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一种弹簧层升降智能车库的设计
摘要：升降智能车库的出现，提高了车库的使用效率的同时也降低了智能立体车库的制造成本。这种方法在车库中使用了一种由多个停车层共用的停车装置，即设计了一四级串联机构，在停车场与接车之间移动，并且提高了车库的1.2倍的使用率。同时，也设计了控制系统，满，足了自动存储与自动提取汽车的要求。为了提高车库的设计，本文提出了一种车库的比例模型，并验证了高利用率的停车功能。
第一部分：引言
近来，城市里面的车库分为了地面停车场与机械式停车场两种。而机械式车库可以分为自动和半自动两种类型。机械停车场是最常用的。根据机械停车场的结构和工作机制，它包括垂直平移式、巷道堆垛式、紧凑式升降等等。由于城市建设用地的成本较高，因而土地利用率的提高具有很高的经济价值。
垂直平移式停车库的作用机理如下：在一楼的车库只能在X轴与Y轴移动；在二楼的车库不仅可以在X轴与Y轴移动，而且也能够升降；在三楼的车库只能够升降。然后，对车库的停车可以通过上述机理进行完成。紧凑式升降停车库包含两个楼层或更多的提升和下降设备，通过这些设备，我们可以选择的停放汽车。这种设备是自动的，适合于临时停车。
一般情况，利用率表示每单位面积的车辆的数量，反映了车库设计对土地的利用。因此利用率越大，车库就越经济。评价车库利用率的目的，这是显而易见的。
车库停车密度；可用车位车库数目；底盘与车轮之间的距离和轴之间的距离；车库占用土地面积。
在本文中，我们认为车库没有车道，取而代之的则是“行栏”停车场。设计了一种具有较高综合利用率的层间移动智能停车场，并将其功能与地面运动功能相结合。
第二部分：整体结构设计
如图1所示，该层移动智能停车场的设计是为了满足效率、高利用率和低成本的要求而设计的。这种层移动智能停车场由多个停车平台组成、升降运动的串联正交机构、升降运动的升降机构等组成。每个平台分成几个车位的停车场。每一个平台的下面通过加强筋板进行支撑，使平台的刚度和稳定性得到保障。对升降运动机构和底板的正交串联机构进行了设计，并将它们安装在一起。底板升降机构的部分导轨可以满足各平台的导轨实现停车的功能。
在本文中，我们重点放在智能车库的地板上的起升装置、拾取机制和自动控制系统。
图一
智能立体车库的整体结构图：1、光滑轴 2、第一齿形带 3、第一导轨 4、丝杠 5、捡爪 6、第二齿形带 7、提升机构 8、底板 9、第二导轨。
智能车库主要的技术指标和性能指标如下。
车库模型体积：
运动：提升速度在正交方向的速度。
最大停车数量：一楼、二楼。
驱动电机数量：6。
与其他种类智能车库相比，层移动升降智能车库对土地面积的利用率显著提高。当缩小模型的车库被限制在长和宽的大小都是1.3m时比较利用率，结果见下表：
|
车库类型 |
面积 |
数量 |
利用 |
|
垂直平移式 |
0.52 |
11 |
0.97 |
|
巷道堆垛式 |
1.18 |
12 |
0.47 |
|
升降紧凑式 |
0.55 |
12 |
1 |
|
弹簧层升降式 |
1.56 |
41 |
1.21 |
表一不同种类智能车库的利用率
如表一所示，这种层移动智能车库在对土地面积的利用率和停车数量上与其他种类智能车库相比具有很大的优势。
第三部分：升降机构设计
根据传统的设计，在每一个平台上应该有一个连续的正交机构和拾取机构的运动，这势必会增加驱动电机的数量和制造成本。针对上述缺陷，本次设计专门设计了底板起升机构——8、9。
如图2所示，该层移动智能车库的升降机构主要由齿形带、滑轴、升降架、驱动电机组成。升降机构安装了两个减速器，同时驱动输出力。减速轴上的力通过链传动传达到齿形带轮。然后带可以通过滑轮运动，同时升降架可以抬起和下降，而升降架与皮带通过尼龙板连接在一起。滑轴起着引导方向的作用，然后起升机构的正交运动能够用任一平台完成。
图2 底板升降机构的结构图 10、第一光滑轴 11、直线轴承 12、首个丝杆 13、驱动电机 14、第二丝杆 15、提升机构 16、第二光滑轴 17、第一支撑块 18、第二支撑块 19、减速器 20、滑轮 21、齿形带轮。
第四部分：拾取装置设计
与图三所示的车棚配合实现拾取动作，拾取机制的设计。
图三 车库的结构图
22、第一拾取爪 23、车棚 24、第二拾取爪。
如图四所示，拾取结构由驱动电机、齿轮、丝杆、滑块和两个平行的可以同时移动的角块。驱动电机驱动一个齿轮使上下丝杆在相反的方向运行。然后拿起爪相向运动，同时达到对车棚两侧直块。起升电机带动起重拾爪，将小车和小车通过串行正交机构传递到相应的位置。最后，爪子释放车子到指定位置后，继续拿起另一个。
图四 拾升机构的结构图
25、第一螺丝 26、第一丝杆 27、第一直线轴承 28、第一光滑轴 29、第一齿轮 30、第二齿轮 31、第一驱动电机 32、第一拾取爪33、第二光滑轴 34、第二驱动电机 35、第二直线轴承 36、第二拾取爪 37、第二螺丝 38、第二丝杆 39、第三拾取爪。
第五部分：自动控制系统
- 硬件方案设计为实用性论证的智能车库
智能车库演示机硬件方案设计包括五个部分智能车库演示机硬件方案设计包括五个部分：核心控制面板模块、电源模块、电机驱动模块、位置检测模块、外围模块。控制系统的整体结构图在图5中。
拨号
串行端口
上位机
输入捕获
编码器
按钮
中断10
触摸开关
中断
右下
左下
图五 控制系统的整体框图
微控制器充当核心控制器，112个引脚用于连接。为了使系统更加稳定和可靠，增加了更多的传感器。电池是用于单片机和一些外围设备的源代码块。驱动电机由电池供电。微控制器和电机分别供电，从而减少对彼此的影响。芯片是用来驱动马达。最大电流与最大电压是保证车库的所有功能都可以充分发挥。
位置检测开关和光电检测中使用的同时保证较高的汽车定位和车库大利用率的准确性。外围模块包括键盘和屏幕等。
主要硬件配置如表2所示：
|
名字 |
类型和数量 |
|
控制芯片 |
mc9s12xs128mma |
|
驱动电机 |
6 |
|
限位开关 |
9 |
|
4x4键盘 |
1 |
|
LED屏幕 |
1 |
|
电池 |
24V蓄电池 |
|
连接线 |
8 |
表二：主要硬件配置
硬件的关键部分是核心控制面板，使用微控制器控制车库的整体控制。控制任务分为三个部分，控制电机，机械手臂的车库和外围设备，由传感器收集的信息的处理和微控制器和PC之间的通信。微控制器的核心包括：输入捕获功能、实时中断、电压控制、PLL、AD、PWM、SCI、SPI、CAN 等等。智能车库采用112引脚的微控制器和足够的引脚可以收集更多的信息。输入捕获和脉宽调制模块可以进行计数的编码器和驱动电机的控制，而其他引脚被用作输入输出引脚。核心控制面板的物理图如图6所示：
图6核心控制板的物理图
B、智能车库演示机的软件设计
车库有数个块，为了实现自动停车和取车。并通过人工操作停车和提取指定的汽车。我们可以用个人电脑和键盘来移动。在图7中显示了停靠指定车辆的控制流图。
图7车库代码的整体框架：
C、上位机设计
个人电脑可以选择模式，并一直显示车库的状态。如图8所示，控制盘在左侧的地方，可以选择车库的传导模型。该车库的条件是在右边。红色代表的车库有一辆车，蓝色代表车库是空的，紫色表示当前位置的升降机构。下面的图表显示了在不同楼层的车棚下整理车库更方便。
图八 上位机接口
第六部分：总结
结合机械设计理论和自动控制理论，本文介绍了一种层移位智能停车电梯。“行栏”停车场的设计大大提高了车库的使用率。新的升降机构采用齿形带和升降架的升降，使结构更加紧凑。这是成本效益。控制系统采用通用电气元件。根据相似原理，这种车库的尺寸放大可以为今后的大型智能车库的设计提供了一种新的方案，提高经济价值和土地利用。
图九 利用率高的层移动智能停车场物理模型
- 参考文献
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多层自动车库—大城市解决停车问题方法
摘要：本文有一个初步的项目即在两个方向自动化车库每小时有600辆车的容量。这些车库可以满足停车需求，因而使得发达城市的汽车数量越来越多。
- 简介
机动化的发展导致了许多社会问题在停车入库方面，特别是在大城市地区。在
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