升降式立体车库传动及安全防护系统研究与设计.docx

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升降式立体车库传动及安全防护系统研究与设计

中图分类号：

TO273+.5密级：

公开

UDC：

本校编号：

工程硕士学位论文

论文题目：

垂直升降式立体车库传动及安全防护

系统的研究与设计

研究生姓名：

高军年学号：

G10081

学校指导教师姓名：

孟建军职称：

教授

企业指导教师姓名：

潘临职称：

高级工程师

申请学位工程领域名称：

机械工程

论文提交日期：

2014年4月论文答辩日期：

2014年6月

独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

学位论文作者签名：

签字日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。

特授权兰州交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。

同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）

学位论文作者签名：

导师签名：

签字日期：

年月日签字日期：

年月日

工程硕士学位论文

垂直升降式立体车库传动及安全防护

系统的研究与设计

TheDesignandStudyofTransmissionSystemforElectronicCommutationDevicewithLowCostandMechanicalGarage

作者姓名：

高军年

工程领域：

机械工程

学号：

G10081

校内导师：

孟建军教授

企业导师：

潘临高工

完成日期：

2014年4月

兰州交通大学

LanzhouJiaotongUniversity

摘要

立体车库的出现为城市中汽车的停放提供了一种有效途径，在一定程度上缓解了目前城市中静态交通拥挤的问题。

目前，立体车库主要有以下几种形式：

升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式和巷道堆垛式等【2】，但无论那种立体车库，都要考虑制造成本和安全措施。

本文对现有的常见立体车库进行了归纳总结和比较，分析了各种车库的优缺点，并结合低成本机械式立体车库传动系统进行了方案设计。

该车库传动系统主要包括：

拽引电机、减速机、制动系统、涡轮蜗杆啮合齿轮、行星齿轮系、电磁离合器、链传动系统、锥齿轮动力输出装置、钢丝绳升降传动装置（含配重）、载车板升降系统等。

每3个停车位为1个载车单元，采用1组配重，每36个车位采用1组电机输出机构，完成邻近6个载车单元升降驱动，每组载车单元之间采用电磁离合器和制动器切换，形成单点输入，多点输出系统，对于每一组而言结构相同，适合模块化设计和批量化生产特点，同时，各电机组输出之间，汽车存取过程独立运行，互不影响汽车在其它层上的存取运行过程，有效地提高了存取车的速度，解决了现有立体车库造价成本高，传动系统相对独立，电机利用率低的问题。

关键词：

立体车库；行星系；传动系统；低成本

论文类型：

应用研究

Abstract

内容应与“中文摘要”对应。

使用第三人称，最好采用现在时态编写。

“Abstract”不可省略。

标题“Abstract”选用模板中的样式所定义的“标题1”，再居中；或者手动设置成字体：

黑体，居中，字号：

小三，多倍行距1.5倍行距，段后11磅，段前为0。

标题“Abstract”上方是论文的英文题目，字体：

TimesNewRoman，居中，字号：

小三，行距：

多倍行距1.25，间距：

前段、后段均为0行，取消网格对齐选项。

Abstract正文选用设置成每段落首行缩进2字，字体：

TimesNewRoman，字号：

小四，行距：

多倍行距1.25，间距：

前段、后段均为0行，取消网格对齐选项。

Keywords与Abstract之间空一行。

Keywords与中文“关键词”一致。

词间用分号间隔，末尾不加标点，3-5个，TimesNewRoman，小四，加粗。

KeyWords：

StereoGarage；ElectronicCommutationDevice；LabVIEW;HighPowerCapacity

ThesisType:

AppliedResearch

第一章绪论

1课题的背景和意义

随着当今科技的快速发展，汽车已经成为人们出行主要的交通工具之一。

据2012年由中国汽车技术研究中心和中国汽车工业协会发布的《中国汽车工业发展年度报告》【1】显示，全球汽车产量突破8000万辆，其中2011年中国汽车产量达到1842万辆，占全球总产量的比例达23.0%。

预计2012年，我国汽车销量将达到2000万辆，同比增长8%左右。

随着汽车数量的不断增加，土地资源紧缺，出现停车场严重不足，大量的汽车随意停放加剧了城市交通的拥堵，制约了城市的建设和经济发展。

如何在有限的空间中存储尽可能多的车辆成为当今交通领域面对的一项重要课题。

1.1国内外立体车库的发展现状和趋势

立体停车装备系统在世界各地的发展极不均衡。

最早的立体车库1918年建于美国伊利诺斯州芝加哥市，但是在德国开发最早，技术居于领先。

更有意思的是日本因为国土面积小而应用最广，自1959年引进立体车库技术之后，到1983年，就建造了2.5万座各式各样的机械式立体车库，而且每年以5%-7%的速度递增。

进入20世纪以来，全自动立体停车设备的容车能力及先进技术，已被世界世界各国承认和接受【5】。

我国立体车库的发展，始于上世纪八十年代，河北承德的华一机械车库集团有限责任公司于1989年建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库，填补了国内机械式停车车库的空白。

虽然从二十世纪八十年代就开始研制和使用机械式立体车库，但由于市场需求原因，二十多年来发展缓慢。

目前国内从事立体车库研发的企业已有100余家，其中主机生产的企业有50多家，批获得国家颁发的立体停车设备制造企业资质的有22家。

目前我国城市机动车的保有量与停车位之比大约是5:

1，换而言之，只能满足20%的车辆停放在车库里，停车位的严重不足，造成车辆非法停放、占道停放现象日益严重。

从国际城市建设经验看，要保证城市交通不拥堵，除了建成100%的基本停车位，还要增加20%的公共停车位，如果每年新增轿车2000万辆，那么，每年需新增2900万个停车位，才能满足停车需求。

以上海为例，160万辆的汽车保有量计算，理想停车位应该有208万个，而实际开放的社会车库仅有3万个车位，造成了许多车辆随意停放，交通拥堵【4】。

就兰州而言，根据市公安局交警支队统计数据，2010年9月份，兰州市机动车保有量为373701辆，机动车驾驶人保有量为355291人；截止2013年5月份，机动车保有量为553347辆，机动车驾驶人保有量为614879人。

两年多时间，机动车增长了48.07%，机动车驾驶人增长了73.06%，道路交通供需矛盾大大加剧【5】。

与此同时，兰州市立体车库建设却寥寥无几。

1.2存在问题

1.2.1停车位身价偏高。

2002年，在北京、广州、上海一个露天泊车位就炒到20-30万元的天价，缺少高容量、低成本的立体车库设施。

1.2.2停车设施规划滞后，停车业发展无序。

在城市总体规划和地区详细规划中，对停车设施数量和密度重视不足，难以在后期扩大供应规模。

1.2.3立体车库建设功能不完善，存取车费时费力。

1.2.4因技术不成熟，车库设计布局不合理，车库管理者严重亏损。

1.2.5缺乏引导立体车库设施开发的配套政策和法律保障【6】。

1.3本论文研究的主要内容和要解决的问题

本论文介绍了常见立体车库传动系统和换向装置，并深入分析了这些装置的优缺点，结合实际，提出了一种新型的传动系统设计方案，具有一定的探讨价值。

主要包括以下内容：

1．本着结构简单、降低成本的思路，完成立体车库传递系统的方案设计。

2．根据方案和其它技术要求，确定各分系统实现的技术原理。

3．依照原理，设计合理的结构和实现方式。

4．结合设计实现方式，完成传动系统受力相关的理论数据计算。

5．进行模拟测试，确认是否满足设计需求，对该系统做出一个客观的评定。

6．对整个车库系统进行安全性和可靠性分析。

第二章机械式立体车库

2.1立体车库概述

立体车库，又称之为“机械式停车设备”，它是利用机械和电气系统组成的，用来存取储放机动车辆的机械或机械设备系统。

立体车库是集自动控制技术、机械加工技术、计算机技术等融为一体的智能化、立体化的车辆存储系统。

机械式立体车库是指使用车辆之外其它带有动力的搬运器，完成车辆停放、存储工作的整个设施。

伴随着中国经济的快速发展，小汽车进入家庭的步伐加快，机械式立体车库成为解决国内城市停车难题的最佳方案。

2.2机械式立体车库的主要类型

根据机械工业部发布的《机械式停车设备类别、型式与基本参数》这一标准，机械式停车设备的类别按其工作原理区分，可分为升降横移式（代号SH）、垂直循环式（代号CX）、水平循环式（代号SX）、多层循环式（代号DX）、平面移动式（代号PY）、巷道堆垛式（代号XD）、垂直升降式（代号CS）、简易升降式（代号JS）等。

【7】其中，垂直升降类（塔式）立体车库的土地利用率最高，三个车库位的面积可以形成50-80个立体车位。

简易升降类车库结构简单实用，无需特殊地面基础要求，特别适合工厂、别墅、住宅、宾馆等停车场。

而升降横移类立体车库存取车速度快，操作简单，成本低，也受到客户青睐。

2.3机械式立体车库的优点

机械式立体车库能够在近年来得到快速的发展，主要依靠其本身的优点，主要体现在以下几个方面。

2.3.1向空间发展，节省占地。

以停放100辆车辆为例，含车道，正常需要占地2100㎡；采用3层简易升降式车库停放含车道占地约700㎡，节省占地66%；采用3层升降横移式停放车辆占地约810㎡，节省占地61%；采用45米高电梯式停放占地约70㎡，节省占地96%；采用6层巷道式停放占地约315㎡，11m净空，节省占地85%。

2.3.2模块化设计。

便于使用者灵活选用，设计者简化设计。

2.3.3对地形条件要求不严，可随地形变化。

2.3.4征地费用降低。

2.3.4建设可分期分批进行，扩充性强。

2.3.6PLC控制，具有联网功能。

2.3.7减少盗车事件发生。

2.3.8为社会解决再就业机会，同时提高就业人员的技术水平。

2.3.9实现计算机收费，避免人工干扰，规范管理。

2.3.10缓解交通拥堵。

【8】

第三章立体车库传动系统和换向装置的研究

3.1垂直升降式立体车库传动和换向系统

垂直升降类停车库的工作过程是：

存车时，车辆驶进车库入口，由升降机构将车辆或载车板升降到目的层，然后用提升机构上的横移装置把车辆或载车板送进存车室；取车时，由横移装置把指定存车室上的车辆或载车板取进升降机构，然后由升降机构把车辆升降至车库出口处，司机再把车辆开走。

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　　垂直升降类停车库与其它类型停车库相比较特点是：

（1）由于可以建得很高，其平面和空间的利用率较高；

（2）控制系统先进，使得存取车迅速，运行平稳，运转效率较高；（3）具有安全可靠的机械及光电安全装置，同时由于封闭可防火、防盗、防异物伤害；（4）与垂直循环类相比，整个系统不作整体运动，节省电能；（5）噪声较低；（6）电脑操作，使用方便。

因此该类停车库适用于如