库 产品特点 1 占地少 两个泊位面积可停6 10 辆车 2 外装修可只加顶棚 消防可利用消防栓 3 价格低 地基 外装修 消防等投资少 建设周期短 4 可采用自动控制 运行安全可靠 综上所诉 从各方面因素的考虑 我们选择了升降横移式立体停车库作为本课题的 研究项目 第第 2 2 节节 升降横移式立体停车库的原理升降横移式立体停车库的原理 1 立体车库的工作原理 升降横移式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车 设备 升降横移式立体车库每个车位均有载车板 所需存取车辆的载车板通过升 降 横移运动到达地面层 驾驶员进入车库 存取车辆 完成存取过程 停泊在这类车库地 面的车只作横移 不必升降 上层车位或下层车位需通过中间层横移出空位 将载车板 升或降到地面层 驾驶员才可进入车库内将汽车开进或开出车库 图 2 5 为一个地上 7 车位的升降横移式停车设备 其工作原理是 三层三个车位可以升降 二层两个车位可 以升降和平移 一层的两个车位只能横向横移 空车位供三层和二层的车位下降时借用 1 2 号车位可以直接存放车辆 7 号车位需下降后再存放车辆 3 号车位 则需先将 1 号和 2 号载车板右移 再将 3 号载车板下降 4 号车位 则需先将 2 号载车板右移 再 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 8 将 4 号存车板下降 5 号车位需要先将 1 2 3 4 号四个载车板右移 再将 5 号载车板 下降 6 号车位则需要先将 2 4 号载车板右移 再将 6 号载车板降下 由于升降横移式 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 图 2 5 七车位升降横移式立体车库工作原理图 2 立体车库机械部分部件结构和功能 4 以三层三列式立体车库为模型建立研究对象 升降横移式立体车库主要由结构框架 部分 载车板部分 横移系统 提升系统 控制系统 安全防护系统六大部分组成 下 面我们重点对车库的主要组成 图2 6所示 进行分析 图 2 6 升降横移式立体车库主要组成 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 5所示 结构主体采用热制方钢 角钢和钢板等型材制造 具有较好的强度和刚度 轻巧 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 9 美观 并可二次拆卸安装 运输方便 上载车板及其提升系统 每块上载车板都配有一套独立的电机减速机与链传动组合的传动系统 其工作原理 如图2 5 电机顺时针旋转时 载车板上升 电机逆时针旋转时 载车板下降 根据载车 板及车重确定链条所需的传动力 根据传动力及载车板的移动速度确定电机功率 根据 车身高度确定上下载车板间的距离 根据这个距离确定链条的长度 最后根据传动力确 定链轮大小 链节形状及大小 下载车板及其横移系统 由于下载车板不需悬挂链条 所以为了节省材料 下载车板比上载车板要短 每块 下载车板后部都配有一套独立的电机减速机传动系统 藏于载车板内 在下载车板底部 装有四只钢轮 可以在导轨上行走 其中两只为主动轮 装于长传动轴两端 另两只为 独立安装的从动轮 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电机的驱动功率 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 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 主要要控制二 三层五个升降电机的正 反转和一 二层四个横移电机的正反转 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 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 10 第第 2 3 节节 升降横移式立体停车库的优越性升降横移式立体停车库的优越性 在众多的停车设备中 升降横移式立体停车的优点比较突出 主要表现在几个方面 节约占地面积 充分利用空间 一般来说 升降横移式立体停车库的占地面积约 为平面停车场的1 2 1 25 空间利用率比建筑自走式停车库提高了75 相对造价比较低 升降横移式立体停车库每个泊位约1 5万元 而建筑自走式停 车库每个泊位的造价约为巧万元以上 使用方便 对操作人员的要求不高 操作简单 安全 可靠 存取车快捷 维护 也很方便 一般存取一辆车约为80秒 减少了因路边停车而引起的交通事故 在许多城市的主要地段 司机往往没有找 着停场而把车停靠在路边 这样就很容易阻塞交通 甚至引起交通事故 增加了汽车的防盗性和防护性 在车库的系统中配置有智能防盗装置 防火装 置等 增强了车库的整体安全 改善了市容环境 在现代化的车库的设计中 不仅仅只是为了满足停车要求 更主要的是让其融入城市的整体建筑环境中 成为现代化大都市一道独特的风景 升降横移式立体停车库是全自动化的停车方式 也是今后停车改革的主要方向 尤 其是寸土寸金的大城市 采用机械式立体停车方式 显得尤为必要 而升降横移式立体 停车库也在机械式立体停车库中显得更加普遍化 居民化 第第 2 4 节节 研究升降横移式立体停车库的意义研究升降横移式立体停车库的意义 升降横移式立体停车库是一种比较典型的机电一体化产品形式 它主要涉及机械 电子 建工等多个领域 它需要各方面的专业技术人员协同工作 在现代化大都市中 升 降横移式立体车库己经渗入到人们的各个生活领域 在机关 宾馆酒店 医院和居民区 等许多地方 升降横移式立体停车库成了一道必不可少的基础设施 但是我国的机械式 停车库技术发展比较晚 大部分还沿用着日本80年代的技术 随着我国经济的飞速发展 轿车拥有量的迅速膨胀 机械式车库的现有功能已落后于人们的要求 现有车库技术的 不足主要表现在取车得时间比较长 智能化程度比较低 安全程度不够 设计形式比较 陈旧 上海和北京等地现有的许多高质量的立体停车库 都是运用大量的外汇从国外进 口的 并且售后服务也得不到令人满意的保障 为了打破这种依赖进口的格局 打出具 有自身特色的车库产品 就得要在原有技术上有重大突破 从而带动国内车库行业的发 展 因此 对升降式立体停车库的系统研究显得尤为重要 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 11 第三章第三章 升降横移式立体停车库模型的结构设计升降横移式立体停车库模型的结构设计 第第 3 1 节节 概述概述 机械式立体车库总体及升降机构设计的结构设计在整个车库中非常重要 主框架部 分 载车板部分和传动系统是机械式立体车库总体及升降机构设计的主要组成部分 主 框架部分承担着整个机械式立体车库总体及升降机构设计的总量 而且它的轻重 稳定 性和可靠性以及载车板部分还影响着整个立体停车库的重量 材料和成本的多少以及安 全性 传动系统决定着机械式立体车库总体及升降机构设计运行的好坏 所以如何设计 主框架部分 载车板部分和传动系统成为影响整个立体停车库的关键因素 机械传动系统主要功用是传递原动机的功率 变换运动的形式以实现预定的要求 传动装置的性能 质量及设计布局的合理与否 直接影响机器的工作性能 重量 成本 及运转费用 合理拟定传动方案具有十分重要的意义 一般常用以下几种传动方案 方案一 带传动 易于实现两轴中心距较大的传动 具有传动平稳 缓冲 吸振的 特性 结构简单 成本低 可起过载保护作用 方案二 链传动 平均传动比准确 工作可靠 效率较高 传动功率大 过载能力 强 相同工况下的传动尺寸小 可在恶劣环境中工作 易于实现较大中心距的传动 结 构轻便 成本低 方案三 蜗杆传动 能以单级传动获得较大传动比 传动平稳 无噪声 传动具有 自锁性 方案四 直齿轮传动 传动准确平稳 承载能力高 好的传动方案除应满足工作机的性能和适应工作条件外 还应尺寸紧凑 成本低廉 传动效率高等 故对更方案进行价值分析 由表3 1和表3 2选出较好的方案 5 表 3 1 定性判定与价值对应 判定不用差勉强 可用 中等满意较好好很好超目标理想 价值 p 0 10 20 30 40 50 60 70 80 91 0 表 3 2 传动方案选择的使用价值表 方案一方案二方案三方案四 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 12 设 计 指 标加权因子 i w 价值 1 i p iiw p1价值 2i p ii wp2价值 3i p ii wp3价值 4i p ii wp4 传动精度 1 0 1 w 0 20 020 50 050 80 080 80 08 功 率 1 0 2 w 0 20 020 40 040 50 050 60 06 效 率 15 0 3 w 0 80 120 80 120 20 030 80 12 圆周速度 1 0 4 w 0 20 020 20 020 20 020 20 02 制造安装 2 0 5 w 0 80 160 80 160 20 040 20 04 价 格 15 0 6 w 0 70 1050 60 090 40 060 50 075 寿 命 1 0 7 w 0 30 030 50 050 50 050 50 05 平稳噪声小 1 0 8 w 0 60 060 30 030 60 060 50 05 总使用价值 iijw p 0 5350 560 390 495 综上所述 选择链传动方案更加合理 所以我们的传动系统采用链传动形式 第第 3 2 节节 横移传动系统设计横移传动系统设计 横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置 其传动主要是靠电机 带动链轮使滚轮在轨道上移动 如图 3 1 图 3 1 横移传动示意图 一 初步参数的确定 psh7d 七位机 升降横移式立体停车库模拟装置采用与实际立体停车库标准 1 8 的 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 13 比例进行设计 设备尺寸为 载车板长 l 0 7m 载车板宽 w 0 29m 车库总高 h 0 72m 底层高 h 0 25m 初设承载总质量 m 7kg 则带动横移轴转动所需功率 假设摩擦因子 u 0 2 横移速度为 0 15m s wp93 0 15 0 5 18 97 20 6 2 0 前轮 wp62 0 15 0 5 18 97 20 4 2 0 后轮 所以wp55 1 总 二 横移传动系统电动机的选择 6 横移所需功率 p fv 1 55w 根据输出功率选择电动机 60ktyz 齿轮减速同步电机 220v 50hz p 14w 输 出转速 n 110r min 三 横移链轮的设计 1 初选小链轮齿数10 1 z 从动大链轮齿数32 2 z 2 确定链条链节数 lp 初定中心距 则链节数 pa20 0 613 61 22 2 2 12 0 210 zz a pzz p a lp 取 lp 62 3 计算单排链所能传递的功率及链节距 p 0 p 由 机械原理与设计 表 13 8 查得工作情况系数 7 1 a k wpkp aca 14 由 机械原理与设计 表 13 10 查得小链轮齿数系数 kz 0 663750607 7 链长系数89044437 0 1 k 选择单排链 由 机械原理与设计 表 13 11 查得多排链系数 kp 1 0 7 故所需传递的功率为w kkk p p pz ca 687 23 189 0 66 0 14 1 0 取链节距 p 6 00mm 选择链号 04b 1 114gb1243 1 83 4 确定链实际长度 l 及中心距 a 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 14 l lp p 1000 62 6 1000 0 372mm mm zzzz l zz l p a pp 179 121 2 8 224 2 12 2 2121 0 中心距调整量 mmpa122 实际中心距 mmaaa179 109 5 计算链速 sm p znv 11 0 100060 610110 100060 11 6 作用在轴上的压轴力 q 圆周力 f 1000p v 1000 14 0 001 0 11 127 273n 按平均布置取压轴力系数15 1 q k 有nfkq q 364 146 四 横移传动轴 a 的设计 横移传动轴 a 是一层车库的横移轴 它的受力情况可以简化成以下的形式 c f d f b f a f b f 算出nfc378 41 nqfe364 146 轴的初步估算轴径至少为 d 12 2mm 轴的强度校核 由知 0 a m 049846010470 edcb ffff 得nfb416 91 由知 0 b m 02810460470 edca ffff 得nfa792 47 nfd585 27 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 15 a 47 79n 6 41n 21 17n 112 59n mmnfm ac 914 47710 作轴的剪力图如下 由剪力图可知mmnmm cd 159 336441 6 450 作轴的弯矩图如下 3152 45n mm 3364 16n mm e 477 91n mm a d 处所受弯矩最大 所以对 d 剖面进行强度校核 mm m d b p 717 5 1801 0 159 3364 1 0 3 3 1 小于估算轴径 所以强度足够 取轴与链轮配合处 mmd13 1 取轴与轴承配合处 安装尺寸mmd15 2 mmda18 取轴与滚轮配合处 mmd14 五 横移传动轴 b 的设计 横移传动轴 b 是车库二层的横移轴 它的受力情况可以简化成如下的形式 c f d f e f a f b f 该轴的校核与横移传动轴 b 相同 第第 3 3 节节 升降传动系统升降传动系统 在升降传动系统中 我们采用钢丝绳传动型式 钢丝绳传动形式的升降传动系统一 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 16 般是由电机 减速系统 卷筒 滑轮 钢丝组成 在钢丝绳传动型式中 钢丝绳的主要 作用是拖动搬运器上下升降 钢丝绳一端与搬运器相连结 钢丝绳另一端缠绕卷筒上 搬 运器的前端钢丝绳与后端钢丝绳必须同方向绕着卷筒转动 当搬运器需要升降时 提升 电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现搬运器的升和降 示意图如 图 3 2 所示 图 3 2 升降传动示意图 一 升降传动系统电动机的选择 6 升降所需功率 p g v 7 9 8 0 1 6 86 w 选择功率 p 25w 的电动机 频率为 50hz 电压 220v 经减速器后电动机的输出 转速为min 40 1 rn 初定卷筒直径为 50mm 载车板上升速度 v 0 1 m s 求得卷筒的转速 2 n 由得 100060 2 1 0 2 rn min 1 38 252 1000601 0 2 rn 链轮的传动比05 1 1 38 40 2 1 n n i 初取传动比 i 2 二 升降链轮的设计 1 初选小链轮齿数13 1 z 从动大链轮齿数25 2 z 2 确定链条链节数 lp 初定中心距 a0 20p 则链节数21 59 22 2 2 12 0 210 zz a pzz p a lp 取 lp 60 3 计算单排链所能传递的功率及链节距 p 0 p 由 机械原理与设计 表 13 8 查得工作情况系数1 a k 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 17 wpkp aca 25 由 机械原理与设计 表 13 10 查得小链轮齿数系数 kz 0 663750607 链长系数89044437 0 1 k 选择单排链 由 机械原理与设计 表 13 11 查得多排链系数 kp 1 0 故所需传递的功率为w kkk p p pz ca 015 43 188 066 0 25 1 0 取链节距 p 6 00mm 选择链号 04b 1 114gb1243 1 83 4 确定链实际长度 l 及中心距 a l lp p 1000 60 6 1000 0 36m mm zzzz l zz l p a pp 464 122 2 8 224 2 12 2 2121 0 中心距调整量mmpa122 实际中心距mmaaa464 110 5 计算链速 sm p znv 052 0 100060 61340 100060 11 6 作用在轴上的压轴力 q 圆周力 f 1000p v 1000 25 0 001 0 052 480 769n 按平均布置取压轴力系数15 1 q k 有nfkq q 885 552 三 钢丝绳的选用 钢丝绳直径的确定 max fcd 确定选择系数 c 0 123 021 18 97123 0 d 根据 机械设计手册 p27 9 选择圆股钢丝绳 合成纤维芯钢丝绳 d 2mm mkgm p 100 38 1 1 mpa b 1570 最小破断拉力 f 2 08 kn 四 卷筒 a 的设计 卷筒 a 是车库二层的卷筒 最大起升高度 hmax 200mm 绳槽槽距 p 1 2d 2 4mm 卷筒槽底直径 d 47mm 卷筒计算直径 由钢丝绳中心算起的卷筒直径 mmddd49 0 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 18 固定钢丝绳的安全圈数 5 1 1 z 卷筒上有螺旋槽部分长 0 lmmpz d h l2 74 25 1 49 200max 1 0 0 无绳槽卷筒端部尺寸 固定钢丝绳所需长度mml8 4 1 mmpl53 2 中间光滑部分长度 m 6mm 卷筒长度 mmmlllls402 210 五 卷筒 b 的设计 卷筒 b 是车库三层的卷筒 最大起升高度 hmax 450mm 绳槽槽距 p 1 2d 2 4mm 卷筒槽底直径 d 47mm 卷筒计算直径 由钢丝绳中心算起的卷筒直径 mmddd49 0 固定钢丝绳的安全圈数 5 1 1 z 卷筒上有螺旋槽部分长 0 lmmpz d h l 2 124 25 1 49 450max 1 0 0 无绳槽卷筒端部尺寸 固定钢丝绳所需长度 mml8 4 1 mmpl53 2 中间光滑部分长度 m 6mm 卷筒长度mmmlllls50 2 210 六 升降轴的设计 根据升降传动轴的受力情况 可简化为如下形式 a f 1 f d f 2 f g f nfff87 30 20 6 5 18 97 21 nfd885 552 轴的初步估算轴径至少为 d 19 1mm 轴的强度校核 由知 0 a m 0 1610814024 128610835 121670 1235 21 gd ffff 得nfg168 219 由知 0 g m 0 1235 82108 821081635 1081614024 21 ffff da 得nfa783 395 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 19 作轴的剪力图如下 218 842n 187 972n 364 913n 395 783n 作轴的弯矩图如下 g 10300 87n mm 37204 08n mm 18601 8n mm a d 处所受弯矩最大 所以对 d 剖面进行强度校核 mm m d b p 738 12 1801 0 08 37204 1 0 3 3 1 小于估算轴径 所以强度足够 取与轴承配合处的直径 安装尺寸mmd20 1 mmda5 20 与卷筒配合处直径 mmd5 24 2 与链轮配合处直径 mmd25 3 第第 3 4 节节 安全制动设计安全制动设计 由于载车板上停有汽车 在升降电机停止工作时 电机会被倒拉反转 使车板自动下 落 因此需要加以制动 经过许多方案的设计和比较 得出较优的设计 运用杠杆原理 靠摩擦使升降轴制动 从而阻止电机被倒拉 但电机在工作时 制动装置是不需要的 我们又采用电磁铁通电顶开制动杆 从而达到消除制动的效果 如图3 3 一 一 一 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 20 图 3 3 电磁铁结构原理图 当电机不工作时 电磁铁无电 杆左端由于重力使摩擦带拉紧 从而阻止轮子转动 轮 子安装于轴上 使轴也固定不动 当电机要运行时 电磁铁给电 顶起杆 有杠杆原理 使皮带松开 消除制动 由于该装置采用杠杆原理 因此它制动使所要产生的摩擦力是 可调的 只要调整中间皮带固定的位置或杆的长度 因而这种方案还是比较好的 但如 果在现实中大型的车库 就不能采用这种装置了 第第 3 5 节节 主框架部分主框架部分 主框架体系的基本构成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通过钢性结点连接而成 这种结构体系通过结构构件的抗弯刚度来抵抗侧向力的作用 主框架体系基本上都是由 变形限值作为设计的控制条件 梁柱的截面尺寸主要由结构的刚度而不是强度来决定 在具体的设计过程中 所选的梁柱截面尺寸如果满足了规范对层间位移的限制要求 构 件的承载力一般也能满足要求 主框架如图 3 4 图 3 4 主框架示意图 杆件截面校验 首先进行柱的校验 然后是梁的校验 1 柱的校验 柱选用方钢 横截面积 许用压应力 2 625mma mpa170 柱横截面上工作应力为 mpa a f 68 120 10625 75422 6 max 满足强度条件 故钢柱的强度是安全的 2 梁的校验 梁选用热轧等边角钢 梁主要受到的力是弯矩和剪力 许 8 mmd4 mmb25 用正应力 许用切应力 mpa170 mpa100 1 正应力 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 21 图 3 5 角钢截面 由图 3 5 所示的三个截面处抗弯截面系数分别为 3 59 0 cmwx 3 0 92 0 cmwx 则 3 40 0 cmwy mpa w m y 75 24 1040 0 1088 9902535 6 6 max max 2 剪应力 先求出角钢的静矩 3 1250 5 124212425mmyas iiz pa di sf z zs 31 1370 41003 1 1250 5 45165 4 max max max 可见 选用的角钢同时满足弯曲正应力与弯曲切应力强度条件 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 22 第四章第四章 立体车库电气控制系统设计立体车库电气控制系统设计 第第 4 1 节节 电气控制系统整体设计电气控制系统整体设计 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 升降横移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 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 如图 4 1 所示 图 4 1 车库系统控制原理框图 一一 一一 一一 一一 一一一一一一 一一一一 一一一一一一 一一一一 一一一一一一 一 一一一一 p l c 一 一 一 一 p l c 一 一 一 一 p l c 一一一一一一 一一一一一一 一一一一一一一 一一一 一一一一 本科机械毕业设计论文 cad 图纸 qq 401339828 23 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 plc 的硬件系统 结构框图如图 4 2 所示 9 图 4 2 plc 的硬件系统结构框图 在升降横移式立体车库中 控制系统中主控单元的主要控制对象首先是车库内的横 移电机和升降电机 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 一般小型车库选用按钮操作 界面清楚 易于操作 但对于大型车库来说要 用上位机来进行对其控制 同时在车库中还采用了一些传感器以及安全预警装置 因本 系统只有开关量输入而无模拟量输入 凭可编程序控制器本身的抗干扰能力和隔离变压 器就能满足要求 因此可不必再另外增加其它抗干扰措施 检测点与控制点 1 检测点分布 1 载车板上有无车检测