機械式立體停車設備的PLC控制系統(tǒng)設計論文

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1、摘要 升降橫移式停車設備作為機械式立體停車設備的一種，是解決我國都市停車問題的有效方法之一。本文總結(jié)了各種不同停車設備的形式，分析了每種停車設備形式的工作原理和技術(shù)特點，在此基礎上，對一個三層十車位的升降橫移式立體停車設備進行了具體設計。 對升降橫移式立體停車設備的鋼結(jié)構(gòu)骨架進行了優(yōu)化設計，在優(yōu)化設計方案的選擇上，運用清華大學研制開發(fā)的結(jié)構(gòu)力學求解器SM Solver軟件對最危險的情況進行了分析，對不同的尺寸組合進行了比較計算，依據(jù)分析結(jié)果，確定了鋼結(jié)構(gòu)的具體尺寸 。 升降橫移傳動系統(tǒng)選用了鋼絲繩式的承載方式，為此，在設計了總體方案的基礎上，對鋼絲繩，傳動軸，傳動鏈輪都進行了分析、設計、

2、校核，最終確定了主要部分的尺寸。 在對升降橫移式立體停車設備的控制系統(tǒng)設計中，采用德國西門子公司的SIMATIC S7-200系列的CPU 226，并進行了擴展，使之達到使用的要求；程序編制運用西門子公司專用的程序編輯軟件step-7 mirco/win，方便直觀的畫出了程序梯形圖，并進行了調(diào)試，給出了調(diào)試后的程序。 關(guān)鍵詞：升降橫移式立體停車設備；控制系統(tǒng)；可編程控制器（PLC）；鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化 INTRODUCTION Lifting and infestation parking equipment is a kind

3、of mechanical parking equipment. Using this kind of parking equipment is a good way to solve the problem about short of parking space. The article sums up all kinds of parking equipment about how they work and analyze their own characteristic of technology. A parking machine which has ten parking

4、 spaces distributing in three floors basing on the analysis has been designed. The design of the steel structure has been optimized. We work out a optimize design about steel structure composing of the lifting and infestation parking equipment. This optimize design is worked out on the software n

5、ame SM Solver which produce by Tsinghua university. The most dangerous section on the steel structure is analyzed with it. By comparing and analyzing the different size of the steel structure and their combination, the size about steel structure is confirmed at last. The tight wire has been used

6、to bear the weight of the lifting and infestation equipment. So the main size about the tight wire、transmission shaft and chain wheel can be confirmed basing on the account design and checking computations. SIMEN company's CPU which name is SIMATIC S7-200 CPU226 has been chosen，and this CPU can

7、be extend to make it accord with our requirement. The program has been edited on the SIMEN's tied program editor named step-7 mirco/win.Using this software can draw the drawing of echelon easily, and debug the program. At last it can produce us the optimize program. KEYWORDS: lifting and infestatio

8、n solid garage; Controlling System; PLC；Steel structure optimi 目錄 一 機械式立體車庫的概況................................................1 1.1 機械式立體停車庫的定義 1 1.2 本課題的提出與意義 1 1.3 機械式立體停車庫發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景分析 1 1.3.1 機械式立體停車庫現(xiàn)狀——現(xiàn)有停車位缺口嚴重 1 1.3.2 機械停車設備需求預測 2 二 機械式立體停車庫的類型和選型 3 2.1 機械式立體停車庫的類型 3 2.1.1

9、升降橫移類（代號SH） 3 2.1.2 垂直循環(huán)類（代號CH） 3 2.1.3 水平循環(huán)類（代號SX） 3 2.1.4 多層循環(huán)類（代號DX） 3 2.1.5 平面移動類（代號PY） 3 2.1.6 巷道堆垛類（代號XD） 3 2.1.7 垂直升降類代號CS 3 2.1.8 簡易升降類代號JS 4 2.2 機械式立體停車庫的選型 4 三 升降橫移式立體停車庫工作原理 5 四 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設計 7 4.1概述 7 4.2主框架部分 7 4.2.1鋼結(jié)構(gòu)的特點 7 4.2.2鋼結(jié)構(gòu)設計 7 4.2.3 SM Solver軟件簡介及其在鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中的應

10、用 8 4.3載車板部分 10 4.4傳動系統(tǒng) 10 4.4.1升降傳動系統(tǒng) 11 4.4.2橫移傳動系統(tǒng) 16 五 升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng) 17 5.1概論 17 5.2 PLC控制系統(tǒng)的設計 17 5.2.1 輸入點、輸出點的定義： 17 5.2.2 CPU的選擇 19 5.2.3 程序的編制 19 5.2.4 電控系統(tǒng)主電路 37 5.2.5 電控系統(tǒng)控制電路 38 六 升降橫移式立體車庫的安全性問題 39 6.1 防干擾和電力超載裝置............................................39 6.2 光

11、電檢測........................................................39 6.3 車輛防滑、定位裝置..............................................39 6.4　減振裝置.......................................................39 鳴 謝 40 參考文獻 41 一、機械式立體車庫的概況 1.1 機械式立體停車庫的定義 機械式停車庫就是利用機械來存

12、取、停放車輛的整個停車設施，以立體化存放的機械式停車庫叫做機械式立體停車庫。 1.2 本課題的提出與意義 改革開放20年來，作為我國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)——汽車工業(yè)得到了迅猛的發(fā)展，汽車的增多給經(jīng)濟帶來繁榮的同時，也帶來了一系列的社會問題[1~2]。城市交通擁擠已成為各地政府關(guān)心的社會問題，城區(qū)內(nèi)交通及車輛停泊管理越來越成為難題，特別是在城區(qū)的高級賓館、飯店、大型商場的車輛密集區(qū)，由于受到原有占地面積限制而無法擴大泊車位，停泊困難和交通阻塞已成為一個突出難題。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計：在上海，每天有40多萬輛汽車停泊在馬路兩邊；而在北京每天又有90萬多輛汽車“無家可歸”，這些問題必將阻礙汽車工業(yè)的發(fā)展

13、。當以往的路邊停車、人行道停車、地下或地面停車設備等均解決不了問題時，機械式立體停車設備應運而生，并很快得到廣泛應用。 機械式停車設備可以用較小的基地面積停放較多數(shù)量的車位，免去了坡道式車庫的坡道設計等空間問題[3~4]。將車庫設計中的建筑空間問題轉(zhuǎn)化為機械方式的研究，并可采用新技術(shù)、新材料來解決停車的問題；采用計算機控制，庫區(qū)無人進入，可以有效地防止盜竊和損壞；正是由于機械式停車設備的占地面積省，停車靈活，既可以大面積使用，也可以見縫插針設置，還能與地面停車場、地下停車庫和停車樓組合實施的優(yōu)點，已成為解決城市停車難最有效的手段，是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路[5~6]。 1.3 機械式立體停車

14、庫發(fā)展現(xiàn)狀及市場前景分析 1.3.1 機械式立體停車庫現(xiàn)狀——現(xiàn)有停車位缺口嚴重 隨著城市化水平加快，城市建設的迅速發(fā)展，城市空地和巷道越來越少；而汽車工業(yè)卻不斷發(fā)展，汽車價格持續(xù)下降，擁有私家汽車的人越來越多，所以停車位缺口越來越大。根據(jù)1997年的統(tǒng)計，在北京市機動車保有量130萬輛，每天進北京市的機動車輛約10萬輛。停車場不到800處，停車泊位只有7萬多個；廣州市機動車保有量90萬輛，外地進市有10萬輛，各種停車場只有928處，停車泊位僅8萬個；福州市機動車保有量8萬輛，停車場69處，停車泊位僅2200個；深圳市機動車保有量36萬輛，停車場734處，停車泊位僅3萬多個；南京市機動車保

15、有量約10萬輛，停車泊位僅1萬多個；其他如天津、重慶、成都、杭州、武漢、長沙等城市的情況也是如此。由于停車位的嚴重不足，迫使大量汽車占道停放，已成為影響城市交通和市容環(huán)境的一大問題。 1.3.2 機械停車設備需求預測 大中城市地價不斷上漲，使得自走式固定停車場成本不斷增加；而汽車增長速度，卻遠遠超過停車場的新建。所以，占地面積小，停車數(shù)量大的機械式立體停車設備受到很多大中城市的歡迎，機械停車設備產(chǎn)業(yè)已被譽為新世紀的陽光產(chǎn)業(yè)。目前香港、澳門及新加坡、印尼、馬來西亞、泰國和東南亞的一些國家的停車設備主要是靠進口，因此從現(xiàn)有停車位情況和今后市場需求可以看出，機械式停車設備的國際、國內(nèi)市場前景十分

16、良好。 23 焦作大學畢業(yè)設計 第二章 機械式立體停車庫的類型和選型 二、機械式立體停車庫的類型和選型 2.1 機械式立體停車庫的類型 2.1.1 升降橫移類（代號SH） 采用以載車板升降或橫移存取車輛的機械式（停車設備的）立體停車庫叫做升降橫移類停車庫。其工作原理為:一層車位只能橫移，中間車位即可橫移又可升降，上層車位只能升降，該類車庫通過各層車位的移動來實現(xiàn)車輛的存取。 2.1.2 垂直循環(huán)類（代號CH） 垂直循環(huán)類機械式停

17、車庫是采用垂直方向作循環(huán)運動的停車系統(tǒng)來存取車輛的停車設備。這種停車設備的工作原理是電機通過減速機帶動傳動機構(gòu)，在牽引機構(gòu)——鏈條上，每隔一定距離安裝一個存車托架，當電機啟動時，存車托架隨鏈條起做循環(huán)運動，達到存取車的目的。 2.1.3 水平循環(huán)類（代號SX） 采用一個水平循環(huán)運動的車位系統(tǒng)來存取停放車輛（機械式停車設備）的停車庫叫水平循環(huán)類停車庫。其工作原理是存取停放車輛的車位系統(tǒng)在水平面上作循環(huán)運動，將所需存取車輛的載車板移到出入口處，駕駛員再將汽車存入或取出。 2.1.4 多層循環(huán)類（代號DX） 多層循環(huán)類停車庫是通過使載車板作上下循環(huán)運動，而實現(xiàn)車輛多層存放的多層循環(huán)式停車設備

18、，減少了占地面積，提高了存取車的自動化程度。 2.1.5 平面移動類（代號PY） 采用在同一層上用搬運臺車或起重機平面移動車輛，或使載車板平面橫移實現(xiàn)存取車輛，亦可用搬運臺車和升降機配合實現(xiàn)多層平面移動來存取停放車輛的機械式停車設備叫平面移動類停車庫。 2.1.6 巷道堆垛類（代號XD） 采用以巷道堆垛機或橋式起重機將進到搬運器的車輛水平且垂直移動到一存車位，并用存取機構(gòu)存取車輛的機械式停車設備叫巷道堆垛類停車庫。 2.1.7 垂直升降類代號CS 垂直升降類立體停車庫也稱為塔式立體停車庫，它是通過提升機的升降和裝在提升機上的橫移機構(gòu)將車輛或載車板橫移，實現(xiàn)存取車輛的機械式停車庫。垂

19、直升降類停車設備的工作原理是:用提升機構(gòu)將車輛或載車板升降到指定層，然后用安裝在提升機構(gòu)上的橫移機構(gòu)將車輛或載車板送入存車位；或是相反，通過橫移機構(gòu)將指定存車位上的車輛或載車板送入提升機構(gòu)，提升機構(gòu)降到車輛出口處，打開車庫門，駕駛員將車輛開走。 2.1.8 簡易升降類代號JS 把停車位分成上、下二層或二層以上，借助升降機構(gòu)或俯仰機構(gòu)使汽車存入或取出的簡易機械式停車庫叫做簡易升降類機械式停車庫。簡易升降類機械式停車設備一般為準無人方式，即人離開后移動汽車的方式。 2.2 機械式立體停車庫的選型 機械式停車設備很多，各有各的適用形式，其中升降橫移式立體停車庫是中小型車庫的一種典型機電一體化

20、產(chǎn)品，由于占地面積小，型式比較多，規(guī)?？纱罂尚?，對場地的適應性強，這種車庫在國外應用十分廣泛，所以是公司及單位在建造立體停車庫時的理想選擇。本文就三層十車位的升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)設計做一詳細闡述和討論 。 焦作大學畢業(yè)設計 第三章 升降橫移式立體停車庫工作原理 三、升降橫移式立體停車庫工作原理 升降橫移式立體停車庫由于適應性強而備受青睞，該類車庫每個車位均有載車板，所需存取車輛的載車板通過升、降、橫移運動到達地面層，駕駛員進入車庫，存取車輛，完成存取過程。停泊在這類車庫內(nèi)地面的車只作橫移

21、，不必升降，上層車位或下層車位需通過中間層橫移出空位，將載車板升或降到地面層，駕駛員才可以進入車庫內(nèi)將汽車開進或開出車庫，升降由一臺電機驅(qū)動，通過鋼絲繩拖動搬運器垂直升降，橫向移動借助導軌，也是利用一臺電機便可實現(xiàn)該車位的移動，它的主要優(yōu)點在于同一層的車位移動獨立，可以自由動作，并且動作時間短，縮短了存取車的時間。 圖1-1是全地上布置型式的升降橫移式立體停車庫。車位在庫內(nèi)運行的情況是這樣的：圖中1, 2, 3號車直接存取車；10號車下降到地面層后存取車；4，5，6號車位須通過1, 2, 3號車位橫移出空位后下降到地面層存取車。7，8，9，10號車位通過4，5，6號車位和1，2，3號車位的橫

22、移讓出空位后，再下降到地面層存取車。如需在7號車位存取車，則將4，5，6號車位和1，2，3號車位向右移動，7號車位下降即可，如需在5號車位存取車，則2，3號車位向右橫移，5號車位下降即可。同樣n層m排的存取車原理都是相同。除最上層外，每層均留有一個空車位，允許搬運器左右移動一個車位位置，為上層托板下移留出通道。立體車庫電氣系統(tǒng)主要完成對車位及托板位置及運行狀態(tài)的檢測和存取車的操作。用各種光電開關(guān)、行程開關(guān)檢測位置狀態(tài)，用接觸器、繼電器執(zhí)行對傳動電機的起?？刂?。停車操作要完成如下過程：(1)檢測空車位位置，起動平移電機將指定空車位同列下方的托板移開。（2）起動指定車位升降電機將托板下降到底層。（

23、3）停放汽車，用光電開關(guān)檢測確認汽車停放到位。（4）接收復位指令，托板回到原來位置。取車操作與之類似。為了保證存取車可靠安全，系統(tǒng)要精確定位，開關(guān)邏輯要嚴格互鎖。 圖 1-1 由于升降橫移式立體停車庫對場地的適應性較強，可根據(jù)不同的地形和空間進行任意組合、排列，規(guī)模可大可小，對土建的要求比較低，因此，升降橫移式立體停車庫應用十分廣泛普遍。 焦作大學畢業(yè)設計

24、 第四章 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設計 四、升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設計 4.1概述 升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)設計在整個車庫中非常重要，主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)是升降橫移式立體停車庫的主要組成部分。主框架部分承擔著整個升降橫移式立體停車庫的總量，而且它的輕重、穩(wěn)定性和可靠性以及載車板部分還影響著整個立體停車庫的重量、材料和成本的多少以及安全性；傳動系統(tǒng)決定著升降橫移式立體停車庫運行的好壞，所以如何設計選擇主框架部分、載車板部分和傳動系統(tǒng)成為影響整個立體停車庫的關(guān)鍵因素。 4.2主框架部分 現(xiàn)代停車設備的主框架部分大多采用鋼結(jié)構(gòu)，所謂鋼結(jié)構(gòu)就是采用鋼板

25、、型鋼連接而成的結(jié)構(gòu)。 4.2.1鋼結(jié)構(gòu)的特點 1)、強度高，塑性和韌性好 2)、鋼結(jié)構(gòu)的重量輕 3)、材質(zhì)均勻，和力學計算的假定比較符合 4)、鋼結(jié)構(gòu)制作簡便，施工工期短 5)、鋼結(jié)構(gòu)密閉性較好 6)、鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差 4.2.2鋼結(jié)構(gòu)設計 本車庫允許存儲車輛的外形尺寸為長X寬X高為5000X1850X1550mm所以設計每一格的規(guī)格為6000X2500X1800mm,總體規(guī)格為6000X10000X5600mm（底層高為2000mm?）。 停車設備的鋼結(jié)構(gòu)主要采用熱軋H型鋼、槽鋼、角鋼、鋼板焊接成型，用高強度螺栓連接成框架結(jié)構(gòu)，具有較好的剛度和強度。 停車設備鋼結(jié)構(gòu)

26、受力主要包括：鋼結(jié)構(gòu)本身自重，各個停車位所停車輛及載車板重力，起動時產(chǎn)生的慣性力，驅(qū)動附屬裝置重力，地震載荷及結(jié)構(gòu)由于外界環(huán)境變化而引起的溫度應力等，以集中或均布方式作用。 停車設備對系統(tǒng)的安全要求特別高，所以在除了對軸心受拉構(gòu)件滿足強度、剛度條件；軸心受壓構(gòu)件滿足強度、剛度、穩(wěn)定性條件；梁的截面尺寸滿足剛度、強度條件外，還應對整體的穩(wěn)定性進行計算。 4.2.3 SM Solver軟件簡介及其在鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計中的應用 結(jié)構(gòu)力學求解器（SM Solver for Windows）是一個面向教師、學生以及工程技術(shù)人員的計算機輔助分析計算軟（課）件，其求解內(nèi)容包括了二維平面結(jié)構(gòu)（體系）的幾何組

27、成、靜定、超靜定、位移、內(nèi)力、影響線、自由振動、彈性穩(wěn)定、極限荷載等經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學課程中所涉及的一系列問題，全部采用精確算法給出精確解答[3]。該軟件精致、先進、方便、快捷、強健，為我們進行停車設備的鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)。 4.2.3.1加載 本停車設備設計允許?？孔畲筌囍貫?800Kg，載車板及其上電機、減速器等附屬裝置重約為1700Kg，每個車位承受總重量約為3500Kg；由于車的停放位置是隨機的，所以可以按極限狀態(tài)分來考慮即全部滿載，只有10號下邊的兩個車位空置，加載情況如圖4-1和4-2所示： 圖4-1 正面加載

28、 圖4-2　側(cè)面加載 4.2.3.2結(jié)果輸出 SM Solver的輸出非常直觀，各種模擬結(jié)果可以直接在前面板上輸出。圖4-3即為其中的模擬輸出結(jié)果。 圖4-3　SM Solver 結(jié)果輸出 經(jīng)過運用SM Solver反復分析計算比較，確定出了各桿件相對合適的截面形狀和尺寸。通常為安全起見，設計時已留出了一定的余量。 最終本文選擇的結(jié)果是立柱選擇14＃熱軋工字鋼，橫梁選擇12.6＃熱軋工字鋼，腹板選擇7＃圓鋼。 4.3載車板部分 升降橫移式立體停車庫的載車板用來承載庫存車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼版式兩種?？蚣苁捷d車板用型鋼和鋼板焊接成承載框架，并多數(shù)采用中間突起結(jié)

29、構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點是可按需要設置行車通道寬度，并具有較好的導入功能。拼板式載車板的波紋板用鍍鋅鋼板(鋼板)一次沖壓或滾壓成組裝件，采用咬合拼裝成載車板，用螺栓緊固連接，拼裝前先對組件進行各類表面處理(如電鍍、烤漆等)，使載車板輕巧、美觀，拼裝式載車板運輸方便、通用性互換性好，還有理想的剛度。一般載車板的重量為 1600Kg-1800Kg.。本設計中采用了第一種的載車板方式。 4.4傳動系統(tǒng) 升降橫移式立體停車庫的傳動系統(tǒng)分為升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)。在升降橫移式立體停車庫中傳動系統(tǒng)是其核心部分，傳動系統(tǒng)的好壞直接關(guān)系著整個車庫的安全，盡

30、管升降橫移式停車庫的種類型式很多，其工作原理都大致相同，均是每一個車位都有一搬運器，所需存取車輛的搬運器通過升降、橫移運動到達預定位置，進行車輛存取，完成存取全過程。 根據(jù)GB 17907—1999《機械式停車設備 通用安全要求》存取車時間不超過120秒，所以設定升降速度為0.4m/s,橫移速度為0.2m/s。估計最長存取車時間為80S。 4.4.1升降傳動系統(tǒng) 在升降傳動系統(tǒng)中，采用鋼絲繩的傳動型式。 鋼絲繩傳動形式的升降傳動系統(tǒng)一般由電機、減速系統(tǒng)、卷筒、滑輪、鋼絲繩組成。在鋼絲繩傳動型式中，鋼絲繩的主要作用是拖動搬運器上下升降，如圖4-4所示。

31、 圖4-4 4.4.1.1電機和減速機的選擇 （1）電機的選擇 可以估算整個升降運動的功率為： （4-1） 查《實用機械設計手冊》P1256 得：機座號為 250S，轉(zhuǎn)速750r/s ，功率為 37KW 的電機可滿足要求。 （2）減速機的選擇 減速機采用帶自鎖的蝸桿減速機。 查《減速器選用手冊》得：公稱傳動比為30中心矩為225mm的 SCW型蝸桿減速機。該減速機傳動效率為89%， 所以實際工作功率為 37*89%=33KW，符合要求。 4.4.1.2鋼絲繩、卷筒、滑輪、傳動鏈和鏈輪的計算 （1）.鋼絲繩的選擇計算

32、 提升用鋼絲繩一般均為6X19，即六股十九絲，中間一根繩芯扭制而成。 根據(jù)本設計中，車重量一般為 1800kg，而載車板的重量為1600kg-1800kg所以按照鋼絲繩的起重重量為 3600kg。四點起重方式，所以每條鋼絲繩的起重重量為900kg。 鋼絲繩直徑的選擇 按鋼絲繩所在機構(gòu)工作級別有關(guān)的安全系數(shù)選擇鋼絲繩的直徑。所選鋼絲繩的破斷拉力應滿足式： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(4-2) 式中： ---整條鋼絲繩的破斷拉力（N） ----鋼絲繩的最大靜拉力； n--------鋼絲繩的最小安全系數(shù)，根據(jù)《實用

33、機械設計手冊》P558按照機構(gòu)工作級別可以查出 n=6 所以，可以得知 由《鋼絲繩性能手冊》查得，如表4-1 表 4-1 可以看出 d=11mm的鋼絲繩滿足要求。 （2）.卷筒、滑輪 鋼絲繩的使用壽命總是隨著配套使用的滑輪和卷筒的卷繞直徑的減小而降低的，所以，必須對影響其壽命的鋼絲繩卷繞直徑（即按鋼絲繩中心計算的滑輪和卷筒的卷繞直徑）作出限制，不得低于設計規(guī)范規(guī)定的值。 即： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?-3） 式中：--按鋼絲繩中心計算的滑輪和卷筒允許的最小卷繞直徑，

34、mm； 　 　 d--鋼絲繩直徑， mm； 　 h--滑輪或卷筒直徑與鋼絲繩直徑的比值 系數(shù)h可以在《實用機械設計手冊》P577查得 卷筒為20，滑輪為22.4 所以Dmin≥220 取 D=250mm D滑輪≥246 按照《機械設計實用手冊》P589取系列值260mm。 卷筒出現(xiàn)下述情況之一時應報廢： ①裂紋； ②筒壁磨損量達原壁厚的20%； ③繩槽磨損量大于鋼絲繩直徑1/4且不能修復時 （3）.傳動鏈輪和傳動鏈的計算 根據(jù)升降速度為0.4m/s 可以算出：升降軸的轉(zhuǎn)速為10r/min。就是從動鏈輪的轉(zhuǎn)速為10r/mi

35、n。鏈輪受到的總的轉(zhuǎn)矩為 4* 0.25*9000=9000N·m。 1）鏈輪齒數(shù) 選擇傳動比i=2；按《機械設計》P276 表12.8選擇小鏈輪齒數(shù)為 大齒輪齒數(shù)： 2）鏈條節(jié)數(shù) 初定中心矩=30p。由《機械設計》P276 12.11式得 鏈節(jié)數(shù)　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (4-4) 取鏈節(jié)數(shù)為偶數(shù) 所以 =100 3）鏈條節(jié)距 工作情況系數(shù) （《機械設計》P274 表12.6查得） 齒輪系數(shù) （《機械設計》P275 圖12.14 查得） 采用雙排鏈 （《機械設計》p274 表12.7查得） 所以根據(jù)公式

36、 (4-5) 當n=12r/min時，由《機械設計》P274 圖12.13查得 12A鏈條能傳遞需要的功率，其節(jié)距p=19.05mm。 4）實際中心距 　　　　　　　?。?-6） 所以a=826mm 5）潤滑方式采用人工定期潤滑 6)鏈輪的尺寸 a.分度圓直徑:　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 (4-7) 主動輪： 從動輪： b.齒頂圓直徑： (4-8) 主動輪： 從動輪： c.齒根圓直徑：

37、 (4-9) 主動輪： 從動輪：\ d.齒側(cè)凸緣直徑：; \(內(nèi)鏈板高度，《機械設計》p266 表12.1查得) 主動輪：; 從動輪： e.齒寬、鏈輪齒總寬、齒側(cè)凸圓圓角半徑、齒側(cè)倒角； 根據(jù)《機械設計》P268 表12.3查得 齒寬 =0.93 (4-10) 齒輪齒總寬 (n為排數(shù)) (4-11) 齒側(cè)半徑

38、 (4-12) 齒側(cè)倒角 (4-13) 采用的是12A鏈條，查《機械設計》P266 表12.1 可以查得，，所以 （3）軸的設計 1）.選擇軸的材料 選擇軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。硬度為217-255HBS。由《機械設計》p398 表19.1查得堆成循環(huán)彎曲許用應力。 2)初步計算軸徑 根據(jù)《機械設計》P403 式（19.3）　 　　　　　　　　(4-12) 并由表19.3選系數(shù)A=-115 取=0，所以　　　　 因為軸要開鍵槽，會削弱軸的強

39、度。故將軸徑增加4%-5%，取軸徑60mm 3)軸的校核： 首先，對整條軸的扭矩進行校核： d=15mm =1,代入算式得： 所以，軸符合要求。 其次，對整條軸得扭矩進行校核： G取Mpa,因為是實心軸，所以極慣性矩，查表得，代入算式得 所以，軸符合剛度要求！ 第三，我們對軸的疲勞安全強度進行校核 ，其中，， ， 查表得，其中，，，，＝0.85，，，，，，， 代入算式，可得S=1.4< 符合疲勞強度安全系數(shù)的要求。 3)軸的結(jié)構(gòu)設計 采用扭剪型高強度螺栓取代焊接進行連接，這樣不但強度好，而且對于以后的拆卸和移動提供了方便。主軸采用了分體

40、式空心圓鋼管，即保持了應有的剛度，又減輕了重量，最主要的是大大方便了加工。升降傳動軸分為三段，中間一空心套筒由螺栓與左右短軸連接，兩端由軸承支撐，中間增加了兩個軸承，這樣對于減少軸徑起到了很大的作用，也減輕了搬運器組件的重量，此種傳動結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性能好，成本低。橫移軸也是采用兩根短軸，中間采用空心套筒相連接的形式。軸的具體尺寸以及形式，在零件圖有具體的表達。 4.4.2橫移傳動系統(tǒng) 橫移傳動系統(tǒng)的作用是使上升到位的搬運器平移到指定位置，其傳動主要是靠電機帶動鏈輪使?jié)L輪在軌道上移動。在設計中我們充分利用已有型鋼的結(jié)構(gòu)，用H型鋼作為滾輪的軌道，這樣不但保證了軌道的質(zhì)量，而且還減輕了整體結(jié)

41、構(gòu)的重量。一般采用功率較小的小電機來完成傳動的動作，現(xiàn)在市場上有一種三合一電機，集電機、制動器、減速器于一體的電機，完全能符合橫移系統(tǒng)的要求。 焦作大學畢業(yè)設計 第五章 升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng) 五、升降橫移式立體停車庫的控制系統(tǒng) 5.1概論 本系統(tǒng)的控制部分采用PLC實現(xiàn)存取車的控制，因為PLC 具有應用靈活，維修方便，容易操作的優(yōu)點，而且技術(shù)成熟，性價比高，在工業(yè)領域應用廣泛。 5.2 PLC控制系統(tǒng)的設計 5.2.1 輸入點、輸出點的定義：

42、輸入點、輸出點的定義就是把整個的輸出、輸入點的分布和名稱進行定義，簡單的說就是說明PLC與控制件和執(zhí)行件之間的對應的關(guān)系。表格5-1、5-2就是本設計中對輸入點； （1）輸出點的定義： I0.0 自動工作方式按鈕 I2.3 4號車位左限開關(guān) I0.1 手動工作方式按鈕 I2.4 5號車位左限開關(guān) I0.2 總停開關(guān) I2.5 6號車位左限開關(guān) I0.3 車位左行按鈕 I2.6 6號車位右限開關(guān) I0.4 車位右行按鈕 I2.7 4號車位上限開關(guān) I0.5 車位上升按鈕 I3.0 5號車位上限開關(guān) I0.6 車位下降按鈕 I3.1 6號車

43、位上限開關(guān) I0.7 安全光幕 I3.2 7號車位上限開關(guān) I1.0 4號車位選擇按鈕 I3.3 8號車位上限開關(guān) I1.1 5號車位選擇按鈕 I3.4 9號車位上限開關(guān) I1.2 6號車位選擇按鈕 I3.5 10號車位上限開關(guān) I1.3 7號車位選擇按鈕 I3.6 復位按鈕 I1.4 8號車位選擇按鈕 I3.7 4號車位下限開關(guān) I1.5 9號車位選擇按鈕 I4.0 5號車位下限開關(guān) I1.6 10號車位選擇按鈕 I4.1 6號車位下限開關(guān) I1.7 1號車位左限位開關(guān) I4.2 7號車位下限開關(guān) I2.0 2號車位

44、左限位開關(guān) I4.3 8號車位下限開關(guān) I2.1 3號車位左限位開關(guān) I4.4 9號車位下限開關(guān) I2.2 3號車位右限位開關(guān) I4.5 10號車位下限開關(guān) I4.6 1號車位選擇按鈕 I4.7 2號車位選擇按鈕 I5.0 3號車位選擇按鈕 表 5-1 (2)輸出點的定義： Q0.0 4號車位上升 Q2.0 3號車位左走 Q0.1 5號車位上升 Q2.1 4號車位左走 Q0.2 6號車位上升 Q2.2 5號車位左走 Q0.3 7號車位上升

45、Q2.3 6號車位左走 Q0.4 8號車位上升 Q2.4 1號車位右走 Q0.5 9號車位上升 Q2.5 2號車位右走 Q0.6 10號車位上升 Q2.6 3號車位右走 Q0.7 4號車位下降 Q2.7 4號車位右走 Q1.0 5號車位下降 Q3.0 5號車位右走 Q1.1 6號車位下降 Q3.1 6號車位右走 Q1.2 7號車位下降 Q3.2 4號車位防墮裝置 Q1.3 8號車位下降 Q3.3 5號車位防墮裝置 Q1.4 9號車位下降 Q3.4 6號車位防墮裝置 Q1.5 10號車位下降 Q3.5 7號車位防墮

46、裝置 Q1.6 1號車位左走 Q3.6 8號車位防墮裝置 Q1.7 2號車位左走 Q3.7 9號車位防墮裝置 Q3.8 10號車位防墮裝置 表5-2 5.2.2 CPU的選擇 根據(jù)輸入點為40個和輸出點的數(shù)目為32個，選擇德國西門子公司的S7-200系列CPU226, 它的原始輸入點為24個，輸出點為16個，加一個輸入輸出擴展模塊EM223它具有16點輸入、16點輸出，再加一個輸出擴展模塊EM222它具有8點輸出，就符合要求。 5.2.3 程序的編制 5.2.3.1編程思想 車庫的工作可以分為兩種工

47、作方式，一種是自動的工作方式，工作人員通過按相應的按鈕，就可以自動完成存取車的動作；另外一種是手動的工作方式，工作人員可以對每個車位都可以做相應的操作，完成車位的上升，下降，左移，右移的動作。二、三層存取車的工作流程圖如圖5-1所示。 5.3.2.2編程的方法 程序的編制采用梯形圖的編制方法，這個方法直觀，易看出執(zhí)行件和控制元件之間的關(guān)系。 本設計把程序分成兩個大塊，每個大塊后面有小的模塊。 這兩個大塊分別是：自動工作方式模塊； 手動工作方式模塊； （1）.自動工作方式模塊：該模塊包含了三個小模塊，分別是 4、5、6號車位

48、存取車模塊；7、8、9、10號車位存取車模塊；復位模塊。該模塊是車庫正常工作的方式 （2）.手動工作方式模塊：該模塊包含四個小模塊，分別是上升模塊，下降模塊，左移模塊，右移模塊.這模塊通常用于車庫的檢修和調(diào)試。程序原理圖如圖5-2所示。 圖5-1 圖 5-2 5.2.3.3程序梯形圖部分 編寫程序采用了西門子公司PLC設計的編程軟件 Siemens STEP-Mirco/Win進行編寫。以下就是程序的梯形圖： （1）.工作方式選擇模塊如

49、圖5-3： 圖 5-3 （2）自動工作方式-車位選擇模塊如圖5-4 圖5-4 （3）.4、5、6號車位下降模塊： 1).4號車位下降模塊如圖5-5： 圖5-5 2）.5號車位下降模塊如圖5-6： 圖 5-6 3）6號車位下降模塊如圖5-7：

50、 圖 5-7 （4）.7 8 9 10 號車位下降模塊 1).7號車位下降模塊如圖5-8： 圖 5-8 2）8號車位下降模塊如圖5-9： 圖 5-9 3)9號車位下降模塊如圖 5-10： 圖5-10 4)10號車位下降模塊如圖5-11： 圖 5-11 （5）復位模塊如圖5-12

51、 圖 5-12 （6）手動工作方式 選擇車位模塊如圖5-13： 圖 5-13 （7）手動方式 車位運動模塊如圖5-14 圖 5-14 5.2.3.4程序語言部分 （1）工作方式選擇模塊 1）自動工作方式 LD I0.0 LD M0.0 AN I0.1 AN I0.2 OLD = M0.0 2）手動工作方式 LD I0.1 LD

52、 M0.1 AN I0.0 AN I0.2 OLD = M0.1 （2）自動工作方式 選擇車位模塊 LD M0.0 LPS LD I1.0 LD M0.5 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.3 AN I1.4 AN I1.5 AN I1.6 OLD ALD = M0.5 選擇4號車位 LRD LD I1.1 LD M0.6 AN I1.0 AN I1.2 AN I1.3 AN

53、 I1.4 AN I1.5 AN I1.6 OLD ALD = M0.6 選擇5號車位 LRD LD I1.2 LD M0.7 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.3 AN I1.4 AN I1.5 AN I1.6 OLD ALD = M0.7 選擇6號車位 LRD LD I1.3 LD M1.0 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.4 AN

54、I1.5 AN I1.6 OLD ALD = M1.0 選擇7號車位 LRD LD I1.4 LD M1.1 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.3 AN I1.5 AN I1.6 OLD ALD = M1.1 選擇8號車位 LRD LD I1.5 LD M1.2 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.3 AN I1.4 AN I1.6

55、 OLD ALD = M1.2 選擇9號車位 LPP LD I1.6 LD M1.3 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.3 AN I1.4 AN I1.5 OLD ALD = M1.3 選擇10號車位 （3）4 5 6號車位下降模塊 1).4號車位下降模塊 LD M0.5 AN I0.7 AN M1.4 LPS AN I2.3 LPS A I2.1 A I1.7 A

56、 I2.2 AN I4.1 LPS A T32 = Q0.7 LRD TON T32, +1000 延時一秒載車板下降 LPP = Q3.2 LPP LPS AN I1.7 = Q1.6 LRD AN I2.2 = Q2.6 LPP AN I2.1 = Q2.5 LPP A I2.3 LPS A I2.2 A I2.1 A I2.0 AN I4.1 S A T33 =

57、 Q0.7 LRD TON T33, +100 延時一秒載車板下降； LPP = Q3.2 LPP LPS AN I2.2 = Q2.6 LRD AN I2.1 = Q2.5 LPP AN I2.0 = Q2.4 2）5號車位下降模塊 LD M0.6 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.6 LPS A I2.2 A I1.7 A I2.0 AN I4.2 LPS A

58、T34 = Q1.0 LRD TON T34, +100 延時一秒載車板下降； LPP = Q3.3 LPP LPS AN I2.2 = Q2.6 LRD AN I1.7 = Q1.6 LPP AN I2.0 = Q1.7 LPP AN I2.6 LPS A I1.7 A I2.2 A I2.1 AN I4.2 LPS A T35 = Q1.0 LRD TON T35, +1

59、00 延時一秒載車板下降； LPP = Q3.3 LPP LPS AN I1.7 = Q1.6 LRD AN I2.2 = Q2.6 LPP AN I2.1 = Q2.5 3)6號載車板下降模塊 LD M0.7 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.6 LPS A I1.7 A I2.0 A I2.1 AN I4.3 LPS A T36 = Q1.1 LRD TON

60、 T36, +100 LPP = Q3.4 LPP LPS AN I1.7 = Q1.6 LRD AN I2.0 = Q1.7 LPP AN I2.1 = Q2.0 LPP AN I2.6 LPS A I2.2 A I1.7 A I2.0 AN I4.3 LPS A T37 = Q1.1 LRD TON T37, +10 LPP = Q3.4 LPP LPS AN I2.2 =

61、 Q2.6 LRD AN I1.7 = Q1.6 LPP AN I2.0 = Q1.7 (4) 7 8 9 10 號車位下降模塊 1）7號車位下降模塊 LD M1.0 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.6 A I2.2 A I2.5 A I2.1 A I2.0 A I2.4 AN I4.4 LPS A T38 = Q1.2 LRD TON T38, +10 LPP

62、= Q3.5 LPP LPS AN I2.6 = Q3.1 LRD AN I2.2 = Q2.6 LRD AN I2.5 = Q3.0 LRD AN I2.1 = Q2.5 LRD AN I2.0 = Q2.4 LPP AN I2.4 = Q2.7 2)8號車下降模塊 LD M1.1 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.3 A I1.7 A I2.6 A

63、 I2.2 A I2.5 A I2.1 AN I4.5 LPS A T39 = Q1.3 LRD TON T39, +10 LPP = Q3.6 LPP LPS AN I2.3 = Q2.1 LRD AN I1.7 = Q1.6 LRD AN I2.6 = Q3.1 LRD AN I2.2 = Q2.6 LRD AN I2.5 = Q3.0 LPP AN I2.1 =

64、 Q2.4 3)9號車下降模塊 LD M1.2 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.3 A I1.7 A I2.4 A I2.0 A I2.6 A I2.2 AN I4.6 LPS A T40 = Q1.4 LRD TON T40, +10 LPP = Q3.7 LPP LPS AN I2.3 = Q2.1 LRD AN I1.7 = Q1.6 LRD A

65、N I2.4 = Q2.2 LRD AN I2.0 = Q1.7 LRD AN I2.6 = Q3.1 LPP AN I2.2 = Q2.6 4)10號車下降模塊 LD M1.3 AN M1.4 AN I0.7 LPS A I2.3 A I1.7 A I2.4 A I2.0 A I2.5 A I2.1 AN I4.7 LPS A T41 = Q1.5 LRD

66、TON T41, +10 LPP = Q4.0 LPP LPS AN I2.3 = Q2.1 LRD AN I1.7 = Q1.6 LRD AN I2.4 = Q2.2 LRD AN I2.0 = Q1.7 LRD AN I2.5 = Q2.3 LPP AN I2.1 = Q2.0 （5）復位模塊 LD I4.0 LD M1.4 AN I1.0 AN I1.1 AN I1.2 AN I1.3 AN I1.4 AN I1.5 OLD = M1.4 LD M1.4 LPS A M0.5 AN I2.7 = Q0.0 LRD A M0.6 AN I3.0 = Q0.1 LRD A M0.7 AN I3.1 = Q0.2