立体车库设计说明书

立体车库设计说明书立体车库设计说明书48/55立体车库设计说明书沈阳化工大学字号为1号，体本科毕业论文字号为1号，体题目：PJS8立体车库设计院系：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制0905学生姓名：指导教师：论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日目录第一章绪论 11.1课题的背景和意义 11.2国内外研究发展现状 31.2.1国外停车的历史和现状 31.2.2国内停车的历史和现状 71.3立体车库概述 91.3.1立体车库类型 91.4立体车库发展趋势 121.5本文的主要研究目标和研究内容 131.5.1研究目标 141.5.2研究内容： 14第二章单臂旋转垂直升降式立体车库部分设计 152.1单臂旋转垂直升降式立体车库的工作原理 152.2单臂旋转垂直升降式立体车库的主要组成部分 152.3载车板及立柱设计 162.4传动系统设计 172.4.1电机功率计算及选型 182.4.2钢丝绳选型 212.4.3滑轮的设计 232.5焊缝连接要求 242.6立体车库钢结构 25第三章单臂旋转简易垂直升降式立体车库控制系统设计 263.1立体车库控制系统的主要要求 263.2立体车库控制系统的总体设计 263.3控制系统的硬件构成 273.3.1PLC控制原理图 273.4立体车库的PLC程序设计 283.4.1控制梯形图 293.5信号检测 30第四章单臂旋转垂直升降式存取机构的安全保护措施的考虑 314.1概述 314.2安全装置 314.2.1防坠装置 314.2.2减震装置 324.2.3立体停车库紧急停车、误操作报警 32结论 33摘要立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为简单的单臂旋转垂直升降式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库制造成本和运行效率的双重因素。本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分认知的基础上，结合当时我的知识和能力，选择简易单个体车库结构为研究模型。简易单臂旋转垂直升降式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统在此不作分析说明，依据单臂旋转垂直升降式立体车库的运行原理，运用力学理论对垂直升降式立体车库的结构进行了全面的分析。为了使停车设备满足使用要求，根据单臂旋转垂直升降式立体车库的实际，在单臂旋转垂直升降式立体车库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，使得整个车库可以安全平稳的运行。关键词：垂直升降式，立体车库，控制系统，钢结AbstractStereogarageisthestoragewhichisusedforautomaticparkingandscientificstorageofkindsofautomobile.Asthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-ParkProblemhasbecomeacommonphenomenon.Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars.Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.TheissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichSimpleverticaltypestereogarage,andregardsofthetwofactorsofcostofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically.Onthebasisofinvestigationoncurrentsituationanddevelopingtrendofgarageindomesticandabroad,Combinedwithmyknowledgeandabilityatthattime，wechooseSimpleverticaltypegaragestructureastheresearchmodel.Accordingtotheformofthedragging-formsofmultiplayerSimpleverticaltypeear-base,itismadeofthreeparts:partofear-basestructure、partofdriving-frameworkandpartofcontrolsystem.ThepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandThecontrolsystemofthegarageisnotforanalysisinthisnote，Thefiniteelementreliabilitycheckingofsteelstructureofgarageisutilizedaccordingtotheoperationprincipleofup-downandtranslationstereogarage,themechanicswasusedtocomprehensivelyanalyzetheup-downstereogarage.Includingintensionoftheframeworkstructureetc.Inordertosatisfyusingdemandindesignstereogarage,accordingtothefactsoftheSimpleverticaltypestereogaragethePaperintroducedsomesafetytechniquewhichwasusedintheSimpleverticaltypestereogarage.ThiscanensureabsolutesafetyforCarandmakethewholestereogaragesafetyandrunningsmooth.Keywords：VerticalLift，Stereogarage,controlsystem,Steelstructure第一章绪论1.1课题的背景和意义随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而及此相对应的是城市停车状况的尴尬。以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5％，停车环境及城市规划的矛盾十分突出。上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，只能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐呈泛滥之势，比例高达64％，而且还有继续上升之势。据建设部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量及停车位之比平均为4.84：1，这一比值对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。停车难产生最主要的原因是城市建设规划上的准备不足。上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万－80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆，其中私人小客车的数量就高达45万辆。面对迅速发展的城市车流，停车设施建设的落后也就不足为奇。据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计应为20－30％。停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通（车辆行驶状态）而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响，停车设施是城市静态交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的不断增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。专家们指出，解决城市静态交通问题，大体分为软硬两种措施。所谓软措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用效率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动车对停车场的需求。而硬措施，主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局，于局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入得精力和资金都不小。随着人类社会的不断进步和科学技术的发展，人类的生产、生活方式趋于集中，城市的规模越来越大，人们在城市里的生存空间却越来越小，于是出现了要利用空间的理念，城市中开始建设立体建筑、立体交通和立体停车。作为现代大都市的标志，城市中心商住区高楼大厦林立，社区道路、高架交通干道、立交桥和地下铁路，编织出城市立体交通网，汽车的住宅--停车场也有了长足的发展，由平面停车向立体停车，由简单的机械车库向计算机管理高度自动化的现代立体停车演变，成为具有较强的实用性、观赏性和适合城市环境的建筑。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和人们对居住环境要求的提高，给停车产业提供了前所未有发展机遇，停车产业市场前景广阔。作为现代大都市的标志，立体建筑和立体交通都有了显著发展，道路拥挤、车满为患已成为当今快节奏社会中的最不和谐之音，发展立体停车已成为人们的共识。目前我国经济正处在高速发展时期，随着人们生活水平的不断提高，汽车进入家庭的步伐正在加快，停车产业市场前景广阔。机械式立体车库既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能及地面停车场、地下车库和停车楼组合实施，是解决城市停车难最有效的手段，也是停车产业发展的必由之路。当前，我国许多大城市如北京、上海、深圳都开始大力发展机械式立体停车产业。机械车库及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。机械车库及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。在地下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。近年来，随着经济的发展，我国的城市化水平加快和人民生活水平的提高，汽车数量的不断增加。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42.7%，但及此同时，汽车停车场地的增长却不能及之同步，汽车泊位及汽车数量的比例严重失调，由此带来停车难、违章停车、停车管理困难等一系列问题。当以往的路边、人行道上停车、地下或地面停车场均解决不了上述问题时，采用机械式立体停车设备是一个非常有效的措施。机械式立体停车设备又名立体车库，它占地空间小，并且可最大限度地利用空间，安全方便，是解决城市用地紧张，缓解停车难的一个有效手段。国家计委已明确机械式立体停车设备及城市立体停车场为国家重点支持的产业，1998年1月1日起执行的《国家计委6号令》把机械式停车序和立体停车场列入“国家重点鼓励发展的产业、产品和技术日录”，国家海关总署对机械式停车产品规定“国内投资项目给予免征进口税”、上述措施为我国立体车库产业的成长提供了良好的条件、也为我国解决城市停车间题提供了机会。可以预见立体车库具有非常广阔的市场前景。1.2国内外研究发展现状1.2.1国外停车的历史和现状国外发达国家的停车设施建设大致经历了以下几个阶段⑴路边停车阶段第一阶段是第二次世界大战前。这一时期还处于汽车工业方兴未艾的初期，车辆的增多带给城市交通的压力还不是特别大，私人小汽车尚未成为交通的主要工具，城市人口规模较小，城市中心区土地利用类型比较简单。这一时期城市中心区停车设施的供求矛盾不很突出，主要停车方式是沿街免费停车。⑵地面停车场和投币停车阶段第二阶段是第二次世界大战结束至60年代末。这一时期是战后北美城市恢复时期。随着城市人口的增多和小汽车拥有量的增多，以及城市中心区经济的复苏及发展，对停车设施的需求量增长很快。这一时期城市中心区停车设施发展的主要形式是地面停车场和沿街投币式停车车位。⑶地下停车和多层停车楼发展阶段第三阶段是60年代末至70年代末期。这一时期是美国和欧洲城市经济蓬勃发展、人口迅速增长、小汽车拥有量突飞猛进、城市中心区再发展项目大上快上的时期，也是城市中心区现代景观和地域特点形成的主要时期。这一时期北美城市中心区发展的普遍特点是向立体发展的速度快于向水平方向延伸的速度，土地利用的集约程度日益提高，类型日益复杂。大型室内购物中心和高层办公大楼成为这一时期欧美城市中心区的主要发展内容。受欧美城市中心区上述特点的影响，这一时期亦成为城市中心区停车设施的主要发展时期。其发展特点是：①大型多层停车搂的建设；②及其它建设项目结合在一起，大型地下停车设施的建设。在苏黎世，500个单位的停车场还被延伸到了河流底部；③有关城市中心区停车设施的发展研究日益受到重视，城市中心区停车设施的规划、设计、建设、运营、治理等专业部门纷纷建立；④城市中心区停车设施及城市中心区交通、步行区、土地利用组成一个庞大的有机系统，从而使人们进出城市中心区和在中心区的活动更加方便、容易、舒适。例如巴黎的卫星城德方斯新区将城市规划在一个大平台上，平台下面全是地下车库。所有的车辆都在卫星城外面直接进人地下车库，城内没有机动车，地面上的交通步行化，解决了交通及停车的矛盾。⑷重视总体规划和强化管理阶段第四阶段是80年代以来，这一时期是欧美城市中心区的稳定发展时期。城市中心区停车设施的发展已从大兴土木的建设阶段转入强化管理的完善段。这一时期城市中心区停车设施的发展重点是通过各项政策、法规及管理办法的制定及实施来抑制城市中心区停车设施的供给量，并使之既满足停车需求，又及城市总体规划、交通规划、土地利用规划、环境规划及城市的社会经济发展目标相一致。美国、英国、德国、日本、新加坡等国由于经济发展早，小汽车的停车问题很早就成为各国的普遍问题。从发达国家的停车规划和布局发展的历史和现状来看，基本都是从被动的增加停车位来满足停车需求的增加，逐渐发展到以停车需求控制用地，以停车位的供给来控制交通量，即从被动建设转变为主动引导并且结合交通结构的调整，将合理布局停车场和提高已有停车场的利用率相结合在长期的规划、建设、管理实践中，各国积累了许多经验，值得我们借鉴。随着城市车辆的保有量迅速增加，相比之下，城市中“停车难”问题愈来愈突出。为解决这一矛盾，各国都在千方百计采取措施1.2.2国内停车的历史和现状停车问题主要受经济、人口、机动车发展的影响，且随着社会经济人口的快速发展和城市机动化进程的不断加快必将日益突出，且车辆增长特别是私家车的快速发展是导致停车需求增长最重要的因素。据中国智能停车场网统计，到2003年底我国私人汽车的保有量已经突破1000万辆，平均每120多人就拥有1辆私家车。我国已经进入私人购车时代，私人购车比例已经超过60％以上。机动车的快速发展，特别是私人小汽车的飞速发展，在引发严重的动态交通供需矛盾及问题的同时，也对静态的交通设施供应产生巨大的需求。为了加强对全国城市停车设施规划、建设、管理工作的规范和指导，1988年公安部、建设部曾联合颁发了《停车场建设和管理暂行规定》和《停车场规划设计规则》。以两部的“暂行规定”为基础，各地纷纷研究制定适合地方自身需要的停车设施规划建设管理规定和建筑物停车设施配建标准。许多城市还制定了自己的停车场规划，并根据规划建设了一些停车场。但所有这些努力，并未从根本上扭转各城市路外停车设施供给的紧张状况。车辆增长是导致停车需求增长的最重要因素。除了配置车辆的专用停车位外，还应满足车辆行驶中产生的停车需求(公共停车泊位)，据有关研究成果的宏观分析结论，城市中每增加一辆注册车辆，就应增加1.2~1.5个停车泊位。如果及此相对应，我国各大城市的现状停车场地是杯水车薪。近年来城市中心停车难已成为大城市交通的一个突出问题，资料显示，全国36个大中城市停车位满足率不足20%，也就是说，目前我国城市每5辆机动车辆只有1个停车位。在北京市的200万辆机动车中，有128万辆为私家车。而目前全市各类机动车夜间停车位加起来不过80多万个，缺口近50万个，而这也挡不住机动车辆以每年20万至30万辆的数量迅猛增长。届时北京的停车难，尤其是城市中心区公共场所的停车难问题将更加突出。截止2005年底，天津市(全市)的机动车保有量已达112.6万辆。由于缺少相应的停车设施，占路停车的现象越来越多，致使道路通行能力大为减弱。中心城区机动车拥有量约为37.2万辆(含12.3万辆摩托车)，公共停车场泊位总需求量为6.84万个，实际停车泊位47279个，其中占道停车2万个，如不考虑占道停车，公共停车场停车泊位仅达到需求的39.88%。而对于快速发展的中国各个城市、城市中心区停车难也随着城市经济的快速发展和汽车数量的激增接踵而来。各个大城市路外停车位普遍不足，使得路内占道停车的情况相当严重，从而影响到正常的动态交通组织。据统计，上海市市中心区占路停车的比例高达64%；南京市市中心区占路停车泊位占总停车位的67%。各大城市大部分停车的表现形式是占路停车。而据美国大城市的统计，占路停车只占16%；香港的占路停车只占17%。1.3立体车库概述机械式停车库就是利用机械来存取、停放车辆的整个停车设施，以立体化存放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。一般情况下，作为停车库，除了机械式停车设备外，还应包括有关的车道、出入口前的空地、管理办公室以及通风设备、排水设备、消防设备、出入口设备、收费设备等辅助设备，它包含了当前机械、电子、液压、光学、磁控技术领域的成熟先进技术，己成为技术密集型产品的代表。1.3.1立体车库类型智能立体车库由机械传动系统、电气控制系统、检测系统、收费系统及其相应的设备组成。按照机械装置的构造，立体车库一般可分为以下几类：⑴升降横移类代号SH升降横移式停车库是利用托盘(即存车板)的垂直升降运动以及托架带动托盘(地面层为托盘本身)的横移运动,来存取车辆的机械式立体停车库。托盘既可作为存取各层车辆的承载搬运器，又是各层车辆的泊位，升降机构通过滑轮及托盘连接，致使托盘在减速电机的带动下，作上下或横移运行以存取车辆。升降横移式停车库布置灵活，可充分利用建筑物之间的空余地面，因地制宜，易于及周围环境协调一致，清库时间较短。但升降横移式停车库只适宜建二到四层，主要适用于容积率较高的高档住宅小区、中心商业广场、高架桥下等。特别是周围建筑物都是五到六层以下的情况：如大型体育中心、著名古迹游览区和历史文化名城的古城中心商业区等。⑵垂直循环类代号CH垂直循环式停车库也称塔式循环停车位，其原理有点儿类似于旋转木马，是用一个垂直循环运动车位系统来存取停放车辆。回转机构设置在底部和顶部，汽车升降托盘通过一条特殊处理的链子连接到一对链轮上，上下转动。车辆的入口位置有三种形式：对于整个停车设备位于地面以上的，其车辆入口设置在底部；对于停车设备的上半部位于地面以上，下半部位于地面以下的，其车辆入口设置在中部；对于整个停车设备位于地面以下的，其车辆入口则设置在顶部。垂直循环式停车库的土地利用系数最高，停车密度为4m/车位至1.7m/车位，例在一个占地面积43m/左右的空间内最多容车50辆。每车位成本较高，清库时间较长。机械装置振动和噪声较大。主要适用于人流密集、交通拥挤的中心商业区和容积率高的大型公共建筑区。⑶水平循环类代号SX采用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆机械式停车设备的存车库叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动，将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出。⑷多层循环类代号DX用一个水平循环运动的车位系统存取停放车辆的机械式立体停车库。一般设置三至四层，比较合适的规模为每套设备20-40辆车。目前主要有圆形循环式车库和方形循环式车库两种。二者的不同之处在于圆形循环式车库的循环运动是连续的，其升降台可设置于设备端部，也可以设置于设备中部；而方形循环式车库的循环运动是脉冲式的，其升降台可设置于设备端部。两者的共同特点是不需要设置进出口坡道和库内通道，车位布置更加紧凑，因而比升降横移式停车库的土地利用系数更高，这特别适合于一些建筑物的地下室有很大的空间可停放车辆，只是地形狭长且地面只允许设置一个出入口的场所。由于全部设备布置于地下室，隔绝了噪声；加上本身不需单独建造，对周围环境起到了很好的保护作用。主要适用于大型高档宾馆区、医院、商务办公楼等需要安静环境的场合。⑸平面移动类代号PY采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存取车辆，已可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动存取停放车辆的机械式停车设备的停车库叫平面移动类停车库。⑹巷道堆垛类代号XD用巷道堆垛起重机或桥式起重机，将进到搬运器上的车辆水平且垂直移动到存车位，并用存取机构存取车辆的机械式立体停车库。它是基于大型自动化立体仓库发展起来的一种停车库，通常在中央通道的两边建造大量的停车位，一般采用双立柱堆垛机作为搬运设备，入库车辆放在堆垛机载车台上，由堆垛机高速运行，送到固定载车架（停车位）上。其特征是固定载车架分立两旁，中间为堆垛机进出通道，堆垛机可沿X、Y、Z三个方向运动，利用堆垛机上的伸缩机构把车辆送入固定载车架（停车位），完成存车作业。巷道堆垛式停车库土地利用系数较高，其自动控制和管理水平都较高，但清库时间较长，每车位成本较高。它适用于数百个车位以上的大型停车库，如超大型购物中心、大型会展中心和大型体育中心等。⑺垂直升降类代号CS垂直升降式停车库又称塔式电梯停车位，其外观为塔形，底部有三个多车位的地面面积，中间设置垂直上下通道，两边设置多层（一般五层以上）停车架。车辆托盘由电梯上升到指定层次，再通过伸缩叉将车辆托盘自动横移到存车位。出入口内可设置升降转盘，以帮助车辆调头。垂直升降式停车库建设占地面积小，停车数量多，土地利用系数最高，停车密度为1.7m/车位至1.2m/车位，例如三车位的地面面积可最多容车40辆，特别是它本身可附于高大建筑物内建造，而不必独立设置，机械装置振动和噪声很小，但建筑工期长，每车位成本高，清库时间较长。主要适用于城市中心区寸土寸金的商业密集区、高容积率的商务办公楼区等，这是因为一般城市中心土地的成本费通常超过车库自身的建筑费用。⑻简易升降类代号JS用设备的升降或俯仰机构使车辆存入或取出的简易的机械式停车设备。这类设备一般设置二至三层，以两层为多见。其上下载车板由连杆机构组成，用液压油缸同时升降；升降方式有两种：一是上下载车板相对固定且水平作垂直升降；二是上下载车板可绕其绞点相对摆动，但上下降车板不分离。简易升降式停车设备土地利用系数最低，停车密度为18m/车位至15m/车位，但其净空高度不超过2900mm，一般为私用车库。设备的可靠性高，操作简便，液压升降平稳，噪声小，节省能源，司机只需配备开车库门和操作钥匙便可实现无人管理。适用于城市居民低层住宅小区和旧的自走式车库的改造，属于低密度、经济型的停车库，在欧洲和日本的低层住宅区应用较普遍。1.4立体车库发展趋势随着当今社会各种高新技术的引入，立体车库正在向专业化、复杂化、智能化和高自动化方向发展，重点表现为以下几个方面:①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。②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。立体停车系统己经日臻完善，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、限速保护及多重机构互锁、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。③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及动态过程安全检测形成闭环，确保存取车过程的安全运行。④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。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及管理一体化，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。车库，是大中城市的热门话题，随着家用汽车的不断增加，公共场所及社区内存车矛盾、车挤绿地的问题将会越来越突出，在人们对生活质量和环境意识不断增强之时“车库”日渐成为热门话题，机械自动化立体车库将会在新开发的楼盘及商业里大显身手。1.5本文的主要研究目标和研究内容目前，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、圆形水平循环式等。在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，再结合造价、技术难度以及用户需求等各个方面的因素，可以发现垂直升降式立体车库形式比较多，规模可大可小，而且对场地的适应性较强，同时采用这类设备的车库十分普遍。因此，最终确定研究对象为单臂旋转垂直升降式立体车库。1.5.1研究目标⑴单臂旋转垂直升降式立体停车设备总体结构的设计及研究；确定单臂旋转垂直升降式立体停车设备的总体布局、运行方式，然后进行存取车方式、提升系统、钢结构等各个组成部分的总体设计。⑵单臂旋转垂直升降式立体停车设备的存取机构设计；在分析比较的基础上，确定车库的存取车形式，然后由此详细设计停车位、载车板和存取机构。⑶单臂旋转垂直升降式立体停车设备的升降驱动机构研究；首先通过比较，选定曳引驱动方式作为整个车库的升降方式。然后设计升降平台、安全机构等。并计算升降系统电机所需要的曳引能力和重量等。1.5.2研究内容⑴通过查阅单臂旋转垂直升降式立体车库的文献，结合立体车库的实例，加深理解垂直升降式立体车库运行基本原理以及停车流程。⑵确立了简易垂直单臂旋转垂直升降式立体车库存取机构设计方案，并对立体车库所需电机等关键部件进行选型计算校核。⑶在AutoCAD中绘制立体车库结构简图，绘制PLC控制原理图第二章单臂旋转垂直升降式立体车库机械部分设计单臂旋转垂直升降式立体车库的工作原理简易单臂旋转垂直升降式立体车库是指利用载车板的升降旋转来存取停放车辆的机械式停车设备。简易垂直升降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旋转、升、降运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库的车只作升降，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。由于简易垂直升降式停车设备对场地的适应性强，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。单臂旋转垂直升降式立体车库的主要组成部分单臂旋转垂直升降式立体车库由车库结构、载车板、传动装置、控制系统、安全防护系统五大部分组成。结构框架在单臂旋转垂直升降式车库中我们选用钢结构。，钢结构具有以下优点：钢结构材料强度高、塑性小、自重小钢结构在一般条件下不会因超载等而突然断裂，破坏前一般都会产生显著的变形，易于被发现，可及时采取补救措施，避免重大事故发生。而且自重小，便于运输和搬运。密封性好钢结构采用焊接连接可制成水密性和气密性较好的常压和高压结构、管道等。可靠性高钢材组织均匀，能承受较大的载荷，物理性能和化学性能都比较好，也便于进行设计计算。制造简单，施工周期短钢结构一般在专业工厂制造，易实现机械化，生产效率和产品精度高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的一种结构。构件制造完成后，运至施工现场拼装成结构。拼装可采用安装方便的螺栓连接，有时还可在地面拼装成较大的单元，再进行吊装。施工工期短，可尽快发挥投资的经济效益。由于钢结构具有连接的特性，故易于加固、改建和拆迁。载车板载车板为旋转升、降载车板，在升降载车板上配有独立的电机用于传动。载车板的材料也是选用钢结构的材料，因为自重小强度高。传动系统传动系统采用减速电机来实行运动，控制系统旋转升降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。安全装置可以采用很多形式来进行安全防护，可以采取制动器等。2.3立柱及载车板设计该车库全部重量由一根大的立柱承受，立柱外型截面为正方形，外型尺寸为：正方形边长为400mm,高度为2000mm,钢材上安装四个地脚螺栓，保证立柱的固定，另外焊接肋板，增加立柱的强度。立柱截面形状如下图所示载车板是存放车辆的，其上应当增加防滑设计（防滑块），其大致形状如下图所示2.4传动系统设计提升方式可以基本分为以下列三种，可根据不同要求任意选用。⑴钢丝绳式提升型式⑵链条式提升型式⑶液压式提升型式在立体车库设计中，各种提升方式特点如下：⑴采用链传动：优点是传动简单可靠，维修简单，造价低廉;缺点是冲击比较大，有提升高度的限制，安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。⑵采用钢丝绳传动：优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制，造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。⑶采用液压传动：优点是可以真正实现无级调速，结构紧凑，功率及重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。综合考虑，因为此次设计的车库简易垂直升降式，要尽量的节约场地，要求噪声较小，加上安装和经济性的考虑，所以选择了用钢绳提升的方式。2.4.1电机功率计算及其选型⑴前后移动电动机的选择及其计算①有效功率Pw=Fv1000=25000=5.0kw〔2-1〕传动装置总效率〔2-2〕按表取：皮带传送效率齿轮啮合效率（齿轮精度为8级）滚动轴承效率联轴器效率则传动总效率=0.834所需电动机功率kw〔2-3〕查表可选Y系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定功率kw或选Y系列三相异步电动机Y160M2-8，额定功率kw确定电动机转速输出转速为r/min〔2-4〕现以同步转速960r/min及720r/min两种方案进行比较，查的电动机数据。计算出总传动比方案1：方案2：:比较两方案可见方案一选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2.电动机型号为Y160M2-8，额定功率kw，满载转速为720r/min②按表取，则减速器的传动比为〔2-5〕取两级齿轮减速器高速级的传动比==4.51〔2-6〕则低速级的传动比〔2-7〕③0轴：0轴既电动机轴kwr/minN·m〔2-8〕I轴：I既减速器高速轴kw〔2-9〕r/min〔2-10〕N·m〔2-11〕II：II减速器中间轴kw〔2-12〕r/min〔2-13〕N·m〔2-14〕III：III轴既减速器低速轴kw〔2-15〕r/min〔2-16〕N·m〔2-17〕IV：IV轴既传动轴kw〔2-18〕r/min〔2-19〕N·m〔2-20〕⑵升降电动机的选择及其计算①选择电动机功率有效功率kw〔2-21〕传动装置总效率〔2-22〕按表取：皮带传送效率齿轮啮合效率（齿轮精度为8级）滚动轴承效率联轴器效率滚筒效率则传动总效率=0.825所需电动机功率kw〔2-23〕查表可选Y系列三相异步电动机Y132M2-6型，额定功率kw或选Y系列三相异步电动机Y160M2-8，额定功率kw确定电动机转速输出转速为r/min〔2-24〕现以同步转速960r/min及710r/min两种方案进行比较，查的电动机数据。计算出总传动比方案1：方案2：:〔2-25〕比较两方案可见方案一选用的电动机虽然质量和价格较低，但总传动比大。为使传动装置结构紧凑，决定选用方案2.电动机型号为Y160M2-8，额定功率kw，满载转速为720r/min②按表取，则减速器的传动比为〔2-26〕取两级齿轮减速器高速级的传动比==4.51〔2-27〕则低速级的传动比〔2-28〕③0轴：0轴既电动机轴kwr/minN·m〔2-29〕I轴：I既减速器高速轴kw〔2-30〕r/min〔2-31〕N·m〔2-32〕II：II减速器中间轴5.07kw〔2-33〕63.85r/min2-34〕1516N·m〔2-35〕III：III轴既减速器低速轴4.87kw〔2-36〕19.1r/min〔2-37〕4870N·m〔2-38〕IV：IV轴既传动轴kw〔2-39〕r/min〔2-40〕N·m〔2-41〕2.4.2钢丝绳选型钢丝绳一端及定滑轮相连结，钢丝绳另一端缠绕在卷筒上，当载车板需要升降时，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载车板的升和降。在此提升系统中钢丝绳的强度对整个车库的安全起到了至关重要的作用。磨损、腐蚀和疲劳断裂是钢丝绳的三种主要破坏形式，也是导致钢丝绳报废的三个主要原因。提升用钢丝绳一般均为6X19，即六股十九丝，中间一根绳芯扭制而成，提升钢丝绳工作时即承受拉应力，又承受弯曲应力，在这种重复应力作用下产生的疲劳破坏是它的主要破坏形式。这些应力的大小及卷筒、滑轮的结构、钢丝绳本身的结构以及操作使用条件(如润滑、材质等)有关，在钢丝绳中因磨损和腐蚀而造成的损失是很大的，但由于腐蚀进行的慢，一般可以根据绳内钢丝的损坏程度定期更换或修理来解决。而断裂则常常会突然发生，往往导致灾难性的设备事故和人身事故，所以钢丝绳的断裂破坏更为人们所重视，钢丝绳突然断裂事故中，绝大多数是因疲劳断裂和磨损引起的，提升载车板的钢丝绳主要破坏形式就是疲劳破坏和磨损。⑴钢丝绳疲劳破坏的三个阶段钢丝绳疲劳破坏的过程是:在循环载荷作用下，绳中钢丝的局部最高应力处，最弱的及应力最大的钢丝内部晶粒上形成微裂纹，进而裂纹扩展，最终导致疲劳断丝。所以疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展和突然断裂三个阶段。⑵弯曲疲劳对钢丝绳寿命的影响使用中的钢丝绳，当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时，绳内钢丝便产生弯曲和扭转变形，在这种应力和应变的反复作用下，绳中钢丝便会出现疲劳裂纹，加快钢丝的破坏速度，最后形成断丝，钢丝绳的形式、能力大小和弯曲曲率对钢丝绳的疲劳都有影响。钢丝绳反向弯曲产生的应力为同向弯曲的2倍，故使用寿命大大缩短;若取D为接触物(卷筒、滑轮)直径，。为钢丝绳直径，从理论上说，D/Q的值越大，钢丝绳寿命越长，在中华人民共和国国家标准《机械式停车设备通用安全要求》上规定，机械式立体车库的设计中限定D不小于20。⑶磨损对钢丝绳寿命的影响当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时存在一定的偏角，若偏角过大，钢丝绳不可避免的会及滑轮的槽边相互磨擦，造成的磨损极大影响钢丝绳的使用寿命，显然，偏角越小越好，因此偏角必须控制在一定的范围之内。钢丝绳根据不同工作条件，必须保证一定的安全系数，依据机械手册查得安全系数S要大于7，即〔2-42〕其中，：钢丝绳破断拉力（N）：钢丝绳最大工作静拉力（N）S：钢丝绳的安全系数：钢丝绳破断拉力换算系数F：钢丝绳破断拉力总和（N）〔2-43〕把（a）带入（b）式〔2-44〕由（c）式便可确定钢丝绳的直径d：〔2-45〕其中，d：钢丝绳的最小直径（mm）C：选择系数查表选取：C=0.123所以钢丝绳最小直径〔2-46〕最终选取钢丝绳直径d=20mm钢丝绳的总长度取决于提升高度等方面因素，同时钢丝绳在卷筒上缠绕时一般情况下至少要多保留两圈，这两圈不但是安全圈而且是工作圈，是非常必要的，此外，为了保证钢丝绳在随卷筒绕进绕出和绕过滑轮时不发生“跳槽”，对钢丝绳的允许偏角Y还有比较高的要求，这将直接影响到当钢丝绳绕出最大时钢丝绳及卷筒上接触点的位置。2.4.3滑轮的设计绳索滑轮一般用来导向和支承，以改变绳索及其传递拉力的方向和平衡绳索分支的拉力。承受载荷不大的小尺寸滑轮（D<350mm）一般制成实体的滑轮，用15、Q235或铸铁(如HT150)。受大载荷的滑轮一般采用球铁（如QT42-10）或铸钢（如ZG230-450、ZG270-500等），铸成带筋和孔或带伦的结构。大型滑轮（D>800mm）一般采用型钢结构和钢板焊接结构。受力不大的滑轮直接安装在心轴上使用，受有较大载荷的滑轮则装在滑动轴承或则滚动轴承上，后者一般用转速较高、载荷大的情况下。钢丝绳直径d=20mm由滑轮直径D〔2-47〕查机械手册得系数h=20最终选取D=200mm查表得到:滑轮绳槽半径R=D/2=11mm2.5焊缝连接要求在单臂旋转垂直升降式立体车库中其主要结构是钢结构，有两部分：主体部分和载车板部分。主体部分的钢结构比较复杂，载车板部分的钢结构比较简单。焊接和螺栓连接是车库钢结构部分的两种主要的连接方式，其连接方式的质量优劣将直接影响车库整体结构性能的优良及否，所以在车库的设计和建造中具有很重要的位置。立体车库在连接过程中主要运用对焊、角焊和螺栓连接。⑴焊缝金属宜于基本金属相适应，当不同强度的钢材连接时，可采用及低强度钢材相适应的焊接材料。⑵在设计中，不得任意加大焊缝，避免焊缝立体交叉和在一处集中大量焊缝，同时，焊缝的布置应尽可能对称于构件的重心。⑶对接焊缝的坡口形式，应根据板厚和施工条件按现行标准《手工电弧焊焊接接头的基本形式及尺寸》和《埋弧焊焊接接头的基本形式及尺寸》的要求选用。⑷在对接焊缝的拼接处，当焊接的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向，从一侧或两侧做成坡度不大于1/4的斜角，当厚度不同时，焊缝坡口形式应根据较薄焊件厚度选定基本形式及尺寸。⑸在承受动力载荷的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用不焊透的对接焊缝。⑹角焊缝两焊脚边的夹角a一般为90度(直角角焊缝)。夹角a>120度或a<60度的斜角角焊缝，不宜用作受力焊缝(钢管结构除外)。⑺在直接承受动力载荷的结构中，角焊缝表面应做成直线形或凹形。焊脚尺寸的比例：对正面脚焊缝宜为1：1.5(长边顺应力方向);对侧面脚焊缝应为1：1。⑻在次要构件或次要焊件连接中，可采用断续焊接。断续焊接之间的净距，不应大于巧t(对受压焊件)或30t(对受拉构件)，t为较薄焊件厚度。⑼当角焊缝的端部在构件转角处作长度为的绕脚焊时，转角处必须连续施焊。2.6立体车库钢结构在车库钢结构设计中，包括轴心受力构件、立柱的设计。进行轴心受力构件设计时，轴心受拉构件应满足强度和刚度要求，轴心受压构件除应满足强度、刚度要求外，还应满足整体稳定和局部稳定要求。设计时采用32a钢，其屈服极限为235Mpa，抗拉强度为375-500Mpa。本车库所限车型为小型车，最大容车重为2000kg，载车板重约500kg，所以每个车位所承受的最大重量为2000+500=2500kg。第三章单臂旋转垂直升降式立体车库控制系统设计3.1立体车库控制系统的主要要求⑴自动操作：存取车时，按钮操作，只要按动开关按钮，控制系统根据当前车库情况，自动在最短的时间内完成车辆的出入库。⑵安全护所控制：立体车库不允许因错误动作造成车辆损坏，所以必须要有如光电检测等安全设施，及时检测车库状况，避免事故发生。⑶高速、平稳：为了缩短存取时间，要求传动装置以高速度运行，同时，要求传动装置具有自动减速功能，以保证安全、低噪声及平稳启动和制动。3.2立体车库控制系统的总体设计立体车库是一种机电结合的产品，在控制系统的管理下来完成各种车辆的存储和取出。一般来说，基于可编程控制器PLC的控制系统能够适应和满足立体车库的高性能的使用要求。但是，因为PLC控制其显示和文字处理功能比较差，难以实现网络化管理。为了便于管理和维护，并能通过PC实现车库的数据库管理功能，整个立体车库的控制系统以触摸屏为用户人机界面，以可编程控制器PLC为主控制器进行前端控制，并通过人机界面上的控制按钮，由工作人员现场操作来实现对车库的管理和控制。采用PC机为上位机，PLC为下位机，两者之间的通信由PLC的串行通信。适配器模块及PC机的RS-232接口通过串行通信数据线来完成。单臂旋转垂直升降式立体车库整个控制系统分为PLC控制系统、通讯系统、人机界面、信号检测、数据库等。该车库的控制系统核心是PLC，当用户进行操做时，PLC接受用户指令，发布操作流程，判断检测元件的状态，读取执行元件的信息，然后通过软件控制合理的时序安排，反馈信息，指挥执行元件的动作。为保证立体车库运行稳定、安全，电机均为断电抱闸型，避免突然断电时升降台的滑落；同时适当加配重，以减小电机的提升转矩：为减少磨损和增加安全保障，升降台升降。旋转台旋转均有滑道和限位保护开关。在主线路上，为了防止电源的干扰，增加外部保护器件。车库控制系统的逻辑控制部分则是车库运行安全可靠地关键。变频器是利用继电器接点和PLC链接，为了防止因接触不良而带来的误动作，选择使用高可靠性的控制继电器，以达到提高系统可靠性的目的。3.3控制系统的硬件构成由于该单臂旋转垂直升降式立体车库控制系统控制量只有数字开关量，并且车库要求高度的运行可靠性和快速性，因而选用三菱FX2N、系列可编程序控制器作为控制系统的主控机，三菱FX2N、系列PLC具有高速度、小型化、高级功能逻辑选件及定位控制等优点，在基本单元上扩展可进行16-256点的灵活输入输出组合；可运用SFC（顺序功能图）方式和梯形图两种方式编程，指令系统丰富，编程方便，还具有数据处理和运算指令。3.3.1PLC控制原理图3.4立体车库的PLC程序设计根据立体车库存取车的流程，采用梯形图形式进行设计。本车库控制系统分手动操作和自动操作两部分。手动操作是专门用于车库设备的安装调试、维修和故障修理；自动操作为车库正常运行时使用，安装在控制室，方便用户存、取车操作。两套系统处于互锁状态，互不影响。程序设计方案如下：⑴判断是否升降旋转横移。通过接受触摸屏的按键信息来判断是否升降旋转横移，来决定下一步动作。⑵库位记忆和清除。每次存车到位后，根据库位上的光电检测，给PLC库位记忆辅助继电器一个信号，使库位所对应的辅助继电器上电。取车时刚好相反。存车时，将车开到载车板上，光电开关检测汽车外形及停放位置，此时根据指令判断是否升降，若需要根据相应的库车位的脉冲计数，PLC即可发出指令让升降机到上限位置后旋转90，而后触发存车指令，载车板横移到库车位，检测车辆在人机界面显示该库位以有车，说明存车结束。取车过程类似，只是升降旋转横移移动顺序有所不同。3.4.1控制梯形图3.5信号检测立体车库的存取过程是自动完成的，从司机开车入库到把车开出，全部过程在各项检测的严密监视下完成，完善的检测手段是立体车库安全可靠运行的保证。⑴车辆外形尺寸检测。对车的高度、长度、宽度、重量等进行检测。一旦发现超标就报警，并予以提示。⑵移动目标或异物的检测。为确保人生安全，可以设置车库的运动检测区域，当检测区有移动目标时，运动检测功能发出报警信号。⑶存取车过程中的检测。在横移机构动作之前，检查车位上有无汽车。在存取车过程中，对载车板上的汽车状态进行监测。第四章单臂旋转垂直升降式立体车库存取机构的安全保护措施的考虑4.1概述立体车库的安全性是一个很重要的问题。我国现在的停车设备还不完善，所以安全问题就显得特别重要，作为要长期使用而且使用比较频繁的设备，安全是第一位的，只有设备安全运行的时间长，人们才能接受它。因为立体车库的很多东西都还没有标准，以下介绍几种机械式防坠机构，它们将为停车带来更好的安全保障。4.2安全装置块式电磁制动器4.2.1防坠装置要保证载车板在运行和停止过程中的绝对安全，必须采用防坠措施。可以采用以下集中防止坠落的装置：⑴钢丝绳的防断、防脱提升载车板用钢丝绳、滑轮、链轮来实现，采用霍尔元件来检测钢丝绳的断头数，把它传输给上位机储存，到一定限度系统会自动报警。在滑轮上安装一防脱机构。防脱机构可防止钢丝绳由于有偏角或钢丝绳松动而出现脱轮现象。⑵自带刹车装置立体停车库在运行中假如出现停电情况，从而可能发生卷筒倒转，采用带刹车的电机可防止卷筒倒转，可避免搬运器掉下。本次设计采用的是专用停车设备电机，自带刹车装置。4.2.2减震装置载车板底部装有减振装置，当载车板下降时工作，起减振、缓冲的作用，确保车辆在下降时的安全。4.2.3立体停车库紧急停车、误操作报警当立体停车库正在运行，出现突发事件时，只需按下控制面板上的总停按钮就可停止一切立体停车库的动作，同时报警装置工作，直到故障解除。当出现工作人员在控制面板上的误操作时，系统报警且拒绝执行指令，直到故障解除。自动化立体停车库的安全使用，是一个需要长期关注、各个环节来共同保障的系统性问题，在立体停车库的使用中，还需要对各个保证安全的环节予以检测和随时予以调整，才能保证立体停车库的安全，才能保证我们车辆的绝对安全，机械式立体停