立体车库开题报告终极版

中 北 大 学 信 息 商 务 学 院 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名 名 何斌 学学 号 号 X11 系系 名名 机械工程系 专专 业业 机械设计制造及其自动化 设设 计计 题题 目目 基于虚拟样机的升降横移式立体车库 指指 导导 教教 师师 贺小宇 2016 年 3 月 15 日 开题报告填写要求 1 开题报告作为毕业设计答辩委员会对学生答辩资格审查的 依据材料之一 此报告应在指导教师指导下 由学生在毕业设计工 作前期内完成 经指导教师签署意见及所在系审查后生效 2 开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格 式 可从教务处网页上下载 打印 禁止打印在其它纸上后剪贴 完成后应及时交给指导教师签署意见 3 学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇 不包括辞典 手册 文中应用参考文献处应标出文献序号 文后 参考文献 的书写 应按照国标 GB 7714 87 文后参考文献著录规则 的要 求书写 不能有随意性 4 学生的 学号 要写全号 如 X02 不能只写最后 2 位或 1 位数字 5 有关年月日等日期的填写 应当按照国标 GB T 7408 94 数据元和交换格式 信息交换 日期和时间表示法 规定的要 求 一律用阿拉伯数字书写 如 2016 年 3 月 15 日 或 2016 03 15 6 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写 不得随 便涂改或潦草书写 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 文文 献献 综综 述述 1 1研究目的和意义研究目的和意义 1 11 1 研究背景研究背景 随着经济的持续快速增长 我国的汽车工业高速发展 汽车销售也随着高速增长 使得我国汽车保有量直线上升 汽车市场呈现爆炸式增长 汽车成为大多数家庭的必 需品已成为必然趋势 公安部日前公布 2013 年我国车辆和驾驶人保持快速增长 至 2013 年底 全国机动车数量突破 2 5 亿辆 机动车驾驶人近 2 8 亿人 其中 汽车达 1 37 亿辆 扣除报废量 增加 1651 万辆 增长了 13 7 汽车驾驶人 2 19 亿人 扣 除注销量 增加 1844 万人 增长了 9 2 已经有 18 个大中城市汽车保有量超过百万 如图 1 为我国民用汽车保有量及其增长率 截至 2011 年底 我国民用汽车的保有 量大约 9350 万辆 最近十几年汽车保有量增长速度均超过 10 甚至在 2009 年与 2010 年超过 20 然而 目前我国城市机动车辆的保有量与停车位之比大约为 5 1 停 车位的保证率只有 20 左右 我国很多城市百辆机动车只有 3 5 个停车位 合肥市甚至 平均每百辆车仅有 0 9 个停车位 停车位的严重缺乏 造成机动车非法停放现象日趋严 重 从城市建设的角度看 要保证交通不拥堵 不仅需要满足 100 的基本停车位 还要满 足 20 的公共停车位 近些年新增轿车每年在 2000 万辆以上 按停车位与汽车保有量之 比为 1 2 1 计算 每年至少需新增停车位 2400 万个 才有可能满足停车位的需求 1 图图 1 1 民用汽车保有量及其增长率随时间变化曲线图民用汽车保有量及其增长率随时间变化曲线图 各地政府虽已花大力支持城市交通基础设施建设 但始终难以满足汽车快速增长的 需要 特别是大城市的机动车拥有量和增长远远超过交通基础设施的增长速度 静态 交通基础设施的建设更落后于动态交通基础设施建设 目前 在我国城市内大规模使用 的是平面停车场 这种停车方式的特点是停车方便 但占地面积大 据统计 在上海每 天有 35 万辆汽车停泊在马路两边 北京每天就有 90 万辆车无 家 可归 2 汽车的增长呈现如此一种爆炸式的增长方式 这无疑会给城市交通带来巨大的压力 图 2 尤其是在城市中心地区 用地有限 高层建筑林立 路网格局难以改变 挖潜有限 停车泊位非常紧张 再由于商业密集 办公集中 车辆出入频繁 交通流量过大 对进入 中心区办公 购物 观光的人来说往往因找不到合适的停车位而苦恼 甚至为了停车要 转好几个圈子 停车难的问题己经非常突出 图图 2 2 拥挤的城市交通拥挤的城市交通 1 21 2 研究目的和意义研究目的和意义 由前面分析可知 随着汽车数量的激增 我国城市交通压力大大增加 迫切需要 新建 扩建和改建相应的城市道路 交通管理设施以及各类停车设施 但要解决城市 停车问题并不是一朝一夕能办到的 尤其在供需矛盾最为突出的城市中心区 由于城市 用地紧张和地价的昂贵 靠开辟大范围的用地来建设大规模的专用停车场显然行不通 只有充分利用现有的有限资源 大力加强静态交通的建设 才能有效解决 停车难 问题 因此 立体车库 应运而生 如图 3 和图 4 为两种较典型的立体车库 图图 3 3 巷道堆垛式立体车库巷道堆垛式立体车库 图图 4 4 升降横移式立体车库升降横移式立体车库 相较于自行式平面停车场 机械式立体停车库具有明显的优点 1 明显节约车辆占地面积 传统的自然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大约 38m2 的土地面积 假如采用两层自动化立体车库 可使地面的使用率提高 80 90 如果 采用地上 3 层或更高层自动化立体车库 40 50 m2的土地面积上大约可存放几十台车 辆 这样不仅可以大大地节省有限的土地资源 而且可以节省开发成本 3 2 可靠性高 安全性好 存取过程无需驾驶员及其它管理人员的介入 完善的闭锁装置可以保证汽车安全 无关人员不能随意进出 对车辆的防护性和防盗性都很好 车主可大为放心 在技术方 面 机械式立体停车库采用钢框架结构 强度 刚度及稳定性设计有足够的裕量 同时还 具有机械定位锁定 车身超长检测 上限位保险等控制功能 从而保证车库的操作安全 性并满足抗风抗震要求 此外 火灾隐患也大为降低 3 自动化程度高 管理费用低 存取车快捷 操作简单 机械式立体停车库采用自动化智能控制 由传感器探知车位 自动停车和取车 省去 车主找停车位和提车时找车的时间 存取车方便快捷 平均存取时间不超过 2 分钟 1 因采用自动化操作 容易管理 节约人力 管理费用相对降低 4 能耗低 环保 机械式立体停车库内的车辆是熄火后由智能装置存入车库 废气排放量少 降低了 车库内的空气污染 所以车库可以免除通风设施 在运行过程中的耗电量比工人管理的 传统车库低得多 而且减少了环境的污染 5 配置灵活 适应性强 机械式立体停车库的形式多样 规模可大可小 可并排设置也可单独设置 可在建筑 物内也可依附建筑物 可设在地下 地上 也可设在半地下 1 适应于如住宅小区 商 业闹市区 建筑物地下层 地上层等不同的环境 可与周围景观一体设计 新型的机械 式立体停车库多采用模块化设计 对地基无特殊要求 标准化系数高 互换性好 能根 据使用要求方便地进行拼装和改型 2 2 国内外现状和发展趋势国内外现状和发展趋势 2 12 1 国外现状国外现状 20 世纪 20 年代 为了解决大城市停车难的问题 立体停车在美国诞生 目前 大城 市的土地资源非常紧张 在亚洲人多地少的国家表现尤为突出 因此 立体车库在亚洲的 应用较为广泛 目前统计表明 立体停车技术在韩国 日本 中国等地应用很多 1 1920 年 美国建成世界上第一座机械式立体停车装置 50 年代以后 美国和一些西 欧国家陆续建成多种形式的立体停车库 60 年代后期 世界汽车工业的迅速发展造成城 市汽车保有量急剧增长 伴随而来的停车难问题给城市交通发展带来了极大挑战 此时 占地面积小的机械式立体停车设备才得到真正的发展普及 50 年代初期 欧洲的意大利 德国等国家很多公司开始从事停车设备的开发和生产 比较有名的有 德国 Palis 意大利 Sotefin Interpark 等 由于欧洲国家的土地资源 较为富有 停车问题并不突出 停车设备的需求量并不是很大 德国 意大利等国家广 泛采用的停车设备为巷道堆躁式产品 因此在的巷道堆操式立体车库产品方面具有优势 20 世纪 60 年代 在亚洲国家中 日本率先开始从事机械式立体车库的开发 生产 销售和服务 日本受国土面积的影响 对于立体车库的应用最为广泛 1993 年 在日本东 京举行的世界立体自动停车设备展览会盛况空前 自 1959 年引进了建造机械式立体停 车库技术之后 到 1983 年 就己经建造了平均每座容车量达到十辆左右的 25454 座多种 形式的机械式车库 最多的容量能达到百辆以上 从上世纪七十年代末期起 日本立体 车库容量年递增率为 5 7 目前 全日本投入使用的立体停车位超过 300 万 其中以升 降横移式立体停车库为主 4 20 世纪 70 年代中期 韩国立体车库设备研发开始起步 80 年代初开始引进日本技 术 经过本土化的消化生产 到了 90 年代开始进入使用阶段 由于从引进到研发使用都 得到了当地政府的重视 因此各种停车设备都得到了广泛的开发和应用 韩国近些年的 增长率都在 30 左右 目前韩国机械式立体停车行业得到了稳步发展 2 22 2 国内现状国内现状 1989 年 河北承德的华一机械车库集团有限责任公司建造起国内第一台垂直循环类 机械式停车车库 填补了国内机械式停车车库的空白 2 1996 年我国成立立体停车设备 协会 1998 年 1 月 1 起执行 国家计委 6 号令 把自动化立体车库和城市立体停车场 列入 国家重点鼓励发展的产业 产品和技术 国家海关总署对自动化立体车库规定 国内投资项目给予免征进口税 3 这些措施为我国自动化立体车库产业的发展提 供了良好的条件 随后各种形式的车库设备相继出现 立体停车设备协会的成员己经发展到 60 多家 企业和科研机构 上海 北京 广州 深圳 大连 天津 成都 南京 济南 沈阳 福州 兰州等城市都相继出现了立体停车库 1 从 20 世纪 80 年代初研发机械式立体停车库至今 我国机械停车设备技术发展经 过了三个阶段 第一个阶段为 20 世纪 80 年代的自主开发阶段 此阶段生产企业根据 客户要求 自行开发设计 因此种类较少 技术单一 第二阶段为 90 年代的技术引进 阶段 国内外许多企业都开始看好中国的停车行业 出现了许多合资企业 或是引进 国外的技术 利用廉价的生产成本与国外的成熟技术结合参与停车行业的竞争 第三 阶段就是 2003 年以后的消化与创新阶段 各企业为增强自身的竞争力 开始对引进的 技术 进行充分的消化与分析 并根据国内的实际使用情况进行改造与创新 走上自 主开发的道路 5 与十年前相比 如今立体车库的市场接受程度已经大大提高了 不仅人们接受了 这种停车形式 而且大大小小的项目也在全国各城市落地生根 6 近些年来 在实施西部大开发战略后 国内加大基础设施建设 东部沿海发达地 区的资金和技术向西部转移 使得西部经济飞速发展 在全国各地形成多个大型经济 圈 立体停车库除了集中在北京 上海 江苏 浙江和广东等地外 已向中西部和地 级市延伸 使得年销售量在新世纪的前 10 年间增长上百倍 由于立体车库的快速发展 国内许多研究院所和高等院校等都逐步的重视起来 并且投入技术力量 对立体停车 设备的各个方面进行研究 像结构设计 控制系统 存取策略 以及生产工艺 材料 等 并取得了一系列的成果 从事生产销售的企业也由最初的 3 4 家增加至 200 多家 截止目前 取得国家资格认定的生产厂商已经超过 130 家 7 但是我国立体停车设备的生产企业大多技术力量薄弱 自主开发能力差 多靠引 进技术图纸或与外国的企业合作 制造水平基本上是跟踪国外先进技术 立体车库发 明专利还较少 原创性的成果少 停车设备领域研究的深度和水平有待提高 2 3 研究主攻方向 3 13 1 发展趋势发展趋势 立体车库是集自动化技术 机器人技术 计算机技术等高新技术为一体的智能化 立体化的物流运输系统 随着当今社会各种高新技术的引入 立体车库正在向智能化 高自动化 复杂化以 专业化 网络化及人性化方向发展 重点表现为以下几个方面 6 1 智能化 立体车库的发展越来越向着智能化方向发展 一些新技术正在迅速进入该领域 如变频技术 全电脑控制系统 导航定位技术 图像识别技术 传感技术 光纤通讯 技术 防火防盗系统 停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等 对于全电脑自 动控制系统 要开发 设计专用硬件系统和专用软件 使之适用于存取车全过程的管 理和控制 尤其是对于 模块 阁架式立体车库的电梯调配 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 2 高自动化 立体车库的高自动化主要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法 控制技 术和管理方法互为所长 大幅度提高了存取车效率 在控制方法上采用了遥控技术和 自动识别系统 车辆停靠稳妥 在车库外面需要自动转向 后 车库可以将汽车自动 停放到合适的位置 可实现无人操作 在科学管理方面 计算机中心对停车场实行全 方位管理 整个停车场完全在计算机监控之下 包括设备监控 出入口监控 停车场 内部监控 整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机 通过便捷的人机管理界面 实现车流量统计 系统故障查询 收费状况查询 进出车辆信息查询 系统运行状态 的实时查询 同时可以设置打印报表功能 3 复杂化 立体车库产业正在向多元化方向发展 它已经不仅是纯粹的机械设备 还包含了 当今机械 电子 建筑 液压 光学 磁控 管理和计算机技术等领域的大量先进技 术 立体停车系统已经日臻完善 如汽车出入车库时采用声光引导和定位 汽车尺寸 和重量自动识别 限速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 图像识别技术 科学管理等 各种领域先进 技术的综合使用 已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备 4 专业化 立体车库系统稳定可靠 能正常运行而不出故障是用户的首要要求 也是一套停 车场系统的重中之重 因此 必须提高制造厂家的专业化程度 才能保证设备的可靠 性 立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当达到专业化程度 5 网络化 伴随城市的快速发展 立体车库系统与城市规划联系起来 为了改善城市的交通 环境 提高城市的市容 现在国内外的新型的停车场与交通部门有机的结合起来 引 入了停车诱导系统和远距离射频识别技术 配合车位引导系统的使用 使出行更加方 面快捷 也有利于停车场的有效利用 还有停车场之间的系统集合 实现该城市的所 有停车场的数据同步 实现同城及异地车场的联网管理 质量监控和远程维修 6 人性化 立体车库较普通车库有突出的优势 如防盗 防风吹雨淋日晒 防刮擦 得到停 车者的青睐 但随着立体车库的发展 这些远远不能满足客户的要求 因此 现在立 体车库的发展应该更人性化设计 支付多样化 手机付费 信用卡付费等 网上预订 车位 条码票取代 IC 卡 安装超声波探头 引入全自动车牌识别系统 远距离读卡器 未来的车库系统管理更开放 更灵活 整个管理系统能够实现控制与管理一体化 系统操作更加简便 功能更加强大 整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统 联入 网络 形成一个综合的计算机管理网络信息系统 真正实现立体车库的无人化管理 可以预见未来的时间里立体车库将会呈现出越来越明显的优势 使立体停车库技术会像 汽车产业一样得到飞跃式的发展 所以研究立体车库的课题很有社会意义 而且具有良 好的经济效益 目前国内立体停车设备以升降横移式为主 约占总量的 83 5 该类车库通过载车 板升降或横移来存取车辆 采用模块化设计 配置灵活 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 可采用自动控制 构造简单 安全可靠 存取车迅速 等候时间短 运行平稳 工作噪声低 适用于商业 机关 住宅小区配套停车场的使用 该类立体车库造价较低 单车位造价一般仅为的垂直升 降类 多层循环类或巷道堆垛类的 1 6 1 3 非常适合我国现阶段国情 4 升降横移类自动化立体车库以其结构简单 操作方便 安全可靠 造价低等一系 列优点 在国内车库市场占有绝对优势的市场份额 所以 本文以基于 S7 200 PLC 控 制的升降横移式立体车库为对象进行研究 其形式如图 5 所示 参考文献参考文献 1 陈婷婷 机械式立体停车库的设计研究 D 甘肃 兰州大学 2013 2 贾常俊 智能立体车库控制系统的设计与研究 D 甘肃 兰州理工大学 2010 3 张强 自动化立体车库控制系统的设计及应用 D 四川 电子科技大学 2009 4 杨丽英 升降横移式智能化立体车库设计与研究 D 山东 山东大学 2010 5 莫代新 升降横移式立体车库结构设计与有限元分析 D 广西 广西大学 2009 6 张育斌 智能立体车库控制系统开发及排队模型的优化 D 甘肃 兰州理工大学 2010 7 谭仁人 基于 PLC 控制的升降横移式自动化立体车库系统研究与设计 D 四川 电子 科技大学 2011 8 吴星 多高层钢结构立体停车库整体稳定性能研究 D 湖南 湖南大学 2010 9 刘延利 后悬臂升降横移式立体车库虚拟样机设计 D 山东 山东大学 2012 10 刘秀华 塔式车库的力学性能分析及存车位置的优化 D 湖北 武汉科技大学 2011 11 段文军 机械式三维立体车库机械结构及控制系统设计 D 北京 北京工业大学 2009 12 苏凤菊 基于 PLC 的升降横移式立体停车库的控制系统设计 D 辽宁 沈阳工业大 学 2013 13 曲胜 基于 TRIZ 的立体车库汽车搬运器创新设计与研究 D 山东 山东建筑大学 2013 14 易倩颖 基于 PLC 的新型智能立体车库的控制系统研究 D 浙江 浙江大学 2012 15 王勇 单侧巷道分层搬运滚道并排存放型停车库运行调度研究 D 上海 上海交通 大学 2009 16 吴昊 立体车库控制系统设计 D 甘肃 兰州交通大学 2011 17 袁壮 城市中心区立体停车库设计研究 D 湖南 湖南大学 2010 18 陈婧 垂向循环横向平移立体车库结构设计研究 D 四川 西南交通大学 2013 19 李卫 多出入口方形塔式智能立体车库监控系统研究开发 D 广东 华南理工大学 2013 20 陈昕 多高层钢结构立体车库受力性能研究 D 陕西 西安科技大学 2012 21 王伟 立体车库机械臂液压系统设计及仿真研究 D 云南 昆明理工大学 2010 22 龙泽伦 模块化立体车库方案及性能研究 D 江苏 南京理工大学 2013 23 胡君成 多高层钢结构立体车库性能分析和构件标准化 D 湖南 湖南大学 2010 25 李锐 自动立体车库结构及控制系统设计 D 贵州 贵州大学 2013 26 WASTEL ANDREAS AUTOMATED PARKING GARAGE SELF STORAGE APPARATUS P 国外 专利 13 659 132 2013 06 27 27 STUTZ FRIDOLI Entrance Gate For An Automatic Parking Garage Having Mechanism For Centering A Vehicle On The Entrance Gate P 国外专利 13 041 258 2011 09 01 28 VIEIRA GUARACY ENGE GARAGE IN ROTATORY DRUM P 国外专利 PCT BR2012 2012 12 26 29 STUTZ FRIDOLI PARKING GARAGE ELEVATOR SYSTEM FOR VEHICLES P 国外专利 13 380 840 2013 06 27 30 NEELAKANTAN VIJAY A DOUGAN KEVIN MICHAEL ROLLING AND REGULAR GARAGE SHIFTS IN NEW REAR WHEEL DRIVE POWERFLOWS P 国外专利 13 590 539 2013 10 10 31 BRAGHIROLI FRANCESC Scanner system for garage equipment for motor vehicle garages P 国外专利 8 2011 09 14 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段 途径 在程序设计之前 首先进行了方案的论证与设计 设计选用了两层三列五个车位 的升降横移式立体车库作为模型 完成了控制系统的硬件设计 在本部分中选择了电 动机 对检测和安全装置进行介绍 车库的控制系统可以用单片机控制 PLC 控制 继电器控制 通过认真仔细的论证 本设计的控制系统最终选用了三菱 FX 2N 型号 的 PLC 控制 用 PLC 可编程序控制器 设计地下升降横移式立体车库的控制系统 最后对控制系统的软件进行了设计 分析了系统的控制流程 画了程序