毕业设计（论文）-机械式立体停车设备的PLC控制系统设计.doc

1 设计题设计题目：目：机械式立体停车设备的机械式立体停车设备的 PLC 控制系统设计控制系统设计 姓名：俞东锋姓名：俞东锋 焦作大学焦作大学 中图分类号：TK414.1+8 机械式立体停车设备的机械式立体停车设备的 PLC 控制系统设计控制系统设计 专专业业名名称：称：计计算机算机辅辅助助设计设计与制造与制造 学生姓名：学生姓名： 导师导师姓名：姓名： 职职称称 ： ：讲师讲师 焦作大学焦作大学 二二八年五月八年五月 毕业设计毕业设计 2 中中图图分分类类号：号：.TK414.1+8.TK414.1+8 密密级级：公开：公开 UDCUDC： ： 单单位代位代码码： ：1152211522 机械式立体停机械式立体停车设备车设备的的 PLCPLC 控制系控制系统设计统设计 TheThe DesignDesign ofof MechanicalMechanical SolidSolid GaragesGarages PLCPLC ControllingControlling SystemSystem 姓姓 名名俞东锋俞东锋学学 制制三年三年 专专 业业计计算机算机辅辅助助设计设计 与制造与制造 研究方向研究方向计计算机算机辅辅助助设计设计 与制造与制造 导导 师师刘敬平刘敬平职职 称称讲师讲师 设计设计提交日期提交日期设计设计答答辩辩日期日期 焦作大学机焦作大学机电电工程学院工程学院 3 摘要摘要 升降横移式停车设备作为机械式立体停车设备的一种，是解决我国都市停车 问题的有效方法之一。本文总结了各种不同停车设备的形式，分析了每种停车设 备形式的工作原理和技术特点，在此基础上，对一个三层十车位的升降横移式立 体停车设备进行了具体设计。 对升降横移式立体停车设备的钢结构骨架进行了优化设计，在优化设计方案 的选择上，运用清华大学研制开发的结构力学求解器 SM Solver 软件对最危险的 情况进行了分析，对不同的尺寸组合进行了比较计算，依据分析结果，确定了钢 结构的具体尺寸 。 升降横移传动系统选用了钢丝绳式的承载方式，为此，在设计了总体方案的 基础上，对钢丝绳，传动轴，传动链轮都进行了分析、设计、校核，最终确定了 主要部分的尺寸。 在对升降横移式立体停车设备的控制系统设计中，采用德国西门子公司的 SIMATIC S7-200 系列的 CPU 226，并进行了扩展，使之达到使用的要求；程序编 制运用西门子公司专用的程序编辑软件 step-7 mirco/win，方便直观的画出了程 序梯形图，并进行了调试，给出了调试后的程序。 关键词：升降横移式立体停车设备；控制系统；可编程控制器（PLC） ；钢结构优 化 焦作大学毕业设计 第一章 机械式立体车库的概况 1 INTRODUCTIONINTRODUCTION Lifting and infestation parking equipment is a kind of mechanical parking equipment. Using this kind of parking equipment is a good way to solve the problem about short of parking space. The article sums up all kinds of parking equipment about how they work and analyze their own characteristic of technology. A parking machine which has ten parking spaces distributing in three floors basing on the analysis has been designed. The design of the steel structure has been optimized. We work out a optimize design about steel structure composing of the lifting and infestation parking equipment. This optimize design is worked out on the software name SM Solver which produce by Tsinghua university. The most dangerous section on the steel structure is analyzed with it. By comparing and analyzing the different size of the steel structure and their combination, the size about steel structure is confirmed at last. The tight wire has been used to bear the weight of the lifting and infestation equipment. So the main size about the tight wire、transmission shaft and chain wheel can be confirmed basing on the account design and checking computations. SIMEN companys CPU which name is SIMATIC S7-200 CPU226 has been chosen，and this CPU can be extend to make it accord with our requirement. The program has been edited on the SIMENs tied program editor named step-7 mirco/win.Using this software can draw the drawing of echelon easily, and debug the program. At last it can produce us the optimize program. KEYWORDS:KEYWORDS: lifting and infestation solid garage; Controlling System; PLC；Steel structure optimi 目目录录 一 机械式立体车库的概况. .1 焦作大学毕业设计 第一章 机械式立体车库的概况 2 1.1机械式立体停车库的定义.1 1.2本课题的提出与意义.1 1.3机械式立体停车库发展现状及市场前景分析.1 1.3.1 机械式立体停车库现状现有停车位缺口严重 .1 1.3.2 机械停车设备需求预测 .2 二机械式立体停车库的类型和选型 .3 2.1机械式立体停车库的类型.3 2.1.1 升降横移类（代号 SH）.3 2.1.2 垂直循环类（代号 CH）.3 2.1.3 水平循环类（代号 SX）.3 2.1.4 多层循环类（代号 DX）.3 2.1.5 平面移动类（代号 PY）.3 2.1.6 巷道堆垛类（代号 XD）.3 2.1.7 垂直升降类代号 CS.3 2.1.8 简易升降类代号 JS.4 2.2机械式立体停车库的选型.4 三升降横移式立体停车库工作原理 .5 四升降横移式立体停车库的结构设计 .7 4.1 概述 .7 4.2 主框架部分 .7 4.2.1 钢结构的特点 .7 4.2.2 钢结构设计 .7 4.2.3 SM Solver 软件简介及其在钢结构优化设计中的应用 .8 4.3 载车板部分 .10 4.4 传动系统 .10 4.4.1 升降传动系统 .11 4.4.2 横移传动系统 .16 五升降横移式立体停车库的控制系统 .17 5.1 概论 .17 5.2 PLC 控制系统的设计 .17 5.2.1 输入点、输出点的定义：.17 5.2.2 CPU 的选择 .19 5.2.3 程序的编制.19 5.2.4 电控系统主电路.37 5.2.5 电控系统控制电路.38 焦作大学毕业设计 第一章 机械式立体车库的概况 3 六升降横移式立体车库的安全性问题 .39 6.1 防干扰和电力超载装置.39 6.2 光电检测.39 6.3 车辆防滑、定位装置.39 6.4 减振装置.39 鸣 谢.40 参考文献.41 一、机械式立体车库的概况一、机械式立体车库的概况 1.11.1 机械式立体停车库的定义机械式立体停车库的定义 机械式停车库就是利用机械来存取、停放车辆的整个停车设施，以立体化存 放的机械式停车库叫做机械式立体停车库。 1.21.2 本课题的提出与意义本课题的提出与意义 改革开放 20 年来，作为我国经济发展的支柱产业汽车工业得到了迅猛 的发展，汽车的增多给经济带来繁荣的同时，也带来了一系列的社会问题12。 城市交通拥挤已成为各地政府关心的社会问题，城区内交通及车辆停泊管理越来 越成为难题，特别是在城区的高级宾馆、饭店、大型商场的车辆密集区，由于受 到原有占地面积限制而无法扩大泊车位，停泊困难和交通阻塞已成为一个突出难 题。据有关部门统计：在上海，每天有 40 多万辆汽车停泊在马路两边；而在北 京每天又有 90 万多辆汽车“无家可归” ，这些问题必将阻碍汽车工业的发展。当 以往的路边停车、人行道停车、地下或地面停车设备等均解决不了问题时，机械 式立体停车设备应运而生，并很快得到广泛应用。 机械式停车设备可以用较小的基地面积停放较多数量的车位，免去了坡道式 车库的坡道设计等空间问题34。将车库设计中的建筑空间问题转化为机械方式 的研究，并可采用新技术、新材料来解决停车的问题；采用计算机控制，库区无 人进入，可以有效地防止盗窃和损坏；正是由于机械式停车设备的占地面积省， 停车灵活，既可以大面积使用，也可以见缝插针设置，还能与地面停车场、地下 停车库和停车楼组合实施的优点，已成为解决城市停车难最有效的手段，是停车 产业发展的必经之路56。 1.31.3 机械式立体停车库发展现状及市场前景分析机械式立体停车库发展现状及市场前景分析 1.3.11.3.1 机械式立体停车库现状机械式立体停车库现状现有停车位缺口严重现有停车位缺口严重 随着城市化水平加快，城市建设的迅速发展，城市空地和巷道越来越少；而 焦作大学毕业设计 第一章 机械式立体车库的概况 4 汽车工业却不断发展，汽车价格持续下降，拥有私家汽车的人越来越多，所以停 车位缺口越来越大。根据 1997 年的统计，在北京市机动车保有量 130 万辆，每 天进北京市的机动车辆约 10 万辆。停车场不到 800 处，停车泊位只有 7 万多个； 广州市机动车保有量 90 万辆，外地进市有 10 万辆，各种停车场只有 928 处，停 车泊位仅 8 万个；福州市机动车保有量 8 万辆，停车场 69 处，停车泊位仅 2200 个；深圳市机动车保有量 36 万辆，停车场 734 处，停车泊位仅 3 万多个；南京 市机动车保有量约 10 万辆，停车泊位仅 1 万多个；其他如天津、重庆、成都、 杭州、武汉、长沙等城市的情况也是如此。由于停车位的严重不足，迫使大量汽 车占道停放，已成为影响城市交通和市容环境的一大问题。 1.3.21.3.2 机械停车设备需求预测机械停车设备需求预测 大中城市地价不断上涨，使得自走式固定停车场成本不断增加；而汽车增长 速度，却远远超过停车场的新建。所以，占地面积小，停车数量大的机械式立体 停车设备受到很多大中城市的欢迎，机械停车设备产业已被誉为新世纪的阳光产 业。目前香港、澳门及新加坡、印尼、马来西亚、泰国和东南亚的一些国家的停 车设备主要是靠进口，因此从现有停车位情况和今后市场需求可以看出，机械式 停车设备的国际、国内市场前景十分良好。 焦作大学毕业设计 第二章 机械式立体停车库的类型和选型 3 二、机械式立体停车库的类型和选型二、机械式立体停车库的类型和选型 2.12.1 机械式立体停车库的类型机械式立体停车库的类型 2.1.12.1.1 升降横移类（代号升降横移类（代号 SHSH） 采用以载车板升降或横移存取车辆的机械式（停车设备的）立体停车库叫做升降 横移类停车库。其工作原理为:一层车位只能横移，中间车位即可横移又可升降，上层 车位只能升降，该类车库通过各层车位的移动来实现车辆的存取。 2.1.22.1.2 垂直循环类（代号垂直循环类（代号 CHCH） 垂直循环类机械式停车库是采用垂直方向作循环运动的停车系统来存取车辆的停 车设备。这种停车设备的工作原理是电机通过减速机带动传动机构，在牵引机构 链条上，每隔一定距离安装一个存车托架，当电机启动时，存车托架随链条起做循环 运动，达到存取车的目的。 2.1.32.1.3 水平循环类（代号水平循环类（代号 SXSX） 采用一个水平循环运动的车位系统来存取停放车辆（机械式停车设备）的停车库 叫水平循环类停车库。其工作原理是存取停放车辆的车位系统在水平面上作循环运动， 将所需存取车辆的载车板移到出入口处，驾驶员再将汽车存入或取出。 2.1.42.1.4 多层循环类（代号多层循环类（代号 DXDX） 多层循环类停车库是通过使载车板作上下循环运动，而实现车辆多层存放的多层 循环式停车设备，减少了占地面积，提高了存取车的自动化程度。 2.1.52.1.5 平面移动类（代号平面移动类（代号 PYPY） 采用在同一层上用搬运台车或起重机平面移动车辆，或使载车板平面横移实现存 取车辆，亦可用搬运台车和升降机配合实现多层平面移动来存取停放车辆的机械式停 车设备叫平面移动类停车库。 2.1.62.1.6 巷道堆垛类（代号巷道堆垛类（代号 XDXD） 采用以巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平且垂直移动到一存车位， 并用存取机构存取车辆的机械式停车设备叫巷道堆垛类停车库。 2.1.72.1.7 垂直升降类代号垂直升降类代号 CSCS 垂直升降类立体停车库也称为塔式立体停车库，它是通过提升机的升降和装在提 升机上的横移机构将车辆或载车板横移，实现存取车辆的机械式停车库。垂直升降类 焦作大学毕业设计 第二章 机械式立体停车库的类型和选型 4 停车设备的工作原理是:用提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升 机构上的横移机构将车辆或载车板送入存车位；或是相反，通过横移机构将指定存车 位上的车辆或载车板送入提升机构，提升机构降到车辆出口处，打开车库门，驾驶员 将车辆开走。 2.1.82.1.8 简易升降类代号简易升降类代号 JSJS 把停车位分成上、下二层或二层以上，借助升降机构或俯仰机构使汽车存入或取 出的简易机械式停车库叫做简易升降类机械式停车库。简易升降类机械式停车设备一 般为准无人方式，即人离开后移动汽车的方式。 2.22.2 机械式立体停车库的选型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，其中升降横移式立体停车库是中小型 车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，对 场地的适应性强，这种车库在国外应用十分广泛，所以是公司及单位在建造立体停车 库时的理想选择。本文就三层十车位的升降横移式立体停车库的结构和控制系统设计 做一详细阐述和讨论 。 焦作大学毕业设计 第三章 升降横移式立体停车库工作原理 5 三、升降横移式立体停车库工作原理三、升降横移式立体停车库工作原理 升降横移式立体停车库由于适应性强而备受青睐，该类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。停泊在这类车库内地面的车只作横移，不必升降，上层车位或下 层车位需通过中间层横移出空位，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，升降由一台电机驱动，通过钢丝绳拖动搬运器垂直升降， 横向移动借助导轨，也是利用一台电机便可实现该车位的移动，它的主要优点在于同 一层的车位移动独立，可以自由动作，并且动作时间短，缩短了存取车的时间。 图 1-1 是全地上布置型式的升降横移式立体停车库。车位在库内运行的情况是这 样的：图中 1, 2, 3 号车直接存取车；10 号车下降到地面层后存取车；4，5，6 号车 位须通过 1, 2, 3 号车位横移出空位后下降到地面层存取车。7，8，9，10 号车位通过 4，5，6 号车位和 1，2，3 号车位的横移让出空位后，再下降到地面层存取车。如需在 7 号车位存取车，则将 4，5，6 号车位和 1，2，3 号车位向右移动，7 号车位下降即可， 如需在 5 号车位存取车，则 2，3 号车位向右横移，5 号车位下降即可。同样 n 层 m 排 的存取车原理都是相同。除最上层外，每层均留有一个空车位，允许搬运器左右移动 一个车位位置，为上层托板下移留出通道。立体车库电气系统主要完成对车位及托板 位置及运行状态的检测和存取车的操作。用各种光电开关、行程开关检测位置状态， 用接触器、继电器执行对传动电机的起停控制。停车操作要完成如下过程：(1)检测空 车位位置，起动平移电机将指定空车位同列下方的托板移开。 （2）起动指定车位升降 电机将托板下降到底层。 （3）停放汽车，用光电开关检测确认汽车停放到位。 （4）接 收复位指令，托板回到原来位置。取车操作与之类似。为了保证存取车可靠安全，系 统要精确定位，开关逻辑要严格互锁。 图 1-1 由于升降横移式立体停车库对场地的适应性较强，可根据不同的地形和空间进行 焦作大学毕业设计 第三章 升降横移式立体停车库工作原理 6 任意组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，升降横移式立体停车 库应用十分广泛普遍。 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 7 四、升降横移式立体停车库的结构设计四、升降横移式立体停车库的结构设计 4.14.1 概述概述 升降横移式立体停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分、载车板 部分和传动系统是升降横移式立体停车库的主要组成部分。主框架部分承担着整个升 降横移式立体停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性以及载车板部分还影响 着整个立体停车库的重量、材料和成本的多少以及安全性；传动系统决定着升降横移 式立体停车库运行的好坏，所以如何设计选择主框架部分、载车板部分和传动系统成 为影响整个立体停车库的关键因素。 4.24.2 主框架部分主框架部分 现代停车设备的主框架部分大多采用钢结构，所谓钢结构就是采用钢板、型钢连 接而成的结构。 4.2.14.2.1 钢结构的特点钢结构的特点 1)、强度高，塑性和韧性好 2)、钢结构的重量轻 3)、材质均匀，和力学计算的假定比较符合 4)、钢结构制作简便，施工工期短 5)、钢结构密闭性较好 6)、钢结构耐腐蚀性差 4.2.24.2.2 钢结构设计钢结构设计 本车库允许存储车辆的外形尺寸为长 X 宽 X 高为 5000X1850X1550mm 所以设计每一 格的规格为 6000X2500X1800mm,总体规格为 6000X10000X5600mm（底层高为 2000mm ） 。 停车设备的钢结构主要采用热轧 H 型钢、槽钢、角钢、钢板焊接成型，用高强度 螺栓连接成框架结构，具有较好的刚度和强度。 停车设备钢结构受力主要包括：钢结构本身自重，各个停车位所停车辆及载车板 重力，起动时产生的惯性力，驱动附属装置重力，地震载荷及结构由于外界环境变化 而引起的温度应力等，以集中或均布方式作用。 停车设备对系统的安全要求特别高，所以在除了对轴心受拉构件满足强度、刚度 条件；轴心受压构件满足强度、刚度、稳定性条件；梁的截面尺寸满足刚度、强度条 件外，还应对整体的稳定性进行计算。 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 8 4.2.34.2.3 SMSM SolverSolver 软件简介及其在钢结构优化设计中的应用软件简介及其在钢结构优化设计中的应用 结构力学求解器（SM Solver for Windows）是一个面向教师、学生以及工程技术 人员的计算机辅助分析计算软（课）件，其求解内容包括了二维平面结构（体系）的 几何组成、静定、超静定、位移、内力、影响线、自由振动、弹性稳定、极限荷载等 经典结构力学课程中所涉及的一系列问题，全部采用精确算法给出精确解答3。该软 件精致、先进、方便、快捷、强健，为我们进行停车设备的钢结构优化设计提供了理 论依据。 4.2.3.14.2.3.1 加载加载 本停车设备设计允许停靠最大车重为 1800Kg，载车板及其上电机、减速器等附属 装置重约为 1700Kg，每个车位承受总重量约为 3500Kg；由于车的停放位置是随机的， 所以可以按极限状态分来考虑即全部满载，只有 10 号下边的两个车位空置，加载情况 如图 4-1 和 4-2 所示： 图 4-1 正面加载 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 9 图 4-2 侧面加载 4.2.3.24.2.3.2 结果输出结果输出 SM Solver 的输出非常直观，各种模拟结果可以直接在前面板上输出。图 4-3 即为 其中的模拟输出结果。 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 10 图 4-3 SM Solver 结果输出 经过运用 SM Solver 反复分析计算比较，确定出了各杆件相对合适的截面形状和 尺寸。通常为安全起见，设计时已留出了一定的余量。 最终本文选择的结果是立柱选择 14热轧工字钢，横梁选择 12.6热轧工字钢， 腹板选择 7圆钢。 4.34.3 载车板部分载车板部分 升降横移式立体停车库的载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼版 式两种。框架式载车板用型钢和钢板焊接成承载框架，并多数采用中间突起结构，在 两侧停车通道和中间凸起的顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要 设置行车通道宽度，并具有较好的导入功能。拼板式载车板的波纹板用镀锌钢板(钢板)一 次冲压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前先对组件 进行各类表面处理(如电镀、烤漆等)，使载车板轻巧、美观，拼装式载车板运输方便、 通用性互换性好，还有理想的刚度。一般载车板的重量为 1600Kg-1800Kg.。本设计中 采用了第一种的载车板方式。 4.44.4 传动系统传动系统 升降横移式立体停车库的传动系统分为升降传动系统和横移传动系统。在升降横 移式立体停车库中传动系统是其核心部分，传动系统的好坏直接关系着整个车库的安 全，尽管升降横移式停车库的种类型式很多，其工作原理都大致相同，均是每一个车 位都有一搬运器，所需存取车辆的搬运器通过升降、横移运动到达预定位置，进行车 辆存取，完成存取全过程。 根据 GB 179071999机械式停车设备 通用安全要求存取车时间不超过 120 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 11 秒，所以设定升降速度为 0.4m/s,横移速度为 0.2m/s。估计最长存取车时间为 80S。 4.4.14.4.1 升降传动系统升降传动系统 在升降传动系统中，采用钢丝绳的传动型式。 钢丝绳传动形式的升降传动系统一般由电机、减速系统、卷筒、滑轮、钢丝绳组 成。在钢丝绳传动型式中，钢丝绳的主要作用是拖动搬运器上下升降，如图 4-4 所示。 图 4-4 4.4.1.14.4.1.1 电机和减速机的选择电机和减速机的选择 （1）电机的选择 可以估算整个升降运动的功率为： （4-1）KW T SF P 5 . 32 查实用机械设计手册P1256 得：机座号为 250S，转速 750r/s ，功率为 37KW 的电机可满足要求。 （2）减速机的选择 减速机采用带自锁的蜗杆减速机。 查减速器选用手册得：公称传动比为 30 中心矩为 225mm 的 SCW 型蜗杆减速机。该 减速机传动效率为 89%， 所以实际工作功率为 37*89%=33KW，符合要求。 4.4.1.24.4.1.2 钢丝绳、卷筒、滑轮、传动链和链轮的计算钢丝绳、卷筒、滑轮、传动链和链轮的计算 （1）.钢丝绳的选择计算 提升用钢丝绳一般均为 6X19，即六股十九丝，中间一根绳芯扭制而成。 根据本设计中，车重量一般为 1800kg，而载车板的重量为 1600kg-1800kg 所以按照钢 丝绳的起重重量为 3600kg。四点起重方式，所以每条钢丝绳的起重重量为 900kg。 钢丝绳直径的选择 按钢丝绳所在机构工作级别有关的安全系数选择钢丝绳的直径。所选钢丝绳的破 断拉力应满足式： (4-2)nSSP max 式中： -整条钢丝绳的破断拉力（N） P S 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 12 -钢丝绳的最大静拉力； max S n-钢丝绳的最小安全系数，根据实用机械设计手册P558 按照机构工作级 别可以查出 n=6 所以，可以得知 NSP54000 由钢丝绳性能手册查得，如表 4-1 表 4-1 可以看出 d=11mm 的钢丝绳满足要求。 （2）.卷筒、滑轮 钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减小而降低的， 所以，必须对影响其寿命的钢丝绳卷绕直径（即按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷 绕直径）作出限制，不得低于设计规范规定的值。 即： （4-hdD min 3） 式中：-按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径， mm； min D d-钢丝绳直径， mm； h-滑轮或卷筒直径与钢丝绳直径的比值 系数 h 可以在实用机械设计手册P577 查得 卷筒为 20，滑轮为 22.4 所以 Dmin220 取 D=250mm D 滑轮246 按照机械设计实用手册P589 取系列值 260mm。 卷筒出现下述情况之一时应报废： 裂纹； 筒壁磨损量达原壁厚的 20%； 绳槽磨损量大于钢丝绳直径 1/4 且不能修复时 （3）.传动链轮和传动链的计算 根据升降速度为 0.4m/s 可以算出：升降轴的转速为 10r/min。就是从动链轮的转 速为 10r/min。链轮受到的总的转矩为 4* 0.25*9000=9000Nm。 1）链轮齿数 选择传动比 i=2；按机械设计P276 表 12.8 选择小链轮齿数为25 1 Z 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 13 大齿轮齿数：5025*2 2 Z 2）链条节数 初定中心矩=30p。由机械设计P276 12.11 式得 0 a 链节数 (4-4) 21221 ) 2 ( 2 2 ZZ a pZZ p a LP 取链节数为偶数 所以 =100 p L 3）链条节距 工作情况系数 （机械设计P274 表 12.6 查得）3 . 1 K 齿轮系数 （机械设计P275 图 12.14 查得）2 . 1 Z K 采用双排链 （机械设计p274 表 12.7 查得）75 . 1 m K 所以根据公式 (4-5)85.32 0 m Z K PKK p 当 n=12r/min 时，由机械设计P274 图 12.13 查得 12A 链条能传递需要的功率， 其节距 p=19.05mm。 4）实际中心距 （4- 22 121221 ()()8() 4222 pp zzzzzzp aLL 6） 所以 a=826mm 5）润滑方式采用人工定期润滑 6)链轮的尺寸 a.分度圆直径: (4- )/180sin( 0 z p d 7) 主动轮：mmd151 1 从动轮：mmd303 2 b.齿顶圆直径： )/180cot(54 . 0 0 zpda (4-8) 主动轮：mmda161 1 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 14 从动轮：mmda313 2 c.齿根圆直径： 1 ddd f (4-9) 主动轮：mmd f 151 1 从动轮：mmdf2932 d.齿侧凸缘直径：; 76. 004. 1)/1800cot( 2 h zpdg (内链板高度， 机械设计p266 表 12.1 查得)08.18 2 h 主动轮：;mmdg131 1 从动轮：mmdg283 2 e.齿宽、链轮齿总宽、齿侧凸圆圆角半径、齿侧倒角； 1f b 2f b a r a b 根据机械设计P268 表 12.3 查得 齿宽 =0.93 (4- 11 93 . 0 bbf 1f b 1 b 10) 齿轮齿总宽 (n 为排数) (4- 12 ) 1( ftf bpnb 2f b 11) 齿侧半径 (4-12)pra04 . 0 齿侧倒角 (4-13)pba13 . 0 采用的是 12A 链条，查机械设计P266 表 12.1 可以查得，57.12 1 b ，所以78.22 t pmmbf 7 . 1157.12*93 . 0 1 mmbf48.34 7 . 1178.22*) 12(2 mmra8 . 005.19*04 . 0 mmba305.19*13 . 0 （3）轴的设计 1）.选择轴的材料 选择轴的材料为 45 钢，经调质处理。硬度为 217-255HBS。由机械设计p398 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 15 表 19.1 查得堆成循环弯曲许用应力。MPa180 1 2)初步计算轴径 根据机械设计P403 式（19.3） (4-3 4 min 1 1 n P Ad 12) 并由表 19.3 选系数 A=-115 取=0，所以 mm n p Ad 5 . 54 305 5 . 32 115min 33 因为轴要开键槽，会削弱轴的强度。故将轴径增加 4%-5%，取轴径 60mm 3)轴的校核： 首先，对整条轴的扭矩进行校核： d=15mm =1,代入算式得：, T T T W 34 0.21 T Wd 3 0.2 15675 T W 6 9.55 101.2 18.23 38 675 T 45 T TT 所以，轴符合要求。 其次，对整条轴得扭矩进行校核： 4 5.73 10 P T GI G 取Mpa,因为是实心轴，所以极惯性矩，查表得， 4 8.1 10 4 1582 32 P D I 0.01 代入算式得 4 46 104772 5.73 100.001 8.1 10158210 所以，轴符合刚度要求！ 第三，我们对轴的疲劳安全强度进行校核 ，其中， 22 S S S SS 1N am k S k 270 2.52 0.85 0.91 a S ， 1N am k S k 155 1.82 0.85 0.89 a S 查表得，其中，0.85，2.52k1.82k0.91 0.89 0.1 焦作大学毕业设计 第四章 升降横移式立体停车库的结构设计 16 ，0.05 1 N k a M W T a T M W 0 m 0 m 代入算式，可得 S=1.4 1.5S 符合疲劳强度安全系数的要求。 3)轴的结构设计 采用扭剪型高强度螺栓取代焊接进行连接，这样不但强度好，而且对于以后的拆 卸和移动提供了方便。主轴采用了分体式空心圆钢管，即保持了应有的刚度，又减轻 了重量，最主要的是大大方便了加工。升降传动轴分为三段，中间一空心套筒由螺栓 与左右短轴连接，两端由轴承支撑，中间增加了两个轴承，这样对于减少轴径起到了 很大的作用，也减轻了搬运器组件的重量，此种传动结构简单，加工工艺性能好，成 本低。横移轴也是采用两根短轴，中间采用空心套筒相连接的形式。轴的具体尺寸以 及形式，在零件图有具体的表达。 4.4.24.4.2 横移传动系统横移传动系统 横移传动系统的作用是使上升到位的搬运器平移到指定位置，其传动主要是靠电 机带动链轮使滚轮在轨道上移动。在设计中我们充分利用已有型钢的结构，用 H 型钢 作为滚轮的轨道，这样不但保证了轨道的质量，而且还减轻了整体结构的重量。一般 采用功率较小的小电机来完成传动的动作，现在市场上有一种三合一电机，集电机、 制动器、减速器于一体的电机，完全能符合横移系统的要求。 焦作大学毕业设计 第五章 升降横移式立体停车库的控制系统 17 五、升降横移式立体停车库的控制系统五、升降横移式立体停车库的控制系统 5.15.1 概论概论 本系统的控制部分采用 PLC 实现存取车的控制，因为 PLC 具有应用灵活，维修方 便，容易操作的优点，而且技术成熟，性价比高，在工业领域应用广泛。 5.25.2 PLCPLC 控制系统的设计控制系统的设计 5.2.15.2.1 输入点、输出点的定义：输入点、输出点的定义： 输入点、输出点的定义就是把整个的输出、输入点的分布和名称进行定义，简单 的说就是说明 PLC 与控制件和执行件之间的对应的关系。表格 5-1、5-2 就是本设计中 对输入点； （1）输出点的定义： I0.0 自动工作方 式按钮 I2.3 4 号车位左限 开关 I0.1 手动工作方 式按钮 I2.4 5 号车位左限 开关 I0.2 总停开关 I2.5 6 号车位左限 开关 I0.3 车位左行按 钮 I2.6 6 号车位右限 开关 I0.4 车位右行按 钮 I2.7 4 号车位上限 开关 I0.5 车位上升按 钮 I3.0 5 号车位上限 开关 I0.6 车位下降按 钮 I3.1 6 号车位上限 开关 I0.7 安全光幕 I3.2 7 号车位上限 开关 I1.0 4 号车位选择 按钮 I3.3 8 号车位上限 开关 I1.1 5 号车位选择 按钮 I3.4 9 号车位上限 开关 I1.2 6 号车位选择 按钮 I3.5 10 号车位上 限开关 I1.3 7 号车位选择 按钮 I3.6 复位按钮 I1.4 8 号车位选择 按钮 I3.7 4 号车位下限 开关 焦作大学毕业设计 第五章 升降横移式立体停车库的控制系统 18 I1.5 9 号车位选择 按钮 I4.0 5 号车位下限 开关 I1.6 10 号车位选 择按钮 I4.1 6 号车位下限 开关 I1.7 1 号车位左限 位开关 I4.2 7 号车位下限 开关 I2.0 2 号车位左限 位开关 I4.3 8 号车位下限 开关 I2.1 3 号车位左限 位开关 I4.4 9 号车位下限 开关 I2.2 3 号车位右限 位开关 I4.5 10 号车位下 限开关 I4.6 1 号车位选择 按钮 I4.7 2 号车位选择 按钮 I5.0 3 号车位选择 按钮 表 5-1 (2)输出点的定义： Q0.0 4 号车位上升 Q2.0 3 号车位左走