摘 要隨著我國(guó)GDP的快速發(fā)展，越來(lái)越多的人把汽車帶到家庭中，這使得我國(guó)城市的停車難的問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。各種立體車庫(kù)已成為解決停車難問(wèn)題最有效的方法之一，其中升降橫移式車庫(kù)是應(yīng)用最廣泛的立體車庫(kù)。此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是包括商場(chǎng)和小區(qū)的多層自動(dòng)立體車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。自動(dòng)立體車庫(kù)可根據(jù)具體情況分為立式升降式，立式循環(huán)式，升降橫式，平面移動(dòng)式，道路堆垛式，簡(jiǎn)易升降式，水平循環(huán)式等。本設(shè)計(jì)主要對(duì)三層升降橫移式立體車庫(kù)進(jìn)行比較詳細(xì)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和對(duì)比較關(guān)鍵部位的受力分析并校核以及對(duì)控制系統(tǒng)和電機(jī)的設(shè)計(jì)。柱型結(jié)構(gòu)型式鋼結(jié)構(gòu)立體車庫(kù)由于其結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單并且有較大的使用范圍，文中對(duì)其進(jìn)行詳盡的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文主要對(duì)立體車庫(kù)的控制系統(tǒng)，支撐柱，縱梁，橫梁以及載車板進(jìn)行比較詳盡的受力分析和校核。除此之外，本文中的立體車庫(kù)采用的是PLC系統(tǒng)進(jìn)行傳動(dòng)，采用電動(dòng)機(jī)和鏈條驅(qū)動(dòng)的立體車庫(kù)。PLC傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于其控制比較簡(jiǎn)單，操作人員僅僅按動(dòng)幾個(gè)按鈕就可實(shí)現(xiàn)存取車。并且運(yùn)行比較安全，有急停的控制，使其適用于更多場(chǎng)合。另外，在車庫(kù)的文中還簡(jiǎn)單介紹了車庫(kù)在運(yùn)行中比較重要的安全保護(hù)裝置等。最后，還繪制了立體車庫(kù)的總裝圖和零件圖。關(guān)鍵詞：立體車庫(kù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PLC ；AbstractNowadays, with the rapid development of GDP in China, more and more people bring cars into families, making it difficult to stop the parking problem in our country. Various kinds of three-dimensional garage become one of the most effective ways to solve the problem of hard to stop parking, of which the lifting and cross stereoscopic garage is the most widely used and most widely used.The main contents of this design are the mechanical structure design of multi-storey automatic three-dimensional garage in shopping malls and residential areas. According to the parking mode, the automatic three-dimensional garage can be divided into vertical lifting class, vertical cycle class, lifting and transversal type, plane moving class, roadway stacking class, simple lifting class, horizontal circulation class and so on. This design focuses on the detailed mechanical structure design of the three layer lifting and shifting stereoscopic garage and the stress analysis and checking of the key parts, and the design of the control system and the motor.Because of its simple structure and large application scope, the cylindrical structure type steel structure solid garage has detailed mechanical structure design. This paper mainly analyzes and checks the control system, supporting columns, longitudinal beams, beams and loading boards of the solid garage. In addition, the stereo garage used in this article is a PLC system for transmission, a solid garage driven by motors and chains. The advantage of the PLC transmission is that its control is relatively simple. The operator can only access the vehicle by pressing several buttons. And the operation is relatively safe, with emergency stop control, so that it can be applied to more occasions. In addition, in the garage, the paper also briefly introduces the important safety protection devices in the garage operation.Finally, the general assembly drawing and part drawing of the stereo garage are also drawn.Key words: stereoscopic garage; structural design; PLC；目 錄第一章 緒 論 11.1 課題研究的意義及內(nèi)容 .11.1.1 本課題研究的意義 11.1.2 本課題研究的內(nèi)容是 11.2 國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的發(fā)展概況 .21.2.1 國(guó)外立體車庫(kù)發(fā)展?fàn)顩r 21.2.2 國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r 31.3 立體車庫(kù)的分類 .41.4 本章小結(jié) .4第二章 立體車庫(kù)的總體設(shè)計(jì)方案 .52.1 升降橫移自動(dòng)立體車庫(kù)選型 .52.2 立體車庫(kù)提升方式的選擇 .62.3 立體車庫(kù)的其他部件 .62.4 自動(dòng)立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)參數(shù) .72.5 立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求 .72.6 本章小結(jié) .8第三章 立體車庫(kù)主體框架設(shè)計(jì) .93.1 立體車庫(kù)的工作原理 .93.2 立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 103.2.1 支撐柱的相關(guān)設(shè)計(jì) 113.2.2 對(duì)橫梁的受力分析 133.2.3 對(duì)于縱梁的受力分析 163.3 載車板受力分析校核 183.4 本章小結(jié) 19第四章 立體車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng) 214.1 上下層載車板的垂直升降裝置設(shè)計(jì) 214.2 中間層載車板橫向移動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 234.3 本章小結(jié) 24第五章 立體車庫(kù)的相關(guān)配套系統(tǒng) 265.1 安全系統(tǒng)的介紹 265.2 立體車庫(kù)的控制系統(tǒng) 285.3 本章小結(jié) 33第六章 結(jié)論與對(duì)未來(lái)的期盼 346.1 結(jié)論 346.2 對(duì)以未來(lái)國(guó)內(nèi)的立體車庫(kù)市場(chǎng)的期盼 34參考文獻(xiàn) .35謝 辭 .35圖表清單圖 2.1 地坑式升降橫移式立體車庫(kù)示意圖 5圖 3.1 立體車庫(kù)的工作原理圖 9圖 3.2 立體車庫(kù)的框架結(jié)構(gòu)原理圖 .10圖 3.3 立體車庫(kù)的支撐柱受力圖 .11圖 3.4 20a 熱軋鋼示意圖 .12圖 3.5 橫梁圖 .14圖 3.6 橫梁受力分析圖 .14圖 3.7 縱梁圖 .16圖 3.8 縱梁受力分析圖 .16圖 3.9 載車板圖 .18圖 3.10 橫梁受力分析圖 18圖 4.1 升降機(jī)工作原理 .22圖 5.1 防墜鉤原理圖 .27圖 5.2 車庫(kù)系統(tǒng)控制原理框圖 .28圖 5.3 PLC 的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 .29圖 5.4 電動(dòng)機(jī)主電路 .29表 5.1 I/O 地址號(hào)分配對(duì)照表 .30圖 5.5 控制系統(tǒng)的外部接線圖 .31圖 5.6 控制系統(tǒng)部分的順序功能圖 .32圖 5.7 控制系統(tǒng)的梯形圖 .33延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1第 1 章 緒 論1.1 課題研究的意義及內(nèi)容1.1.1 本課題研究的意義立體車庫(kù)作為我國(guó)解決停車難題的新興起產(chǎn)業(yè)，具有極其廣闊的發(fā)展前景。隨著我國(guó) GDP 的快速發(fā)展，城市交通擁堵和停車問(wèn)題是影響城市發(fā)展的重要因素之一 [1]。傳統(tǒng)的一車一庫(kù)已不能滿足城市發(fā)展的需要，我國(guó)各種汽車的數(shù)量不斷增加，使得三維的立體車庫(kù)成為解決這一問(wèn)題的必然選擇。機(jī)械式立體車庫(kù)作為現(xiàn)代城市市的重要標(biāo)志之一，城市中心高樓大廈林立，各種道路，立交橋和鐵路編織出城市立體交通網(wǎng)，停車場(chǎng)也有了全面的發(fā)展，從平面停車到立體停車的發(fā)展，以及從簡(jiǎn)單的機(jī)械車庫(kù)到高度智能化的現(xiàn)代立體車庫(kù)的演變，成為一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)、觀賞性強(qiáng)、整合性強(qiáng)的城市環(huán)境立體建筑。機(jī)械式立體車庫(kù)既可以采用大面積建造的方式，也可以因地制宜設(shè)置，還可以與地面停車場(chǎng)和地下車庫(kù)一起組合實(shí)施，是解決停車難最有效的手段，立體車庫(kù)與傳統(tǒng)的平面地下車庫(kù)相比，在諸多方面都顯示出了優(yōu)越性。首先，立體車庫(kù)在節(jié)約土地方面具有比較突出的優(yōu)勢(shì)，以往的平面地下車庫(kù)由于要留出足夠空間用于行車，一輛車就要均攤大概 30-40 平方米的面積，而如果采用多層立體車庫(kù)，可使地面的使用率提高很大一部分，這可以極大地節(jié)約有限的土地資源，并節(jié)約成本。立體車庫(kù)比平面車庫(kù)更有效，保證了人和車輛的安全，如果立體車庫(kù)中汽車或者人沒(méi)有到達(dá)指定位置，整個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器將無(wú)法運(yùn)行，因此，機(jī)械車庫(kù)的管理層面可以實(shí)現(xiàn)完全的人和車分流而行。在地下車庫(kù)中，使用立體停車還可以減少采暖通風(fēng)設(shè)施。因此，該機(jī)器使用的功耗遠(yuǎn)低于地下平車庫(kù)。立體車庫(kù)通常不被制成一個(gè)整體系統(tǒng)，而是由一個(gè)可組裝的單一框架和構(gòu)成。這樣可以充分體現(xiàn)出使用較少土地的優(yōu)勢(shì)，可以在住宅小區(qū)下的每棟建筑物中隨機(jī)設(shè)立一個(gè)立體車庫(kù)。這為目前車庫(kù)短缺的居民區(qū)和商業(yè)區(qū)解決停車難的問(wèn)題。綜上所述，可以預(yù)見(jiàn)立體車庫(kù)真的具有非常廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展前景。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21.1.2本課題研究的內(nèi)容立體車庫(kù)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括自動(dòng)立體車庫(kù)的總體方案設(shè)計(jì)，立體車庫(kù)橫移和升降電機(jī)的選用，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度核對(duì)和PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并繪制組裝圖紙和零件圖紙。1.2 國(guó)內(nèi)外立體車庫(kù)的發(fā)展概況經(jīng)過(guò)幾年甚至幾十年的發(fā)展，立體車庫(kù)逐漸從最初的半自動(dòng)控制模式發(fā)展到全自動(dòng)控制模式，機(jī)械結(jié)構(gòu)也發(fā)展到一體化模塊化設(shè)計(jì)，便于組合、拆卸、安裝和更換；甚至材料和工藝的使用方面也有了不錯(cuò)的發(fā)展。當(dāng)今，立體車庫(kù)在西歐、東南亞、日本、韓國(guó)等世界各個(gè)國(guó)家和地區(qū)都得到了極其廣泛的應(yīng)用，形成了集設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用、維護(hù)為一體的產(chǎn)業(yè)。1.2.1 國(guó)外立體車庫(kù)發(fā)展?fàn)顩r立體車庫(kù)的想法最早是在 19 世紀(jì) 20 年代美國(guó)人提出的，企業(yè)家對(duì)他們的想法進(jìn)行實(shí)施，于是建造了第一座升降式的立體車庫(kù)。美國(guó)雖然是汽車生產(chǎn)大國(guó)，但他們的交通擁擠僅僅出現(xiàn)在像紐約，洛杉磯這樣的大城市中。這是因?yàn)槊绹?guó)領(lǐng)土面積較大，人卻比較少。隨著各種各樣的汽車普及全世界，生活因?yàn)槠囎兊酶颖憷?，因此越?lái)越多的人購(gòu)買了汽車，造成汽車的數(shù)量暴增，停車位成為了寶地。19 世紀(jì) 50 年代以后，人們開(kāi)始注意到立體車庫(kù)的重要性，可以節(jié)約很多土地和能源，于是紛紛引進(jìn)技術(shù)，在自己的國(guó)家建設(shè)立體車庫(kù)。對(duì)于人口比較密集的國(guó)家和地區(qū)，如歐洲，韓國(guó)和日本，他們真正的體會(huì)到了立體車庫(kù)所帶來(lái)的生活便利，開(kāi)始大規(guī)模的投資興建立體車庫(kù)。與此同時(shí)，立體車庫(kù)的技術(shù)也在不斷的發(fā)展和完善，慢慢的他們發(fā)現(xiàn)不一定非要建成簡(jiǎn)易升降式的車庫(kù)，于是他們想到了改進(jìn)，隨后便產(chǎn)生了橫移升降式，垂直循環(huán)式等等不同種類的立體車庫(kù)，這些立體車庫(kù)各司其職，因地制宜。因?yàn)樗幁h(huán)境的不同，而使用不同的立體車庫(kù)，以達(dá)到物盡其用。事實(shí)上，立體車庫(kù)在國(guó)外的演變過(guò)程不僅僅局限于外觀和傳動(dòng)方式，他們還改變了驅(qū)動(dòng)方式，從最早的半人力驅(qū)動(dòng)到電機(jī)驅(qū)動(dòng)再到液壓乃至氣壓驅(qū)動(dòng)，這延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3些驅(qū)動(dòng)方式都是立體車庫(kù)在國(guó)外演變的結(jié)果。隨著，世界科技水平的日益發(fā)達(dá)，立體車庫(kù)在控制方式上也有著飛躍式的進(jìn)步，從半機(jī)械半手動(dòng)到半自動(dòng)再到全自動(dòng)，各國(guó)這樣的不斷更新?lián)Q代，對(duì)世界的人民做出了非常大的貢獻(xiàn)，也極大地刺激了各國(guó)的經(jīng)濟(jì)。交通便利了，百姓可以駕車去商場(chǎng)甚至去各地旅游而不擔(dān)心車子的停放問(wèn)題。這不僅僅是對(duì)政府，而且是對(duì)人民兩方面的雙贏。值得一提的是立體車庫(kù)不僅僅方便了停車，而且節(jié)約了大量的資源，可以將節(jié)省的用地用于發(fā)展經(jīng)濟(jì)，這不失為一個(gè)刺激經(jīng)濟(jì)的有效辦法。1.2.2 國(guó)內(nèi)立體車庫(kù)的發(fā)展?fàn)顩r對(duì)于我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，立體車庫(kù)的存在是必要的。但從事實(shí)情況來(lái)看，停車位在我國(guó)是極為稀缺的。眾所周知，我國(guó)至今還是世界上人口最多的國(guó)家，人均占地面積非常少。然而，我國(guó)的 GDP 總量占據(jù)世界第二的位置，百姓富裕了，自然就會(huì)去買車。隨著車輛數(shù)量的激增，中國(guó)現(xiàn)有的停車位數(shù)量顯然不夠，大量的車停在道路邊緣，造成城市交通擁堵，尤其是上下班高峰期，有的地方開(kāi)車還不如騎車快。這是一個(gè)非常嚴(yán)肅的問(wèn)題。中國(guó)政府和企業(yè)也注意到了這個(gè)尖銳的問(wèn)題，開(kāi)始考慮如何用最少的成本和資源建造最多停車位的車庫(kù)。于是他們放眼國(guó)外，引進(jìn)了部分立體車庫(kù)的先進(jìn)技術(shù)，開(kāi)始了立體車庫(kù)的制造和放置。在那個(gè)時(shí)候，中國(guó)的制造技術(shù)還是比較落后的，生產(chǎn)的立體車庫(kù)質(zhì)量和生產(chǎn)率都比較低下，無(wú)法滿足有車人士的需要，造成交通依舊擁堵，有車無(wú)處停。住在樓小區(qū)的樓下車庫(kù)的價(jià)格也是水漲船高，一路飆升。百姓們停車更難了。于是我國(guó)開(kāi)始大量的吸收國(guó)外的各種先進(jìn)的技術(shù)，無(wú)論是從設(shè)計(jì)、制造、安裝、維修等方面都有涉獵。慢慢的，中國(guó)的立體車庫(kù)市場(chǎng)開(kāi)始變得繁榮起來(lái)，在中國(guó)的一些上線城市立體車庫(kù)已經(jīng)隨處可見(jiàn)了。在住宅樓小區(qū)可以看到車庫(kù)在中央，居民們將車都停于此，存取車非常方便。商場(chǎng)的立體車庫(kù)大多數(shù)都是建造在地下，節(jié)省用地面積，市民們停好車可以直接由商場(chǎng)的電梯進(jìn)入商場(chǎng)購(gòu)物。提高了存取車效率，是市民們不用擔(dān)心車的安放問(wèn)題，從而安心購(gòu)物。雖然立體車庫(kù)如此的方便快捷，但是在我國(guó)還沒(méi)有完全的普及，只有大中城市，或者企業(yè)愿意投資的城市才有。而在中國(guó)更多的城市還是平面停車。我們國(guó)家的立體車庫(kù)產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展的不是太完善，政府也沒(méi)有相關(guān)的保護(hù)和優(yōu)惠政延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4策，這造成中國(guó)的企業(yè)家不是特別想要投資立體車庫(kù)相關(guān)的項(xiàng)目，這就形成了現(xiàn)在這種只有大城市立體車庫(kù)才會(huì)普及的現(xiàn)象。這樣對(duì)于其他地方的人民相對(duì)來(lái)說(shuō)不太公平，無(wú)法享受同樣的待遇。雖然現(xiàn)在的局面如此，但是還是有很多機(jī)械方面的企業(yè)間看中了立體車庫(kù)在中國(guó)的前景，因?yàn)槿丝跊Q定了車的數(shù)量，車的數(shù)量決定立體車庫(kù)的數(shù)量，而立體車庫(kù)的數(shù)量也就決定了企業(yè)家的利潤(rùn)。所以，中國(guó)的立體車庫(kù)的前景還是非常好的。相信國(guó)家會(huì)支持相關(guān)方面的企業(yè)，給予扶持。畢竟立體車庫(kù)的建造可以節(jié)約大量的用地，會(huì)減少國(guó)家土地資源的浪費(fèi)和緊缺。同樣也相信，若干年后，立體車庫(kù)會(huì)隨處可見(jiàn)，在中國(guó)普及，給更多的人帶來(lái)便利。1.3 立體車庫(kù)的分類立體車庫(kù)種類繁多，根據(jù)運(yùn)行方式和外觀特點(diǎn)可分為：垂直升降式，垂直循環(huán)式，多層循環(huán)式，平面移動(dòng)式，堆垛式，水平循環(huán)式，升降橫移式，簡(jiǎn)易升降式立體車庫(kù)等八大類。1.4 本章小結(jié)章節(jié)主要敘述了立體車庫(kù)的發(fā)展前景和空間，對(duì)于立體車庫(kù)的意義和內(nèi)容進(jìn)行了比較詳盡的闡述，還說(shuō)明了立體車庫(kù)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展史和成功的歷史背景。接下來(lái)文章將會(huì)對(duì)立體車庫(kù)的整體布局設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算以及 PLC 進(jìn)行設(shè)計(jì)并畫(huà)出立體車庫(kù)總裝圖、部分零件圖以及 PLC 控制圖。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5第二章 立體車庫(kù)的總體設(shè)計(jì)方案立體車庫(kù)主要有以下六種形式：垂直升降式、垂直循環(huán)式、簡(jiǎn)易升降式、平面移動(dòng)式、升降橫移式、巷道堆垛式 [2]。在我國(guó)主要用的是簡(jiǎn)易升降式車庫(kù)和升降橫移式立體車庫(kù)，升降橫移式立體車庫(kù)存取車方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便控制。而簡(jiǎn)易升降式車庫(kù)停車輛數(shù)量有限不太適合大規(guī)模建造，無(wú)法進(jìn)行較大空間的大規(guī)模布置和安裝 [3]，因此這次對(duì)于立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)選擇了升降橫移式。為了節(jié)省成本并多停車，可以做成地坑式升降橫移式立體車庫(kù)，這樣減少了電機(jī)的使用，同時(shí)也增加了停車位。如圖2.1 所示為地坑式升降橫移式立體車庫(kù)示意圖。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6圖2.1 地坑式升降橫移式立體車庫(kù)示意圖2.1 升降橫移自動(dòng)立體車庫(kù)選型升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)框架可分為以下兩種。1．四柱型式：這種型式的停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)框架穩(wěn)定性比較好，有較好的強(qiáng)度和剛度，特別適用于多層式的升降橫移類停車設(shè)備 [4]。2．二柱型式，這種型式的停車設(shè)備的最大優(yōu)點(diǎn)是具有廣闊的視野，方便司機(jī)師傅存取車方便。不足是對(duì)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性要求高，同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)框架的抗彎水平、抗壓水平、設(shè)計(jì)非常嚴(yán)格。車庫(kù)的布置方式有很多種，有全地上布置，半地上布置，全地下布置等例，普通居民區(qū)用的立體車庫(kù)一般就是全地上放置的，商場(chǎng)用的立體車庫(kù)一般為半地上或者全地下的立體車庫(kù)。全地上布置的車位一般為二層到七層之間，但市面上大部分的全地上布置車庫(kù)基本都為二層和三層，不選太高層的原因是因?yàn)閷訑?shù)越高，缸體結(jié)構(gòu)就越不穩(wěn)定。對(duì)于半地上布置的立體車庫(kù)，它比全地上布置立體車庫(kù)多了地下的車庫(kù)，因此，半地上的車庫(kù)可以停更多的車，即可以提供更多的車位，不足是挖地坑的成本也是比較大的，但是不容忽視的是，它明顯更節(jié)約土地資源，更符合市民們對(duì)車位的需求。全地下布置的車庫(kù)與全地上布置的車庫(kù)大體無(wú)差異，只是搬到地下而已，一般安裝在商場(chǎng)地下，方便市民停車之后直接購(gòu)物。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)72.2 立體車庫(kù)提升方式的選擇升降橫移立體車庫(kù)的升降方式大體有六種：（1）鋼絲繩式提升型式（2）鏈條式提升型式（3）液壓式提升型式（4）螺桿式提升型式（5）鋼絲繩和液壓混合提升型式（6）鋼絲繩和鏈條混合提升型式而本設(shè)計(jì)中立體車庫(kù)選用的為鋼絲繩和鏈條混合提升，其優(yōu)點(diǎn)是方便人員操作、方便維修、安裝。如圖2.3 所示，為車庫(kù)傳動(dòng)升降示意圖。圖2.3 立體車庫(kù)提升裝置示意圖而車庫(kù)橫移傳動(dòng)方式也可選用電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)輪進(jìn)行傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是可以控制鋼絲繩的方向，使車平穩(wěn)上升。2.3 立體車庫(kù)的其他部件立體車庫(kù)的其他部件還包括載車板，安全系統(tǒng)，橫移升降系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，電力控制系統(tǒng)，操作系統(tǒng)等 [5]。載車板是一種用于承載車輛的載體，一般用于立體車庫(kù)中來(lái)方便車輛停在其上，并進(jìn)行橫移或者升降運(yùn)動(dòng)。載車板的類型一般只有兩種，一種整體型，這種形式的好處體現(xiàn)在制造過(guò)程中，非常方便制造，可一氣呵成采用鍛造，做出來(lái)的載車板結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也很高，載車板上有焊接在上面的花紋，增大車和載車延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8板之間的摩擦，防止車輛在板上發(fā)生移動(dòng)。另外一種就是拼接型，拼接型載車板是由鋼板彎折而成，表面的花紋也是沖壓成型的然后用螺栓固定在彎折好的鋼板上，適合轎車的?？俊０踩到y(tǒng)是用于防止立體車庫(kù)在緊急情況時(shí)或急停時(shí)，載車板和汽車意外下降傷人或傷害機(jī)器自身的系統(tǒng)，其主要構(gòu)成就是安全掛鉤和安全架，安全掛鉤是安裝在載車板兩側(cè)共四個(gè)掛鉤，以達(dá)到穩(wěn)定防止墜落。而安全架安裝于載車板下方，在發(fā)生意外時(shí)會(huì)有一個(gè)托舉的作用。在安全掛鉤和安全架的聯(lián)手保護(hù)下，載車板手拉力和支持力的作用，因此大大減少了意外的的發(fā)生，這就是安全系統(tǒng)的原理和功用。PLC控制系統(tǒng)是用于中間層車位橫移和上下兩層升降的主要部分，是控制車輛移動(dòng)的比較重要的系統(tǒng)。2.4 自動(dòng)立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)參數(shù)停車位設(shè)計(jì)基本尺寸6300mm×2600mm×1640mm，允許停車的最大質(zhì)量不超過(guò)2000kg；車庫(kù)一共有三層上層可以停放3輛車只能升降，中間層可停放2輛車只能橫移，下層可停放三輛車也只能升降，車庫(kù)使用PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，操作人員采用面板操作；令車庫(kù)載車板提升和下降時(shí)間為 ：5s；令中間層載車板橫向移動(dòng)時(shí)間為 ：10s。2.5 立體車庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容及要求立體車庫(kù)框架結(jié)構(gòu)由四根支撐柱，各層的前后橫梁，左右縱梁等構(gòu)成。傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在框架的橫梁與立柱上，傳動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置，卷筒和鋼絲繩 [6]。鋼絲繩經(jīng)過(guò)導(dǎo)輪相連對(duì)上下兩個(gè)載車板進(jìn)行升高和下降的控制，橫移電機(jī)和橫移導(dǎo)軌控制中間的載車板進(jìn)行橫向移動(dòng)。由于車輛和鋼絲繩對(duì)載車板有力的作用，要求載車板具有一定的強(qiáng)度性能和剛度性能，因此，升降橫移式立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)包括：總體框架的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)、載車板的設(shè)計(jì)以及安全防護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和說(shuō)明。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)92.6 本章小結(jié)本章節(jié)完成了立體車庫(kù)布置方式的選擇為半地上式立體車庫(kù)即地坑式立體車庫(kù)，并且設(shè)計(jì)并且查閱了相關(guān)資料得出立體車庫(kù)的相關(guān)基本參數(shù)，方便之后的設(shè)計(jì)。車庫(kù)的傳動(dòng)方式選擇電機(jī)帶動(dòng)鏈條鏈條帶動(dòng)軸和卷筒利用鋼絲繩實(shí)現(xiàn)升降。最后了解并確定了車庫(kù)的一些部件和系統(tǒng)，以及安全防護(hù)裝置，為車庫(kù)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10第 3 章 立體車庫(kù)主體框架設(shè)計(jì)為了起到穩(wěn)定系統(tǒng)的作用，立體車庫(kù)的主體采用鋼架結(jié)構(gòu)，這對(duì)車庫(kù)的安全狀況起到了很好的保障作用，這個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)是立體車庫(kù)的最基本的原型，本章將對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。3.1 立體車庫(kù)的工作原理 1234567812345678123456781234567812345678圖3.1 立體車庫(kù)的工作原理圖本章主要設(shè)計(jì)了改進(jìn)版的三層升降橫移式的立體車庫(kù)，是以升降橫移式立體車庫(kù)總體的框架為基礎(chǔ)，將一層置于地下，其余層置于地上，從而實(shí)現(xiàn)車位數(shù)量的進(jìn)一步增加。設(shè)計(jì)的原理示意圖如圖 3.1 所示，上層和下層的車和載車板只做升降運(yùn)動(dòng)，不做橫移運(yùn)動(dòng)，中間的車和載車板僅僅做橫向的左右移動(dòng)。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11本次設(shè)計(jì)的原理是當(dāng)駕駛員形式汽車到達(dá)立體車庫(kù)前面時(shí)，按動(dòng)立體車庫(kù)上面的控制按鈕，使載車板移動(dòng)，然后將車停到指定的車位，最后再次按動(dòng)按鈕使車庫(kù)的車位復(fù)位。舉一個(gè)例子，舉一個(gè)例子，如果司機(jī)師傅要將車停在 1號(hào)車位，他需要在操作面板上按動(dòng)停 1 號(hào)車位按鈕，使 7 號(hào)載車板向右移動(dòng)，當(dāng)載車板觸碰到行程開(kāi)關(guān)后停止移動(dòng)，隨后 1 號(hào)車位下移，使得 1 號(hào)車位下移至地面，觸碰到行程開(kāi)關(guān)后停止運(yùn)動(dòng)。此時(shí) 1 號(hào)車位就體現(xiàn)在駕駛員的面前，駕駛員可以將車停進(jìn)去，由于位置傳感器和延時(shí)繼電器的作用，使 1 號(hào)車位隔了一段時(shí)間上移，當(dāng)觸碰到行程開(kāi)關(guān) 1 號(hào)車位上移停止，這樣駕駛員就完成了停車過(guò)程，操作非常簡(jiǎn)單，通俗易懂。以上就是地坑式立體車庫(kù)的基本原理。3.2 立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)立體車庫(kù)的總體結(jié)構(gòu)能主要是由鋼筋，鋼板等材料連接，并加以一定的連接和固定形成的簡(jiǎn)單框架，利用這種鋼制材料的大型框架，有利于提高強(qiáng)度和剛度，使得結(jié)構(gòu)承載能力更強(qiáng)，抗拉抗壓，耐磨并且具有一定的抗彎效果。而且剛結(jié)構(gòu)的框架其可靠性比較強(qiáng)，整體來(lái)說(shuō)質(zhì)量比較小，制作起來(lái)也比較簡(jiǎn)單，相比那些沉重的金屬材料，這種車庫(kù)方便拆卸和運(yùn)輸，可以輕易的轉(zhuǎn)移車庫(kù)的位置。值得一提的是，鋼結(jié)構(gòu)的車庫(kù)一般加工時(shí)間短，對(duì)于精度的保障還是很高的。所以，精度較高的立體車庫(kù)需要?jiǎng)偨Y(jié)構(gòu)的主體框架模式來(lái)滿足。因此，接下來(lái)本章會(huì)以鋼為材料進(jìn)行立體車庫(kù)的計(jì)算與說(shuō)明。如圖 3.2 為立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)原理示意圖，圖中顯示了鋼架的基本構(gòu)成。圖3.2 立體車庫(kù)的框架結(jié)構(gòu)原理圖延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)123.2.1 支撐柱的相關(guān)設(shè)計(jì)1．對(duì)支撐柱受力分析：車庫(kù)停放車輛質(zhì)量一般小于2000kg，因此取質(zhì)量為2000kg，對(duì)其車輛前后兩部分的載荷以3: 2分布進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)載車板質(zhì)量為大約為600kg，這樣每個(gè)車位滿載時(shí)的重量為2600kg。圖3.3 立體車庫(kù)的支撐柱受力圖當(dāng)車庫(kù)框架空載時(shí)支撐柱的受力分析如圖3.3 ：= =5x0.5x6000N=15000N P前 后（3.1）式（3.1）為車庫(kù)受力計(jì)算，其中前支撐柱所受的力為 ； 后支撐柱所P前 后受的力為 。P后當(dāng)車庫(kù)框架停滿載時(shí)支撐柱受力為：=5x0.5x6000N+5x0.5x0.6x2000N=45000N 前（3.2） =5x0.5x6000N+5x0.5x0.4x20000N=35000N 后（3.3）延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13其中式子（3.2）和（3.3）為計(jì)算立體車庫(kù)受力的公式。由于 ，所P?后前以對(duì)前支撐柱進(jìn)行校核。 支撐柱停車或者空載時(shí)，會(huì)產(chǎn)生車庫(kù)整體對(duì)它產(chǎn)生的壓應(yīng)力和剪切應(yīng)力，但是剪切應(yīng)力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，因此本次設(shè)計(jì)暫不考慮剪切應(yīng)力，只對(duì)柱的壓應(yīng)力展開(kāi)相關(guān)計(jì)算和校核。2．支撐柱的材料選擇和校核根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [7]，材料使用Q235A；圖3.4 20a 熱軋鋼示意圖查詢書(shū)中圖表得到20a熱軋工字鋼參數(shù)：屈服極限為 ， 彈性模235sMpa??量為 ， 比例極限為 ， 抗拉強(qiáng)度為 52061EMpa??20pa??， 高度為 h=200mm，腿寬度為 b=100mm，腰厚度為 d=7mm，橫37?～截面積為 W=35.578cm2，慣性矩為 ， ， 截面系數(shù)為 437Ixcm4y158Ic?， ， 慣性半徑為 ， ；32Wxcm?31.5yc?.xi2.1yicm。:17.IS延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14對(duì)支撐柱屈服強(qiáng)度校核：σ=P/W=45000/（35.578x0.0001）=12.65MPaλ1=100λ2=61.6，因此，?12前立柱應(yīng)該屬于細(xì)長(zhǎng)桿，應(yīng)按照歐拉公式來(lái)計(jì)算臨界載荷 。柱的最載荷crpPmax=P前=45000N，由歐拉公式求臨界壓力，其中金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)查詢表格為 1.8~3,nn????取Pσ=π 2EI/（2l） 2=141364N （3.8）式子（3.8） 為計(jì)算臨界壓力的公式。rcP延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15前支柱的穩(wěn)定安全系數(shù)n= Pσ/Pmax=141364/45000=3.14nω=3 （3.9）式子（3.9）為計(jì)算安全系數(shù)公式。由于nnω，所以前支柱滿足相關(guān)穩(wěn)定性要求。3.2.2 對(duì)橫梁的受力分析橫梁主要受載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用，根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A 圖3.5 橫梁圖如圖3.5，橫梁的總長(zhǎng)度為7.8m，由螺栓固定在框架上，其中縱梁每2.6m一個(gè)分布在橫梁上?，F(xiàn)對(duì)其中一個(gè)橫梁進(jìn)行受力分析，并畫(huà)出其受力簡(jiǎn)圖，如圖3.6所示。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16圖3.6 橫梁受力分析圖根據(jù)圖3.6 ，由平衡方程求出A,B兩點(diǎn)的支反力 和 ：RAFB先求出前橫梁受力：1213+780N5F???車 載（3.10）其中式子（3.10）為計(jì)算前方橫梁受力的公式。后橫梁受力：1213+420N5FF???車 載（3.11）式子（3.11）為計(jì)算后方橫梁受力的公式。由于前方橫梁承受的力超過(guò)后方橫梁所受的力，所以對(duì)前方橫梁進(jìn)行校核 [9]。R17802.50(2.5)17.8BFKN????A178.延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17（3.12）式子（3.12）為計(jì)算AB兩點(diǎn)支反力的公式。集中力作用在截面上的彎矩分別為：， ; AM=0BR12.540NFm??A2B（3.13）式子（3.13）為計(jì)算橫梁彎矩公式。從以上分析中可求得最大彎矩：;max450NM?A??6.187.23zKMpaW?????（3.14）其中式子（3.14）為計(jì)算橫梁的彎曲許用應(yīng)力的公式。由于滿足強(qiáng)度條件，因此通過(guò)校核可以放心使用。校核梁的切向應(yīng)力：查表得 ； 。:17.2IxS?d0.cm由剪力圖得：,將其代入切應(yīng)力強(qiáng)度公式，maxF.8SKN??*maxa 22F178014.78zs MpaIb? ???????（3.15）其中式子（3.15）為計(jì)算橫梁的切向許用應(yīng)力的公式。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的校核該橫梁同時(shí)滿足正應(yīng)力和切應(yīng)力兩方面的強(qiáng)度條件，因此，可以放心使用。3.2.3 對(duì)于縱梁的受力分析根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用20a熱軋工字鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A；延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18圖3.7 縱梁圖如圖3.7，為縱向梁，其主要受到車和載車板的重力所產(chǎn)生的拉應(yīng)力以及彎曲應(yīng)力，本文將對(duì)縱梁進(jìn)行簡(jiǎn)單的受力分析，其中縱梁長(zhǎng)度設(shè)置為 ，其相6.3m鄰兩個(gè)固定點(diǎn)間的距離約為 ，離縱梁兩端最近的兩個(gè)固定點(diǎn)離兩端的3.954m?距離均為 。對(duì)于縱梁并畫(huà)出受力簡(jiǎn)圖如下圖3.8 所示。1.5m圖3.8 縱梁受力分析圖根據(jù)受力分析，由靜力的平衡條件求出A,B兩點(diǎn)的支反力 和 ：RAFB其中左右縱梁：；121+650N2F???車 載中間縱梁1213F車 載（3.16）其中式子（3.16）為計(jì)算縱梁所受應(yīng)力的公式。因?yàn)橹虚g的縱梁所受的力幾乎沒(méi)有旁邊的支柱加以支撐，其所受應(yīng)力大于左邊和右邊縱梁所受的應(yīng)力，因此本文將對(duì)中間縱梁進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19;RB130.5130(4.15)36FKN????A.（3.17）式子（3.17）為計(jì)算AB兩點(diǎn)的支反力的公式。集中力作用在截面上的彎矩分別為：， ; AM=0BR13NFm??A2B（3.18）式子（3.18）為計(jì)算縱梁彎矩的公式。從之前的分析求出最大彎矩：；max130NM?A??654.827z MpaW??????（3.19）其中式子（3.19）為計(jì)算縱梁的彎許用應(yīng)力公式。符合彎曲許用應(yīng)力條件。對(duì)橫梁的切應(yīng)力進(jìn)行校核：查表得 ；:17.2IxS?；d0.cm由圖可知 ,代入切應(yīng)力的強(qiáng)度公式，maxF13SKN???*max221310.87zs MpaIb? ???????（3.20）其中式子（3.20）為計(jì)算縱梁切應(yīng)力的公式。因此滿足正應(yīng)力以及切應(yīng)力強(qiáng)度條件的縱梁，可以放心使用。3.3 載車板受力分析校核根據(jù)《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，選用14b熱軋槽鋼（GB 706—88） [15]，材料使用Q235A；延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20如圖3.9，總體長(zhǎng)度為3.95m的載車板,其受到力約為 ,受到力作用q=20N的的長(zhǎng)度為2.8m左右，根據(jù)以上條件，對(duì)載車板采用彎曲變形校核。圖3.9 載車板圖紙如圖3.10 為載車板受力情況分析：圖3.10 橫梁受力分析圖為了不影響立體車庫(kù)的工作，需要減小車輛停在載車板時(shí)所產(chǎn)生的形變，否則無(wú)論是在停車方面還是機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)方面都會(huì)存在相當(dāng)嚴(yán)重的問(wèn)題。因此，要對(duì)載車板的撓度和強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算和校核。查閱材料力學(xué)的書(shū)籍，撓曲方程為：24xqlfEI??（3.21）式子（3.21）為計(jì)算撓曲公式。其最大撓度為：延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)214max38qlfEI?（3.22）式子（3.22）為計(jì)算最大撓曲公式。由于彈性模量 ， 慣性矩 ， ，52061EMpa??4609Ixc?4y61.Icm?， 受力長(zhǎng)度 ； 4y61.Icm?.8lm由上述條件計(jì)算得出：；4 45max 1802.2.910m3860qlfEI ??????由于這種材料載車板的變形量?jī)H僅為 ，不足以對(duì)車庫(kù)的運(yùn)行5.產(chǎn)生干擾，并且滿足撓度公式要求，因此可以安全放心的使用。對(duì)載車板的強(qiáng)度校核：22max0.50.8M4.98qlKNm???A（3.23）其中式子（3.23）為計(jì)算彎矩公式。查材料力學(xué)附錄表3， 3=87.1zWc最大應(yīng)力為：??3maxax64.905.Mpa871zM??????（3.24）其中式子（3.24）為計(jì)算載車板強(qiáng)度的校核的公式。載車板采用14b熱軋槽鋼可以滿足使用過(guò)程中的各個(gè)要求，可以安全放心的使用，至此已經(jīng)完成了載車板相關(guān)計(jì)算。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)223.4 本章小結(jié)本章節(jié)對(duì)于立體車庫(kù)的基本構(gòu)成做了比較詳盡的計(jì)算和校核，在立體車庫(kù)的框架方面，我們進(jìn)了支撐柱的受力分析，以及強(qiáng)度的運(yùn)算和校核；同時(shí)也對(duì)立體車庫(kù)的橫梁和縱梁進(jìn)行了受力情況分析，并也對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度等運(yùn)算和校核。在立體車庫(kù)的內(nèi)置部件方面，我們還計(jì)算了載車板的強(qiáng)度和撓度，為立體車庫(kù)總體基本結(jié)構(gòu)提供了安全保障。延邊大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23第 4 章 立體車庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)立體車庫(kù)的傳動(dòng)基本都是靠機(jī)械傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)的，通過(guò)液壓，氣壓和PLC都能夠控制系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，它們都各有各的優(yōu)點(diǎn)，然而采用PLC控制系統(tǒng)傳動(dòng)的立體車庫(kù)是相對(duì)較多的。PLC控制系統(tǒng)傳動(dòng)有比較多的優(yōu)點(diǎn)，比如工作的時(shí)候不會(huì)像氣壓和液壓傳動(dòng)系統(tǒng)那樣出現(xiàn)漏油等現(xiàn)象，維修比較方便，單位體積重量輕，方便工作人員操作，停車效率極大地提高了，這得使城市的居民都能享受高科技帶來(lái)的福利。因此，PLC控制系統(tǒng)的立體車庫(kù)已經(jīng)成為當(dāng)今使用最廣泛的立體車庫(kù)了。