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摘要：随着经济高速发展，城市车辆爆发式增长，机械立体车库应运而生，提高城市车库空间利用率的同时解决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
立体车库中设计的自动搬运小车可以在无人值守情况下存放、提取车辆，能够更好地展现立体车库安全、定位准确、便捷等优势作用。设计者要在把握立体车库特征、功能作用等基础上规范化、科学化设计自动搬运小车机械结构以及控制系统，具有较高的安全性、平稳性以及鲜明的模块化、集约化特征，促使立体车库高效运转的同时实现经济效益目标。
一、立体车库自动搬运小车机械结构与控制系统设计分析
空间狭小、负载较大是立体车库的显著特征，应用到立体车库自动搬运小车中的伺服伺服电机要具有小尺寸、大扭矩、响应灵敏等特征。一般来说，自动搬运小车限高12厘米，限宽1235.6厘米，在适配车型轴距、工作承重等方面也有明确的规定，要在合理把握基础上科学设计自动搬运小车的机械结构、控制系统，优设夹持机构的同时将光电传感器、锥齿轮、PLC等巧妙应用其中，在机电一体化中最大化提高自动搬运小车精准程度与运行效益。控制装置为PLC，具有较好的稳定性、扩展性，配合继电器、光电传感器等装置，达到轻量化、响应灵敏的目的，实现斜齿轮以及锥齿轮传动，应用滴油润滑方式。在此过程中，借助夹持器、PLC，对车辆的前轮进行科学化定位，有效控制作用到立体车库中的自动搬运小车。夹持机构要具有较好的自锁作用，提升夹持稳定性、可靠性，快速夹持前轮，让其和地面分离，准确定位后夹持器，顺利抬起车辆后轮。PLC可以将脉冲指令快速传送到车轮的电机驱动器，再将夹持器恢复到原来位置，释放车辆，自动搬运小车迅速离开车辆底部。
二、立体车库自动搬运小车机械结构设计
1、设计夹持机构
由于传统夹持机构极易引起轮胎变形以及运行效率不高，立体车库自动搬运小车机械结构设计中要改进传统夹持机构，将辊轮机构作用其中，合理调整夹持臂圆柱截面，以直角梯形呈现出来，两侧斜边可以构建钝角的V形槽，最大化降低轮胎损坏度，夹持臂的末端要合理设计辅助轮，最大化提升夹持臂刚度、承载能力等。夹持中车辆轮胎在两侧坡面双向夹持作用下，沿着铅锤方向，产生上位移。蜗轮联动夹持臂实现90度的回转动作，蜗轮有着较大的传动范围，较高的传动效率、传动精度，较强的抗胶合能力、减磨性以及较长的使用寿命，满足不同规格轮胎要求。在此基础上，夹持机构设计中要借助磨削与抛光，最大化提高钢蜗杆承载性能、滑动速度等，要单独铸造适宜的青铜蜗轮，在螺栓作用下，将其精准安装到钢支撑臂合理位置，节约应用到立体车库自动搬运小车机械结构设计中的材料，降低机械结构设计难度系数。此外，设计者要将车辆重力拟定为G，车辆各个轮胎承受的负载为G/4，且由两支的支撑臂支撑，支撑臂各自克服的铅锤分力为F1，各轮胎负载为2F1，准确计算机架支撑以及支撑臂最大的剪应力、负载作用下的扰度，圆柱截面杆件惯性矩，进一步明确夹持臂受力情况。相应地，下面便是夹持臂机械结构图。
夹持臂机械结构图
2、夹持器的动力选择和传递
夹持器可以有效承受车辆重量作用下的负载，借助蜗轮蜗杆、齿轮系，实时传递到伺服电机，需要准确估算驱动实现的功率。选择的伺服电机要有减速器，提高输出扭矩的同时缩小传动比，实现二级齿轮传动，围绕作用到自动搬运小车机械结构中的材料性能，验算齿轮系弯曲疲劳强度以及齿根的强度等，确保动力系统强度在规定范围内，顺利传递夹持器动力。
3、设计间距调整机构
间距调整机构设计要科学，伺服电机借助锥齿轮，让丝杆、螺母二者相对运动，对连杆位置进行合理化调整，确保丝杆、光杆二者间距适中，便于精准调整前后小车间距。在此基础上，将铰链构造的平行四边形设置在连杆合理位置，重合车身、连杆机构二者的中轴线，促使间距调整机构更加协调、稳定。相应地，下面是间距调整机构的动力传动结构图。
间距调整机构的动力传动结构图
三、立体车库自动搬运小车控制系统设计
1、硬件设计
立体车库自动搬运小车控制系统硬件设计体现PLC设备、命令触发端口、伺服电机几个层面，自动搬运小车功能作用顺利实现和伺服电机、驱动器有机联系。硬件设计中要控制好伺服电机的位置、速度，高精准度、响应灵敏，自动转化电压以及频率信号。伺服电机常数不能太大，没有噪音干扰，处于安全、稳定运行中，确保自动搬运小车运行过程中精准化控制时间、位置等。
2、控制系统设计
立体车库自动搬运小车控制系统运行过程中有伺服电机正常工作，借助PLC作用下的STL指令，其他的伺服电机处于制动或者断电状态，控制系统处于单一的运行状态，降低故障发生率。伺服电机正反转中输出的端子可以互锁，顺利实现单向输出，借助解调器、滤波器，减少自动搬运小车运行中受到的外界干扰，也可以在伺服驱动器、伺服电机相互作用下，动态监控立体车库自动搬运小车运行中环境干扰，实现精准化响应，科学管控故障问题，促使伺服电机运行精准度最大化。伺服伺服电机要和其中的光电传感器、PLC相互作用，确保设计的自动搬运小车控制系统运行中可以精准反馈、快速响应，实现一系列操作，比如，自动化检测、上升前车，在前车夹紧装置作用下抬起车轮，调整前后车的间距且自动检测后车轮等。伺服报警输出继电器串联到伺服驱动，蜂鸣器、发光二极管、继电器线圈可以相互作用，顺利发挥报警功能作用，一旦自动搬运小车运行中出现故障问题，可以第一时间触发主电源线上面的常闭触点动作，切断伺服电机的电源，确保控制系统及时停止运行。
四、结语
总而言之，传统搬运设备具有复杂、笨重、低效等不足之处，在科学把握基础上优化设计自动搬运小车的机械结构、控制系统，实现多样化功能的同时精简机械结构，在自动化控制中实现高精度的机电一体化，促使立体车库有限的空间得到最大化利用，客观满足现代化城市发展人们停车需求的同时最大化提升立体车库运行效益。
参考文献
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论文作者:孙铁军
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：小车论文; 控制系统论文; 立体车库论文; 伺服电机论文; 机械论文; 间距论文; 机构论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;