巷道堆垛类自动化立体车库设计毕业设计

巷道堆垛类自动化立体车库设计毕业设计内容摘要：

有效而实用的智能全自动立体停车库系统。 从理论上对立体停车库的结构以及控制系统进行了研究，并完成了对立体车库的整体结构、存取车的形式及整体控制系统的设计，具体内容如下 : (1)立体车库总体结 构的设计 分析了目前国内外同类立体车库结构的优劣，在对可靠性、经济性以及技术可行性分析比较的基础上设计了一套性能相对优良的立体车库系统。 (2)巷道堆垛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。 18 (3)立体车库运输系统的设计 通过比较与分析，设计了一套运输系统，并对运输能力进行了计算与校核，本系统完全满足设计车库的功能要求。 为了提高运行速度和平层精度，运输系统采用变频变压调速电机，变频变压调速技术和矢量变换控制技术。 (4)立体车库总体钢结构骨架的研究与设计 通过类比 ,设计了立体车库的钢结构骨架，运用有限元方法对钢结构骨架进行了各种工况的受力分析和变形分析，找出了钢结构骨架的最大应力作用单元和最大变形单元。 验证设计钢结构满足刚度和强度要求。 在此基础上，建立钢结构骨架优化设计模型，对钢结构骨架进行优化设计，进一步降低材料的消耗车库整体重量，提高车库的经济性。 课题的主要技术指标 电梯升降速度 :60m/min(矢量控制 ) 最大容车规格 : (L) (W) X (H) 载车板横移速度 :15m/min 最大容车重量 :2200kg 车库标准层高： 平层精度要求：  5mm 消防设备： CO2和水 19 第 2 章 立体车库总体结构的研究及设计 机械立体车库的总体方案确定 方案 1： 一、根据轿车尺寸确定每个车位运输机的长度宽度。 设计运输机的形式计算校核运输机的力学性能。 二、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用运输机横移。 选择链轮和链，确定尺寸。 选取发动机、减速器。 对上述部件进行力学校核。 三、使用载车板输送，采用 双车板交换法，减少了送回车板的动作，从而减少了取车时间。 四、载荷均匀分布，机械效率高。 五、确定制动方案。 选择电磁接触阀。 六、 结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 七、考虑安全防护设计。 八、考虑环保设计。 九、经济性考虑。 方案 2： 一、根据轿车尺寸确定每个车位运输机的长度宽度。 设计运输机的形式计算校核运输机的力学性能。 二、根据传动结构的分析和受力的分析选择采用运输机 移。 选择链轮和链，确定其尺寸规格。 选取发动机、减速器。 然后对其校核。 三、采用履 带输送，依靠减速电机驱动传动履带实现存取车，其所需功率一般在 2~4kw，输送速度在 15~30m/min。 四、 载荷均匀分布，机械效率高。 五、确定制动方案。 选择电磁接触阀。 六、 结构简单，工作可靠，拆装维修方便。 七、考虑安全防护设计。 八、考虑环保设计。 九、经济性考虑。 20 综合以上两种设计方案，第二种方案比较适合本设计。 整个机构的传动机构采用链传动，在上面放置两条循环链，两条链通过一条通轴连接，而通轴上的链轮由与减速器相连链带动，实现转动，从而带动两条循环链同步转动，这样就保证了传动 的平稳性。 而第一种方案中，如果用钢丝绳传动也可实现机构的传动，但是如果要实现第一种方案一样的功能，传动过程显得就要麻烦一些。 因为要是实现同步转动，必须选择链与钢丝绳同时使用才能达到同步传动的效果。 图 11 提升机构简图 本设计的传动特点是： 自动化程度高，快速处理，连续出入库，停车效率高。 实现了由百台到上千台规模的大容量停车。 组合式框架设计，保证了产品一致性， 安装拆卸非常方便。 设有多重 安全防护措施，确保人车安全。 操作简便，既可集中管理，又可由客户自己操作。 电机及所用电器元件采用进口名牌产品。 不排出汽车废气，清洁环保。 21 传动机构的主要参数 技 术 性 能 参 数 名称：巷道堆垛式自动化立体车库 型号： PXD□□ D— □ K 组车台数：视现场情况而定 使用车尺寸： 5000 1850 1550 驱动： 电动机 速度： 6m/min 车重： 1700kg 控制方式：伺服定位控制 管理方式：专人管理方式 操作方式：触摸屏操作 (说明：可根据实际需要提供九层及以下设备。 ) 升降驱动系统 在巷道堆垛式立体车库的组成部分之中，升降驱动机构是非常重要的一个部分，它的设置形式非常重要，其结构布置与技术含量将直接影响车库的安全性和可靠性。 目前巷道堆垛式立体车库的升降驱动形式主要有曳引驱动和强制驱动两种，强制驱动形式又有钢丝绳式 (卷扬式 )和链轮链条两种形式。 在选定提升方式时，需要以安全可靠为第一原则，同时结合用户需求、经济性等考虑因素。 钢丝绳卷筒驱动机构在起重机械上被广泛的运用，是使用上较为成熟的技术。 它布置灵活，起吊用的钢丝绳可在空间内变向设置。 起吊钢 丝绳失效状况可以用肉眼观察得到，预防性好。 但是它的结 22 构尺寸较大，占用空间大，对提升高度有一定的限制。 而且钢丝绳使用伸长量大，平层时会引起升降搬运器上浮或者下沉现象。 由于它自身结构的限制，钢丝绳式 (卷扬式 )在巷道堆垛式立体车库中没有得到更广泛的应用。 链条提升式具有结构简单、价格低等优点，在低速电梯和低层的立体车库〔垂直升降或平面移动式 )上都有应用。 用于巷道堆垛式立体车库时，在车库的层数不多，提升速度要求不高时可以选用。 曳引式是一种被广泛应用于电梯上的提升方式。 与卷扬式相比，它不仅具有卷筒驱 动的一些优点，而且还克服了卷筒驱动机构的不利因素，例如，与卷筒相比，它的尺寸大大减小，同时提升高度要比卷筒高很多，可用于高层的车库，因而被广泛的选用。 为了提高车库的运行效率，立体车库要求升降系统有较高的提升速度，并具有良好的可靠性。 在参照和比较现有成熟的电梯技术的基础上，决定选定曳引式升降驱动方式。 动力源选用高效节能的圆柱齿轮减速曳引机。 曳引电机选用矢量控制方式变频器，可根据载荷大小和运行方向改变升降速度，有效利用电机的输出功率，其调速性能和运行的平稳性均能满足停车库的要求，平层精度  5 mm. 车辆存取方式 利用机械装置从提升机构中将车辆送至泊车位或将车辆从泊车位取回至提升机构是利用机械装置从提升机构中将车辆送至泊车位或将车辆从泊车位取回至提升机构是巷道堆垛式立体车库最重要的功能之一，也是它与普通汽车电梯的根本区别所在。 巷道堆垛式立体车库的存取车方式主要有以下几种 : (1)滑叉载车式 :在提升机构上安装一套多级滑叉机构 (多为 3级滑叉 )，存车时，滑叉逐级滑出，将载车板送至停车位上方，再轻轻 23 放下，然后收回滑又。 取车时，先将滑叉滑出至载车板下方，再略微抬起，当载车板与停车位托架分离后，将滑叉和载车 板收回至提升机构。 滑叉式的主要缺点是滑叉有一半空行程，影响运行效率。 动作中有较大偏载 (尤其是将车位上的载车板抬高时 )，会使导轨局部承受弯矩，影响提升机构运行的平稳性，增大了运行噪声。 (2)链传动载车式 :其基本原理是以链传动的形式，通过一次微横移和一次横向横移来实现载车板的存取。 存车时，第一次微横移的作用是推动横移机构连同载车板作短距离横移，越过升降轿厢与停车位之间的间隙。 第二级的作用是通过每隔一定链节设置的加强链轴 (两排链轴联结并加强 )或拔叉 (或在加强的链轴上再加装拨叉 )随链条转动直线拨 动载车板下部的挡板，使载车板平稳地转移到停车位的托梁上，为了减少摩擦力，一般还安装尼龙滚轮，在载车板底部与托梁接触的部位安装尼龙条。 链传动横移装置克服了多级滑叉式横移装置的缺点。 但它对提升机构的平层精确度要求较高。 目前一般采用变频变压调速方式及高精度传感器来满足平层精确度的要求。 (3) 摆杆式 :摆杆式横移装置是在升降轿厢底中部设置一个可正反向 360。 旋转的摆杆。 在托盘下部靠近井道一侧的适当位置安装挡块，通过摆杆从不同方向拨动挡块以实现托盘的横向移动。 该方式在欧洲，尤其是德国使用较为常见。 日本也有类似的改进型产品。 在巷道堆垛式立体车库的这几种存取方式之中，链传动式结构紧凑，占用空间位置小，在保证了提升机构的平层精度蕊二巧。 的情况下，是较理想的选择，因此选用链传动式作为车库的车辆存取方式。 车库的链传动横移装置安装在提升轿厢上，设计成上下两层， 24 上层为存取载车板用的横移机构，包括横向推拉载车板电机和两组横移链条，其作用是存取载车板。 下层是微横移机构，包括两条微横移链条和微横移电机，其作用是使放置在它上面的横移机构往左或者往右越过轿厢和停车位之间的间隙。 它同时起到减少摩擦力和定位 导向的作用。 车库工作时，提升机构首先将轿厢提升到指定层，然后微横移机构动作，拖动上层横移机构和载车板稍微移动一段距离，靠近停车位，如果是存入车辆，则上层横移电机动作，带动循环链条，通过链条上的销拉动载车板及在上面的汽车进入停车位，到位后销与载车板的啮合自动脱离。 在取车时则相反，微横移机构的动作使循环链啮合载车板，然后横移机构拉动载车板到提升吊笼上。 存取车动作结束后，微横移机构动作，回到轿厢上。 25 巷道堆垛式立体停车系统的控制系统 图 21 存车流程图 图 22 取车流程图 巷道堆垛式立体车库的控制系统有两层。 管理层和测控层。 管理层负责日常的一些例如计时收费、打印单据等管理工作，同时还和测控层实现通讯管理。 它以台式电脑为核心，配备有打印机、通讯模块等外部设备。 测控层则负责车库存取车控制、位置检测、安全检测等底层操作，因而需要高度的工作可靠性和快速响应性。 所以测控层选用 26 PLC(可编程控制器 )作为控制系统的主控机。 PLC有以下优点 :可靠性高，它采取了光电隔离、滤波、稳压保护、故障诊断等多种手段，在工业现场中平均无故障时间达 5万 ~10万左右。 响应快。 小型，并采 用模块化的结构、因而安装容易。 另外，除了通用的模块外，还选用了高速计数模块、多点 1/0模块、通讯模块等。 PLC工作时，首先开机自检，确认无故障报警后，判断当前是手动模式还是自动模式。 手动模式是用于设备调试或者故障处理情况。 自动模式则由 PLC中的程序控制车辆的存取。 27 第 3 章 机械系统传动设计 传动链和链轮的选择 起重链有环行焊接链和片式关节链。 焊接链与钢丝绳相比，优点是挠性大，链轮片齿数可以很少，因而直径小，结构紧凑，其缺点是对冲击的敏感性大，突然破断的可能性大，磨损也 较快。 另外，不能用于高速，通常速度小于 米 /秒（用于星轮），速度小于 1 米 /秒，用于光轮卷筒。 片式关节链的优点：挠性较焊接链更好，可靠性高，运动较平稳。 缺点：有方向性，横向无挠性，比钢丝绳重，与焊接链差不多，成本高，对灰尘和锈蚀胶敏感。 起重链用于起重量小，起升高度小，起升速度低的起重机械。 为了携带和拆卸方便，链条的端部链节用可拆卸链环。 片式关节链是由薄刚片以销轴铰接而成的一种链条。 焊接链与片式关节链选择计算方法相同。 根 据 最 大 工 作 载 荷 及 安 全 系 数 计 算 链 条 的 破 坏 载 荷,PPFF以 来选择链条， max ,PF F s PF — 破坏载荷（ N） maxF — 链条最大工作载荷（ N） S — 安全系数（按手册 2— — 75 选取） 选择片式关节链中的传动用短节距精密磙子链 结构和特点： 由外链节和内链节铰接而成。 销轴和外链板、套筒和内链板为静配合；销轴和套筒为动配合；磙子空套在套筒上，可以自由转动，以减少啮合时的摩擦和和磨损，并可以缓和冲击。 选择单排短节距磙子链。 28 链的设计计算 小链轮齿数取 1Z =25，传动比 i= 大链轮齿数 2Z =i 1Z = 25= 取 62 i= 21ZZ = 6225 = 初选小链轮线速度 1V =， 估选小链轮直径 d=160mm， 则大链轮直径 D=id= 160=396mm cp 小链轮传递功率为 P= 故 cp = 1= 式中参数： 查机械设计手册表 ，工况系数 1f =， 主动链轮齿数系数 2f =1 P 由修正功率 cp = 和小链轮转速 1n =30r/min，根据机械设计手册 2，查取链节距 P=12A，即 P= 0pa 29 因结构上未限定，取0pa=35 0X 0X =2 0pa + 122zz + 3opfa L L= 01000Xp= 114  = A A=P 0 2 1(2 )。