简易升降式智能小型双层立体停车装置设计说明书

小型双层立体停车装置 Small Double-deck Stereo Parking Devic摘要简单的升降智能停车空间缓解了民用停车问题，但降低了立体停车空间的稳定性，缩短了三维停车空间设备的使用寿命，同时提升过程中三维停车平台的框架变形。 框架变形属于非线性结构问题，解决变形的问题框架首先建立机床模型，然后是倾斜力矩框架，支撑和强度计算，然后使用有限元分析软件AnsysWorkbench模块 将色谱柱旋转0和90。在工程力学性能模拟计算框架下，得到了两种工况下框架的变形量、主要变形方向、主应力和最大应力位置，最后利用测试软件系统对样机进行了变形测试。根据原型试验结果，验证了机械模型，根据分析结果分析了三维停车空间装置框架的问题，提出了改进框架的建议，即三维停车为空间框架稳定性设计提供重要的参考值。关键词：立体；车库；结构设计Abstractwith the rapid development of Chinas economy, car ownership rate rose rapidly, worsening the problem of parking in the city, and as an effective measure to solve the urban parking, stereo garage has attracted more and more people favor. Automation and independent garage has the merits of convenient operation, safe and reliable, high efficiency and low, are subject to the attention of domestic and foreign enterprises. However, the communication network, motor control and other core control technology of the domestic garage has long lagged behind the developed countries, which leads to lower domestic production rate of the core control of the garage, and needs to be improved. Therefore this paper to automated three-dimensional garage as the research object, the control system key technologies with the development of the city, the population growth and peoples living level improved, car the modern transportation increasing, parking is difficult to become a major problem plaguing the development of the city. As solving the city static traffic and effective measures to space, to the high-level development of automated parking equipment, in the area are few, parking rate high, flexible layout, high efficiency and low energy consumption, high price, safe and reliable advantages, more and more people have favored.Key words: stereo; garage; PLC目 录摘要1Abstract21绪论11.1课题研究的背景11.2研究意义11.3国内外研究现状21.3.1国外研究现状21.3.2国内研究现状32立体停车装置设计开发过程82.1技术分析比较和方案确定82.2总体设计82.2.1机架结构部分92.2.2 载车板部分92.2.3 传动系统设计102.2.5安全防护设计182.3立体立体停车装置设计计算182.3.1动力系统计算182.3.2结构强度计算223简易升降式智能立体停车位框架力学分析263.1工作原理273.2力学模型的建立273.2.1框架模型假设283.2.2框架模型建立283.2.3倾翻力矩的计算283.2.4支撑力的求解293.2.5框架强度分析293.3仿真分析303.3.1有限元模型的建立313.3.2 0位置时仿真结果分析323.3.3 90位置时仿真结果分析343.4实验验证36结语39参考文献40致 谢42411绪论1.1课题研究的背景啊进入21世纪，中国经济通过不断完善发展模式，保持了良好稳定发展的步伐。随着汽车工业的快速发展和良好的消费环境，人们对生活的期望越来越高，人均拥有的汽车数量逐年增加，私家车的拥有量增长依然显着。汽车保有量激增与停车位限制之间的矛盾日益明显。在居民区，大中城市的停车难度尤为明显，许多城市在停车管理方面投入了大量精力，但略有放缓。在高峰时段居住区随意占用道路和停车位的现象仍然严重，增加了交通管理的负担，降低了居民的生活质量。城市停车费很高，停车位年收入达数万元，对城市的发展是一个很大的影响。目前的停车困难和日益严重的停车现象早已引起关注。一些一二线城市已经开始使用具有更高土地效率的立体车库，而其他城市也纷纷效仿，引进这种立体车库1.2研究意义要想能够解决目前国内所面临的“停车难”问题，主要有两个可行的途径，一个方面是将汽车限号，另一方面是提高停车场的利用率。虽然许多主要城市已经实施了汽车限号，但许多车主找不到停车位，因为部分实施不能完全解决停车问题。高速，安全，方便的停车要求，立体停车设备的使用已成为一种新的解决方案，需要研究立体停车方案。立体车库可以更好地利用土地资源，提高空间利用率，并使停放的车辆达到最大化。此外，在地下停车场使用地下空间可以减少对地面空间的占用，从而进一步提高土地资源的利用率。面向地下停车场的多层停车场可以进一步提高空间利用率。因此，对面向地下停车场的多层停车场的研究起着非常重要的作用，在一定的土地面积的情况下，多层停车场的建设成本较低，这是普通停车场成本的一半，并且汽车停车面向高速化，能够获得更大的经济效益。随着汽车保有量的增加，立体车库必然成为现如今的停车趋势。目前有许多立体车库用于实际的作用中，但是生意并不是很理想，车主都不愿把车子开进里面去，因为第一个是因为立体车库是新时代的产物，停放费用较高，主要的原还是因为没有普及，难以寻找车位，与一般车库停车位相比不是一件容易的任务,普通停车场迅速解决当前的问题,。因此，无处不在的地下停车场可以被使用，因此，需要研究面向底下车库的双向立体停车场，研究前景远大。1.3国内外研究现状1.3.1国外研究现状立体车库在国外起步早，这些国家和地区包括欧洲、日本、美国和韩国。在许多这些国家中，技术处于最前沿，许多立体声停车设备首先在发达国家引入，主要是日本，德国和韩国。 1959年引进机械车库技术后，日本这个占地面积小的小国家，因为占地面积小，人口有繁多，所以一直是亚洲立体停车场的创始人，从最初的单一垂直发展了了40多年到垂直升降机。有各种类型的机械，如类，横向循环，垂直循环，简单吊装等。其中，新明河，石川岛，日精，三菱重工等100多家公司制造机械停车库，用于国家立体车库的建设，所以一直处于世界领先地位。韩国的多层停车产业受益于各级政府的关注和支持，但最初还是引进和吸收，但现在它开发了各种类型的机械多维停车设备可以用。目前，韩国的机械停车系统正处于稳定发展阶段。欧洲国家目前的情况是由于更好的土地规划，土地不是特别紧张，并且立体车库中的多层次提升和快速升降占主导地位。集中体现在巷道堆垛类产品上。国外对停车问题的研究早在40多年前就已经开始了，特别是在美国和日本等发达国家。国外对城市停车问题的研究主要通过大量的实际数据来分析城市停车需求，并对停车规划和停车政策管理进行了仔细的我比对分析。 例如，美国于1956年发布的“城市停车指南”主要通过近70个城市的停车调查，研究这些城市停车场的特征与城市建设规模之间的关系。随后几年又出版了对于城市 CBD停车问题的研究的城市中心停车、停车指导原则等对于城市停车问题的探讨并建立了相应的停车需求预测模型。机械式立体停车装置在国外的发展已经好几十年了。二十世纪初的停车位,在一些发达国家就觉得不够用,所以从那时起就开始针对这方面做出有一系列的研究,为纠正的停车问题，第一大国美就于1920研发了第一个升降停车位，虽然那时候的技术还比较落后，停的汽车数量也不是很多,但毫无疑问,立体升降车库具有明显的优势。许多发达国家相继加强了对立体停车装置的研究。在日本、法国、德国和韩国，立体声停车系统的发展相对较快。日本立体车库的发展速度最快，是世界立体车库发展的前沿。目前在日本的机械停车场的停车位总数为400万。日本在机械停车的研发、制造和管理方面处于世界领先地位，在立体停车和停车能力方面也是世界第一。这些发达国家和发达国家将更多的高科技应用于立体停车装置，将立体停车装置推向自动化和智能方面。此外，越来越多的注意力集中在立体车库的成本效益和更有利可图的立体停车装置的发展上，同时保证质量。国外立体车库的主要特点是:第一个使技术科技水平高，能够实施自动感应其次，车库产品的成本效益更高，取车速度非常的快，方便快捷。重点不仅是停车密度和高性能，还包括产品的盈利能力和立体车库的成本;第三，车库的选择更适合于现场情况，以确保停车问题在没有浪费的情况下得到解决。1.3.2国内研究现状国内从改革开放开始，人们逐渐买起了新车，随着汽车日益增加，停车问题困扰着许多人，所以从80年代之后，国内就开始了对停车问题的研究，停车矛盾日益加重，因此才使得我国对停车方面的问题研究加大力度。1998 年中国城市规划设计研究院完成的“九五”科技攻关专题“大城市停车场系统规划技术”的研究，该研究主要通过对城市停车需求的分析以及停车需求基于车辆的行驶基于停车供应之间的关系建立停车需求模型。上海城市建设学院通过比较和分析上海不同年份的车辆停放特征，建立了基于车辆运动的线性关联模型。 1997年，上海市城市综合交通规划局和上海市规划管理局共同研究分析了上海停车场的政策，管理和规划。在对城市中心区路内机动车的停车需求采用基于出行的停车需求预测方法，建立二元线性模型，还有许多学者致力于城市停车需求方面的研究，提出了各种不同的方法来预测停车需求，从而为城市的停车场规划、管理提供了理论基础。中国机械停车系统的开发和使用也是一种引进、吸收、开发和制造的手段。自2003年以来,中国工业机械泊车稳步发展和快速增长,不仅通过大大改进车库的类型,而且还通过使用先进技术,例如监测速度在许多库里,例如机械、建筑、结构和光电转换频率。通过这种方式，车库管理的安全性和稳定性得到了很大的保证。在建立车库方面也取得了重大进展。在这里，集成传输提高了设备的可持续性。组合式概念机械结构有利于组装和拆卸、使建造速度大大提高，提高了建造的效率，而且材质全部采用新型材料，强度大，不易磨损，都是采用H型钢材，载车的板子使用镀锌的材质，并且采用光导定位来进行寻车，非常方便快捷。立体车库能很好的解决我们城市交通面临的“停车难”问题，但是目前而言，国内还处于模仿，研发阶段，这与国外发达国家相差甚远。然而，国内立体车库的发展是相当可观的，正朝着高速的方向上发展，而且起步较晚并不意味着它不能超过国外一些发达国家。，在有些方面甚至赶超了发达国家。国内地下停车场立体车库也有公司在做，例如广东盈佳无避让立体车库生产的YJK型框架式立体停车装置、河南中州起重集团有限公司生产的双层地下立体车库、上海禾通大型地下机械车库生产的PJS-BM-HT设备等。但是目前由于地下室条件的种种限制，导致目前市面上很多机械立体车库针对地下室安装出现了各种不同的问题，并且有待解决。国内立体停车装置以平面停车为主。国家停车方面的发展尚处于早期阶段,仍然需要解决若干问题:首先,没有统一的技术标准或界定限制这些设备,其次,许多国内产品都是引进国外的，自己并没有真正掌握这一技术，所以建造起来比较缓慢。立体车库行业没有大公司，他们根本无法主导整个市场。最后，政府对立体停车行业没有很好的政策。对车主造成了更大的负担。但是，与此同时起点低意味着高的进步空间。随着我国人民生活水平提高，汽车工业的迅速发展，汽车已经不再是让我们可望而不可及的高端产品了，我国轿车的数量迅速上升，2014年国内汽车保有量将近1. 3亿，全国有40个城市的汽车数量超过105万辆，城市停车位的数量难以满足市民停车需求，停车难的矛盾日益突出。随之房地产行业的迅速发展和我国对立体停车位研究技术不断完善，我国的立体停车装置行业发展迅速。目前常用有塔式立体停车装置、升降横移式立体车库、无避让式单侧立体停车位和框架平移回转式智能立体停车位等立体停车位。塔式立体停车装置、升降横移式立体车库多应用在大型公共场所或停车数量多场所，停车、取车所需时间长； 无避让式单侧立体停车位单体立体柱带动台板平移、旋转、升降，完成汽车的进库和出库，由于机架单侧受力，该装置结构复杂，受力不均匀，旋转轴承等零部件常发生损坏。毛君、谢苗等自2010年至今对智能立体停车位的结构、控制系统进行了开发研究并改进，并申报了发明型专利和实用新型专利。简易升降式智能立体停车位有结构简单可靠、整机重量轻，占地空间小，加工制造成本低，操作简单，自动化程度高，整机与地面多点接触，机构受力状态好、升降平稳，泊车时间短，结构可达到防风、防震、防腐性能等优点。简易升降式立体停车位得到了广泛的应用。简易升降式立体停车位在提高停车位容积率缓解停车难的问题的同时在工作过程中出现了一些问题： 立体停车位台板的车辆在上升过程中，立体停车位设备的框架出现了相对较大的变形，车辆在上升过程中晃动量较大，震动感强烈，影响了设备的稳定性。由于框架自身问题缩短了设备的工作寿命，影响了立体停车位设备的市场推广，阻碍了国民经济的高速发展。因此改善立体停车装置框架为设计一种可靠性高、稳定性好、耐用的立体停车装置尤为重要。2003 年彭斌龚海峰等人对升降横移式立体车库结构、控制系统等进行了研究；2005年周智慧基于CAE方法对立体停车装置刚架结构进行了有限元分析和最优化设计；2005年廖庆对垂直升降式机械立体立体停车装置的总体结构和存取机构等进行了研究；2008年汤伟对升降横移式立体车库结构优化及控制策略分析；2011年杨承超隔层桁架式抗侧力钢构架立体停车结构进行了一系列研究；2012年毛君、佟阳、刘爽等人采用理论分析和虚拟样机技术相结合的办法对智能立体停车位和停车位的防坠落系统进行了研究；2012年刘延利后悬臂式升降横移式立体车库的机械结构进行设计和系统动力学分析25-40；2012年张振悦对智能立体停车装置控制系统进行分析设计；2013年刘小华在考虑几何非线性影响情况下对带环箍层钢框架立体停车结构进行了静力、稳定性及系统的动力性能进行了分析研究； 同年陈婷婷和毛君等人建立了升降横移式停车位的力学模型，并进行了分析计算。为结构的强度、刚度及稳定性提供了建议。2立体停车装置设计开发过程2.1技术分析比较和方案确定啊现有的两层固体停车系统有两种类型：简易升降式和卧式升降式。 简易升降式结构简单，使用不方便，操作不安全，用途少。 升降式停车系统适应现场，可与不同的地形和空间相结合，规模可大或小，土木工程要求相对较小。 相对较低。 设备应用程序非常常见。分析和比较表明，不同结构的设备有其自身的性能特点和适用性。设计目标被确定为尽可能好地提高使用效果，从提高设备性能到满足应用要求，同时考虑到制造困难和制造成本。最终确定的开发方案是：-研究开发两层升降横移式立体停车装置;-采用电机驱动方式；-采用型钢结构框架和拼装式载车板；-采用手动、光机电和PLC组合控制。2.2总体设计立体停车装置共有上、下两层；水平和横向的可以分为2到9个跨度，每个跨度都可以摆放一台车辆，允许不同类型的库;每个车位都有一个载车板，较低的车位水平移动，可以自由进入车辆。上面的座位是垂直的，与下面的平移运动相结合，形成上座位的下降位置，并实现上层汽车的进入。停车场的上升和横向运动都是由电动马达驱动的。各部分运动的控制是通过PLC实现。所有停车单元的控制系统都通过现场总线连接到总监控制室。通过主控制室对所有车库进行实时控制，进行车辆的存取。设备总体划分成六大部分： a）机架结构部分; b)载车板部分； c)传动系统； d)控制系统； e)安全防护系统。2.2.1机架结构部分 该装置的框架由钢结构组成，该钢结构支撑并引导上板和下板。设计的框架采用H型钢焊接而成，并采用高强度螺栓连接，形成坚固的框架。实用新型具有外形简单，刚性好，强度高，抗风，稳定可靠等优点，完全满足停放的要求。 考虑到使设备适应不同的现场条件并执行任何不同的应用组合，框架结构是部分模块化的，结构部件具有良好的通用性和互换型。 2.2.2 载车板部分载车板分为两种类型：上载板和下载板。装载板时的垂直提升运动，下载板时的水平移动上板和下载板的主要结构类似，左右纵梁和前后两根梁用螺栓固定面板在上侧以矩形框架的形式连接，并且铺设由彼此啮合的波纹板制成的面板。在组装电路板之前，其组件需要不同的表面处理，以使电路板耐用。载板是三维停车装置的常见组合，因此需要多功能性和兼容性，并且构造过程应满足大规模生产和易于组装的需要。由于承载板的实际使用受到运动，载荷和冲击，采用弹性体的设计原理和预应力设计方法，以确保结构具有大承载能力，稳定停车和无负荷噪音的特点被采纳了。装载板的面板采用冷轧镀锌波纹钢板组装而成，表面光滑，无缝，防锈，防防腐蚀，防水，外观美观。在面板连接到装载平台后，其横截面为微拱，雨水或车辆油沿拱形表面泄漏流入车辆侧板的水槽，车辆停放在下层它不会污染。面板组件配备有用于去除负载噪声的装置，使得当车辆进入时，车辆的撞击或滚动不会产生巨大的金属摩擦噪音。可调节的轿厢定位机构设置在面板上，以允许轿厢在不受外部环境影响的情况下在加载板上保持正确的停放位置。发生位移。（1）上载车板设备其中最重要的组成部件就是上载车板。上载车板的好坏决定设备运行是否安全。从设备的操作安全性的角度来看，双钩装置安装在装载板上，钩装保护装置设置在其前部，以便在错误地拆下悬挂钢丝绳时提供安全保护功能。在后部提供自锁。防跌落装置用于防止上部车辆在长期存放期间的后期跌落现象并起到安全作用。自锁防坠钩装置的设计采用机电联锁互锁控制的方法。当上传板升高到位时，它被机械结构自动锁定，以限制上载的汽车向下移动。当需要降低装载板时，通过控制电磁铁释放机械锁定机构，以平稳地降低装载板。锁定机构对称地布置在装载板的后部，并且两个机构必须同时被激活。如果此操作错误，上传的汽车板不能平稳降低或倾斜，这可能导致崩溃。因此，防坠落装置的设计和制造是一项重要技术。此外，双电磁铁控制用于提供操作可靠性。根据使用条件，特殊牵引电磁铁与电磁铁制造商共同设计和制造，推杆自动复位，推里比一般的都要大，且刚度强。电磁铁还具有自整流功能，通过整流将输入AC220V交流电源转换为DC200V直流电。这减少了组件操作期间的噪音。（2）下载车板下载板在水平方向做运动时，给上载板提供空间。通过联轴器和长驱动轴驱动托架板下方的两个驱动轮来实现下载板的水平移动。长驱动轴的轴线应与电机的输入轴保持一定程度的同轴度，否则电机的有效输出会减小，甚至可能变得不稳定甚至停止运动。因此，与转移部件的安装相关的参考表面的设计应给出精度要求。同时使用四个接头以简化加工并提高安装精度。通过在安装过程中调整联轴器，消除了加工和连接误差，从而可以满足运动要求并且可以提高精度。2.2.3 传动系统设计传动系统分为升降传动机构、横移传动机构。（1）升降传动系统每一个装载板都配备了一个独立的发动机和钢丝绳的组合传动装置。当发动机以顺时针方向旋转时，加载板上升，当发动机逆时针旋转时，加载板下降。根据地板和车辆重量确定电缆所需的传输功率。发动机功率由传动功率和地板运动速度决定。从顶部的上下载板之间的距离是由车身高度决定的，绳子的长度是由这个距离决定的，最后，链条的大小是由传输功率决定的,链节形状及大小。一般的立体车库都是采用三种方式：钢丝绳加滑轮式，套筒滚子链(片式关节链)+链轮式;起重专用环形链条+链轮式.经过分析比较。选中钢丝绳十滑轮式模式。优点 :使用钢丝绳+滑轮类型作为提升停车板的形式的优点在于它安装方便，并且在链条连接过程中不必考虑链条扭曲或链条缠绕。钢丝绳+滑轮式非常适合滑轮倾斜现象。从成本上考虑，钢丝绳+滑轮式成本最低。缺点:钢丝绳使用钢丝绳表面和滑轮之间的摩擦力，以防止钢丝在钢丝上下移动时滑动。然而，因为用的时间比较长，所以用的过久就会造成老化，导致滑轮不灵活，导致摩擦过大。钢丝绳的运输能力相对较差。用的时间过久，钢丝绳自身伸展。这样就会导致过松，使车库发生倾斜。钢丝绳就是寿命有一定的要求,日本工业标准协会(信息技术科)决定,电缆型不锈钢应改成车库每五年,这要求额外负担,使用和保养车库。YHH滑轮是一系列高质量的滑轮它具有明显的美、轻盈、刚度、耐磨损等优点。根据工作条件，确保滑轮的装载能力和寿命。滑轮可以承载70t，使用寿命可以达到9年,最长倾斜至5斜、海洋运输、建筑、举起水能、商品等领域的理想。图2-1 上载车板升降原理图（2）横移传动系统每个下载板的后端都配备了一个单独的减速电机传输系统，隐藏在加载板中。4个钢轮安装在下载板的底部，可以在导轨上运行，其中2个是活动轮，安装在长传输轴的两端，另外2个单独安装。电动机减速机驱动长轴传动，长轴上的钢动轮在导轨上运行，使下载板能够进行横向运动。图2-2下载车板横移原理图3.2.4控制系统设计两层升降横移式立体停车装置存取车辆的过程是自动进行的。当需要进行取车时，按下控制托盘上的按钮，与车辆装载板上的数字相同，装载板自动运行，并在出发地点停止。在设备的入口处安装了一对光电开关，底盘配备了警报器和铃声。当车辆进入房间时，警报器发出闪光，而门铃响着警告行人和车辆安全。如果车辆没有停在位置上，或者车体太长，警报和铃声同时响起，提醒司机。在摊位的两边都安装了红色紧急开关。在不安全的情况下，设备立即停止，在一边或另一边按下紧急红色开关。一旦问题解决，释放紧急开关，设备就可以恢复正常运行。在电气控制方面，发动机的过载保护功能是固定的。在发动机过载或过热的情况下，安全开关会自动弹出，以避免长时间的过载或过热，从而保护驱动电机。车库由一个先进的PLC控制，通过预先编程的程序，可以进行全自动操作，省去了人力，并可以根据使用要求，方便地调整运行参数。（1）中央控制单元电气控制系统的中央控制器使用法国施耐德公司生产的tsx-37系列PLC(可编程控制器)。这种类型的PLC广泛应用于建筑和升降机，工作时非常稳定，不易出现故障，与此同时，这种类型的PLC虽然体积非常小，但是运算速度极快，还可以进行扩展，便于现场安装和设备的功能扩展。因此十分适合在立体车库中作为中央控制单元使用。（2）检测单元为了使立体车库更安全，更容易使用和提供良好的维修设备，我使用了由施耐德制造的光电开关、接近开关和极限开关。当车辆进入车库时，整个系统通过安装在车库不同部分的检测设备来控制车辆仓库的状态，并向司机提供明确的指示，以确保车辆和人员的完全安全。如果车辆不能很好的倒进去，系统会及时通知司机，并帮助司机将车辆调整到自己需要的感觉。如果车辆太长，停车时系统会不断发出警告。当用户从库中取出汽车时，系统的检测设备不断地监视用户的位置。当系统检测到用户处于潜在危险的位置时，它会立即停止，并要求用户进入下一个操作的安全位置。（3）PLC控制设备运行工况我们开发了一种两层立体停车装置，两层都有5个车位。在实践中，一套设备可以根据座位的大小来配置9到17辆具有经济可比性的汽车。基本类型的上一级配备了三个可移动的运输板和两个水平移动的运输板运送到下一级，其工作过程如图2-4所示。 图 2- 3 工作流程图图2-5显示了5车库的基本工作状态，当用户选择第一辆车并存放汽车时，需要将第一辆车从二楼降至一楼。有在第一块板下降之前，第三块板上升到第二层，第一块和第四块板根据控制系统的指令由横向电机自动向右移动。眼睛被上传到电路板的底部。这个地方空置。在第一层的第四和第五装载板向右移动后，从行程开关输出就位信号，并且从PLC控制系统向升降马达驱动系统输出命令，并且提升马达驱动传动系统操作并且1号装载板下降。当1号载板就位时，下限行程开关发送到位信号，PLC控制系统指示提升电机驱动系统停止运行。此时，自动停车过程完成，用户可以将车辆存放在车库中。图2-4 工作状态图程序设计根据设备运行控制的要求，用户应用程序使用模块化结构，包括手动模块、主控制模块、判断优化模块、逻辑输入和输出模块、故障处理模块等。在PL7M编程软件的支持下，它是用梯形逻辑语言编写的。增加了视频监控系统，以提高系统操作的可靠性，防止人为操作错误或执行机构的故障。在监视室里，我们可以观察所有设备的运行情况，及时发现和处理紧急事故。系统应用程序的编程图如图2-7所示。编程如下:1)初始化系统的投入，然后对系统的所有电气设备进行自动检查，以确保不同的控制点和设备回到系统的初始位置。2)系统安装后进入主控制模块。根据优先原则，保持到达位置的最大位置。在每一个运输板移动之前，首先要知道目的地是否有一个空的位置，在移动之前是否有一个空的位置，以及前后的运动是如何进行互锁的。自由位置的选择是根据与横向电机相对应的开关运动的信息决定的。液压提升系统的启动和停止动作也由相应的轨迹开关决定。当多个车辆同时出库时，必须通过优化控制模块来判断最接近行动的优先级。3)故障警报程序允许实时收集有关设备故障的信息，并及时发送声光报警信号，以提醒司机和司机的方向。如果在执行程序时，有人进入车库空间，或者车辆太长，系统就会进入故障处理系统。PLC将根据锁定关系停止设备的运行，并进行手动操作。该程序是完整和有效的，以确保两层起重装置的所有操作都是可靠的。机电一体化的要求完全符合该设计要求，并使效果得到充分发挥。控制系统在停车场立体声组成,PLC,拥有较高程度的自动化,特别是在经常性座位,从而实现自动化停车场;使设计达到人们的需求，停车时方便快捷。图2-6 应用程序框图我们对设备的调试运行结果表明:该控制系统实现了设计目标，功能完善，运行稳定可靠，性能价格比较好，非常适合于在多层多车位类型的车库设备中使用。2.2.5安全防护设计车库设备承载的是汽车，有些汽车非常昂贵，所以对安全性必须要有一个很高的要求，要满足安全可靠的性能。（1）停车位置保护一对光电开关设置在框架前柱的适当位置，以实现停车位置的前端检测。可调节的机械止动件设置在每个装载板上，以提供对停车位置的后端的检测。光电开关的信号连接到声光电报警装置，当停车时位置的前端超出范围时装置就会连续记性报警，蜂鸣器鸣叫，提示司机修正位置。理人员使超长车辆离开，当超长车辆离开后，声光报警装置停止工作。（2）防坠落装置在上载车板上设置自锁型的防坠落挂钩装置，用于防止上载车板的坠落。上海迈迅科技有限公司的FBZ-5立体车库防摔装置入选。工作原理如下，保护装置由电磁铁，挂钩，支架，开关和其他部件组成。电磁铁自身带有整流装置及复位机构，当接通电源时电磁铁产生磁力，使衔铁吸合同时将吊勾推出保护区域微动开关接通发出信号，车板方能上下移动。当电磁铁断电衔铁自动复位，吊勾靠自身重量回到起始位置的同时微动开关断开，从而车板起到防坠落保护作用。2.3立体立体停车装置设计计算2.3.1动力系统计算电力系统分为两部分：横穿车辆运动的动力系统和移动车辆的动力系统。 这两个系统使用电机和液压系统作为动力源。（1）横移载车板动力系统计算运动原理如图2-1机构运动简图所示，电机减速机通过联轴节直接驱动载车板行走轮转动，实现载车板横移运动。注：1轴承 2行走论 3-联轴器 4-传动轴 5-电机图2-1下载车板机构运动简图1)主要参数的确定横移运动行程s=2400mm横移运动时间t= 20s横移速度V，主要由设备运行周期，周围环境的安全性，载车运行时的平稳性等因素确定。 行走轮直径:由结构尺寸及轮压等因素决定，行走轮直径确定为120mm.横移载车板自重=550kgf=5500N载车板额定载荷=1800kgf=18000N2) 功率计算电机输出轴转速n计算:.其中:横移速度V = 120 mm/s行走轮直径D=80mm驱动力矩M 计算:由机械手册1册表1-1-7. 1-1-9. 1-1-10行走轮与钢导数的静摩擦系数: 行走轮与钢导数的滚动摩擦系数: 滚动轴承的摩擦系数: 正压力: 则 :起动驱动力矩: 行走驱动力矩:电机功率计算: 倍因为需要的空间比较少，所以在选择减速器时需要注意空间，选择日本住友的电机减速机，其参数如下:输出扭矩:输出转速:功率 : N =0 .4 kW负载板额定负载是最大负载，实际使用概率非常小，可停放的汽车重量通常在1000kgf到1600kgf之间，具体取决于型号，因此不需要额外的电源。 选择0.2k W电机是经济的。 允许电动机短时间过载，静摩擦引起的大启动电阻转矩不会损坏电动机。修正载车板的运动参数:载车板实际运行速度:载车板实际横移时间:（2）升降载车板的动力系统计算装载板的两侧由平衡钢丝绳拉动形成导轨，后端由带有两根吊绳的固定滑轮操作，滚轮由轴推动，实现装载板的升降，在运动中，提升绳由钢丝绳制成 图2-2 升降原理图1) 主要参数确定载车板升降速度:上升时间 :下降时间 : 行程 : 钢丝绳受力分析:平衡绳承重约为提升载荷的1/4，上升时提升绳承载是提升载荷的1/2。 升降载车板自重=7000N升降载车板额定载荷=18000N:.平衡绳拉力:提升绳拉力: 油缸推力 : P=25000N2) 绳长及其强度计算根据绳的拉力选择绳条是提升系统中最重要的部分，对车库设备的安全起着绝对重要的作用。选用江苏省泰州市正申工索具有限公司产品。其有足够的裕量。绳强度计算:提升绳运动速度<0.6m/s，属于低速绳传动。由于载荷大，静强度占主导地位，计算静强度比计算疲劳强度更经济。绳静强度式中:绳极限拉伸载荷Q=86700N有效圆周力设计功率: 机械手册2, 1 3-84页表13-2-3查得，=1.2绳传递功率因而绳静强度非常安全提升电机选用乐清市弘基电机，其参数如下：功率 : N =2 .2 kW提升减速机选用广州祺强CD-B型减速机。2.3.2结构强度计算升降横移式立体停车装置的钢结构部分主要由两根前立柱、四根后立柱、两个横梁、四条纵梁用螺栓连接构成。机架结构尺寸及型钢尺寸，按功能要求及结构要求已选定，下面对主要部件进行校核计算。（1）机架立柱稳定性计算立柱是设备重量的重要承受件，为此进行稳定性校核。立柱亦属等截面立柱，受压静力，立柱受力状态简化如图2-3所示。为中心压杆，其稳定条件为:(= 3)图2-3后立柱受力简图 图2-4后立柱Y-Y截面1)立柱的截面特性立柱截面尺寸如图2-4面积A=BH+bh =1.8x12.5+10.7x0.65=29.455其中:B=1.8cm,H=12.5cm,b=10.7cm,h=0.65cm；惯性矩其中:B=1.8cm,H=12.5cm,b=10.7cm,h=0.65cm；惯性半径 2)计算压杆柔度压杆柔度其中:压杆全长1=200cm;由机械手册1,1-154页表1-1-104查得:u=2,=2.467;惯性半径=3.15求压杆柔度范围值 其中:弹性模量E=206；比例极限=220；求压杆柔度范围值 其中:屈服极限=235x ;常数查机械手册1, 1-156页表1-1-107, a=30400 N/cm2; b=112 N/cm2;比较127<,立柱属于大柔度压杆，按欧拉公式计算临界载荷。3)计算临界载荷临界载荷（）其中 :立柱的工作载荷=37000N;压杆全长1=200cm;惯性矩I= 293;弹性模量E=206;由机械手册1,1-154页表1-1-104查得:=2.467;工作安全系数:由机械手册1，1-152页表1-1-100查得，金属结构中的压杆安全系数，取=3。满足受力稳定性条件，结构安全。（2）机架梁强度校核计算梁可以简化为固定梁，受力状态如图2-5所示。梁的反力分别作用在B、C点。图2-5前横梁受力简图 图2-6梁X-X截面1)梁截面特性计算梁截面尺寸见图2-6.面积:A =BH一 惯性矩:抗弯截面模数:2)最大变曲力矩其中:作用力P=11506.63N梁长度1=7200mm梁AB, BC, CD段长度系数:3)最大挠度: 4)弯曲应力: 5) 许用应力许用弯曲应力 取前梁的材料为Q235，拉伸许用应力为许用弯曲应力 满足要求。3简易升降式智能立体停车位框架力学分析简易升降式智能立体停车位在国内具有广泛的应用前景。本文首先建立了立体停车位设备的框架的力学模型，然后对框架的倾翻力矩、支撑力、强度进行了计算求解，并且通过Ansys Workbench模块，对框架进行了仿真计算分析，得到框架变形云图和应力云图。为设计更合理的框架和立柱提供一定的参考价值。3.1工作原理本文研究的智能立体停车位以简易升降单臂式立体停车位为例。设备由轨道、框架主体、回转升降立柱、台板和驱动控制系统组成。简易升降单臂式立体停车位的模型如图3.1所示。图3.1 单臂式立体停车位模型运动原理采用的是无避让型车位的横移、旋转、升降三个动作。工作过程： 经链轮获得动力的行走轮沿轨道把车位运到一层停车位外端，利用多杆机构使立柱向外旋转90，经钢丝绳带动的台板下降至地面，司机把车开到台板上的停车位置后拉起停车制动并离开车，升降机带动台板升至指定高度后立柱开始回转90，回转完成后车位沿导轨移动到初始位置，台板开始缓慢下降使台板与框架接触，让框架来承受车和台板的重量。3.2力学模型的建立框架的形状是影响简易升降式智能立体停车位的性能关键。具有升降功能侧的框架横断面呈h形，另一侧立柱框架横断面呈I形，车库的下半部分是呈n形的一层车库，该结构具有结构简单、占用空间小、在升降和回转过程中结构多点受力，延长了设备的使用寿命。但是在工作中升降机将载车的台板沿回转立柱上升过程和回转立柱向回转90过程中，由于车和台板自重，使框架需承受转矩，出现了框架较大的变形情况，并且工作过程滑套、导轨、台板和立柱等关键部件受力也较为复杂。所以需对框架建立力学模型进行分析。3.2.1框架模型假设1、左右框架和立柱式相对于安装地平面垂直；2、左框架的前后立柱和右框架的前后立柱的横截面相等；3左框架的前后立柱和右框架的前后立柱为刚性件；4、立柱为刚性件。3.2.2框架模型建立以右框架底梁前从动轮与轨道的接触中心为原点建立空间坐标系o xyz，模型如图3.2所示。各个参数的含义及计算过程简示如图2。图3.2力学分析示意图3.2.3倾翻力矩的计算实际上倾翻力矩的产生，是由于台板和载车的重心在设备四个支撑点之外。使四个支撑点的受力大不和方向不同。倾翻力矩发生沿x轴和y轴。x轴和y轴倾翻力矩的计算如下Mx= 0，即Mx（F1+ F3）ly= 0 （1）Mx= G0y0+ G1y1+ G2y2 （2）My= 0即My（F1+ F2）lx= 0 （3）My= G0x0+ G1x1+ G2x2 （4）式中，G0框架总重取23. 6 k N;G1台板总重，取6. 8 k N;G2载车总重，取20 k N（ 公称载重） ；lx右 底 梁 后 轮 中 心 沿x轴 的 偏 移 距 离；ly左底梁前轮中心沿y轴的偏移距离；lz初始状态台板底面偏离xoy面的距离；Mx设备绕x轴的力矩之和，My设备绕y轴的力矩之和；F1、F2、F3、F4如图2中所示框架内各个行走轮的支撑力；x0、y0、z0框架中心偏离三个坐标轴的坐标；x1、y1、z1台板中心偏离三个坐标轴的坐标；x2、y2、z2载车中心偏离三个坐标轴的坐标。当Mx= 0且My= 0时设备稳定； 当Mx、My出现负值时，即产生倾翻力矩，该力矩需要由扣轮来平衡。3.2.4支撑力的求解如图2所示，建立空间直角坐标系平面坐标系oxyz，设四个支撑轮的支撑力分别为F1、F2、F3、F4，由受力平衡可得由式（1） 式（2） 可得F1+ F3=（G0y0+ G1y1+ G2y2）/ly= A1 （6）由式（3） 式（4） 可得（ F1+ F2）=（G0x0+ G1x1+ G2x2）/lx= A2 （7）同时各个力还满足解以上方程组，可解得F2= A2 F1，F4= A A1 A2+ F1计算扣轮的拉力的公式为3.2.5框架强度分析在初始位置时，载车板和车的重量直接作用在框架的连接梁上，整个框架受力较小，可不做计算，当载车板载车时发生升降回转过程中，此时产生倾翻力矩，对框架损害较大，根据前面倾翻力矩的计算可知倾翻力矩最大为只为台板提升所需最高位置刚要进行回转时和回转规定角度刚要降落时，对框架受力和变形影响较大。框架主要发生在向y的正方向发生偏转。框架的受力模型如图3.2所示。图3.3 框架受力分析框架的强度分析其中式中，M 合成弯矩；WZ为框架等效抗弯截面系数；I1、I2、I3分别为左框架、右框架、中间连接梁的等效惯性矩。3.3仿真分析台板在框架上工作时会使框架产生较大的变形和应力，并且变形应力分布较为复杂，使设备的稳定性和使用寿命下降。为了进一步了解框架整体所受应力、变形的分布情况，利用计算机分析进行仿真分析以载重车辆正好停放在台板预定位置为例对立柱受力情况进行分析。车辆和台板的自重经滑套作用在立柱上，产生一较大的倾翻力矩。该力矩使框架产生变形，使立体停车位在工作过程中出现晃动。仿真分析分台板选择0和90时台板在最高位置两种工况进行分析。3.3.1有限元模型的建立由于计算机条件的限制，建设有限元的计算工作量，进行了模型简化：（1） 省去了如轴承、垫板、螺栓、螺母等对计算结构影响不大的零件。（2） 将左框架、右框架及连接梁看作成一个零件并简化为刚体材料。（3） 将立柱组件看作一个零件并简化为刚体材料。（4） 将左右框架底座简化成与地面接触。（5） 台板经滑套作用在立柱的作用力直接作用在立柱组件上。框架和立柱的材料的采用45钢，材料的密度为7. 86 10 6kg / mm3材料的弹性模量为E = 206 GPa，剪切模量560 MPa，泊松比 = 0. 25，屈服极限为1 170MPa。采用六面体域网格划分方式对立柱和框架进行网格划分，划分网格完成后，对模型进行施加约束和边界条件。对框架底座采用固定约束； 台板和立柱旋转0并且台板升至最高工作位置时，对立柱的转矩Mx= 35 k Nm，My= 5. 6 k Nm。台板和立柱旋转90并且台板升至最高工作位置时，对立柱的转矩为Mx= 5. 6 k Nm，My= 35 k Nm。然后进行求解。图3.4 框架总变形云图图3.5 框架y方向变形云图3.3.2 0位置时仿真结果分析从图3.4至图3.5所示立体停车位载重2吨时框架的变形量分析： 左框架左底梁封板变形量非常小，左框架的立方管及两弯管从下向上变形量从0到逐渐增大至8 mm，变形量最大值对应位置在左框架横方管，变形方向为y方向。右框架右底梁的变形量非常小，支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接板以下的右框架变形量较小，从支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接板以上的右框架变形量明显增加，右框架变形量最大值为17. 8 mm，最大变形对应位置在立柱上端和框架上部回转连接板与立柱接触点，变形主要发生在左右方向，左右方向的最大变形达到17 mm。图3.6 框架主应力云图图3.7 框架最大应力云图从图3.6至图3.7所示立体停车位载重2 t时知框架所受主应力最大值为695. 7 MPa，主应力最大值对应位置在立柱下端和右框架底部与立柱接触点； 框架所受最大应力为641. 9 MPa，最大应力对应位置在立柱下端与右框架与立柱接触点，左框架、右框架的支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接点最大应力比较明显，最大应力值达150 MPa。该应力在框架许用应力范围之内，符合强度要求。3.3.3 90位置时仿真结果分析图3.8 框架总变形云图图3.9 框架x方向变形云图从图3.8至图3.9所示立体停车位载重2吨时框架的变形量分析知： 左框架左底梁封板变形量非常小，左框架的立方管及两弯管从下向上变形量从0到逐渐增大至4 mm，变形量最大值对应位置在左框架横方管前端，变形方向为前后方向。右框架右底梁的变形量非常小，支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接板以下的右框架变形量较小，从支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接板以上的右框架变形量明显增加，右框架变形量最大值为8. 4 mm，最大变形对应位置在立柱上端和框架上部回转连接板与立柱接触点，变形主要发生在前后方向，前后方向的最大变形达到8 mm。实际工作过程中，扣轮和轨道存在间隙，间隙量为2. 5 0. 5mm，在此工作状态下，由于载重车量和台板因自重使框架向前发生偏转，经计算偏转量为8 mm。综上所述，框架在受力后总的变形量为8 + 8. 4 = 16. 4 mm。左框架和右框架在同一高度上，前侧比后侧变形量大。从图3.10至图3.11所示立体停车位载重2吨时知框架所受主应力最大值为90 MPa，主应力最大值对应位置在立柱下端和右框架底部与立柱接触点； 框架所受最大应力为128 MPa，最大应力对应位置在右框架后斜拉筋与后拉筋连接点，右框架的支架前拉筋连接板和支架后拉筋连接点和右框架与右地脚板接触点最大应力比较明显，最大应力值达125 MPa。该应力在框架许用应力范围之内，符合强度要求。图3.10 框架主应力云图图3.11框架最大应力云图3.4实验验证为求立体停车位框架在实际工作过程中变形和应力，建立了立体停车位设备样机，从用配配重块代替汽车进行测量框架的最大变形实验。实验台由立体停车位样机、DH5925便携式数据采集分析系统、应变片等。实验平台实物如图3.12、图3.13所示。图3.12实验平台图3.13 动态信号测试系统由于我们关心的是框架在工作过程中最大变形量问题，因此在框架和立柱上选择好测量点，黏贴应变片，连接好DH5922N通用型动态信号测试分析系统进行数据采集分析。根据车型重量分布不同，把配种块分布在左端（Y +） 和右端（Y ） 分别进行试验，选择出最大的测量进行统计计算，数据统计结果如表1所示。表1 不同工况下变形量从表可以看出测量结果显示框架在前后配重相等0位置工况时总变形量最大，最 大变形量为21. 21mm，理论仿真计算该位置的变形量为17. 869 mm，二者接近。表明了理论仿真计算与实际相符。并且从实际测量结果可以分析出，当左右后配重相等时，总变形主要发生沿前后方向上，运动过程中主要体现沿一个方向上的摆动。当左右配重不相等时，3方向中最大变形方向变形量减小，另外两方向分变形量增加，运动过程中主要体现一个主方向上的摆动和另一个方向的次要摆动。结合本文的实验结果，可以深入的研究立体停车位框架受力，以提高立体停车位的稳定性。结语本文以简易升降式智能立体停车位框架为研究对象，介绍了工作原理，运用了静力学理论计算了框架的倾翻力矩、支撑力等，通过有限元分析软件进行了力学分析，最后通过对样机进行了模拟测试试验分析，最后得到以下结论：1) 载车的台板在上升过程中框架的主要变形方向是沿前后摆动，框架受力最大的位置在立柱下端与右框架连接位置、右框架筋的连接处和滑套与立柱接触位置； 载车台板上升至顶端后旋转至框架上方的过程中框架的主要变形方向由前后摆动变为左右摆动，框架受力最大位置在立柱下端与框架连接位置和立柱上端位置。受力最大位置均在材料的屈服强度范围内，但是长期工作会加重立柱下端、顶端和右框架受力最大位置材料的磨损，降低工作寿命。2) 针对多工况对样机进行了测试分析，得出了立体停车位在工作工程中框架的变形数据，变形数据与仿真分析数据相近，由于仿真分析过程中忽略了次要分析部件和底座固定约束代替了导轨移动约束，致使测试变形数据高于仿真分析数据，验证了理论分析和仿真分析的合理性。根据分析的结果可以对简易升降立体停车位框架提出建议： 停车位的框架在安装过程中，左右框架的中性面分别与y轴成钝角安装，然后安装横梁，以弥补回转立柱在回转过程中沿y方向的变形，来减小左右方向的晃动量； 增加右框架顶端连接板的强度，可减少左右方向和前后方向的晃动量； 增加右框架各筋连接处和右框架与立柱连接位置的强度，减少框架的疲劳破坏，为立体停车位框架提供一种能够提供稳定性的可能性方法。随着国家经济的进一步增强，人民生活水平的进一步提高，以及科学技术的飞速发展，人们对生活和工作环境的要求更具舒适性、便捷性、安全性和智能性。所以智能大厦、智能小区和自动化立体车库具有很大的发展空间（包括技术和数量）。自动化立体车库目标特点是：高智能性、高协同性、高便捷性及高