畢 業(yè) 設(shè) 計 開 題 報 告設(shè) 計 題 目: 家用自動化立體車庫設(shè)計 院 系 名 稱: 機電工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 機械設(shè)計制造及其自動化 09-6 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開 題 時 間: 指導(dǎo)委員會審查意見：簽字： 年 月 日1.課題研究目的和意義車輛無處停放的問題是城市的社會、經(jīng)濟、交通發(fā)展到一定程度產(chǎn)生的結(jié)果， 經(jīng)濟發(fā)展的同時私家車的保有量也在不斷上升，在寸土寸金的今天，很多城市中的餐飲娛樂場所、行政單位、商務(wù)場所、電影院、醫(yī)院等一些大型公共場所要么就沒有停車要么是車位不夠用，因此在這些大型工作場所經(jīng)常出現(xiàn)亂停車的現(xiàn)象。這一切都反應(yīng)著立體車庫的研究發(fā)展普及是勢在必行。尤其是城市等人口密集地區(qū)可用停車面積已經(jīng)無法滿足當?shù)氐钠嚤Ｓ辛?，以北京市為例，截?2006 年底，市區(qū)僅有公共停車場 827 處，共計車位 5.6 萬個，僅占市區(qū)機動車擁有量的 8.5％，停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。上海的情況也讓人無法樂觀，僅有的 227 個地下車庫使用面積不足 60 萬平方米，只能滿足1.3 萬輛機動車停放的要求，路邊停車漸呈泛濫之勢，比例高達 64％，而且還在繼續(xù)上升。據(jù)建設(shè)部城市交通工程技術(shù)中心對全國 15 個大城市停車現(xiàn)狀的調(diào)查，城市機動車保有量與停車位之比平均為 4.84：1，這一比值對于渴望車位的車主來說，形式不容樂觀。停車難產(chǎn)生最主要的原因是城市建設(shè)規(guī)劃上的準備不足。上世紀 80 年代初期，北京市權(quán)威部門對 2000 年北京汽車發(fā)展數(shù)的預(yù)測僅僅是 70 萬－80 萬輛，而事實上到新世紀鐘聲敲響之前，北京市汽車總量則足足比預(yù)期多 100 萬輛，其中私人小客車的數(shù)量就高達 45 萬輛。面對迅速發(fā)展的城市車流，停車設(shè)施建設(shè)的落后也就不足為奇。據(jù)建設(shè)部停車技術(shù)開發(fā)推廣中心介紹，北京市停車設(shè)施的“欠賬”最保守估計應(yīng)為 20－30％。2013 年對北京住戶的調(diào)查中顯示已經(jīng)有 80%的家庭擁有私家車，算上龐大的公共用車和各類運輸營運車量，這是一個可怕的數(shù)字，于此同時家用車庫的合理利用就更顯得尤為重要。停車環(huán)境與城市規(guī)劃的矛盾十分突出。在大中型城市中停車難已經(jīng)成為了一個普遍的難題。（圖 1.1）圖 1.1 小區(qū)停車難停車問題是城市在發(fā)展過程里出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問題，靜態(tài)交通是相對于動態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者彼此聯(lián)系，相互影響，停車設(shè)施是城市靜態(tài)交通的主要內(nèi)容，隨著城市的不斷發(fā)展，各種車輛的不斷增加，對停車設(shè)施的需求也在不斷增加，如果兩者之間失去平衡，城市里就會出現(xiàn)相應(yīng)地區(qū)的停車難問題。數(shù)據(jù)顯示，最近幾年我國城市機動車輛平均增長速度在 15%-20%，而同時期城市停車基礎(chǔ)設(shè)施的平均增長速度只有 2%-3%，特別是大城市的機動車擁有量的增長速度遠遠超過停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，因此，我們必須重視城市停車難的問題，并積極探求解決的措施。自動化機械立體車庫其實并不不都是應(yīng)為如此逼迫而產(chǎn)生的，他也有著吸引研究人員商家尤其是吸引百姓的優(yōu)點?！白詣印斌w現(xiàn)了其智能、高效，自動化程度高，使用方便。立體車庫采用基于 PLC 編程的全自動制系統(tǒng)來控制車位的升降橫移或者旋轉(zhuǎn)。用戶只需通過控制面板進行操作就可以方便的進行車輛的存取。“機械化”體現(xiàn)了其快速、安全等特點，由于立體車庫可以加配自動檢測系統(tǒng)，各種安全機構(gòu)，自動報警消防系統(tǒng)等設(shè)施。因而汽車不會損壞，丟失。而且可以因地制宜以美觀的車庫造型來美化城市環(huán)境。成為解決家用停車難問題的首選。在不少家庭擁有家庭用車的同時，又一個難題應(yīng)運而生。車庫（車位）空間少，但是一家擁有多臺私家車。這時就需要立體車庫解決了，首先立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、垂直循環(huán)式、簡易升降式（圖 1.2）、垂直升降式等。簡易升降式立體車庫就能解決這個難題。簡易升降式立體車庫可以一個車位泊兩臺車，最適宜適用于多車型家庭，構(gòu)造簡單實用，無需特殊地面基礎(chǔ)要求。適合裝置于工廠、別墅、住宅停車場?？扇我膺w移，搬遷安裝容易或根據(jù)地面情況，獨立及多臺設(shè)備。備有專用鎖匙開關(guān)，防止外人開動設(shè)備,車板防下滑保險裝置。本人準備以建議升降式的立體車庫（圖 1.2）進行改進設(shè)計。圖 1.2 簡易升降式立體車庫2.文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）2.1 國外研究現(xiàn)狀早在 50 多年前，立體停車就在國外有所發(fā)展，先后出現(xiàn)了針對家庭使用的雙層停車設(shè)備；利用住宅空地建起 2-4 層升降橫移停車設(shè)備；適合城市中心商住區(qū)使用的停車樓和停車塔；利用廣場、建筑物下面的空間建設(shè)地下車庫。自70 年代末起，世界經(jīng)濟高速發(fā)展，汽車逐漸普及，保有量不斷增加，迫使地少人多、車多的國家、地區(qū)和一些發(fā)達國家積極開展了機械式停車技術(shù)的研究開發(fā)和制造應(yīng)用。以日本、美國、德國等為代表的發(fā)達國家在停車技術(shù)領(lǐng)域的研究處于世界領(lǐng)先水平，韓國和我國的港、澳、臺地區(qū)的停車業(yè)也通過引進--移植制造，得到了蓬勃發(fā)展，較好地解決了本地區(qū)的停車難，并開始向外輸出技術(shù)和出口產(chǎn)品。目前世界停車產(chǎn)業(yè)正向多元化發(fā)展，其停車技術(shù)幾乎包含了當今機械、電子、液壓、光學(xué)、磁控和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的所有成熟先進技術(shù)。機械方面，應(yīng)用了許多新材料、新工藝。設(shè)備結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，便于組合使用，易于安裝拆卸。鋼結(jié)構(gòu)選用新型優(yōu)質(zhì)鋼材，既提高了設(shè)備的強度和剛度，又使設(shè)備輕巧美觀，載車板采用一次成型的鍍鋅板或彩涂板組裝，美觀、強韌、耐用。控制技術(shù)方面，廣泛采用可編程序控制器和矢量變頻變壓調(diào)速閉環(huán)控制技術(shù)，使運行高速平穩(wěn)，節(jié)省電力，振動和噪音也趨于最小?？刂菩问接?，按鈕式、鎖匙式、IC 卡式、鍵盤式、觸摸屏式、遙控式等。安全元件采用各種光柵顯示屏、光電管、機械式行程開關(guān)、磁性接近開關(guān)、光敏感應(yīng)開關(guān)等，安全保護裝置日臻完善，如汽車出入聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構(gòu)互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈條和鋼絲繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車圖象攝影對比安全檢測、自動消防滅火系統(tǒng)等。日本是最早應(yīng)用機械式車庫的國家之一，其在上世紀 60 年代初就開發(fā)并使用可最大限度的利用空間的機械式停車設(shè)備。當時日本全國汽車保有量大約為500 萬輛，大多采用的是垂直循環(huán)式停車設(shè)備。從 80 年代開始，日本開始向亞洲地區(qū)的韓國、中國及臺灣地區(qū)出口產(chǎn)品及技術(shù)。韓國機械車庫技術(shù)是日本機械停車技術(shù)的派生。其機械停車產(chǎn)業(yè)從 20 世紀 70 年代中期開始起步，80 年代開始引進日本技術(shù)，經(jīng)過消化生產(chǎn)和本土化，90 年代開始為供應(yīng)使用階段。由于這幾個階段得到政府的高度重視，各種機械停車設(shè)備得到普遍開發(fā)和利用，韓國近幾年增長速度都在 30%左右。目前韓國停車設(shè)備行業(yè)進入穩(wěn)步發(fā)展階段。2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國機械式車庫的早期研究開發(fā)工作是從 80 年代中期開始，90 年代開始引進和生產(chǎn)停車設(shè)備，在北京、上海、廣州、深圳等地都有使用。參照日本等國標準制定的我國行業(yè)標準也于近幾年出臺，目前停車設(shè)備生產(chǎn)廠已發(fā)展到幾百家，生產(chǎn)各種類型的停車設(shè)備，有些停車設(shè)備已開始出口。機械式立體車庫是一種具有綜合性能的建筑，不僅包含了機械停車設(shè)備，其規(guī)劃建設(shè)涉及到區(qū)域整體景觀、交通疏導(dǎo)、建筑結(jié)構(gòu)、供電照明、通訊監(jiān)視、通風(fēng)排水、環(huán)境保護、安全消防、收費管理等各學(xué)科領(lǐng)域，就停車設(shè)備本身而言，其機械結(jié)構(gòu)的發(fā)展已形成了停車設(shè)備獨有的技術(shù)特征，需要多學(xué)科、多專業(yè)的復(fù)合型人才積極參與，把國外停車技術(shù)和各領(lǐng)域的成熟技術(shù)移植到我國停車產(chǎn)業(yè)，開發(fā)出安全、經(jīng)濟、高效、節(jié)能、省地的產(chǎn)品，滿足國內(nèi)外市場的需求。在我國的停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中還存在一些問題，如沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準；多數(shù)產(chǎn)品是仿效或引進國外技術(shù)制造，技術(shù)水平低；缺少具有一定規(guī)模的企業(yè)，生產(chǎn)能力不足；市場競爭無序，個別企業(yè)為搶占市場，采取低價競爭；缺少科研設(shè)計單位的參與，技術(shù)創(chuàng)新能力嚴重不足；政策不配套，對停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展和管理嚴重滯后等。解決上述問題，需要我們在政策市場、管理和技術(shù)多方面做出努力。政策方面應(yīng)參照發(fā)達國家的有關(guān)政策法規(guī)，規(guī)劃確定出專用和公共停車位的合理數(shù)量，實現(xiàn)投資主體多元化，確定車庫的管理屬性和停車收費標準，給予投資和經(jīng)營者相應(yīng)的優(yōu)惠政策，使其有利可圖。市場方面應(yīng)建立車庫市場運行機制，利用價格杠桿調(diào)高占路停車收費標準，逐步消除“路滿庫空”現(xiàn)象。鼓勵按市場規(guī)則經(jīng)營車庫，并實施政府監(jiān)督和政策調(diào)控，使停車產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展。2.3 立體車庫的發(fā)展趨勢隨著當今社會各種高新技術(shù)的引入，立體車庫正在向?qū)I(yè)化、復(fù)雜化。1.立體車庫的專業(yè)化立體車庫系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，能正常運行而不出故障是用戶最關(guān)心貴重是的一項要求，也是一套停車場系統(tǒng)的重中之重。因此，必須提高制造廠家的專業(yè)化程度，才能保證設(shè)備的可靠性，立體車庫的軟硬件設(shè)施及各種設(shè)備的配套也應(yīng)當達到專業(yè)化程度。2.立體車庫的復(fù)雜化立體車庫產(chǎn)業(yè)正在向多元化方向發(fā)展，它已經(jīng)不僅是純粹的機械設(shè)備，還包含了當今機械、電子、建筑、液壓、光學(xué)、磁控、管理和計算機技術(shù)等領(lǐng)域的大量先進技術(shù)。立體停車系統(tǒng)己經(jīng)日臻完善，如汽車出入車庫時采用聲光引導(dǎo)和定位、汽車尺寸和重量自動識別、限速保護與多重機構(gòu)互鎖、停車泊位自動跟蹤、鏈繩長度超范圍報警和彈性變形自動補償、汽車安全檢測、圖像識別技術(shù)、科學(xué)管理等，各種領(lǐng)域先進技術(shù)的綜合使用，已經(jīng)使立體車庫成為一個獨立的大型復(fù)雜的高技術(shù)設(shè)備。3.立體車庫的智能化立體車庫的發(fā)展越來越向著智能化方向發(fā)展，一些新技術(shù)正在迅速進入該領(lǐng)域，如變頻技術(shù)、全電腦控制系統(tǒng)、導(dǎo)航定位技術(shù)、圖像識別技術(shù)、傳感技術(shù)、光纖通訊技術(shù)、防火防盜系統(tǒng)、停電及電源故障的自動判別排除及處理系統(tǒng)等。對于全電腦自動控制系統(tǒng)，要開發(fā)、設(shè)計專用硬件系統(tǒng)和專用軟件，使之適用于存取車全過程的管理和控制，尤其是對于“模塊”閣架式立體車庫的電梯調(diào)配，自動送車找位、自動平層，應(yīng)快捷、準確、可靠。系統(tǒng)安全裝置的設(shè)置要與動態(tài)過程安全檢測形成閉環(huán)，確保存取車過程的安全運行。4.立體車庫的高自動化立體車庫的高自動化主要表現(xiàn)為先進的自動控制技術(shù)和科學(xué)的管理方法。控制技術(shù)和管理方法互為所長，大幅度提高了存取車效率。在控制方法上采用了遙控技術(shù)和自動識別系統(tǒng);車輛?？糠€(wěn)妥(在車庫外面需要自動轉(zhuǎn)向)后，車庫可以將汽車自動停放到合適的位置，可實現(xiàn)無人操作;在科學(xué)管理方面，計算機中心對停車場實行全方位管理，整個停車場完全在計算機監(jiān)控之下，包括設(shè)備監(jiān)控、出入口監(jiān)控、停車場內(nèi)部監(jiān)控，整個停車場運行的狀態(tài)信息都可以存入計算機，通過便捷的人機管理界面，實現(xiàn)車流量統(tǒng)計、系統(tǒng)故障查詢、收費狀況查詢、進出車輛信息查詢、系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時查詢同時可以設(shè)置打印報表功能。未來的車庫系統(tǒng)管理更開放、更靈活，整個管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)控制與管理一體化，系統(tǒng)操作更加簡便，功能更加強大。整個車庫的管理可以納入樓宇自動化系統(tǒng)，聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)，形成一個綜合的計算機管理網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，真正實現(xiàn)立體車庫的無人化管理。車庫”是大中城市的熱門話題，國家經(jīng)貿(mào)委將“城市立體車庫”列為“近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展重點”，隨著家用汽車的不斷增加，公共場所及社區(qū)內(nèi)存車矛盾、車擠綠地的問題將會越來越突出，在人們對生活質(zhì)量和環(huán)境意識不斷增強之時“車庫”日漸成為熱門話題，機械自動化立體車庫將會在新開發(fā)的樓盤及商業(yè)里大顯身手。3.基本內(nèi)容、擬解決的主要問題3.1 基本研究方向目前，立體車庫主要有以下幾種形式：升降橫移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循環(huán)式、箱型水平循環(huán)式、圓形水平循環(huán)式等。在對國內(nèi)外各種同類產(chǎn)品進行分析的基礎(chǔ)上，再結(jié)合造價、技術(shù)難度以及用戶需求等各個方面的因素，可以發(fā)現(xiàn)垂直升降式立體車庫形式比較多，規(guī)模可大可小，而且對場地的適應(yīng)性較強，同時采用這類設(shè)備的車庫十分普遍。因此，最終確定研究對象為垂直升降式立體車庫或者其改進型。3.2 擬解決的主要問題問題 1.垂直升降式立體停車設(shè)備總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與研究確定垂直升降式立體停車設(shè)備的總體布局、運行方式，然后進行存取車方式、提升系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)等各個組成部分的總體設(shè)計。2.垂直升降式立體停車設(shè)備的存取機構(gòu)設(shè)計在分析比較的基礎(chǔ)上，確定車庫的存取車形式，然后由此詳細設(shè)計停車位、載車板和存取機構(gòu)。3.垂直升降式立體停車設(shè)備的升降驅(qū)動機構(gòu)研究首先通過比較，選定曳引驅(qū)動方式作為整個車庫的升降方式。然后設(shè)計升降平臺、安全機構(gòu)等。并計算升降系統(tǒng)電機所需要的曳引能力和重量等。 4.技術(shù)路線或研究方法1.資料整理通過查閱垂直升降式立體車庫的文獻，結(jié)合參觀立體車庫的實例，加深理解垂直升降式立體車庫運行基本原理以及停車流程。2.結(jié)構(gòu)研究在現(xiàn)有通用的立體車庫原型基礎(chǔ)上，確立了簡易垂直升降式立體車庫存取機構(gòu)設(shè)計方案，并對立體車庫所需鋼構(gòu)、電機、滑輪等關(guān)鍵部件進行選型計算校核。3.建立三維模型利用三維軟件 SolidWorks 構(gòu)建簡易立體車庫存取機構(gòu)模型，進行模型運動干涉等分析。最后，在 SolidWorks 中生成簡易立體車庫存取機構(gòu)的整機裝配、關(guān)鍵零部件的二維圖形。5.進度安排2013.2.27-3.15 分配任務(wù)，書寫開題報告；2013.3.16-4.10 查閱資料，進行設(shè)計分析；2013.4.11-4.18 零件的設(shè)計；2013.4.19-5.3 方案的確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計；繪制三維實體圖。2013.5.4-6.10 零件及裝配圖的繪制，編寫設(shè)計說明書；2013.6.11-6.15 完成設(shè)計準備答辯；6.主要參考文獻[1] 付翠玉，關(guān)景泰，立體車庫的發(fā)展的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J]，同濟大學(xué)電子研究所，2009;[2] 立體車庫的現(xiàn)有種類及優(yōu)缺點分析[J]，中國交通技術(shù)網(wǎng)，2011;[3] 立體車庫項目概要[J]，中國技術(shù)創(chuàng)新有限公司，2009;[4] 張毅，我國私家車增長有點兒快[N]，人民網(wǎng)，2012;[5] 王偉等，立體停車庫發(fā)展前景之我見[J]，時代汽車，2009;[6] 任森等，機械式立體車庫.海洋出版社，2009;[7] 萬舟,劉龍,許曉平,實現(xiàn)立體車庫智能化的構(gòu)想[J],昆明理工大學(xué)學(xué)報， 2008;[8] 崔義森,張能,趙京,穆華倩,徐天天,立體車庫自動存取車系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J],中國科技信息 ,2010;[9] 杜桂榮，彭斌，邵兵，劉振全,多層升降橫移式立體停車庫的結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2010; [10]郝艷芳，趙武，畢建中,自動化立體停車設(shè)備的安全技術(shù),山西太原華北工學(xué)2009;[11]宋曼華等編,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算,北京:機械與電子，2009;[12]龍馭球，包世華等編.結(jié)構(gòu)力學(xué)(上、下冊).北京:高等教育出版社,2010;[13]中國重型機械工業(yè)協(xié)會，停車設(shè)備管理委員會編. 機械式立體車庫 .海洋出版社,2001;[14]R.Marschallinger. 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