摘 要

本文的内容主要包含两大部分，即垂直循环立体车库换向机构的设计和车库整体控制系统的设计。全文安排如下，首先在绪论部分，简要介绍了研究背景、国内外研究现状以及本文的研究意义。然后考虑到该车库的车位数较少，属于小型停车库，且主要应用于市区中心及住宅小区，故采用出入口混合带换向式结构，因此在第二章中，本人详细介绍了垂直循环立体车库换向机构的设计。

此外，在查阅大量文献后，发现在存取车的调度方面存在问题。尤其在存车方面，部分文献中提出按照最短路径的原则进行存车，这虽然满足最低能耗的要求，但并未考虑到传动系统所需的功率、整体结构的受力变形等问题。因此在第三章中，本人结合以上三个方面进行编程优化，得到新的优化算法，为日后垂直循环立体车库的应用提供理论基础。

最后，在第四章本人完成了车库控制系统的设计。控制系统的作用是保证车库安全、稳定、高效地运行，第四章主要介绍了控制系统的软硬件设计。

本文的特色：在存取车部分，建立了更加完善的优化算法。在控制部分，将控制系统的软硬件部分进行巧妙地结合。

关键词：垂直循环立体车库；换向机构；优化算法；控制系统

Abstract

This paper mainly contains 2 parts, which are design of the erected circular mechanical garage’s reversing mechanism and design of the garage’s control system. This dissertation is arranged in the following way. Firstly, the introduction briefly introduces background of erected circular mechanical garage, development situation and research significance. Secondly, given that parking numbers of the garage are few, and this garage is small and medium garage, which are always used in downtown area and nearby apartments, the combination of entrance and exit is applied to the garage. Therefore, I introduce design of the reversing mechanism detailedly in the second chapter.

In addition, I found there are some problems in the schedule of access after reading relevant references. Especially in parking, some references suggest park cars with the shortest path. In my opinion, although this method takes energy into consideration, it ignores transmission system’s power and the whole structure’s force. In the third chapter, I design optimization algorithm considering three aspects, lay theoretical foundation for application of erected circular mechanical garage in future.

Lastly, I finish design of the garage’s control system in the fourth chapter. Control system’s function is to ensure the garage safe、stable and efficient in operation. The fourth chapter introduces design of software and hardware in control system.

Feature of this paper: in the access of car, I design thorough optimization algorithm. In control system, I combine software with hardware ingeniously.

Key Words: erected circular mechanical garage; reversing mechanism; optimization algorithm; control system

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.1.1项目背景 1

1.1.2垂直循环式立体车库概述 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国内现状及其发展 2

1.2.2国外现状及其发展 2

1.3本文研究意义 3

第2章 换向机构设计 4

2.1换向机构总体方案的确定 4

2.1.1转台设计 4

2.1.2电机选型计算 5

2.2减速装置设计 6

2.2.1回转支承选型计算 6

2.2.2齿轮参数设计 8

2.3其它相关部件设计 9

2.3.1转台连接件设计 9

2.3.2辅助部件设计 10

第3章 存取车优化算法设计 12

3.1取车优化算法设计 12

3.1.1建立存取车模型 12

3.1.2设计取车算法 12

3.2存车优化算法设计 15

3.2.1仅考虑能耗时的存车算法设计 15

3.2.2仅考虑传动系统时的存车算法设计 18

3.2.3仅考虑框架受力变形时的存车算法设计 21

3.2.4存车算法的多目标优化 24

第4章 控制系统设计 27

4.1确定控制系统方案 27

4.2 PLC控制系统设计 27

4.2.1控制要求 27

4.2.2控制系统主电路图设计 28

4.2.3选择PLC型号 29

4.2.4控制系统程序设计 30

第5章 总结与展望 31

参考文献 32

附录A 33

致谢 37

绪论

1.1研究背景

1.1.1项目背景

近些年来，随着我国城市化水平的不断加快，车辆的拥有量也以爆炸式的速度增长，但随之而来的便是停车难的问题^[1]。由于我国城市中人口较为集中且停车场数量有限，出现了许多车辆乱停乱放现象，如违章停车、占道停车等，给我国的交通带来了巨大的压力。

为解决停车难的问题，现提出采用建造机械式立体车库的方法。机械式立体停车库的类型主要有升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、平面移动式、多层循环式和垂直循环式^[2]。概括说来，各类型的机械式立体车库特点如下^[3]。升降横移式和平面移动式配置灵活，适用于大型停车场；巷道堆垛式对堆垛机的技术要求较高，因此成本也较高；垂直提升式工作原理类似于电梯，占地面积很小，但由于对设备的安全性、加工精度和安装精度等要求比较高，因此造价偏高；多层循环式适宜建于地形细长且只允许设置一个出入口的场所；垂直循环式与其他类型的停车库相比，具有占地面积小、成本较低及便于实现自动控制的特点，适宜于中小型停车场，常用于市区中心、住宅小区等。

1.1.2垂直循环式立体车库概述

本文主要针对7层12车位垂直循环立体车库进行设计，因此下面详细介绍该车库的优缺点及应用场合。