1、 I 升降横移式立体车库设计说明书 摘 要 本文选用了社会需求大，最常见的一种立体车库 升降横移式立体停车库。介绍和分析了升降横移式立体停车库的结构和传动系统。 本文介绍了立体车库的现状，前景和各种型式立体停车库的特点，介绍了升降横移式立体停车库的工作原理和优点 ,并对升降横移式立体停车库的各个组成部分作了介绍 ,其中对升降横移式立体停车库的结构进行了全面的力学分析，包括升降横移式立体停车库的钢架结构的强度、升降传动系统中轴的强度和链条的强度等。本文还对升降横移式立体停车库的升降传动系统进行了详细的设计和计算 .运用 合理的方法实现了对车库升降和平移传动 ,同时还对升降横移式立体停车库的整体框
2、架和局部进行了结构优化，使整体框架的强度提高了，重量减轻。最后对车库的控制部分作了简单的分析和介绍，并绘制了电气原理图和 PLC 接线图。 另外还在升降横移式立体停车库中使用了一些必要的安全技术，更好的保证了驾驶员和车辆的安全，使得整个车库安全平稳的运行。 关键词： 机械式立体停车库，升降横移，结构，传动系统 ,优化，安全 II Design of the Up-down and Translation Cubic Car-base Park ABSTRACT For demand of Cubic Car-base Park in society， The paper analyzed ch
3、aracteristics of every kind of Cubic Car-base Park, elected a kind of mechanical Cubic Car-base Park， the Up-down and Translation Cubic Car-base Park which could meet the society demand. Introduced the Up-down and Translation Cubic Car-base Park to ascend and descend work principle and meaning of ho
4、rizontal move type stereoscopic parking database, and to garage of each one constituted part to make introduction analysis a nd design, This text still ascended and descend a spread of horizontal move type stereoscopic parking database to move system to carry on a detailed design and calculation to
5、the Up-down and Translation Cubic Car-base Park. The method of usage reasonable carried out to the garage ascend and descend peace move to spread to move, the smolder was used to comprehensively analyze the Up-down and Translation Cubic Car-base Park. Including intension of the framework structure a
6、nd axes etc, The optimal design was performed on the framework structure and part structure, it added intension and reduced the whole weight. Another is lifting and transferring parking equipment used in a number of the necessary security technology, better ensure the safety of drivers and vehicles,
7、 making the entire garage safety smooth operation. KEY WORDS: Mechanical parking equipment, lifting and transferring, structure, optimizethe t ransmission system, security III 目录 摘 要 . I ABSTRACT . II 1 绪论 . 1 1.1 机械式立体停车库的定义 . 1 1.2 课题的背景与意义 . 1 1.3 自动化立体车库的主要结构组成和类型 . 2 1.3.1 自动化立体车库类型及特点 . 2 1.3.
8、2 升降横移式立体车库结构组成 . 3 1.4 论文的主要目的和意义 . 4 2 升降横移式立体车库 . 5 2.1 升降横移式立体车库工作原理 . 5 2.2 升降式横移立体车库的主要技术参数 . 6 3 车库钢架结构 . 7 3.1 钢结构的特点及应用 . 7 3.2 车库钢架结构的 . 8 3.3 主要受力梁选型、计算与较核 . 10 3.3.1 受力梁的计算 . 10 3.3.2 受力梁的选型 . 11 3.3.3 受力梁的校核 . 12 3.4 主要受力柱的选型、计算与较核 . 14 3.4.1 柱的计算 . 14 3.4.2 柱的选型 . 14 3.4.3 柱的校核 . 15 3.
9、5 柱脚设计 . 16 3.6 钢结构的连接 . 18 4 机械系统升降传动设计 . 20 4.1 机械系统升降传动方案选取 . 20 4.2 机械系统升降传动的组成 . 20 4.3 传动链与链轮的选择 . 20 4.4 链的设计计算 . 21 4.4.1 减速机与传动轴之间传动链设计 . 21 4.4.2 升降链条的设计 . 22 IV 4.5 链轮的设计算 . 23 4.5.1 双排链轮的设计计算 . 23 4.5.2 升降链轮的设计计算 . 25 4.6 滚子链的静强度计算 . 26 4.6.1 双排滚子链的静强度计算 . 26 4.6.2 升降滚子链的静强度计算 . 26 4.7 滚
10、子链的使用寿命计算 . 27 4.8 滚 子链耐磨性计算 . 27 4.9 电动机的选择 . 28 4.10 减速器的选择 . 29 4.11 传动轴的设计 . 31 5 横移传动系统设计 . 36 5.1 横移传动结构设计 . 36 5.2 G系列小型齿轮减速电机选型 . 36 6 其它设计 . 38 6.1 载车板部分 . 38 6.2 防坠装置 . 38 7 升降横移式 立体车库总控制方案的设计 . 40 7.1 控制原理说明 . 40 7.2 控制对象 . 40 7.3 控制器的选择与概述 . 40 7.3.1 单片机的介绍 . 41 7.3.2 PLC 介绍 . 41 7.3.3 工
11、业控制机的介绍 . 42 7.3.4 升降横移式立体车库控制器的选择 . 42 7.3.5 PLC 的选型 . 43 8 可编程控制器系统设计 . 45 8.1 I/0 的分配 . 45 8.2 PLC 模块的选择 . 48 8.3 PLC 的硬件连接图及 PLC 系统接线图的设计 . 48 9 电气原理图的设计 . 49 4.1 电器原件的选择 . 49 4.2 电气控制原理图 . 49 致 谢 . 51 参 考 文 献 . 52 升降横移式立 体车库 1 1 绪论 1.1 机械式立体停车库的定义 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
12、体停车库。 它是集机械、电子、控制技术于一体的现代化设备 ,成为缓解城市停车难的有效手段 ,形成了新行业 ,步入了引进、开发、制造、使用相结合的发展， 己成为技术密集型产品的代表。 1.2 课题的背景与意义 立 体停车起源于 20世纪 20年代的美国，是为了解决大城市内停车难的问题。目前，土地资源紧张是大城市的现状，在亚洲各国表现尤其突出，因此，它的应用在亚洲各国比较广泛，目前统计表明，立体车库在日本、韩国、中国等地应用很多。 在欧洲，德国、意大利等国家从事停车设备的开发和生产比较早。比较有名的公司有 :意大利的 Sotefin、 Inteark、德国 Palis等。由于欧洲国家的土地资源比较
13、富有，停车问题不是很突出。停车设备的生产量不是很大，停车设备多数采用巷道堆跺式产品，立体车库的主要优势式在巷道堆跺式立体车库上。 在亚洲 ，停车设备技术起源于日本，日本从 20世纪 60年代就开始从事立体车库的研究，目前全日本己经投入使用的立体车位超过 30万个，其中以升降横移类为主。 韩国立体车库设备技术是日本技术的派生。从 20世纪 70年代中期起步，在 80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，在 90年代开始进入使用阶段。由于在这几个阶段得到了政府的重视，因此各类立体车库的开发和应用，韩国近几年增长率都在 30%左右。目前韩国立体车库行业进入了稳步发展阶段。 我国从 20世纪 8
14、0年代开始从日本引进停车设备产品和相关技术，开发工作从 80年代中期开始 ， 90年代以来，随着汽车工业和建筑业的发展，特别是轿车进入家庭后，停车设备的应用逐步推广，已经形成了新兴的停车设备行业，步入引进、生产、研制、使用相结合的初步发展阶段，现在我国从事立体车库设备制造的企业约有 10家，其中主机生产超过 50家。一些企业经过长期积累发展壮大，已稳居行业前列，一些中小型企业抢抓机遇在发展中崭露头角，一些大型集团公司开始跨行业进入停车领域，如北京恩菲科技产业集团、西安斯达机电有限责任公司等。 在 1996年以前，我国停车设备的年生产能力仅为 400个泊位。 2003年国内新建机械式立体停车库
15、303个，新增停车泊位 3756个，较 2002年增长 37.7%。据不完全统计，截至 2003年底，国内机械式立体停车泊位已累计达 82764个，分布在 31个省市自治区的 56个城市。 2003年市场增长最快的地区是江苏、山东、浙江，泊位分别增长 512%、 364%陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 2 和 11%，此外上海增长 37%，广东增长 10.3%，北京与上年持平。以上 6个省市泊位量占到全国新建泊位总量的 87%，成为国内机械式立体停车库发展最热的地区。 尽管如此，目前我国各主要城市停车设施的建设仍远远落后于道路建设和汽车工业的发展。据资料表明，现有停车位总 数不到需求的 7
16、%。因此立体式停车库在我国有很大的市场，它的研究与建设在我国还有很长的路要走。 1.3 自动化立体车库的主要结构组成和类型 1.3.1 自动化立体车库类型及特点 根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有：升降横移式、垂直升降式、巷道堆垛式和地下停车场等。它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求。但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。停相同数量车的情况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近 50%70% 的投资。严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便，存
17、车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完成。 （ 1）升降横移式：多层升降横移式立体停车库采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、钢丝绳、停车位框架、搬运器和横移导轨等。它的运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。该设备下层为左右横移，上层为上下升降。升降横移式立体车库如图 1一 1所示。 （ 2）垂直升降式：也就是电梯式结构，一般以两辆车为一个层面，中间部分是升降 机，左右两旁是车架。工作原理是 :用升降机将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机械上的横移机械将车辆或载车板送入存车位 ;或是相反，通过横移机械将指定存车位上的车辆或
18、载车板送入升降机，升降机降到车辆出入口处，打开库门，驾驶员将车辆开走，如图 1一 2所示。 （ 3）巷道堆跺式：它的工作原理和堆跺式自动化图 1 一 1 升降横移式立体车库图 图 1 2 垂直升降式立体车库图 升降横移式立 体车库 3 仓库很相近，升降机构可以上升和水平移动，在运行到停车位时，通过伸缩机构的伸缩，完成在车架上存取车工作。 （ 4）地下停车场：它是为宾馆，商厦等原有的停车场专门设计的，原有的停车场一般只能存放一层车辆，经过改建加上 专用设备后，可放置上下两层车。有些地下停车场本身是专门设计与环境协调的立体自动化车库。 其它的立体车库还有垂直循环类停车设备、水平循环类停车设备、简易
19、升降类停车设备等。 垂直升降式特点：占地面积少，耗能低，但是智能化程度最高，对地基，消防要求很高，车位造价高。 巷道堆跺式特点：低噪声、低耗能、智能化程度高，等待时间长，进出口少。 水平循环式特点：结构简单，但是占地面积大，目前应用较少。 多层升降横移式立体车库（如图 1 1 所示）是中小型车库的一种典型机电一体化产品，与其它车库相比，它属于中低密度经济型停车库规 模可大可小（从层到层）；对场地的适应性较强、可同时移动多个车板，提高了工作效率减少了运行时间；控制系统采用可编程控制器（ PLC），操作管理简便明了，易于操作维护。总之，结构简单，柔性好，启动平稳，噪声小，且安全可靠、同一层的车位移
20、动独立，可以自由动作，并且动作时间短，是升降横移式立体车库最大的优点。 根据场地大小及客户需要，该设备可实现层的多层设计。由于占地面积小且动作灵活、易操作、造价低，因此是公司及单位在建造立体停车库时的理想选择。以三层三排存车为例，可存车辆，且占地面积仅有 20m2 左右。 另外，目前国内售价在每车位 3.导 -5万元，而我国的车库行业刚刚起步，汽车，尤其是轿车正逐步走入家庭，购车与停车的矛盾已逐渐变大，立体车库正是为克服这一矛盾走向市场的。根据专家建议，我国目前的机械式立体停车库价格应在 6万 /车位以下，最好在 4万 /车位以下，而升降横移式停车库正好适应这一价格定位。因此以“安全、快速、经
21、济”著称的升降横移式立体车库，已成为一个新的“热点”。目前采用这类设备的停车库被普遍看好，具有良好的市场前景 。 1.3.2 升降横移式立体车库结构组成 升 降横移式立体车库主要由四部份组成：机械部分、电机驱动部分、控制管理部分、安全防护措施。 （ 1） 机械部分：由车架、起升结构和双向平移结构组成，它是车库的主架。 （ 2） 电机驱动部分：由多个电机组成，由它来平移机构和升降机构的运行，完成搬运器的上下和左右移动，以完成存取车过程。 （ 3） 控制管理部分：立体车库控制系统随着它所采用的控制智能化程度不同而不同。 陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 4 （ 4） 安全防护措施：安全防护主要有
22、两部分，一是存取车辆时人的安全保护，二是车辆在存取时的安全保护。 1.4 论文的主要目的和意义 随着社会的发展，城市人口的日益增多，楼房和车辆也越来越多。特别 是改革开放以来，国民经济的飞速发展为汽车工业注入了强劲的动力。 在 2001年，我国通过了国民经济和社会发展十五计划纲要，在纲要中提及到“鼓励轿车进入家庭”。这是建国五十余年来官方文件中第一次明确“轿车进入家庭”这样的提法，我国进入了汽车拥有率迅速上升时期。据统计， 1985年我国汽车拥有量为 321.12万辆， 1990年为 551.36万辆， 1997年全国汽车保有量 110万辆， 2000年达到1608.91万辆。我国在 2001
23、年为全球第 7大汽车销售市场， 2003年全国汽车销售达到 439万辆，全球排名上升到第 5位，仅列美国、日本、德国、法国之后。年销售将有望在 2010年达到 70万辆，将成为全球第 3大市场。 在 2005年我国轿车保有量达 1000万辆，到 2001年将达 200万辆。根据交通规划专家的总体测算：一个城市停车位数量与机动车数量之比至少为 1.2:1，才能基本满足城市的停车需要，也就是说一辆车除去应该拥有一个固定停车位之外，包括工作、娱乐、消费还至少应该有 0.2个停车位。从 2005年到 2010年，我国将总共增加停车位 480万个，平均每年要 96万个。 表 1一 1 几个主要城市汽车保
24、有量及停车位现状 (2005) 城 市 汽车总量 (万辆 ) 停泊位数量 （万辆 ) 所缺车位数量 (万辆 ) 北京 241 09.8 131.2 广州 66.8 21.6 45. 2 天津 l04 13.5 90 .5 从以上数据可以看出，有一大半的机动车的停放处于无序状态。据统计： 2001年的上海，每天停在马路上的汽车就多达 35力辆，广州每天也有 35万辆机动车“露宿”街头，北京更有 90万辆之多，这些车大都停在马路上、绿化隔离带、胡同、非机动车道、消防通道等非停车地带。 151致使本来就紧张的交通更拥挤不堪，严重滞后了城市交通的发展。行车难 、停车难、乱停车，加剧交通拥堵、降低生活质
25、量、恶化投资环境，成为城市经济发展的障碍，大大降低了城市的文明程度。 为缓解这种局面，城市停车场所的建设，尤其是多停车位、少占空间、使用操作简单、安全可靠的“立体停车库”的建设，对现在寸土寸金的大都市有着不可替代的价值。自动立体车库已成为城市交通一个研究热点，并且国家将其列入了重点科技攻关项目之一。 升降横移式立 体车库 5 2 升降横移式立体车库 2.1 升降横移式立体车库工作原理 升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升、降、横移运动到 达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上
26、层车位或下层车位需通过中间层横移出空位，将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库，每个车位升降均由一台电机驱动，通过链条拖动搬运器垂直升降，横向移动借助导轨，也是利用一台电机实现车位的移动，它的主要优点在于同一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。 升降横移式立体车库为多层多列布置，除顶层外每层设一空位，作为交换车位，除底层以外的所有车位均能自行升降，除顶层 以外的所有车位均能自行横移，当某一车位需存取车辆时，该车位下方到空位之间的所有车位向空位方向横移一个车位的距离，该车位下方形成一升降通道，此时，该车位便可自由升降，当车位降至地面时，
27、车辆便可开进或开出，见图 2 1 。 (1)升降横移式立体车库，包括多层结构的框架，在框架上设置有横移导轨，底层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车盘，上层横移导轨上设置有可以沿导轨移动的载车架，以及通过链条连接在载车架上可以升降的载车盘。其特征在于：框架上除顶层以外的其他每一层均有一空闲的载车盘位置，作为上层载 车盘下降的通道，载车架的一端的横梁上安装有升降电机和减速器并通过链轮和链条带动传动轴。传动轴上安装有四个链轮，每个链轮带动一根链条，链条的是一端设计成套状，绕在载车架纵梁上的链轮组上，另一端则绕过一个链轮与载车盘连接。载车架上设计有防坠挂钩，用于悬挂载车盘。防坠挂钩由电磁铁和复位弹簧
28、控制它的弹出与复位。 (2)升降横移式立体车库的出入库方法，其特征在于包括如下步骤： A. 将除顶层以外的每一层空闲的车位集中在同一纵向位置上，作为初始位置。 图 2-1 车库示意图 陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 6 B. 如有汽车入库按如下步骤进行： a)如需进入底层的停车位直接驶入即可。 b)如需进入底层以外的上层车位，先将位于上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所有该上层车位下面的载车架同时向初始空闲车位方向横移一个载车架位置；然后将该上层停车位的载车盘垂直放下直到底层，将车辆驶入载车盘后，再将载车盘垂直升高到原来的位置；最后将其它载车架横移回到初始位置。 C. 如有汽车出库按
29、如下步骤进行。 a)如底层汽车出库直接驶出载车盘即可。 b)如有除底层以外的上层车位的车出库，先将位于该上层车位纵轴线和初始空闲车位纵轴线之间的所有该上层停车位下面的载车架同时向初始空闲车位方向横移一个载车架位置；然后将该 上层车位的载车盘垂直放下直到底层；将车辆驶出载车盘后，再将载车盘垂直升高到原来的位置；最后将其他载车架横移回到初始位置。 2.2 升降式横移立体车库的主要技术参数 由于设计任务的要求，本车库是一个三层、 16 位的升降横移式立体车库。车库的主要设计参数，见表 2 1： 表 2 1 升降横移式立体车库主要设计参数 名称 参数 名称 参数 容车规格 总长（ mm） 5300 额定速度m/min 升降 7.2m/min 总宽（ mm） 1900 横移 6m/min 总高（ mm） 1550 电动机（ kw） 升降 5.5kw 重量（ kg） 2400 横移 0.18kw 停车设备尺寸 （ mm） 存车单元宽 2550 驱动方式 链条 存车单元长 5860 车位 16 车库总宽 16600 层数 三 车库总深度 6500 控制方式 现场总线， PLC 全自动控制 车库总高度 7350 出入层高度 2000 操作方式 按钮，旋转开关 安全装置 急停装置，防坠落装置，光电管，防护网 存车方式 倒车入库，前进出库 电源电压 220VAC
