数字化立体车库设计说明书

毕 业 设 计题 目 数字化立体车库设计 学 院 机械工程学院 专 业班 级学 生学 号指导教师二 年五月二十九日 济南大学毕业设计- 1 -目录目录 .11 前言 .21.1选题背景及意义 .21.2 国内外立体车库发展现状 .32 市场调研 .42.1 目前立体车库分析 .42.2 调查总结 .82.3 立体车库预期设计结果 .84 设计方案 .124.1 立体车库的工作原理 .124.2立体车库机械部分结构和功能 .124.2.2 电气控制系统整体设计 .135 结 论 .186 参 考 文 献 .19济南大学毕业设计- 2 -1 前言1.1 选题背景及意义 随着我国城市经济和汽车行业的飞速发展，汽车的数量直线上升，而与此同时的是城市停车越来越难。据国家建设部交通工程技术中心统计，在我国 15个大城市调查中，城市机动车辆保有量与停车位的比是 4:1，这对于所有车主来说是不容乐观的。停车难产生的主要原因是城市建设规划上的准备不足。由于政府部门对车辆预期总量远远低于实际总量，因此面对迅速发展的车流，停车设施建设不足就不足为奇。在城市车辆密集区，由于原有占地面积限制，汽车停泊困难，交通阻塞。停车问题是城市发展过程中出现的静态交通问题，静态交通是相对于动态交通的一种交通形态，两者紧密相连，相互影响。停车设施是城市静态交通的主要内容，伴随着城市的发展，各种车辆的不断增加，对于停车设施的需求也不断的增加，如果两者之间失去平衡，城市就会出现停车难的现象。据相关数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长 15%-20%，而城市停车基础设施平均增长速度只有 2%-3%，特别是大城市的车辆增长远大于停车设施增长，因此我们必须重视城市停车难现象，寻求好的解决措施 1。解决城市静态交通问题，可以寻求软硬两种措施。软措施就是通过政策合理分配路面停车，提高停车场利用率，鼓励市民乘坐公共交通工具，以此减少机动车对停车场的需求。对于硬措施，主要是增建停车场，增建空间满足停车需求。纵观人类历史发展，当人们生活集中时，出现空间不足问题，于是立体空间的想法开始诞生。人们通过建立高楼大厦、立交桥、地下铁路等来增加空间。同样，面对停车空间不足问题，人们由平面停车演变到立体停车，于是立体车库的理念诞生了。伴随着汽车进入家庭，城市动态。静态交通管理制度的不断完善，人们居住环境的提高，给停车行业提供了前所未有的发展机遇，停车产业前景广阔。随着社会的发展，立体建筑和立体交通有了显著的发展，道路拥挤、车满为患成为社会中不和谐的因素，发展立体车库已经势在必行。机械式立体车库既可以大面积使用，也可小范围使用，还可以与地面停车场、地下车库等结合实施，是解决城市停车难最有效的手段，停车产业发展经历过程。与传统的自行式车库相比，机械立体车库不但可以节省空间，还具有使用方便、操作简单、可靠、安全，存取车快捷等优点；减少了因停车而引起的冲突；增加了汽车的防盗性和防护性，并有利于改善市容环境。立体停车方式在欧洲和美国已经有近年的历史，在美国已是亿美元的大产业，在日本、韩国和台湾也有多年的历史。当前我国很多大城市，如北京、上海、深圳等开始大力发展机械式立体车库。1.1.1 立体车库的特点济南大学毕业设计- 3 -第一、节约占地面积，空间利用率高一般情况下，机械式立体车库占地面积只相当于同等地面车库的1/21/25，它的节地率与机械设备层数成线性反比关系。这对于城市寸金寸土的面积不大的黄金地带是一个既经济又合适的选择，其市场前景相当好好。第二，自动化控制，使用方便机械式立体车库自动化程度很高，可以进行旋转式升降，比如，市民下班回来停车，只要按一下与车位号对应的号码，这个车位就会旋转着降落到地面，待车主停好车辆后，再按号码，车位又回旋上升、复位。 第三，立体车库的配置很灵活，适应性强机械车库不用做成套系统，而是以模块化的结构组装而成，而且在平面上可以利用小的空间，规模可大可小，可单独设置，也可以并排设置，可依附建筑物。 2伴随着经济的发展，我国城市化水平加快及生活水平提高，汽车数量增加迅猛。停车位与车辆数目的不协调，带来一系列的问题。由于，机械式立体车库占用空间小，大限度利用空间，安全方便，是解决停车难的有效手段。对此，国家计委将立体车库定位国家重点扶持产业，通过种种措施给立体车库的成长提供良好的条件，也提供了机遇。可见立体车库有广阔的市场前景。1.2 国内外立体车库发展现状 立体车库很早就在国外发展，半世纪前立体停车就出现针对家庭的双层简易停车设备，适合商业区的停车楼等。从 70年代起，世界经济高速发展，汽车普及率很高，这就使得地少、车多的发达国家积极开始机械式停车技术开发。日本、美国、德国等发达国家在停车技术领域处于世界领先水平。目前世界停车产业向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械、电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的成熟先进技术。在机械方面，应用了许多新材料、新工艺。在设备结构上采用模块化设计，便于组合、拆装安装。钢结构因应用新型优质钢，既提高设备强度和刚度，又是设备轻巧美观。控制技术方面，广泛采用可编程控制器、矢量变频变压调速闭环技术，使得运行平稳，节省电力，振动和噪音趋于最小。控制形式可分为：按钮式、锁钥式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等等。 3对于国内，我国机械式车库从 80年代开始，90 年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等都有应用。目前停车设备生产已发展到几百家，生产各种类型的停车设备。机械式立体车库是一种具有综合性的建筑，不仅包括机械设备，区域整体景观、建筑结构、照明供电、通信监控、排水通风、安全消防、环境保护、收费管理等各项科学领域，就停车设备本身，机械结构形成多种独特的技术特征，这需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外的先进技术带入国内，开发出安全、高效、节能、经济的产品，达到满足国内市场需求的目的。虽然，我国停车产业有所发展，但仍存在很多问题，如产品大多是模仿国外技术制造；没有统一的技术标准；缺乏具有实力的企业，生产能力不足；市场竞争混乱，无序，没有良好的市场秩序；缺少科研单位参与；创新能力不足，技术水平低。对于上述问题，我们需要在政策、管理、技术等方面做努力，从而使停车行业健康发展。济南大学毕业设计- 4 -2 市场调研目前，立体车库主要有下面击中形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等。 2.1 目前立体车库分析 （1）升降横移式整机的特点：a、可以有效地利用空间，提高的空间可达到数倍。b、存取车辆快捷便利，独特的跨梁设计，车辆进入进出没有阻碍。c.采用的 PIC控制，自动化程度高。d、环境保护节省能量，噪音低e、人机界面好，多种操作方式，操作简易人性化好。图 21升降横移式（2）垂直循环式整机特点：济南大学毕业设计- 5 -a、节省空间。在空地建立大型的垂直循环式类机械停车库，可容纳大量的车辆，可容性大。b、方便。使用 PLC自动调车，一键完成，操作简单。c、迅速。调车时间短，取车快。d、灵活。可设置在地面上或地下，可以独立或附加在其他建筑上。e、经济。可以省去大量的土地费用，这有利于合理规划或优化环境。f、省电。通常不需要强制通风，无需大面积照明，耗电量为普通地下车 35左右。图 22垂直循环式（3）简易升降式整机特点：a、 一个车位泊两车（家庭版）b、 构造简单实用，无需特殊地面基础要求。适合装在工厂、别墅、住宅等地。c、 可以任意迁移，搬迁安装容易。d、 备有专用钥匙开关，安全保障。济南大学毕业设计- 6 -图 23简易升降式（4）垂直升降式整机特点：a、 占地少，容车量大。b、 可同时提供多车位进出，等待时间短暂。c、 智能化高，可预约存取车辆及导向。d、 绿色环保车库，利用车库外形进行绿化，形成绿色立方体，美化城市和环境。图 24垂直升降式（5）平面移动式整机特点:每层的车台和升降机分别运行，提高了车辆出入速度，可自由利用地下空间，可停车数千台。部分区域发生故障，不影响其他区域的运行，因此更方便；采用以车辆驾员为心的设计，提高舒适度。采用了多重安全保障措施，安全性高；利用计算机综合管理，实现全面监视，操作简单。济南大学毕业设计- 7 -图 25平面移动式（6）巷道堆垛式整机特点：a、 可设置地上或地下，充分利用空间。载车板的升降和行走同时进行，存取车快捷简单。全封闭式管理，安全可靠，人身和车辆安全。b、 通过升降机或行走台及横移运输载板实现整个操作。图 26巷道堆垛式济南大学毕业设计- 8 -2.2 调查总结近些年，立体车库从结构、造型、控制、监测、驱动、材料等多方面不断更新，逐渐达到成熟的地步，被广发应用于公共场合、公司、工厂等车辆密集处。但是，我国立体车库的发展毕竟还短，距离欧美等发达国家技术水平太有很大的差距，而且立体车库很多地方存在问题，这都是需要慢慢的解决。问题主要体现在一下几个方面：1、 价格方面昂贵。这主要是因为国内在技术和材料方面不够严格或不过关，这就逼得国内厂家从国外引进技术和设备，这样就造成了成本的大幅度上升。如果自己能开发新技术和新材料，就可以降低价格，从而吸引更多的客户购买产品。2、 产品过于单一。立体车库应有很多类型，客户就可以根据自己的情况选购产品。但是目前虽然市场上有很多型号、类型的立体车库，但是往往不能满足客户的要求，厂家只是生产几项标准却又呆板、不够人性化的产品，这样客户在选购时总是难以买到适合自己设计标准的车库。3、 产品效率低。立体车库的机电一体化设计难度大，在车库的外观、内部结构、电控、驱动等各项技术上存在很多的问题。因此，在车辆密集处，人们进出车库的时间会变得很长，人们就会不喜欢把车停在立体车库。4、 国内市场混乱。当公司、工厂销售产品时，总是积极推销。但是很多单位采用密封式的营销手段，总是强调自己的专利保护，忽视合作、让利市场；甚至很多厂家采用降低价格的方式来打压对手，结果自己也弄得元气大伤。5、 目前立体车库在国内还不够流行。现在立体车库只是局限于几座大的城市中应用，很多城市很少甚至没有立体车库，这就造成车库建成之后，市民一时难以接受，宁愿把车辆放在路边也不放在立体车库中。2.3 立体车库预期设计结果社会的飞速发展，车辆的数目的增长过剧，生活空间的不断减少，造成交通混乱拥挤，城市环境的破坏，影响整个城市形象。针对这种现象，我预想设计一款升降横移式立体车库，力求达到存取车辆方便快捷，节省空间，实现人性化的车辆停放流程。这种立体车库可以满足多种场合停车需求，既可以给公司使用，也可以给区域公共场合使用，还可以给工厂乃至学校应用。济南大学毕业设计- 9 -3 设计定位与构思3.1 设计定位3.1.1 市场定位根据上面市场调研分析结论和所存在的问题，对此立体车库进行全新的市场定位：主要是针对公司内部人员使用。在造型上，力求达到符合企业的文化形象，与整个企业相融合；而且与周围的建筑相融合；外观尽量简洁、时尚。在结构上，要使得整个立体车库操作简单，人性化的服务，使公司内部人员可以方便快捷的存取车辆，享受企业的优质服务。3.1.2 消费群体定位目前，立体车库在很多的国内公司应用。对于普通的员工，很少有人可以自己拥有车辆，但是对于公司自己的车辆就很多了。对于公司的高层领导，一般都会有自己的车，因此，他们对车库的使用率比较大。立体车库方便快捷的运行方式可以使公司人员享受家一样的感觉。3.1.3 空间产品人机定位无论是产品设计还是空间规划设计，其主要目的都是为人而设计，而不是单纯的物质设计，设计不仅要在精神上满足消费者的需求，而且要在生理上符合人机工程学原理。对于立体车库，也要本着人性化的标准进行设计。比如，车库的控制面板设计，既要简洁又要易识别，操作者可以迅速的完成整个操作的实现。载车板的设计，要充分考虑到车辆的安全性，当车开上载车板后，可以在载车板上牢固可靠的运行，在遇到意外震动时，要考虑到车辆与载车板的连接性。在车库的一侧可以考虑安装上防火器，当遇到紧急情况时，可以应对这种情况。在车库的内外门设计上内部修理的专用通道，当车库里面有什么特殊情况时，可以从专用通道中进入进出整个车库。3.2 设计构思我设计的这个立体车库大体思路是来源于升降横移式立体车库的整体设计。对济南大学毕业设计- 10 -于一个公司，它的设计要区别于公共场所的立体车库设计，首先不需要太大的车容量，因为公司里面的人不可能每个人都会有车，绝大部分是公司自己的车辆加上部分领导的私有车辆，因此设计时充分考虑的车库的容量。其次车库的效率要高，对于公司的人员可能每一分、每一秒都是很重要的，如果人们把时间花在存取车辆上的时间长的话就不是最初的想法了。因此设计车库时要充分考虑车库运行时效率的问题，一定要迅速简捷，而且保证安全性问题。在选材方面：我决定抛弃原有的钢筋和混凝土材质，采用钢架结构。钢结构是 以钢材制作为主的结构，是主要建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、刚度大，用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产；加工精度高、效率高、密闭性好，可用于建造气罐、油罐和变压器等。其缺点是耐火性、耐腐性较差。主要用于重型车间的承重骨架、受动力荷载作用的厂房结构、板壳结构、高耸电视塔和桅杆结构、桥梁和库等大跨结构、高层和超高层建筑等。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如 H型钢（又称宽翼缘型钢）和 T形钢以及压型钢板等适应大跨度结构和超高层建筑的需要。在结构方面：我决定选用升降横移式结构。这种结构，可以根据公司或厂区人员的多少自由分配车位，操作比较简单。这种结构对土建一般没有什么要求，不过必须要求土建做的地平要有一点的厚度，不然车库安装好地平会开裂下沉， 只要地平就行。因此，对于针对公司使用的立体车库，在公司内完全可以使用。在外观方面：产品的外观设计不能单纯地追求个别人的审美价值，而具有普遍的、多元的价值取向。其中包括：市场价值；技术价值；经济价值；社会价值；心理价值等。根据这些客观的价值取向，产品外观造型设计就必须遵循实用、经济、美观这三项基本原则。产品外观设计是以实物状态呈现在人们面前的，它利用各种技术手段和艺术方法按照功用规律和审美的规律所创造。在当今社会迈入信息化时代的过程中，已渗入到了生活的全部领域。产品设计所关注的问题已转到了探讨人与物之间关系的设计，设计对象的满足，实质上是对观念与大众审美情趣的满足。比如交通工具是时间和空间的观念；娱乐工具是消费和心理放松的观念。“外观设计”观点本身就包含了“审美”的观念。产品外观设计的独特表现形式使的美学这个主题更加的广泛、更加深入地介入了人们的生活。产品外观的设计是实用艺术无限扩展它的范围，在工业的基础上发展的结果；美学渗透到了技术领域，艺术家深入到生产中去的一种结果。由此可见，产品外观设计是包含了物质文化、精神文化和艺术文化等诸多文化层面的综合审美形式。产品的外观造型是工业设计主要的表现形式和结果，设计济南大学毕业设计- 11 -师应加强对立体形态的表现能力和创造能力的培养，更加充分地认识和理解形态，有目标地创造出新的形态。因此，创新能力训练对工业设计学科具有重要的意义。 在车库外观方面，采用模块化，可以方便拆装、移动等，可以更快的实现车库适应各种环境下的组合。济南大学毕业设计- 12 -4 设计方案4.1 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移存取车辆的机械式停车设备。这个升降横移式立体车库，里面有左右两排车架，每排车架上下分三层，左右三个区域，共有 18个小区域。每个区域可以停放三辆车，因此可以停放 54辆车。下图为车架的一侧正视图。 图 41车架侧视图两排车架中间有一个运输机，地面有道轨，运输机可以在地面上前后左右移动，也可以通过运输机上的载板上下移动。当车主存车时，将车开向运输机上的载板，工作人员根据车架上空闲位位置在地面上先来回调动位置，在通过运输机升降功能将车辆运到指定位置。当车辆存放好后，车主从架子边上的电梯乘坐到地面；当车主取车时，乘坐电梯到自己车中，工作人员将运输机抵达位置后，车主将车开向运输机上的载板，之后工作人员将载板开到门口，车主就可以将车开走了。4.2 立体车库机械部分结构和功能 以三层三列式立体车库为模型研究对象。升降横移式立体车库主要由结构框架、载车板、横移系统、提升系统、控制系统、安全防护系统及电梯系统七个部分组成。济南大学毕业设计- 13 -4.2.1 结构框架立体车库一般主要以钢结构和钢筋混凝土为主，但在升降横移式立体车库中我选用钢架结构。钢架结构与其他建筑结构相比，区别在于：a. 安全可靠性高钢材在生产时，整个过程可以严格控制，质量以此比较稳定，性能可靠。钢材组织均匀；钢材物理力学特征和工程力学对材料性能所做的基本假设符合好；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，所以说钢结构的安全可靠性高b. 材料强度高，钢结构自重小与混凝土材料比较，虽然钢材重力密度大，可它的强度和弹性模量较高，而且强度与重力密度之比高很多。钢结构自重小，因而便于运输与安装，可减轻基础负荷，降低基础部分造价。c. 材料塑性、韧性好钢材塑性好，钢结构一般不会因超载而突然断裂。在破坏前一般会产生明显的变形，便于及时发现问题，找出方法补救，从而避免重大事故发生。钢材韧性好，钢结构对荷载适应性强，具有良好的缓能能力，抗震性能优越。d. 钢结构密闭性能好钢结构采用焊接连接就能制成水密性和气密性较好的高压和常压结构、管道等。e. 钢结构制造简便，施工工期短暂钢结构一般专业厂区制造完成，以实现机械化，生产效率和产品精度高，质量可以保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。完成构件后，将其运到施工现场拼装完成。由于钢结构具有连接特性，易于加固、改建、拆迁。f. 钢材耐锈性差在没有腐蚀介质环境中，普通钢材做成的钢结构经除锈再涂上防锈涂料，那么腐蚀问题可以相应的减轻。立体车库一般在没有腐蚀介质的环境里，因此对于钢结构本身维修费可以低一些。结构主体采用热制 H钢、槽钢、角钢和钢板等制造，具有较好的刚度、强度、轻巧、美观，运输方便。4.2.2 电气控制系统整体设计 （1）整个立体车库设计由一台 PLC对车库进行全面的管理和监控，利用 PLC控济南大学毕业设计- 14 -制运输机及纵横传动装置完成对车辆的存取。当车辆驶进驶出，通过操纵运输机在地面和上下的移动，来完成车辆的存取。立体车库的自动存取车控制系统包括弱电和强电系统。弱电系统主要是各种信号的采集、报警和输出。PLC 输出信号与接触器线圈、控制接触器接通和关闭。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、运输机上下行程限位。在系统面板处设立紧急开关，以应对紧急情况。升降横移式立体车库的系统控制原理：操作员通过控制系统信息交流平台把操作信息传给控制系统，经过处理后，系统吧可是别的信息通过辅助设备驱动，来完成车库现场操作运行。 （2）本升降横移式立体车库控制系统可分为两种工作方式：手动方式和全自动方式，通过开关进行选择。其中手动方式主要用来调试维修或者是应对紧急情况，即通过 PLC实现。当选择车位号后，通过按下“上” “下” “左” “右”键，将运输机上的载车板调至预定位置。图 42 车库侧视图4.3 方案的可行性4.3.1、客户需求分析这个立体车库的目标群是公司。针对于公司，车库需要满足的几个条件：1、车库容量要满足公司的基本使用要求；2、车库的运行效率要高；3、车库的操作要方便快捷；4、车库的外观形态要简洁时尚，符合公司的使用标准济南大学毕业设计- 15 -对于上述要求，我设计的升降横移式立体车库完全可以满足。一个容量可达到60个左右的车位的车库，简洁快速的操作方式，良好的运行效率以及简洁时尚的外观都对客户的需求达到很标准的地步。4.3.2 功能结构分析这个车库的升降横移式，简单快捷，效率高。它的钢架结构安全性高，韧性好，强度高，结构自重小，制作简单，如视图 8，可见这种结构完全可以实现车库的正常运行。4.3.3 其他产品设计分析车库上安装了电梯系统，当有人需要直达车库的某一个部位，可以通过电梯到达，从而避免从载车板到达目的地。在车库的外面设计了刷卡器，当用户持卡存取车时，只需用磁卡刷一下，就可以从容完成整个过程。济南大学毕业设计- 16 -4.4 最终方案我设计的立体车库效果图如下：图 43 整体效果图车辆从平台上开到载车板上，在通过运输机将载板运到水平的指定位置，再利用运济南大学毕业设计- 17 -输机上的升降机将车辆运到指定的空车位上。图 44 顶部视图济南大学毕业设计- 18 -5 结 论随着我国经济的腾飞，城市化进程的加快。汽车作为交通工具会越来越快的普及到各个家庭，同时面对土地资源越来越紧缺的情况，为了解决城市停车难的问题，立体车库是势在必行。我国立体车库虽然经历了十来年的发展，但仍处于初级阶段，与欧美、日本等国家有着巨大而差距；它的设计水平、经济价值还有待于完善和开发。为此立体车库的设计有着重大而现实意义和经济意义。目前，我国很多民众对于立体车库还没有清楚的认识，对于新兴事物有所淡漠乃至抵触，应该对民众的宣传上加大力度。在技术上，运行的控制系统可以满足一般的需求，但是对于很多突发事件明显应对不足，需要完善操作系统，达到零失