荊 銘，李澤宇，朱鑫杰，蘇建宇

（遼寧工業(yè)大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

0 引言

立體車庫是為了解決城市停車位不足而設(shè)計的機械式停車設(shè)備。通過使用立體車庫，將有限的車位擴增數(shù)倍，以滿足人們對車位的需求。立體車庫種類繁多，各有優(yōu)缺點。其中市面上大多是升降橫移式立體車庫設(shè)備，其優(yōu)點是適應(yīng)性強，使用十分普遍，但每組設(shè)備必須留有至少一個空位，通過鏈條牽動沒有防止傾斜墜落功能。

本文設(shè)計的立體車庫為上下兩層，上層為機械式車位，下層為正常車位。在簡易升降類車庫的基礎(chǔ)上提出了無避讓的功能，通過行走、旋轉(zhuǎn)、提升三個動作組合，使上下兩層車輛的存取互不影響。通過車主簡單的控制設(shè)備即可完成車輛的停放。

1 主要裝置及工作原理

1.1 裝置構(gòu)成

該車庫主要包括行走裝置、旋轉(zhuǎn)裝置、提升裝置和載車平臺四個部分，如圖1所示。

圖1 立體倉庫三維圖

（1）行走裝置方案

圖2所示為行走裝置。當(dāng)按下停車或取車按鍵后電機3轉(zhuǎn)動，通過齒輪傳動將動力傳至主動輪4，利用主動輪4與導(dǎo)軌1間的摩擦驅(qū)動機架5沿導(dǎo)軌移動。

圖2行走裝置

圖3 所示為旋轉(zhuǎn)裝置?；瑝K3與載車板剛性連接。工作時，電機1帶動旋轉(zhuǎn)立軸2旋轉(zhuǎn)90°，載車板4也隨立軸2同步轉(zhuǎn)動。載車板旋轉(zhuǎn)90°的目的有兩個：1）停/取車時車輛可直接開進或駛出載車板，不用調(diào)整車頭方向，從而減少停/取車難度；2）改變載車板落地時長寬方向尺寸，減少停取車所需的預(yù)留空間[1]。

圖3 旋轉(zhuǎn)裝置

（2）總體布局圖

行走機架6采用門式結(jié)構(gòu)，下端安裝行走輪5，載車板9置于機架6上方。行走電機4、旋轉(zhuǎn)電機2置于行走箱體內(nèi)，旋轉(zhuǎn)電機2位于行走箱體一端。提升電機11置于立柱7頂端，通過卷筒、鋼絲繩驅(qū)動升降裝置帶動載車板9沿立柱上下移動?？傮w布局如圖4所示。1.導(dǎo)軌 2.旋轉(zhuǎn)電機 3.行進輪 4.行走電機 5.主動輪 6.機架7.旋轉(zhuǎn)立軸 8.動滑輪 9.載車板 10.車 11.起升電機 12.卷筒

圖4總體布局圖

1.2 工作原理

圖5 所示為小車進入二層車庫工作示意圖。工作流程如下：圖a車駛到預(yù)定位置→圖b車庫走到預(yù)定位置→圖c載車板旋轉(zhuǎn)90°后降至地面，車駛上載車板→圖d載車板升至頂部后反向旋轉(zhuǎn)90°→圖e機架行走至初始位置完成停車[2]。

2 主要結(jié)構(gòu)分析

2.1 行走裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

行走箱采用板式結(jié)構(gòu)通過螺栓連接組成。從動箱通過框架與行走箱聯(lián)接。具體結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 行走裝置三維圖

如圖7所示為行走箱傳動結(jié)構(gòu)圖。利用一對錐齒輪2和一對直齒輪3傳動，將動力傳至行走輪6，靠與軌道7的摩擦驅(qū)動設(shè)備運動[3]。

圖7 行走箱傳動結(jié)構(gòu)圖

2.2 回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖8 所示回轉(zhuǎn)裝置為立體出庫的核心部分?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)選用回轉(zhuǎn)支撐軸承?；剞D(zhuǎn)采用減速電機通過齒輪帶動回轉(zhuǎn)支撐運動?；剞D(zhuǎn)支承一面與行走箱連接、一面與立柱連接，通過一對齒輪傳動帶動立柱旋轉(zhuǎn)。同時立柱相當(dāng)于軌道，供載車板上下移動時使用。

圖8 回轉(zhuǎn)裝置結(jié)構(gòu)

2.3 提升裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計

提升裝置的卷筒和電機固定在立柱頂端。在立柱和外殼間設(shè)置限位輪，使載車板平穩(wěn)的沿著立柱移動。兩根鋼絲繩一端靠擠壓力固定于滾筒中間，另一端固定于支座上的掛鉤上。兩個定滑輪5通過銷連接分別固定在立柱外殼兩端。6為防墜鉤，在正常工作條件下被電磁鐵吸住，當(dāng)發(fā)生突然墜落或斷電時，電磁鐵斷電失去磁力，防墜鉤在彈簧力作用下回彈卡入立柱槽內(nèi)，起到防墜目的。如圖9所示[4-5]。

圖9 提升裝置結(jié)構(gòu)

3 主要零件的有限元分析

3.1 載車板有限元分析

圖10為對載車板的分析，載車板材料為Q235的矩形方管焊接而成，其許用應(yīng)力為180 MPa.從圖a）可以看出載車板最大應(yīng)力為131.8 MPa，應(yīng)力最大值小于其材料的許用應(yīng)力，所以載車板的強度滿足使用要求。圖b）中可以看出載車板最大變形量為8.09 mm，位置為載車板距立柱最遠(yuǎn)端，此變形量與載車板整體寬度而言足夠小，可以滿足使用要求。

圖10 載車板靜力分析從

3.2 立柱有限元分析

圖11 所示為對立柱有限元分析結(jié)果。通過應(yīng)力云圖a）可以看出最大等效應(yīng)力為81.9 MPa，圖b）表明立柱最大變形量為4.4 mm.故強度、剛度均滿足使用要求[6]。

圖11 立柱靜應(yīng)力分析

4 結(jié)論

本文設(shè)計的立體車庫由軌道、行走箱、框架、載車板、立柱、卷筒、動力源等組成?？蚣芫嗟孛娓?.8 m，框架寬2.35 m，可允許規(guī)定車輛停入作為下層停車位。載車板放置于框架上距地面1.9 m，有效寬度2.2 m、長4 m，可允許規(guī)定車輛停入，作為上層停車位。設(shè)備整體沿軌道移動2.5 m，運動至極限位置后載車板旋轉(zhuǎn)90°降至地面，車主將車開上載車板，之后反向運動至初始位置。上層停車位停取車輛不受下層車位是否有車輛的影響，達到無避讓的效果。