梳齿式立体充电车库设计(附件)【字数：10593】
摘 要立体车库是一种用来最大量存放车辆的机械设备系统。立体充电车库可以利用空间优势提高停车区域的利用率，提升存取车辆的效率，并能为新能源车辆在入库存车的同时补充能源。本课题研究设计的对象是基于巷道堆垛式停车结构的梳齿式侧方位停车库，并结合充电设备实现充电设施与立体停车库一体化。将立体车库结构框架、机械结构运行策略和PLC程序控制等方案相结合，设计总体框架结构、PLC程序和存取车辆流程，并结合模型与有限元仿真进行检验。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景以及研究意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国内研究现状 2
1.2.2国外研究现状 3
1.3本课题的主要研究内容 4
第二章 立体充电车库的总体方案设计 5
2.1立体车库的结构类型 5
2.2立体车库的分类 5
2.3立体充电车库的设计方案 6
2.4立体充电车库的运行流程设计 6
第三章 立体充电车库结构设计 12
3.1固定停车架结构设计 12
3.2移动载车架结构设计 13
3.2.1主体框架结构设计 13
3.2.2升降载车板结构设计 15
3.2.3横移载车板结构设计 16
3.2.4移动梳齿板及其驱动结构设计 17
3.3充电中继器设计 20
第四章 立体充电车库关键部件的结构分析 21
4.1立体车库受力情况分析 21
4.2立体车库钢结构受力情况分析 21
4.3横移载车板中剪叉机构受力情况分析 22
第五章 基于PLC的立体充电车库控制系统的研究 24
5.1系统控制方案设计 24
5.2系统硬件设计 24
5.3控制系统软件设计 24
5.4 PLC程序地址分配及主要程序设计 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 1.1课题背景以及研究意义
随着我国城市经济的高速发展，汽车保有量不断增长，由国家统计局给提供的数据来看，不包含公用车辆，仅民用汽车数量在2016年达到1.85亿辆，据推算2018年后民用汽车保有量将超过2.2亿辆[1]。图1.1为全国民用汽车保有量统计图。
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图1.1全国民用汽车保有量
由图1.2国家统计局提供的数据所示，近年来城镇人口以每年2千万的数量增加，且对车辆的刚性需求使得在城市居民区和工作区的停车难问题日益严重。由于车辆数量增长迅猛，大部分市中心以及居民区原有空地不足以容纳大量的车辆，车主往往因寻找一个合适的停车位而花费大量时间，更有甚者就直接违反交通法规将车辆停放在道路旁。
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图1.2全国城镇人口数量
据公安部统计，在2017年，全国电动汽车的保有量为153万辆。能源供给系统是支撑电动汽车续航的重要装备。国务院提出要推动电动汽车产业的发展，重点要建设电动汽车充电设施[2]。目前，公共充电设备数量远不能满足现有充电汽车的需求。将充电设备与立体车库相结合，可以在解决停车难问题的基础上同时缓解充电设施不足的问题。
目前国内小区普遍存在停车难问题，小区路面划分的停车位已经难以满足居民的需求。本课题针对现有小区设计一种三层三列的立体车库，在不影响小区现有构架的基础上，沿主干道划分停车位的区域设立立体车库。设计侧方位停车方式的立体车库可以更好的适应小区的道路情况，并缓解小区停车难的问题。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
国内对立体车库的研究时间较短，直至上世纪90年代对立体车库的研究才初步成熟。如今我国约有100家企业研究制造立体停车设备，据不完全统计，在2017年能够自主研究立体充电车库的企业在我国有十多家。
目前，升降横移类和垂直升降类立体车库的使用在国内较为普遍。升降横移类以其简单的设备结构和简易的停车模式在国内应用广泛，常设立于地下停车场，居民停车区等集中停放车辆的场所。垂直升降类立体车库多用于大型停车场所，其占地面积小，停车层数多，存车量大且存取车效率高。例如位于南京市洪武路的立体停车库就是垂直升降类停车库的典型应用。
此外，随着电动汽车不断推广，将充电装置与立体车库结合也成为了目前立体车库发展的新趋势。2015年国务院发表的指导性意见指出，在2020年要建成适度超前，车桩相随，智能高效的充电基础设施体系[2]。国内现有的充电式立体车库分为有线式和无线式两种。2017年11月，福建特检院建成的垂直升降立体车库，共可容纳96辆车，其中包括12个充电车位，如图1.3所示。青岛德盛利公司建成了升降横移式充电立体车库，利用充电桩进行充电，如图1.4所示。2018年1月特来电立体车库采用磁耦合谐振式无线充电，如图1.5所示。
目前国内的立体车库主要存在以下问题：
1、立体充电车库中使用充电桩充电的车位仅限于近地面的位置，无法移动至高层。因此有线的充电设备会影响到立体充电车库容纳电动汽车的数量。
2、无线充电设备的研究还不成熟，存在充电功率不足，充电时间长且充电过程不稳定的问题。使用无线充电功能需要在车底板中额外配置无线充电接收装置，其普及率不高，不足以大规模推广。
3、在国内主流的立体停车库类型的框架设计结构空间利用率较低，且车库运行智能化水平不足。
4、普遍的立体车库存在设计结构复杂、运行精度不高的问题。存取车逻辑排布上不够合理，使得高峰时期存取车的效率很低。因此在这几个方面还有待研究。
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图1.3福建特检院立体车库车辆充电 图1.4青岛德盛利公司研发的立体充电车库
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图1.5陕西特来电无线充电车库
1.2.2国外研究现状
国外对立体车库的研究已有八十多年，具有相当成熟的技术和管理体制[3]。上世纪60年代，美国使用计算机控制技术实现了第一代自动控制立体车库，是立体车库自动化的里程碑。目前国外具有代表性的立体车库有德国的汽车筒仓，如图1.6所示；与此类似的有美国芝加哥的城市车库，如图1.7所示；以及由美国Boomerang公司研制的利用机器人作为载车平台的自主泊车库，如图1.8所示。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景以及研究意义 1
1.2国内外研究现状 2
1.2.1国内研究现状 2
1.2.2国外研究现状 3
1.3本课题的主要研究内容 4
第二章 立体充电车库的总体方案设计 5
2.1立体车库的结构类型 5
2.2立体车库的分类 5
2.3立体充电车库的设计方案 6
2.4立体充电车库的运行流程设计 6
第三章 立体充电车库结构设计 12
3.1固定停车架结构设计 12
3.2移动载车架结构设计 13
3.2.1主体框架结构设计 13
3.2.2升降载车板结构设计 15
3.2.3横移载车板结构设计 16
3.2.4移动梳齿板及其驱动结构设计 17
3.3充电中继器设计 20
第四章 立体充电车库关键部件的结构分析 21
4.1立体车库受力情况分析 21
4.2立体车库钢结构受力情况分析 21
4.3横移载车板中剪叉机构受力情况分析 22
第五章 基于PLC的立体充电车库控制系统的研究 24
5.1系统控制方案设计 24
5.2系统硬件设计 24
5.3控制系统软件设计 24
5.4 PLC程序地址分配及主要程序设计 25
结束语 28
致 谢 29
参考文献 30
附录A 31
第一章 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
/> 1.1课题背景以及研究意义
随着我国城市经济的高速发展，汽车保有量不断增长，由国家统计局给提供的数据来看，不包含公用车辆，仅民用汽车数量在2016年达到1.85亿辆，据推算2018年后民用汽车保有量将超过2.2亿辆[1]。图1.1为全国民用汽车保有量统计图。
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图1.1全国民用汽车保有量
由图1.2国家统计局提供的数据所示，近年来城镇人口以每年2千万的数量增加，且对车辆的刚性需求使得在城市居民区和工作区的停车难问题日益严重。由于车辆数量增长迅猛，大部分市中心以及居民区原有空地不足以容纳大量的车辆，车主往往因寻找一个合适的停车位而花费大量时间，更有甚者就直接违反交通法规将车辆停放在道路旁。
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图1.2全国城镇人口数量
据公安部统计，在2017年，全国电动汽车的保有量为153万辆。能源供给系统是支撑电动汽车续航的重要装备。国务院提出要推动电动汽车产业的发展，重点要建设电动汽车充电设施[2]。目前，公共充电设备数量远不能满足现有充电汽车的需求。将充电设备与立体车库相结合，可以在解决停车难问题的基础上同时缓解充电设施不足的问题。
目前国内小区普遍存在停车难问题，小区路面划分的停车位已经难以满足居民的需求。本课题针对现有小区设计一种三层三列的立体车库，在不影响小区现有构架的基础上，沿主干道划分停车位的区域设立立体车库。设计侧方位停车方式的立体车库可以更好的适应小区的道路情况，并缓解小区停车难的问题。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内研究现状
国内对立体车库的研究时间较短，直至上世纪90年代对立体车库的研究才初步成熟。如今我国约有100家企业研究制造立体停车设备，据不完全统计，在2017年能够自主研究立体充电车库的企业在我国有十多家。
目前，升降横移类和垂直升降类立体车库的使用在国内较为普遍。升降横移类以其简单的设备结构和简易的停车模式在国内应用广泛，常设立于地下停车场，居民停车区等集中停放车辆的场所。垂直升降类立体车库多用于大型停车场所，其占地面积小，停车层数多，存车量大且存取车效率高。例如位于南京市洪武路的立体停车库就是垂直升降类停车库的典型应用。
此外，随着电动汽车不断推广，将充电装置与立体车库结合也成为了目前立体车库发展的新趋势。2015年国务院发表的指导性意见指出，在2020年要建成适度超前，车桩相随，智能高效的充电基础设施体系[2]。国内现有的充电式立体车库分为有线式和无线式两种。2017年11月，福建特检院建成的垂直升降立体车库，共可容纳96辆车，其中包括12个充电车位，如图1.3所示。青岛德盛利公司建成了升降横移式充电立体车库，利用充电桩进行充电，如图1.4所示。2018年1月特来电立体车库采用磁耦合谐振式无线充电，如图1.5所示。
目前国内的立体车库主要存在以下问题：
1、立体充电车库中使用充电桩充电的车位仅限于近地面的位置，无法移动至高层。因此有线的充电设备会影响到立体充电车库容纳电动汽车的数量。
2、无线充电设备的研究还不成熟，存在充电功率不足，充电时间长且充电过程不稳定的问题。使用无线充电功能需要在车底板中额外配置无线充电接收装置，其普及率不高，不足以大规模推广。
3、在国内主流的立体停车库类型的框架设计结构空间利用率较低，且车库运行智能化水平不足。
4、普遍的立体车库存在设计结构复杂、运行精度不高的问题。存取车逻辑排布上不够合理，使得高峰时期存取车的效率很低。因此在这几个方面还有待研究。
/
图1.3福建特检院立体车库车辆充电 图1.4青岛德盛利公司研发的立体充电车库
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图1.5陕西特来电无线充电车库
1.2.2国外研究现状
国外对立体车库的研究已有八十多年，具有相当成熟的技术和管理体制[3]。上世纪60年代，美国使用计算机控制技术实现了第一代自动控制立体车库，是立体车库自动化的里程碑。目前国外具有代表性的立体车库有德国的汽车筒仓，如图1.6所示；与此类似的有美国芝加哥的城市车库，如图1.7所示；以及由美国Boomerang公司研制的利用机器人作为载车平台的自主泊车库，如图1.8所示。
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