【導(dǎo)讀】立體車庫是專門實(shí)現(xiàn)各種車輛的自動停放及科學(xué)寄存的倉儲設(shè)施。汽車保有量的不斷增加，停車難問題己經(jīng)成為大中型城市的一個普遍現(xiàn)象。決城市靜態(tài)交通問題的重要途徑。究對象，綜合考慮立體車庫制造成本和運(yùn)行效率的雙重因素。式車庫結(jié)構(gòu)為研究模型。升降橫移式立體車庫就其組成部分而言，可分為三大部。本文簡單介紹了車庫的主體。運(yùn)行原理，運(yùn)用力學(xué)理論對升降橫移式立體車庫的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的力學(xué)分析，動系統(tǒng)中軸的強(qiáng)度等。程序，并經(jīng)調(diào)試、運(yùn)行，證明采用可編程序控制器作為控制系統(tǒng)簡單易行。其穩(wěn)定、可靠、快速、性價比高的特點(diǎn)使得控制系統(tǒng)非常完美。證了車輛的絕對安全，使得整個車庫可以安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

　　

【正文】 M 9549? ???? MnN nM ???? 起起N 倍起 ??N 由于結(jié)構(gòu)緊湊，容納電機(jī) 的空間狹小，選擇 臺灣明椿電氣 的減速電機(jī)，其參數(shù)如下： 輸出扭矩： ?T 輸出轉(zhuǎn)速： m/ ?n 功率： ?N 載車板的額定載荷是承載的最高上限，實(shí)際使用概 率很小，通?？梢圆窜嚨能囕v的重量都在 1000kgf1600kgf之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇 的電機(jī)比較經(jīng)濟(jì)電機(jī)允許短時超載，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機(jī)損壞。 載車板設(shè)計(jì) 載車板用來承載庫存車輛，按結(jié)構(gòu)形式有框架式和拼板式兩種。框架是載車板用型鋼和鋼板焊接承載框架，并多數(shù)采用中間突起結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)停車通道和中間凸起的頂面鋪設(shè)不同厚度的鋼板。這種載車板的優(yōu)點(diǎn)是可按需要設(shè)置行車通道 寬度，并具有較好的導(dǎo)入功能，適合車型變化較多的小批量生產(chǎn)。拼板式載車板用鍍 鋅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，拼裝前可以先對組件進(jìn)行各種表面處理，如電鍍、烤漆等，使載車板輕巧、美觀。如圖 所示。 圖 平板式載車板及拼合示意圖 安全防護(hù)機(jī)構(gòu) 車庫的安全防護(hù)措施非常重要，在眾多的車庫中車輛的高價性與車庫自身的價值相差很大，并與客戶對車庫的信任度有著密切的聯(lián)系。對于升降橫移式立體車庫，它的安全防護(hù)措施要做到以下幾點(diǎn)，并配備有相應(yīng)的防護(hù)裝置。 ：在車庫中安裝有溫?zé)焸鞲衅?，可對車庫的火情?shí)行實(shí)時監(jiān)控，并把監(jiān)控信號傳 給中央控制系統(tǒng)。 2 急停措施：在發(fā)生異常情況時能使停車設(shè)備立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在操作盒上安裝有緊急停止開關(guān)，并設(shè)為紅色，以示醒目。 ：在很多情況下停車時，司機(jī)必須要把車停在載車板合適的位置上，一般在載車板的后端一側(cè)安裝上一高 25mm 以上的阻車擋鐵。月 .防止超限運(yùn)行裝置：停車設(shè)備在升降過程中，在定位開關(guān)上方裝有限位開關(guān)，當(dāng)定位開關(guān)出現(xiàn)故障時，由限位開關(guān)使設(shè)備停止工作，起超程保護(hù)作用。 ：設(shè)備運(yùn)行時，必須裝有防止人車誤入裝置，以確保安全，一般采用紅外裝置。一旦檢測到在車庫運(yùn)作時，有人或 其它物體進(jìn)入車庫，系統(tǒng)就會使這個車庫停止運(yùn)作。 ：當(dāng)載車板升至定位點(diǎn)后，需設(shè)置防墜裝置，以防止載車板因故突然落下，傷害人車，一般防墜裝置采用掛鉤形式。掛鉤防墜方式為電磁鐵驅(qū)動。 圖 防止載車板墜落裝置 載車板的防墜落裝置是立體車庫中的一個關(guān)鍵部件，在泊車安全方面起著決定性的作用。防墜落裝置中解鎖動作由電磁鐵完成。解鎖動作要求，當(dāng)電磁鐵通電時以推桿觸動安全鉤解鎖 。當(dāng)電磁鐵斷電時推桿自動縮回。 提升機(jī)構(gòu)及軸的設(shè)計(jì) 本文中立體車庫的升降部分和橫移部分均采用 鏈傳動輸入動力。鏈傳動由主動輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條組成。鏈傳動的特點(diǎn)：能保證準(zhǔn)確的平均傳動比；傳動效率高，可達(dá)到 ~；作用在軸上的壓力較小；能在高溫、油污等惡劣環(huán)境工作。廣泛應(yīng)用于礦山、農(nóng)業(yè)和石油機(jī)械中。 軸在升降傳動系統(tǒng)和橫移傳動系統(tǒng)中都是特別重要的，它不但影響著傳動的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設(shè)計(jì)中，按照常規(guī)設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行初算軸，然后進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定軸徑后，再對軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核。 根據(jù)實(shí)際情況確定危險截面，求出該截面的彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)。 WMa ?? max?? pa WT?? max??（循環(huán)特征為對稱循環(huán)，脈動循環(huán)） 再考慮應(yīng)力集中等方面的因素，按交變應(yīng)力狀態(tài)的疲勞強(qiáng)度的公式進(jìn)行該截面安全系數(shù)的校核計(jì)算， ? ?SSS SSS ??? 22???? maKS ?????????? ?? ?1 maKS ?????????? ?? ?1 其中： 11, ?? ?? —— 對稱循環(huán)應(yīng)力時的疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限 ??K,K —— 正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)和剪應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù) ?—— 表面質(zhì)量系數(shù) ?—— 尺寸系數(shù) [s]—— 許用安全系數(shù)值 通過校核就可以確定軸的直徑。 橫移傳動空軸校核 橫移電機(jī)型號為 CLPK22040303，輸出的最大扭矩為 = 鏈傳動最大傳動效率為 Nm6 2 ???? 電機(jī)TT 空心軸的抗扭截面系數(shù)為 ? ? ? ? 3694444 ?? ???????? ?? dDDW t 軸的最大切應(yīng)力為 ? ? M p a60M 66m a x ???????? ? ?? tWT 故軸滿足強(qiáng)度要求。 提升傳動空軸校核 載車板自重 N7000700 ?? kgfW 載 載車板額定載荷 N2 0 0 0 02 0 0 0 ?? k g fW 車 ??? 電機(jī)總 T ??? nT 電機(jī) 為安全和穩(wěn)定起見選用 橫移電機(jī)型號 臺灣明椿 MLPK55370603，功率 ，輸出的最大扭矩為 = 鏈傳動最大傳動效率為 4 8 5 1 ???? 電機(jī)TT 鋼管型號為 60x6 空心軸的抗扭截面系數(shù)為 ? ? ? ? 3694444 ?? ???????? ?? dDDW t 軸的最大切應(yīng)力為 ? ? M 66m a x ???????? ? ?? M P aPaWT t 故軸滿足強(qiáng)度要求 。 橫移轉(zhuǎn)軸的校核 圖 軸受力示意圖 上面章節(jié)已求得 起動驅(qū)動力矩即最大阻力距： ????? ?Am 電機(jī)最大輸出力矩： Nm6 2 ???? 電機(jī)TT 電機(jī)功率為 軸采用 45鋼制造可得 1260?A ? ? MPa25?T? min/23rn? 33 10m i n ????? nPAd 軸上最小直徑為 24mm，可知 24min ?d 雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕確定的，所以截面 I， II， B均無 需校核。因此，只需要校核截面 A。 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本 P373，表 154 可得 ? ? N m 50232 23 ???? d tdbtdW ? ? ? N m 23 ???? d tdbtdW T ? 橫移載車框架自重 N1 2 0 0 01 2 0 0 ?? k g fW上 載車板額定載荷 N2 0 0 0 02 0 0 0 ?? k g fW 車 N90002/????壓F Nm m450000509000S ????? 壓FM M pa3624 22 ??????????????? WTWMca ?? 據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 151 可知 45 號鋼許用彎曲應(yīng)力： ? ? MPa551 ??? 。 因此 ? ?1????ca ，故安全。 載車板提升鏈校核 本提升裝置采用鏈條傳動型式的傳動機(jī)構(gòu)來提升，如機(jī)構(gòu)示意圖 所示，載車板的兩個端面各有 2 個鏈 輪，也各有 2 根定長的鏈條繞在鏈輪上，初始位置載車板水平，當(dāng)提升電機(jī)帶動載車板向上提升時，由于鏈條是定長的，所以不管是上升還是下降，載車板始終保持水平。 整個傳動機(jī)構(gòu)分析，載車板在鏈條的約束下，提升過程中不會出現(xiàn)擺動的現(xiàn)象，使整個提升過程非常平穩(wěn)，對于升降橫移式立體車庫，在選擇鏈條時，按照低速鏈處理 (v)，而不是按高速鏈的方法來選擇，由鏈條的靜強(qiáng)度來確定鏈 條節(jié)距。 tkFQS? v PFt 1000? ???????znpv2sin6000?? 得 QnpzPSk ??????????2s in106 7 所選擇的鏈條必須滿足： pQnzPSk ??????????2s in106 7 S：安全系數(shù)（取 S=7）； k：鏈條工況系數(shù)（取 k=） P：提升電機(jī)功率 z：鏈輪的齒數(shù) n：鏈輪的轉(zhuǎn)速 p：所選鏈輪的節(jié) 距 根據(jù)上式很容易確定所需要的鏈條。 主要參數(shù)確定： 載板升降速度： S20?上t S30~25?下t 行程： S=1850mm mm61~7430~251 8 5 0 ??? 下下 tSV 8 5 0 ??? 下下 tSV 鏈條受力分析：平衡鏈承重約為提升載 荷的 1/4，上升時提升鏈承載是提升 載荷的 1/2。 載車板自重 N7000?下W 載車板額定載荷 N20200?車W 所以，平衡鏈拉力： N675020202000041WW41P ????? ）（）（ 車上平 提升鏈拉力： N1 3 50 02 0 00 07 0 0021WW21P ????? ）（）（ 車上升 圖 載車板提升原理圖 機(jī)械手冊 3， 1382頁表 1321。根據(jù)鏈條的拉力選擇適用鏈條單排滾子鏈 20A、節(jié)距 P=，極限拉伸載荷 N86700?滾P ，是實(shí)際提升拉力 升P 的 倍，鏈條是提升系統(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。所以要有足夠的裕量。 機(jī)械手冊 2， 864 頁表 843。選擇板式鏈 LH1244，節(jié)約 P=19. 05，極限拉伸載荷 N9 9 8 2 0d a N9 7 8 6 ??板P ，是平衡鏈拉力的 位。裕量很大，除了鏈條拉力必須滿足使用安全的要求外，還要滿足結(jié)構(gòu)要求，所以選擇 LH1244 板式鏈。 滾子鏈強(qiáng)度計(jì)算： 提升鏈運(yùn)動速度 m/?上V ，屬于低速鏈傳動。由于載荷較大，靜強(qiáng)度占 主要地位，按靜強(qiáng)度計(jì)算比用疲勞強(qiáng)度計(jì)算要經(jīng)濟(jì)。 鏈條靜強(qiáng)度 ][nFQn t ?? 式中：鏈 條極限拉伸載荷 NQ 86700? 有限圓周力 VPdFt 1000? 設(shè)計(jì)功率： PKPd A? 機(jī)械手冊 2， 1384 頁表 1323 查得， ?AK 鏈條傳遞功率 )S/( 3 5 0 010P 63 ?????? ??上升鏈 VP ???? 鏈PKPd A 7 7 0 0 01 0 0 0 3 ????? ?V PdF t 因而鏈條靜強(qiáng)度 67 0 0 6 ?????? nFQn t ，故非常安全 第三章 立體車庫電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電氣控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 整個車庫設(shè)計(jì)由 一臺 PLC 對車庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和監(jiān)控，通過 PLC 控制載車板縱橫傳動裝置以完成對車輛的存取操作。各車位內(nèi)車輛的調(diào)入調(diào)出由 PLC 根據(jù)當(dāng)前各車位的車輛存放情況，按照相應(yīng)的調(diào)度策略調(diào)度車輛進(jìn)出。 立體車庫的自動存取車控制系統(tǒng)包括弱電與強(qiáng)電兩套系統(tǒng)。弱電系統(tǒng)主要包括各種信號的采集、報警與控制輸出。 PLC 輸出信號給接觸器線圈，控制接觸器的接通與關(guān)斷。強(qiáng)電系統(tǒng)包括載車板電機(jī)控制線路、控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器、到位限位及載車板的上下行程限位。車庫采用車位檢測裝置代替人工找位，用升降裝置輸送汽車到位。系統(tǒng)在面板處設(shè)有急停開關(guān)，當(dāng) 發(fā)生意外時，按下急停開關(guān)，斷掉所有電機(jī)的電源，使載車盤無法繼續(xù)運(yùn)行，以保護(hù)人員及設(shè)備的安全。 系統(tǒng)輸出控制信號包括控制電機(jī)運(yùn)行方向信號，控制電機(jī)運(yùn)行信號，控制電磁鐵得、失電信號，控制燈光報警信號，控制車庫照明信號。 升降橫移式立體車庫是一種比較典型的跨學(xué)科機(jī)電一體化產(chǎn)品，集機(jī)械、電子、信息技術(shù)于一體。其中，電子技術(shù)、信息技術(shù)和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用與組合構(gòu)成了車庫的控制系統(tǒng)。升降橫移式立體車庫的控制系統(tǒng)是整個車庫系統(tǒng)的重要組成部分，也是車庫系統(tǒng)的核心。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是“四肢”，框架是“軀體”，那么控制系統(tǒng)就是“大 腦”。它指揮著車庫的每個運(yùn)作