建筑物側(cè)面墻壁立體停車系統(tǒng)的設(shè)計【含8張cad圖紙+文檔全套資料】
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北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
畢業(yè)設(shè)計報告(論文)
報 告 題 目：建筑物側(cè)面墻壁立體停車系統(tǒng)的設(shè)計
作者所在系部： 機電工程學(xué)院
作者所在專業(yè)： 車輛工程
作者所在班級： B13141
作 者 姓 名 ： 邸寶龍
作 者 學(xué) 號 ： 201322244
指導(dǎo)教師姓名： 孟立新
完 成 時 間 ： 2017年6月
北華航天工業(yè)學(xué)院教務(wù)處制
II
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
摘 要
現(xiàn)如今，社會發(fā)展的速度之快讓人難以想象，尤其是近些年，經(jīng)濟的發(fā)展讓人們的生活變得越來越好，其中很明顯的一點體現(xiàn)就是越來越多的人都購買了私家車。眾所周知，我國是一個人口大國，私家車的普及帶來的直接影響就是交通的擁擠，相信這一點每個人都深有體會，但是問題不止這些，就像住房緊張一樣，停車場地有限的問題一樣給我們的生活帶來困擾。不僅如此，私家車數(shù)量的增長速度有增無減，停車難問題對人們生活的影響也越來越嚴重。因此，一些小型的立體停車設(shè)備漸漸得到人們的關(guān)注。立體停車場將停車空間向空中，地下延伸，有效地利用有限的土地資源，能在很大的程度上緩解停車難問題，國外有些地方對于已經(jīng)很好的使用起這種設(shè)備，相信隨著技術(shù)的不斷成熟，這種停車場不久之后也會出現(xiàn)在國內(nèi)。
本文在對國內(nèi)外立體停車場的發(fā)展情況有了一定了解后，根據(jù)住宅小區(qū)的環(huán)境和建筑特點，設(shè)計研究一種兩層三列的立體停車庫。立體停車場的組成有車庫框架，傳動機構(gòu)和控制系統(tǒng)等部分。車庫框架中有支柱，橫梁，載車板，完成對他們的受力分析，強度校核以及結(jié)構(gòu)特點的介紹。傳動部分有傳動機構(gòu)的選擇，原理，不同傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點的比較。在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，本文以單片機為控制器，控制存取車過程的同時，設(shè)計安全檢測系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全運行。兩部分組成了停車場的自動控制系統(tǒng)。在軟件方面，本文設(shè)計控制系統(tǒng)的程序流程圖。自動控制的立體停車場可以實現(xiàn)無人值守、自助操作、自動運行，同時計時收費又可有效地限制車主存車時間，提高停車場的循環(huán)利用率，具有一定的社會意義。
關(guān)鍵詞： 立體；停車場；私家車.
Abstract
Nowadays, the speed of social development is difficult to imagine, especially in recent years, the development of the economy so that people's lives become better and better, which is clearly reflected in the more and more people are buying Private car. As we all know, China is a large population, the popularity of private cars brought about by the direct impact of the traffic is crowded, I believe that everyone is deeply understand, but the problem is more than that, like housing tension, parking, Our life is troubling. Not only that, the growth rate of the number of private cars increased, parking problems on the impact of people's lives more and more serious. Therefore, some small three-dimensional parking equipment gradually get people's attention. Three-dimensional parking lot will be parking space to the air, underground extension, the effective use of limited land resources, to a large extent ease the parking problem, some places abroad has been very good use of such equipment, I believe that with the technology Of the mature, this parking lot will soon appear in the country.
In this paper, the development of three-dimensional parking garage is designed and studied according to the environment and architectural characteristics of the residential district. The three-dimensional garage is composed of garage frame, transmission mechanism and control system. Garage frame with pillars, beams, load plate, to complete their stress analysis, strength check and structural characteristics of the introduction. Transmission part of the transmission mechanism selection, principles, different transmission of the advantages and disadvantages of comparison. In the design of the control system, this paper takes the MCU as the controller and controls the access process, and designs the time charging subsystem to complete the parking fee collection work. The two parts make up the parking lot of the automatic control system. In the software, this paper designs the control system program flow chart. Automatic control of the three-dimensional parking lot can be unattended, self-service operation, automatic operation, while the time charge can effectively limit the owner of the storage time, improve the parking lot of recycling, has a certain social significance.
Key words: dimensionl,park,private car
II
北華航天工業(yè)學(xué)院
本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性及知識產(chǎn)權(quán)聲明
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）
建筑物側(cè)面墻壁立體停車系統(tǒng)的設(shè)
計
是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本設(shè)計（論文）的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。因本畢業(yè)設(shè)計（論文）引起的法律結(jié)果完全由本人承擔(dān)。
本畢業(yè)設(shè)計（論文）成果歸北華航天工業(yè)學(xué)院所有。本人遵循北華航天工業(yè)學(xué)院有關(guān)畢業(yè)設(shè)計（論文）的相關(guān)規(guī)定，提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本。本人同意北華航天工業(yè)學(xué)院有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以營利為目的的前提下，可以公布非涉密畢業(yè)設(shè)計（論文）的部分或全部內(nèi)容。
特此聲明
畢業(yè)設(shè)計（論文）作者：邸寶龍 指導(dǎo)教師：孟立新
2017 年 6 月 2 日 2017 年 6 月
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章緒論 1
1.1 課題背景 1
1.2 立體停車庫發(fā)展概況 1
1.3 應(yīng)用前景分析 3
第2章立體停車系統(tǒng)整體設(shè)計方案 4
2.1 車庫的類型 4
2.2 立體停車場的主體框架 4
2.3提升裝置和橫移系統(tǒng) 4
第3章立體停車系統(tǒng)主體框架的設(shè)計 5
3.1 主體框架鋼結(jié)構(gòu)的選擇 5
3.1.1 支撐柱的設(shè)計 6
3.1.2 橫梁的受力分析 8
3.1.3 縱梁的受力分析 9
3.1.4 載車板的受力分析 11
第4章立體停車場傳動系統(tǒng)設(shè)計 13
4.1 提升系統(tǒng)的選擇和設(shè)計 13
4.2 提升系統(tǒng)鏈輪設(shè)計 16
4.3 提升系統(tǒng)傳動軸設(shè)計 17
4.4 下載車板橫移系統(tǒng)的設(shè)計 18
第5章立體停車場的控制系統(tǒng) 19
5.1 控制系統(tǒng)的原理 19
5.2 控制單片機的選取 21
5.3控制系統(tǒng)的簡單電路 22
5.3.1動力控制電路的設(shè)計 22
5.3.2檢測裝置電路的設(shè)計 22
致 謝 24
參考文獻 25
北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文
第1章?緒論
1.1 課題背景
隨著中國的經(jīng)濟和汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的家庭選擇購買屬于自己的汽車，這與本來就十分擁擠的城市環(huán)境產(chǎn)生了不小的矛盾。根據(jù)北京的統(tǒng)計,截至2016年年底,城市公共停車場,在只有限個停車位的情況下,只有8.6%的城市機動車有地停放,停車環(huán)境和城市規(guī)劃具有非常突出的矛盾。上海的情況也不容樂觀,這里的地下車庫，空間有限,只能滿足一小部分機動車輛停放需求,路邊停車現(xiàn)象逐漸泛濫,超過60%的車主找不到停車位,并且有繼續(xù)上升的趨勢。根據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對整個網(wǎng)絡(luò)的15個主要城市停車情況的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)城市機動車所有權(quán)和停車位的比例很小，也就是只有少部分的車主有他們的停車位置,形式不容樂觀。停車難的主要原因是城市建設(shè)規(guī)劃的缺乏。上個世紀的80年代初,北京當(dāng)局的權(quán)威預(yù)測的汽車數(shù)量只有700000到800000,最新統(tǒng)計,事實上在這之前,北京,總車輛數(shù)超過預(yù)期的私人轎車的數(shù)量多達450000。面對城市交通的快速發(fā)展，建筑背后的停車設(shè)施并不能滿足人們的停車需求。根據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)中心的介紹,北京停車設(shè)施“債務(wù)”還將持續(xù)上漲。
停車問題是城市在發(fā)展過程中出現(xiàn)的靜態(tài)的交通問題,除此之外還存在著動態(tài)交通問題,兩者之間是互相關(guān)聯(lián),互相影響的,停車設(shè)備問題是城市靜態(tài)交通的主要問題,城市一直不斷地向前發(fā)展，隨之而來的就是車輛的增加,停車設(shè)備的需求也就會隨之增加,,這個城市將會出現(xiàn)的停車困難的問題也會越來越嚴重。有數(shù)據(jù)顯示,近些年來我國城市汽車的平均增長率是15% - -20%,而同期城市停車設(shè)備的平均增長率卻只有2% - -3%,尤其是在大城市機動車所有權(quán)的增長率大大超過停車設(shè)備的增長速度,因此,城市停車難的問題必須引起重視,也需要人們積極探索解決的方式方法。
有專家表明，解決城市靜態(tài)交通問題的方法一般分為軟、硬兩種。所謂的軟措施是指通過政策和法規(guī),限制道路停車,提高公園的效率,對此,一些業(yè)主更愿意改變公共交通以減少對停車場的需求。硬措施,包括停車場、地下停車場和三維立體的建筑等,使用其他的空間,以滿足停車場的需求。無論采取什么措施,規(guī)劃后然后收拾殘局,由于缺少補償,政府投資的管理和能源也會會大大增加。
1.2 立體停車庫發(fā)展概況
機械停車設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用了30多年。日本、韓國、德國等國的發(fā)展更早。在亞洲，機械停車設(shè)備的使用在日本、韓國和中國的臺灣地區(qū)的時間更早。
日本從事機械車庫和設(shè)備開發(fā)、制造的大小公司共有200多家,其中立體停車設(shè)備的生產(chǎn)約有100多家,
韓國的機械停車設(shè)備工業(yè)發(fā)展過程相對穩(wěn)定。上世紀80年代中期為開始階段，90年代到了供應(yīng)和使用階段。這些階段政府注意各種機械停車設(shè)備常見的開發(fā)和利用,每年約有30%的增長率;在近些年的發(fā)展階段、自動化停車設(shè)備將繼續(xù)擴大與供應(yīng),從而更加快速的發(fā)展。
隨著車輛工程和建筑工程的發(fā)展,特別是在汽車進入普通家庭,停車設(shè)備的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛,新興停車設(shè)備的生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)并且進入的初始發(fā)展階段。大約有100家公司從事停車設(shè)備的制造和開發(fā),其中50多個主機制造企業(yè)。第一批進入立體停車設(shè)備制造企業(yè)的企業(yè)有22個合格的企業(yè)。企業(yè)通過引進技術(shù)以及自己的開發(fā)，大大提高了自身的生產(chǎn)技術(shù)水平。許多設(shè)備在機械、電子、液壓、光學(xué)、磁控管和計算機等領(lǐng)域使用了先進的技術(shù)?？刂祁愋蜑榘粹o類型、IC卡類型、觸摸屏類型、密鑰類型、遠程控制類型等。還有些設(shè)備使用總線控制技術(shù),內(nèi)置傳動裝置增加停車位和保護傳輸組件,提高設(shè)備的使用壽命;機構(gòu)使用模塊化設(shè)計,使其更容易使用,安裝和拆卸,并可減少施工所用時期,也使用一些新材料、新技術(shù),如使用工字梁的鋼梁,結(jié)合鍍鋅鋼板或鍍鋅薄板成形的汽車板;安全保護使用聲音和導(dǎo)光管,定位裝置和自動滅火系統(tǒng)。目前的使用的滿意程度達到90%左右，一些品種填補國內(nèi)空白，使產(chǎn)品達到50%以上的國產(chǎn)化率。
由于大量的新住宅的居民和停車位比1:1,為了解決停車場和家庭矛盾問題,三維機械停車設(shè)備以其平均土地占用量小的獨有特點,被大多數(shù)用戶接受。與傳統(tǒng)的停車場相比，機械立體停車設(shè)備在許多方面都有其獨特的優(yōu)勢。首先，這個機械車庫在土地利用率上有突出的優(yōu)勢。過去,地下車庫將會占領(lǐng)一個平均面積40平方米,如果使用多層立體車庫,地上的利用率可能增加了不只一倍。如果地面多層立體停車場,相同的的土地面積可以存儲更多輛車,可節(jié)省更多的土地資源,并保存現(xiàn)有土木建筑的成本。
立體停車場,地下車庫可以更有效,確保人員和車輛的安全,人在車庫或者汽車里，由電子控制的整個設(shè)備將不會運行。應(yīng)該說，來自管理部門的機械車庫可以進行安全的汽車轉(zhuǎn)移。
在立體車庫中使用機械儲存，也可以減少供暖和通風(fēng)設(shè)施的使用，因此，消耗更少的能源來管理更多的車輛。立體停車場一般不做成套的系統(tǒng)，而是一個單獨的容器。這可以充分發(fā)揮其土地利用的作用，是十分明顯的優(yōu)勢，在每一組的住宅小區(qū)或樓下可以設(shè)置一個立體停車樓。這為小區(qū)車庫的不足，解決停車難的問題，提供了一個方便的條件。
1.3 應(yīng)用前景分析
據(jù)統(tǒng)計,中國加入世貿(mào)組織和人民生活水平的進一步改善，國內(nèi)總停車位增加了480萬。平均每年有9600萬停車位的需求。如只考慮10%的立體停車場,這就需要每年通過立體停車場提供96000停車位。此外，還沒有考慮到一些小型汽車、小型貨車和其他適合停車設(shè)備的停車位，并且還是在沒有考慮到出口的情況。目前,香港、澳門、新加坡、印尼、馬來西亞、泰國和其他地區(qū)和一些東南亞國家,主要依靠進口的停車設(shè)備,所以從現(xiàn)有停車位的差距和未來市場需求可以看出,機械停車設(shè)備國際、國內(nèi)市場前景很好。
第2章?立體停車系統(tǒng)整體設(shè)計方案
2.1 車庫的類型
查閱相關(guān)資料得知，目前立體停車場主要的幾種形式有：升降橫移立體停車場、垂直循環(huán)立體停車場、垂直升降立體停車場、巷道堆垛立體停車場等。而在國內(nèi)使用較多的是升降橫移立體停車場和簡易升降立體停車場，綜合考慮住宅小區(qū)的建筑特點和使用空間，升降橫移式立體停車場不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且存取車的過程快捷方便，符合當(dāng)今社會人們快節(jié)奏高效率的生活方式。應(yīng)用于一些小區(qū)建筑的側(cè)面墻壁附近也極為合適
2.2 立體停車場的主體框架
立體停車場的主要結(jié)構(gòu)有支撐柱，橫梁，縱梁，導(dǎo)軌 載車板等，傳動系統(tǒng)安裝在主體框架的后立柱上，包括馬達，傳動的鏈條鏈輪，鏈條張緊裝置和鋼絲繩。上層載車板與鋼絲繩連接來控制車輛的提升和下降提，而下層載車板通過電機和導(dǎo)軌來實現(xiàn)橫向移動。整個框架要保證足夠的強度和剛度，以確保操作過程的安全。載車板的作用是車輛停放和移動升降車輛的，因此載車板設(shè)計要足夠穩(wěn)定安全以便于用戶停放車輛。保證強度和剛度的同時，防滑也是必須考慮的因素之一。
安全問題是任何時候都必須考慮的問題，因此安全系統(tǒng)也是建立立體停車場必不可少的組成部分，安全系統(tǒng)的作用是防止上層車輛和載車板墜落砸壞下層車輛或砸傷駕駛員。上層載車板安全系統(tǒng)可以使用防墜鉤和防墜架。防墜鉤安裝在上層載車板上，當(dāng)上層載車板到達指定位置時防墜鉤鉤住上載車板來防止墜落。防墜架安裝固定在下面，體積較大，占用空間大，而且不利于客戶停放車輛。由此看來，防墜鉤對于本設(shè)計是一個更好的選擇。
2.3提升裝置和橫移系統(tǒng)
能用于立體停車場提升的裝置有很多種，這里選擇液壓馬達和鋼絲繩的組合形式，因為汽車的提升應(yīng)保證平穩(wěn)，又考慮到汽車和載車板的重量很大，因此對要求動力系統(tǒng)提供低轉(zhuǎn)速大扭矩，液壓馬達剛好滿足這些要求，不僅如此，液壓馬達還可以實現(xiàn)正向和反向轉(zhuǎn)動，以保證汽車在上升和下降的過程中都十分平穩(wěn)，除此之外，液壓馬達體積小質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，響應(yīng)速度快等都是它的優(yōu)點。
橫向移動系統(tǒng)主要用于下層載車板，通過下層載車板的橫向移動來確保上層汽車可以方便快捷的提升，在下層載車板的下面裝有輪子和導(dǎo)軌，后面裝馬達，在馬達的帶動下，載車板可以實現(xiàn)橫向的移動，馬達正反方向的轉(zhuǎn)動對應(yīng)載車板的左右移動。
第3章?立體停車系統(tǒng)主體框架的設(shè)計
3.1 主體框架鋼結(jié)構(gòu)的選擇
立體停車場主體框架大多數(shù)情況下會選用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土，在查閱他們的各自特點之后，我們決定選用鋼架結(jié)構(gòu)。與其它建筑結(jié)構(gòu)相比，鋼架結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點：
可靠性較高
鋼材在生產(chǎn)過程中，整個過程可以進行嚴格的控制，保證質(zhì)量的穩(wěn)定性，性能的可靠性。鋼材料的組織均勻，特性接近于各向同性勻質(zhì)體。鋼材的物理力學(xué)特性較好的符合工程力學(xué)對材料性能的基本要求;鋼結(jié)構(gòu)的實際工作性能和目前采用的理論計算結(jié)果十分接近，計算結(jié)果相比之下更加可靠，因此選擇鋼結(jié)構(gòu)相對來說更加可靠。
材料強度高，鋼結(jié)構(gòu)自重較小
與其他的一些材料相比，鋼結(jié)構(gòu)有著較大的重力密度，但是它的強度以及彈性模量比其他一些材料高，并且強度和重力密度的比值相比之下也高出很多。鋼結(jié)構(gòu)自身重量輕，運輸和安裝起來更加方便，在減輕了自身重量的同時，也了整個框架所需的費用。
塑性和韌性好
首先鋼的塑性很好好，鋼結(jié)構(gòu)很好會出現(xiàn)因超載而導(dǎo)致突然斷裂的情況。損壞前會出現(xiàn)一些比較明顯的變形，這樣一來變形很容易被發(fā)現(xiàn)，及時的采取一定的措施，就會大大減少危險的發(fā)生，保證好停車人的人身和財產(chǎn)安全。其次，鋼材的韌性也很好，鋼材結(jié)構(gòu)對與動力荷載的適應(yīng)能力更強，在抗震方面的表現(xiàn)也超過大多數(shù)同類型的材料。
制造簡便，制造所需時間短
鋼結(jié)構(gòu)的制造一般會有比較專業(yè)的工廠，機械化程度高，生產(chǎn)效率搞，產(chǎn)品精度能得到更好地保障，，質(zhì)量方面也更加可靠，在工程結(jié)構(gòu)中鋼結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度明顯高于其他材料。加工完成的鋼材，便可以運輸?shù)绞┕龅剡M行拼裝。鋼結(jié)構(gòu)的拼裝有很多連接形式，其中利用螺栓連接更加的方便快捷，鋼結(jié)構(gòu)的拼裝靈活，可以拼成不同規(guī)格的結(jié)構(gòu)單元。施工用時少，時間就是金錢，節(jié)約時間就意味著經(jīng)濟效益的提高。鋼結(jié)構(gòu)具靈活的連接形式，讓它更容易加固、包括改建和拆卸等。
鋼結(jié)構(gòu)密閉性
鋼結(jié)構(gòu)的水密性和氣密性優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)，可焊接的特性也讓他和其他材料相比有了更多的優(yōu)勢。
鋼材易生銹的缺點
容易生銹是鋼材料無法回避的一個缺點，但是在一般的環(huán)境中，只要做好防護措施，比如在鋼材表面涂上油漆等防護涂料，就能很好的保護鋼結(jié)構(gòu)不被銹蝕，并且維護所需費用低
結(jié)構(gòu)采用熱制的H 型鋼、角鋼、槽鋼和鋼板等型材，利用他們較好的強度和剛度，讓鋼架不僅輕巧、美觀，可一二次拆卸安裝，而且運輸過程十分方便。
3.1.1 支撐柱的設(shè)計
支撐柱受力分析
車庫停放的車輛中，最大質(zhì)量的約為為1800kg，
車輛前后輪的載荷按3: 2的比例分布來計算；
載車板的質(zhì)量定為600kg；
車位滿載時質(zhì)量為2600kg；
圖3.1 支撐柱受力分析圖
當(dāng)車庫空載時，前后支撐柱的受理力大小相等。
即只有載車板時支撐柱的受力如圖3.1 所示：
（3.1）
式（3.1）為車庫前后立柱的受力計算；
其中為前支撐柱所受的力；
其中為前支撐柱所受的力。
車庫滿載時支撐柱的受力是三個載車板加三輛汽車的總重量，其中汽車的質(zhì)量前后分布不均，所以前后的支撐柱所受力的大小也是不一樣的。這時的受力為：
（3.2） （3.3）
式（3.2）（3.3）為車庫滿載時的受力計算。
，所以先對前支撐柱進行校核。
支撐柱主要的受力有壓應(yīng)力和剪切力，剪切力對支撐柱的影響較小，所以主要分析和校核支撐柱的壓應(yīng)力。
支撐柱的材料選擇和校核
查閱《材料力學(xué)》的附錄Ⅱ表4，20a熱軋工字鋼可用，確定選用材料為Q235A；
20a熱軋工字鋼的一些參數(shù)有：
屈服極限；
彈性模量；
比例極限；
抗拉強度 ；
高度 h=200mm；
腿寬度 b=100mm；
腰厚度 d=7mm；
橫截面積 W=35.578cm2；
慣性矩 ，；
截面系數(shù) ，；
慣性半徑 ，；
；
支撐柱的屈服強度校核結(jié)果為：
； （3.4）
式（3.4）為支撐柱屈服強度公式。
從結(jié)果中看出，支撐柱屈服強度要遠大于7.08Mpa，所以結(jié)果是符合屈服強度要求的。
支撐柱的穩(wěn)定性校核：
壓桿的長度因數(shù)u，壓桿的約束條件是一端固定而另一端自由，所以；
慣性半徑；
支撐柱長度l=2.09m；
支撐柱的柔度：
（3.5） （3.6）
式（3.5）（3.6）為支撐柱的柔度計算公式。
查閱《材料力學(xué)》表9.2：
,；
（3.7）
式（3.7）為直線公式的最小柔度計算公式。
支撐柱的柔度大于和，，那么前立柱是屬于細長桿，應(yīng)該按照歐拉公式計算出臨界載荷。
立柱的工作載荷的最大值應(yīng)為前立柱所受力，所以：；
再通過歐拉公式求臨界壓力；
金屬結(jié)構(gòu)中的壓桿的安全系數(shù)一般為
（3.8）
式（3.8）就是臨界壓力計算公式。
前支撐柱穩(wěn)定安全系數(shù)計算為：
（3.9）
式（3.9）前支撐柱的穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式。
由結(jié)果可知滿足穩(wěn)定要求。
3.1.2 橫梁的受力分析
橫梁主要受到的力有載車板和汽車重量所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，查閱《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，可以使用20a熱軋工字鋼，確定材料為235A
圖3.2 橫梁
橫梁如圖所示其長度為7m，縱梁之間的距離為2.1m，連接在橫梁上，并將橫梁等分成三段，連接方式為螺栓連接。對橫梁受力分析。
通過靜力平衡方程式求出中間兩點處的受力和：
前橫梁的受力：
（3.10）
則此式結(jié)果即為前橫梁受力。
后橫梁的受力：
（3.11）
則此式結(jié)果即為后橫梁受力。
因為前橫梁受的力大于后橫梁受的力，所以對前橫梁進行校核。
（3.12）
此式結(jié)果即為AB兩點受力。
最后四個力集中作用在截面上的彎矩為
，;
（3.13）
式（3.13）為橫梁彎矩計算公式。
由此可得最大彎矩
;
（3.14）
式（3.14）的結(jié)果為橫梁彎曲許用應(yīng)力。
符合彎曲許用應(yīng)力的條件。
接下來是梁的切應(yīng)力的校核
查表得到；。
由剪力圖得：
，
（3.15）
式（3.15）結(jié)果為橫梁切許用應(yīng)力。
校核過后得知，橫梁滿足了正應(yīng)力和切應(yīng)力的強度條件。
3.1.3 縱梁的受力分析
查閱《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，確定使用20a熱軋工字鋼，選擇材料為Q235A；
縱梁長6m，固定點之間的距離為，固定點距離縱梁兩端的長度為1m?？v梁主要受到汽車重量和載車板所產(chǎn)生的拉應(yīng)力和彎曲應(yīng)力作用，對縱梁受力分析，繪制受力分析圖如圖3.4 所示。
圖3.3 縱梁受力分析圖
根據(jù)靜力平衡方程式，求A,B兩點處的作用力和：
左右兩邊的縱梁：
；
中間的縱梁
（3.16）
式（3.16）的計算結(jié)果即為縱梁受力。
中間縱梁的受力大于左右縱梁的受力，因此校核中間的縱梁。
;
（3.17）
式（3.17）的計算結(jié)果即為AB兩點的受力。
四個里集中作用在截面上的彎矩各自為
，;
（3.18）
式（3.18）的計算結(jié)果即為縱梁彎矩。
由此可得到最大彎矩
；
（3.19）
式（3.19）的計算結(jié)果為縱梁彎許用應(yīng)力。
所以符合彎曲許用應(yīng)力條件。
橫梁切應(yīng)力的校核：
查表得到；
；
由此可得,代入強度條件，
（3.20）
式（3.20）的計算結(jié)果即為縱梁切應(yīng)力。
得到橫梁滿足切應(yīng)力和正應(yīng)力的強度校核。
3.1.4 載車板的受力分析
查閱《材料力學(xué)》附錄Ⅱ表4，確定使用14b熱軋槽鋼，選擇材料為Q235A；
載車板的總長度為5.5m,載車板的受力為,受力的長度。對載車板進行彎曲變形的校核。
上層的載車板利用鋼絲繩來實現(xiàn)升降，汽車駛到上面不能有很大的變形，否則會對升降過程產(chǎn)生影響，也容易產(chǎn)生安全問題。因此要對載車板進行校核。
查閱材料力學(xué)，
得知撓曲方程為：
（3.21）
式（3.21）就是撓曲的計算公式。
最大撓度為：
（3.22）
式（3.22）是最大撓曲的計算公式。
彈性模量；
慣性矩 ，，；
受力長度；
計算后得到：
；
校核過后得到載車板的變形量為，滿足了要求。
載車板強度的校核：
在載車板中一共使用了4根相同的熱軋槽鋼
（3.23）
式（3.23）計算結(jié)果為彎矩。
查月材料力學(xué)附錄表3，
得最大應(yīng)力：
（3.24）
式（3.24）就是載車板強度校核。
由此可知使用14b熱軋槽鋼作為載車板的材料滿足強度要求， 也能滿足撓度要求。
第4章?立體停車場傳動系統(tǒng)設(shè)計
以往立體停車場的傳動機構(gòu)很多都會使用機械傳動，相對而言液壓傳動的使用的較少。液壓傳動機構(gòu)與機械傳動機構(gòu)相比之下有這一些優(yōu)勢。立體停車場的液壓傳動機構(gòu)最明顯的優(yōu)勢是低噪聲，工作時傳動平穩(wěn)，單個體積的重量小，自動化控制的過程相對容易。在現(xiàn)如今人們對于居住環(huán)境的要求越來越高，這樣一來低噪聲的液壓傳動機構(gòu)看來更能滿足人們的對立體停車場的需求。也正是因為這些，液壓傳動機構(gòu)在未來可能會有更大的發(fā)展空間。
4.1 提升系統(tǒng)的選擇和設(shè)計
提升系統(tǒng)應(yīng)包括有卷筒，傳動軸，液壓馬達，導(dǎo)輪和鋼絲繩等。其中卷筒傳動軸和馬達裝在車架的后橫梁上，導(dǎo)輪則安裝在縱梁上。
首先進行卷筒的選擇，查閱起重設(shè)計手冊后選則T153卷筒組，卷筒的參數(shù)為，最大提升高度,起重量是,還有它配套使用的鋼繩直徑使。車輛的提升過程由導(dǎo)輪和卷筒配合運動完成。
卷筒上的作用力的計算：
卷筒受到的力有汽車重力和載車板的重力，除此之外還有導(dǎo)輪和鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力。導(dǎo)輪和鋼繩之間的摩擦系數(shù)。
所以得到卷筒的受力：
（4.1）
式（4.1）的計算結(jié)果為卷筒組受力。
同時為馬達所受到的力。
得出液壓馬達所受力大小為28800N，查閱液壓傳動與氣壓傳動表得出液壓驅(qū)動的壓力是。
查閱液壓與氣壓傳動相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)液壓馬達有齒輪式液壓馬達，葉片式液壓馬達以及柱塞式液壓馬達，其中葉片式液壓馬達具有噪聲和流量脈動小的特點，，適和負載扭矩一般，速度平穩(wěn)性以及噪聲要求都比較較高的場所，并且壓力范圍能達到要求。因此選用葉片式液壓馬達較為合適。液壓馬達的一些基本參數(shù)有：排量，轉(zhuǎn)速，輸出扭矩。液壓馬達出油口的壓力是，進油口的壓力是壓力差值為，這樣液壓馬達可一將壓力油直接流回油箱。
提升機構(gòu)使用葉片式液壓馬達，需要讓車輛以恒定的速度上升和下降。上層的載車板距離地面的高度為2m，提升系統(tǒng)需要在在10秒內(nèi)完提升和下降過程：
所以提升速度應(yīng)不小于
（4.2）
式（6.2）的計算結(jié)果為載車板速度。
假設(shè)提升速度；載車板連接鋼絲繩，鋼絲繩連接卷筒，所以卷筒的線速度也是；
那么卷筒的角速度就是：
（4.3）
式（.3）的計算結(jié)果為卷筒的角速度。
接下來卷筒的轉(zhuǎn)速；
（4.4）
式（4.4）的計算結(jié)果為卷筒的轉(zhuǎn)速。
液壓馬達轉(zhuǎn)速是，傳動機構(gòu)使用鏈輪傳動，傳動系數(shù)應(yīng)為；
液壓馬達的流量就應(yīng)該是：
（4.5）
式（4.5）的計算結(jié)果為液壓馬達的流量。
因為液壓系統(tǒng)管路的布置具有不確定性，所以的整個液壓回路損失大概為，流量損失比例約為；得出：
；
；
依據(jù)以上數(shù)據(jù)選取液壓泵，液壓泵的流量為，壓強，轉(zhuǎn)速。其中液壓泵不能做到將電動機的驅(qū)動完全轉(zhuǎn)化，確定液壓泵的效率大概為，依據(jù)據(jù)這些數(shù)據(jù)對液壓泵的電機進行選取：
（4.6）
式（4.6）的計算結(jié)果為液壓馬達的功率。
依據(jù)需要的轉(zhuǎn)速以及功率選取電動機；
查閱機械手冊選擇的電動機型號為，該電動機的額定功率是，轉(zhuǎn)速為。
依據(jù)以上參數(shù)設(shè)計液壓系統(tǒng)的油路，停車場在工作時一次控制一輛汽車做上升或下降，一次工作完成后再進行其它工作。
在圖4.1中：1過濾器，2液壓泵，3可調(diào)節(jié)流閥，4直動式溢流閥，11液壓表；
5，7，9是三個三位四通電磁閥；6，8，10是液壓馬達；
1YA,2YA是5號三位四通電磁閥的兩個電磁閥；
3YA,4YA是7號三位四通電磁閥的兩個電磁閥；
5YA,6YA是9號三位四通電磁閥的兩個電磁閥；
圖4.1 液壓系統(tǒng)的工作原理圖
表4-1 電磁閥控制流程
動作
1YA
2YA
3YA
4YA
5YA
6YA
1號載車板上升
+
—
—
—
—
—
1號載車板下降
—
+
—
—
—
—
2號載車板上升
—
—
+
—
—
—
2號載車板下降
—
—
—
+
—
—
3號載車板上升
—
—
—
—
+
—
3號載車板下降
—
—
—
—
—
+
表4-1是立體停車場液壓系統(tǒng)的電磁閥控制流程，其中加號表示通電，減號表示斷電。
4.2 提升系統(tǒng)鏈輪設(shè)計
連接。為了確保保證傳動的穩(wěn)定性和安全性，鏈輪也需要進行校核。
傳動軸的速上層載車板提升汽車的直接動力來自鋼絲繩和傳動軸，傳動軸通過鏈輪與液壓馬達度為，遠元小于，鏈的傳動是低速傳動。容易被破壞的是鏈輪的抗拉靜力強度。因而依據(jù)據(jù)機械手冊對鏈輪進行抗拉靜力強度計算和校核：
；
（4.7）
式（4.7）的計算結(jié)果是抗拉靜力強度。
其中為鏈的抗拉靜力強度的安全系數(shù)；
單排鏈的極限拉伸載荷()；
工作情況系數(shù)為1；
離心力引起的拉力取0；
垂直拉力；
鏈的有效拉力系數(shù)1。
依據(jù)機械設(shè)計手冊選取鏈號[16]；
初步選用的鏈號式20A,節(jié)距；
排距，單排抗拉載荷為。
依據(jù)式（4.7）抗拉靜力強度計算公式；
；
得出的安全系數(shù)較小。
選擇鏈號28B,他的節(jié)距；
排距，單排抗拉載荷為。
依據(jù)式（4.7）抗拉靜力強度計算公式；
；
安全系數(shù)比6大，因而滿足要求。
鏈的傳動速小于，；取液壓馬達的鏈輪齒數(shù)為14，傳動系數(shù)；傳動軸得參數(shù)7，。
那么鏈輪的分度圓直徑為：
（4.8）
其中是鏈輪的節(jié)距。
依據(jù)式（4.8）；
；
；
液壓馬達鏈輪分度圓直徑；
液壓馬達鏈輪分度圓直徑。
4.3 提升系統(tǒng)傳動軸設(shè)計
提升汽車的過程中上層載車板的直接動力來自鋼絲繩和傳動軸，載車板和汽車重力都對傳動軸有作用，所以傳動軸的設(shè)計要求更為嚴格。
傳動軸的材料使用無縫鋼管，鋼管的直徑為，鋼管的厚度是；傳動機構(gòu)的鏈輪和卷筒應(yīng)焊接在鋼管上，要求焊接應(yīng)盡量牢固可靠。焊接質(zhì)量不好可能會導(dǎo)致在運動過程中卷筒或鏈輪的脫落，造成的后果是非常嚴重的。同時焊接還需要確保卷筒，鏈輪的傳動軸三者之間的同心度，過大的誤差會導(dǎo)致鏈輪卷筒與傳動軸的產(chǎn)生震動，對傳動機構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。
傳動軸的長，卷筒在離傳動軸邊緣處焊接，鏈輪安裝于傳動軸的中間部位。
對傳動軸的受力分析：
是卷筒直徑，是鏈輪的分度圓直徑。
（4.9）
式中；
是無縫鋼管的直徑；
是液壓馬達的最大扭矩：
（4.10）
式（4.10）的計算結(jié)果為鏈輪的扭矩。
將得到的數(shù)據(jù)代入式（4.9）中；
；
校核過后確定選用直徑為無縫鋼管，壁厚;材料選擇45鋼。
4.4 下載車板橫移系統(tǒng)的設(shè)計
下面的載車板有橫向移動，。在地面的水平軌道上做以一定的速度運動，載車板跟隨馬達一起運動。
載車板在運動時受到的力時導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間的摩擦力：
（4.11）
，時車輛和載車板的重力；
摩擦系數(shù)；
導(dǎo)輪直徑；
導(dǎo)輪承受扭矩；
（4.12）
載車板移動速度；
（4.13）
導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)的角速度；
（4.14）
導(dǎo)輪的轉(zhuǎn)速；
（4.15）
液壓工作壓力需要。參照以上參數(shù)選取葉片式液壓馬達。
第5章?立體停車場的控制系統(tǒng)
5.1 控制系統(tǒng)的原理
立體停車場的控制系統(tǒng)采用單片機控制，下面是控制系統(tǒng)的工作流程
有人進入停車場并刷卡后,IC卡讀寫裝置把接收到的信息傳送給單片機控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)接收到的信息做出判斷并且發(fā)出控制信號，控制存車和取車的過程。
控制系統(tǒng)首先判斷信號是存車信號還是取車信號，然后檢查車庫里的停車位情況，并將對應(yīng)的車位移動到最下層，以方便車主存車或取車。存車過程，當(dāng)檢測到底層的載車板為空時，車主可直接將車停入車庫，當(dāng)檢測到上層載車板為空時，判斷他下方的停車位有無車輛，如果有，則下方的載車板橫移，如果沒有，那么上面的載車板下降，車主停車。取車過車和存車過程類似，當(dāng)檢測到汽車在底層時，車主可直接取車，檢測到汽車在上層時，判斷下方有無車倆，如果有，下方車輛橫移，如果沒有，車輛直接下降幫助車主取車。
當(dāng)車主把車開進停車場后，車輛到達指定的安全位置，安全信號的指示燈熄滅，示意車輛停放位置安全，車主下車之后，到達警戒范圍以外，系統(tǒng)將車輛停放到指定位置，存車動作完成。取車過程一樣，當(dāng)檢測到系統(tǒng)周圍無人靠近，系統(tǒng)才開始工作，在車主把車輛開出警戒范圍之前，系統(tǒng)不會有其他運作?？刂葡到y(tǒng)在工作時，一定最先收集安全信息，檢測到有危險信號存在時，這個停車系統(tǒng)不會執(zhí)行任何操作。
圖5.1 控制系統(tǒng)流程圖
N
Y
N
Y
N
Y
尋找車輛位置
停車位移動
結(jié)束
車位移動
報警
找停車位
存車
刷卡
故障
開始
初始化
5.2 控制單片機的選取
本系統(tǒng)的控制核心為單片機，選擇一個合適的單片機作為控制器對于立體停車場控制系統(tǒng)來說十分重要。本設(shè)計采用的設(shè)計方案是小型的立體停車場，設(shè)備的體積比較小。本車庫系統(tǒng)屬于單體控制系統(tǒng)，設(shè)備集中，使用一塊單片機就能完成控制任務(wù)。所以選擇目前常用的AT89S51單片機。
AT89S51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89系列單片機中的一種8位機，是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。
圖5.2 AT89S51單片機引腳圖
AT89S51具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內(nèi)程序存儲器，128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），32個外部雙向輸入/輸出（I/O）口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，看門狗（WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。
5.3控制系統(tǒng)的簡單電路
5.3.1動力控制電路的設(shè)計
在系統(tǒng)中，電機的作用是帶動傳動裝置，然后使車庫進行移動。電機是系統(tǒng)中重要執(zhí)行部件，所有控制的目的都是為了車庫的自動運行，因此動力控制電路的設(shè)計也是很重要的。
CPU的控制驅(qū)動信號通過兩個NPN三極管Q1和Q2實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)向。當(dāng)P2.4為高時，Q1導(dǎo)通，繼電器K1接通電流，并吸合其開關(guān)，電機正向接通電路，使電機正轉(zhuǎn)；當(dāng)P2.5為高時，Q2導(dǎo)通，繼電器K2接通電流，吸合其開關(guān)，電機反向接通電路，使電機反轉(zhuǎn)。D1和D2是泄流二極管，以保護三極管免受高壓沖擊。在電路中，J1和J2和電源相接，其中1腳都接電源的正極，2腳接電源的負極。動力控制電路如圖5.3所示。
圖5.3 動力控制電路
5.3.2檢測裝置電路的設(shè)計
在系統(tǒng)的車位檢測設(shè)計中，應(yīng)用的是5個光電開關(guān)，通過光電開關(guān)來檢測車位是否為空。光電開關(guān)分為反射式、對射式和鏡面反射式三種類型。對射式檢測距離遠，可檢測半透明物體的密度（透光度）。反射式的工作距離被限定在光束的交點附近，以避免背景影響。鏡面反射式的反射距離較遠，適宜作遠距離檢測，也可檢測透明或半透明物體。
由于在車位的檢測中，由于車位的長度達到3—5米，所以采用對射式光電開關(guān)來進行檢測。同時不需要測量物體的密度或其他性質(zhì)，只需要檢測停車位上是否有車，所以功能最簡單的光電開關(guān)就可以實現(xiàn)，在費用上降到最低。
圖5.4光電開關(guān)連接電路
功能簡單的光電開關(guān)傳輸?shù)氖情_關(guān)量，向單片機傳輸?shù)男盘枮楦唠娖交虻碗娖?，?dāng)車位上有車存放時，光電開關(guān)的接收端不能接受來自發(fā)射端的信號，三極管不能導(dǎo)通，所以單片機接收到的是高電平。同理，當(dāng)車位為空時，三極管導(dǎo)通，單片機的端口置低電平。由此可以檢測出車位上是否有車。由于車庫有5個車位，所以需要5個光電開關(guān)來進行檢測。
致 謝
畢業(yè)設(shè)計不是一個容易的過程，對于我們也是一種考驗和鍛煉。畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容，考察了大學(xué)四年我們對于專業(yè)知識的理解和掌握，是對這四年課程的一個總結(jié)與回顧的過程，通過這個過程，我們?nèi)嫦到y(tǒng)的體會了做機械設(shè)計的流程和思路，加深了對機械行業(yè)的了解，也體會到了做設(shè)計過程中的艱辛，這些對于以后步入社會和邁向職場都會有很大的幫助，畢業(yè)設(shè)計過程中同學(xué)們的收獲和成長才是更具有意義的。
畢業(yè)設(shè)計期間，由于自身專業(yè)知識學(xué)的不夠扎實，或者知識儲備的不足，遇到了很多問題，有些問題自己查資料可以解決，有些問題和同學(xué)們交流討論之后有了結(jié)果，還有一些問題要向老師們請教，每次向老師請教問題，都能得到耐心的解答和指導(dǎo)，我的指導(dǎo)老師孟老師給了很大幫助，在此對老師們和同學(xué)們表示衷心的感謝！
因為知識水平有限、實際設(shè)計經(jīng)驗也不足，設(shè)計過程中難免會出現(xiàn)疏忽和錯誤。懇請老師們的批評和指正
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