地坑升降式立体车库设计说明书

浙江工业大学

地坑升降式立体车库说明书

三车位立体车库

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2014-10-26

目录

第1章绪论 (3)

1.1机械式停车库的基本概念 (3)

1.2 国内外立体车库的发展状况及前景 (3)

1.2.1 国外研究现状 (3)

1.2.2 国内研究现状 (4)

1.3 机械式停车库的分类及特征 (5)

第2章立体车库总体设计 (7)

2.1 功能原理设计——“黑箱法” (7)

2.2 功能元的确定 (8)

第3章地坑升降式停车库的结构设计 (8)

3.1地坑升降式停车库主要部分 (8)

3.2提升机构的设计 (8)

3.2.1设计原理 (8)

3.2.2钢丝绳的选择 (11)

3.2.3卷筒的结构设计及尺寸确定 (13)

3.2.4 卷筒轴的设计计算 (16)

3.2.5 电动机选择 (17)

3.2.6 减速器的选择 (18)

3.2.7 其他标准零部件的选择 (19)

第4章地坑升降式停车库的控制系统分析 (19)

4.1 立体车库控制系统的组成 (19)

4.2 控制系统方案 (20)

4.2.1 总体方案设计 (20)

4.2.2 系统设计 (20)

4.2.3 上位机的行为描述 (20)

4.2.4 控制方式 (21)

4.3 小结 (22)

第1章绪论

1.1机械式停车库的基本概念

随着城市化进程的加速，日益增多的汽车带来了城市停车厂不足以及由此引发的一系列问题，群殴是我们在城市中紧凑的地方内对停车空间、停车方式进行新的探索。停车库也有底面向地下、有单层向多层发展，停车方式亦由坡道式向机械式发展。

机械停车库[]1是利用机械设备提高单位面积停车数量的停车方式，他是使用机械设备作为运送或既运送且停放车辆的汽车库，分为运送器和停车位两部分。运送器是机械停车设备中承托和运送汽车的总称，它包括托架、托板和台车等。停车位是汽车为停放汽车而划位，他由车辆本身的尺寸加四周必须的距离组成。

1.2 国内外立体车库的发展状况及前景

1.2.1 国外研究现状

早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，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。

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，广泛采用可编程序控制器和矢量变频变压调速闭环控制技术，使运行高速平稳，节省电力，振动和噪音也趋于最小。控制形式有，按钮式、锁匙式、IC卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等，安全保护装置日臻完善，如汽车出入声光引导和定位、汽车尺寸和重量自动识别、限速保护与多重机构互锁、停车泊位自动跟踪、链条和钢丝绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车图象摄影对比安全检测、自动消防灭火系统等。

日本是最早应用机械式车库的国家之一，其在上世纪60年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为500万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。从80年代开始，日本开始向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口产品及技术。韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生。其机械停车产业从20世纪70年代中期开始起步，80年代开始引进日本技术，经过消化生产和本土化，90年代开始为供应使用阶段。由于这几个阶段得到政府的高度重视，各种机械停车设备得到普遍开发和利用，韩国近几年增长速度都在30%左右。目前韩国停车设备行业进入稳步发展阶段。

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。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，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，不仅包含了机械停车设备，其规划建设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

创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。解决上述问题，

需要我们在政策市场、管理和技术多方面做出努力。政策方面应参照发达国家的有关政策法规，规划确定出专用和公共停车位的合理数量，实现投资主体多元化，确定车库的管理属性和停车收费标准，给予投资和经营者相应的优惠政策，使其有利可图。市场方面应建立车库市场运行机制，利用价格杠杆调高占路停车收费标准，逐步消除“路满库空”现象。鼓励按市场规则经营车库，并实施政府监督和政策调控，使停车产业良性发展。

1.3 机械式停车库的分类及特征

机械停车场按停车位的空间配置方向大致可以分为垂直方向配置和水平方向配置两大类。此外，还可以根据汽车的驶入位置，汽车入库后的动作形式分类。常见的机械式停车场的种类[]4如下：

1.垂直升降式

运行原理：该设备通过PLC控制系统，在垂直方向上垂直运转。汽车停在托架上，托架随传动系统作升降运动，车位辐射状分布，以升降台回转；可将所存取车位升降至地面实现立体存放

机型特点：占地面积小，存车方便快捷;设置灵活;可在生活区建筑旁的间隙安装;运行平稳，无震动噪音，符合环保要求;主要组成部分：回转升降装置、

高速提升装置、平移装置、整机计算机控制系统以及一套完整的停车检测系统、安全保护系统、自动消防系统等。

2.多层升降横移式

运行原理：该设备的顶层载车板可上下升降；二（三、四）层载车板既可升降，又可横移；二、三、四层和底层都有一个空位，可以通过横移载车板变换空位，使空位正上方的载车板下降到底层，完成存取车过程底层载车板上的汽车可直接出车。

机型特点：升降驱动系统为钢丝绳四点吊挂式，运行平稳可靠，保证车辆升降安全；对有限的停车空间，可数倍停放车辆，可节省大量空间；PLC 电脑控制，操作简单，存取方便。按钮、触摸屏、 IC 卡可任选；设有防坠落装置，使用安全可靠，避免发生坠落事故；光电检测，控制车辆规格及停放位置，使车辆有序停放；光电安全检测，人员误入运行自动停止，确保车库的安全性；设有急停按钮，非常情况下急停，避免发生意外事故；优秀的钢材及表面热浸锌，且内外表面双层镀锌，电控元件全部进口国际名牌，使产品具有高度安全及长久耐用的优异品质。

3.平面移动（有托盘式）

运行原理：通过升降机的垂直升降和搬运器的平面往复运动，将车辆自动移送到多层平面布置的停车区域的装置，多称平面移动式。采用自动仓储原理，透过升降机及搬运小车，将载车板及车辆由入口地面层下降到地下指定层，在由搬运小车横向移动，将车子存（取）到设定的车位上。

特点：每层的搬运器和升降机分别动作，互不干扰，提高了车辆的出入库速度。停车规模可达到80-120辆；采用人性化设计，提高了舒适性。采取多重保险措施，安全性能卓越；采用变频调速技术，运行平稳，定位准确；设置多种安全保护装置，停车安全；配置高效，外形美观。

4.多层循环式

运行原理：通过载车板左右移动与升降的相互配合，使载车板循环运动，从而实现车辆多层存放。根据需要，出入口可加设回转盘，避免倒车麻烦，适用于无法设置坡道的场所。

特点：比自助停车方式空间利用效率高达 6 倍，因此可以充分地利用拥挤

的地下空间；采用最新技术，安装层数最高可达 6 层；采用高速升降方式，缩

短了出入库的时间；为内置转盘结构（上部升入式），方便了前进出入库，采用

数字键操作方式，使用简单；最适宜建于地形细长且面积只允许设置一个出入

口的场所。

5. 电梯式

运行原理：汽车专用升降机是专用于汽车升降的专用设备，可采用机械或

液压两种方式提升车辆，该设备运行平稳能耗小，安全可靠，用于停车场配套

建设。根据驱动方式不同可分为卷扬式、曳引式及液压式三种。

特点：机械室区隔设置、清除升降路内操作之噪音；下降时无需驱动油压，

节省能源；采用无段变速设计，升降中平稳安全；车台结构才悬背式设计，节

省升降之面积；外接遥控专职，在车内即可全自动操作；原装进口滑升门或特

制不锈钢门，美观快速；断链防止下坠之节速器，安全可靠；LC 控制回路，维

修快速，性能稳当；电梯式手动操作面板，美观耐用。

第2章立体车库总体设计

2.1 功能原理设计——“黑箱法”

“黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能目标的一种方法，即根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决办法。具体是立体车库的输入量：驶入的车辆、电机电源、控制信号输入。

立体车库的输出量：驶出的车辆、主框架的升降、显示信号输出。

黑箱的外界条件：停车库温度、湿度，车子重量等（来自外界影响）

振动、噪音（对外界的影响）

2.2 功能元的确定

常用物理基本功能元有凸轮转动、连杆传动、齿轮传动、柔性方式传动。我们选择柔性方式传动，利用变向的滑轮实现电机转动到车库框架的升降。

驱动功能：电机驱动与液压驱动的选择。综合考虑，做为一个小型的三层立体车库的设计和维护，选用电机驱动更经济合理。

执行功能：采用升降式。

控制功能：启动、停止，转向，仪表显示。

辅助功能：照明，安全装置。

支承和联接功能

第3章地坑升降式停车库的结构设计

3.1地坑升降式停车库主要部分

地坑升降式停车库主要由主框架部分、提升机构、安全防护装置这三大部分组成。地坑升降式停车库的结构设计在整个车库中非常重要，主框架部分承担着整个停车库的总量，而且它的轻重、稳定性和可靠性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，提升机构是整个车库垂直运行的主要部件。

3.2提升机构的设计

3.2.1设计原理

提升机构是使重物作升降运动的机构，它是任何起重机必不可少和最重要最

基本的机构。具体是由电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、导向滑轮、钢

丝绳等组成。

1—电动机 2—联轴器 3—减速器 4—卷筒

电动机正转或反转时，制动器松开，通过带制动器的联轴器带动减速器高速轴，经减速器后由低速轴带动卷筒旋转，使钢丝绳在卷筒上绕进或放出，从而使重物起升或下降。电动机停止转动时，依靠制动器将高速轴的制动轮刹住，使载

车板停止在空中。

根据需要起升机构上还可装设各种辅助装置，如起重量限制器、起升高度限位器、速度限制器和钢丝绳作多层卷绕时，使钢丝绳顺序排列在卷筒上的排绳装置等。

在电动机与卷筒之间通常采用效率较高的起重用标准两级减速器。要求低速时可采用三级大传动比减速器。为便于安装，在电动机与减速机之间常采用具有补偿性能的弹性柱销连轴器或齿轮连轴器。前者构造简单并能起缓冲作用，但弹性橡胶圈的使用寿命不长；后者坚固耐用，应用最广。齿轮连轴器的寿命与安装质量有关，并且需要经常润滑。

一般制动器都安装在高速轴上，这样所需要的制动力矩小，相应的制动器尺寸小，重量轻。经常利用联轴器的一半兼作制动轮。带制动轮的半体应安装在减速器高速轴上。这样，即使联轴器被损坏，制动器仍可把卷筒制动住，以确保机构的安全。

起升机构的制动器必须采用常闭式的。制动力矩应保证有足够的制动安全系数。在重要的起升机构中有时设两个制动器，而第二个制动器可安装在减速器高速轴的令一伸出端或装设在电动机的尾部出轴上。

为使机构布置方便并增大补偿能力，在电动机与减速机之间可用浮动轴连接，浮动轴的两端为半齿轮连轴器。

由于卷筒与减速器低速轴之间的连接型式很多。本卷扬机的卷筒与低速轴的连接为带齿轮接盘的结构型式，卷筒轴左端用自位轴承支撑于减速器输出轴的内腔轴承座中，低速轴的外缘制成外齿轮，它与固定在卷筒上的带内齿轮的接盘相啮合，形成一个齿轮连轴器传递扭矩，并可以补偿一定的安装误差。在齿轮联轴器外侧，即靠近减速器的一侧装有剖分式密封盖，以防止联轴器内的润滑油流出来和外面的灰尘进入。这种连接型式的优点是结构紧凑，轴向尺寸小，分组性好，能补偿减速器与卷筒轴之间的安装误差。

卷筒的直径一般尽量选用允许的较小值，因为随着卷筒直径的增加，扭矩和减速传动比也增大，引起整个机构庞大。但在起升高度较大时，往往用增大卷筒直径的方法以减小其长度。

起升机构计算是在给定了设计参数，并将布置方案确定后进行的，通过计算

选用机构中所需要的标准零部件，如电动机、制动器、减速器和联轴器等。对于非标准零部件需进行单独设计。

3.2.2钢丝绳的选择

3.2.2.1钢丝绳的种类和构造

钢丝绳的种类．根据钢丝绳中钢丝与钢丝的接触状态不同又可分为：

1．点接触钢丝绳 点接触钢丝绳绳股中各层钢丝直径均相同，而内外各层钢丝的节距不同．因而相互交叉形成点接触。其特点是接触应力高．表面粗糙，钢丝易折断，使用寿命低。但制造工艺简单，价格便宜。在实际中常发现这种钢丝绳在受拉、尤其是受弯时由于钢丝间的点接触、造成应力集中而产生严重压痕，由此导致钢丝疲劳断裂而使钢丝绳过早报废。

2．线接触钢丝绳 线接触钢丝绳绳股由不同直径的钢丝统制而成，每一层

钢丝的节距相等，由于外层钢丝位于内层钢丝之间的沟槽内，因此内外层钢丝间形成线接触。这种钢丝绳的内层钢丝虽承受比外层钢丝稍大的应力，但它避免了应力集中，消除了钢丝在接触处的二次弯曲现象，减少了钢丝间的摩擦阻力。使钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，从而显著提高了抗疲劳强度，其寿命通常高于点接触钢丝绳。由于线接触钢丝绳比点接触钢丝绳的有效钢丝总面积大，因而承载能力高。如果在破断拉力相同的情况下选用线接触钢丝绳，可以采用较小的滑轮和卷筒直径，从而使整个机构的尺寸减小。

我们优先选用线接触钢丝绳。

3.2.2.2 钢丝绳直径的选择

卷筒多层缠绕．钢丝绳受力比较复杂。为简化计算，钢丝绳选择多采用

安全系数法，这是—种静力计算方法。

钢丝绳的安全系数按下式计算：

[]p

g r S n n F =≥

式中p S —整条钢丝绳的破断拉力，N ；

[]n —卷扬机工作级别规定的最小安全系数；

r F —钢丝绳的额定拉力，N ；

设计时，钢丝绳的额定拉力为已知，将额定拉力乘以规定的最小安全系数

[]n ，然后从产品目录中选择一种破断拉力不小于r F · [M 〕的钢丝绳直径。

钢丝绳直径不应小于下式计算的最小直径

max min F c d 〓

式中F max —钢丝绳最大静拉力(N)。由起升载荷（额定起重量，钢丝绳悬挂部

分的重量，滑轮组及其它吊具的重量）并考虑滑轮组效率相倍率来确定；

c —钢丝绳选择系数，它与机构的工作级别、钢丝绳是否旋转以及吊运

物品的性质等因素有关。

车库停满车总重约为4吨，用四个滑轮，经计算得，每根承受载荷

F max ＝4.72×2÷8＝1.18×410 N

工作级别选为M7，钢绳系数选择c ＝0.123。

max min F c d 〓＝13.36 mm

所以钢丝绳选择d=14 mm 。

按钢丝绳所在机构工作级别来选钢丝绳直径时，所选的钢丝绳拉断力应满足

下式：

F 0≥ n F max

式中 F 0——所选用钢丝绳最小拉断力，N ；

n ——安全系数，查手册选n=7

所以 F 0≥7×1.18×410=82.6 kN

又钢丝绳最小拉断力总和等于钢丝绳最小拉断力×1.134（纤维芯）或×1.214

（钢芯），所以钢丝绳最小拉断力总和为93.668 kN

钢丝绳型号选择：

钢丝绳6×19（a ）类14—NAT —FC —1470—ZS —102—79.5

3.2.3卷筒的结构设计及尺寸确定

3.2.3.1 卷筒的分类

按照钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分，卷筒分单层绕和多层绕两种。一般起重机大多采用单层绕卷筒。只有在绕绳量特别大或特别要求机构紧凑的情况下，为了缩小卷筒的外形尺寸，才采用多层绕的方式。本设计采用单层绕。

3.2.3.2 卷筒绳槽的确定

卷筒绳槽槽底半径R ，槽深c 槽的节矩t 其尺寸关系为：

R=（0.54~0.6）d （d 为钢丝绳直径）

绳槽深度：标准槽： 1c =（0.25~0.4）d

深槽： 2c =（0.6~0.9）d

绳槽节距：标准槽： 1t ＝d ＋（2~4）

深槽： 2t ＝d ＋（6~8） ）

卷筒槽多数采用标准槽，只有在使用过程中钢丝绳有可能脱槽的情况才使用深槽，本设计选用标准槽，钢丝绳直径选用14 mm ，

R=（0.54~0.6）d=7.56~8.4 mm

取R=8 mm （3-12）

c=（0.25~0.4）d =3.5~5.6 mm

取c=4 mm （3-13） 所以 t ＝d ＋（2~4）=16 mm

3.2.3.3 卷筒的设计

3.2.3.4 卷筒节径0D 设计

卷筒的节径即卷筒的卷绕直径，由设计知0D 不能小于下式：

0min D hd

式中 0min D —按钢丝绳中心计算的卷筒最小直径，mm ；

h — 与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据工作环境级别

为7M ，查机械设计手册h=28 mm;

d — 钢丝绳的直径,mm 。

按式计算：

0min D hd =＝392 mm

所以选取0D =400 mm

3.2.3.5 卷筒的长度设计

卷筒按照转矩的传递方式来分．有端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端或筒

内齿轮内啮合式，其共同特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。本设计卷筒采用内齿轮啮合式。卷筒的设计主要尺寸有节径0D 、卷筒长度 L 、卷筒壁厚 δ。 采用双卷筒方案，先设计一边卷筒，有两根钢绳，如图所示，

卷筒的长度()30212L L L L L +++=

式中

L —卷筒总长度，mm ； 0L —绳槽部分长度，其计算公式为：

00Ha L n t D π??=+ ???

其中

H —最大起升高度，mm ；

a —滑轮组倍率； 0D —卷筒卷绕直径，mm ；

t — 绳槽节矩，mm ；

n — 附加安全圈数，使钢丝绳端受力减小，便于固定，通常取

n ＝1.5~3圈；

1l —固定钢丝绳所需要的长度，一般取1l ＝3t ，mm ； 2l —两端的边缘长度（包括凸台在内），根据卷筒结构而定，mm ；

3l —卷筒中无绳延伸部分。

H ＝400mm ；a ＝1；0D ＝400mm ；n ＝2；t ＝16

00Ha L n t D π??=+ ???

=82.96 mm 。 1l ＝3t ＝48 mm

2l ＝20 mm

3l ＝382mm

所以 L ＝600mm

选取标准卷筒长度为600mm

3.2.3.6卷筒壁厚设计

本设计为了延长钢丝绳的寿命，采用铸铁卷筒，对于铸铁卷筒可按经验公式初步确定，然后进行强度验算。

对于铸铁筒壁

()0.026~10D δ=+ mm （3-18）

根据铸造工艺的要求，铸铁卷筒的壁厚不应小于12 mm ，所以δ=15mm

所以卷筒的参数选择为：绳槽节距t ＝16 mm 、槽底半径1c ＝4 mm 、卷筒节距0D ＝400 mm 、卷筒长度L=600 mm 、卷筒壁厚 15=δmm 。

3.2.3.7卷筒强度计算及检验

卷筒材料一般采用不低于HT200的铸铁，特殊需要时可采用ZG230-450、

ZG270-500铸钢或Q235-A 焊接制造。本设计的卷筒五特殊需要，额定起重重量不是很大，所以选择HT200的铸铁制造。

一般卷筒壁厚相对于卷筒直径较小，所以卷筒壁厚可以忽略不计，在钢丝绳

的最大拉力作用下，使卷筒产生压应力、弯曲应力和扭曲应力。其中压应力最大。当L ≤30D 时弯曲应力和扭曲应力的合成力不超过压应力10%,所以当L ≤30D 时

只计算压应力即可。

本设计中L=755 mm D=400 mm ，符合L ≤30D 的要求，所以只计算压应力

即可。

当钢丝绳单层卷绕时，卷筒所受压应力按下式来计算：

σ=A ≤?t

F δmax []bc δ （3-19） 其中 σ为钢丝绳单层卷绕时卷筒所受压应力，MPa ；

m ax F 为钢丝绳最大拉力，N ；

δ 为卷筒壁厚，mm ；

A 为应力减小系数，一般取A=0.75

[]bc δ为许用压力，对于铸铁[]bc δ=

5b σ b σ 为铸铁抗压强度极限

所以 σ=A ≤?t

F δmax []bc δ≈36.88 MPa 查教材机械设计基础知b σ≥195MPa ，所以[]bc δ≥39MPa 。

所以 σ≤[]bc δ

经检验计算，卷筒抗压强度符合要求。

3.2.4 卷筒轴的设计计算

由于卷筒轴的可靠性对卷扬机安全、可靠的工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构，应尽可能简单、合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。

本设计以计算出的参数有：绳的额定拉力r F ＝1.18×410kN ，卷筒直径

0D =400 mm ，钢丝绳的直径d =14 mm ，外齿轴套齿轮分度圆直径D ＝224 mm ，查机械传动设计手册，轴的材质选择45钢，调制处理，650σ=B MPa ， 360S σ=MPa ，1300σ-=MPa ，[]0100b σ=MPa 。

该卷筒轴用轴端挡板固定于卷筒上，是不动的心轴。计算时应按钢丝绳在卷

筒上两个极限位置分别计算。根据受力分析可知，当钢丝绳位于右极限位置时，心轴受力较大，因此应按有极限位置进行轴的强度计算。

查机械设计手册、机械传动设计手册、起重机设计手册，初步得到心轴各段直径和长度，,本设计心轴左右两边选用调心滚子轴承圆柱孔图22216C 型。 Da=80mm ，D b =100mm ，D c =115mm ，Dd=110mm

l 1=l6=30mm ，l 2=l 4=60mm ，l 3=350mm ，l 5=70mm 。

示意图

3.2.5 电动机选择

正确选择电动机额定功率的原则是：在电动机能够满足机械负载要求的前提

下，最经济、最合理地决定电动机功率。

本设计地坑式升降立体车库属于非连续制工作机械，而且起动、制动频繁。因此，选择电动机应与其工作特点相适应。

所以动力源采用三相交流异步电动机。根据吊车行业的工作特点，电动机工作制应考虑选择短时重复工作制3S 和短时工作制2S ，并优先选用YZR(绕线转子)、YZ(笼型转子)系列起重专用电动机。多数情况下选用绕线转子电动机；在工作条件较轻，接电次数较少时，亦可采用笼型转子电动机。对于小吨位卷扬机，考虑到多方面因素，其电动机工作制也允许选择连续工作制1S 。本设计电动机工作制度为断时工作制，因此不用考虑电动机的发热计算。

机构运转时所需静功率按下式计算：

()01000j Q Q v N η+= （3-41）

式中 Q — 额定起升载荷，N ；

0Q — 吊具自重，N ；可取0Q ＝（0.02～0.04）Q ；

v — 起升速度，m ；

η — 机构总效率，它包括滑轮组的效率、导向滑轮效率、卷筒的机械效率和传动机构的机械效率。初步计算时，对于圆柱齿轮减速器传动的起升机构，可取η＝0.85～0.9。

所以j N =8.889 kN

计算电动机功率 j d e N K N ≥

考虑到工作环境，对于中小型起重机其系数d K =0.8，

所以 ≥e N 0.8?8.889=7.111

选用：YZ 系列冶金起重专用三项异步电机，

型号：Y160L —8，

额定电压：380V,

额定功率：11KW

转速：750转/分

效率：82.4%

基准工作制为3S —40%

3.2.6 减速器的选择

按额定转速初定总传动比 ，总传动比按下式计算：

d n i n =

（3-42） 式中 i — 机构的总传动比； d n —电动机额定转速 ，r ／min ；

0n — 卷筒转速 ，r ／min 。

电机转速：750转/分

输出卷筒转速：9.55转/分

所以i 78.5

输出扭矩：4720N·m

查减速器手册选择相应型号：ZSY224。

传动比i=80，输入n1=750 r／min，输出转速n2=9.4 r／min。

输出轴选用双输出轴，使得两边对称，则

L1=L2=355mm

3.2.7 其他标准零部件的选择

制动器、联轴器等的选用以及防坠机构的设计。

第4章地坑升降式停车库的控制系统分析

4.1 立体车库控制系统的组成

立体车库控制系统由上位机监控系统和下位机PLC控制系统组成。

车库主控单元采用PLC (Programmable Logic Controller)控制，PLC是一种数字式的电子装置，它使用可编程序的存储器以及存储指令，能够完成逻辑、顺序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模拟的输入、输出接口控制各种机械或生产过程。

采用上位机技术，上位PC机向PLC发出控制指令，再由PLC控制车库执行

机构的运作，从而完成上位机对整个升降横移式立体车库系统的控制与管理，达

到全自动化的控制水平。

上位机与PLC的通信是应用上位机中通信软件对串口状态及串口通信的信

息格式和协议进行设置，以实现上位机串行口和PLC上的通讯单元之间的通讯连

接。

4.2 控制系统方案

4.2.1 总体方案设计

根据要求，可查看车库泊位状态(即固定叉梳上是否停有车辆)，修改存取车辆的密码，并实时监控下位控制器的运行状态;设计存取车辆出入口，可加快车主存取车辆的速度，在出入口处放置一台触摸屏，车主输入操作密码即可存取自己的车辆;下位机为PLC，通过信号的输入输出，检测存取的车辆和车位板是否到位、故障等，并控制电机运转，完成车辆的存取工作。

4.2.2 系统设计

系统采用PLC控制，分设自动，手动，检修三种状态。检修状态下，所有检测信号不参与控制。在手动与自动方式时，所有信号进入PLC，PLC按照外部检测信号，输出控制信号，控制电机正反转接触器线圈和电机接触器线圈，以控制各载车板运行。

车库在运行过程中，有完备的自我保护装置。独特的防坠落装置、断绳报警装置、超速保护装置对车辆的安全起到保护作用。车辆超长检测、车辆停车不到位检测、以及人员误入检测等信号对车辆及人员的安全起着决定性的作用。

车库控制系统组成图

4.2.3 上位机的行为描述

1. 红绿黄指示灯指示车库运行状态。

红色指示灯指示有人正在进行操作，请稍候;绿色指示灯指示日前无人操作，