毕业设计张佳.docx

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毕业设计张佳

毕业设计（论文）

设计（论文）题目：

巷道堆垛式立体车库模型的总体设计

指导教师：

屈建喜、孙蔚

学生专业：

电子信息工程技术

班级：

电信0803

学生姓名：

张佳、张亚妮、王亚妮、吴兴怀

教研室主任：

吴杨

信息工程学院

二〇一零年十二月十七日

摘要

立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。

随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题已经成为大中型城市的一个普遍现象。

机械式立体车库可充分利用土地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。

本课题以较为典型的巷道堆垛式立体车库为研究对象，综合考虑立体车库的制造成本和运行效率的双重因素来实现立体车库的设计与运行。

本文在对国内外车库现状及发展趋势做了充分调查的基础上，选择三层三列式车库结构为研究模型。

堆垛式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：

车库结构部分，传动机结构部分和控制系统部分。

本文简单介绍了车库的主体结构和特点，对车库的控制系统也做了简单的说明，依据堆垛式立体车库的运行原理，运用力学理论对堆垛式立体车库的结构进行了全面的力学分析，其中包括堆垛式立体车库的框架结构的强度、横移传动系统中轴的强度和升降传动系统中轴的强度等。

在堆垛式立体车库控制系统的设计中，采用了先进的PLC控制器，运用欧姆龙公司的编程软件编制堆垛式立体车库控制系统的程序，并经调试、运行，证明采用可编程序控制器PLC作为控制系统简单易行。

其稳定、可靠、快捷、性价比高的特点使得控制系统非常完美。

为了使停车设备满足使用要求，根据国家关于机械式停车设备通用安全要求的标准以及巷道堆垛式立体车库的实际应用，在堆垛式立体车库设计中使用了一些必要的安全技术，这样保证了车辆的绝对安全，使得整个车库可以安全平稳的运行。

关键词：

立体车库，控制系统，可编程控制器，钢结构

Abstract

Stereogarageisthestoragewhichisusedforautomaticparkingandscientificstorageofkindsofautomobile.Asthequantityofurbanautomobilehasincreasedcontinuouslyinnowadays,thehard-to-parkhasbecomeacommonphenomenon.Mechanicalstereogaragecanuselandresourcesufficientlyandbringspaceadvantageintoplay,andmaximizethenumberofparkingcars.Ithasbecomeanimportantwayforstatictrafficproblemofcities.Theissuestudiesthetypemechanicalparkingsystemwhichnamedup-downandtranslationstereogarage,andregardsofthetwofactorsofmanufactureandoperationalefficiencysynthetically.

Onthebasisofinvestigationoncurrentsituationanddevelopingtrendofgarageindomesticandabroad,wechoosethree-layerandthree-formulisticgaragestructureastheresearchmodel.Accordingtotheformofthedragging-formsofmultiplayerup-downandtranslationear-base,itismadeofthreeparts:

partofear-basestructure、partofdriving-frameworkandpartofcontrolsystem.Thepapersimplyintroducesmainstructureandcharacteristicsofgarageandalsogivesashortintroductiontoitscontrolsystem.Includingintensionoftheframeworkstructureandaxes,etc.thepaperadoptedPLCascontrolsystemindesigningtheup-downandtranslationstereogarage,PLCsoftwareofOMRONcompanywasusedtoweavetheprogramofcontrolsystem,throughdebuggingrunningtheprovedthatadoptedPLCascontrolsystemissimpleandeasytorealize.Thecharacteristicofstabilization,credibility,speedinessandhighcapabilitymadethecontrolsystemveryperfection.Inordertosatisfyusingdemandindesignstereogarage,accordingtocriterionofmechanicalparkingsystem-generalsafetyrequirementandthefactsoftheup-downandtranslationstereogarage.Thiscanensureabsolutesafetyforcarandmakethewholestereogaragesafetyandrunningsmooth.

Keywords:

Stereogarage,Controlsystem,PLC,Steelstructure.

第一章绪论

1.1课题的背景和意义

随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。

以北京市为例，截止2006年底，市区仅有公共停车场827处，共计车位5.6万个，仅占市区机动车拥有量的8.5%，停车环境与城市规划的矛盾十分突出。

上海的情况也让人无法乐观，仅有的227个地下车库使用面积不足60万平方米，而且不能满足1.3万辆机动车停放的要求，路边停车渐成泛滥之势，比例高达64%，而且还有继续上升之势。

据建筑部城市交通工程技术中心对全国15个大城市停车现状的调查，城市机动车保有量与停车位之比平均为4.84:

1，这一比例对于渴望“车者有其位”的车主来说，形式不容乐观。

停车难问题产生的主要原因是城市建设规划上的准备不足。

上世纪80年代初期，北京市权威部门对2000年北京汽车发展数的预测仅仅是70万-80万辆，而事实上到新世纪钟声敲响之前，北京市汽车总量则足足比预期多了100万辆，其中私人小客车的数量就高45万辆，根据建设部停车技术开发推广中心介绍，北京市停车设施的“欠账”最保守估计为20-30%。

图1-1被汽车占领的城市

停车问题是城市在发展过程中出现的静态交通（车辆停放状态）问题，静态交通是相对于动态交通而存在的一种交通形态，二者相互联系，互相影响。

停车设施是城市交通的主要内容，随着城市的不断发展，各种车辆的保守量增加，对停车设施的需求也在不断增加，如果两者之间失去平衡，城市里就会出现停车难的一系列问题，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是发达城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车设施增长速度。

因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。

专家们指出，解决城市静态交通问题，大体可分为软硬两种措施，就是通过政策法规，限制路面停车，提高停车场利用率，使部分车主更愿意改乘公共交通工具，以减少机动出对停车场的需求。

而硬措施则主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。

而无论采取什么措施，在规划后再收拾残局或在局限内弥补不足，政府和管理部门所需投入的精力和资金都不小。

图1-2先进的自动化立体车库

鉴于此种现状，我们着力设计一种巷道堆垛式立体车库，此设计具有相当有利的实用价值。

它利用较强的空间理念，成为具有较强的实用性、观赏性、和适合城市环境的建筑。

并且具有很强的节地优势，解决了现代都市化的空间少问题。

1.2课题的关键技术及其国内外研究发展现状

1.2.1国外研究现状

早在50多年前，立体停车库就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的双层停车设备；利用住宅空地建起2-4层升降横移停车设备；适合城市中心商住区使用的停车楼和停车塔；利用广场，建筑物下面的空间建设地下车库。

自70年代末起，世界经济高速发展，汽车逐渐普及，保有量不断增加，迫使地少人多、车多的国家、地区和一些发达国家积极开展了机械式停车技术的研究开发和制造应用。

以日本、美国、德国等为代表的发达国家在停车技术领域的研究处于世界领先水平。

韩国和我国的港澳、台地区的停车产业也通过引进移植制造，得到了蓬勃发展，较好地解决了本地区的停车难，并开始向外输出技术和出口产品

图1-3国外高容量的立体车库

目前世界停车产业正向多元化发展，其停车技术几乎包含了当今机械，电子、液压、光学、磁控和计算机技术等领域的所有成熟先进技术。

机械方面，应用了许多新材料、新工艺。

设备结构采用模块化设计，便于组合使用，易于安装拆卸。

钢结构选用新型优质钢材，既提高了设备的强度和刚度，又使设备轻巧美观，载车板采用一次成型的镀锌板或彩涂板组装，美观，强韧、耐用。

控制技术方面，广泛采用可编程控制器和矢量变频闭环控制技术，使运行高速平稳，电力，振动和噪音也趋于最小。

控制形式有：

按钮式，IC卡式、键盘式，触摸屏式、遥控式等。

1.2.2国内研究现状

我国机械式车库的早期研究开发工作是从80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。

参照日本等国际标准制定的我国行业标准也于近几年出台，有些停车设备已开始出口。

机械式立体车库是一种具有综合性能的建筑，不仅包含了机械设备、其规划涉及到区域整体景观、交通疏导、建筑结构、供电照明、通讯监视、通风排水、环境保护、安全消防、收费管理等各学科领域、就停车设备本身而言、其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多学科、多专业的复合型人才积极参与，把国外停车技术和各个领域的成熟技术移植到我国停车产业、开发出安全、经济、高效、节能、省地的产品，满足国内外市场的需求。

在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；缺少科研设计单位的参与；技术创新能力不足等状况。

第二章巷道堆垛式立体车库控制方案的设定

2.1自动化立体车库的描述

目前，立体车库主要有下几种形式：

升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式等，在对国内外各种同类产品进行分析的基础上，结合考虑各个方面的因素，可发现巷道堆垛式立体车库形式比较多，规模可大可小，并且对场地的适应性较强；同时采用这类设备的车库十分普遍，因此最终确定设计对象为巷道堆垛式立体车库。

2.2系统设计的基本步骤

我们综合考虑各个方面的因素并对其进行分析，设定出了巷道堆垛式立体车库。

其设计及调试的主要步骤如图2.1所示

图2-1设计的主要步骤

2.3立体车库的类型、设置、规划及选型

机械式车库在设计和选择库型时首先应该考虑以下因素：

停车库的库容量、停放车辆的规格、停车库的存取车时间、停车库所服务的区域半径、车位周转率、管理与收费方式等。

同时必须考虑土地价格、土建成本、设备投资以及投资回报率等问题一般情况下，不同类型的机械式停车设备都有其独特的优点，只有正确选用，才能充分发挥停车设备的作用。

（1）机械式立体停车库的规划及设置

城市停车场是城市的基础设施。

基础设施的现代化是经济持续发展的前提条件。

城市土地寸土寸金，合理利用城市有限的土地资源是保证城市经济可持续发展的根本性战略。

我国长期以来，对静态交通投资过低，停车场建设欠费过多，尽快做好城市停车场建设规划，已是迫在眉睫的重大决策。

首先开展停车场的规划是十分重要的，它有利于协调停车场的供应与需求的矛盾，是有限的城市停车场地资源，发挥最大的效益。

.

（2）停车场规划总原则

1>停车场属于城市的交通基础设施范畴。

停车场规划是城市规划的重要组成部分。

在城市规划的每个阶段或层次都应对停车问题进行相应的专题规划研究。

各城市应根据城市的规模、性质、特点，因地制宜的制定城市的停车发展战略，编制停车场规划，但不得违反国家关于停车场规划建设的有关规定和标准。

2>停车场的规划建设应与城市社会经济发展水平、城市规模、城市性质、机动车拥有水平等相适应。

近期可采用“增加停车供应为主，停车需求管理为辅”的策略;远期可采用“停车管理为主，停车场建设为辅”的战略。

3>城市停车场规划建设应以建筑物、居民区配建停车场为主，路外公共停车场为辅，在不影响道路交通的前提下，可设置路内停车泊位。

4>停车场规划应与城市总体规划、详细规划协调一致，使城市停车场布局与城市用地局一致，提高停车的使用‘效率。

5>停车场规划应符合城市交通发展战略，与城市交通发展相协调。

要从城市交通大系统角度考虑停车场的布局，把它作为一种交通需求管理、交通调控的有效手段。

6>停车场的布置和设计应保障交通安全、配置合理、方便使用，并应满足城市环境保护的要求，同时与周围建筑、环境、景观相协调。

兰州理工大学硕士毕业论文第二章机械式立体停车库的类型、规划、设置及选型

（3）停车场规划的阶段及内容

城市规划分为三个阶段，每个阶段均有关于停车场的内容。

第一阶段使城市总体规划阶段中的停车场规划。

这一阶段主要是对城市发展条件、发展策略和发展所依托的环境进行研究，针对停车的总体需求及其分布，以及宏观政策与管理策略来确定城市停车场的总体布局。

第二阶段是分区规划阶段。

这一阶段主要是在总体规划发展策略的指导下对城市局部地区的发展策略和发展条件进行研究，对局部地区的资源进行分配，确定停车场供应量及其分布。

第三阶段是详细规划阶段。

这一阶段主要是在总体规划和分区规划所确定的停车场规划指导下，针对规划区域内某地块或建筑物所作的规划，使城市规划与工程设计结合较为紧密的阶段。

此阶段规划重点是对停车场选址、停车场的类型、规模、出入口的交通组织，以及停车场的管理进行研究和规划设计。

这一阶段需作出停车场的可行性研究，其中包括:

（1）建设必要性;

（2）停车需求预测;（3）停车场位置与类型选择;（4）停车场出入口及周围道路的交通组织等。

（4）停车场建设规模选择

停车场建设规模的选择首先与停车需求有关系。

为了合理选择城市停车场的建设规模，应在对如何做好市场停车需求预测分析的基础上，着重从配建停车场、公共停车场和路内停车场三种型式的建设规模加以分析。

停车库需求预测

城市停车库需求分析是根据现状调查和停车场发展战略来预测城市停车场需求的一种方法，是城市停车场规划的基本依据之一。

在城市停车场发展战略的指导下，以机动车发展水平、城市用地及人口规模、城市就业作为总量预测依据，以城市用地布局、城市就业分布、城市车辆运行等规律为参数，通过数学模分析预测停车库需求的总量及其分布。

在做好城市停车库总量需求和区域需求的基础上，提出配建停车场、公共停车场、路内停车场的具体停

车规模，以确保停车场的有效运营。

需求分析考虑因素

需求分析的关键在于正确估计实际交通运行中能够影响交通出行和停放特征的因素对停车需求的影响。

主要从四个方面考虑，即停车政策、停车特征、城市特征、停车者情况。

1>城市停车政策

对于城市停车发展模式的引导政策，尤其是对城市停车实施的优惠政策;城市停车需求管理政策（包括管理模式、投资渠道及其他管理政策）;停车收费政策。

2>停车特征

停车特征包括停车场的容量、停车场服务半径、停车时间分布、停车空间分布、停车方式、停车高峰小时系数和停车泊位周转期。

3>城市特征

兰州理工大学硕士毕业论文第二章机械式立体停车库的类型、规划、设置及选型城市特征包括城市规模、性质、城市布局结构、市交通结构。

4>停车者特征

停车者的年龄、性别;停车者的经济收入水平;城市机动车辆的发展水平和城停车者的偏好。

（5）需求分析方法和特点

停车需求分析方法主要有出行产生0D法、土地吸引率法、类比分析法、趋势分析法等。

各城市可根据自己的具体情况选用。

选用的依据是规划目标、现有条件、预测精度等。

1>出行产生OD法

出行产生0D法是指通过交通出行产生分量求得停车需求及分布，可用于近期和远期停车需求预测，有交通规划的城市，其计算较为简便。

2>土地吸引率法

土地吸引率法是指利用现有城市土地情况下的停车吸引率法作为基础，再分析调查后进行需求分析预测。

由于城市用地和建筑物分类多，其调查工作量大，数据处理量大，但该方法用于近期预测精度较高。

3>类比分析法

类比分析法是指参照同类城市或地区，预测分析所在城市或地区的停车需求量。

主要用于缺乏停车调查资料的城市或地区，预测分析方法简单，但仅能求得需求总量，而且准确率较低。

4>趋势分析法

趋势分析法时值依据城市或预测地区的历年停车资料，以及经济、人口、用地、交通等资料，进行回归分析，作为停车增长的趋势推测。

预测分析方法简单，适用于近期，但仅能求得需求总量及构成。

（6）停车场建设规模的选择

合理确定停车场的建设规模是停车场规划的一个重要内容。

停车场建设规模过大，会造成利用率低，停车面积浪费，经济效率低;停车场建设规模偏小，满足不了该地区停车需求，影响城市交通系统的正常运转。

停车场建设规模应根据城市人口、规模、地区特点和车辆拥有水平而定。

一般经济停车规模为200辆（标准小汽车）左右。

其具体规模确定主要考虑以下因素。

1>停车需求的预测结果:

根据城市停车需求总量的区域停车需求量分析确定的公共停车场需求量;

2>停车场的服务半径:

一般城市中心区域100—300m考虑，外围区域按100—500m考虑;

3>用地条件和环境要求:

根据具体用地条件、土地价格和对环境的要求，选择不同的停车式和停车规模;

4>周围道路的交通条件:

根据周围道路的具体交通条件，确定停车场形式和停车规模。

在停车场的建设中，要进行很好的规划，这样才能充分发挥停车场的功能，提高停车位的利用率，更可以减少基本建设投资。

因此，在城市停车场建设中，合理兰州理工大学硕士毕业论文第二章机械式立体停车库的类型、规划、设置及选型规划是十分重要的。

（7）机械式立体停车库的选型

机械式停车设备很多，各有各的适用形式，升降横移式立体停车库是中小库的一种典型机电一体化产品，由于占地面积小，型式比较多，规模可大可小，场地的适应性强，采用这种车库十分普遍，所以是公司及单位在建造立体停车的理想选择。

本文就三层十六车位的升降横移式立体停车库的结构设计和控制做一详细阐述和讨论，该题目来自我们与远达公司的合作项目，也就是PSH16D升降横移式立体停车库，其中“P”表示机械式停车设备的总代号，“16”表示体停车库的容量为16辆车，5K表示其中最多停放5辆轻型以下客车。

根据立体车库的修建位置及在空间伸缩方向的不同，立体停车库的主要类型有:

升降横移式，垂直升降式、巷道堆垛式和地下停车场等。

它们的类型众多，设计各有不同，库容量变化比较大，可满足不同用户要求。

但它们都具有建筑面积小，停车层数多，地上和地下空间利用率高的优点。

停相同数量车的情况下，在车辆流量大的繁华地段建一座立体停车库比建一地面停车场节省将近50%一70%的投资。

严格的车库管理还保证了车库运行的安全性和可靠性，为存车人提供了最大的方便，存车人只需把车开到指定位置，下面的事都可由车库控制系统来完成

1>升降横移式:

多层升降横移式立体停车库采用卷筒、滑轮和钢丝绳进行升降，在整个机构中有交流减速横移电机和升降电机、钢丝绳、停车位框架、搬运器和横移导轨等。

它的运行原理是取上层车时，将下层车板移开留出空位。

该设备下层为左右横移，上层为上下升降。

该类型有以下特点：

a.节省占地，配置灵活，建设周期短。

b.价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。

c.可采用自动控制，构造简单，安全叮靠。

d.存取车迅速，等候时间短。

e.运行平稳，工作噪声低。

f.适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。

2>垂直升降式:

也就是电梯式结构，一般以两辆车为一个层面，中间部分是升降机，左右两旁是车架。

工作原理是:

用升降机将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机械上的横移机械将车辆或载车板送入存车位;或是相反，通过横移机械将指定存车位上的车辆或载车板送入升降机，升降机降到车辆出入口处，打开库门，驾驶员将车辆开走。

3>巷道堆跺式:

它的工作原理和堆跺式自动化仓库很相近，升降机构可以上升和水平移动，在运行到停车位时，通过伸缩机构的伸缩，完成在车架上存取车工作。

4>垂直循环式

此类型的车库具有如下特点:

a.占地少，两个泊位面积可停6至10辆车。

b.外装修可只加顶棚，消防可利用消防栓。

c.价格低，地基、外装修、消防等投资少，建设周期短。

d.可采用自动控制，运行安全可靠。

（8）巷道堆垛式立体车库的主要结构

1>钢结构框架.主要由立柱,横梁,纵梁，电梯升降导轨，行走小车导轨，停车架等部件组成。

2>电梯。

3>行走小车机构。

4>载车板横移机构。

5>载车板。

6>自动控制系统。

它主要包括控制，拖动，检测及安全保护部分。

7>消防系统。

第三章巷道堆垛式立体车库传动系统的设计

3.1堆垛式立体车库的基本结构

3.1.1堆垛式立体车库简介

堆垛式立体车库是指利用载车板的升降或横向平移存取停放车辆的机械式停车设备。

堆垛式立体车库每个车位均有载车板，所需存取车辆的载车板通过升降横移运动到达地面层，驾驶员进入车库，存取车辆，完成存取过程。

停泊在这类车库地面的车只作横移，不做升降.上层车位要将载车板升或降到地面层，驾驶员才可以进入车库内将汽车开进或开出车库，巷道堆垛式立体车库的模型图如图3-1

3-1巷道堆垛式立体车库模型

巷道堆垛式立体车库的工作原理：

第二层第三个车位可以升降，一层的两个车位只能横向横移，空车位供二层的车位下降时借用。

1号和2号车位可以直接存放车辆；5号车位需下降后再存放车辆；3号车位，则需先将1号和2号载车板右移，再将3号载车板下降；4号车位，则需先将2号载车板右移，再将4号载车板下降；由于堆垛式立体车库停车设备对场地的适应性强，相应几个机械部分部件结构和功能可以根据不同的地形和空间进行任意的组合、排列，规模可达可小，对土地的要求比较低.因此，应用非常广泛。

本设计以三层三列式立体车库为模型建立研究对象。

巷道堆垛式立体车库主要由结构框架部分、载车板部