附錄Ⅰ ：外文譯文直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù)的分析與測(cè)試秦奮璐，云月燁，簡(jiǎn)欣神浙江大學(xué)電 機(jī)工程學(xué)院浙大路 38, 310027 號(hào)，杭州，中國(guó)電 子 郵 件： LuqFiNeN-ZJU.E.U.CN（收到： 18.092015，修 訂 ：20.092015）摘要：汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，尤其是在立體車(chē)庫(kù)中，應(yīng)該盡量減少這一點(diǎn)。本文提出了一種新穎的立體車(chē)庫(kù)。該系統(tǒng)采用直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快。在立體車(chē)庫(kù)中，在升降平臺(tái)的橫梁下方安裝多個(gè) LIMS，在移動(dòng)框架的頂部固定若干個(gè)LIMS。在 LIMS 的操作過(guò)程中，移動(dòng)框架向前和向后移動(dòng)以到達(dá)所需的停車(chē)位置，而橫梁水平移動(dòng)以快速地獲取或存儲(chǔ)車(chē)輛。所有這些 LIMS 都是相同的，應(yīng)該在低頻率下設(shè)計(jì)。在有限元分析的基礎(chǔ)上，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。通過(guò)原型驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果。最后，將所設(shè)計(jì)的 LIMS 成功地應(yīng)用于兩個(gè) 8 層立體車(chē)庫(kù)。關(guān)鍵詞：有限元、直線感應(yīng)電機(jī)、低頻立體車(chē)庫(kù)1.簡(jiǎn)介立體車(chē)庫(kù)在現(xiàn)代社會(huì)的城市中是非常重要的，因?yàn)橛性絹?lái)越多的汽車(chē)。汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，特別是在大型立體車(chē)庫(kù)。然而，由于諸如鏈條和齒輪的中間轉(zhuǎn)換裝置[1-2] ，在傳統(tǒng)的立體車(chē)庫(kù)中受到限制。為了盡可能縮短存取時(shí)間，強(qiáng)烈推薦使用直線電機(jī)（LMS）。他們可以直接驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù)沒(méi)有任何中間設(shè)備[3]。在LMS的不同結(jié)構(gòu)中，直線感應(yīng)電機(jī)（LIMS ）由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，在交通、物流、工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。雖然LIMS具有不同的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，如單面、雙面、管狀、圓盤(pán)等，但最受歡迎的是單側(cè)化合物二級(jí)結(jié)構(gòu)，它被應(yīng)用在許多設(shè)備中。對(duì)于LIMs，采用解析電磁場(chǎng)解[4]-[7]研究恒定電壓激勵(lì)或恒電流激勵(lì)下的推力和法向力。最大的缺點(diǎn)是計(jì)算精度受到許多復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算的簡(jiǎn)化的影響。為了提高計(jì)算精度和考慮橫向邊緣效應(yīng)，通常采用有限元法。由于在該應(yīng)用中所需的低操作速度，LIMS應(yīng)設(shè)計(jì)為低額定頻率 [8]-[9]。此外，電流應(yīng)盡可能減小，以避免磁場(chǎng)飽和，并降低逆變器的容量。這些導(dǎo)致立體聲車(chē)庫(kù)的LIMS 不同于正常的 LIMS。然而，在這一研究領(lǐng)域的出版物并不多。本文主要介紹了LIMs 驅(qū)動(dòng)的新型立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)和工作原理，獲得了LIM的設(shè)計(jì)規(guī)范。基于有限元法，研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能的影響。最后，通過(guò)原型測(cè)量驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果。2. 新型立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)圖1（a）示出LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)中的一個(gè)單元的圖。圖1B顯示了它的垂直視圖。單位數(shù)是一個(gè)整數(shù)，如1, 2, 3等。在一個(gè)單元里有幾個(gè)LIMS。它們分別固定在立體車(chē)庫(kù)的中間移動(dòng)平臺(tái)和升降框架上。在每一層中，停車(chē)位可以是2, 4, 6、8, 10等。如圖所示，LIMS 安裝在MOV框架的頂部，這是一個(gè)縱向移動(dòng)機(jī)構(gòu)。在兩側(cè)，在移動(dòng)框架中固定四個(gè)平行的原基，并且在立體車(chē)庫(kù)的支架中使用相同的長(zhǎng)副。當(dāng)LIMs被提供電源時(shí)，移動(dòng)框架在龍迪努方向移動(dòng)，以到達(dá)所需的停車(chē)空間。（a）立體車(chē)庫(kù)單元圖（b）立體車(chē)庫(kù)的垂直視圖圖 1：LIMS 驅(qū)動(dòng)立體車(chē)庫(kù)圖2顯示了升降平臺(tái)，包括四個(gè)相同的LIMs，移動(dòng)橫梁，載車(chē)板和兩個(gè)電磁鐵。所有LIMS 的可移動(dòng)原基固定在移動(dòng)橫梁下方并并聯(lián)連接，LIMS 的固定次級(jí)安裝在升降平臺(tái)上。氣隙長(zhǎng)度由兩個(gè)直線軸承保持。在移動(dòng)橫梁上方，安裝兩個(gè)電磁鐵，它們提供直流電流。相應(yīng)的鐵芯附在每一個(gè)載板的側(cè)面。與傳統(tǒng)立體車(chē)庫(kù)相比，這種立體車(chē)庫(kù)將所有的電氣設(shè)備安裝在升降平臺(tái)上，所以所有停車(chē)位的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，因?yàn)槊總€(gè)車(chē)廂只帶載車(chē)板。在兩個(gè)方向上，編碼器被固定以獲得運(yùn)行速度，然后采用矢量控制方法。在存放或取車(chē)過(guò)程中，活動(dòng)車(chē)架和升降平臺(tái)可以共同工作，盡快找到停車(chē)位。然后，移動(dòng)的橫梁被驅(qū)動(dòng)來(lái)搭車(chē)。圖 2.升降平臺(tái)圖當(dāng)汽車(chē)從立體車(chē)庫(kù)取走時(shí)，LIMS與電源連接，然后與升降器一起驅(qū)動(dòng)移動(dòng)框架和移動(dòng)橫梁到相應(yīng)的停車(chē)空間。當(dāng)移動(dòng)橫梁靠近載車(chē)板時(shí)，電磁鐵供給直流電流以吸引載車(chē)板。之后，移動(dòng)橫梁在LIMs的驅(qū)動(dòng)下向相反方向行駛，從而將帶轎廂的載車(chē)板從停車(chē)空間中取出到升降平臺(tái)。最后，將轎廂與升降架和活動(dòng)車(chē)架一起送出出口。存儲(chǔ)汽車(chē)的過(guò)程正好相反。因此，根據(jù)LIMS的運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)可以快速移動(dòng)，以降低汽車(chē)進(jìn)入時(shí)間。3. LIMS 的設(shè)計(jì)特點(diǎn)在本申請(qǐng)中的LIM中，主長(zhǎng)度不能比運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度長(zhǎng)。由于移動(dòng)橫梁的寬度應(yīng)盡可能小，以用于提升平臺(tái)的寬度和重量的轉(zhuǎn)向，因此主長(zhǎng)度也受到限制。在主長(zhǎng)度有限的情況下，一次寬度與推力成正比。如果只采用一個(gè)LIM，它會(huì)變得太大。為了減小每個(gè)LIM的主寬度，采用均勻的LIMS數(shù)量，例如2, 4, 8、10等，對(duì)稱(chēng)地安裝在移動(dòng)橫梁的下方。LIM的沖程幾乎是汽車(chē)的寬度，所以由于行程有限和重量大，行駛速度不能很高。也就是說(shuō)，LIM的額定速度是低的。在傳統(tǒng)的交疊繞組的LIM極間距下，電源的頻率也很低。因此，LIM應(yīng)該以低頻率設(shè)計(jì)。如果在移動(dòng)橫梁中采用四個(gè)LIMS，根據(jù)應(yīng)用要求，每個(gè)設(shè)計(jì)的 LIM的額定速度、電壓和起動(dòng)推力分別為0.8 m/s、380 V和超過(guò)666 N。由于運(yùn)動(dòng)橫梁的寬度是給定的，主長(zhǎng)度是固定的，然后也得到極點(diǎn)間距和極點(diǎn)數(shù)。應(yīng)該注意的是，橫向效應(yīng)不被考慮，因?yàn)槎螌挾瓤梢宰銐驅(qū)挕Ｔ诳v向移動(dòng)機(jī)構(gòu)中也應(yīng)用相同的LIMS，以便于應(yīng)用。在每一方面，也有四個(gè)LIMS采用。根據(jù)所需的速度0.8 m/s，電源的合適頻率是11.5赫茲。在該頻率下，電壓為380 V的全值。可以基于等效電路設(shè)計(jì) LIM，它可以很好地考慮靜態(tài)縱向效應(yīng)、動(dòng)態(tài)縱向效應(yīng)和次級(jí)鐵損[7]。4. 參數(shù)分析與動(dòng)態(tài)特征這種LIM的FEM如圖3所示。在這個(gè)模型中，初級(jí)的速度為零，并且相位繞組被提供滿電壓380 V，F(xiàn) ＝11.5 赫茲。此外，端阻抗由有效阻抗考慮，這是在前等效電路法中計(jì)算的。圖 3.設(shè)計(jì)中的有限元法對(duì)不同齒寬的推力進(jìn)行了分析，如圖4所示。顯然，當(dāng)齒寬等于3 mm時(shí)，LIM的性能變差，因?yàn)橥屏ρ杆贉p小，電流也增加。這是由磁場(chǎng)飽和引起的。當(dāng)齒寬大于5 mm時(shí)，推力和電流幾乎保持不變。此外，與4 mm和5 mm的齒寬相比，前者的推力稍高，電流也較小。當(dāng)然，由于較小的縫隙面積，電流密度也略有提高。應(yīng)該注意的是，由于低頻電源，齒寬應(yīng)該大于正常的LIM。其原因是由于全電壓和低頻率CY引起的大磁通密度，當(dāng)然，電流密度也受齒寬的影響。a) 推力圖b) 電流圖圖 4.不同齒寬的直線電機(jī)鎖止推力由于疊片是由螺栓組裝而成的，所以軛鐵的高度要高得多。如果可以通過(guò)焊接方法進(jìn)行組裝，則可以大大降低軛的高度。根據(jù)設(shè)計(jì)分析，一次高度可降低到60 毫米。推力和三相電流幾乎保持不變。因此，磁軛的磁場(chǎng)小于飽和值。如果初級(jí)的速度設(shè)置為零，則可以獲得鎖定的推力和相電流。三相電流是不對(duì)稱(chēng)的，也有大量的諧波分量。由于小的互感，A相和B相的電流較大。對(duì)于相位C ，基本分量為13.15 A，這也比等效電路法大。圖 5示出推力。如圖所示，平均推力為700 N。圖 5.全電壓鎖定推力圖圖6顯示了LIM在加載300 N時(shí)的動(dòng)態(tài)速度。靜態(tài)速度為0.7 米/ 秒，因此滑移為0.4 。在起動(dòng)過(guò)程中，電流不會(huì)像正常LIM那樣迅速減小，只有輕微的變化。a）速度曲線圖 b）電流曲線圖圖 6.LIM 在負(fù)載 300 N 時(shí)的動(dòng)態(tài)速度和電流5. 應(yīng)用與測(cè)量原型制作并安裝在兩個(gè)8層立體車(chē)庫(kù)中。一個(gè)有一個(gè)單位，另一個(gè)有三個(gè)單位。圖6A ）和圖6B）顯示FOMER LIM主提升平臺(tái)。這 8層立體車(chē)庫(kù)有兩個(gè)停車(chē)位在同一層，所以它是與運(yùn)動(dòng)框架，如圖6C所示。它顯示出良好的性能，并且已經(jīng)運(yùn)行了兩年，直到現(xiàn)在。在測(cè)試平臺(tái)上，鎖定LIM并提供380 V、11.5 Hz三相電壓，然后可以測(cè)量鎖定推力。表1列出了六個(gè)LIMS的測(cè)量值。如圖所示，電流的平均值為12.2 A，平均推力為702 N。顯然，測(cè)得的電流和推力與設(shè)計(jì)值接近。小的誤差可能是由于安裝加工精度造成的。在立體車(chē)庫(kù)，在給定的最大價(jià)值，速度，加速和減速器是0.8米/秒，0.4 m/s2和 0.8米 / s2的，分別。這是說(shuō)，整個(gè)時(shí)間是5 小時(shí)。最高大的兩起汽車(chē)平臺(tái)冰只有10 秒，這是比小銀行?！兜男r(shí)。因此，在車(chē)的只讀存取時(shí)間主要取決于在升降機(jī)。在8層幀沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)，它是只讀的30多頁(yè)，這是比傳統(tǒng)的下一步。圖 6.膠原型的立體車(chē)庫(kù)表 1.實(shí)測(cè)推力當(dāng)移動(dòng)橫梁在沒(méi)有轎廂的情況下攜帶或存放車(chē)載板時(shí)，最大速度、電壓、頻率和電流分別為317 V、11.6 Hz和9 A。當(dāng)車(chē)輛應(yīng)被保存時(shí)，必須先攜帶汽車(chē)載板。因此，橫梁首先向載板的車(chē)輛移動(dòng)，然后將轎廂載板帶到轎廂平臺(tái)上，在圖7 中示出了所有四個(gè)LIMS的相應(yīng)的速度響應(yīng)曲線和電流。a）速度響應(yīng)圖b）所有四個(gè) LIMS 的電流圖 7.汽車(chē)載重板 LIMS 的速度響應(yīng)和電流顯然，移動(dòng)橫梁的速度在無(wú)負(fù)載時(shí)達(dá)到0.8米/ 秒，只有橫梁移動(dòng)。然而，當(dāng)移動(dòng)橫梁與載車(chē)板一起移動(dòng)時(shí)，其減小了一點(diǎn)。當(dāng)然，如果攜帶或存放汽車(chē)，推力仍需提高到0.8米/秒。當(dāng)移動(dòng)橫梁承受汽車(chē)承載板時(shí)，電流只變化一點(diǎn)點(diǎn)。所以車(chē)載板不重。a）速度響應(yīng)圖b）電流曲線圖 8.乘汽車(chē)時(shí)的速度和電流圖8a）顯示當(dāng)一輛小汽車(chē)的速度響應(yīng)曲線，其重量為1.4 T。因?yàn)榭梢钥闯?，汽?chē)的存取時(shí)間仍然是5秒。圖8B顯示了所有四個(gè) LIMS的電流。顯然，當(dāng)LIMS加速時(shí)，四個(gè)LIMS 的總和為 30 A，高于圖7B 的總和。如果立體車(chē)庫(kù)需要一輛重型車(chē)，電流會(huì)進(jìn)一步提高。6. 結(jié)論LIMs是大型、快速、智能立體車(chē)庫(kù)最合適的候選者。本文設(shè)計(jì)了一種新穎的LIMS驅(qū)動(dòng)的立體車(chē)庫(kù)，它設(shè)計(jì)在較低的頻率范圍內(nèi)。LIMS 不僅驅(qū)動(dòng)移動(dòng)橫梁，而且驅(qū)動(dòng)縱向移動(dòng)框架。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了兩個(gè)具有這些LIMS的8層立體車(chē)庫(kù)，其中一個(gè)單元只有一個(gè)單元，也沒(méi)有移動(dòng)框架，另一個(gè)具有三個(gè)單元和三個(gè)移動(dòng)框架。前者已經(jīng)表現(xiàn)出良好的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)兩年。根據(jù)電氣等效電路法設(shè)計(jì)了直線電機(jī)?；谟邢拊?，研究了關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)動(dòng)力性能的影響。對(duì)于這種LIM，齒寬明顯地影響由于與正常LIM相比相對(duì)較大的磁通密度的推力。因此，齒寬不能小于正常LIM的齒寬。通過(guò)樣機(jī)的實(shí)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證了預(yù)測(cè)結(jié)果的正確性。致謝這項(xiàng)工作是由中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào) 51277158, 51477150）。參考文獻(xiàn)[1] Zhang Z.R., Mao Z., Wan H.L., The 6 Layers Stereo Garage Design based on Omron PLC. 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With the steady growth of the people's income and the demand for rapid and convenient traffic, the demand for cars is increasing. The increase in vehicle ownership should be equivalent to the increase in the number of parking lots, but it seems that the number of parking lots is difficult to keep up with the parking demand. Therefore, it brings many problems such as vehicle parking and parking in non parking areas. It also brings many difficulties to parking management. Because of the particularity of its structure, small three-dimensional garage has the advantage of stopping multiple vehicles. It can effectively solve the limited commercial land, and the problem of resident parking difficulty has been supported by the vast number of users.Compared with the common underground garage,the small three-dimensional garage is more secure, and can greatly reduce the danger of people and vehicles. The equipment controlled by the electronic device stays in the garage, or the vehicle is in the non - parking space.This design divides the work process into several parts, designs the source, purpose and significance of the design, and carries out specific design calculation and verification. The design includes the selection of the type of garage and the mobile scheme, the design of the sprocket and chain, the design of the transmission part, the selection and calculation of the components, and the design of the electrical control system.By checking and simulating the parameters designed in this paper, we can achieve the desired effect and achieve the access of vehicles. From this, it can be concluded that the lift and horizontal parking garage can access most vehicles with a certain area, and can alleviate the problem of parking difficulty to a certain extent and achieve the original intention of this design. It can also be found that stereo garage is also the main direction of parking development in the future.Key Words：Small stereoscopic garage；Transmission mechanism；Control systemI目 錄摘要 IAbstract.II1. 緒論 .11.1 課題的背景及意義 .11.2 立體車(chē)庫(kù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .11.3 多種小型立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)及比較 .31.4 論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排 .42.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 52.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 52.2 系統(tǒng)總體控制設(shè)計(jì) 73. 小型立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) .83.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 83.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù) 83.3 傳動(dòng)鏈和鏈輪的選擇 .93.4 鏈輪的計(jì)算 .93.5 鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算 .144.電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選型 .194.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 .194.2 減速器的選擇 194.3 軸承的選擇 204.4 軸的選擇 204.5 安全裝置的選擇 .23II4.6 PLC 控制系統(tǒng)方案確定 24總結(jié) .26參考文獻(xiàn) .27附錄Ⅰ ：外文譯文 28附錄Ⅱ ：外文原文 37附錄Ⅲ：車(chē)庫(kù)總程序 .47致 謝 52小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 1 -1. 緒論1.1課題的背景及意義國(guó) 家 經(jīng) 濟(jì) 近 些 年 來(lái) 正 平 穩(wěn) 迅 速 地 發(fā) 展 ， 隨 著 人 民 收 入 的 穩(wěn) 定 增 長(zhǎng) 加 之 對(duì)交 通 快 捷 方 便 程 度 的 需 求 ， 人 民 對(duì) 汽 車(chē) 的 需 求 量 有 增 無(wú) 減 。 據(jù) 我 國(guó) 專(zhuān) 業(yè) 人 士統(tǒng) 計(jì) ， 我 國(guó) 于 2016 年 汽 車(chē) 銷(xiāo) 售 量 再 次 位 居 全 球 首 位 ， 高 達(dá) 2802.8 萬(wàn) 輛 ,幾 乎 將 產(chǎn) 量 銷(xiāo) 售 一 空 。 而 2017 年 的 汽 車(chē) 銷(xiāo) 售 量 雖 有 所 下 降 ， 但 依 舊 高 達(dá)2400 萬(wàn) 輛 ， 震 撼 他 國(guó) 。 車(chē) 輛 擁 有 量 的 增 加 應(yīng) 與 停 車(chē) 場(chǎng) 數(shù) 目 的 增 加 節(jié) 奏 相 當(dāng) ，但 是 目 前 看 來(lái) ， 停 車(chē) 場(chǎng) 的 數(shù) 目 難 以 跟 上 車(chē) 輛 增 加 帶 來(lái) 的 停 泊 需 求 。 因 此 ， 就帶 來(lái) 了 諸 如 車(chē) 輛 難 以 停 放 甚 至 在 非 車(chē) 輛 停 放 區(qū) 亂 泊 車(chē) 的 問(wèn) 題 ， 也 為 停 車(chē) 管 理帶 來(lái) 了 許 多 難 題 。小 型 立 體 車(chē) 庫(kù) 是 我 國(guó) 近 年 來(lái) 大 力 扶 持 的 產(chǎn) 業(yè) 項(xiàng) 目 ， 它 可 利 用 較 小 的 占 地面 積 進(jìn) 行 多 數(shù) 車(chē) 輛 的 存 取 ， 快 捷 便 利 ， 成 為 一 個(gè) 緩 解 用 地 短 缺 提 供 了 有 效 方式 。 自 上 世 紀(jì) 末 起 ， 我 國(guó) 增 加 了 機(jī) 械 立 體 車(chē) 庫(kù) 和 立 體 停 車(chē) 場(chǎng) 的 項(xiàng) 目 ， 并 劃 入重 點(diǎn) 扶 持 的 范 圍 中 。 我 國(guó) 的 海 關(guān) 總 署 對(duì) 立 體 車(chē) 庫(kù) 提 供 積 極 支 持 ， 免 除 了 進(jìn) 口稅 。 經(jīng) 過(guò) 多 方 的 支 持 ， 立 體 停 車(chē) 庫(kù) 項(xiàng) 目 打 下 了 堅(jiān) 實(shí) 的 政 策 基 礎(chǔ) ， 是 解 決 目前 城 市 車(chē) 輛 停 放 問(wèn) 題 的 有 力 支 持 。 綜 合 以 上 幾 方 面 來(lái) 看 ， 立 體 車(chē) 庫(kù) 未 來(lái) 的 市場(chǎng) 前 景 十 分 可 觀 。立 體 車(chē) 庫(kù) 的 研 究 詣 在 為 鏈 驅(qū) 動(dòng) 雙 層 起 落 橫 移 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 泊 車(chē) 設(shè) 備 開(kāi) 辟 一條 經(jīng) 濟(jì) 適 用 的 新 路 徑 ， 并 對(duì) 與 其 相 關(guān) 的 方 面 做 更 大 范 圍 更 加 細(xì) 致 的 研 究 。本 文 所 述 的 關(guān) 于 立 體 車(chē) 庫(kù) 的 鉆 研 ， 具 有 自 主 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 。 對(duì) 解 決 近 年 來(lái) 城市 交 通 系 統(tǒng) 擁 堵 和 運(yùn) 行 不 暢 等 問(wèn) 題 有 極 大 幫 助 的 同 時(shí) ， 還 對(duì) 緩 解 停 車(chē) 場(chǎng) 地 短缺 和 降 低 都 市 停 車(chē) 難 度 具 有 深 遠(yuǎn) 影 響 。1.2立體車(chē)庫(kù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn) 如 今 ， 隨 著 經(jīng) 濟(jì) 和 交 通 的 迅 速 發(fā) 展 ， 都 市 停 車(chē) 困 難 已 經(jīng) 成 為 目 前 都 市發(fā) 展 過(guò) 程 中 無(wú) 法 回 避 的 問(wèn) 題 ， 立 體 停 車(chē) 設(shè) 備 在 美 國(guó) 、 日 本 等 各 個(gè) 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 對(duì)立 體 車(chē) 庫(kù) 的 研 究 均 有 三 十 甚 至 將 近 五 十 年 的 歷 史 ， 他 們 此 方 面 的 研 究 和 發(fā) 展穩(wěn) 定 而 迅 猛 ， 特 別 是 日 本 ， 在 技 術(shù) 和 實(shí) 施 上 現(xiàn) 都 已 趨 于 成 熟 。 而 我 國(guó) 的 機(jī)械 式 停 車(chē) 設(shè) 備 從 著 手 研 發(fā) 到 現(xiàn) 在 僅 僅 不 到 二 十 年 。 現(xiàn) 存 的 大 多 數(shù) 新 建 社 區(qū)的 設(shè) 計(jì) 都 僅 僅 能 實(shí) 現(xiàn) 平 均 每 戶 住 戶 最 多 能 夠 擁 有 一 個(gè) 停 車(chē) 位 ， 鏈 式 雙 層 升小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 2 -降 橫 移 立 體 車(chē) 庫(kù) 停 車(chē) 設(shè) 備 由 于 其 結(jié) 構(gòu) 的 特 殊 性 ， 使 其 具 備 了 一 位 可 停 多 車(chē) 的優(yōu) 勢(shì) ， 能 夠 有 效 地 解 決 商 業(yè) 用 地 有 限 ， 而 居 民 停 車(chē) 困 難 的 問(wèn) 題 ， 得 到 了 廣 大用 戶 的 支 持 。小 型 立 體 車(chē) 庫(kù) 具 有 許 多 一 般 地 下 車(chē) 庫(kù) 沒(méi) 有 的 特 點(diǎn) 和 便 捷 性 。 尤 其 突 出 的一 點(diǎn) 是 ： 機(jī) 械 車(chē) 庫(kù) 能 夠 在 與 一 般 車(chē) 庫(kù) 面 積 相 當(dāng) 的 條 件 下 創(chuàng) 造 出 更 多 的 停 車(chē) 位 ，使 有 限 的 面 積 發(fā) 揮 最 大 的 使 用 效 率 。 傳 統(tǒng) 的 車(chē) 庫(kù) 中 ， 每 輛 車(chē) 除 了 停 車(chē) 位 必 要占 據(jù) 的 面 積 ， 還 要 設(shè) 置 足 夠 面 積 的 行 車(chē) 通 道 。 這 樣 設(shè) 置 的 車(chē) 庫(kù) 中 ， 每 輛 車(chē) 占地 都 達(dá) 到 40 平 方 米 。 但 如 果 換 成 立 體 機(jī) 械 車(chē) 庫(kù) ， 地 面 采 用 多 層 車(chē) 庫(kù) ， 可 以使 車(chē) 庫(kù) 在 面 積 恒 定 的 前 提 下 停 車(chē) 位 實(shí) 現(xiàn) 翻 倍 ， 每 100 平 方 米 的 土 地 上 就 可停 80 輛 車(chē) ， 最 大 程 度 的 節(jié) 約 了 有 限 的 土 地 資 源 ， 節(jié) 約 建 筑 工 程 的 開(kāi) 發(fā) 成 本 。與 常 見(jiàn) 的 地 下 車(chē) 庫(kù) 相 比 ， 鏈 式 雙 層 起 落 橫 移 式 車(chē) 庫(kù) 具 有 更 強(qiáng) 的 安 全 性 ，能 夠 使 人 和 車(chē) 輛 的 危 險(xiǎn) 大 大 降 低 ， 電 子 裝 置 控 制 的 設(shè) 備 在 人 在 車(chē) 庫(kù) 中 停 留 ，或 車(chē) 輛 處 于 非 停 車(chē) 位 時(shí) 都 處 于 不 運(yùn) 行 狀 態(tài) 。在 立 體 車(chē) 庫(kù) 中 可 以 用 計(jì) 算 機(jī) 控 制 車(chē) 輛 存 取 ， 就 可 以 不 對(duì) 暖 通 設(shè) 施 加 以 利用 ， 這 樣 一 來(lái) ， 立 體 車(chē) 庫(kù) 的 能 耗 就 遠(yuǎn) 遠(yuǎn) 低 于 現(xiàn) 存 的 普 通 地 下 車(chē) 庫(kù) 的 能 耗 。 鏈?zhǔn)?驅(qū) 動(dòng) 的 雙 層 升 降 橫 移 車(chē) 庫(kù) 通 常 作 為 單 個(gè) 單 元 而 不 是 整 個(gè) 系 統(tǒng) 組 裝 。 這 樣 可以 充 分 發(fā) 揮 其 用 地 少 的 優(yōu) 勢(shì) ， 可 以 破 碎 成 碎 片 ， 在 任 意 居 住 區(qū) 或 任 意 一 棟 樓下 均 可 以 建 造 機(jī) 械 停 放 場(chǎng) 所 。 這 是 當(dāng) 前 解 決 小 區(qū) 車(chē) 庫(kù) 緊 缺 的 一 條 快 速 途 徑 。在 我 國(guó) 機(jī) 械 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) GB/T 8713-1998 中 ， 對(duì) 立 體 車(chē) 庫(kù) 進(jìn) 行 了 分 類(lèi) ， 其具 體 分 類(lèi) 如 下 ：表 1.1：立體車(chē)庫(kù)的分類(lèi)類(lèi)別 代號(hào) 工作原理平面移動(dòng)類(lèi) PY指存車(chē)位與載車(chē)板在同一水平面內(nèi)，通過(guò)載車(chē)板在水平面內(nèi)做往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。升降橫移類(lèi) SH指通過(guò)垂直升降和水平橫移來(lái)使車(chē)輛的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。水平循環(huán)類(lèi) SX 指車(chē)輛載體在水平面內(nèi)布置成兩排或兩排以上連續(xù)循環(huán)的列尖移位運(yùn)小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 3 -動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。巷道堆垛類(lèi) XD指存車(chē)位在巷道一邊或兩邊的停車(chē)空間進(jìn)行多層布置，通過(guò)載車(chē)板在巷道內(nèi)做水平，垂直或水平垂直復(fù)合運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。多層循環(huán)類(lèi) DX指車(chē)輛在垂直平面內(nèi)排列成兩層或兩層以上做連續(xù)運(yùn)動(dòng)，兩端有升降機(jī)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)層間轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。垂直循環(huán)類(lèi) CX指車(chē)輛搬運(yùn)器在垂直平面內(nèi)做連續(xù)循環(huán)移動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。垂直升降類(lèi) CS指停車(chē)空間分布在豎井周?chē)ㄟ^(guò)升降載體在專(zhuān)用升降通道內(nèi)做升降運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。簡(jiǎn)易升降類(lèi) JS指通過(guò)單一搬運(yùn)器的升降，俯仰或二三層搬運(yùn)器的整體升降，俯仰，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛二三層車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。汽車(chē)升降機(jī)類(lèi) QS指運(yùn)載車(chē)輛(或同時(shí)運(yùn)載駕駛員)垂直升降作業(yè)的多層調(diào)平，從運(yùn)載車(chē)到停車(chē)位要求駕駛員駕駛到位，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛進(jìn)出功能的停車(chē)設(shè)備。巷 道 堆 垛 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 通 過(guò) 堆 垛 機(jī) 來(lái) 進(jìn) 行 存 取 車(chē) 輛 ， 經(jīng) 由 堆 垛 機(jī) 來(lái) 進(jìn) 行 全部 車(chē) 輛 的 存 取 ， 故 此 對(duì) 堆 垛 機(jī) 的 安 全 性 能 要 求 和 造 價(jià) 都 較 高 。巷 道 堆 垛 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 裝 備 是 20 世 紀(jì) 中 后 期 歐 洲 依 據(jù) 自 動(dòng) 化 立 體 車(chē) 庫(kù) 為參 考 研 發(fā) 的 一 種 專(zhuān) 門(mén) 用 于 停 放 小 型 汽 車(chē) 的 泊 車(chē) 設(shè) 施 。 它 是 一 種 由 計(jì) 算 機(jī) 控 制的 全 自 動(dòng) 立 體 全 封 閉 車(chē) 庫(kù) ， 它 集 機(jī) 、 光 、 電 、 自 動(dòng) 控 制 于 一 體 ， 具 有 車(chē) 輛 儲(chǔ)放 安 全 可 靠 等 優(yōu) 點(diǎn) 。 該 類(lèi) 車(chē) 庫(kù) 多 用 于 建 造 大 型 或 中 型 的 停 車(chē) 場(chǎng) 。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 4 -1.3多種小型立體車(chē)庫(kù)的特點(diǎn)及比較1.3.1 升降橫移式升 降 橫 移 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 通 常 作 為 單 個(gè) 單 元 而 不 是 整 個(gè) 系 統(tǒng) 組 裝 ， 這 樣 各單 元 均 可 以 使 用 多 層 或 半 地 下 等 方 案 ， 汽 車(chē) 數(shù) 目 可 以 從 幾 輛 增 加 到 幾 百 輛 。本 類(lèi) 型 車(chē) 庫(kù) 可 組 建 后 使 用 于 大 多 場(chǎng) 地 ， 且 成 本 不 高 。產(chǎn) 品 優(yōu) 點(diǎn) ：(1)占 地 面 積 小 ， 建 造 時(shí) 間 短 。(2)售 價(jià) 較 低 ， 對(duì) 防 火 、 裝 飾 等 投 入 少 。(3)可 利 用 計(jì) 算 機(jī) 控 制 ， 搭 建 便 利 。(4)可 快 速 的 對(duì) 車(chē) 輛 進(jìn) 行 存 取 。(5)無(wú) 噪 音 。1.3.2 巷道堆垛式巷 道 堆 垛 立 體 車(chē) 庫(kù) 是 唯 一 一 個(gè) 使 用 堆 垛 機(jī) 的 車(chē) 庫(kù) ， 堆 垛 機(jī) 成 為 此 類(lèi) 車(chē) 庫(kù)存 取 車(chē) 輛 的 一 個(gè) 特 點(diǎn) ， 故 此 對(duì) 其 安 全 性 能 要 求 和 造 價(jià) 都 較 高 。 該 類(lèi) 車(chē) 庫(kù) 多用 于 大 型 密 集 式 停 車(chē) 庫(kù) 。1.3.3 垂直提升式垂 直 提 升 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 使 用 電 梯 來(lái) 進(jìn) 行 工 作 ， 在 電 梯 雙 側(cè) 設(shè) 置 停 車(chē) 位 ， 通常 在 地 面 設(shè) 置 汽 車(chē) 轉(zhuǎn) 向 平 臺(tái) ， 控 制 車(chē) 輛 的 方 向 。 垂 直 提 升 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 大 多高 十 幾 米 ， 所 以 以 高 成 本 來(lái) 提 高 車(chē) 庫(kù) 安 穩(wěn) 性 能 和 組 裝 精 度 需 求 ， 并 減 少 場(chǎng) 地的 占 用 。1.3.4 垂直循環(huán)式產(chǎn) 品 優(yōu) 點(diǎn) ：（ 1)以 立 體 停 車(chē) 的 方 式 減 少 場(chǎng) 地 的 占 用 。（ 2)裝 修 和 防 火 設(shè) 施 較 為 簡(jiǎn) 便 。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 5 -（ 3)售 價(jià) 較 低 ， 對(duì) 防 火 、 裝 飾 等 投 入 少 。（ 4)可 利 用 計(jì) 算 機(jī) 控 制 ， 搭 建 便 利 。通 過(guò) 對(duì) 四 種 車(chē) 庫(kù) 的 比 較 ， 以 鏈 驅(qū) 動(dòng) 雙 層 升 降 橫 移 式 車(chē) 庫(kù) 為 本 次 設(shè) 計(jì) 的 車(chē)庫(kù) 類(lèi) 型 。1.4論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排本 次 論 文 主 要 完 成 鏈輪與鏈條構(gòu)成的傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)、各元器件的設(shè)計(jì)和電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。其中具體內(nèi)容為車(chē)庫(kù)類(lèi)型與移動(dòng)方案的選擇、鏈輪與鏈條的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)、各元器件的選擇與計(jì)算、電器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本 次 論 文 將 于 第 二 章 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 的 總 體 結(jié) 構(gòu) 及 控 制 設(shè) 計(jì) ， 于 第 三 章 與 第 四章 分 別 進(jìn) 行 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 、 元 器 件 的 選 型 與 計(jì) 算 ， 并 進(jìn) 行 完 善 的 控 制系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) ， 最 后 進(jìn) 行 整 篇 論 文 的 總 結(jié) 及 致 謝 。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 6 -2.系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的確定因 為 車(chē) 庫(kù) 采 用 鏈 驅(qū) 動(dòng) ， 可 以 先 決 定 車(chē) 庫(kù) 使 用 起 落 機(jī) 式 或 電 梯 式 的 升 降 方式 。 然 后 對(duì) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 及 其 他 機(jī) 械 部 分 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 設(shè) 計(jì) 、 控 制 系 統(tǒng) 的 編 程 設(shè) 計(jì) 。其 中 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 包 括 鏈 條 和 鏈 輪 的 設(shè) 計(jì) 、 傳 動(dòng) 軸 的 設(shè) 計(jì) 、 減 速 器 的 選 擇 、 軸 承的 選 擇 、 電 動(dòng) 機(jī) 的 選 擇 和 安 全 裝 置 的 選 擇 等 。初 步 擬 定 方 案 如 下 ：方 案 1：（ 1） 依 據(jù) 轎 車(chē) 尺 寸 設(shè) 計(jì) 載 車(chē) 板 的 大 小 ， 并 對(duì) 其 進(jìn) 行 受 力 分 析 和 計(jì) 算 核 。（ 2） 選 擇 直 升 降 式 的 起 落 機(jī) 構(gòu) ， 零 件 選 擇 滑 輪 及 鋼 絲 繩 ， 選 定 零 件 尺寸 及 質(zhì) 料 后 ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 受 力 分 析 和 計(jì) 算 校 核 。（ 3） 選 擇 電 磁 接 觸 閥 來(lái) 進(jìn) 行 裝 置 的 制 動(dòng) 。（ 4） 進(jìn) 行 防 墜 落 裝 置 和 急 停 裝 置 的 設(shè) 計(jì) 。（ 5） 對(duì) 搭 建 支 架 的 材 料 進(jìn) 行 選 擇 。（ 6） 對(duì) 搭 建 進(jìn) 行 最 節(jié) 省 設(shè) 計(jì) 。方 案 2：（ 1） 依 據(jù) 轎 車(chē) 尺 寸 設(shè) 計(jì) 載 車(chē) 板 的 大 小 ， 并 對(duì) 其 進(jìn) 行 受 力 分 析 和 計(jì) 算 校核 。（ 2） 選 擇 直 升 降 式 的 起 落 機(jī) 構(gòu) ， 零 件 選 擇 鏈 輪 及 鏈 條 ， 選 定 零 件 尺 寸及 質(zhì) 料 后 ， 對(duì) 其 進(jìn) 行 受 力 分 析 和 計(jì) 算 校 核 。（ 3） 選 擇 電 磁 接 觸 閥 來(lái) 進(jìn) 行 裝 置 的 制 動(dòng) 。（ 4） 進(jìn) 行 防 墜 落 裝 置 和 急 停 裝 置 的 設(shè) 計(jì) 。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 7 -（ 5） 對(duì) 搭 建 支 架 的 材 料 進(jìn) 行 選 擇 。（ 6） 對(duì) 搭 建 進(jìn) 行 最 節(jié) 省 設(shè) 計(jì) 。對(duì) 比 兩 種 方 案 ， 選 擇 方 案 二 。 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 以 鏈 傳 動(dòng) 為 核 心 ， 由 PLC 控 制完 成 車(chē) 輛 存 取 。 在 機(jī) 構(gòu) 上 方 安 裝 兩 條 封 閉 的 鏈 條 和 多 個(gè) 轉(zhuǎn) 向 齒 輪 ， 使 用 一 條通 軸 來(lái) 連 接 兩 個(gè) 鏈 條 ， 通 軸 則 與 減 速 器 相 連 ， 使 得 轉(zhuǎn) 速 平 穩(wěn) ， 完 成 兩 個(gè) 封 閉鏈 條 的 同 速 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 使 得 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 運(yùn) 行 安 穩(wěn) 。 方 案 一 使 用 鋼 絲 繩 較 難 達(dá) 到 這 樣的 效 果 ， 因 此 不 采 用 。本 設(shè) 計(jì) 的 傳 動(dòng) 特 點(diǎn) 是 ：（ 1） 高 智 能 自 動(dòng) 處 理 ， 效 率 高 。（ 2） 多 零 件 組 合 形 成 ， 維 修 便 捷 。（ 3） 設(shè) 有 防 墜 落 和 急 停 等 多 個(gè) 設(shè) 施 ， 確 保 安 全 。（ 4） 完 成 編 程 設(shè) 計(jì) 后 ， 操 作 簡(jiǎn) 潔 。2.1.2 移動(dòng)方案的比較小 型 立 體 車(chē) 庫(kù) 依 據(jù) 工 作 原 理 可 分 為 ： 升 降 橫 移 式 、 垂 直 提 升 式 、 巷 道 堆垛 式 等 諸 多 類(lèi) 型 。 其 中 升 降 橫 移 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 用 載 車(chē) 板 來(lái) 對(duì) 車(chē) 輛 進(jìn) 行 起 落 及 橫移 ， 實(shí) 現(xiàn) 存 取 的 目 的 。 由 于 這 種 車(chē) 庫(kù) 可 組 裝 成 大 、 中 、 小 型 車(chē) 庫(kù) ， 適 用 于 諸多 場(chǎng) 地 ， 所 以 廣 受 喜 愛(ài) 。升 降 橫 移 式 立 體 車(chē) 庫(kù) 在 每 以 個(gè) 泊 車(chē) 空 間 均 設(shè) 有 載 車(chē) 板 ， 控 制 載 車(chē) 板 上 下左 右 移 動(dòng) ， 來(lái) 使 車(chē) 輛 進(jìn) 行 存 取 。 底 層 車(chē) 位 載 車(chē) 板 只 進(jìn) 行 左 右 移 動(dòng) ， 上 層 車(chē) 位載 車(chē) 板 只 進(jìn) 行 上 下 移 動(dòng) 。 在 存 取 車(chē) 輛 前 會(huì) 設(shè) 定 底 層 一 個(gè) 車(chē) 位 為 定 點(diǎn) 車(chē) 位 ， 不安 裝 任 何 東 西 。本 設(shè) 計(jì) 是 雙 層 六 位 五 車(chē) 的 小 型 立 體 車(chē) 庫(kù) ， 其 存 取 方 式 圖 如 下 所 示 :小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 8 -圖 2.1：雙層六位五車(chē)立體車(chē)庫(kù)的存取方式圖移 動(dòng) 方 案 （ 1）將 右 邊 的 3 號(hào) 車(chē) 位 作 為 定 點(diǎn) 車(chē) 位 不 動(dòng) ， 1,2 號(hào) 車(chē) 位 可 直 接 使 用 。 使 用6 號(hào) 車(chē) 位 則 需 下 降 到 3 號(hào) 車(chē) 位 上 進(jìn) 行 存 取 。 使 用 5 號(hào) 車(chē) 位 時(shí) ， 先 把 2 號(hào) 車(chē)位 平 移 至 1 號(hào) 車(chē) 位 上 ， 然 后 再 進(jìn) 行 降 落 ， 進(jìn) 行 存 取 。 使 用 4 號(hào) 車(chē) 位 時(shí) ， 先把 2 號(hào) 車(chē) 位 平 移 至 3 號(hào) 車(chē) 位 上 ， 然 后 把 1 號(hào) 車(chē) 位 平 移 至 2 號(hào) 車(chē) 位 上 ， 最 后再 讓 4 號(hào) 車(chē) 位 降 落 ， 進(jìn) 行 存 取 。移 動(dòng) 方 案 （ 2）將 左 邊 的 1 號(hào) 車(chē) 位 作 為 定 點(diǎn) 車(chē) 位 不 動(dòng) ， 其 移 動(dòng) 方 式 與 方 案 一 相 反 。移 動(dòng) 方 案 （ 3）將 中 間 的 2 號(hào) 車(chē) 位 作 為 定 點(diǎn) 車(chē) 位 不 動(dòng) ， 1、 3 號(hào) 車(chē) 位 可 直 接 使 用 。 使 用4 號(hào) 車(chē) 位 時(shí) ， 先 把 1 號(hào) 車(chē) 位 平 移 至 2 號(hào) 車(chē) 位 上 ， 然 后 再 進(jìn) 行 降 落 ， 進(jìn) 行 存 取 。使 用 5 號(hào) 車(chē) 位 時(shí) 可 直 接 降 落 至 2 號(hào) 車(chē) 位 ， 進(jìn) 行 存 取 。 使 用 6 號(hào) 車(chē) 位 時(shí) ， 則與 4 號(hào) 車(chē) 位 相 反 。通 過(guò) 比 較 三 個(gè) 方 案 并 結(jié) 合 實(shí) 際 ， 本 設(shè) 計(jì) 最 終 決 定 采 用 方 案 （ 1） 作 為 車(chē)庫(kù) 整 體 移 動(dòng) 的 方 案 。2.1.3 升降橫移式立體車(chē)庫(kù)的存取方式升降式立體車(chē)庫(kù)式通過(guò)升降停車(chē)板，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的存取及停放的機(jī)械停車(chē)設(shè)施。圖 4-1 是在地面設(shè)有 6 個(gè)車(chē)位，但只使用 5 個(gè)車(chē)位進(jìn)行升降或橫移。它的頂部三個(gè)車(chē)位可以實(shí)現(xiàn)升降，而底部的車(chē)位只能進(jìn)行橫移。底部車(chē)位可以直接存取車(chē)輛，頂部的車(chē)位則需要底部車(chē)位橫移來(lái)留出空位進(jìn)行升降，實(shí)現(xiàn)存取車(chē)輛。本次設(shè)計(jì)的立體車(chē)庫(kù)對(duì)場(chǎng)地適應(yīng)性較強(qiáng)，可依據(jù)具體的場(chǎng)地進(jìn)行組裝，建成大、中、型車(chē)庫(kù)，但多用于中小型停車(chē)庫(kù)。立體車(chē)庫(kù)雖然結(jié)構(gòu)要求不高但是安全可靠，造價(jià)適中，因此，用戶廣泛。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 9 -圖 2.2：雙層六位五車(chē)立體車(chē)庫(kù)的存取方式圖2.2 系統(tǒng)總體控制設(shè)計(jì)升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)使用基于 PLC 的可編程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)擁有MD、AD 、復(fù)位和急停四種模式。AD 控制模式用于平時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)； MD 控制模式則用于調(diào)試、維護(hù)及維修等工作狀態(tài)；復(fù)位模式用于檢測(cè)和排除異常狀態(tài)；急停模式用于發(fā)生緊急的異常情況下。在本次設(shè)計(jì)中，升降橫移式立體停車(chē)庫(kù)通過(guò) PLC 主要控制五個(gè)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)載車(chē)板的升降與橫移。此外，PLC 還控制升降車(chē)位上的防掉落裝置和觸碰報(bào)警裝置。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 10 -3. 小型立體車(chē)庫(kù)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成一個(gè)上層車(chē)位使用一組升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，一組升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩對(duì)鏈組構(gòu)成，一對(duì)鏈組則由一條循環(huán)鏈、兩條升降鏈和七個(gè)鏈輪組成，下圖為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)稱(chēng)的一部分。升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于車(chē)輛存取時(shí)對(duì)載車(chē)板的放下與拉起。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如下圖，由一對(duì)鏈組構(gòu)成，而一對(duì)鏈組則由一條循環(huán)鏈、兩條升降鏈和七個(gè)鏈輪組成，圖中表現(xiàn)的是對(duì)稱(chēng)構(gòu)造的一對(duì)鏈組，鏈組由端部的一通軸毗鄰。升降部分主要用于將車(chē)輛提起并存放，將車(chē)輛存放在一層的車(chē)輛承載板上，通過(guò)兩條升降鏈將車(chē)輛提升到二層，然后在經(jīng)過(guò) PLC 控制，由循環(huán)鏈來(lái)控制轎車(chē)放在哪個(gè)車(chē)位。圖 3.1：傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)成3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的主要參數(shù)表 3.1：傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表名稱(chēng) 鏈驅(qū)動(dòng)雙層升降橫移式車(chē)庫(kù)操作方式 計(jì)算機(jī)操作小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 11 -放車(chē)輛數(shù) 5 輛適用車(chē)型 中小型轎車(chē)使用車(chē)尺寸 4546*1690*1427車(chē)重 不超過(guò) 1600KG驅(qū)動(dòng) 6kw 電動(dòng)機(jī)速度 min/5控制方式 PLC 控制傳動(dòng)系統(tǒng)的操作方式為計(jì)算機(jī)操作，可以存放 5 輛中小型轎車(chē)，使用車(chē)尺寸為 4546*1690*1427，車(chē)重不超過(guò) 1600KG，使用 6kw 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，以 PLC 控制使得載車(chē)板移動(dòng)速度為 。min/53.3傳動(dòng)鏈和鏈輪的選擇通常將焊接鏈與片式關(guān)節(jié)鏈用作起重機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)鏈。而其中，焊接鏈的撓性大、鏈輪的直徑小，導(dǎo)致齒數(shù)也較少，因此傳動(dòng)速度比較小，不能應(yīng)用于高速傳動(dòng)，通常星輪的鏈條速度小于 0.1 米/ 秒，光輪卷筒的速率小于 1 米/秒。此外，承受力較差，剛度及強(qiáng)度較低，耐磨性差。而片式關(guān)節(jié)鏈的撓性更優(yōu)秀，傳動(dòng)穩(wěn)定，安全性較高，但它會(huì)被限制傳動(dòng)方向，只有縱向撓性，而且成本高昂，易被腐蝕，維護(hù)困難。我國(guó)大多的起重機(jī)械使用起重鏈來(lái)拉取起重難度較低的物品。在鏈條的兩端裝有特殊環(huán)，方便攜帶和拆裝。在選擇鏈條時(shí)，應(yīng)使 （3-sFmaxp?1）， ）破 壞 載 荷 （ NF?p ）鏈 條 最 大 工 作 載 荷 （ N?ax選擇關(guān)節(jié)鏈中的短節(jié)距精密滾子鏈作為傳動(dòng)鏈。短節(jié)距精密滾子鏈由銷(xiāo)軸、內(nèi)外桿、鏈板連接組成。滾子鏈運(yùn)動(dòng)時(shí)有靜協(xié)調(diào)和動(dòng)協(xié)調(diào)，其中靜協(xié)調(diào)由銷(xiāo)軸與內(nèi)鏈板、外鏈板與套筒形成，動(dòng)協(xié)調(diào)由銷(xiāo)軸小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 12 -和套筒形成。滾子可相對(duì)在套筒上自由旋轉(zhuǎn)，來(lái)降低傳動(dòng)時(shí)的損耗，以及減少碰撞。因此，選擇單列短節(jié)距滾子鏈。圖 3.2：滾子鏈的結(jié)構(gòu)3.4鏈輪的計(jì)算3.4.1 設(shè)計(jì)參考本次設(shè)計(jì)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》為傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。3.4.2 鏈輪的傳動(dòng)計(jì)算（1）鏈輪齒數(shù)初設(shè)小鏈輪齒數(shù)取 ，初設(shè)傳動(dòng)比 ，可得出大鏈輪齒數(shù)251?Z5.2i?（3-.6.i12???Z2）取整數(shù) 。2（2）實(shí)際傳動(dòng)比（3-48.2561?Zi3）（3）鏈輪轉(zhuǎn)速初選小鏈輪的直徑 ，可得大鏈輪直徑m160d?（3-D3948.2i???4）小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 13 -初選小鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度 ，因?yàn)榇笮℃溳啺惭b在同一根傳動(dòng)軸上，s/m1.0?V可求得大鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度為 （3-smdD/248.0.2??5）同時(shí)可求得小鏈輪的旋轉(zhuǎn)速度為 。sV/.23由公式可求得小齒輪的轉(zhuǎn)速為（3-min/30648.n12rR????6）由公式可求得大齒輪的轉(zhuǎn)速為 （3-in/248.n12ri7）（4）修正功率 cp由上文可知小鏈輪傳遞功率為 .4KW2?小P可求得修正功率 （3-fp36.1.21c ??小8）公式中各數(shù)據(jù)可查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表 14.2.4 得： ， 。4.1?f12f（5）理論中心距 A（3-????mKZXPa 6245.02614205.92120 ??????9）上式中 465.a（6）實(shí)際中心距 'A（3-m659204.63' ?????10）（7）與電動(dòng)機(jī)相連的鏈輪轉(zhuǎn)速小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 14 -（3-smpnZv /238.0165.932106???11）（8）有效圓周力 F（3-N10238.4vP10???小12）（9）作用于軸上的拉力 QF（3-NKFAQ1202.10. ????13）3.4.3 鏈輪的尺寸設(shè)計(jì)（1）鏈輪齒數(shù)上文算得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中鏈輪齒數(shù) 、 。251?Z6（2）分度圓直徑 d（3-mZpd15280sin.91si????14）（3-Zpd3762180sin5.9si22????15）（3）齒頂圓直徑 ad（3-mpDra 1649.05.12.52.1mx ????????16）小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 15 -（3-mdpZDra 1589.0.1256.16.1min ????????????????????17）（3-dpdra 3891.012765.1mx18）（3-mdZdra 37891.05.62.137.12min ????????????????????19）處于 和 之間，為防止加工時(shí)發(fā)生頂切現(xiàn)象，選取參數(shù)如下：admaxind取Da164x?ma158in?Da160?, 取da38mxda37inda38（4）齒根圓直徑 f（3-mdDrf 09.14.521???20）（3-rf .36.37221）（5）最大齒根距離 xL奇數(shù)齒鏈輪的最大齒根距離 （3-rxdZ???90cos22）偶數(shù)齒鏈輪的最大齒根距離 （3-rfxL23）將 帶入可得251?Z小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 16 -（3-mdZLrx 1409.-250cos190cos11 ???????24）將 帶入可得62（3-mdLrfx 3609.1.-372 ????25）（6） 軸向齒廓及尺寸①齒寬 1fb因?yàn)?，則取 7.2＞p1195.0bf?查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中表 14.2-2 得 則7.21圖 3.3 軸向齒廓（3-mbf 1257.9.05.11 ???26）②齒全寬 fm小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 17 -（3-??1ftfmbpb???27）因?yàn)槭褂玫氖菃闻艥L子鏈，所以 ，即1m?mbffm12?③齒側(cè)倒角 ab（3-pa143.0596.???28）④齒側(cè)半徑 xrmprx05.19?（7）鏈輪材料及熱處理選擇使用 45 號(hào)鋼，并對(duì)其進(jìn)行淬火處理將齒面硬度降低到 55HRC，再對(duì)其進(jìn)行回火處理使齒面硬度將至接近 40HRC。（8）鏈輪結(jié)構(gòu)本次設(shè)計(jì)的鏈輪采用整體式結(jié)構(gòu)的中型齒輪①輪轂厚度 h（3-dkf1.06??29）式中 ，mdk01dk802?常數(shù) ：表 3.1 常數(shù) 的取值kd k＜50 3.0小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 18 -50~100 4.5100~150 6.1＞ 150 9.8② 輪轂長(zhǎng)度 l， ，取中間值 ，故hl3.max?h6.2min hl3?（3-ml 61520.5.91 ?????????30）（3-hl 803761.085.932 ???????????31）③輪轂直徑 bd（3-hkh2??32）mdh1061?h342782??（9） 鏈輪示意圖小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 19 -圖 3-4 鏈輪結(jié)構(gòu)示意圖3.5 鏈條的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 設(shè)計(jì)參考本次設(shè)計(jì)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》為傳動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)。3.5.2 鏈條的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）鏈條節(jié)距 P上文算得 和 兩個(gè)參數(shù)到機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中可查得KWp36.c?min/301r?，即 。AP2?059（2）初選中心距 pa初設(shè) 35a0?p（3）鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) 0X（3-49.13568.235a2a010 ??????ppfZ33）小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 20 -取整數(shù)可得 節(jié)，上式中 （3-140?X68.342563?????????f34）（4）鏈條長(zhǎng)度 L（3-mpX17.205.9140???35）（5）理論中心距 A（3-????mKZXPa 6245.02614205.92120 ???????36）上式中 465.a（6）實(shí)際中心距 'A（3-m659204.63' ?????37）（7）與電動(dòng)機(jī)相連的鏈輪轉(zhuǎn)速（3-spnZv /238.0165.932106???38）（8）有效圓周力 F（3-N10238.4vP10???小39）（9）作用于軸上的拉力 QF（3-NKFAQ1202.10. ????40）（10）鏈條參數(shù)小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 21 -選擇 的鏈條，可知鏈條為單排 12A 滾子鏈197243/.1-2??TGBA通過(guò)參考《滾子鏈傳動(dòng)選擇指導(dǎo)》可查得相關(guān)的各數(shù)據(jù)為：表 3-2 鏈條的各參數(shù)節(jié)距 mp05.19?鏈條通道高度 h348內(nèi)鏈板高度 .2外中鏈板高度 6153?滾子直徑 md9.銷(xiāo)軸直徑 2套筒孔徑 3.5?內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 b712外鏈節(jié)內(nèi)寬 m8.3銷(xiāo)軸全寬 964?過(guò)渡鏈節(jié)尺寸 、 、l9.71l1.2c1.03.5.3 鏈條的靜強(qiáng)度計(jì)算靜強(qiáng)度安全系數(shù)是鏈傳動(dòng)計(jì)算中重要的一環(huán)，通常在進(jìn)行使用壽命計(jì)算時(shí)，靜強(qiáng)度系數(shù)是必須計(jì)算量。當(dāng)鏈條傳動(dòng)速度 時(shí)，傳動(dòng)被認(rèn)為是低俗smv/8.0＜重載鏈傳動(dòng)且性?xún)r(jià)比較低，需對(duì)其 進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，并可由由計(jì)算結(jié)果可繪額p成額定功率曲線。比較曲線上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的安全系數(shù)與靜強(qiáng)度安全系數(shù)。（4-2' 10??qakFff41）（4-??2'sin?kff?42）小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 22 -式中 ， ， ，ma?kgfq/NFf?'',鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)計(jì)算：（4-??nFKQnfcA???43）（4-2qvc44）??8~4為n查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 、 、 、 、310.??Q4.?AKmkgq/6.5??90?、smv/4/28.0＜?''F可算得 處于安全范圍，鏈條的靜強(qiáng)度安全系數(shù)達(dá)標(biāo)。2.10.33??n3.5.4 鏈條的使用壽命計(jì)算當(dāng)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)功率數(shù)值超過(guò)額定功率，鏈條的使用壽命必須小于 15000小時(shí)，或者磨損伸長(zhǎng)率 必須顯著小于 3%時(shí)，有必要對(duì)鏈條的使用壽命進(jìn)行p?計(jì)算。設(shè) 為式 4-45 由得到的功率值， 為由式 4-46 得到的功率值'0p'0p（4-fcAFKQn??45）（4-10'17pAmLknZT???????小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 23 -46）為要求傳遞的功率，在不發(fā)生膠合的前提下，對(duì)已知鏈傳動(dòng)進(jìn)行疲勞壽p命計(jì)算為：當(dāng) ，則 （4-'0kmA?1017.3'7pAmLknZT???????47）當(dāng) ， 則 （4-'0'0pkmA＜?1052'pAmLkT???????48）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 、 。LKA4.1m，kwFvp8.2.01'0???由前面計(jì)算知： ， ，51Zin/301r14?pL因?yàn)? （4-kwkpmA4.26.42.＞??49）則 hLpknZTpAm 598104.21843025110 7.377.3'07 ?????????????????由式 4-46 可知，鏈條的使用壽命時(shí)間為 59888 小時(shí)。3.5.5 鏈條的磨損壽命計(jì)算當(dāng)鏈條需要磨損伸長(zhǎng)率 或者因?yàn)闈?rùn)滑條件不能滿足而造成鏈條%3＜???????p過(guò)度磨損時(shí)，可按照式 4-46 對(duì)滾子鏈進(jìn)行磨損壽命時(shí)間的計(jì)算。（4-??????????????piZvLpcTpr191503250）小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 24 -結(jié)合上文與機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可查得： 、 、 、14?pLsmv/28.0%3????????p、 。19.2?c3c按下式計(jì)算rp（4-AFKfCr??51）查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 、 、 、4.1?AKN0??0??fFmkgqvFc 3528.0/6.52??（4-2279.1.9.bdA?52）帶入式 4-51 可得 MPaAFKpfcr 13279.1054.3????查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可得 7.81?將所得各數(shù)帶入式 4-50 可得： hpiZvLpcTpr 10847%348.25.01329.7891509150 3132 ???????????????????????????由式 4-50 可知，鏈條的磨損壽命時(shí)間為 10847 小時(shí)。小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 25 -4.電器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選型4.1 電動(dòng)機(jī)的選擇電 動(dòng) 機(jī) 需 考 慮 多 種 因 素 進(jìn) 行 選 取 ， 主 要 考 慮 因 素 如 下(1)根 據(jù) 所 需 的 轉(zhuǎn) 速 、 工 作 時(shí) 的 負(fù) 荷 和 電 機(jī) 工 作 時(shí) 的 特 性 ， 選 出 最 合 適 的電 機(jī) 型 號(hào) 。(2)根 據(jù) 電 機(jī) 工 作 時(shí) 溫 度 會(huì) 上 升 的 情 況 、 工 作 時(shí) 產(chǎn) 生 的 負(fù) 載 ， 最 大 過(guò) 載 數(shù)值 等 因 素 選 最 合 適 的 電 機(jī) ， 并 通 過(guò) 對(duì) 比 水 冷 和 風(fēng) 冷 對(duì) 電 機(jī) 的 影 響 ， 選 擇 自 然風(fēng) 冷 卻 的 方 法 。(3)根 據(jù) 電 機(jī) 工 作 環(huán) 境 ， 選 擇 不 同 保 護(hù) 電 機(jī) 的 方 式 。(4)根 據(jù) 國(guó) 家 規(guī) 定 的 工 業(yè) 或 家 用 電 壓 選 擇 對(duì) 應(yīng) 的 功 率 的 電 機(jī) 。(5)額 定 轉(zhuǎn) 速 的 選 擇 則 需 通 過(guò) 對(duì) 應(yīng) 機(jī) 械 的 最 大 轉(zhuǎn) 速 作 出 決 定 ?？?慮 保 護(hù) 環(huán) 境 的 因 素 ， 最 終 選 定 的 電 機(jī) 應(yīng) 該 是 在 最 低 能 耗 的 ， 對(duì) 其 工 作時(shí) 的 可 靠 性 、 電 機(jī) 運(yùn) 輸 過(guò) 程 中 的 運(yùn) 費(fèi) 、 配 件 是 否 符 合 國(guó) 標(biāo) 、 維 修 的 費(fèi) 用 、 運(yùn)行 過(guò) 程 中 功 率 的 波 動(dòng) 等 因 素 。比 照 不 同 的 電 機(jī) ， 和 以 上 選 取 的 條 件 ， 覺(jué) 得 使 用 Y2-112M-4 閉 合 式 三相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 。 此 電 機(jī) 具 有 良 好 的 效 率 ， 用 電 少 、 體 積 小 、 工 作 穩(wěn) 定 等 優(yōu) 點(diǎn) 。此 電 機(jī) 符 合 國(guó) 家 B 級(jí) 絕 緣 標(biāo) 準(zhǔn) ， 有 良 好 的 放 塵 的 作 用 ， 以 達(dá) 到 防 止 廢 物 進(jìn) 入電 機(jī) 影 響 工 作 的 效 果 。表 4.1 電機(jī)的參數(shù)kwp4?額 AI8.?額 min/140rn?%8?2.0cos?3.2axNT0.7?stI3.?NstT5.1?NmiT小型立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)- 26 -4.2減速器的選擇由 上 文 并 聯(lián) 系 實(shí) 際 ， 可 知 電 機(jī) 的 的 、 ， 由min/140rn?入 in/30r?出此 推 算 出 。 選 擇 一 級(jí) 直 聯(lián) 擺 線 針 輪 減 速 器 。48?i減 速 器 型 號(hào) 為 XWD8160， 查 標(biāo) 準(zhǔn) 可 知 重 要 參 數(shù) 為 ：表 4.2 減速器的重要參數(shù)kwp0.4?mNW??1290mA308?mDC3C6E1570FM238?N40?G19?mp4' mH36mR25V75?DM240?J19?L684kg134.3軸承的選擇此 小 型 立 體 車(chē) 庫(kù) 在 設(shè) 計(jì) 階 段 ， 受 到 的 主 要 是 軸 向 力 ， 根 據(jù) 此 原 因 ， 需 要選 用 深 溝 球 軸 承 。當(dāng) 轉(zhuǎn) 速 較 低 時(shí) 軸 承 可 以 承 受 來(lái) 之 徑 向 和 軸 向 的 力 。 一 旦 轉(zhuǎn) 速 過(guò) 高 ， 由 于推 力 軸 承 的 特 性 ， 受 到 的 負(fù) 載 將 會(huì) 由 混 合 載 荷 變 為 純 軸 向 負(fù) 載 。4.4軸的選擇4.4.1 選擇材料45 鋼 ：