垂直循环单转换台式立体车库设计研究

毕业设计说明书论文中文摘要垂直循环单转换台式立体车库设计研究摘要近年来随着我国国民经济的高速发展和城市化水平的不断加快，城市的机动车拥有量在飞速的增长。然而由于停车场地的严重缺乏，尤其是住宅小区内停车场地的不足，特别是以前建造的小区，由于在规划中没有充分考虑到汽车进入到家庭的速度和数量，没有预留出足够的空间停车，造成了车辆乱停乱放现象，间接地造成了城市交通的混乱，破坏了城市的居住环境和城市形象。本文针对国内的现状，结合国外城市中心区停车设施建设的经验，听出了建立立体车库的构想立体车库空间利用率非常高，占地面积约为平面停车场的1/15一1/25，大大地节省了土地资源和土建开发成本。可以实现自动化操作，使用方便。建设成本大大低于传统停车场。配备自动检测系统、各种安全机构、自动报警系统、消防系统及其他防范设施，安全可靠。并且可以因地制宜，利用零星空地，配以美观的外形，美化城市环境。本文从分析各种立体车库的具体特点出发，结合城市住宅小区具体环境情况，选择垂直循环式立体车库为研究开发对象。提出并确定了车库的总体方案确立了车库的整体体系结构由机械结构和自动控制结构组成设计了车库的整体尺寸选择了车库的建材确定了换向机构主要部件，并分别进行了选择和设计确定了升降机构主要部件，并分别进行了选择、设计和校核本文并给出了立体车库进出库及转化台的控制程序。关键字立体停车场机械系统自动化控制系统PLC控制垂直循环毕业设计说明书（论文）外文摘要STUDYANDDESIGNOFVERTICALCIRCULATIONMULTILAYERLIFTINGGARAGEABSTRACTWITHTHEHIGHSPEEDDEVELOPMENTOFTHENATIONALECONOMYINOURCOUNTRYANDTHEACCELERATIONOFURBANIZATIONLEVEL，THENUMBEROFTHEVEHICLEINCREASESATVERYFASTSPEEDBECAUSEOFTHESERIOUSLACKOFTHEPARKINGSPACES，ESPECIALLYINRESIDENTIALDISTRICTS，THEPHENOMENONOFPARKINGCONFUSEDLYISVERYCOMMONTHISCAUSESTHECONFUSIONOFTHETRAFFICINDIRECTLY，DESTROYSTHEDWELLINGENVIRONMENTANDTHECITYIMAGEATPRESENT，PLANEPARKINGSPACESAREUSUALLYADOPTEDINMOSTOFOURCITIESTHEFLOORAREAOFTHISKINDOFPARKINGSPACESISLARGE，THEEQUIPMENTSARECOMPLEX，THEAVAILABILITYPARKINGSPACESAREFEW，ANDTHEINSURANCEFORPERSONNELANDTHEVEHICLEISNOTGOODTHISARTICLEFORTHEDOMESTICSITUATIONOFFOREIGNCITY,MIDTOWNPARKFACILITIESFORTHEEXPERIENCE,THEESTABLISHMENTOFATHREEDIMENSIONALTHECONCEPTOFSTEREOGARAGESPACEUTILIZATIONISVERYHIGH,ITCOVERSANAREAABOUTTHEPARKINGLOTOF1/5一1/25GREATLYREDUCETHELANDRESOURCESANDDEVELOPMENTCOSTSYOUCANIMPLEMENTAUTOMATION,CONVENIENCECONSTRUCTIONCOSTSMUCHLOWERTHANTHETRADITIONALPARKINGLOTEQUIPPEDWITHAUTOMATICDETECTIONSYSTEMANDVARIOUSSECURITYORGANS,THEALARMSYSTEMS,THESYSTEMANDOTHERPREVENTIONFACILITIESARESAFEANDRELIABLEANDYOUCANUSEANDCONDITIONS,ANDCLEARINGANDBEAUTIFULSHAPES,BEAUTIFYINGTHECITYENVIRONMENTFROMTHEVARIOUSCONCRETEANALYSISOFTHESPECIFICCHARACTERISTICS,WITHTHEURBANHOUSINGDISTRICTINSPECIFICCONDITIONS,AVERTICALTHREEDIMENSIONALCIRCULATIONINTHEGARAGEFORRESEARCHANDDEVELOPMENTTOIDENTIFYTHEOBJECTANDTHEGENERALPROGRAMMEANDESTABLISHEDTHEOVERALLARCHITECTUREOFTHEMECHANISMANDTHEAUTOMATICCONTROLSTRUCTURETHEDESIGNOFTHEOVERALLSIZEOFTHEGARAGECHOSETHEBUILDINGDETERMINETHEMAJORCOMPONENTSINSTITUTIONSANDTOSELECTANDDESIGNDETERMINETHEMAJORCOMPONENTSOFTHEELEVATORANDMADEASELECTION,DESIGNANDSCHOOLSTHENUCLEARANDGIVEATHREEDIMENSIONALINTOTHEGARAGEINTOALIBRARYANDCOMPUTERCONTROLPROCEDURESKEYWORDSTHREEDIMENSIONALGARAGEMECHANICALSYSTEMAUTOMATICCONTROLSYSTEMVERTICALCIRCULAR目录1绪论111研究背景与研究意义1111论文研究的背景1112论文研究的意义112国内外研究现状2121国外研究现状2122国内研究现状313研究目标及论文的主要工作4131研究目标4132论文的主要研究工作52垂直循环立体车库方案确定621关于立体车库的分类6211立体车库的代号6212立体车库的建设类型622几种垂直循环立体车库方案的比较8221出入口独立单台式垂直循环立体车库8222出入口混合无换向单台式垂直循环立体车库10223出入口混合带换向单台式垂直循环立体车库11224出入口混合无换向双台式垂直循环立体车库12225出入口混合带换向双台式垂直循环立体车库1323机械系统组成与工作原理14231机械系统的组成14232机械系统工作原理1624自动化控制系统组成与工作原理16241自动化控制系统的组成16242自动化控制系统工作原理1925立体车库总体组成结构193转换机构中减速器设计2031换向机构总体结构设计20311换向机构总体结构20312转台设计2132转台结构中减速器设计21321蜗杆输入功率设计21322减速比的设定22323确定蜗杆的轴转速22324蜗杆头数与蜗轮齿数22325确定模数M和蜗杆分度圆半径D22326计算传动中心距23327验算蜗轮圆周速度V224328蜗轮蜗杆减速器其它结构设计24329蜗轮蜗杆减速器型号的选择2433电机的选择24331电机功率计算24332电机型号选择2434带传动设计24341确定传动比24342确定计算功率25343选取带型25344确定带轮的基准半径25345验算带的速度25346确定V带的长度LA和中心距A25347计算小轮包角25348确定V带根数26349计算初拉力263410计算作用在轴上的压力263411带轮机构设计264立体仓库的PLC控制设计2741垂直循环式立体停车库存取车控制流程2742垂直循环式立体停车库控制原理2743垂直循环式立体车库存取车PLC模拟设计2844垂直循环式立体车库出入口转向台旋转控制315展望331绪论11研究背景与研究意义111论文研究的背景近年来，伴随着我国国民经济的高速发展及城市化水平的不断加快，我国的城市汽车数量在不断增加。截至2003年底，我国个人汽车保有量为12427672辆。其中，个人轿车4890387辆，比2002年增加1462441辆，增长率为427。目前我国城市机动车的拥有量与停车位之比大约为51，也就是说停车位的满足率只有20左右。停车位的严重不足，造成了停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题1。同时也出现了城市动态交通的严重阻塞。同样停车场地设置的不合理，出现了严重的占道停车，占用居住小区绿地，造成静态交通混乱现象，从而进一步加剧了交通拥挤，破坏了城市的居住环境和城市形象，破坏了动态交通和静态交通的关系，形成恶性循环2、3、4。随着2008年北京奥运、2010年上海世界博览会、中国加入世贸、“十七大”顺利召开和政府平稳过渡等重大盛事的影响，以及内需的进一步拉动和“费改税”等政策的驱动，我国的汽车工业仍将具有很大的发展空间并将继续保持快速平稳发展。按前述数据预测，到2005年的轿车保有量将达到1000万辆，2010年将达到2000万辆。而目前，我国城市内大部分都采用的是平面式停车场。该种停车场占地面积大，设备复杂，有效停车位置少，对人员车辆安全的保障性差。平面停车场需要进出车道、通行车道，并且对宽度、转弯半径、坡度都有规定，因此真正用于停车的面积只占建筑面积的一部分，平均下来一辆小型车要占用40平方米的面积。平面式停车场由于上述的占地面积大、造价高、存车效率低、人员与车辆安全保障差等弊病，对于开发商的效益和业主的使用都非常不利5。故建造立体车库已是迫在眉睫，也是我国经济发展、人民生活水平提高所带来的城市静态交通的必由之路。立体车库凭借其在许多方面的优越性，从其诞生以来就广泛地引起人们的关注，并在近年来越来越受到人们的重视6。本文正是在这样的背景下，试图对城市的停车问题做一些初步的研究与探讨。112论文研究的意义城市中的住宅小区、企事业单位等公共场所，停车数量较多，人口相对集中。在这些地方建立立体化车库有较为深刻的意义。立体车库具有占地面积小、使用操作简单灵活、安全可靠等诸多独特的优点，决定了其在寸土寸金的大都市中有着不可替代的存在价值，己成为平面车库不可取代的选择，示意简图如图11所示，于是自动化立体车库就应运而生并成为城市交通的一个研究热点。立体化车库的具体优点如下1占地面积小以往使用的地上平面停车场，由于车辆呈平面摆放，车与车之间需要留有通道面积，故普通小车每台平均占地面积在巧平方米左右再有，地下停车场，由于也要留出足够的出入通道，每个车位的平均占地面积至少需要25平方米。但如果使用立体停车库，在30平方米的空地上就可以停放一组8车位的立体停车库，平均每个车位的占地面积不到4平方米7，显然，平均到每台车上的占地面积会大大减少。据不完全统计，如果采用地上层立体车库，可使土地利用率提高8090。因此，立体停车库可以大大节省有限的土地资源，并节省土建开发成本8。2建设成本低停车场地的建设成本主要包括土地费用和硬件建设费用等项目。由于传统平面停车场的占地面积相对较大，特别是城市中的土地购置费及其他税费近几年大幅上涨，因而使得其建设成本居高不下。而立体停车库由于是在较小的土地面积上实现空间存放，使平摊到每个停车位的成本大幅降低。据对我国北方某城市的调查，传统地面停车场的每个车位成本平均在10万人民币左右，而高档写字楼的地下停车场每个停车位建设成本也在十几万元。如果按照当地的物价水准计算，建设立体车库成本可降到每个停车位56万元。因此说，立体车库的建设成本是相对较低的。3安全保障高由于传统的平面停车场中所有车辆都停放在同一平面，在出入车时，尤其是遇车辆停放高峰，极易造成车辆的刮损。如果管理人员不足或疏忽，还会造成车辆丢失。而立体停车库中，由于处在同一平面的车辆数目较少，而且存取车时无论高峰还是稀少时，都要通过电子程序，几乎没有刮碰的机会，车辆失窃更是不可能，因为立体车库在管理上是人车分离，否则报警系统启动。所以，对车主来说，立体存放解决了其图11立体化车库安全方面的后顾之忧。4自动程控好立体车库配套安装智能管理系统。在存车、取车、收费及监控安保等方面都采用了自动控制，既方便了管理人员的操作，又提升了管理档次，使管理自动化、程序化。12国内外研究现状121国外研究现状早在1920年，美国建成了世界上第一座机械升降汽车库，不过车辆在停车台的存取是由司机开车来完成的；50年代以后，美国和西欧陆续兴建了多种形式的机械化车库。到了60年代后期，随着世界汽车工业的迅猛发展，城市汽车拥有量迅速增加，尤其是大量私人汽车的出现，使得欧、美、日等国家的一些大城市都不同程度地出现了停车难的问题。由大城市车多地少，特别是市中心商业区更是寸土寸金，所以占地面积小机械式立体车库得到了迅速的发展。日本机械立体停车是解决大都市停车难问题的有效方法。土地资源紧张是大都市的现状，在亚洲各国大城市表现的尤为突出，所以机械式立体停车在亚洲的应用比较广泛。目前统计结果表明，市场大多在亚洲的本国、韩国、中国等地。亚洲的停车设备技术起源于日本，1962年日本研制出第一台自动化立体停车设备包括机械式停车设备、停车管理收费系统、停车导航系统、出入口控制设备、读卡机及停车管理工具等，与同时，日本还开发了大量的二层、三层及多层多列式机械式立体车库，机械式立体停车场在日本城市随处可见。目前在日本从事机械式停车库及其设备开发、制造的公司约有200多家，其中生产机械式停车设备的公司约100多家，比较大的公司有新明和、石川岛播磨、日精、三菱重工等。从90年代起日本每年投入运行的机械停车泊位都在10万以上。目前全日本己经投入使用机械式停车位超过300万个。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。欧洲德国和意大利等欧洲国家从事停车设备开发和生产也比较早。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。多数为巷道堆垛式产品，多层升降横移式产品应用很少。其优势在巷道堆垛类产品上。韩国韩国机械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年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械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。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段9。国外很多发达国家利用立体停车库解决交通拥堵。尤其是土地资源缺乏、人口密度极高的日本，无论是地下还是地面都矗立着庞大的立体停车库。在一些发达国家和地区，停车产业己成为年产值数十亿美元的大产业在香港，一个停车位的售价比一辆高级轿车还要贵，如汇景花园的一个停车位售价高达60万港元美国的停车产业每年大约收益260亿美元，提供约100万个就业机会泰国1998年房地产萧条时，投资者把过剩的公寓改建成停车楼，很快收回投资，萧条的房地产市场转化成了火爆的停车市场。122国内研究现状我国立体车库的发展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989年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。虽然从二十世纪八十年代就开始研制和使用机械式立体车库，但由于市场需求原因，十多年来缓慢发展。近年来，中国经济腾飞，城市化进程加快，汽车工业和汽车需求市场得到快速发展，汽车保有量的不断增加。然而，城市停车设施的增长却长期落后于车辆的增长。立体车库产业在上世纪九十年代迅速兴起，步入了引进、开发、制造和使用的快车道，国内立体停车库市场正以直线上升的态势在飞速发展。我国立体停车设备的产品经引进技术和自主研究开发，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，如采用交流变频调速系统，使运行高速、平稳、省电、减少振动和噪声。控制形式有按钮式、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械结构中采用了模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸，缩短施工周期。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10。目前国内从事立体车库研发的企业已有100余家，其中主机生产的企业有50多家，首批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的有22家。为适应立体车库行业迅猛发展的需要，保证产品质量和可靠性，以规范立体车库的生产和建设，国家己出台了机械式停车设备类别、型式与基本参数JB/T871301998等6个标准，对推动我国立体车库事业起到了极大的促进作用。虽然立体车库在我国的发展势头非常的迅猛，但是目前立体车库在住宅小区内的应用，却还是少的可怜。其主要原因还是人们的思维观念没有转变过来，而技术上的问题已经退居其次。可以说，当前的技术已经完全可以满足小区内建造立体车库的主要要求，急需解决的是人们的思想问题11。伴随着我国住房业的迅速发展，小区式居住方式已经成为市民住房方式的主流。并且，伴随我国经济的迅速发展，人们拥有自己的私家车也已经成为一种必然。所以，正是由于小区与私家车的数量越来越多，一旦人们的思想方式转变过来，那么应用于小区内的立体车库必将会如同雨后春笋般迅速地生长起来。而且，立体车库的技术也必然在今后的若干年内有大幅度的发展12、13、14。所以，无论是立体车库技术的研究，还是立体车库工程的建造，发展前景都是非常乐观的，都必将在不久的将来得到丰厚的回报。13研究目标及论文的主要工作131研究目标目前，城市居民私有车辆中有相当一部分是露天随意停放，既不安全又破坏了环境的和谐。随着我国城市住宅小区建设的发展，人民生活水平的不断提高，私有车辆还会迅速增加。在显得拥挤的小区内，停放私家车就成为急需解决的课题，因此，本文的研究目标是针对城市住宅小区空地面积少而小的特点，确定较为合理的方案，设计一种结构简单、占地面积小及建设成本低的垂直循环立体车库，增加存车位，缓解存车压力。该方案可以进行增进，和巷道堆垛类停车库结合，形成较大的提车库，解决公共场所的大量提车的问题，并在一定程度上有一定的扩展性，本文给出了一定的整体车库设计框架结果，并给出了提升机的设计图和转换结构的设计计算、并给出了控制流程图以及相应的运行程序等。希望借助本文为小区和公共场所改进停车问题给出一定的参考132论文的主要研究工作基于以上的研究目标，确定本论文的研究内容，具体包括以下几方面1垂直循环性立体车库方案的确定通过对升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、平面移动式五种不同的垂直循环式立体车库的分析和比较，对照本文的目标，确定其中的一种为本文所设计研究的方案。根据研究目标，将立体车库选定为垂直循环式。2立体车库的总体结构设计根据确定的具体方案，在具体方案确定后，对该立体车库进行总体结构设计，确定本车库由机械和自动控制两大系统组成。机械系统由整体框架、升降机构和换向机构组成自动控制系统由自动收费、自动存取和监控安保三个子系统组成。同时，明确各系统的工作原理。给出工作原理图，并进行优化。3对立体车库的机械系统进行设计与分析根据立体车库的总体结构及各系统的功能，对机械系统中的整体框架、升降机构和换向机构分别进行设计与分析。4编写部分关于提升设备的PLC代码根据立体车库的总体设计和自动化控制结构，对停车入位做了简单的模拟，给出了部分PLC代码。2垂直循环多层平移式立体车库方案确定21关于立体车库的分类211立体车库的代号在中华人民共和国机械行业标准JBT/87131998机械式停车设备类别、型式与基本参数的要目中，对机械式停车设备进行了划分，其类别及代号如下升降横移类，代号为HS；是指通过搬运器的垂直升降或水平横移进行移动，实现车辆存取功能的停车设备。垂直循环类，代号为CX；是指车辆搬运器在垂直平面内做连续循环移动，实现车辆存取功能的停车设备。水平循环类，代号为SX；是指车辆搬运器在水平平面内排列成2列或2列以上做连续循环列间转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。多层循环类，代号为XD；是指车辆搬运器在垂直平面内排列成2层或2层以上做连续移动，两端有升降机构进行循环层间转换移动，实现车辆存取功能的停车设备。平面移动类，代号为YP；是指存车位与搬运器分布在同一水平面内，通过搬运器在水平面内做往复移动，实现车辆存取功能的停车设备。巷道堆垛类，代号为XD；是指存车位在巷道一边或两边多层分布，通过搬运器在专用巷道内做水平、升降或水平升降复合运行，或与升降搬运器结合，实现车辆存取功能的停车设备。垂直升降类，代号为CS；是指存车位分布在井道周围，通过升降搬运器在专用井道内做升降运行，实现车辆存取功能的停车设备。简易升降类，代号为SJ；是指通过单一搬运器的升降、俯仰或二三层搬运器整体升降、俯仰，实现车辆二三层存取功能的停车设备。汽车升降机类，代号为QS；是指搬运器运载车辆或同时运载驾驶员垂直升降运行进行多层平层对位，从搬运器到存车位需要驾驶员驾车入位，实现车辆存取功能的停车设备。212立体车库的建设类型1升降横移式此种立体车库如图21所示。采用模块化设计，每个单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个不等。顶层车板上下升降，底层车板左右水平横移，中间层车板既可左右横移又可上下升降。通过不断的交换空位，完成车辆的存取。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低15、16。2巷道堆垛式巷道堆垛式立体车库如图22所示。采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到存车位，并由存取装图21升降横移式立体车库图22巷道堆垛式立体车库3垂直提升式垂直提升式立体车库如图23所示。垂直提升式立体车库类似于电梯，在提升机的两侧布置车位，通过提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机上的装置将车辆或载车板送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。此种车库一般高度较高，可达几十米，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面积却很小17。4垂直循环式垂直循环式立体车库如图24所示，采用链传动带动轿厢在垂直方向上循环运转，汽车停在轿厢上，轿厢随传动系统作升降运动，或者将所要存车的空车位降至地面，循环往复地将轿厢或空车位送到车库出入口，完成车辆的存取工作18、19。一般车库出入口处设有转台，省去司机调头。该类型车库非常适用于土地资源比较紧张，而停车位需求却很大的场所使用。5平面移动式如图25所示，通过每层的升降机的垂直升降和搬运器的平面往复运动，将车辆自动移送到多层平面布置的停车区域，分别动作，互不干扰。适合在大中型建筑物或公共图23垂直提升式立体车库图24巷道堆垛式立体车库设施中安装，每套系统容车数量80120辆，两台车辆可以同时出入库，按排列方式可分为纵列或横列布置方式20、21。图25平面移动式立体车库图26多层循环式立体车库6多层循环式多层循环式立体车库如图26所示。通过载车板左右移动与升降的相互配合，使载车板循环运动，从而实现车辆多层存放。根据需要，出入口可加设回转盘，避免倒车麻烦，适用于无法设置坡道的场所22、23、24、25。最适宜建于地形细长且面积只允许设置一个出入口的场所。22几种垂直循环立体车库方案的比较根据上一章节的内容所述，在土地资源非常紧张的公共场所，如社区、办公大楼、政府等，这些公共场所的停车位需求较大的场所，我们在方便存取的同时也要兼顾存储量的问题，故本文选择垂直循环与多层平移立体车库相互结合的办法，形成垂直循环多层平移立体车库。垂直循环多层平移立体车库，是垂直循环立体车库的基础上，在车库背后加入一个多层的平移立体车库，简而言之，就是在每一个循环车库的车位上不再是一个的车位，而是一层车库的车位构成，这样既增大了停车的车位数，同时也减小了停车所需要的空间，所以本为选择垂直循环多层平移立体车库。221出入口独立单台式垂直循环立体车库出入口独立单台式垂直循环式立体车库，就是车库的出入口独立设置，存车时车辆由入口驶入车库，取车时车辆由出口驶出车库，车库的每个轿厢里面只能容纳一辆车。1系统构成整体框架、升降机构、自动控制系统。2功能分析整体框架是车库的筋骨，包括车库的支架、边轨和轿厢，对车库其它系统和车辆起到支承作用，并对车辆起到存储作用，框架的强度对车辆起到保护作用。升降机构负责带动容纳轿车的轿厢做循环运动，对车辆起到传输作用。自动控制系统对车库起到整体的控制作用。此种车库不设换向机构，不具有换向功能。3存取车流程存车的时候，司机将车开到车库入口处，经车库的控制系统确认车库内有空闲轿厢后，控制系统控制升降机构运行，将离入口垂直距离最近的一个轿厢送到入口处。司机在执行完一系列入口手续之后，将车开到轿厢上面，下车，退出轿厢和车库，存车过程结束。取车的时候，司机来到出口处，执行一系列出口手续，告知控制系统自己的车在哪个轿厢之内，控制系统控制升降机构运行，将目标轿厢送到出口处，司机走上轿厢，进入车内，将车开出车库，取车过程结束。4优点该种设计方案，将车库的出入口独立设置，可以保证车辆的驶入方向和驶出方向一致，避免了车辆的调头工作，减少了存取车的等待时间。如果车库的出入口不独立，即车库只有一个门，既是出口也是入口，那么或者在车库门前安装一个换向机构，或者车库口处必须留出足够的调头空间。不用配备换向机构，减少了车库的设计难度，建造费用和复杂程度。轿厢内只存放一辆轿车，能够减少轿厢的体积，从而从整体上减少了车库的设计尺寸与建筑面积。5缺点该种设计方案，由于每个轿厢内只能容纳一辆车，整个车库的容量不会很大。如果想增加容量，则必须将车库加高，但是势必会对周围的建筑物产生影响。车库出入口独立，不配备换向设备，则必须在车库出口前面留有足够的空间给车辆行驶，这样就增加了车库的附属建筑面积。这样该种车库就不适合建筑在住宅小区的边缘处，而只适合建筑在小区靠中心的部位。但是在小区中心处建立如此高层的车库建筑，必须在车库周围留有足够的空间，以防止对住宅楼产生遮挡等影响。即使将其建筑在边缘处，在车辆出口处也必须留出足够的空间来让车辆调头。车库具有两个口，增加了车库控制系统的设计与编制难度，增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说，这种设计方案并不是一个最优秀的方案。表21出入独立式立体车库系统结构图222出入口混合无换向单台式垂直循环立体车库出入口混合单台式垂直循环式立体车库，就是车库只有一个口，既作为入口，也作为出口。车库没有换向机构，车辆自己进行调头。车库的每个轿厢里面只能容纳一辆车。1系统构成整体框架、升降机构、自动控制系统。2功能分析整体框架对车库其它系统和车辆起到支承作用，并对车辆起到存储和保护作用。升降机构负责带动轿厢做循环运动，对车辆起到传输作用。自动控制系统对车库起到整体的控制作用。该类型车库也不设换向机构，不具有换向功能。3存取车流程存车的时候，司机将车开到车库口处，经车库的控制系统确认车库内有空闲轿厢后，控制系统控制升降机构运行，将离入口垂直距离最近的一个轿厢送到入口处。司机在执行完一系列入口手续之后，将车开到轿厢上面，下车，退出轿厢和车库，存车过程结束。取车的时候，司机来到车库口处，执行一系列出口手续，告知控制系统自己的车在哪个轿厢之内，控制系统控制升降机构运行，将目标轿厢送到出口处，司机走上轿厢，进入车内，将车倒出轿厢和车库，调头离开，取车过程结束。4优点该种设计方案，不配备换向机构，减少了车库的设计难度、建造费用和复杂程度。轿厢内只存放一辆轿车，能够减少轿厢的体积，从而从整体上减少了车库的设计尺寸与建筑面积。由于只有一个车库口，该车库适合于建设在小区的边缘处，不会对小区内的住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响，而且可以通过增加高度的方法增加轿厢的数量从而增加车库容量，不必担心对周围产生影响。只具有一个车库口，同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度，减少了控制设备。5缺点该种设计方案，由于只有一个车库口，在存取车辆高峰时会增加车辆的等待时间和存取时间。由于不配备换向设备，则必须在车库口前面留有足够的空间给车辆进行调头，这样就增加了车库的附属建筑面积。对于内部建筑面积紧张的小区来说，这种设计方案并不是一个最优秀的方案。223出入口混合带换向单台式垂直循环立体车库出入口混合单台式垂直循环式立体车库，就是车库只有一个口，既作为入口，也作为出口。车库具有换向机构，车辆驶出车库时在换向机构上换向驶离车库。车库的每个轿厢里面只能容纳一辆车。1系统构成整体框架、升降机构、换向机构、自动控制系统。2功能分析整体框架对车库其它系统和车辆起到支承作用，并对车辆起到存储和保护作用。升降机构负责带动轿厢做循环运动，对车辆起到传输作用。换向机构负责改换车辆的运动方向，对车辆起到调头作用。自动控制系统对车库起到整体的控制作用。3存取车流程存车的时候，司机将车开到车库口处，经车库的控制系统确认车库内有空闲轿厢后，控制系统控制升降机构运行，将离入口垂直距离最近的一个轿厢送到入口处。司机在执行完一系列入口手续之后，将车开到轿厢上面，下车，退出轿厢和车库，存车过程结束。取车的时候，司机来到车库口处，执行一系列出口手续，告知控制系统自己的车在哪个轿厢之内，控制系统控制升降机构运行，将目标轿厢送到出口处，司机走上轿厢，进入车内，将车倒到换向机构上，换向机构旋转180，完成车辆的调头工作，司机可开车离开，取车过程结束。4优点该种设计方案，轿厢内只存放一辆轿车，能够减少轿厢的体积，从而从整体上减少了车库的建筑面积。车库具有换向机构，则车库口不用预留出车辆调头的空间，可以相应的减少车库的附属建筑面积。由于只有一个车库口，该车库适合于建设在小区的边缘处，不会对小区内的住宅楼产生过多的遮挡或者噪声等影响，而且可以通过增加高度的方法增加轿厢的数量从而增加车库容量，不必担心对周围产生影响。只具有一个车库口，同时也减少了车库控制系统的设计与编制难度，减少了控制设备。故该种方案非常适合建筑在内部建筑面积比较紧张的小区内。5缺点该种设计方案，虽然功能较多，但由于只有一个出入口，在存取车辆高峰时车辆的等待时间和存取时间会有所增加，并且会造成秩序混乱。由于设计了换向机构，在一定程度上增加了车库的设计难度与建筑成本。224出入口混合无换向双台式垂直循环立体车库出入口混合无换向双台式垂直循环式立体车库，车库具备两个口，每个口都既是出口也是入口。车辆存车时由一口驶入车库，取车时由一口驶出车库，驶出口和驶入口可以是同一个口，也可以不是同一口，视轿厢内存车的情况而定。车库没有换向机构，车辆自己进行调头。车库的每个轿厢里面能容纳两辆车。1系统组成整体框架、升降机构、自动控制系统。2功能分析整体框架对车库其它系统和车辆起到支承作用，并对车辆起到存储作用。升降机构负责带动轿厢做循环运动，对车辆起到传输作用。自动控制系统对车库起到整体的控制作用。该类型立体车库的基本功能与出入口独立单台式垂直循环式立体车库类似。3存取车流程存车的时候，司机将车开到车库前，经车库的控制系统确认车库内的轿厢在该入口方向上还有空车位后，控制系统控制升降机构运行，将离入口垂直距离最近的一个轿厢送到入口处。司机在执行完一系列入口手续之后，将车开到轿厢上面，下车，退出轿厢和车库，存车过程结束。如果在此入口时，经控制系统查询车库内轿厢在该入口方向上没有空闲车位，则车辆可以驶到另一个入口处，查询该入口方向上是否还具有空闲车位。取车的时候，司机来到存车时的车库口处，执行一系列出口手续，告知控制系统自己的车在哪个轿厢之内，控制系统控制升降机构运行，将目标轿厢送到该口处，司机走上轿厢，进入车内，如果该车前面没有车辆阻挡，也即该轿厢内只存有这一辆车，则司机可以直接开车离开轿厢，从车库另一个门驶离车库，取车过程结束。如果该车前面有车辆阻拦，则司机将车倒出车库，掉头离开，取车过程结束。4优点该种设计方案，每个轿厢内可以同时容纳两辆车，车库存储容量得到了成倍的增加。车库的出入口混合，每个口既可以是入口，也可以是出口，增加了存取车的灵活性，减少了存取车的时间。在存取车高峰时间内，两个口同时工作，减少了车辆的等待时间，具有很高的工作效率。不用配备换向机构，减少了车库的设计难度，建造费用和复杂程度。5缺点该种设计方案，由于每个轿厢内可以容纳两辆车，轿厢尺寸成倍增长，建筑面积和建筑成本也会相应地增长。车库必须具有两个口，而且都不具有换向设备，则必须在每个口前面给车辆留出足够的调头行驶空间，必然会相应的增加车库的附属建筑面积。由于从两个口都可以驶离车库，这样该种车库也不适合建筑在住宅小区的边缘处，而只适合建筑在小区中心的部位。同样在小区中心处建立如此高层的车库建筑，必须在车库周围留有足够的空间，以防止对住宅楼产生遮挡等影响。即使将其建筑在边缘处，在车辆出口处也必须留出足够的空间来让车辆换向和开走。车库具有两个口，增加了车库控制系统的设计与编制难度，增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说，这种设计方案同样不是一个很好的方案。225出入口混合带换向双台式垂直循环立体车库出入口混合带换向双台式垂直循环式立体车库，就是车库具备两个口，每个口都既是出口也是入口。车辆存车时由一口驶入车库，取车时由一口驶出车库，驶出口和驶入口可以是同一个口，也可以是不同一个口，视轿厢内存车的情况而定。车库具有换向机构，车辆驶出车库时可以在换向机构上换向驶离车库。车库的每个轿厢里面能容纳两辆车。1系统组成整体框架、升降机构、换向机构、自动控制系统。2功能分析整体框架对车库其它系统和车辆起到支承作用，并对车辆起到存储作用。升降机构负责带动轿厢做循环运动，对车辆起到传输作用。换向机构负责改换车辆的运动方向，对车辆起到调头作用。自动控制系统对车库起到整体的控制作用。该类型立体车库的具体功能与出入口混合单台式垂直循环式立体车库类似。3存取车流程存车的时候，司机将车开到车库前，经车库的控制系统确认车库内的轿厢在该入口方向上还有空车位后，控制系统控制升降机构运行，将离入口垂直距离最近的一个轿厢送到入口处。司机在执行完一系列入口手续之后，将车开到轿厢上面，下车，退出轿厢和车库，存车过程结束。如果在此入口时，经控制系统查询车库内轿厢在该入口方向上没有空闲车位，则车辆可以驶到另一个入口处，查询该入口方向上是否还具有空闲车位。取车的时候，司机来到存车时的车库口处，执行一系列出口手续，告知控制系统自己的车在哪个轿厢之内，控制系统控制升降机构运行，将目标轿厢送到该口处，司机走上轿厢，进入车内，如果该车前面没有车辆阻挡，也即该轿厢内只存有这一辆车，则司机可以直接开车离开轿厢，从车库另一个门驶离车库，取车过程结束。如果该车前面有车辆阻拦，则司机将车倒出车库，倒到换向机构上，换向机构旋转180，完成车辆的掉头工作，司机可开车离开，取车过程结束。4优点该种设计方案，每个轿厢内可以同时容纳两辆车，车库存储容量得到了成倍的增加。车库的出入口混合，每个口既可以是入口，也可以是出口，增加了存取车的灵活性，减少了存取车的时间。在存取车高峰时间内，两个口同时工作，减少了车辆的等待时间，具有很高的工作效率。车库具有换向机构，则车库口不用预留出车辆调头的空间，可以相应的减少车库的附属建筑面积。5缺点该种设计方案，由于每个轿厢内可以容纳两辆车，轿厢尺寸成倍增长，建筑面积和建筑成本也会相应地增长。由于设计了换向设备，增加了车库的设计难度与建筑成本。车库必须具有两个口，需要两个换向设备，会相应的增加车库的建筑面积。由于从两个口都可以驶离车库，这样该种车库也不适合建筑在住宅小区的边缘处，而只适合建筑在小区靠中心的部位。同样在小区中心处建立如此高层的车库建筑，必须在车库周围留有足够的空间，以防止对住宅楼产生遮挡等影响。即使将其建筑在边缘处，在车辆出口处也必须留出足够的空间来让车辆开走。车库具有两个口，增加了车库控制系统的设计与编制难度，增加了控制设备。对于内部建筑面积紧张的小区来说，这种设计方案并不是一个很好的方案。故通过对比确定适合本文研究目标的一种出入口混合带换向单台式的方案23机械系统组成与工作原理231机械系统的组成机械系统包括整体框架、升降机构与换向机构三部分。整体框架构成车库的“筋骨”，实现支承功能块升降机构完成车辆的上下运输工作，实现升级功能块换向机构实现车辆的调头，实现换向功能块。1整体框架车库的整体框架呈楼房状，中间为钢筋支架，支架两侧为轿车轿厢。车库顶端与底端设有角轮导轨，车库两边设有托架边轨，轿厢在这些轨道上完成循环升降运动。在整体框架上还设有两个平台，第一平台设置在上部，第二平台设置在下部。因此，整体框架可以实现支承、存储及保护的功能。立体车库的整体框架结构示意及现实照片如图所示。图27垂直循环立体车库示意图图28垂直循环立体车库效果图本车库一共可以容纳22辆小轿车，即拥有22个小轿车轿厢。在任何时刻，车库的最顶端与最底端都要有一个轿厢，其余20个轿厢平均分配在车库的两边。轿厢大小要依小轿车的外形而定，小轿车外形尺寸通常是长505OMM宽1850MM高1650MM。根据车库设计的技术要求，将轿厢内壁的尺寸定为长525OMM宽ZIO0MM高17O0MM。根据轿厢内壁、建材及链接尺寸的大小，将每两个轿厢之间的距离定为1945MM，车库总高度定为23736MM，即23736M。根据提升机构的一些机械设备的具体尺寸以及车库边轨、建材的尺寸，将车库总长度定为936OMM，即936M。根据轿厢的具体尺寸、车库中部支架的具体尺寸、车库边轨及建材的具体尺寸，将车库总宽度定为6287MM，即角轮导轨托架边轨支架第一平台第二平台轿厢轿车第一平台6287M。本车库对建材并没有极特殊的要求，故应选用工程上普遍应用的各种型钢，如圆钢、方钢、扁钢、六角钢、等边角钢、工字钢及槽钢等。2升降机构可实现升降功能的功能元件很多，根据本文的研究对象及目标，在此升降机构中选择了电动机、制动器、减速器、联轴器、手动机构锥齿轮、齿轮、链轮和链条等设备，这些设备构成了升降机构的主要部分26。并将他们安装在车库的整体框架上部的第一平台上，链轮上安装有链条，链条通过链片连接着轿厢27。车库内一共设有22个轿车轿厢，每个轿厢都有自己的编号，统一受计算机控制。当车库自动控制系统发出信号后，电动机转动，通过减速器进行第一次减速，进而通过联轴器带动齿轮转动，同时进行第二次减速。由于齿轮与链轮同轴，链轮便同时跟着齿轮转动，通过链条带动轿厢以合理的速度完成升降运动。电机正转或者反转，可使轿厢顺时针或者逆时针转动。具体需要电机正转或者反转，需视目标轿厢的位置所定。升降机构工作流程见图29。转换装置（减速器）联轴器齿轮和链条传动装置立体车库的轿厢动力提供（电机）图29升降机构工作流程图在整体框架下部设置的第二平台上，设有手动应急升降机构28、29。当车库电力系统遇到无法预测的突发故障时，可以用手动机构将轿厢摇动到车库底端。手动机构齿轮箱与第一平台上的手动机构锥齿轮通过长轴相连。摇动手动机构手柄时，齿轮箱内齿轮转动，带动长杆绕竖直方向轴转动，进而带动楔齿轮运动，从而带动链轮轴转动，通过链条带动着轿厢完成升降运动。由于链条经过长时间的运动，会出现松动状况。这不但会造成运动的不准确性，而且严重的时候还会对车库结构造成损害。所以车库底端设置了一个手动张紧机构。张紧机构下部与链轮同轴。转动张紧机构手柄时，压下丝杠向下运动，带动链轮向下运动，拉动链条，完成张紧功能。3换向机构由于城市小区内的土地面积有限，不可能在车库前方留给车辆以足够的调头空间，故需要在车库前面设计一个换向机构，使车辆可以顺利的进入和离开车库。本车库换向机构全部安装在地面以下，主要由电动机、蜗轮蜗杆减速器、带轮、皮带、联轴器及转台等组成。转台的上表面与地表相平，以方便司机将车倒上转台。电机轴与蜗杆轴通过带传动相连接，蜗轮轴与转台轴通过联轴器连接。电机转动，通过带传动带动蜗轮蜗杆减速器转动，进而通过联轴器带动转台转动，完成换向功能30。换向机构功能结构如图210所示。图210转换机构功能结构图232机械系统工作原理当立体车库未满载时，总有一个空载轿厢处于车库最底端。存车时，司机将车开上该空载轿厢，然后下车离开车库。此时车库自动控制系统发出指令，使升降机构的电动机转动，在升降机构各组成部分的协调配合下，带动轿厢上升，并使最近的一个空载轿厢运动到车库最底端。取车时，将目标轿厢的编号输入自动控制系统，自动控制系统发出指令，使升降机构的电机正转或者反转，带动目标轿厢下降到车库最底端。司机进入车内，将车倒出轿厢，倒到换向机构的转台之上。此时自动控制系统再次发出指令，使换向机构的电机转动，带动转台完成180转动。换向结束后，司机便可以开车离开车库。24自动化控制系统组成与工作原理241自动化控制系统的组成现代大型建筑的主流是智能化大厦和小区，因此自动化立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区的一个重要组成部分。操作简单迅速、使用方便、安全可靠、维护量小，为用户提供一个安全、简易的使用环境，这是自动化立体停车设备的基本特点。停车设备的一切运行状况、车辆停放的时间、车辆存放交费情况、车库库容量、车辆存放高低峰情况等信息均可通过网络传送到智能化控制中心，通过智能化控制中心运算处理，与广播系统和各分部管理办公室相连，达到提前发布相关控制、管理信息，从而全部实现智能化管理。通过大厦和小区的智能化控制中心还可与社会相关职能部门联网，将有关信息发布出去或收集进来，扩大车库的社会利用率和经济效益。这将是自动化车库的发展方向。立体车库自动控制系统主要由自动收费管理系统、自动存取车系统及监控安保系统等三个子系统组成。以上子系统均由中央控制室统一控制，可为客户规划车库管理形式、发布车库库存容量及控制车流方案，并保障车库安全31、32。自动控制系统的功能结构如图211所示。图211自动化控制系统功能图1自动化收费系统现代化停车场车辆收费及设备自动化管理我们统称停车管理系统，该系统是将机械、电子计算机和自控设备以及智能IC卡技术有机的结合起来，通过电脑管理可实现车辆出入管理、自动存储数据等功能，并且该系统可实现脱机运行，在电脑出现故障的情况下仍可保证车辆的正常进出，是现代化企业管理的理想设施。车库管理设立收费机，无需操作员即可完成其收费管理工作。按用户类别可分为固定用户和临时用户两大类33。固定用户是固定车主和长期租车位的单位及个人，对车库的使用频度高且时间长。临时用户是散客停车的用户，一次性使用车库的情况较普遍。对两类用户的车辆存放采用共同管理、共同出入口、缴费方式区别的管理模式。固定用户拥有长期缴费卡，并随身携带。每次车辆进入车库时，用户在读卡机上读入缴费卡资料，记录进入时间。驶出车库时，用户再一次在读卡机上读取缴费卡，记录驶出时间，并交纳相应的费用。临时用户在驶入车库之前，在发卡机上索取临时缴费卡，驶出车库后交还临时缴费卡，其它过程则和固定用户存取车相同。2自动存取车系统自动存取车系统一般由小型可编程控制器PLC控制，包括卡号识别与移动载车盘两个过程。用户进入车库时，在门口刷卡进入，读卡机自动把数据传送到PLC控制系