李晴的毕业设计成果

1、湖南机电职业技术学院汽车系2015届毕业设计目 录摘要第1章 绪论31.1国内外立体车库的发展状况及前景31.2机械式立体停车库停车优缺点51.3电梯式立式停车库的设计概要6第2章 电梯式停车库的结构设计102.1 电梯式车库主要组成部分102.2 横移机构的设计102.3 提升机构的设计102.4 旋转机构的设计11第3章 电梯式立体车库的控制系统分析173.1 主控单元173.2 PLC进行统一管理和监控173.3 自动存取车控制系统173.4 控制方式173.5 上位机的行为描述183.6 小结18总结与展望致 谢参考文献摘 要随着社会的进步，我们生活中出现了越来越多的汽车，这些汽车在给

2、我们带来了生活的便利的同时还给我们带来了诸多麻烦。如：现在人们的停车难问题，找不到停车场和停车位，使都市面临前所未有的压力。不少车主为了找一个停车位常常开着车在一个接着一个地方的找，到了周末很多公共场所更是难找车位，可以所，停车难诱发了不少车主乱停车的行为，反过来乱停车行为也加剧了停车难的问题。本主要设计是关于电梯式立体车库，减轻以上停车难，难停车的问题。电梯式立体停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。传动结构由升降传动、旋转传动和横移传动三个部分组成。该立体车库就是通过旋转机构选择车位方向，升降电梯承载车辆到指定高度，横移机构利用叉梳实现存取车辆；

3、电梯式立体停车库具有非常广阔的发展空间和前景，使立体停车库实现智能化，网络化,标准化。关键词: 停车，电梯式立体停车库，升降电梯，横移叉梳，可编程控制器。第1章 绪 论1.1国内外立体车库的发展状况及前景自动立体停车装备系统在世界各地的发展是极不均衡的，德国开发最早，技术居于领先地位，在二层及多层平面式立体停车库系列中，它已发展了型、型和型。日本由于国土面积小而应用最广，自从1959年引进了建造机械式立体停车库技术之后，到1983年，就已经在本土上共建造了25454座多种形式的机械式车库，平均每座容车量达到十辆左右，最多的能达到百辆以上。从上世纪七十年代末期起，车库容量年递增率为5%-7%，已

4、经赶上了同期汽车拥有量的年递增率4%-6%，从技术特征上看，日本更重视竖式自动立体车库的发展，即密集型自动立体停车库的发展。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。进入20世纪以来，在国内举办了多个与停车设备相关的展览会，2006年十月在上海举办的“2006上海国际停车设备和智能系统展览会”同样热闹非凡，它吸引了来自德、日、美等世界上知名的停车设备制造商，全自动立体停车设备的容车能力及其技术完备，先进程度已被世界广泛承认和接受。国内正处于经济与建设发展阶段，目前已有国外多种停车设备出现在国内市场上。停车装置种类繁多，必须通过详尽的技术分析及经济分析才可以有明智的决断，有

5、效的利用一切有利因素，建造出经济技术都合理的停车装置。总之，在我们面临着建设现代化大都市的重任和土地资源寸土万金的情况下，设计、生产和使用这一现代化设备是可行的、明智的选择。它的前景将是无限美好的。从总体上看，城市停车难问题的出现主要表现在停车需求与停车空间不足的矛盾、停车空间扩展与城市用地不足的矛盾上。城市中各种车辆在数量上的增长和品种上的增多，反映了城市的发展和进步，汽车的出现和迅速普及，使城市在20世纪发生了不同于过去几百年的根本性变化。汽车发明于1883年,100 年后的1985年，全世界已有各种汽车4.6亿辆，平均每11人1 辆，其中私人小轿车3.6亿辆，占总数的78%。我国的汽车工

6、业 发展比发达国家滞后，汽车的使用也不及发达国家普遍。但近十几年来发展迅猛。以北京为例，1985年有机动车22.4万辆，到1993年底机动车保有量已达72万辆，到1999年机动车保有量 达到130万辆，2000年机动车保有量达到143万辆。2001年6月底，机动车保有量达到168万辆。城市车辆的增多，如果与城市社会经济的发展相协调，并且没有超过城市空间理论容量所能容纳的限度，即属正常现象，而由此直接导致的停车空间需求量的增长也是不可避免的。但是在研究两者的关系时，应考虑三种情况。第一是车辆的停放时间一般比行驶时间长得多，除了公交车以外，一般情况下，汽车行 驶时间只占10%，有90%的时间都处于

7、停泊状态。第二个情况是无论采取何种停放方式，都需要占用一定的空间，即停车车位和进出车通道所需要的空间，这个空间的面积比车辆本身的水平投影面积大23倍。第三是每辆车需要的停放空间不止一处，因为除车辆的所有者需要一定的停车空间外，在其驾车出行的过程中还需要停放，而且不止一处。前者为专用停车，后者为公用停车（或称社 会停车)。以上三种情况的综合表现就是：随着城市经济的快速增长和汽车保有量的不断增加，城市停车设施的增长往往落后于车辆 的增长，导致城市停车问题的解决经常处于比较被动的局面。这些情况说明，在城市车辆增长过程中，如果城市停车空间的扩大不能满足停车需求的增长，必然会出现城市停车困难的现象，这是

8、造成城市停车难问题的主要原因。1.2 机械式立体停车库停车优缺点机械式停车方式的优点是减少了车道面积，提高了土地利用率，管理方便。尤其是机械式立体停车具有较多的优点，主要有：（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

9、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。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。机械式立体停车方式是全自动化的停车方式，是今后停车改革的主要方向。尤其是在寸土寸金的大城市，采用机械式立体 停车方式，显得尤为必要。但设备制造、安装、运行要求较高。1.3电梯式立式停车库的设计概要1.3.1 特性电梯式立体停车库的存取方

10、式有以下几种：电梯式存取方式、扇形存取方式和圆周存取方式等。四方式存取就是电梯井道在中间，停车位在电梯井道的四个方向，每一层有四个停车位，升降电梯升到停车层后通过转盘选定车位方向驶进车位。扇形存取方式就是停车位依电梯井道为中心作扇形分布，升降电梯升降到停车层后，横移机构按扇形存取车辆，这样就增加了停车位，但存取机构复杂。圆周存取方式就是停车位以电梯井道为中心作圆周分布，每一层的停车位最多，车库面积较小。本设计选用圆周存取方式。1.3.2 电梯升降式车库的存取方式 本设计方案设计的车库是总共十一层，每层停车位为4个（第一层设计一个进出车车位），呈正方形分布，实际车位数42个，驾驶员驾驶汽车从车库

11、入口进入升降电梯，停在旋转平台上，由计算机迅速找出空余车位，根据车位朝向，旋转平台转动，调整汽车方位至正对车位入口，升降电梯提升至指定楼层，汽车由横向机构自动移进车库，取车时，由计算机操控自动进行取车工作。1.3.3 电梯式立体停车库的优点现在购车人越来越多，停车难、难停车成为当今一大出行难题，为找一个车位奔波无数停车场，最终供不应求随意占用车道停车，导致交通堵塞。据分析，目前国内国际多数城市均已寸土寸金，交通压力正逐步从动态向静态转化，“停车难”已成为城市发展的一个公共性难题。据测算，到2010年中国轿车保有量将达到2000万辆。停车位估计需增加480万个，平均每年需求96万个。而目前，全国

12、已建成的立体停车位才3万多个。因此，立体停车将有广阔的市场前景。电梯式立体停车库占地面积少车库多，减轻了城市车库需求，自动化功能操作简单，不像一般车库，盲目性太大，为找一个车库转来转去，结果还是未找到车库，电梯式立体车库全数字化，哪层哪个方位有空位一目了然，大大的节省了找车库时间，另外，该设备启动操作时，在停车场出入口处会有红外警告线，如果有车或有人闯入，就会发出蜂鸣的警告声，设备也会自动停止操作。据了解，这种停车场一般人是无法将车弄到地面来的，因此防盗性很强。而且在立体停车场，存车也可以实现刷卡交费。专家表示，立体停车场同传统停车场相比，车辆一进车库就熄火，由机械设备自动存放，减少了车辆在车

13、库内的迂行和尾气排放，十分环保节能。而这种电梯升降方式，每次存取车只载一辆汽车升降，再利用横移、纵移、旋转等，实现立体仓储存式的存取车方式，从而达到快捷、安全、高密度存车的目的。1.3.4电梯式停车库与露天式停车库的比较由于两种停车库存取车方式的原理不同，表现出许多方面的差异。（1）存取车快捷。电梯式可选用不同的升降速度（0.53m/s），因此更适合于商业用途。而露天式相对而言就存取车辆上花费的时间就远远大于电梯式。（2）占地面积小。（3）盲目性小。电梯升降方式，每次存取车只载一辆汽车升降，再利用横移、纵移、旋转等，实现立体仓储存式的存取车方式，从而达到快捷、安全、高密度存车的目的。而露天式停

14、车库的盲目性相对较大，往往因为一个车位转来转去。（4）机型多样化。电梯式适合于不同的地形使用，而露天式结构单一，要求地形受限制。（5）控制方式灵活。电梯式可根据存车或取车高峰时间不同，分时间段，设置存车优先方式或取车优先方式，以进一步节省司机等待时间，而循环式只有固定的控制方式。1.3.5 电梯式立体停车库的设计参数该车库用在大型公共区域，要求面积小，外形美观。根据停车类型，停车厂设计标准有关规定和实际使用性，选用如下实际参数环形电梯式停车库适停车辆轿车，微型车总停车位42位每层停车位4位最大容车尺寸5.05m（长）×1.85m（宽）×1.65m（高）最大容车重量2000k

15、g车库标准层高2.2m(第一层3.15m)车库占地面积125电源交流380V，50HZ功率35KW电梯升降速度45m/min叉梳横移速度11m/min转台旋转速度6r/min取车时间0120s存车时间.0120s车辆交换方式横移叉梳车辆提升方式电梯垂直升降车辆选位方式转盘旋转存取车辆方向始终向前出入口数量2个控制方式PLC控制消防设备灭火主构架钢结构表1-1 车库设计参数第2章 电梯式停车库的结构设计2.1 电梯式车库主要组成部分电梯式立体停车库主要由主框架部分、提升机构、横移机构、旋转机构及安全防护装置五大部分组成。电梯式车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分承担着整个停车库的总量，

16、而且它的轻重、稳定性和可靠性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，提升机构是整个车库垂直运行的主要部件，横移机构实现了存取车的住整个过程，旋转机构负责车辆停放的取向。2.2 横移机构的设计托架承载车体，托架下部装两传动机构，由电动机驱动链轮，链轮带动托架实现横向运动，完成存取汽车任务。托架两侧侧装有叉梳机构，当汽车驶入车库，通过提升机构和横向运动机构把车送到指定车位，托架下移一段距离，与车位的固定叉梳机构交换，把车放到停车位上，托架上的叉梳机构退出，随旋转机构下移，完成存放汽车。2.3 提升机构的设计2.3.1 设计原理采用电梯提升结构，曳引机选择有减速器的，钢丝绳用曳引比是

17、1：1的绕法。箱体固定在导架上，导架带动箱体沿导轨运动。2.4 旋转机构的设计机构采用圆盘旋转定位，托盘横向运动存放车辆。具体形式是；汽车驶入车库后，计算机分析所要停放的车位，旋转平台旋转将汽车旋转到指定方向，提升机构将汽车提升到指定高度，然后托盘横向运动，实现存放，如下结构示意图：2.4.1 旋转电机的选择电动机的容量选的合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常或使电动机因长期过载而过早损坏，容量过大则电动机的价格高，能量不能充分利用，因经常不在满载下运作其效率和功率因数都较低造成浪费，电动机容量主要由电动机运行时发热条件而定，而发热又与其工

18、作有关，本设计适用于间歇性运作的情况下根据如下公式，选择电动机的功率其中: P 为选择功率； N 为电机转速，根据设计参数取6r/min； 为总效率，是圆锥齿轮传动效率，一般为0.940.97，是摩擦传动效率，一般取0.850.92. T 为转动力矩，19600代入公式可得：选用型号Y100L-6的电动机，具体参数为，功率15 KW 、电压380 V 、转速940R/min，如下图：2.4.2 减速器的设计此减速器主要由一对直齿圆柱齿轮和一对蜗轮蜗杆构成设计减速器中的圆柱齿轮：参数确定：取圆柱齿轮 蜗轮蜗杆（一）选择齿轮材料并确定许用应力：（1）选用材料：小齿轮：45钢，调质，HBW=2202

19、50大齿轮：45钢，正火，HWB=170200（2）确定齿面接触疲劳极限：按齿面硬度的中间值查得、（3）确定最小安全系数：根据通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求查得安全系数（4）计算许用应力：由得（二）按齿面接触疲劳强度设计计算（1）计算小齿轮传递的转矩（2）选定载荷系数：因载荷平稳，齿轮相对轴承对称布置，取（3）计算齿数比i：（4）选择齿宽系数：取（5）计算小齿轮分度圆直径取（6）计算齿轮的模数m对于一般机械中的齿轮，按经验公式来确定取标准值（7）确定齿数和如果中心距按计算值不变，则实际传动比传动比误差允许。（三）计算齿轮参数及主要尺寸分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿顶高 齿根高 齿高

20、 齿厚 齿槽宽 齿距 ，取60mm（四）校根齿根抗弯疲劳强度（1）确定许用弯曲应力查得齿轮的抗弯疲劳极限为 查得抗弯强度的最校安全系数计算齿根的用许弯曲应力为（2）计算齿轮的齿根弯曲应力，查得复合齿形系数，抗弯强度足够。（五）确定齿轮精度（1）计算齿轮的圆周速度（2）确定齿轮精度，选用8级精度（六）齿轮结构设计小齿轮采用齿轮结构，大齿轮采用锻造毛胚的腹板式结构大齿轮有关尺寸：轴孔直径 轮毂直径 轮毂长度 轮缘厚度 轮缘内径 腹板厚度 腹板中心孔直径 腹板孔直径 齿轮倒角 第3章 电梯式立体车库的控制系统分析3.1 主控单元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

21、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如烟温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。3.2 PLC进行统一管理和监控通过PLC控制载车板纵横传动装置，以完成对车

22、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。3.3 自动存取车控制系统弱电系统：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。急停开关：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

23、灯光报警信号，控制车库照明信号。3.4 控制方式立体车库作业过程中，为了便于操作人员根据需要对各种情况进行灵活的处理，对车库的控制采取手动，半自动，全自动三种控制方式:1. 手动控制：车库的所有进出车的操作管理均由操作人员在控制面板上操作完成，即当选择了车位号后，再按下“上”、“下”、“左”、“右”键，就可以把汽车调整到预定的位置。2. 半自动控制：由操作员在上位机界面上或另接控制面板上指定进出车的车位，然后由PLC去执行响应的车位移动判断并执行，这时上位机只起车位状态查询作用。3. 全自动方式：由系统自动根据程序自动分配给用户车位，根据用户所持卡决定进出车操作，自动更新数据库。全自动方式是车

24、库正常运行下的控制方式，手动方式和半自动方式主要在设备调试和故障处理状态下使用。3.5 上位机的行为描述1. 红绿黄指示灯指示车库运行状态。红色指示灯指示有人正在进行操作，请稍候;绿色指示灯指示日前无人操作，可进行操作；黄色指示灯指示有故障发生，车库不能工作。2. 存车操作司机驾驶车辆从车库入口进入。在入口处的读卡机前读自己的1C卡，读卡过程完毕，超声探测系统启动，司机开车入库。车辆进入后，探测系统会探测车辆是否停靠到位。划卡的同时，控制器读取车位号，选取空车位。司机将车辆停放到横移机构上.，如果超出停放位置的范围，系统将不予接受司机的刷卡操作。同时系统的警示灯点亮，红灯持续至车辆到位且司机再

25、次刷卡。3. 取车操作司机进入车库时，在入口处的读卡机前读自己的IC卡，控制器自动读取车位号，横移机构取车到旋转盘，司机进入车库，开车出来，在车库出口处的读卡机读一下自己的IC卡，感应充毕，读卡机接受信息，上位控制机自动记录、扣费，司机开车出场。同时，控制器自动读取车位号，对应的存储单元置零操作，取车操作完毕。3.6 小结通过运用软件对升降横移式立体停车库控制系统程序的编制、调试、运行，证明采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统是可行的，它程序的直观性及诸多优点使得调试方便，运行平稳、可靠，而且易于实现。其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。总结与展望电梯式停车库的车辆存取

26、完全依靠车库的机电设备和控制系统来完成。运用科学的设计手段设计出车库的机械结构，并进行了结构的优化 ，使得车库的运行平稳、安全、可靠，立体停车装置的控制系统采用成熟的编程器技术，使整个控制系统可靠性大大提高，完全实现了进出车的自动控制。保护功能齐全，机型造型简洁实用，操作安全快速。整个存取车过程，司机基本不需进入车库，车库实行封闭式管理。汽车在库内及存取时的运行状态参数由车库的各种检测装置、传感器、摄像机等进行检测，并将这些信息输入计算机进行管理和控制。采用通讯模块与上位机进行通讯，实现了计算机的现代化、智能化管理。环形电梯式立体停车库考虑了各方面的因素，同时借鉴了别人的一些先进方法和意见，尽

27、量做到完美。 在控制方面，采用可编程序控制器(PLC)作为控制系统简单且易于实现，而且其稳定、可靠、快速、性价比高的特点使得控制系统非常完美。采用上位机对系统中的PLC进行集中管理与监控，实现了监控其运行过程，也实现自动化系统的集散控制。机械式立体停车库集中了现代多方面的先进技术，是科技含量较高的车库，其中四方电梯式立体停车库具有停车方便、存取速度快、车库结构灵活、占地少、外形美观、收费准确等特点，今后必将成为停车库发展的主要形式。而机械式立体车库目前在我国应用还较少，但我国城市人口密度较稠，随着家庭轿车的增加，大容车量的四方电梯式立体停车库必将兴起，而且计算机技术与立体停车库的更紧密结合将是它的发展方向。在国外，日本、德国、美国等国家的技术比较先进，还需我们继续在这方面做大量的研究工作。致 谢本次毕业设计已经接近尾声，因为第一次做毕业设计，所以经验匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果