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畢業(yè)設計開題報告 設 計 題 目: 家用自動化立體車庫設計 院 系 名 稱: 機電工程學院 專 業(yè) 班 級: 機械設計制造及其自動化09-6 學 生 姓 名: 導 師 姓 名: 開 題 時 間: 2013年3月15日 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 1. 課題研究目的和意義 車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結果， 經(jīng)濟發(fā)展的同時私家車的保有量也在不斷上升，在寸土寸金的今天，很多城市中的餐飲娛樂場所、行政單位、商務場所、電影院、醫(yī)院等一些大型公共場所要么就沒有停車要么是車位不夠用，因此在這些大型工作場所經(jīng)常出現(xiàn)亂停車的現(xiàn)象。這一切都反應著立體車庫的研究發(fā)展普及是勢在必行。尤其是城市等人口密集地區(qū)可用停車面積已經(jīng)無法滿足當?shù)氐钠嚤Ｓ辛?，以北京市為例，截?006年底，市區(qū)僅有公共停車場827處，共計車位5.6萬個，僅占市區(qū)機動車擁有量的8.5％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的227個地下車庫使用面積不足60萬平方米，只能滿足1.3萬輛機動車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達64％，而且還在繼續(xù)上升。據(jù)建設部城市交通工程技術中心對全國15個大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機動車保有量與停車位之比平均為4.84：1，這一比值對于渴望車位的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設規(guī)劃上的準備不足。上世紀80年代初期，北京市權威部門對2000年北京汽車發(fā)展數(shù)的預測僅僅是70萬－80萬輛，而事實上到新世紀鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預期多100萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達45萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流，停車設施建設的落后也就不足為奇。據(jù)建設部停車技術開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設施的“欠賬”最保守估計應為20－30％。2013年對北京住戶的調(diào)查中顯示已經(jīng)有80%的家庭擁有私家車，算上龐大的公共用車和各類運輸營運車量，這是一個可怕的數(shù)字，于此同時家用車庫的合理利用就更顯得尤為重要。停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。在大中型城市中停車難已經(jīng)成為了一個普遍的難題。（圖1.1） 圖1.1 小區(qū)停車難 停車問題是城市在發(fā)展過程里出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者彼此聯(lián)系，相互影響，停車設施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)相應地區(qū)的停車難問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在15%-20%，而同時期城市停車基礎設施的平均增長速度只有2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎設施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。 自動化機械立體車庫其實并不不都是應為如此逼迫而產(chǎn)生的，他也有著吸引研究人員商家尤其是吸引百姓的優(yōu)點。“自動”體現(xiàn)了其智能、高效，自動化程度高，使用方便。立體車庫采用基于PLC編程的全自動制系統(tǒng)來控制車位的升降橫移或者旋轉。用戶只需通過控制面板進行操作就可以方便的進行車輛的存取?！皺C械化”體現(xiàn)了其快速、安全等特點，由于立體車庫可以加配自動檢測系統(tǒng)，各種安全機構，自動報警消防系統(tǒng)等設施。因而汽車不會損壞，丟失。而且可以因地制宜以美觀的車庫造型來美化城市環(huán)境。成為解決家用停車難問題的首選。 在不少家庭擁有家庭用車的同時，又一個難題應運而生。車庫（車位）空間少，但是一家擁有多臺私家車。這時就需要立體車庫解決了，首先立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式（圖1.2）、垂直升降式等。簡易升降式立體車庫就能解決這個難題。簡易升降式立體車庫可以一個車位泊兩臺車，最適宜適用于多車型家庭，構造簡單實用，無需特殊地面基礎要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車場?？扇我膺w移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨立及多臺設備。備有專用鎖匙開關，防止外人開動設備,車板防下滑保險裝置。本人準備以建議升降式的立體車庫（圖1.2）進行改進設計。 圖1.2簡易升降式立體車庫 2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析） 2.1國外研究現(xiàn)狀 早在50多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設備；利用住宅空地建起2-4層升降橫移停車設備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設地下車庫。自70年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術的研究開發(fā)和制造應用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術領域的研究處于世界領先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進--移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術和出口產(chǎn)品。 目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術幾乎包含了當今機械、電子、液壓、光學、磁控和計算機技術等領域的所有成熟先進技術。機械方面，應用了許多新材料、新工藝。設備結構采用模塊化設計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結構選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設備的強度和剛度，又使設備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用?？刂萍夹g方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，按鈕式、鎖匙式、IC卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機械式行程開關、磁性接近開關、光敏感應開關等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。 日本是最早應用機械式車庫的國家之一，其在上世紀60年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機械式停車設備。當時日本全國汽車保有量大約為500萬輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設備。從80年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術。韓國機械車庫技術是日本機械停車技術的派生。其機械停車產(chǎn)業(yè)從20世紀70年代中期開始起步，80年代開始引進日本技術，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90年代開始為供應使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在30%左右。目前韓國停車設備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。 2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從80年代中期開始，90年代開始引進和生產(chǎn)停車設備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設備，有些停車設備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設備，其規(guī)劃建設涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導、建筑結構、供電照明、通訊監(jiān)視、通風排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學科領域，就停車設備本身而言，其機械結構的發(fā)展已形成了停車設備獨有的技術特征，需要多學科、多專業(yè)的復合型人才積極參與，把國外停車技術和各領域的成熟技術移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術標準；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進國外技術制造，技術水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設計單位的參與，技術創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術多方面做出努力。政策方面應參照發(fā)達國家的有關政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經(jīng)營者相應的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。 2.3立體車庫的發(fā)展趨勢 隨著當今社會各種高新技術的引入，立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復雜化。 1.立體車庫的專業(yè)化 立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運行而不出故障是用戶最關心貴重是的一項 要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。因此，必須提高制造廠家的專業(yè)化程度，才能保證設備的可靠性，立體車庫的軟硬件設施及各種設備的配套也應當達到專業(yè)化程度。 2.立體車庫的復雜化 立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機械設備，還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學、磁控、管理和計算機技術等領域的大量先進技術。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時采用聲光引導和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術、科學管理等，各種領域先進技術的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大型復雜的高技術設備。 3.立體車庫的智能化 立體車庫的發(fā)展越來越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術正在迅速進入該領域，如變頻技術、全電腦控制系統(tǒng)、導航定位技術、圖像識別技術、傳感技術、光纖通訊技術、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設計專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制，尤其是對于“模塊”閣架式立體車庫的電梯調(diào)配，自動送車找位、自動平層，應快捷、準確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。 4.立體車庫的高自動化 立體車庫的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制技術和科學的管理方法?？刂萍夹g和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率。在控制方法上采用了遙控技術和自動識別系統(tǒng);車輛?？糠€(wěn)妥(在車庫外面需要自動轉向)后，車庫可以將汽車自動停放到合適的位置，可實現(xiàn)無人操作;在科學管理方面，計算機中心對停車場實行全方位管理，整個停車場完全在計算機監(jiān)控之下，包括設備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場內(nèi)部監(jiān)控，整個停車場運行的狀態(tài)信息都可以存入計算機，通過便捷的人機管理界面，實現(xiàn)車流量統(tǒng)計、系統(tǒng)故障查詢、收費狀況查詢、進出車輛信息查詢、系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時查詢同時可以設置打印報表功能。 未來的車庫系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與管理一體化，系統(tǒng)操作更加簡便，功能更加強大。整個車庫的管理可以納入樓宇自動化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡，形成一個綜合的計算機管理網(wǎng)絡信息系統(tǒng)，真正實現(xiàn)立體車庫的無人化管理。 車庫”是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術發(fā)展重點”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強之時“車庫”日漸成為熱門話題，機械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 3.1基本研究方向 目前，立體車庫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)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進行分析的基礎上，再結合造價、技術難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)垂直升降式立體車庫形式比較多，規(guī)?？纱罂尚。覍龅氐倪m應性較強，同時采用這類設備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為垂直升降式立體車庫或者其改進型。 3.2擬解決的主要問題問題 1.垂直升降式立體停車設備總體結構的設計與研究 確定垂直升降式立體停車設備的總體布局、運行方式，然后進行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結構等各個組成部分的總體設計。 2.垂直升降式立體停車設備的存取機構設計 在分析比較的基礎上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設計停車位、載車板和存取機構。 3.垂直升降式立體停車設備的升降驅(qū)動機構研究 首先通過比較，選定曳引驅(qū)動方式作為整個車庫的升降方式。然后設計升降平臺、安全機構等。并計算升降系統(tǒng)電機所需要的曳引能力和重量等。 4. 技術路線或研究方法 1.資料整理 通過查閱垂直升降式立體車庫的文獻，結合參觀立體車庫的實例，加深理解垂直升降式立體車庫運行基本原理以及停車流程。 2.結構研究 在現(xiàn)有通用的立體車庫原型基礎上，確立了簡易垂直升降式立體車庫存取機構設計方案，并對立體車庫所需鋼構、電機、滑輪等關鍵部件進行選型計算校核。 3.建立三維模型 利用三維軟件SolidWorks構建簡易立體車庫存取機構模型，進行模型運動干涉等分析。最后，在SolidWorks中生成簡易立體車庫存取機構的整機裝配、關鍵零部件的二維圖形。 5. 進度安排 2013.2.27-3.15 分配任務，書寫開題報告； 2013.3.16-4.10 查閱資料，進行設計分析； 2013.4.11-4.18 零件的設計； 2013.4.19-5.3 方案的確定及結構設計；繪制三維實體圖。 2013.5.4-6.10 零件及裝配圖的繪制，編寫設計說明書； 2013.6.11-6.15 完成設計準備答辯； 6. 主要參考文獻 [1] 付翠玉，關景泰，立體車庫的發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]，同濟大學電子研究所， 2009; [2] 立體車庫的現(xiàn)有種類及優(yōu)缺點分析[J]，中國交通技術網(wǎng)，2011; [3] 立體車庫項目概要[J]，中國技術創(chuàng)新有限公司，2009; [4] 張毅，我國私家車增長有點兒快[N]，人民網(wǎng)，2012; [5] 王偉等，立體停車庫發(fā)展前景之我見[J]，時代汽車，2009; [6] 任森等，機械式立體車庫.海洋出版社，2009; [7] 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