簡易升降式智能小型雙層立體停車裝置設(shè)計(jì)說明書

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1、小型雙層立體停車裝置 Small Double-deck Stereo Parking Devic 摘要 簡單的升降智能停車空間緩解了民用停車問題，但降低了立體停車空間的穩(wěn)定性，縮短了三維停車空間設(shè)備的使用壽命，同時提升過程中三維停車平臺的框架變形。 框架變形屬于非線性結(jié)構(gòu)問題，解決變形的問題框架首先建立機(jī)床模型，然后是傾斜力矩框架，支撐和強(qiáng)度計(jì)算，然后使用有限元分析軟件AnsysWorkbench模塊 將色譜柱旋轉(zhuǎn)0和90。在工程力學(xué)性能模擬計(jì)算框架下，得到了兩種工況下框架的變形量、主要變形方向、主應(yīng)力和最大應(yīng)力位置，最后利用測試軟件系統(tǒng)對樣機(jī)進(jìn)行了變形測試。根據(jù)原型試驗(yàn)結(jié)果，

2、驗(yàn)證了機(jī)械模型，根據(jù)分析結(jié)果分析了三維停車空間裝置框架的問題，提出了改進(jìn)框架的建議，即三維停車為空間框架穩(wěn)定性設(shè)計(jì)提供重要的參考值。。 關(guān)鍵詞：立體；車庫；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)  Abstract with 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 h

3、as 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 te

4、chnology 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 technol

5、ogies 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 h

6、igh-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 錄 摘要 1 Abstract 2 1緒論 1 1.1

7、課題研究的背景 1 1.2研究意義 1 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.3.1國外研究現(xiàn)狀 2 1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3 2立體停車裝置設(shè)計(jì)開發(fā)過程 8 2.1技術(shù)分析比較和方案確定 8 2.2總體設(shè)計(jì) 8 2.2.1機(jī)架結(jié)構(gòu)部分 9 2.2.2 載車板部分 9 2.2.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 2.2.5安全防護(hù)設(shè)計(jì) 18 2.3立體立體停車裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 18 2.3.1動力系統(tǒng)計(jì)算 18 2.3.2結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 22 3簡易升降式智能立體停車位框架力學(xué)分析 26 3.1工作原理 27 3.2力學(xué)模型的建立 27 3.2.1框架模型假設(shè) 28 3.2.2框

8、架模型建立 28 3.2.3傾翻力矩的計(jì)算 28 3.2.4支撐力的求解 29 3.2.5框架強(qiáng)度分析 29 3.3仿真分析 30 3.3.1有限元模型的建立 31 3.3.2 0位置時仿真結(jié)果分析 32 3.3.3 90位置時仿真結(jié)果分析 34 3.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 36 結(jié)語 39 參考文獻(xiàn) 40 致 謝 42 41 1緒論 1.1課題研究的背景 啊進(jìn)入21世紀(jì)，中國經(jīng)濟(jì)通過不斷完善發(fā)展模式，保持了良好穩(wěn)定發(fā)展的步伐。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和良好的消費(fèi)環(huán)境，人們對生活的期望越來越高，人均擁有的汽車數(shù)量逐年增加，私家車的擁有量增長依然顯著。汽車保有量激增與停

9、車位限制之間的矛盾日益明顯。 在居民區(qū)，大中城市的停車難度尤為明顯，許多城市在停車管理方面投入了大量精力，但略有放緩。在高峰時段居住區(qū)隨意占用道路和停車位的現(xiàn)象仍然嚴(yán)重，增加了交通管理的負(fù)擔(dān)，降低了居民的生活質(zhì)量。城市停車費(fèi)很高，停車位年收入達(dá)數(shù)萬元，對城市的發(fā)展是一個很大的影響。目前的停車?yán)щy和日益嚴(yán)重的停車現(xiàn)象早已引起關(guān)注。一些一二線城市已經(jīng)開始使用具有更高土地效率的立體車庫，而其他城市也紛紛效仿，引進(jìn)這種立體車庫 1.2研究意義 要想能夠解決目前國內(nèi)所面臨的“停車難”問題，主要有兩個可行的途徑，一個方面是將汽車限號，另一方面是提高停車場的利用率。雖然許多主要城市已經(jīng)實(shí)施了汽車限號，

10、但許多車主找不到停車位，因?yàn)椴糠謱?shí)施不能完全解決停車問題。高速，安全，方便的停車要求，立體停車設(shè)備的使用已成為一種新的解決方案，需要研究立體停車方案。立體車庫可以更好地利用土地資源，提高空間利用率，并使停放的車輛達(dá)到最大化。此外，在地下停車場使用地下空間可以減少對地面空間的占用，從而進(jìn)一步提高土地資源的利用率。面向地下停車場的多層停車場可以進(jìn)一步提高空間利用率。因此，對面向地下停車場的多層停車場的研究起著非常重要的作用，在一定的土地面積的情況下，多層停車場的建設(shè)成本較低，這是普通停車場成本的一半，并且汽車停車面向高速化，能夠獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著汽車保有量的增加，立體車庫必然成為現(xiàn)如今的停車

11、趨勢。 目前有許多立體車庫用于實(shí)際的作用中，但是生意并不是很理想，車主都不愿把車子開進(jìn)里面去，因?yàn)榈谝粋€是因?yàn)榱Ⅲw車庫是新時代的產(chǎn)物，停放費(fèi)用較高，主要的原還是因?yàn)闆]有普及，難以尋找車位，與一般車庫停車位相比不是一件容易的任務(wù),普通停車場迅速解決當(dāng)前的問題,。因此，無處不在的地下停車場可以被使用，因此，需要研究面向底下車庫的雙向立體停車場，研究前景遠(yuǎn)大。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.3.1國外研究現(xiàn)狀 立體車庫在國外起步早，這些國家和地區(qū)包括歐洲、日本、美國和韓國。在許多這些國家中，技術(shù)處于最前沿，許多立體聲停車設(shè)備首先在發(fā)達(dá)國家引入，主要是日本，德國和韓國。 1959年引進(jìn)機(jī)械車庫技術(shù)

12、后，日本這個占地面積小的小國家，因?yàn)檎嫉孛娣e小，人口有繁多，所以一直是亞洲立體停車場的創(chuàng)始人，從最初的單一垂直發(fā)展了了40多年到垂直升降機(jī)。有各種類型的機(jī)械，如類，橫向循環(huán)，垂直循環(huán)，簡單吊裝等。其中，新明河，石川島，日精，三菱重工等100多家公司制造機(jī)械停車庫，用于國家立體車庫的建設(shè)，所以一直處于世界領(lǐng)先地位。 韓國的多層停車產(chǎn)業(yè)受益于各級政府的關(guān)注和支持，但最初還是引進(jìn)和吸收，但現(xiàn)在它開發(fā)了各種類型的機(jī)械多維停車設(shè)備可以用。目前，韓國的機(jī)械停車系統(tǒng)正處于穩(wěn)定發(fā)展階段。歐洲國家目前的情況是由于更好的土地規(guī)劃，土地不是特別緊張，并且立體車庫中的多層次提升和快速升降占主導(dǎo)地位。集中體現(xiàn)在巷道堆

13、垛類產(chǎn)品上。 國外對停車問題的研究早在40多年前就已經(jīng)開始了，特別是在美國和日本等發(fā)達(dá)國家。國外對城市停車問題的研究主要通過大量的實(shí)際數(shù)據(jù)來分析城市停車需求，并對停車規(guī)劃和停車政策管理進(jìn)行了仔細(xì)的我比對分析。 例如，美國于1956年發(fā)布的“城市停車指南”主要通過近70個城市的停車調(diào)查，研究這些城市停車場的特征與城市建設(shè)規(guī)模之間的關(guān)系。隨后幾年又出版了對于城市 CBD停車問題的研究的《城市中心停車》、《停車指導(dǎo)原則》等對于城市停車問題的探討并建立了相應(yīng)的停車需求預(yù)測模型。 機(jī)械式立體停車裝置在國外的發(fā)展已經(jīng)好幾十年了。二十世紀(jì)初的停車位,在一些發(fā)達(dá)國家就覺得不夠用,所以從那時起就開始針對這方

14、面做出有一系列的研究,為糾正的停車問題，第一大國美就于1920研發(fā)了第一個升降停車位，雖然那時候的技術(shù)還比較落后，停的汽車數(shù)量也不是很多,但毫無疑問,立體升降車庫具有明顯的優(yōu)勢。許多發(fā)達(dá)國家相繼加強(qiáng)了對立體停車裝置的研究。在日本、法國、德國和韓國，立體聲停車系統(tǒng)的發(fā)展相對較快。日本立體車庫的發(fā)展速度最快，是世界立體車庫發(fā)展的前沿。目前在日本的機(jī)械停車場的停車位總數(shù)為400萬。日本在機(jī)械停車的研發(fā)、制造和管理方面處于世界領(lǐng)先地位，在立體停車和停車能力方面也是世界第一。這些發(fā)達(dá)國家和發(fā)達(dá)國家將更多的高科技應(yīng)用于立體停車裝置，將立體停車裝置推向自動化和智能方面。此外，越來越多的注意力集中在立體車庫的

15、成本效益和更有利可圖的立體停車裝置的發(fā)展上，同時保證質(zhì)量。 國外立體車庫的主要特點(diǎn)是:第一個使技術(shù)科技水平高，能夠?qū)嵤┳詣痈袘?yīng)其次，車庫產(chǎn)品的成本效益更高，取車速度非常的快，方便快捷。重點(diǎn)不僅是停車密度和高性能，還包括產(chǎn)品的盈利能力和立體車庫的成本;第三，車庫的選擇更適合于現(xiàn)場情況，以確保停車問題在沒有浪費(fèi)的情況下得到解決。 1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)從改革開放開始，人們逐漸買起了新車，隨著汽車日益增加，停車問題困擾著許多人，所以從80年代之后，國內(nèi)就開始了對停車問題的研究，停車矛盾日益加重，因此才使得我國對停車方面的問題研究加大力度。1998 年中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院完成的“九五”科

16、技攻關(guān)專題“大城市停車場系統(tǒng)規(guī)劃技術(shù)”的研究，該研究主要通過對城市停車需求的分析以及 停車需求基于車輛的行駛基于停車供應(yīng)之間的關(guān)系建立停車需求模型。上海城市建設(shè)學(xué)院通過比較和分析上海不同年份的車輛停放特征，建立了基于車輛運(yùn)動的線性關(guān)聯(lián)模型。 1997年，上海市城市綜合交通規(guī)劃局和上海市規(guī)劃管理局共同研究分析了上海停車場的政策，管理和規(guī)劃。在對城市中心區(qū)路內(nèi)機(jī)動車的停車需求采用基于出行的停車需求預(yù)測方法，建立二元線性模型，還有許多學(xué)者致力于城市停車需求方面的研究，提出了各種不同的方法來預(yù)測停車需求，從而為城市的停車場規(guī)劃、管理提供了理論基礎(chǔ)。 中國機(jī)械停車系統(tǒng)的開發(fā)和使用也是一種引進(jìn)、吸收、

17、開發(fā)和制造的手段。自2003年以來,中國工業(yè)機(jī)械泊車穩(wěn)步發(fā)展和快速增長,不僅通過大大改進(jìn)車庫的類型,而且還通過使用先進(jìn)技術(shù),例如監(jiān)測速度在許多庫里,例如機(jī)械、建筑、結(jié)構(gòu)和光電轉(zhuǎn)換頻率。通過這種方式，車庫管理的安全性和穩(wěn)定性得到了很大的保證。在建立車庫方面也取得了重大進(jìn)展。在這里，集成傳輸提高了設(shè)備的可持續(xù)性。組合式概念機(jī)械結(jié)構(gòu)有利于組裝和拆卸、使建造速度大大提高，提高了建造的效率，而且材質(zhì)全部采用新型材料，強(qiáng)度大，不易磨損，都是采用H型鋼材，載車的板子使用鍍鋅的材質(zhì)，并且采用光導(dǎo)定位來進(jìn)行尋車，非常方便快捷。 立體車庫能很好的解決我們城市交通面臨的“停車難”問題，但是目前而言，國內(nèi)還處于模仿

18、，研發(fā)階段，這與國外發(fā)達(dá)國家相差甚遠(yuǎn)。然而，國內(nèi)立體車庫的發(fā)展是相當(dāng)可觀的，正朝著高速的方向上發(fā)展，而且起步較晚并不意味著它不能超過國外一些發(fā)達(dá)國家。，在有些方面甚至趕超了發(fā)達(dá)國家。國內(nèi)地下停車場立體車庫也有公司在做，例如廣東盈佳無避讓立體車庫生產(chǎn)的YJK型框架式立體停車裝置、河南中州起重集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的雙層地下立體車庫、上海禾通大型地下機(jī)械車庫生產(chǎn)的PJS-BM-HT設(shè)備等。但是目前由于地下室條件的種種限制，導(dǎo)致目前市面上很多機(jī)械立體車庫針對地下室安裝出現(xiàn)了各種不同的問題，并且有待解決。 國內(nèi)立體停車裝置以平面停車為主。國家停車方面的發(fā)展尚處于早期階段,仍然需要解決若干問題:首先,沒有統(tǒng)

19、一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或界定限制這些設(shè)備,其次,許多國內(nèi)產(chǎn)品都是引進(jìn)國外的，自己并沒有真正掌握這一技術(shù)，所以建造起來比較緩慢。立體車庫行業(yè)沒有大公司，他們根本無法主導(dǎo)整個市場。最后，政府對立體停車行業(yè)沒有很好的政策。對車主造成了更大的負(fù)擔(dān)。但是，與此同時起點(diǎn)低意味著高的進(jìn)步空間。 隨著我國人民生活水平提高，汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車已經(jīng)不再是讓我們可望而不可及的高端產(chǎn)品了，我國轎車的數(shù)量迅速上升，2014年國內(nèi)汽車保有量將近1. 3億，全國有40個城市的汽車數(shù)量超過105萬輛，城市停車位的數(shù)量難以滿足市民停車需求，停車難的矛盾日益突出。隨之房地產(chǎn)行業(yè)的迅速發(fā)展和我國對立體停車位研究技術(shù)不斷完善，我國的立

20、體停車裝置行業(yè)發(fā)展迅速。目前常用有塔式立體停車裝置、升降橫移式立體車庫、無避讓式單側(cè)立體停車位和框架平移回轉(zhuǎn)式智能立體停車位等立體停車位。塔式立體停車裝置、升降橫移式立體車庫多應(yīng)用在大型公共場所或停車數(shù)量多場所，停車、取車所需時間長； 無避讓式單側(cè)立體停車位單體立體柱帶動臺板平移、旋轉(zhuǎn)、升降，完成汽車的進(jìn)庫和出庫，由于機(jī)架單側(cè)受力，該裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力不均勻，旋轉(zhuǎn)軸承等零部件常發(fā)生損壞。毛君、謝苗等自2010年至今對智能立體停車位的結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)進(jìn)行了開發(fā)研究并改進(jìn)，并申報(bào)了發(fā)明型專利和實(shí)用新型專利。簡易升降式智能立體停車位有結(jié)構(gòu)簡單可靠、整機(jī)重量輕，占地空間小，加工制造成本低，操作簡單，自動

21、化程度高，整機(jī)與地面多點(diǎn)接觸，機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)好、升降平穩(wěn)，泊車時間短，結(jié)構(gòu)可達(dá)到防風(fēng)、防震、防腐性能等優(yōu)點(diǎn)。簡易升降式立體停車位得到了廣泛的應(yīng)用。簡易升降式立體停車位在提高停車位容積率緩解停車難的問題的同時在工作過程中出現(xiàn)了一些問題： 立體停車位臺板的車輛在上升過程中，立體停車位設(shè)備的框架出現(xiàn)了相對較大的變形，車輛在上升過程中晃動量較大，震動感強(qiáng)烈，影響了設(shè)備的穩(wěn)定性。由于框架自身問題縮短了設(shè)備的工作壽命，影響了立體停車位設(shè)備的市場推廣，阻礙了國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。因此改善立體停車裝置框架為設(shè)計(jì)一種可靠性高、穩(wěn)定性好、耐用的立體停車裝置尤為重要。 2003 年彭斌龔海峰等人對升降橫移式立體車庫結(jié)

22、構(gòu)、控制系統(tǒng)等進(jìn)行了研究；2005年周智慧基于CAE方法對立體停車裝置剛架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析和最優(yōu)化設(shè)計(jì)；2005年廖慶對垂直升降式機(jī)械立體立體停車裝置的總體結(jié)構(gòu)和存取機(jī)構(gòu)等進(jìn)行了研究；2008年湯偉對升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)優(yōu)化及控制策略分析；2011年楊承超隔層桁架式抗側(cè)力鋼構(gòu)架立體停車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一系列研究；2012年毛君、佟陽、劉爽等人采用理論分析和虛擬樣機(jī)技術(shù)相結(jié)合的辦法對智能立體停車位和停車位的防墜落系統(tǒng)進(jìn)行了研究；2012年劉延利后懸臂式升降橫移式立體車庫的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和系統(tǒng)動力學(xué)分析25-40；2012年張振悅對智能立體停車裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)；2013年劉小華在考慮幾何

23、非線性影響情況下對帶環(huán)箍層鋼框架立體停車結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力、穩(wěn)定性及系統(tǒng)的動力性能進(jìn)行了分析研究； 同年陳婷婷和毛君等人建立了升降橫移式停車位的力學(xué)模型，并進(jìn)行了分析計(jì)算。為結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性提供了建議。   2立體停車裝置設(shè)計(jì)開發(fā)過程 2.1技術(shù)分析比較和方案確定 啊現(xiàn)有的兩層固體停車系統(tǒng)有兩種類型：簡易升降式和臥式升降式。 簡易升降式結(jié)構(gòu)簡單，使用不方便，操作不安全，用途少。 升降式停車系統(tǒng)適應(yīng)現(xiàn)場，可與不同的地形和空間相結(jié)合，規(guī)?？纱蠡蛐?，土木工程要求相對較小。 相對較低。 設(shè)備應(yīng)用程序非常常見。 分析和比較表明，不同結(jié)構(gòu)的設(shè)備有其自身的性能特點(diǎn)和適用性。設(shè)計(jì)目標(biāo)被確定

24、為盡可能好地提高使用效果，從提高設(shè)備性能到滿足應(yīng)用要求，同時考慮到制造困難和制造成本。 最終確定的開發(fā)方案是： ----研究開發(fā)兩層升降橫移式立體停車裝置; ----采用電機(jī)驅(qū)動方式； ----采用型鋼結(jié)構(gòu)框架和拼裝式載車板； ----采用手動、光機(jī)電和PLC組合控制。 2.2總體設(shè)計(jì) 立體停車裝置共有上、下兩層；水平和橫向的可以分為2到9個跨度，每個跨度都可以擺放一臺車輛，允許不同類型的庫;每個車位都有一個載車板，較低的車位水平移動，可以自由進(jìn)入車輛。上面的座位是垂直的，與下面的平移運(yùn)動相結(jié)合，形成上座位的下降位置，并實(shí)現(xiàn)上層汽車的進(jìn)入。 停車場的上升和橫向運(yùn)動都是由電動馬達(dá)

25、驅(qū)動的。 各部分運(yùn)動的控制是通過PLC實(shí)現(xiàn)。 所有停車單元的控制系統(tǒng)都通過現(xiàn)場總線連接到總監(jiān)控制室。通過主控制室對所有車庫進(jìn)行實(shí)時控制，進(jìn)行車輛的存取。 設(shè)備總體劃分成六大部分： a）機(jī)架結(jié)構(gòu)部分; b)載車板部分； c)傳動系統(tǒng)； d)控制系統(tǒng)； e)安全防護(hù)系統(tǒng)。 2.2.1機(jī)架結(jié)構(gòu)部分 該裝置的框架由鋼結(jié)構(gòu)組成，該鋼結(jié)構(gòu)支撐并引導(dǎo)上板和下板。設(shè)計(jì)的框架采用H型鋼焊接而成，并采用高強(qiáng)度螺栓連接，形成堅(jiān)固的框架。實(shí)用新型具有外形簡單，剛性好，強(qiáng)度高，抗風(fēng)，穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足停放的要求。 考慮到使設(shè)備適應(yīng)不同的現(xiàn)場條件并執(zhí)行任何不同的應(yīng)用組合

26、，框架結(jié)構(gòu)是部分模塊化的，結(jié)構(gòu)部件具有良好的通用性和互換型。 2.2.2 載車板部分 載車板分為兩種類型：上載板和下載板。裝載板時的垂直提升運(yùn)動，下載板時的水平移動上板和下載板的主要結(jié)構(gòu)類似，左右縱梁和前后兩根梁用螺栓固定面板在上側(cè)以矩形框架的形式連接，并且鋪設(shè)由彼此嚙合的波紋板制成的面板。在組裝電路板之前，其組件需要不同的表面處理，以使電路板耐用。載板是三維停車裝置的常見組合，因此需要多功能性和兼容性，并且構(gòu)造過程應(yīng)滿足大規(guī)模生產(chǎn)和易于組裝的需要。 由于承載板的實(shí)際使用受到運(yùn)動，載荷和沖擊，采用彈性體的設(shè)計(jì)原理和預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)方法，以確保結(jié)構(gòu)具有大承載能力，穩(wěn)定停車和無負(fù)荷噪音的特點(diǎn)

27、被采納了。 裝載板的面板采用冷軋鍍鋅波紋鋼板組裝而成，表面光滑，無縫，防銹，防防腐蝕，防水，外觀美觀。在面板連接到裝載平臺后，其橫截面為微拱，雨水或車輛油沿拱形表面泄漏流入車輛側(cè)板的水槽，車輛停放在下層它不會污染。面板組件配備有用于去除負(fù)載噪聲的裝置，使得當(dāng)車輛進(jìn)入時，車輛的撞擊或滾動不會產(chǎn)生巨大的金屬摩擦噪音。可調(diào)節(jié)的轎廂定位機(jī)構(gòu)設(shè)置在面板上，以允許轎廂在不受外部環(huán)境影響的情況下在加載板上保持正確的停放位置。 發(fā)生位移。 （1）上載車板 設(shè)備其中最重要的組成部件就是上載車板。上載車板的好壞決定設(shè)備運(yùn)行是否安全。從設(shè)備的操作安全性的角度來看，雙鉤裝置安裝在裝載板上，鉤裝保護(hù)裝置設(shè)置在其

28、前部，以便在錯誤地拆下懸掛鋼絲繩時提供安全保護(hù)功能。在后部提供自鎖。防跌落裝置用于防止上部車輛在長期存放期間的后期跌落現(xiàn)象并起到安全作用。 自鎖防墜鉤裝置的設(shè)計(jì)采用機(jī)電聯(lián)鎖互鎖控制的方法。當(dāng)上傳板升高到位時，它被機(jī)械結(jié)構(gòu)自動鎖定，以限制上載的汽車向下移動。當(dāng)需要降低裝載板時，通過控制電磁鐵釋放機(jī)械鎖定機(jī)構(gòu)，以平穩(wěn)地降低裝載板。鎖定機(jī)構(gòu)對稱地布置在裝載板的后部，并且兩個機(jī)構(gòu)必須同時被激活。如果此操作錯誤，上傳的汽車板不能平穩(wěn)降低或傾斜，這可能導(dǎo)致崩潰。因此，防墜落裝置的設(shè)計(jì)和制造是一項(xiàng)重要技術(shù)。此外，雙電磁鐵控制用于提供操作可靠性。根據(jù)使用條件，特殊牽引電磁鐵與電磁鐵制造商共同設(shè)計(jì)和制造，推桿

29、自動復(fù)位，推里比一般的都要大，且剛度強(qiáng)。電磁鐵還具有自整流功能，通過整流將輸入AC220V交流電源轉(zhuǎn)換為DC200V直流電。這減少了組件操作期間的噪音。 （2）下載車板 下載板在水平方向做運(yùn)動時，給上載板提供空間。通過聯(lián)軸器和長驅(qū)動軸驅(qū)動托架板下方的兩個驅(qū)動輪來實(shí)現(xiàn)下載板的水平移動。長驅(qū)動軸的軸線應(yīng)與電機(jī)的輸入軸保持一定程度的同軸度，否則電機(jī)的有效輸出會減小，甚至可能變得不穩(wěn)定甚至停止運(yùn)動。因此，與轉(zhuǎn)移部件的安裝相關(guān)的參考表面的設(shè)計(jì)應(yīng)給出精度要求。 同時使用四個接頭以簡化加工并提高安裝精度。通過在安裝過程中調(diào)整聯(lián)軸器，消除了加工和連接誤差，從而可以滿足運(yùn)動要求并且可以提高精度。 2.2

30、.3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳動系統(tǒng)分為升降傳動機(jī)構(gòu)、橫移傳動機(jī)構(gòu)。 （1）升降傳動系統(tǒng) 每一個裝載板都配備了一個獨(dú)立的發(fā)動機(jī)和鋼絲繩的組合傳動裝置。當(dāng)發(fā)動機(jī)以順時針方向旋轉(zhuǎn)時，加載板上升，當(dāng)發(fā)動機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn)時，加載板下降。根據(jù)地板和車輛重量確定電纜所需的傳輸功率。發(fā)動機(jī)功率由傳動功率和地板運(yùn)動速度決定。從頂部的上下載板之間的距離是由車身高度決定的，繩子的長度是由這個距離決定的，最后，鏈條的大小是由傳輸功率決定的,鏈節(jié)形狀及大小。 一般的立體車庫都是采用三種方式：鋼絲繩加滑輪式，套筒滾子鏈(片式關(guān)節(jié)鏈)+鏈輪式;起重專用環(huán)形鏈條+鏈輪式.經(jīng)過分析比較。選中鋼絲繩十滑輪式模式。 優(yōu)點(diǎn) : 使

31、用鋼絲繩+滑輪類型作為提升停車板的形式的優(yōu)點(diǎn)在于它安裝方便，并且在鏈條連接過程中不必考慮鏈條扭曲或鏈條纏繞。 鋼絲繩+滑輪式非常適合滑輪傾斜現(xiàn)象。 從成本上考慮，鋼絲繩+滑輪式成本最低。 缺點(diǎn): 鋼絲繩使用鋼絲繩表面和滑輪之間的摩擦力，以防止鋼絲在鋼絲上下移動時滑動。然而，因?yàn)橛玫臅r間比較長，所以用的過久就會造成老化，導(dǎo)致滑輪不靈活，導(dǎo)致摩擦過大。 鋼絲繩的運(yùn)輸能力相對較差。用的時間過久，鋼絲繩自身伸展。這樣就會導(dǎo)致過松，使車庫發(fā)生傾斜。 鋼絲繩就是壽命有一定的要求,日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(信息技術(shù)科)決定,電纜型不銹鋼應(yīng)改成車庫每五年,這要求額外負(fù)擔(dān),使用和保養(yǎng)車庫。 YHH滑輪是一

32、系列高質(zhì)量的滑輪它具有明顯的美、輕盈、剛度、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)工作條件，確?；喌难b載能力和壽命?；喛梢猿休d70t，使用壽命可以達(dá)到9年,最長傾斜至5斜、海洋運(yùn)輸、建筑、舉起水能、商品等領(lǐng)域的理想。 圖2-1 上載車板升降原理圖 （2）橫移傳動系統(tǒng) 每個下載板的后端都配備了一個單獨(dú)的減速電機(jī)傳輸系統(tǒng)，隱藏在加載板中。4個鋼輪安裝在下載板的底部，可以在導(dǎo)軌上運(yùn)行，其中2個是活動輪，安裝在長傳輸軸的兩端，另外2個單獨(dú)安裝。電動機(jī)減速機(jī)驅(qū)動長軸傳動，長軸上的鋼動輪在導(dǎo)軌上運(yùn)行，使下載板能夠進(jìn)行橫向運(yùn)動。 圖2-2下載車板橫移原理圖 3.2.4控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 兩層升降橫移式立體停車裝置

33、存取車輛的過程是自動進(jìn)行的。當(dāng)需要進(jìn)行取車時，按下控制托盤上的按鈕，與車輛裝載板上的數(shù)字相同，裝載板自動運(yùn)行，并在出發(fā)地點(diǎn)停止。在設(shè)備的入口處安裝了一對光電開關(guān)，底盤配備了警報(bào)器和鈴聲。當(dāng)車輛進(jìn)入房間時，警報(bào)器發(fā)出閃光，而門鈴響著警告行人和車輛安全。如果車輛沒有停在位置上，或者車體太長，警報(bào)和鈴聲同時響起，提醒司機(jī)。 在攤位的兩邊都安裝了紅色緊急開關(guān)。在不安全的情況下，設(shè)備立即停止，在一邊或另一邊按下緊急紅色開關(guān)。一旦問題解決，釋放緊急開關(guān)，設(shè)備就可以恢復(fù)正常運(yùn)行。在電氣控制方面，發(fā)動機(jī)的過載保護(hù)功能是固定的。在發(fā)動機(jī)過載或過熱的情況下，安全開關(guān)會自動彈出，以避免長時間的過載或過熱，從而保護(hù)

34、驅(qū)動電機(jī)。 車庫由一個先進(jìn)的PLC控制，通過預(yù)先編程的程序，可以進(jìn)行全自動操作，省去了人力，并可以根據(jù)使用要求，方便地調(diào)整運(yùn)行參數(shù)。 （1）中央控制單元 電氣控制系統(tǒng)的中央控制器使用法國施耐德公司生產(chǎn)的tsx-37系列PLC(可編程控制器)。這種類型的PLC廣泛應(yīng)用于建筑和升降機(jī)，工作時非常穩(wěn)定，不易出現(xiàn)故障，與此同時，這種類型的PLC雖然體積非常小，但是運(yùn)算速度極快，還可以進(jìn)行擴(kuò)展，便于現(xiàn)場安裝和設(shè)備的功能擴(kuò)展。因此十分適合在立體車庫中作為中央控制單元使用。 （2）檢測單元 為了使立體車庫更安全，更容易使用和提供良好的維修設(shè)備，我使用了由施耐德制造的光電開關(guān)、接近開關(guān)和極限開關(guān)。當(dāng)

35、車輛進(jìn)入車庫時，整個系統(tǒng)通過安裝在車庫不同部分的檢測設(shè)備來控制車輛倉庫的狀態(tài)，并向司機(jī)提供明確的指示，以確保車輛和人員的完全安全。如果車輛不能很好的倒進(jìn)去，系統(tǒng)會及時通知司機(jī)，并幫助司機(jī)將車輛調(diào)整到自己需要的感覺。如果車輛太長，停車時系統(tǒng)會不斷發(fā)出警告。當(dāng)用戶從庫中取出汽車時，系統(tǒng)的檢測設(shè)備不斷地監(jiān)視用戶的位置。當(dāng)系統(tǒng)檢測到用戶處于潛在危險(xiǎn)的位置時，它會立即停止，并要求用戶進(jìn)入下一個操作的安全位置。 （3）PLC控制 ①設(shè)備運(yùn)行工況 我們開發(fā)了一種兩層立體停車裝置，兩層都有5個車位。在實(shí)踐中，一套設(shè)備可以根據(jù)座位的大小來配置9到17輛具有經(jīng)濟(jì)可比性的汽車?；绢愋偷纳弦患壟鋫淞巳齻€可移動

36、的運(yùn)輸板和兩個水平移動的運(yùn)輸板運(yùn)送到下一級，其工作過程如圖2-4所示。 圖 2- 3 工作流程圖 圖2-5顯示了5車庫的基本工作狀態(tài)，當(dāng)用戶選擇第一輛車并存放汽車時，需要將第一輛車從二樓降至一樓。有在第一塊板下降之前，第三塊板上升到第二層，第一塊和第四塊板根據(jù)控制系統(tǒng)的指令由橫向電機(jī)自動向右移動。眼睛被上傳到電路板的底部。這個地方空置。在第一層的第四和第五裝載板向右移動后，從行程開關(guān)輸出就位信號，并且從PLC控制系統(tǒng)向升降馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)輸出命令，并且提升馬達(dá)驅(qū)動傳動系統(tǒng)操作并且1號裝載板下降。當(dāng)1號載板就位時，下限行程開關(guān)發(fā)送到位

37、信號，PLC控制系統(tǒng)指示提升電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)停止運(yùn)行。此時，自動停車過程完成，用戶可以將車輛存放在車庫中。 圖2-4 工作狀態(tài)圖 ②程序設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)備運(yùn)行控制的要求，用戶應(yīng)用程序使用模塊化結(jié)構(gòu)，包括手動模塊、主控制模塊、判斷優(yōu)化模塊、邏輯輸入和輸出模塊、故障處理模塊等。在PL7M編程軟件的支持下，它是用梯形邏輯語言編寫的。增加了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以提高系統(tǒng)操作的可靠性，防止人為操作錯誤或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的故障。在監(jiān)視室里，我們可以觀察所有設(shè)備的運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)和處理緊急事故。系統(tǒng)應(yīng)用程序的編程圖如圖2-7所示。編程如下: 1)初始化系統(tǒng)的投入，然后對系統(tǒng)的所有電氣設(shè)備進(jìn)行自動檢查，以確保

38、不同的控制點(diǎn)和設(shè)備回到系統(tǒng)的初始位置。 2)系統(tǒng)安裝后進(jìn)入主控制模塊。根據(jù)優(yōu)先原則，保持到達(dá)位置的最大位置。在每一個運(yùn)輸板移動之前，首先要知道目的地是否有一個空的位置，在移動之前是否有一個空的位置，以及前后的運(yùn)動是如何進(jìn)行互鎖的。自由位置的選擇是根據(jù)與橫向電機(jī)相對應(yīng)的開關(guān)運(yùn)動的信息決定的。液壓提升系統(tǒng)的啟動和停止動作也由相應(yīng)的軌跡開關(guān)決定。當(dāng)多個車輛同時出庫時，必須通過優(yōu)化控制模塊來判斷最接近行動的優(yōu)先級。 3)故障警報(bào)程序允許實(shí)時收集有關(guān)設(shè)備故障的信息，并及時發(fā)送聲光報(bào)警信號，以提醒司機(jī)和司機(jī)的方向。如果在執(zhí)行程序時，有人進(jìn)入車庫空間，或者車輛太長，系統(tǒng)就會進(jìn)入故障處理系統(tǒng)。PLC將

39、根據(jù)鎖定關(guān)系停止設(shè)備的運(yùn)行，并進(jìn)行手動操作。該程序是完整和有效的，以確保兩層起重裝置的所有操作都是可靠的。機(jī)電一體化的要求完全符合該設(shè)計(jì)要求，并使效果得到充分發(fā)揮。 控制系統(tǒng)在停車場立體聲組成,PLC,擁有較高程度的自動化,特別是在經(jīng)常性座位,從而實(shí)現(xiàn)自動化停車場;使設(shè)計(jì)達(dá)到人們的需求，停車時方便快捷。 圖2-6 應(yīng)用程序框圖 我們對設(shè)備的調(diào)試運(yùn)行結(jié)果表明:該控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，功能完善，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，性能價(jià)格比較好，非常適合于在多層多車位類型的車庫設(shè)備中使用。 2.2.5安全防護(hù)設(shè)計(jì) 車庫設(shè)備承載的是汽車，有些汽車非常昂貴，所以對安全性必須要有一個很高的要求，要

40、滿足安全可靠的性能。 （1）停車位置保護(hù) 一對光電開關(guān)設(shè)置在框架前柱的適當(dāng)位置，以實(shí)現(xiàn)停車位置的前端檢測?？烧{(diào)節(jié)的機(jī)械止動件設(shè)置在每個裝載板上，以提供對停車位置的后端的檢測。光電開關(guān)的信號連接到聲光電報(bào)警裝置，當(dāng)停車時位置的前端超出范圍時裝置就會連續(xù)記性報(bào)警，蜂鳴器鳴叫，提示司機(jī)修正位置。 理人員使超長車輛離開，當(dāng)超長車輛離開后，聲光報(bào)警裝置停止工作。 （2）防墜落裝置 在上載車板上設(shè)置自鎖型的防墜落掛鉤裝置，用于防止上載車板的墜落。上海邁迅科技有限公司的FBZ-5立體車庫防摔裝置入選。工作原理如下，保護(hù)裝置由電磁鐵，掛鉤，支架，開關(guān)和其他部件組成。電磁鐵自身帶有整流裝置及復(fù)位機(jī)構(gòu)，

41、當(dāng)接通電源時電磁鐵產(chǎn)生磁力，使銜鐵吸合同時將吊勾推出保護(hù)區(qū)域微動開關(guān)接通發(fā)出信號，車板方能上下移動。當(dāng)電磁鐵斷電銜鐵自動復(fù)位，吊勾靠自身重量回到起始位置的同時微動開關(guān)斷開，從而車板起到防墜落保護(hù)作用。 2.3立體立體停車裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1動力系統(tǒng)計(jì)算 電力系統(tǒng)分為兩部分：橫穿車輛運(yùn)動的動力系統(tǒng)和移動車輛的動力系統(tǒng)。 這兩個系統(tǒng)使用電機(jī)和液壓系統(tǒng)作為動力源。 （1）橫移載車板動力系統(tǒng)計(jì)算 運(yùn)動原理如圖2-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖所示，電機(jī)減速機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)直接驅(qū)動載車板行走輪轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)載車板橫移運(yùn)動。 注：1—軸承 2—行走論 3---聯(lián)軸器 4---傳動軸 5---電

42、機(jī) 圖2-1下載車板機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 1)主要參數(shù)的確定 橫移運(yùn)動行程s=2400mm 橫移運(yùn)動時間t= 20s 橫移速度V，主要由設(shè)備運(yùn)行周期，周圍環(huán)境的安全性，載車運(yùn)行時的平穩(wěn)性等因素確定。 行走輪直徑:由結(jié)構(gòu)尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為120mm. 橫移載車板自重=550kgf=5500N 載車板額定載荷=1800kgf=18000N 2) 功率計(jì)算 電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速n計(jì)算:. 其中:橫移速度V = 120 mm/s 行走輪直徑D=80mm 驅(qū)動力矩M 計(jì)算: 由機(jī)械手冊1冊表1-1-7. 1-1-9. 1-1-10 行走

43、輪與鋼導(dǎo)數(shù)的靜摩擦系數(shù): 行走輪與鋼導(dǎo)數(shù)的滾動摩擦系數(shù): 滾動軸承的摩擦系數(shù): 正壓力: 則 : 起動驅(qū)動力矩: 行走驅(qū)動力矩: 電機(jī)功率計(jì)算: 倍 因?yàn)樾枰目臻g比較少，所以在選擇減速器時需要注意空間，選擇日本住友的電機(jī)減速機(jī)，其參數(shù)如下: 輸出扭矩: 輸出轉(zhuǎn)速: 功率 : N =0 .4 kW 負(fù)載板額定負(fù)載是最大負(fù)載，實(shí)際使用概率非常小，可停放的汽車重量通常在1000kgf到1600kgf之間，具體取決于型號，因此不需要額外的電源。 選擇0.2k W電機(jī)是經(jīng)濟(jì)的。 允許電動機(jī)短時間過載，靜摩擦引起的大啟動電阻轉(zhuǎn)矩不會

44、損壞電動機(jī)。 修正載車板的運(yùn)動參數(shù): 載車板實(shí)際運(yùn)行速度: 載車板實(shí)際橫移時間: （2）升降載車板的動力系統(tǒng)計(jì)算 裝載板的兩側(cè)由平衡鋼絲繩拉動形成導(dǎo)軌，后端由帶有兩根吊繩的固定滑輪操作，滾輪由軸推動，實(shí)現(xiàn)裝載板的升降，在運(yùn)動中，提升繩由鋼絲繩制成 圖2-2 升降原理圖 1) 主要參數(shù)確定 載車板升降速度: 上升時間 : 下降時間 : 行程 : 鋼絲繩受力分析:平衡繩承重約為提升載荷的1/4，上升時提升繩承載是提升載荷的1/2。 升降載車板自重=7000N 升降載車板額定載荷=18000N :.平衡繩拉

45、力: 提升繩拉力: 油缸推力 : P=25000N 2) 繩長及其強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)繩的拉力選擇繩條是提升系統(tǒng)中最重要的部分，對車庫設(shè)備的安全起著絕對重要的作用。選用江蘇省泰州市正申工索具有限公司產(chǎn)品。其有足夠的裕量。 繩強(qiáng)度計(jì)算: 提升繩運(yùn)動速度<0.6m/s，屬于低速繩傳動。由于載荷大，靜強(qiáng)度占主導(dǎo)地位，計(jì)算靜強(qiáng)度比計(jì)算疲勞強(qiáng)度更經(jīng)濟(jì)。 繩靜強(qiáng)度 式中:繩極限拉伸載荷Q=86700N 有效圓周力 設(shè)計(jì)功率: 機(jī)械手冊2, 1 3-84頁表13-2-3查得，=1.2 繩傳遞功率 因而繩靜強(qiáng)度非常安全 提升電機(jī)選用樂清市弘基電機(jī)，其參數(shù)如下： 功率 : N

46、 =2 .2 kW 提升減速機(jī)選用廣州祺強(qiáng)CD-B型減速機(jī)。 2.3.2結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算 升降橫移式立體停車裝置的鋼結(jié)構(gòu)部分主要由兩根前立柱、四根后立柱、兩個橫梁、四條縱梁用螺栓連接構(gòu)成。機(jī)架結(jié)構(gòu)尺寸及型鋼尺寸，按功能要求及結(jié)構(gòu)要求已選定，下面對主要部件進(jìn)行校核計(jì)算。 （1）機(jī)架立柱穩(wěn)定性計(jì)算 立柱是設(shè)備重量的重要承受件，為此進(jìn)行穩(wěn)定性校核。 立柱亦屬等截面立柱，受壓靜力，立柱受力狀態(tài)簡化如圖2-3所示。為中心壓桿，其穩(wěn)定條件為: (= 3) 圖2-3后立柱受力簡圖 圖2-4后立柱Y-Y截面 1)立柱的截面特性 立柱截面尺寸如圖2-4 面積A=BH+bh

47、 =1.8x12.5+10.7x0.65=29.455 其中:B=1.8cm,H=12.5cm,b=10.7cm,h=0.65cm； 慣性矩 其中:B=1.8cm,H=12.5cm,b=10.7cm,h=0.65cm； 慣性半徑 2)計(jì)算壓桿柔度 壓桿柔度 其中: 壓桿全長1=200cm; 由機(jī)械手冊1,1-154頁表1-1-104查得:u=2,=2.467; 慣性半徑==3.15 求壓桿柔度范圍值 其中: 彈性模量E=206； 比例極限=220； 求壓桿柔度范圍值 其中: 屈服極限=235x ; 常數(shù)查機(jī)械手冊1, 1-156頁表1-

48、1-107, a=30400 N/cm2; b=112 N/cm2; 比較127<,立柱屬于大柔度壓桿，按歐拉公式計(jì)算臨界載荷。 3)計(jì)算臨界載荷 臨界載荷（） 其中 : 立柱的工作載荷=37000N; 壓桿全長1=200cm; 慣性矩I= 293; 彈性模量E=206; 由機(jī)械手冊1,1-154頁表1-1-104查得:=2.467; 工作安全系數(shù): 由機(jī)械手冊1，1-152頁表1-1-100查得，金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿安全系數(shù)，取=3。 滿足受力穩(wěn)定性條件，結(jié)構(gòu)安全。 （2）機(jī)架梁強(qiáng)度校核計(jì)算 梁可以簡化為固定梁，受力狀態(tài)如圖2-5所示。梁的反力分別作用在B、C點(diǎn)。

49、 圖2-5前橫梁受力簡圖 圖2-6梁X-X截面 1)梁截面特性計(jì)算 梁截面尺寸見圖2-6. 面積:A =BH一 慣性矩: 抗彎截面模數(shù): 2)最大變曲力矩 其中: 作用力P==11506.63N 梁長度1=7200mm 梁AB, BC, CD段長度 系數(shù): 3)最大撓度: 4)彎曲應(yīng)力: 5) 許用應(yīng)力 許用彎曲應(yīng)力 取 前梁的材料為Q235，拉伸許用應(yīng)力為 許用彎曲應(yīng)力 滿足要求。 3簡易升降式智能立體停車位框架力學(xué)分析 簡易升降式智能立體停車位在國內(nèi)具有廣泛的應(yīng)用前景。本文首先建立了

50、立體停車位設(shè)備的框架的力學(xué)模型，然后對框架的傾翻力矩、支撐力、強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算求解，并且通過Ansys Workbench模塊，對框架進(jìn)行了仿真計(jì)算分析，得到框架變形云圖和應(yīng)力云圖。為設(shè)計(jì)更合理的框架和立柱提供一定的參考價(jià)值。 3.1工作原理 本文研究的智能立體停車位以簡易升降單臂式立體停車位為例。設(shè)備由軌道、框架主體、回轉(zhuǎn)升降立柱、臺板和驅(qū)動控制系統(tǒng)組成。簡易升降單臂式立體停車位的模型如圖3.1所示。 圖3.1 單臂式立體停車位模型 運(yùn)動原理采用的是無避讓型車位的橫移、旋轉(zhuǎn)、升降三個動作。工作過程： 經(jīng)鏈輪獲得動力的行走輪沿軌道把車位運(yùn)到一層停車位外端，利用多桿機(jī)構(gòu)使立柱向

51、外旋轉(zhuǎn)90，經(jīng)鋼絲繩帶動的臺板下降至地面，司機(jī)把車開到臺板上的停車位置后拉起停車制動并離開車，升降機(jī)帶動臺板升至指定高度后立柱開始回轉(zhuǎn)90，回轉(zhuǎn)完成后車位沿導(dǎo)軌移動到初始位置，臺板開始緩慢下降使臺板與框架接觸，讓框架來承受車和臺板的重量。 3.2力學(xué)模型的建立 框架的形狀是影響簡易升降式智能立體停車位的性能關(guān)鍵。具有升降功能側(cè)的框架橫斷面呈h形，另一側(cè)立柱框架橫斷面呈I形，車庫的下半部分是呈n形的一層車庫，該結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、占用空間小、在升降和回轉(zhuǎn)過程中結(jié)構(gòu)多點(diǎn)受力，延長了設(shè)備的使用壽命。但是在工作中升降機(jī)將載車的臺板沿回轉(zhuǎn)立柱上升過程和回轉(zhuǎn)立柱向回轉(zhuǎn)90過程中，由于車和臺板自重，使框架

52、需承受轉(zhuǎn)矩，出現(xiàn)了框架較大的變形情況，并且工作過程滑套、導(dǎo)軌、臺板和立柱等關(guān)鍵部件受力也較為復(fù)雜。所以需對框架建立力學(xué)模型進(jìn)行分析。 3.2.1框架模型假設(shè) 1、左右框架和立柱式相對于安裝地平面垂直；2、左框架的前后立柱和右框架的前后立柱的橫截面相等；3左框架的前后立柱和右框架的前后立柱為剛性件；4、立柱為剛性件。 3.2.2框架模型建立 以右框架底梁前從動輪與軌道的接觸中心為原點(diǎn)建立空間坐標(biāo)系o － xyz，模型如圖3.2所示。各個參數(shù)的含義及計(jì)算過程簡示如圖2。 圖3.2力學(xué)分析示意圖 3.2.3傾翻力矩的計(jì)算 實(shí)際上傾翻力矩的產(chǎn)生，是由于臺板和載車的重心在設(shè)備四個支撐點(diǎn)

53、之外。使四個支撐點(diǎn)的受力大不和方向不同。傾翻力矩發(fā)生沿x軸和y軸。x軸和y軸傾翻力矩的計(jì)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———框架總重取23. 6 k N;G1———臺板總重，取6. 8 k N;G2———載車總重，取20 k N（ 公稱載重） ；lx———右 底 梁 后 輪 中 心 沿x軸 的 偏 移 距 離；ly———左底梁前輪中心沿y軸

54、的偏移距離；lz———初始狀態(tài)臺板底面偏離xoy面的距離；∑Mx———設(shè)備繞x軸的力矩之和，∑My－設(shè)備繞y軸的力矩之和；F1、F2、F3、F4———如圖2中所示框架內(nèi)各個行走輪的支撐力；x0、y0、z0———框架中心偏離三個坐標(biāo)軸的坐標(biāo)；x1、y1、z1———臺板中心偏離三個坐標(biāo)軸的坐標(biāo)；x2、y2、z2———載車中心偏離三個坐標(biāo)軸的坐標(biāo)。 當(dāng)∑Mx= 0且∑My= 0時設(shè)備穩(wěn)定； 當(dāng)Mx、My出現(xiàn)負(fù)值時，即產(chǎn)生傾翻力矩，該力矩需要由扣輪來平衡。 3.2.4支撐力的求解 如圖2所示，建立空間直角坐標(biāo)系平面坐標(biāo)系oxyz，設(shè)四個支撐輪的支撐力分別為F1、F2、F3、F4，由受力平衡可得

55、 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） 同時各個力還滿足 解以上方程組，可解得 F2= A2－ F1，F(xiàn)4= A － A1－ A2+ F1 計(jì)算扣輪的拉力的公式為 3.2.5框架強(qiáng)度分析 在初始位置時，載車板和車的重量直接作用在框架的連接梁上，整個框架受力較小，可不做計(jì)算，當(dāng)載車板載車時發(fā)生升降回轉(zhuǎn)過程中，此時產(chǎn)生傾翻力矩，對框架損害較大，根據(jù)前面傾翻力矩的計(jì)算可知傾翻力矩最

56、大為只為臺板提升所需最高位置剛要進(jìn)行回轉(zhuǎn)時和回轉(zhuǎn)規(guī)定角度剛要降落時，對框架受力和變形影響較大?？蚣苤饕l(fā)生在向y的正方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)?？蚣艿氖芰δＰ腿鐖D3.2所示。 圖3.3 框架受力分析 框架的強(qiáng)度分析 其中 式中，M —合成彎矩；WZ—為框架等效抗彎截面系數(shù)；I1、I2、I3分別為左框架、右框架、中間連接梁的等效慣性矩。 3.3仿真分析 臺板在框架上工作時會使框架產(chǎn)生較大的變形和應(yīng)力，并且變形應(yīng)力分布較為復(fù)雜，使設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命下降。為了進(jìn)一步了解框架整體所受應(yīng)力、變形的分布情況，利用計(jì)算機(jī)分析進(jìn)行仿真分析以載重車輛正好停放在臺板預(yù)定位置為例對立柱受力情況進(jìn)

57、行分析。車輛和臺板的自重經(jīng)滑套作用在立柱上，產(chǎn)生一較大的傾翻力矩。該力矩使框架產(chǎn)生變形，使立體停車位在工作過程中出現(xiàn)晃動。仿真分析分臺板選擇0和90時臺板在最高位置兩種工況進(jìn)行分析。 3.3.1有限元模型的建立 由于計(jì)算機(jī)條件的限制，建設(shè)有限元的計(jì)算工作量，進(jìn)行了模型簡化： （1） 省去了如軸承、墊板、螺栓、螺母等對計(jì)算結(jié)構(gòu)影響不大的零件。 （2） 將左框架、右框架及連接梁看作成一個零件并簡化為剛體材料。 （3） 將立柱組件看作一個零件并簡化為剛體材料。 （4） 將左右框架底座簡化成與地面接觸。 （5） 臺板經(jīng)滑套作用在立柱的作用力直接作用在立柱組件上。 框架和立柱的材料的采用

58、45鋼，材料的密度為7. 86 10－ 6kg / mm3材料的彈性模量為E = 206 GPa，剪切模量560 MPa，泊松比μ = 0. 25，屈服極限為1 170MPa。采用六面體域網(wǎng)格劃分方式對立柱和框架進(jìn)行網(wǎng)格劃分，劃分網(wǎng)格完成后，對模型進(jìn)行施加約束和邊界條件。對框架底座采用固定約束； 臺板和立柱旋轉(zhuǎn)0并且臺板升至最高工作位置時，對立柱的轉(zhuǎn)矩Mx= － 35 k Nm，My= － 5. 6 k Nm。臺板和立柱旋轉(zhuǎn)90并且臺板升至最高工作位置時，對立柱的轉(zhuǎn)矩為Mx= － 5. 6 k Nm，My= － 35 k Nm。然后進(jìn)行求解。 圖3.4 框架總變形云圖 圖

59、3.5 框架y方向變形云圖 3.3.2 0位置時仿真結(jié)果分析 從圖3.4至圖3.5所示立體停車位載重2噸時框架的變形量分析： 左框架左底梁封板變形量非常小，左框架的立方管及兩彎管從下向上變形量從0到逐漸增大至8 mm，變形量最大值對應(yīng)位置在左框架橫方管，變形方向?yàn)閥方向。右框架右底梁的變形量非常小，支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接板以下的右框架變形量較小，從支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接板以上的右框架變形量明顯增加，右框架變形量最大值為17. 8 mm，最大變形對應(yīng)位置在立柱上端和框架上部回轉(zhuǎn)連接板與立柱接觸點(diǎn)，變形主要發(fā)生在左右方向，左右方向的最大變形達(dá)到17 mm。 圖3.6

60、 框架主應(yīng)力云圖 圖3.7 框架最大應(yīng)力云圖 從圖3.6至圖3.7所示立體停車位載重2 t時知框架所受主應(yīng)力最大值為695. 7 MPa，主應(yīng)力最大值對應(yīng)位置在立柱下端和右框架底部與立柱接觸點(diǎn)； 框架所受最大應(yīng)力為641. 9 MPa，最大應(yīng)力對應(yīng)位置在立柱下端與右框架與立柱接觸點(diǎn)，左框架、右框架的支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接點(diǎn)最大應(yīng)力比較明顯，最大應(yīng)力值達(dá)150 MPa。該應(yīng)力在框架許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，符合強(qiáng)度要求。 3.3.3 90位置時仿真結(jié)果分析 圖3.8 框架總變形云圖 圖3.9 框架x方向變形云圖 從圖3.8至圖3.9所示立體

61、停車位載重2噸時框架的變形量分析知： 左框架左底梁封板變形量非常小，左框架的立方管及兩彎管從下向上變形量從0到逐漸增大至4 mm，變形量最大值對應(yīng)位置在左框架橫方管前端，變形方向?yàn)榍昂蠓较?。右框架右底梁的變形量非常小，支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接板以下的右框架變形量較小，從支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接板以上的右框架變形量明顯增加，右框架變形量最大值為8. 4 mm，最大變形對應(yīng)位置在立柱上端和框架上部回轉(zhuǎn)連接板與立柱接觸點(diǎn)，變形主要發(fā)生在前后方向，前后方向的最大變形達(dá)到8 mm。實(shí)際工作過程中，扣輪和軌道存在間隙，間隙量為2. 5 0. 5mm，在此工作狀態(tài)下，由于載重車量和臺板因自

62、重使框架向前發(fā)生偏轉(zhuǎn)，經(jīng)計(jì)算偏轉(zhuǎn)量為8 mm。綜上所述，框架在受力后總的變形量為8 + 8. 4 = 16. 4 mm。左框架和右框架在同一高度上，前側(cè)比后側(cè)變形量大。 從圖3.10至圖3.11所示立體停車位載重2噸時知框架所受主應(yīng)力最大值為90 MPa，主應(yīng)力最大值對應(yīng)位置在立柱下端和右框架底部與立柱接觸點(diǎn)； 框架所受最大應(yīng)力為128 MPa，最大應(yīng)力對應(yīng)位置在右框架后斜拉筋與后拉筋連接點(diǎn)，右框架的支架前拉筋連接板和支架后拉筋連接點(diǎn)和右框架與右地腳板接觸點(diǎn)最大應(yīng)力比較明顯，最大應(yīng)力值達(dá)125 MPa。該應(yīng)力在框架許用應(yīng)力范圍之內(nèi)，符合強(qiáng)度要求。 圖3.10 框架主應(yīng)力云圖

63、 圖3.11框架最大應(yīng)力云圖 3.4實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 為求立體停車位框架在實(shí)際工作過程中變形和應(yīng)力，建立了立體停車位設(shè)備樣機(jī)，從用配配重塊代替汽車進(jìn)行測量框架的最大變形實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)臺由立體停車位樣機(jī)、DH5925便攜式數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)、應(yīng)變片等。實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)物如圖3.12、圖3.13所示。 圖3.12實(shí)驗(yàn)平臺 圖3.13 動態(tài)信號測試系統(tǒng) 由于我們關(guān)心的是框架在工作過程中最大變形量問題，因此在框架和立柱上選擇好測量點(diǎn)，黏貼應(yīng)變片，連接好DH5922N通用型動態(tài)信號測試分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集分析。根據(jù)車型重量分布不同，把配種塊分布在左端（Y +） 和右端（Y －） 分別進(jìn)行試驗(yàn)，選

64、擇出最大的測量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。 表1 不同工況下變形量 從表可以看出測量結(jié)果顯示框架在前后配重相等0位置工況時總變形量最大，最 大變形量為21. 21mm，理論仿真計(jì)算該位置的變形量為17. 869 mm，二者接近。表明了理論仿真計(jì)算與實(shí)際相符。并且從實(shí)際測量結(jié)果可以分析出，當(dāng)左右后配重相等時，總變形主要發(fā)生沿前后方向上，運(yùn)動過程中主要體現(xiàn)沿一個方向上的擺動。當(dāng)左右配重不相等時，3方向中最大變形方向變形量減小，另外兩方向分變形量增加，運(yùn)動過程中主要體現(xiàn)一個主方向上的擺動和另一個方向的次要擺動。結(jié)合本文的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以深入的研究立體停車位框架受力，以提高立體

65、停車位的穩(wěn)定性。 結(jié)語 本文以簡易升降式智能立體停車位框架為研究對象，介紹了工作原理，運(yùn)用了靜力學(xué)理論計(jì)算了框架的傾翻力矩、支撐力等，通過有限元分析軟件進(jìn)行了力學(xué)分析，最后通過對樣機(jī)進(jìn)行了模擬測試試驗(yàn)分析，最后得到以下結(jié)論： 1) 載車的臺板在上升過程中框架的主要變形方向是沿前后擺動，框架受力最大的位置在立柱下端與右框架連接位置、右框架筋的連接處和滑套與立柱接觸位置； 載車臺板上升至頂端后旋轉(zhuǎn)至框架上方的過程中框架的主要變形方向由前后擺動變?yōu)樽笥覕[動，框架受力最大位置在立柱下端與框架連接位置和立柱上端位置。受力最大位置均在材料的屈服強(qiáng)度范圍內(nèi)，但是長期工作會加重立柱下端、頂端和右框架受

66、力最大位置材料的磨損，降低工作壽命。 2) 針對多工況對樣機(jī)進(jìn)行了測試分析，得出了立體停車位在工作工程中框架的變形數(shù)據(jù)，變形數(shù)據(jù)與仿真分析數(shù)據(jù)相近，由于仿真分析過程中忽略了次要分析部件和底座固定約束代替了導(dǎo)軌移動約束，致使測試變形數(shù)據(jù)高于仿真分析數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了理論分析和仿真分析的合理性。 根據(jù)分析的結(jié)果可以對簡易升降立體停車位框架提出建議： 停車位的框架在安裝過程中，左右框架的中性面分別與y軸成鈍角安裝，然后安裝橫梁，以彌補(bǔ)回轉(zhuǎn)立柱在回轉(zhuǎn)過程中沿y方向的變形，來減小左右方向的晃動量； 增加右框架頂端連接板的強(qiáng)度，可減少左右方向和前后方向的晃動量； 增加右框架各筋連接處和右框架與立柱連接位置的強(qiáng)度，減少框架的疲勞破壞，為立體停車位框架提供一種能夠提供穩(wěn)定性的可能性方法。 隨著國家經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增強(qiáng)，人民生活水平的進(jìn)一步提高，以及科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對生活和工作環(huán)境的要求更具舒適性、便捷性、安全性和智能性。所以智能大廈、智能小區(qū)和自動化立體車庫具有很大的發(fā)展空間（包括技術(shù)和數(shù)量）。自動化立體車庫目標(biāo)特點(diǎn)是：高智能性、高協(xié)同性、高便捷性及高