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1、 中 北 大 学 信 息 商 务 学 院毕业设计开题报告学 生 姓 名：何斌学 号：12021212X11系 名：机械工程系专 业：机械设计制造及其自动化设 计 题 目：基于虚拟样机的升降横移式立体车库指导教师:贺小宇 2021年 3月 15日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计辩论委员会对学生辩论资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式可从教务处网页上下载打印，制止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学生写文献综述的参考文献应不少于15
2、篇不包括辞典、手册。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献的书写，应按照国标GB 771487?文后参考文献著录规那么?的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号要写全号如02021401X02，不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894?数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法?规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2021年3月15日或“2021-03-15；6. 指导教师意见和所在系意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 设 计 开 题 报 告文 献 综 述1 研究目的和意义1.1 研究背景随着经济的持续快速增
3、长，我国的汽车工业高速开展，汽车销售也随着高速增长，使得我国汽车保有量直线上升，汽车市场呈现爆炸式增长，汽车成为大多数家庭的必需品已成为必然趋势。公安部日前公布，2021年我国车辆和驾驶人保持快速增长，至2021年底，全国机动车数量突破亿辆，机动车驾驶人近亿人。其中，汽车达亿辆，扣除报废量，增加1651万辆，增长了13.7%；汽车驾驶人亿人，扣除注销量，增加1844万人，增长了9.2%；已经有18个大中城市汽车保有量超过百万。如图1为我国民用汽车保有量及其增长率，截至2021年底,我国民用汽车的保有量大约9350万辆。最近十几年汽车保有量增长速度均超过10%，甚至在2021年与2021年超过2
4、0%；然而, 目前我国城市机动车辆的保有量与停车位之比大约为5:1,停车位的保证率只有20%左右。我国很多城市百辆机动车只有35个停车位,合肥市甚至平均每百辆车仅有个停车位。停车位的严重缺乏,造成机动车非法停放现象日趋严重。从城市建立的角度看,要保证交通不拥堵,不仅需要满足100%的根本停车位,还要满足20%的公共停车位。近些年新增轿车每年在2000万辆以上,按停车位与汽车保有量之比为1.2:1计算,每年至少需新增停车位2400万个,才有可能满足停车位的需求1。图1 民用汽车保有量及其增长率随时间变化曲线图各地政府虽已花大力支持城市交通根底设施建立,但始终难以满足汽车快速增长的需要。特别是大城
5、市的机动车拥有量和增长远远超过交通根底设施的增长速度，静态交通根底设施的建立更落后于动态交通根底设施建立。目前,在我国城市内大规模使用的是平面停车场。这种停车方式的特点是停车方便,但占地面积大。据统计,在上海每天有35万辆汽车停泊在马路两边；北京每天就有90万辆车无“家可归2。汽车的增长呈现如此一种爆炸式的增长方式,这无疑会给城市交通带来巨大的压力(图2)。尤其是在城市中心地区,用地有限,高层建筑林立,路网格局难以改变,挖潜有限,停车泊位非常紧张；再由于商业密集,办公集中,车辆出入频繁,交通流量过大,对进入中心区办公、购物、观光的人来说往往因找不到适宜的停车位而苦恼,甚至为了停车要转好几个圈子
6、。停车难的问题己经非常突出。图2 拥挤的城市交通1.2 研究目的和意义由前面分析可知，随着汽车数量的激增，我国城市交通压力大大增加，迫切需要新建、扩建和改建相应的城市道路、交通管理设施以及各类停车设施。但要解决城市停车问题并不是一朝一夕能办到的,尤其在供需矛盾最为突出的城市中心区,由于城市用地紧张和地价的昂贵,靠开辟大范围的用地来建立大规模的专用停车场显然行不通。只有充分利用现有的有限资源，大力加强静态交通的建立，才能有效解决“停车难问题，因此“立体车库应运而生。如图3和图4，为两种较典型的立体车库。图3 巷道堆垛式立体车库图4 升降横移式立体车库相较于自行式平面停车场，机械式立体停车库具有明
7、显的优点：1明显节约车辆占地面积传统的自然地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据大约38m2的土地面积。假设采用两层自动化立体车库，可使地面的使用率提高8090，如果采用地上3层或更高层自动化立体车库，40-50 m2的土地面积上大约可存放几十台车辆，这样不仅可以大大地节省有限的土地资源，而且可以节省开发本钱3。2可靠性高,平安性好存取过程无需驾驶员及其它管理人员的介入,完善的闭锁装置可以保证汽车平安,无关人员不能随意进出,对车辆的防护性和防盗性都很好,车主可大为放心。在技术方面,机械式立体停车库采用钢框架构造,强度、刚度及稳定性设计有足够的裕量,同时还具有机械定位锁定、车身超长
8、检测、上限位保险等控制功能,从而保证车库的操作平安性并满足抗风抗震要求。此外,火灾隐患也大为降低。3自动化程度高,管理费用低,存取车快捷,操作简单机械式立体停车库采用自动化智能控制,由传感器探知车位,自动停车和取车,省去车主找停车位和提车时找车的时间,存取车方便快捷,平均存取时间不超过2分钟1。因采用自动化操作,容易管理,节约人力,管理费用相对降低。4能耗低、环保机械式立体停车库内的车辆是熄火后由智能装置存入车库,废气排放量少,降低了车库内的空气污染,所以车库可以免除通风设施，在运行过程中的耗电量比工人管理的传统车库低得多，而且减少了环境的污染。5配置灵活,适应性强机械式立体停车库的形式多样,
9、规模可大可小,可并排设置也可单独设置,可在建筑物内也可依附建筑物,可设在地下、地上,也可设在半地下1。适应于如住宅小区、商业闹市区、建筑物地下层、地上层等不同的环境,可与周围景观一体设计。新型的机械式立体停车库多采用模块化设计,对地基无特殊要求、标准化系数高、互换性好,能根据使用要求方便地进展拼装和改型。2 国内外现状和开展趋势2.1 国外现状20世纪20年代,为了解决大城市停车难的问题,立体停车在美国诞生。目前,大城市的土地资源非常紧张,在亚洲人多地少的国家表现尤为突出,因此,立体车库在亚洲的应用较为广泛,目前统计说明,立体停车技术在韩国、日本、中国等地应用很多1。1920年,美国建成世界上
10、第一座机械式立体停车装置。50年代以后,美国和一些西欧国家陆续建成多种形式的立体停车库；60年代后期,世界汽车工业的迅速开展造成城市汽车保有量急剧增长,伴随而来的停车难问题给城市交通开展带来了极大挑战。此时,占地面积小的机械式立体停车设备才得到真正的开展普及。50年代初期,欧洲的意大利、德国等国家很多公司开场从事停车设备的开发和生产。比拟有名的有:德国Palis、意大利Sotefin、Interpark等。由于欧洲国家的土地资源较为富有,停车问题并不突出,停车设备的需求量并不是很大。德国、意大利等国家广泛采用的停车设备为巷道堆躁式产品,因此在的巷道堆操式立体车库产品方面具有优势。20世纪60年
11、代,在亚洲国家中,日本率先开场从事机械式立体车库的开发、生产、销售和效劳。日本受国土面积的影响,对于立体车库的应用最为广泛,1993年,在日本东京举行的世界立体自动停车设备展览会盛况空前。自1959年引进了建造机械式立体停车库技术之后,到1983年,就己经建造了平均每座容车量到达十辆左右的25454座多种形式的机械式车库,最多的容量能到达百辆以上。从上世纪七十年代末期起,日本立体车库容量年递增率为5%7%,目前,全日本投入使用的立体停车位超过300万,其中以升降横移式立体停车库为主4。20世纪70年代中期,韩国立体车库设备研发开场起步,80年代初开场引进日本技术,经过外乡化的消化生产,到了90
12、年代开场进入使用阶段。由于从引进到研发使用都得到了当地政府的重视,因此各种停车设备都得到了广泛的开发和应用,韩国近些年的增长率都在30%左右。目前韩国机械式立体停车行业得到了稳步开展。2.2 国内现状1989年,河北承德的华一机械车库集团有限责任公司建造起国内第一台垂直循环类机械式停车车库,填补了国内机械式停车车库的空白2。1996年我国成立立体停车设备协会, 2019年1月1起执行?国家计委6号令?把自动化立体车库和城市立体停车场列入“国家重点鼓励开展的产业、产品和技术。国家海关总署对自动化立体车库规定“国内投资工程给予免征进口税3。这些措施为我国自动化立体车库产业的开展提供了良好的条件。随
13、后各种形式的车库设备相继出现,立体停车设备协会的成员己经开展到60多家企业和科研机构。上海、北京、广州、深圳、大连、天津、成都、南京、济南、沈阳、福州、兰州等城市都相继出现了立体停车库1。从20世纪80年代初研发机械式立体停车库至今，我国机械停车设备技术开展经过了三个阶段，第一个阶段为20世纪80年代的自主开发阶段，此阶段生产企业根据客户要求，自行开发设计，因此种类较少，技术单一；第二阶段为90年代的技术引进阶段，国内外许多企业都开场看好中国的停车行业，出现了许多合资企业，或是引进国外的技术，利用廉价的生产本钱与国外的成熟技术结合参与停车行业的竞争；第三阶段就是2019年以后的消化与创新阶段，
14、各企业为增强自身的竞争力，开场对引进的技术，进展充分的消化与分析，并根据国内的实际使用情况进展改造与创新，走上自主开发的道路5。 与十年前相比，如今立体车库的市场承受程度已经大大提高了，不仅人们承受了这种停车形式，而且大大小小的工程也在全国各城市落地生根6。近些年来，在实施西部大开发战略后，国内加大根底设施建立，东部沿海兴旺地区的资金和技术向西部转移，使得西部经济飞速开展，在全国各地形成多个大型经济圈。立体停车库除了集中在北京、上海、江苏、浙江和广东等地外，已向中西部和地级市延伸，使得年销售量在新世纪的前10年间增长上百倍。由于立体车库的快速开展，国内许多研究院所和高等院校等都逐步的重视起来，
15、并且投入技术力量，对立体停车设备的各个方面进展研究，像构造设计、控制系统、存取策略、以及生产工艺、材料等，并取得了一系列的成果。从事生产销售的企业也由最初的3、4家增加至200多家，截止目前，取得国家资格认定的生产厂商已经超过130家7。但是我国立体停车设备的生产企业大多技术力量薄弱，自主开发能力差，多靠引进技术图纸或与外国的企业合作，制造水平根本上是跟踪国外先进技术。立体车库创造专利还较少，原创性的成果少，停车设备领域研究的深度和水平有待提高2。3研究主攻方向开展趋势立体车库是集自动化技术、机器人技术、计算机技术等高新技术为一体的智能化、立体化的物流运输系统。随着当今社会各种高新技术的引入，
16、立体车库正在向智能化、高自动化、复杂化以、专业化、网络化及人性化方向开展，重点表现为以下几个方面6：1智能化立体车库的开展越来越向着智能化方向开展，一些新技术正在迅速进入该领域，如变频技术、全电脑控制系统、导航定位技术、图像识别技术、传感技术、光纤通讯技术、防火防盗系统、停电及电源故障的自动判别排除及处理系统等。对于全电脑自动控制系统，要开发、设计专用硬件系统和专用软件，使之适用于存取车全过程的管理和控制，尤其是对于“模块阁架式立体车库的电梯调配，自动送车找位、自动平层，应快捷、准确、可靠。系统平安装置的设置要与动态过程平安检测形成闭环，确保存取车过程的平安运行。2高自动化立体车库的高自动化主
17、要表现为先进的自动控制技术和科学的管理方法。控制技术和管理方法互为所长，大幅度提高了存取车效率。在控制方法上采用了遥控技术和自动识别系统：车辆停靠稳妥在车库外面需要自动转向后，车库可以将汽车自动停放到适宜的位置，可实现无人操作；在科学管理方面，计算机中心对停车场实行全方位管理，整个停车场完全在计算机监控之下，包括设备监控、出入口监控、停车场内部监控，整个停车场运行的状态信息都可以存入计算机，通过便捷的人机管理界面，实现车流量统计、系统故障查询、收费状况查询、进出车辆信息查询、系统运行状态的实时查询，同时可以设置打印报表功能。3复杂化立体车库产业正在向多元化方向开展，它已经不仅是纯粹的机械设备，
18、还包含了当今机械、电子、建筑、液压、光学、磁控、管理和计算机技术等领域的大量先进技术。立体停车系统已经日臻完善，如汽车出入车库时采用声光引导和定位、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、链绳长度超范围报警和弹性变形自动补偿、汽车平安检测、图像识别技术、科学管理等，各种领域先进技术的综合使用，已经使立体车库成为一个独立的大型复杂的高技术设备。4专业化立体车库系统稳定可靠，能正常运行而不出故障是用户的首要要求，也是一套停车场系统的重中之重。因此，必须提高制造厂家的专业化程度，才能保证设备的可靠性，立体车库的软硬件设施及各种设备的配套也应当到达专业化程度。5网络化伴随城市
19、的快速开展，立体车库系统与城市规划联系起来。为了改善城市的交通环境，提高城市的市容，现在国内外的新型的停车场与交通部门有机的结合起来，引入了停车诱导系统和远距离射频识别技术，配合车位引导系统的使用，使出行更加方面快捷，也有利于停车场的有效利用。还有停车场之间的系统集合，实现该城市的所有停车场的数据同步，实现同城及异地车场的联网管理、质量监控和远程维修。6人性化立体车库较普通车库有突出的优势，如防盗，防风吹雨淋日晒，防刮擦，得到停车者的青睐。但随着立体车库的开展，这些远远不能满足客户的要求，因此，现在立体车库的开展应该更人性化设计，支付多样化手机付费，信用卡付费等，网上预订车位，条码票取代IC卡
20、，安装超声波探头，引入全自动车牌识别系统，远距离读卡器。未来的车库系统管理更开放、更灵活，整个管理系统能够实现控制与管理一体化，系统操作更加简便，功能更加强大。整个车库的管理可以纳入楼宇自动化系统，联入网络，形成一个综合的计算机管理网络信息系统，真正实现立体车库的无人化管理。可以预见未来的时间里立体车库将会呈现出越来越明显的优势,使立体停车库技术会像汽车产业一样得到飞跃式的开展。所以研究立体车库的课题很有社会意义,而且具有良好的经济效益。目前国内立体停车设备以升降横移式为主,约占总量的83%5。该类车库通过载车板升降或横移来存取车辆，采用模块化设计, 配置灵活,每单元可设计成两层、三层、四层、
21、五层、半地下等多种形式,车位数从几个到上百个。可采用自动控制，构造简单，平安可靠；存取车迅速，等候时间短；运行平稳，工作噪声低；适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。该类立体车库造价较低, 单车位造价一般仅为的垂直升降类、多层循环类或巷道堆垛类的1/61/3,非常适合我国现阶段国情4。升降横移类自动化立体车库以其构造简单、操作方便、平安可靠、造价低等一系列优点,在国内车库市场占有绝对优势的市场份额。所以，本文以基于S7-200 PLC控制的升降横移式立体车库为对象进展研究。其形式如图5所示。参考文献：1陈婷婷.机械式立体停车库的设计研究D.甘肃:兰州大学,20212贾常俊.智能立体车库控
22、制系统的设计与研究D.甘肃:兰州理工大学,20213张强.自动化立体车库控制系统的设计及应用D.四川:电子科技大学,20214杨丽英.升降横移式智能化立体车库设计与研究D.山东:山东大学,20215莫代新.升降横移式立体车库构造设计与有限元分析D.广西:广西大学,20216张育斌.智能立体车库控制系统开发及排队模型的优化D.甘肃:兰州理工大学,20217谭仁人.基于PLC控制的升降横移式自动化立体车库系统研究与设计D.四川:电子科技大学,20218吴星.多高层钢构造立体停车库整体稳定性能研究D.湖南:湖南大学,20219刘延利.后悬臂升降横移式立体车库虚拟样机设计D.山东:山东大学,20211
23、0刘秀华.塔式车库的力学性能分析及存车位置的优化D.湖北:武汉科技大学,202111段文军.机械式三维立体车库机械构造及控制系统设计D.北京:北京工业大学,202112苏凤菊.基于PLC的升降横移式立体停车库的控制系统设计D.辽宁:沈阳工业大学,202113曲胜.基于TRIZ的立体车库汽车搬运器创新设计与研究D.山东:山东建筑大学,202114易倩颖.基于PLC的新型智能立体车库的控制系统研究D.浙江:浙江大学,202115王勇.单侧巷道分层搬运滚道并排存放型停车库运行调度研究D.上海:上海交通大学,202116吴昊.立体车库控制系统设计D.甘肃:兰州交通大学,202117袁壮.城市中心区立体
24、停车库设计研究D.湖南:湖南大学,202118陈婧.垂向循环横向平移立体车库构造设计研究D.四川:西南交通大学,202119李卫.多出入口方形塔式智能立体车库监控系统研究开发D.广东:华南理工大学,202120陈昕.多高层钢构造立体车库受力性能研究D.陕西:西安科技大学,202121王伟.立体车库机械臂液压系统设计及仿真研究D.云南:昆明理工大学,202122龙泽伦.模块化立体车库方案及性能研究D.江苏:南京理工大学,202123胡君成.多高层钢构造立体车库性能分析和构件标准化D.湖南:湖南大学,202125李锐.自动立体车库构造及控制系统设计D.贵州:贵州大学,202126WASTEL AN
25、DREAS.AUTOMATED PARKING GARAGE/SELF-STORAGE APPARATUSP.国外专利,13/659,132,2013-06-2727STUTZ FRIDOLI.Entrance Gate For An Automatic Parking Garage Having Mechanism For Centering A Vehicle On The Entrance GateP.国外专利,13/041,258,2011-09-0128VIEIRA GUARACY ENGE.GARAGE IN ROTATORY DRUMP.国外专利,PCT/BR2021/00009
26、9,2012-12-2629STUTZ FRIDOLI.PARKING GARAGE ELEVATOR SYSTEM FOR VEHICLESP.国外专利,13/380,840,2013-06-2730NEELAKANTAN VIJAY A，DOUGAN KEVIN MICHAEL.ROLLING AND REGULAR GARAGE SHIFTS IN NEW REAR WHEEL DRIVE POWERFLOWSP.国外专利,13/590,539,2013-10-1031BRAGHIROLI FRANCESC.Scanner system for garage equipment for
27、motor vehicle garagesP.国外专利,11155237.8,2011-09-14 毕 业 设 计 开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段途径：在程序设计之前，首先进展了方案的论证与设计。设计选用了两层三列五个车位的升降横移式立体车库作为模型，完成了控制系统的硬件设计。在本局部中选择了电动机，对检测和平安装置进展介绍。车库的控制系统可以用单片机控制、PLC控制、继电器控制。通过认真仔细的论证，本设计的控制系统最终选用了三菱FX-2N型号的PLC控制。用PLC可编程序控制器设计地下升降横移式立体车库的控制系统。最后对控制系统的软件进展了设计。分析了系统的控制流程
28、，画了程序流程图、PLC接线图。并用GX Developer软件做了PLC控制的梯形图和语句表，完成了立体车库控制系统的设计。 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见： 指导教师： 年 月 日所在系审查意见： 系主任： 年 月 日附件：参考文献格式学术期刊 作者论文题目期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，那么写前三位作者的名字后面加“等，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰，胡征，景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展. 无机化学学报， 2019, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc
29、oxide nanorods. Journal of Crystal Growth, 2019,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国，谢去病，王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名版本出版地：出版者，出版年页次如果该书是第一版那么可以略去版次。例如：4韩其智，孙洪洲群论北京：北京大学出版社，1987101预印本 作者论文题目预印本编号出版年份例如：5Xiaofeng Guo and Jianwei QiuT
30、he leading power corrections to the structure functionshepph/9810548(2019)学位论文 作者论文题目学士(或硕士、博士)学位论文. 出版地：出版者，出版年份例如：6 陈异. 纳米粒子形貌控制研究. 硕士学位论文. 北京：中国科学院, 2019电子文献 主要责任者. 电子文献题名电子文献的出处或可获地址. 发表或更新日期例如：7 王明亮. 关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展. , 2019-08-16专利 专利所有者. 专利名称. 专利国别：专利号，日期.例如：8 姜锡洲.一种温热外敷药制备方案. 中国专利：881056073，1989-07-26.第 21 页