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        智能翻轉(zhuǎn)車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2018-11-10 08:08:28施卓奇徐翠吳超杰
        世界家苑 2018年10期
        關(guān)鍵詞:智能

        施卓奇 徐翠 吳超杰

        摘 要:本研究基于傳統(tǒng)二層自走式車庫基礎(chǔ)上,進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新,建立智能感應(yīng)系統(tǒng)。具體分析了停車地況(車流量小的停車場),車庫靜止、動(dòng)態(tài)受力及側(cè)翻受力的強(qiáng)度。在上述基礎(chǔ)上趨向輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),創(chuàng)建智能感應(yīng)一體化,對(duì)車主下車及行人誤入等一系列突發(fā)情況進(jìn)行模擬,設(shè)計(jì)出安全保障結(jié)構(gòu)。根據(jù)車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終結(jié)果,通過solidworks拉伸裝配出車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過有限元分析模擬及強(qiáng)度計(jì)算顯示,創(chuàng)新設(shè)計(jì)后的車庫,可接受規(guī)格更大的汽車,維修周期增長,停車均為機(jī)械式,取車時(shí)間8到10秒。

        關(guān)鍵詞:車庫;智能;結(jié)構(gòu)創(chuàng)新;安全保障;私家車

        前言

        隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,私家車保有量逐年上升,且一個(gè)家庭擁有兩輛及以上數(shù)目的私家車數(shù)不勝數(shù)[1]。日益嚴(yán)峻的停車空間催生了各種停車設(shè)備[2],停車空間提升率高,停、取車時(shí)間短,環(huán)保整潔,維修周期短,成本低,地況兼容度大這些特點(diǎn),成了企業(yè)客戶所追求的停車設(shè)備性能[3]。

        傳統(tǒng)的雙側(cè)立體停車設(shè)備只是滿足了車位一變二[4],導(dǎo)致使用體驗(yàn)和安全防護(hù)不理想,有些車庫甚至對(duì)新手駕駛員來說十分不友好[5]。這極大破壞了人們對(duì)雙層車庫的使用印象,智能二層車庫是以車位一變二的設(shè)計(jì)理念上,創(chuàng)新結(jié)構(gòu),建立智能系統(tǒng),豐富了地況使用要求,改變以往客戶的停車印象,降低停、取車時(shí)間,大幅提高安全系數(shù),也滿足企業(yè)要求的低制造成本,低維修成本。這款設(shè)備對(duì)于目前的停車?yán)砟罹哂泻艽蟮默F(xiàn)實(shí)意義。

        1 研究方法

        本研究的研究方案,通過傳統(tǒng)二層車庫的原始理念——車位一變二,運(yùn)用solidworks三維軟件建立基礎(chǔ)構(gòu)架,選定私家車重量為3噸,總長度5米,寬度2.5米為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),因?yàn)殒V合金在汽車行業(yè)的應(yīng)用[6],未來汽車逐漸趨于輕量化[7],所以本實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可看成極限數(shù)據(jù)。在基礎(chǔ)構(gòu)架上,創(chuàng)新結(jié)構(gòu),建立出翻轉(zhuǎn)式二層車庫。然后進(jìn)行受力分析,計(jì)算出各個(gè)支撐桿所承受的載荷和彎曲強(qiáng)度,在通過滿足支撐桿的受力情況下,修建模型,重新建立出輕量化的車庫,最后用CAD導(dǎo)出,并進(jìn)行尺寸修正,獲得最終車庫模型。

        再用solidworks三維軟件的觸碰檢查和運(yùn)動(dòng)算例[8]來對(duì)車輛停車進(jìn)行模擬,觀察車庫使用情況,及車主的使用體驗(yàn)。在模擬過后,更改模型尺寸來符合車輛進(jìn)入的實(shí)際情況。

        2 基礎(chǔ)模型的建立及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

        2.1基礎(chǔ)幾何模型

        雙層立體車庫的原始理念就是車位一變二,利用縱向空間,節(jié)省地面占用面積。與其他類型的車庫相比,其具有構(gòu)造簡單,無需地面工程動(dòng)土,地況適應(yīng)性強(qiáng)[9]。還可任意搬遷,停、取車時(shí)間短,能適應(yīng)辦公人士快節(jié)奏的工作方式,也可用以家用收藏汽車位。但目前,二層立體車庫過多的注重結(jié)構(gòu)的簡便,卻忽視了用戶的停車體驗(yàn)[10]。本車庫通過傳統(tǒng)雙層車庫的設(shè)計(jì)理念,建立了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),根據(jù)以往雙層車庫出現(xiàn)的種種問題,進(jìn)行創(chuàng)新結(jié)構(gòu)如圖2所示。運(yùn)用液壓缸作為動(dòng)力元件,雙曲柄的結(jié)構(gòu)形式帶動(dòng)二層載車板進(jìn)行翻升,經(jīng)過計(jì)算的曲柄可以保證二層載車板,在舉升的過程中始終與地面保持平行,這很好的保證了汽車在上升過程中的穩(wěn)定[11]。

        2.4二層載車板工作狀態(tài)

        二層載車板的工作狀態(tài),液壓缸回到原始位置,經(jīng)過計(jì)算,此時(shí)圓拱的兩個(gè)軸心對(duì)齊與地面平行,且液壓缸底面與底座的上表面貼合,這使車的載荷從圓拱過渡到底座時(shí),為液壓缸提供承載力,保證設(shè)備的牢固性。二車載車板的實(shí)際有效寬度有2.2米。二車載車板在放置地面后,與行車道平行,這對(duì)新手駕駛員來說非常友好,車主直接將車開上平臺(tái),隨即下車,控制APP或手動(dòng)按鈕將平臺(tái)翻身至上空間位。

        2.5一層載車板工作狀態(tài)

        一層載車板的工作狀態(tài),由安裝在底座內(nèi)側(cè)的齒輪齒條作為動(dòng)力元件,傳動(dòng)時(shí)保證了精確的傳動(dòng)比[12].在前端兩側(cè)裝有導(dǎo)向輪,載車板的下方還擁有承載輪,其同樣裝有與二層載車板一樣的減速帶,用于給汽車進(jìn)行橫向定位。其也同樣是平行于行車道,一層載車板的有效寬度比二層板寬。移動(dòng)時(shí)間為0.375m/s。

        3強(qiáng)度分析

        3.1支撐柱的強(qiáng)度校核

        圖8所示本車庫在有限元分析下的結(jié)果顯示,二層載車板所受載荷為30000N,即三噸小轎車的重量,圓拱及前支撐柱和載車板均為Q235碳鋼,分析顯示,前支撐柱的屈服強(qiáng)度為282.7Mpa,而本車庫的受力最大點(diǎn)的載荷為62.59Mpa,完全可以承受中小型轎車。當(dāng)壓力升到13噸時(shí),即1.3×10^5N,車庫實(shí)際所受的最大屈服強(qiáng)度接近理論最大屈服強(qiáng)度,即說明本車庫可承受13噸及以下的重物。數(shù)據(jù)顯示在二層載車板上有最大位移量為0.2mm,其他部件均有一定量的位移,但沒有發(fā)生肉眼可見的崩塌型形變。

        4結(jié)果分析

        4.1創(chuàng)新結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果

        從上述可知,本設(shè)備(翻轉(zhuǎn)式智能立體車庫)在結(jié)構(gòu)上與傳統(tǒng)二層車庫全然不同,后者往往采用單支撐型安全構(gòu)架,這具有極大的安全隱患,甚至連臺(tái)風(fēng)這些自然災(zāi)害都會(huì)使該設(shè)備發(fā)生坍塌。但本設(shè)備采用雙支柱構(gòu)架,在達(dá)到最大限位時(shí),液壓缸與前曲柄及二層載車板形成三角形[13],牢固穩(wěn)定,底座由地腳螺栓與地面緊密相連,當(dāng)然地腳螺栓拆裝方便,適于搬遷。本設(shè)備左右兩側(cè)的構(gòu)架,即已形成了保護(hù)功能,本設(shè)備的載車板寬度比傳統(tǒng)車庫更寬,更長,能接受市場上規(guī)模更大的汽車。汽車兼容性大幅提高。

        本車庫最大可承受載荷為1.3×10^5N,此結(jié)果可承受所有中小型轎車。優(yōu)化后的車庫結(jié)構(gòu)更加簡明,支撐效果更好,性價(jià)比升高。

        5結(jié)論

        本研究通過翻轉(zhuǎn)式立體車庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),完全創(chuàng)新了以往所沒有出現(xiàn)過的車庫結(jié)構(gòu),,重新定義了智能立體車庫。主要研究成果如下:

        (1)采用雙支柱型的結(jié)構(gòu),最大承受載荷提升至1.3×10^5N,更安全更牢固

        (2)停、取車時(shí)間均縮短至8秒,提升用戶體驗(yàn)。

        (3)載車板更寬更長,汽車兼容性大幅提高,可接受SUV。

        (4)視覺傳感器及紅外感應(yīng)裝置的安裝,確保行人安全,也起到恐嚇小偷的作用,在此基礎(chǔ)上,可以發(fā)展出更多的智能系統(tǒng),對(duì)未來的立體車庫設(shè)計(jì)提供構(gòu)想。

        (5)APP控制及手動(dòng)緊急按鈕,保證設(shè)備在突發(fā)情況下的運(yùn)行。

        (6)運(yùn)用solidworks三維軟件進(jìn)行了CAD圖紙的修正處理,以便于批量生產(chǎn),通過三維軟件的碰撞檢查及運(yùn)動(dòng)算例,確認(rèn)了設(shè)備是滿足要求的。

        (7)結(jié)構(gòu)清晰簡單,成本低,投放效果好,隨著私家車保有量的逐年上升,本設(shè)備具有很好的市場前景。

        參考文獻(xiàn)

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        作者簡介

        施卓奇(1998-),男(漢族),浙江省余姚人。浙江師范大學(xué)工學(xué)院,本科在讀,專業(yè):機(jī)電技術(shù)教育(師范)。Tel:17757992363;E-mail:17757992363@163.com。

        (作者單位:浙江師范大學(xué))

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