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I 機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 目錄 前 言 ....................................................................................................................- 1 - 第一章 緒 論 ......................................................................................................- 2 - 第 1.1 節(jié) 機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)發(fā)展概況 .............................................................- 2 - 第 1.2 節(jié) 立體停車(chē)庫(kù)分類(lèi)及優(yōu)點(diǎn) ......................................................................- 3 - 第 1.3 節(jié) 機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)市場(chǎng)前景分析 ......................................................- 4 - 第二章 現(xiàn)有的立體停車(chē)庫(kù) ................................................................................- 5 - 第 2.1 節(jié) 立體車(chē)庫(kù)的形式的確定 ......................................................................- 5 - 第 2.2 節(jié) 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的原理 ..........................................................- 7 - 第 2.3 節(jié) 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的優(yōu)越性 ......................................................- 9 - 第 2.4 節(jié) 研究升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的意義 ................................................- 10 - 第三章 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ..........................................- 11 - 第 3.1 節(jié) 概述 ....................................................................................................- 11 - 第 3.2 節(jié) 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................- 12 - 第 3.3 節(jié) 升降傳動(dòng)系統(tǒng) ....................................................................................- 15 - 第 3.4 節(jié) 安全制動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................................................- 19 - 第 3.5 節(jié) 主框架部分 ........................................................................................- 20 - 第四章 立體車(chē)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................- 22 - II 第 4.1 節(jié) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ....................................................................- 22 - 第 4.2 節(jié) 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) ....................................................................- 24 - 第 4.3 節(jié) PLC 控制程序設(shè)計(jì) ..........................................................................- 25 - 結(jié) 論 ................................................................................................................- 30 - 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................- 31 - 致 謝 ................................................................................................................- 32 - III IV V VI VII VIII 摘 要 本文以作者完成的課題——機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為例，介紹和分析 了升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。 就當(dāng)前社會(huì)對(duì)于立體停車(chē)庫(kù)的需求，本文 分析了各種型式立體停車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)，選出了一種能廣泛滿(mǎn)足社會(huì)需求的機(jī)械式立體停車(chē) 庫(kù)——升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)。運(yùn)用力學(xué)求解器對(duì)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的力學(xué)分析，包括機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)的 強(qiáng)度、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度和升降傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度等。本文還對(duì)機(jī)械式立體車(chē) 庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體框架和局部進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使整體框架的強(qiáng)度提高了， 重量減輕。在對(duì)升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了先進(jìn)的 PLC 控制。其 穩(wěn)定、可靠、快速、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)使得控制系統(tǒng)非常完美。為了使停車(chē)設(shè)備滿(mǎn)足使用 要求，根據(jù)國(guó)家關(guān)于機(jī)械式停車(chē)設(shè)備通用安全要求的標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際，在機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用了一些必要的安全技術(shù)， 這樣保證了車(chē)輛的絕對(duì)安全，使得整個(gè)車(chē)庫(kù)安全平穩(wěn)的運(yùn)行。經(jīng)過(guò)最后車(chē)庫(kù)樣機(jī)的試制、 檢驗(yàn)，該車(chē)庫(kù)運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或高于國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，證明本文進(jìn)行的 整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化和采用的控制方法具有創(chuàng)造性且其結(jié)果是非常令人滿(mǎn)意的。 關(guān)鍵詞: 機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)；機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)系統(tǒng)；防墜機(jī) 構(gòu) IX Abstract The paper introduced and analyzed structure and control system of the up- down and translation cubic car-base park which had been finished by author. For demand of cubic car-base Park in society, The paper analyzed characteristics of every kind of cubic car-base Park, elected a kind of mechanical cubic car- basePark---the up-down and translation cubic car-base Park which could meet thesociety demand. The smsolver was used to comprehensively analyze the up- down and translation cubic car-base park. Including intension of the framework structure and axes etc, The optimal design was performed on the framework structure and part structure, it added intension and reduced the whole weight. The paper adopted PLC as control system in designing the up-down and translation cubic car-base park. The result proved that adopted PLC as control system is simple and easy to realize. The characteristic of stabilization, credibility ,speediness and high capability made the control system very perfection. In order to satisfy using demand in design cubic car-base park, according to criterion of mechanical parking systems-general safety requirement and the facts of the up- down and translation cubic car-base park the paper introduced some safety technique which was used in the up-down and translation cubic car-base park. This can ensure absolute safety for Car and make the whole car-base park safety and running smooth. The sample of car-base park was founded and tested, this car-base park run well. Every index is higher criterion of country. It is successful and creationary that the paper adopted optimal design and control system. Keywords: Mechanical cubic car-base park；the uP-down and translation cubic car-base park；Structure system；Dropping prevent mechanism - 1 - 前 言 近幾年來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)和建筑業(yè)兩大支柱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，在一些大、中城市相 繼出現(xiàn)了停車(chē)難和亂停車(chē)的現(xiàn)象。在解決城市停車(chē)難的問(wèn)題中，歐美國(guó)家和亞洲國(guó)家采 取的措施有所不同。但立體化停車(chē)是各個(gè)國(guó)家都積極采取的措施，尤其是全自動(dòng)化的機(jī) 械式立體停車(chē)庫(kù)，在很多國(guó)家和地區(qū)都得到了快速的發(fā)展。 機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車(chē) 庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。機(jī)械式立體停車(chē)設(shè)備以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，引起了各界的重視，得 到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)可充分利用空間，在有限場(chǎng)地上，最大限度停放車(chē) 輛，是改善城市交通，緩解城市停車(chē)難的新途徑。 就當(dāng)前社會(huì)對(duì)于立體停車(chē)庫(kù)的需求，本文介紹了各種型式立體停車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)，選出 了一種能廣泛滿(mǎn)足社會(huì)需求的機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)---升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)，它也是比較 典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。一些大城市已運(yùn)用其實(shí)現(xiàn)許多停車(chē)問(wèn)題。該車(chē)庫(kù)依據(jù)升降橫移 類(lèi)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備運(yùn)行原理,采用鋼架結(jié)構(gòu)搭建而成。 本文對(duì)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的力學(xué)分析，包括機(jī) 械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的框架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度和升降 傳動(dòng)系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度等。本文還對(duì)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體框架和局 部進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使整體框架的強(qiáng)度提高了，重量減輕。 - 2 - 第一章 緒 論 第 1.1 節(jié) 機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)發(fā)展概況 機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的應(yīng)用已有 30 多年的歷史了。發(fā)展較早、較好的有日本、韓國(guó)、德 國(guó)等。在亞洲，機(jī)械式停車(chē)設(shè)備采用較早應(yīng)用較普遍的是日本、韓國(guó)和我國(guó)臺(tái)灣省。 日本從事機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)及其設(shè)備開(kāi)發(fā)、制造的共有 200 多家，其中生產(chǎn)機(jī)械式 立體停車(chē)設(shè)備的約 100 多家，比較大的公司有新明和、日精、三菱重工、大福、日成、 東急、內(nèi)外及昭和起重機(jī)等，產(chǎn)品既有出口的，也有進(jìn)口的 。]1[ 韓國(guó)機(jī)械式停車(chē)設(shè)備行業(yè)的發(fā)展歷程比較平穩(wěn)。20 世紀(jì) 70 年代中期為起步階段，80 年代為引進(jìn)階段，90 年代為供應(yīng)使用階段。由于這幾個(gè)階段受到了政府的高度重視，各 種機(jī)械式停車(chē)設(shè)備得到了普遍的開(kāi)發(fā)和利用，年遞增速度達(dá)到 30%；2000 年以來(lái)為發(fā)展 階段，自動(dòng)化停車(chē)設(shè)備將隨供應(yīng)量不斷的擴(kuò)大而迅速發(fā)展。 我國(guó)在 20 世紀(jì) 80 年代初開(kāi)始研制和使用機(jī)械式停車(chē)設(shè)備。80 年代是起步階段，90 年代以來(lái)，隨著汽車(chē)工業(yè)和建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是轎車(chē)進(jìn)入家庭后，停車(chē)設(shè)備的應(yīng)用逐 步推廣，己經(jīng)形成了新興的停車(chē)設(shè)備行業(yè)，步入了引進(jìn)、開(kāi)發(fā)、制造、使用相結(jié)合的初 步發(fā)展階段。現(xiàn)在從事停車(chē)設(shè)備制造的企業(yè)數(shù)約有 100 家，其中主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)超過(guò) 50 家。 首批獲得國(guó)家頒發(fā)的立體停車(chē)設(shè)備制造企業(yè)資質(zhì)的企業(yè)有 22 家。產(chǎn)品經(jīng)引進(jìn)技術(shù)和自我 研制開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)技術(shù)水平有了很大的提高。許多設(shè)備采用了當(dāng)前機(jī)械、電子、液壓、光 學(xué)、磁控和計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，控制型式有按鈕式、IC 卡式、觸摸屏式、密碼鑰 匙式、遙控式等，有些設(shè)備還采用了總線(xiàn)控制技術(shù)；傳動(dòng)裝置采用內(nèi)藏式，以增大停車(chē) 空間并保護(hù)各傳動(dòng)元件不受污染和腐蝕，提高了設(shè)備的耐久性；機(jī)構(gòu)中采用了模塊化設(shè) 計(jì)，這樣便于組合使用，又易于安裝拆卸，且可縮短施工周期;還采用一些新材料、新工 藝，如采用 H 型鋼做鋼梁，組合的鍍鋅板或一體成型的鍍鋅板坐載車(chē)板；安全保護(hù)方面 采用了聲光引導(dǎo)、定位裝置及自動(dòng)消防滅火系統(tǒng)等。目前品種的滿(mǎn)足率己達(dá) 90%左右， 有的品種填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，產(chǎn)品國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到 50%以上。 由于很多新建小區(qū)內(nèi)住戶(hù)與車(chē)位的配比為 1:1，為了解決停車(chē)位占地面積與住戶(hù)商用 面積的矛盾，立體機(jī)械停車(chē)設(shè)備以其平均單車(chē)占地面積小的獨(dú)特特性，已被廣大用戶(hù)接 受。機(jī)械車(chē)庫(kù)與傳統(tǒng)的自然地下車(chē)庫(kù)相比，在許多方面都顯示出優(yōu)越性。首先，機(jī)械車(chē) 庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車(chē)庫(kù)由于要留出足夠的行車(chē)通道，平均一輛車(chē)就要 占據(jù) 40 平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車(chē)庫(kù)，可使地面的使用率提高 80％— 90％，如果采用地上多層（21 層）立體式車(chē)庫(kù)的話(huà)，50 平方米的土地面積上便可存放 - 3 - 40 輛車(chē)，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本。 機(jī)械車(chē)庫(kù)與地下車(chē)庫(kù)相比可更加有效地保證人身和車(chē)輛的安全，人在車(chē)庫(kù)內(nèi)或車(chē)不 停準(zhǔn)位置，由電子控制的整個(gè)設(shè)備便不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)該說(shuō)，機(jī)械車(chē)庫(kù)從管理上可以做到徹 底的人車(chē)分流。 在機(jī)械車(chē)庫(kù)中采用機(jī)械存車(chē)，還可以免除采暖通風(fēng)設(shè)施，因此，運(yùn)行中的耗電量比 工人管理的地下車(chē)庫(kù)低得多。機(jī)械車(chē)庫(kù)一般不做成套系統(tǒng)，而是以單臺(tái)集裝而成。這樣 可以充分發(fā)揮其用地少、可化整為零的優(yōu)勢(shì)，在住宅區(qū)的每個(gè)組團(tuán)中或每棟樓下都可以 隨機(jī)設(shè)立機(jī)械停車(chē)樓。這對(duì)眼下車(chē)庫(kù)短缺的小區(qū)解決停車(chē)難的問(wèn)題提供了方便條件。 第 1.2 節(jié) 立體停車(chē)庫(kù)分類(lèi)及優(yōu)點(diǎn) 停車(chē)庫(kù)就其結(jié)構(gòu)特征來(lái)分類(lèi)，可分為平面式及立體式，平面式又分為地下平面式停 車(chē)庫(kù)、地上平面式停車(chē)庫(kù)；立體停車(chē)庫(kù)又可分為自行式立體停車(chē)庫(kù)、半自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù) 和全自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)，而全自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)還可分為兩層或多層平面式全自動(dòng)立體停車(chē) 庫(kù)、豎向密集型全自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)以及特殊造型結(jié)構(gòu)全自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)。 平面式停車(chē)庫(kù)是最為普遍的一個(gè)停車(chē)場(chǎng)所，在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛，它的一系列建筑結(jié) 構(gòu)要求在我國(guó)《現(xiàn)行建筑設(shè)計(jì)規(guī)范大全》 、 《現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)規(guī)范大全》 、 《現(xiàn)行建筑施工規(guī) 范大全》中作了詳細(xì)全面的闡述和規(guī)定。 立體停車(chē)系統(tǒng)，特別是自動(dòng)立體停車(chē)設(shè)備在國(guó)際上發(fā)展迅猛，在國(guó)內(nèi)倍受青睞是因 為比原有的老式停車(chē)庫(kù)有著較多的優(yōu)點(diǎn) ：]2[ 1.高倍率的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)停車(chē)容量大。占地面積小，也可停放各種類(lèi)型的車(chē)輛，特別是轎車(chē)。 而投資卻比同等容量的地下停車(chē)庫(kù)少，施工周期卻短，耗電省，占地面積也遠(yuǎn)比地下車(chē) 庫(kù)少。 2.外觀(guān)同建筑協(xié)調(diào)，管理方便 自動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)最適合用于商場(chǎng)、賓館、辦公樓前、旅游區(qū)。在老式卻獨(dú)具風(fēng)格的建 筑物前，采用優(yōu)質(zhì)合金材料，用新型裝飾材料，可以達(dá)到耳目一新的效果。 許多裝置基本無(wú)須專(zhuān)門(mén)的操作人員，一個(gè)司機(jī)就可單獨(dú)完成。 3.完備的配套設(shè)施及“ 綠色”環(huán)保 自動(dòng)立體車(chē)庫(kù)具有完整的安全系統(tǒng)，如障礙物確認(rèn)裝置、緊急制動(dòng)裝置、防止突然落 下裝置、過(guò)載保護(hù)裝置、漏電保護(hù)裝置、車(chē)輛超長(zhǎng)及超高檢測(cè)裝置等等，如果應(yīng)用于公 共場(chǎng)合，還可以配有計(jì)時(shí)裝置，滿(mǎn)足收費(fèi)要求。存取過(guò)程可由人工完成，也可以配備計(jì) 算機(jī)設(shè)備全自動(dòng)完成，這也給今后的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)留有大的空間。 - 4 - 由于車(chē)輛在存取過(guò)程中只在極短的時(shí)間內(nèi)低速行駛，故而噪聲、排氣極其輕微。 第 1.3 節(jié) 機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)市場(chǎng)前景分析 據(jù)統(tǒng)計(jì)，隨著中國(guó)加入 WTO 和人民生活水平的進(jìn)一步提高，預(yù)計(jì) 2010 年將達(dá)到 2000 萬(wàn)輛， “ 十五”期間轎車(chē)保有量將增加 400 萬(wàn)輛。停車(chē)位需求按 1：1.2(100%的基本 停車(chē)位和 20%的公共停車(chē)位)計(jì)算，總需增加停車(chē)位 480 萬(wàn)個(gè)。平均每年需求 96 萬(wàn)個(gè)車(chē)位。 如僅考慮 10%進(jìn)機(jī)械式停車(chē)庫(kù)，這每年需提供機(jī)械式停車(chē)庫(kù) 9.6 萬(wàn)個(gè)車(chē)位。另外還有微型 車(chē)、小型面包車(chē)等適宜用機(jī)械式停車(chē)設(shè)備的車(chē)位需求量尚未考慮，還有出口的需求亦未 考慮在內(nèi)。目前香港、澳門(mén)及新加坡、印尼、馬來(lái)西亞、泰國(guó)等地區(qū)和東南亞國(guó)家的停 車(chē)設(shè)備主要是靠進(jìn)口，因此從現(xiàn)有的停車(chē)位的缺口情況和今后市場(chǎng)的需求可以看出，機(jī) 械式停車(chē)設(shè)備的國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)前景十分良好。 - 5 - 第二章 現(xiàn)有的立體停車(chē)庫(kù) 第 2.1 節(jié) 立體車(chē)庫(kù)的形式的確定 目前，立體車(chē)庫(kù)主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升 式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式 。]3[ (一） 升降橫移式，見(jiàn)圖 2.1 圖 2.1 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù) 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)采用模塊化設(shè)計(jì)，每單元可設(shè)計(jì)成兩層、三層、四層、 五層、半地下等多種形式，車(chē)位數(shù)從幾個(gè)到上百個(gè)。此立體車(chē)庫(kù)適用于地面及地 下停車(chē)場(chǎng)，配置靈活，造價(jià)較低。 1. 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 節(jié)省占地，配置靈活，建設(shè)周期短。 2) 價(jià)格低，消防、外裝修、土建地基等投資少。 3) 可采用自動(dòng)控制，構(gòu)造簡(jiǎn)單，安全可靠。 4) 存取車(chē)迅速，等候時(shí)間短。 5) 運(yùn)行平穩(wěn)，工作噪聲低。 6) 適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)配套停車(chē)場(chǎng)的使用。 2. 安全裝置：防墜裝置，光電傳感器、限位保護(hù)器、急停開(kāi)關(guān)等。 （二） 巷道堆垛式，見(jiàn)圖2.2 - 6 - 圖 2.2 巷道堆垛式立體停車(chē)庫(kù) 巷道堆垛式立體車(chē)庫(kù)采用堆垛機(jī)作為存取車(chē)輛的工具，所有車(chē)輛均由堆垛機(jī) 進(jìn)行存取，因此對(duì)堆垛機(jī)的技術(shù)要求較高，單臺(tái)堆垛機(jī)成本較高，所以巷道堆垛 式立體車(chē)庫(kù)適用于車(chē)位數(shù)需要較多的客戶(hù)使用。 （三）垂直提升式立體車(chē)庫(kù)，見(jiàn)圖2.3 圖 2.3 垂直提升式立體停車(chē)庫(kù) 垂直提升式立體車(chē)庫(kù)類(lèi)似于電梯的工作原理，在提升機(jī)的兩側(cè)布置車(chē)位，一 般地面需一個(gè)汽車(chē)旋轉(zhuǎn)臺(tái)，可省去司機(jī)調(diào)頭。垂直提升式立體車(chē)庫(kù)一般高度較高 （幾十米） ，對(duì)設(shè)備的安全性，加工安裝精度等要求都很高，因此造價(jià)較高，但占 地卻最小。 （四）垂直循環(huán)式，見(jiàn)圖2.4 - 7 - 圖 2.4 垂直循環(huán)式立體停車(chē)庫(kù) 產(chǎn)品特點(diǎn)： 1) 占地少，兩個(gè)泊位面積可停6~10 輛車(chē)。 2) 外裝修可只加頂棚，消防可利用消防栓。 3) 價(jià)格低，地基、外裝修、消防等投資少，建設(shè)周期短。 4) 可采用自動(dòng)控制，運(yùn)行安全可靠。 綜上所訴，從各方面因素的考慮，我們選擇了升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)作為本課題的 研究項(xiàng)目。 第 2.2 節(jié) 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的原理 1、立體車(chē)庫(kù)的工作原理 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)是指利用載車(chē)板的升降或橫向平移存取停放車(chē)輛的機(jī)械式停車(chē) 設(shè)備。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)每個(gè)車(chē)位均有載車(chē)板，所需存取車(chē)輛的載車(chē)板通過(guò)升、降、 橫移運(yùn)動(dòng)到達(dá)地面層，駕駛員進(jìn)入車(chē)庫(kù)，存取車(chē)輛，完成存取過(guò)程。停泊在這類(lèi)車(chē)庫(kù)地 面的車(chē)只作橫移，不必升降，上層車(chē)位或下層車(chē)位需通過(guò)中間層橫移出空位，將載車(chē)板 升或降到地面層，駕駛員才可進(jìn)入車(chē)庫(kù)內(nèi)將汽車(chē)開(kāi)進(jìn)或開(kāi)出車(chē)庫(kù)。圖 2.5 為一個(gè)地上 7 車(chē)位的升降橫移式停車(chē)設(shè)備，其工作原理是：三層三個(gè)車(chē)位可以升降，二層兩個(gè)車(chē)位可 以升降和平移，一層的兩個(gè)車(chē)位只能橫向橫移，空車(chē)位供三層和二層的車(chē)位下降時(shí)借用。 1 、 2 號(hào)車(chē)位可以直接存放車(chē)輛；7 號(hào)車(chē)位需下降后再存放車(chē)輛；3 號(hào)車(chē)位，則需先將 1 號(hào)和 2 號(hào)載車(chē)板右移，再將 3 號(hào)載車(chē)板下降；4 號(hào)車(chē)位，則需先將 2 號(hào)載車(chē)板右移，再 - 8 - 將 4 號(hào)存車(chē)板下降；5 號(hào)車(chē)位需要先將 1、2、3、4 號(hào)四個(gè)載車(chē)板右移，再將 5 號(hào)載車(chē)板 下降；6 號(hào)車(chē)位則需要先將 2、4 號(hào)載車(chē)板右移，再將 6 號(hào)載車(chē)板降下。由于升降橫移式 停車(chē)設(shè)備對(duì)場(chǎng)地的適應(yīng)性強(qiáng)，介紹系統(tǒng)各機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能可根據(jù)不同的地形和 空間進(jìn)行任意的組合、排列，規(guī)?？纱罂尚?，對(duì)土建的要求比較低，因此，應(yīng)用非常廣 泛。 圖 2.5 七車(chē)位升降橫移式立體車(chē)庫(kù)工作原理圖 2、立體車(chē)庫(kù)機(jī)械部分部件結(jié)構(gòu)和功能 ]4[ 以三層三列式立體車(chē)庫(kù)為模型建立研究對(duì)象。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要由結(jié)構(gòu)框架 部分、載車(chē)板部分、橫移系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)系統(tǒng)六大部分組成。下 面我們重點(diǎn)對(duì)車(chē)庫(kù)的主要組成(圖2.6所示)進(jìn)行分析。 圖 2.6 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)主要組成 ①結(jié)構(gòu)框架 立體車(chē)庫(kù)一般主要以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土為主，在升降橫移式車(chē)庫(kù)中我們選用鋼架 結(jié)構(gòu)(如圖2.5所示)。 結(jié)構(gòu)主體采用熱制方鋼、角鋼和鋼板等型材制造，具有較好的強(qiáng)度和剛度，輕巧、 - 9 - 美觀(guān)，并可二次拆卸安裝，運(yùn)輸方便。 ②上載車(chē)板及其提升系統(tǒng) 每塊上載車(chē)板都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)與鏈傳動(dòng)組合的傳動(dòng)系統(tǒng)。其工作原理 如圖2.5 ，電機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車(chē)板上升，電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，載車(chē)板下降。根據(jù)載車(chē) 板及車(chē)重確定鏈條所需的傳動(dòng)力。根據(jù)傳動(dòng)力及載車(chē)板的移動(dòng)速度確定電機(jī)功率。根據(jù) 車(chē)身高度確定上下載車(chē)板間的距離，根據(jù)這個(gè)距離確定鏈條的長(zhǎng)度，最后根據(jù)傳動(dòng)力確 定鏈輪大小，鏈節(jié)形狀及大小。 ③下載車(chē)板及其橫移系統(tǒng) 由于下載車(chē)板不需懸掛鏈條，所以為了節(jié)省材料，下載車(chē)板比上載車(chē)板要短。每塊 下載車(chē)板后部都配有一套獨(dú)立的電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，藏于載車(chē)板內(nèi)。在下載車(chē)板底部 裝有四只鋼輪，可以在導(dǎo)軌上行走，其中兩只為主動(dòng)輪，裝于長(zhǎng)傳動(dòng)軸兩端，另兩只為 獨(dú)立安裝的從動(dòng)輪。電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)，長(zhǎng)傳動(dòng)軸上的主動(dòng)鋼輪在導(dǎo)軌上滾 動(dòng)行走從而使下載車(chē)板作橫向平移運(yùn)動(dòng)。根據(jù)載車(chē)板及車(chē)輛的重量、行走速度、滾輪與 導(dǎo)軌間的摩擦系數(shù)確定橫移電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。 ④安全裝置 上載車(chē)板上裝有上下行程極限開(kāi)關(guān)和防墜落安全裝置。防墜落安全裝置裝在縱梁與 上載車(chē)板上停位之間，在縱梁兩測(cè)各裝兩只掛鉤，上載車(chē)板兩側(cè)相應(yīng)位置處各裝兩只耳 環(huán)，當(dāng)上載車(chē)板上升到位后，縱梁下面的四只掛鉤便自動(dòng)套入四只耳環(huán)內(nèi)，以防止升降 電機(jī)常閉制動(dòng)器慢釋放后，上載車(chē)板在汽車(chē)和載車(chē)板本身的重力作用下慢慢下滑，壓壞 下層汽車(chē)。另外也防止制動(dòng)器一旦失靈，上載車(chē)板從上停車(chē)位墜落，砸壞下層汽車(chē)。下 載車(chē)板的安全裝置主要是行程極限開(kāi)關(guān)和防碰撞板。行程極限開(kāi)關(guān)的作用是使載車(chē)板橫 移到位后自動(dòng)停止。防碰撞板的作用是：下載車(chē)板橫移時(shí)，如果碰撞到人、遺留行李或 車(chē)主寵物時(shí)，切斷橫移電機(jī)電源，橫移停止。 ⑤控制系統(tǒng) 升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC可編程序控制器控制，主要有手動(dòng)、自 動(dòng)、復(fù)位、急停四種控制方法。自動(dòng)控制應(yīng)用于平時(shí)的正常工作狀態(tài)，手動(dòng)控制應(yīng)用于 調(diào)試、維修狀態(tài)，復(fù)位應(yīng)用于排除故障場(chǎng)合，急停應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)異常的緊急場(chǎng)合。對(duì)于本 文中所列的7車(chē)位升降橫移式立體停車(chē)設(shè)備，PLC 主要要控制二、三層五個(gè)升降電機(jī)的正 反轉(zhuǎn)和一、二層四個(gè)橫移電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。此外要控制上層車(chē)位上安全鉤的電磁鐵和系統(tǒng) 報(bào)警顯示裝置等。 - 10 - 第 2.3 節(jié) 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的優(yōu)越性 在眾多的停車(chē)設(shè)備中，升降橫移式立體停車(chē)的優(yōu)點(diǎn)比較突出，主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面： ① 節(jié)約占地面積，充分利用空間。一般來(lái)說(shuō)，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的占地面積約 為平面停車(chē)場(chǎng)的1/2-1/25，空間利用率比建筑自走式停車(chē)庫(kù)提高了75%。 ② 相對(duì)造價(jià)比較低。升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)每個(gè)泊位約1.5萬(wàn)元，而建筑自走式停 車(chē)庫(kù)每個(gè)泊位的造價(jià)約為巧萬(wàn)元以上。 ③ 使用方便，對(duì)操作人員的要求不高，操作簡(jiǎn)單、安全、可靠，存取車(chē)快捷 ,維護(hù) 也很方便。一般存取一輛車(chē)約為80秒。 ④ 減少了因路邊停車(chē)而引起的交通事故。在許多城市的主要地段，司機(jī)往往沒(méi)有找 著停場(chǎng)而把車(chē)?？吭诼愤?，這樣就很容易阻塞交通，甚至引起交通事故 。 ⑤ 增加了汽車(chē)的防盜性和防護(hù)性。在車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)中配置有智能防盜裝置 、防火裝 置等 ，增強(qiáng)了車(chē)庫(kù)的整體安全。 ⑥ 改善了市容環(huán)境。在現(xiàn)代化的車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，不僅僅只是為了滿(mǎn)足停車(chē)要求 ， 更主要的是讓其融入城市的整體建筑環(huán)境中，成為現(xiàn)代化大都市一道獨(dú)特的風(fēng)景 。 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)是全自動(dòng)化的停車(chē)方式，也是今后停車(chē)改革的主要方向。尤 其是寸土寸金的大城市，采用機(jī)械式立體停車(chē)方式，顯得尤為必要，而升降橫移式立體 停車(chē)庫(kù)也在機(jī)械式立體停車(chē)庫(kù)中顯得更加普遍化，居民化。 第 2.4 節(jié) 研究升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)的意義 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)是一種比較典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品形式，它主要涉及機(jī)械、 電子、建工等多個(gè)領(lǐng)域，它需要各方面的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員協(xié)同工作.在現(xiàn)代化大都市中，升 降橫移式立體車(chē)庫(kù)己經(jīng)滲入到人們的各個(gè)生活領(lǐng)域，在機(jī)關(guān)、賓館酒店、醫(yī)院和居民區(qū) 等許多地方，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)成了一道必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。但是我國(guó)的機(jī)械式 停車(chē)庫(kù)技術(shù)發(fā)展比較晚，大部分還沿用著日本80年代的技術(shù)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展， 轎車(chē)擁有量的迅速膨脹，機(jī)械式車(chē)庫(kù)的現(xiàn)有功能已落后于人們的要求?，F(xiàn)有車(chē)庫(kù)技術(shù)的 不足主要表現(xiàn)在取車(chē)得時(shí)間比較長(zhǎng)，智能化程度比較低，安全程度不夠，設(shè)計(jì)形式比較 陳舊。上海和北京等地現(xiàn)有的許多高質(zhì)量的立體停車(chē)庫(kù)，都是運(yùn)用大量的外匯從國(guó)外進(jìn) 口的，并且售后服務(wù)也得不到令人滿(mǎn)意的保障。為了打破這種依賴(lài)進(jìn)口的格局，打出具 有自身特色的車(chē)庫(kù)產(chǎn)品，就得要在原有技術(shù)上有重大突破，從而帶動(dòng)國(guó)內(nèi)車(chē)庫(kù)行業(yè)的發(fā) 展，因此，對(duì)升降式立體停車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)研究顯得尤為重要。 - 11 - 第三章 升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 3.1 節(jié) 概述 機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在整個(gè)車(chē)庫(kù)中非常重要，主框架部 分、載車(chē)板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要組成部分，主 框架部分承擔(dān)著整個(gè)機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定 性和可靠性以及載車(chē)板部分還影響著整個(gè)立體停車(chē)庫(kù)的重量、材料和成本的多少以及安 全性，傳動(dòng)系統(tǒng)決定著機(jī)械式立體車(chē)庫(kù)總體及升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)行的好壞，所以如何設(shè)計(jì) 主框架部分、載車(chē)板部分和傳動(dòng)系統(tǒng)成為影響整個(gè)立體停車(chē)庫(kù)的關(guān)鍵因素。 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)主要功用是傳遞原動(dòng)機(jī)的功率，變換運(yùn)動(dòng)的形式以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的要求。 傳動(dòng)裝置的性能、質(zhì)量及設(shè)計(jì)布局的合理與否，直接影響機(jī)器的工作性能、重量、成本 及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，合理擬定傳動(dòng)方案具有十分重要的意義。一般常用以下幾種傳動(dòng)方案： 方案一：帶傳動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)兩軸中心距較大的傳動(dòng)；具有傳動(dòng)平穩(wěn)，緩沖、吸振的 特性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低；可起過(guò)載保護(hù)作用。 方案二：鏈傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，效率較高；傳動(dòng)功率大，過(guò)載能力 強(qiáng)，相同工況下的傳動(dòng)尺寸小；可在惡劣環(huán)境中工作；易于實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動(dòng)；結(jié) 構(gòu)輕便，成本低。 方案三：蝸桿傳動(dòng)，能以單級(jí)傳動(dòng)獲得較大傳動(dòng)比；傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲；傳動(dòng)具有 自鎖性。 方案四：直齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)準(zhǔn)確平穩(wěn)，承載能力高。 好的傳動(dòng)方案除應(yīng)滿(mǎn)足工作機(jī)的性能和適應(yīng)工作條件外，還應(yīng)尺寸緊湊、成本低廉， 傳動(dòng)效率高等。故對(duì)更方案進(jìn)行價(jià)值分析，由表3.1和表3.2選出較好的方案 。]5[ 表 3.1 定性判定與價(jià)值對(duì)應(yīng) 判定 不用 差 勉強(qiáng) 可用 中等 滿(mǎn)意 較好 好 很好 超目標(biāo) 理想 價(jià)值 P 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 表 3.2 傳動(dòng)方案選擇的使用價(jià)值表 方案一 方案二 方案三 方案四 - 12 - 設(shè) 計(jì) 指 標(biāo) 加權(quán)因子 iW價(jià)值 1iPi價(jià)值 2iiWP價(jià)值 3iiP價(jià)值 4iiWP 傳動(dòng)精度 1.00.2 0.02 0.5 0.05 0.8 0.08 0.8 0.08 功 率 .20.2 0.02 0.4 0.04 0.5 0.05 0.6 0.06 效 率 15.030.8 0.12 0.8 0.12 0.2 0.03 0.8 0.12 圓周速度 .4W0.2 0.02 0.2 0.02 0.2 0.02 0.2 0.02 制造安裝 2.050.8 0.16 0.8 0.16 0.2 0.04 0.2 0.04 價(jià) 格 1.60.7 0.105 0.6 0.09 0.4 0.06 0.5 0.075 壽 命 .070.3 0.03 0.5 0.05 0.5 0.05 0.5 0.05 平穩(wěn)噪聲小 1.8W0.6 0.06 0.3 0.03 0.6 0.06 0.5 0.05 總使用價(jià)值 ijP?0.535 0.56 0.39 0.495 綜上所述，選擇鏈傳動(dòng)方案更加合理，所以我們的傳動(dòng)系統(tǒng)采用鏈傳動(dòng)形式。 第 3.2 節(jié) 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是使上升到位的搬運(yùn)器平移到指定位置，其傳動(dòng)主要是靠電機(jī) 帶動(dòng)鏈輪使?jié)L輪在軌道上移動(dòng)。如圖 3.1 圖 3.1 橫移傳動(dòng)示意圖 一、初步參數(shù)的確定 PSH7D(七位機(jī) )升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)模擬裝置采用與實(shí)際立體停車(chē)庫(kù)標(biāo)準(zhǔn) 1：8 的 - 13 - 比例進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)備尺寸為 載車(chē)板長(zhǎng) L=0.7m 載車(chē)板寬 W=0.29m 車(chē)庫(kù)總高 H=0.72m 底層高 h=0.25m 初設(shè)承載總質(zhì)量 M=7KG 則帶動(dòng)橫移軸轉(zhuǎn)動(dòng)所需功率(假設(shè)摩擦因子 u=0.2, 橫移速度為 0.15m/s):WP93.015.8.97206. ????前 輪 624后 輪 所以 W5.1總 二、橫移傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇 ]6[ 橫移所需功率 P=FV=1.55W 根據(jù)輸出功率選擇電動(dòng)機(jī)：60KTYZ 齒輪減速同步電機(jī)，220V ，50HZ，P=14W，輸 出轉(zhuǎn)速 n=110r/min 三、橫移鏈輪的設(shè)計(jì) 1.初選小鏈輪齒數(shù) 10?Z 從動(dòng)大鏈輪齒數(shù) 32 2.確定鏈條鏈節(jié)數(shù) Lp 初定中心距 ,則鏈節(jié)數(shù) Pa0? 613.221010 ???????????ZaPZpaL 取 Lp = 62 3.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率 及鏈節(jié)距 P0 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》 表 13-8 查得工作情況系數(shù)]7[ 1?AKWPKACa14? 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》 表 13-10 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) Kz=0.663750607,]7[ 鏈長(zhǎng)系數(shù) 8903.1 選擇單排鏈，由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》 表 13-11 查得多排鏈系數(shù) Kp=1.0]7[ 故所需傳遞的功率為 WKPZCa 687.2319.06410 ????? 取鏈節(jié)距 P=6.00mm 選擇鏈號(hào) 04B—1×114GB1243.1-83 4.確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L 及中心距 a - 14 - L=Lp×P/1000=62×6/1000=0.372mm mZZLZLPaP 179.22*8224 1110 ??????? ???????????????????????? ? 中心距調(diào)整量 ma??? 實(shí)際中心距 79.0, 5．計(jì)算鏈速 sPZnV/1.611 ???? 6．作用在軸上的壓軸力 Q 圓周力 F=1000P/V=（1000×14×0.001）/0.11=127.273N 按平均布置取壓軸力系數(shù) 15.?K 有 NFKQ364.1?? 四、橫移傳動(dòng)軸 A 的設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)軸 A 是一層車(chē)庫(kù)的橫移軸，它的受力情況可以簡(jiǎn)化成以下的形式 : CFDFB AF BF 算出 NC378.41?QFE364.1? 軸的初步估算軸徑至少為 d’=12.2mm 軸的強(qiáng)度校核: 由 知，?0AM049860147??????EDCB FF 得 N6.9? 由 知，0 0281047EDCA 得 F92.ND58.27 - 15 - A47.9N6.41N21.7N59mNFMAC???914.70作軸的剪力圖如下： 由剪力圖可知 mMCD ?????59.3.50 作軸的彎矩圖如下： 124N·6E·m D 處所受彎矩最大，所以對(duì) D 剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核 ??mMdbP71.580.93641.03 ????? 小于估算軸徑，所以強(qiáng)度足夠。 取軸與鏈輪配合處 d13 取軸與軸承配合處 ，安裝尺寸52?da18? 取軸與滾輪配合處 m4 五、橫移傳動(dòng)軸 B 的設(shè)計(jì) 橫移傳動(dòng)軸 B 是車(chē)庫(kù)二層的橫移軸，它的受力情況可以簡(jiǎn)化成如下的形式: CFDFE A B 該軸的校核與橫移傳動(dòng)軸 B 相同。 第 3.3 節(jié) 升降傳動(dòng)系統(tǒng) 在升降傳動(dòng)系統(tǒng)中，我們采用鋼絲繩傳動(dòng)型式。鋼絲繩傳動(dòng)形式的升降傳動(dòng)系統(tǒng)一 - 16 - 般是由電機(jī)、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲組成。在鋼絲繩傳動(dòng)型式中，鋼絲繩的主要 作用是拖動(dòng)搬運(yùn)器上下升降。鋼絲繩一端與搬運(yùn)器相連結(jié)，鋼絲繩另一端纏繞卷筒上(搬 運(yùn)器的前端鋼絲繩與后端鋼絲繩必須同方向繞著卷筒轉(zhuǎn)動(dòng))，當(dāng)搬運(yùn)器需要升降時(shí)，提升 電機(jī)便會(huì)通過(guò)其正反轉(zhuǎn)來(lái)帶動(dòng)卷筒順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)器的升和降。示意圖如 圖 3.2 所示 圖 3.2 升降傳動(dòng)示意圖 一、升降傳動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)的選擇 ]6[ 升降所需功率 P = G × V = 7×9.8×0.1 = 6.86 W 選擇功率 P = 25W 的電動(dòng)機(jī)，頻率為 50HZ，電壓 220V，經(jīng)減速器后電動(dòng)機(jī)的輸出 轉(zhuǎn)速為 min/401r? 初定卷筒直徑為 50mm,載車(chē)板上升速度 V = 0.1 m/s,求得卷筒的轉(zhuǎn)速 :2n 由 得，62.?R? mi/1.3825106.2 r???? 鏈輪的傳動(dòng)比 ..38401?ni 初取傳動(dòng)比 i = 2 二、升降鏈輪的設(shè)計(jì) 1.初選小鏈輪齒數(shù) 13?Z 從動(dòng)大鏈輪齒數(shù) 25 2.確定鏈條鏈節(jié)數(shù) Lp 初定中心距 a0=20p,則鏈節(jié)數(shù) 21.5922 21010 ???????????ZaPZpaL 取 Lp = 60 3.計(jì)算單排鏈所能傳遞的功率 及鏈節(jié)距 P0 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表 13-8 查得工作情況系數(shù) 1?AK - 17 - WPKACa25? 由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表 13-10 查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù) Kz=0.663750607, 鏈長(zhǎng)系數(shù) 890437.1 選擇單排鏈，由《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》表 13-11 查得多排鏈系數(shù) Kp=1.0 故所需傳遞的功率為 WKPZCa 015.438.06.2510 ????? 取鏈節(jié)距 P=6.00mm 選擇鏈號(hào) 04B—1×114GB1243.1-83 4.確定鏈實(shí)際長(zhǎng)度 L 及中心距 a L=Lp×P/1000=60×6/1000=0.36m mZZZPaP 46.122*8224 1110 ??????? ???????????????????????? ? 中心距調(diào)整量 ma??? 實(shí)際中心距 46.10, 5.計(jì)算鏈速 smPZnV /052.3601 ????? 6.作用在軸上的壓軸力 Q 圓周力 F=1000P/V=（1000×25×0.001）/0.052=480.769N 按平均布置取壓軸力系數(shù) 15.?K 有 NFKQ8.52?? 三、鋼絲繩的選用 鋼絲繩直徑的確定 maxFCd 確定選擇系數(shù) C = 0.123 021.8.97123.0???d 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P27-9，選擇圓股鋼絲繩-合成纖維芯鋼絲繩 : d = 2mm , , kgMP/.1 ??MPab1570?? 最小破斷拉力 F = 2.08 KN 四、卷筒 A 的設(shè)計(jì) 卷筒 A 是車(chē)庫(kù)二層的卷筒，最大起升高度 Hmax = 200mm 繩槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直徑 D = 47mm 卷筒計(jì)算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑） md490?? - 18 - 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 5.1?Z 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) ：0L mPZDH2.745.14920max10 ??????????????????? 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 ,固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度8.41 PL32? 中間光滑部分長(zhǎng)度 m = 6mm 卷筒長(zhǎng)度 ??LLS 402210??? 五、卷筒 B 的設(shè)計(jì) 卷筒 B 是車(chē)庫(kù)三層的卷筒，最大起升高度 Hmax = 450mm 繩槽槽距 P = 1.2d = 2.4mm,卷筒槽底直徑 D = 47mm 卷筒計(jì)算直徑（由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑） md490?? 固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 5.1?Z 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) ： 0LPZH2.1.5max10 ?????????????????? 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 ,固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度 8.41 PL32? 中間光滑部分長(zhǎng)度 m = 6mm 卷筒長(zhǎng)度 LLS 50)(2210??? 六、升降軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)升降傳動(dòng)軸的受力情況，可簡(jiǎn)化為如下形式： AF1DF2FGNF87.30)265.1897(21 ???ND85. 軸的初步估算軸徑至少為 d’=19.1mm 軸的強(qiáng)度校核: 由 知，??0AM 0)168402()186035()1267()1235(1 ????????????? GD FFF 得 NG8.9 由 知，0 0)1235()8210()8210635()1642(1 DA 得 F783.95? - 19 - 作軸的剪力圖如下： 218.4N187.9N364.9N9578 作軸的彎矩圖如下： G 103.87N·m37204·m1860.NmA D 處所受彎矩最大，所以對(duì) D 剖面進(jìn)行強(qiáng)度校核 ??mMdbP 738.12801.37241.03 ?????? 小于估算軸徑，所以強(qiáng)度足夠。 取與軸承配合處的直徑 , 安裝尺寸d21 da5.20? 與卷筒配合處直徑 m5.42? 與鏈輪配合處直徑 3 第 3.4 節(jié) 安全制動(dòng)設(shè)計(jì) 由于載車(chē)板上停有汽車(chē)，在升降電機(jī)停止工作時(shí)，電機(jī)會(huì)被倒拉反轉(zhuǎn)，使車(chē)板自動(dòng)下 落。因此需要加以制動(dòng)。經(jīng)過(guò)許多方案的設(shè)計(jì)和比較，得出較優(yōu)的設(shè)計(jì)，運(yùn)用杠桿原理， 靠摩擦使升降軸制動(dòng)，從而阻止電機(jī)被倒拉。但電機(jī)在工作時(shí)，制動(dòng)裝置是不需要的， 我們又采用電磁鐵通電頂開(kāi)制動(dòng)桿，從而達(dá)到消除制動(dòng)的效果。如圖3.3 電磁鐵 - 20 - 圖 3.3 電磁鐵結(jié)構(gòu)原理圖 當(dāng)電機(jī)不工作時(shí)，電磁鐵無(wú)電，桿左端由于重力使摩擦帶拉緊，從而阻止輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，輪 子安裝于軸上，使軸也固定不動(dòng)。當(dāng)電機(jī)要運(yùn)行時(shí)，電磁鐵給電，頂起桿，有杠桿原理 使皮帶松開(kāi)，消除制動(dòng)。由于該裝置采用杠桿原理，因此它制動(dòng)使所要產(chǎn)生的摩擦力是 可調(diào)的，只要調(diào)整中間皮帶固定的位置或桿的長(zhǎng)度。因而這種方案還是比較好的。但如 果在現(xiàn)實(shí)中大型的車(chē)庫(kù)，就不能采用這種裝置了。 第 3.5 節(jié) 主框架部分 主框架體系的基本構(gòu)成是由水平方向的梁和垂直方向的柱通過(guò)鋼性結(jié)點(diǎn)連接而成。 這種結(jié)構(gòu)體系通過(guò)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗彎剛度來(lái)抵抗側(cè)向力的作用。主框架體系基本上都是由 變形限值作為設(shè)計(jì)的控制條件，梁柱的截面尺寸主要由結(jié)構(gòu)的剛度而不是強(qiáng)度來(lái)決定。 在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，所選的梁柱截面尺寸如果滿(mǎn)足了規(guī)范對(duì)層間位移的限制要求，構(gòu) 件的承載力一般也能滿(mǎn)足要求。主框架如圖 3.4 圖 3.4 主框架示意圖 桿件截面校驗(yàn):首先進(jìn)行柱的校驗(yàn)，然后是梁的校驗(yàn)。 1.柱的校驗(yàn): 柱選用方鋼，橫截面積 ，許用壓應(yīng)力265mA???MPa170?? 柱橫截面上工作應(yīng)力為 ??F68.210746ax?? 滿(mǎn)足強(qiáng)度條件，故鋼柱的強(qiáng)度是安全的。 2.梁的校驗(yàn): 梁選用熱軋等邊角鋼 ， , 。梁主要受到的力是彎矩和剪力, 許]8[md4?b25 用正應(yīng)力 ，許用切應(yīng)力 ??MPa170????MPa10? (1)正應(yīng)力 - 21 - 圖 3.5 角鋼截面 由圖 3.5 所示的三個(gè)截面處抗彎截面系數(shù)分別為 ， ，359.0cmWx?3092.cx? ，則340.cmWy? ?????MPaMy 75.24104.892536axax ???? (2)剪應(yīng)力 先求出角鋼的靜矩 ?????31250.42myASiZ ???? ?PadIFZzS 31.704103.256max,max ??? 可見(jiàn)，選用的角鋼同時(shí)滿(mǎn)足彎曲正應(yīng)力與彎曲切應(yīng)力強(qiáng)度條件。 - 22 - 第四章 立體車(chē)庫(kù)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第 4.1 節(jié) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 整個(gè)車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)由一臺(tái) PLC 對(duì)車(chē)庫(kù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過(guò) PLC 控制載車(chē)板縱橫 傳動(dòng)裝置以完成對(duì)車(chē)輛的存取操作。各車(chē)位內(nèi)車(chē)輛的調(diào)入調(diào)出由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車(chē)位的 車(chē)輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車(chē)輛進(jìn)出。 立體車(chē)庫(kù)的自動(dòng)存取車(chē)控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種 信號(hào)的采集、報(bào)警與控制輸出。PLC 輸出信號(hào)給接觸器線(xiàn)圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。 強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車(chē)板電機(jī)控制線(xiàn)路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車(chē)板的上下 行程限位。車(chē)庫(kù)采用車(chē)位檢測(cè)裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車(chē)到位。系統(tǒng)在面 板處設(shè)有急停開(kāi)關(guān)，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，按下急停開(kāi)關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車(chē)盤(pán)無(wú) 法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 系統(tǒng)輸出控制信號(hào)包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)行信號(hào)，控制電磁鐵得、 失電信號(hào)，控制燈光報(bào)警信號(hào)，控制車(chē)庫(kù)照明信號(hào)。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信 息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與組合構(gòu)成了車(chē)庫(kù)的 控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)是整個(gè)車(chē)庫(kù)系統(tǒng)的重要組成部分，也是車(chē)庫(kù) 系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢” ，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是 “大腦”。它指揮著車(chē) 庫(kù)的每個(gè)運(yùn)作過(guò)程，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的系統(tǒng)控制原理：操作者(人)要通過(guò)控制系統(tǒng)信息交流的平臺(tái) (界面)把操作信息傳送給控制系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理后，系統(tǒng)把可識(shí)別的控制信息通過(guò)輔助設(shè) 備驅(qū)動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)，來(lái)完成車(chē)庫(kù)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)作。其系統(tǒng)控制原理框圖，如圖 4.1 所示。 圖 4.1 車(chē)庫(kù)系統(tǒng)控制原理框圖 啟 動(dòng)停 止急 停復(fù) 位七 個(gè) 車(chē) 位 檢 測(cè)光 電 開(kāi) 關(guān)一 個(gè) 誤 入 檢 測(cè)光 電 開(kāi) 關(guān)十 五 個(gè) 限 位 開(kāi)關(guān)車(chē) 位 選 擇 PLC輸入模塊 輸出模塊 四 個(gè) 橫 移 電 機(jī)五 個(gè) 升 降 電 機(jī)五 個(gè) 制 動(dòng) 電 磁 鐵報(bào) 警 燈人 機(jī) 界 面 - 23 - 由于 PLC 的可靠性、抗干擾能力強(qiáng)。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的升降橫移式立體車(chē)庫(kù)，它們的系 統(tǒng)控制形式大都采用可編程控制器控制，特別是應(yīng)用在智能化要求程度高、多車(chē)尾、大 容量的現(xiàn)代化升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中。PLC 的可靠性、抗干擾能力強(qiáng)。PLC 的硬件系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)框圖如圖 4.2 所示 ]9[ 圖 4.2 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 在升降橫移式立體車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象首先是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫 移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn);其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的各 種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車(chē)板能橫移到預(yù)定位置以及載 車(chē)板能上升或下降到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上有無(wú)車(chē)輛，采用了 光電開(kāi)關(guān)。一般小型車(chē)庫(kù)選用按鈕操作，界面清楚，易于操作，但對(duì)于大型車(chē)庫(kù)來(lái)說(shuō)要 用上位機(jī)來(lái)進(jìn)行對(duì)其控制。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器以及安全預(yù)警裝置，因本 系統(tǒng)只有開(kāi)關(guān)量輸入而無(wú)模擬量輸入，憑可編程序控制器本身的抗干擾能力和隔離變壓 器就能滿(mǎn)足要求，因此可不必再另外增加其它抗干擾措施。 檢測(cè)點(diǎn)與控制點(diǎn)： 1.檢測(cè)點(diǎn)分布 (1)載車(chē)板上有無(wú)車(chē)檢測(cè)在每個(gè)載車(chē)板上的一條對(duì)角線(xiàn)上安放一套光電開(kāi)關(guān)， 用于檢 測(cè)載車(chē)板上有無(wú)車(chē)。 ( 2 ) 載車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)是否到位檢測(cè) 只有下層載車(chē)板有平移運(yùn)動(dòng)， 在每個(gè)車(chē)位上分別安裝一只限位開(kāi)關(guān)， 用于檢測(cè)載 車(chē)板平移運(yùn)動(dòng)是否到位。 ( 3 )載車(chē)板升降是否到位檢測(cè) 只有上層載車(chē)板有升降運(yùn)動(dòng)， 在每個(gè)載車(chē)板下方和框架下方分別安裝一只限位開(kāi)關(guān)， 用于檢測(cè)載車(chē)板下降和上升是否到位。 ( 4 ) 人員誤入檢測(cè) 處 理 器 (CPU)運(yùn) 算 器控 制 器電 源 輸出部件輸入部件接 受現(xiàn) 場(chǎng)輸 入信 號(hào) 驅(qū) 動(dòng)受 控元 件外部設(shè)備 編 輯 器打 印 機(jī)EPROM寫(xiě) 入 器LC或 上 位 機(jī).外設(shè)I/口 EPROM系統(tǒng) 程 序 用戶(hù) 程 序存 儲(chǔ) 器 I/擴(kuò)展口 O擴(kuò)展單元 - 24 - 在進(jìn)入車(chē)庫(kù)的大門(mén)口裝有光電傳感器，在整個(gè)裝置在運(yùn)行的過(guò)程中如果光電傳感 器接受到有物體誤入的話(huà)就立刻停止運(yùn)行，以保證人員安全。 2.控制點(diǎn)分布 ( 1 ) 一層載車(chē)板左右平移控制 一層載車(chē)板只有兩個(gè)， 每個(gè)載車(chē)板只有左右移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作， 采用帶自動(dòng)抱閘 的三相交流電機(jī)控制。 ( 2 ) 二層載車(chē)板升降橫移運(yùn)動(dòng)控制 二層載車(chē)板有兩個(gè)， 每個(gè)載車(chē)板有橫移、升降四個(gè)動(dòng)作， 采自動(dòng)抱閘的三相 交流電機(jī)控制。 ( 3 )三層載車(chē)板升降運(yùn)動(dòng)控制 三層載 車(chē)板有三個(gè)， 每個(gè)載車(chē)板只有升降兩個(gè)動(dòng)作， 采用帶自動(dòng)抱閘的三相交流電機(jī)控 制。 ( 4 )制動(dòng)控制 只有二、三層的載車(chē)板使用制動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)載車(chē)板用皮輪制動(dòng)，制動(dòng)桿用電磁鐵控 制。 根據(jù)依據(jù)需要控制的電機(jī)、電磁鐵和檢測(cè)點(diǎn)等條件，建立電氣線(xiàn)路圖，見(jiàn)附錄。 第 4.2 節(jié) 電氣系統(tǒng)關(guān)鍵部分設(shè)計(jì) PLC 接線(xiàn)設(shè)計(jì)：在升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)中，控制系統(tǒng)中主控單元的主要控制對(duì)象 首先是車(chē)庫(kù)內(nèi)的橫移電機(jī)和升降電機(jī)，控制系統(tǒng)就是使它們?cè)诓煌臅r(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)， 其次是車(chē)庫(kù)內(nèi)的各種輔助裝置，如指示燈及其各種安全設(shè)施等。為了保證載車(chē)板能橫移 到預(yù)定位置以及載車(chē)板能上升或下降到指定位置，采用了行程開(kāi)關(guān)。為了判斷載車(chē)板上 有無(wú)車(chē)輛，采用了光電開(kāi)關(guān)。同時(shí)在車(chē)庫(kù)中還采用了一些傳感器及安全預(yù)警裝置，其簡(jiǎn) 化接線(xiàn)圖見(jiàn)圖 4.4。 可編程控制器PLC INOUTCM+24V0光 電 開(kāi) 關(guān)電 源 開(kāi) 關(guān)