李星翰
21138219931107**** 上海健康医学院
【摘要】：随着当今社会经济的高速发展，土地资源的紧缺，城市车辆的存有量呈现爆发式的增长，升降横移式机械立体车库应运而生，用来提高城市车库空间利用率的同时，也解决了城市泊车难这一问题，但传统搬运系统配套设备很难满足立体车库运行要求，需要科学设计自动搬运小车电子机械结构与控制系统，促使城市立体车库更加高效化、智能化。
【关键词】：立体车库 自动搬运 小车 机械结构 控制系统 设计
一、立体车库设计的自动运输装置在行业内优势
机械立体车库无人自动化运输小车，它可以在无人操作的情况下，存放车辆和提取车辆，它能够非常好的应用立体空间，做到安全可靠、效率快捷等等的作用和优势。作为设计者，最重要的是应该要关注设计的要点，其中要点主要有两方面，一是特征上力求简洁可靠，二是功能上力求多样化、标准化、科学化。控制系统上设计要点也有两方面，一是力求可靠的安全性能，二是力求稳定性和大众的规范模块化。最终我们应该达到的目的是，立体车库的高效率、高安全性、高经济性，实现经济效益的整体目标。
二、立体车库自动运输装置电子机械结构与控制系统设计分析
（一）设计分析
自动运输装置在工作的过程中，从汽车的尾部，垂直车身进入汽车底部，然后利用前定位固定装置和PLC控制系统，对汽车的前轮进行定位，抬起汽车前部，同理对汽车的后轮进行定位,将后轮抬起。定位固定装置固有自锁的功能，这使得定位固定装置的可靠性更强，然后PLC系统将指令发送给电动机驱动器，进而完成运输工作。完成运输工作后，信号会迅速传回传感器，即使制动，这样可以有效的避免事故的发生。最终固定装置恢复至原有状态，释放汽车后，自动运输装置就会从汽车底部离开。常规状态下，自动运输装置的限高为十二厘米，行驶至车辆底部时，限宽为一千二百三十五点六厘米。工作上的承重范围和车型的适配情况有标准规定。
（二）系统设计
1.设计定位固定机构
定位固定机构主要选用辊轮作为固定装置，设计的原则是通过改变固定装置的夹臂截面，是夹臂截面从圆柱形变为直角梯形，然后两边以双V背靠背的形式体现，这样设计，是为了保证夹臂与轮胎接触的最大化，用以保证轮胎接触良好，避免出现损伤轮胎的现象。将辅助机构设置在夹臂的另一端，作为支撑点存在，这样可以更好的使夹臂稳定，保证夹臂的刚度和能够承受的载荷度，当许用载荷相同时，这样可以使夹臂的负载载荷得到提高。当夹臂进行工作时，两端的斜面双向作用力会对汽车轮胎产生影响，从而使其沿着垂直方向移动。涡轮联合作用夹臂要完成直角回转的动作，这样来确保各种规格的汽车轮胎对夹臂的适用性，增加夹臂的广泛性。涡轮的传动比的范围很大，无论从传动精度上看，还是从传动效率上看，都具有非常高的价值，最主要的是使用寿命长，维修率低，报废率低，大大的降低了使用成本，从这一点也做到了经济高效。在各种材质的涡轮当中，青铜涡轮的耐磨性能和抗胶合性能最好，通过调制的钢蜗杆，对钢蜗杆进行切屑打磨，在进行抛光操作，这样可以是钢涡杆具备非常强的承载性能，能够提升设计允许范围内的相对滑动速度。对青铜涡轮进行单独的铸造，应用螺旋在45号钢的夹臂上进行安装。将汽车的重量设为G，每一个汽车轮胎所承受的载重为汽车重量的1/4，再用两支夹臂把汽车各个轮胎支撑起来，所以支撑夹臂分力F1对汽车垂直方向的重力进行克服，在这个情况下每一个轮胎所承受的载荷相当于垂直分力的两倍。假设汽车轮胎与支撑夹臂接触点以及辅助轮的距离，以及支撑架比两个支撑点间距，杆件最大许用应力一般产生在F1受力点附近位置。
若以圆柱的形式来处理支撑夹臂的侧面，这样对支撑夹臂的最大剪力、以及圆柱截面杆件惯性矩、承受载荷下的支撑夹臂的扰度这些指标进行计算，假使计算的结果刚好与许用的数据相一致，表示支撑夹臂的刚度是满足整个系统设计和使用要求。
2.选择和传递夹持器动力
由于汽车重量产生的载荷是由定位固定装置承担，从涡轮蜗杆到齿轮与齿轮传动，最终传至伺服电机，对需要驱动所需要的电机功率来进行估算。在具体的工作运动中，通过缩小齿轮传动比，选用含有减速机的伺服电机，这样可以得到比较高的扭矩。假设单级的减速比在2以上，这样会使低俗的齿轮顶部的圆直径超过一百个毫米，这样就会没有办法满足汽车高度的限制。所以只能选用二级传动的减速机。当减速机齿轮啮合的效率和轴承传动的效率，以及联轴器工作的效率这些指标已知时，可以计算出二级齿轮传动效率，估计传动比，并且以此等接触强度作为基础，对高速、低速级的齿轮传动比进行分配。然后确定好齿轮齿数之后，就可以对低速级较小的齿轮分度圆进行计算，从而来保证它的强度。齿轮的齿顶圆原则上一定要比汽车的底盘高度小，在结合材料学，考虑材料的性能，对齿轮系的弯曲疲劳强度和齿根的强度进行重新计算和验证，并且对定位固定装置上的涡轮蜗杆的使用周期要有非常清晰的了解。在这个过程当中，还要借助花键的设计来对来传递扭矩，最终满足整个运动工作系统的强度要求。
3．间距调整机构
通过对间距的调整，设计调整机构，对两端小车的间距进行调整。电动机通过锥形齿轮来实现丝杆与丝杆以及与螺母的相对运动，从而对连杆的相对位置进行调整，时丝杆和丝杠的间距发生变化，这样可以对自动搬运装置的前后两端间距进行调整。将链条设计成平行四边形，固定在连杆删改你，可以是装置的主体和连杆的轴线始终保持统一吻合的状态，这样可以避免以装置主体无法固定，出现装置两端的偏离情况，从而是整个装置主体具备非常好的稳定性能和协调性能。
三．搬运车控制系统设计
机械式停车设备自动搬运装置在工作过程中，仅仅只有一台电动机在处于工作的状态，整个系统是依靠PLC的控制指令，来完成电动机的运行和通断，以及通电和断电，运行和制动等工作，通过PLC的指令设计，以最大化的避免电机误触情况和工作故障。电动机的正反转原理，可以对端子互锁进行受力输出，从而完成单项的输出要求。在这个情况下，利用滤波器和调节器对系统外的干扰进行避免，或者使用伺服电机驱动器和电动机构成了一个完成的工作系统，它是闭环的，当其他情况干扰时，这套系统会在最快的时间内及时响应，使得电动机具有非常高的运行精度。机械式停车设备的自动搬运系统的机械部分以及控制系统部分之所以能够非常准确的进行工作，核心是由于PLC、光电器、伺服电动机这些器件的最优化搭配和工作。将伺服报警的装置输出继电器串联到伺服驱动机上，不论是继电器的线圈、还是发光的二极管，还是蜂鸣器，这些都是能够发出报警信号，安全可靠性不容置疑。这个过程当中，主要工作原理是通过对主电路电源上的常闭触点动作进行触发，然后将电机的电源写段，使整个系统停止运行。
结论
综上所述，传统的自动运输装置具有复杂、笨重、低效等不足之处，在科学把握的基础上来优化设计自动运输装置的机械部分结构、控制部分系统，实现产品功能的多样化的同时精简硬件部分，在机械自动化控制中来实现高精度的机械与电器集成化，促使机械停车设备在有限的空间上发挥最大化作用，客观上满足了当今城市飞速发展人们对于停车需求的同时，也最大化降低了成本，提升机械停车设备的运行效益。
参 考 文 献
[1]薛媛丽,张婷.基于PLC的智能车库控制系统的研究[J].自动化与仪器仪表,2018(12):54-57.
[2]尹言峰,王健.基于ARM的垂直循环式立体车库控制系统研究[J].自动化应用,2018(09):1-2+5.
[3]莫玲,张旭波.AGV搬运立体车库控制系统设计[J/OL].轻工科技,2018(11):49-53.