周 熠，趙 瀟，宋學前，黃競超，尹從強

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軌道式可伸展雙層小型停車裝置創(chuàng)新設計

周 熠，趙 瀟，宋學前，黃競超，尹從強

（湖北文理學院機械工程學院，湖北 襄陽 441002）

針對目前老舊小區(qū)小型電動車和自行車停車混亂、安全性差的問題，設計了軌道式可伸展雙層小型停車裝置。該裝置通過同步帶、線性軸承、直線軸承和錐齒輪實現(xiàn)裝置伸展與折疊，采用單片機識別存車時設定的自編碼控制對應柜門的開關實現(xiàn)存取車。通過內(nèi)設電動車充電裝置，方便電動車戶外充電，有效地解決了老舊小區(qū)小型電動車和自行車的停放問題。

自行車；電動車；停車裝置；汽車

1 概述

由于城市老舊小區(qū)在最初建設規(guī)劃的汽車停車面積有限，目前家用小型車（電動車、自行車）停車主要有以下問題：①亂停亂放。停車不整齊，造成停車困難取車也困難，車輛甚至被停放到樓梯間、安全出口。②電動車充電問題。目前，住戶多采用在樓梯間、安全出口或從家中外接電線充電，埋下了嚴重的安全隱患，嚴重違反了國家公安部下達的《關于規(guī)范電動車停放充電加強火災防范的通告》要求[1]。此外，盜竊問題[2]也比較嚴重。③戶外露天停車造成車子使用壽命縮短[3-4]。為了解決城市老舊小區(qū)電動車、自行車等小型車的停車管理和安全問題[5-6]，創(chuàng)新設計了一種軌道式可伸展雙層小型停車裝置。

2 主體結構

2.1 驅動系統(tǒng)

采用伺服步進電機進行閉環(huán)控制，通過行程開關、接近開關、紅外傳感器控制電機的啟動與停止，從而控制裝置的對應動作；采用變壓器控制電機轉速；通過電磁開關控制對應車庫柜門的開關。

2.2 裝置結構

裝置結構包括：①主體鋼結構構架。用于承載自身負重及車輛重量。②停車滑軌。實現(xiàn)存取車及承載車輛重量。③在本停車裝置中，需要采用承受工作剪力的緊螺栓連接。螺栓桿與孔壁之間無間隙，接觸表面受擠壓；在連接接合面處，螺栓桿則受剪切。④內(nèi)部封閉柵欄狀結構。實現(xiàn)單車獨立停放和電動車獨立充電、監(jiān)管。⑤外部封閉式柜體。降低環(huán)境因素對車輛使用壽命的影響。整體結構如圖1所示。

3 工作原理

通過電機控制同步帶和同步輪、錐齒輪實現(xiàn)柜體不同方向上的運動。通過按下柜體上的“存車”按鈕，單片機通過車庫里面的光電傳感器檢驗并確認柜體是否有空余的停車位，然后將信息傳送到單片機，通過用戶自行設置6位自編碼，并通過單片機記憶模塊對這個自編碼記錄[7-8]，用于之后的取車。

1—電機固定架；2—主動錐齒輪；3—傳送帶連接上角鐵；4—電機軸套；5—從動錐齒輪；6—電機；7—上層外導軌；8—上層內(nèi)導軌；9—回升扭簧；10—上層外滑道；11—上層內(nèi)滑道；12—B1停車間；13—下層內(nèi)滑軌；14—下層外滑軌；15—下層滑板；16—下層滑板；17—B2停車間；18—傳送帶；19—傳送帶連接下角鐵；20—傳送帶軸；21—同步輪；22—同步輪固定支座；23—從動齒輪軸；24—轉軸軸承座；25—深溝球軸承。

將圖1所示停車裝置停車區(qū)間劃分為A、B1、B2、C11、C12、C21、C22區(qū)域，并設定3個不同優(yōu)先級區(qū)域C11、C21＞A、C12、C22＞B1、B2，下層停放電動車，上層停放自行車，使用者可通過存放控制面板主動選擇存放電動車或自行車。我們把停車場分為上述3個優(yōu)先級區(qū)域，當?shù)谝粌?yōu)先級區(qū)域有空閑車位時，系統(tǒng)會優(yōu)先控制使車輛停放在第一優(yōu)先級區(qū)域，實現(xiàn)系統(tǒng)和人們實用性的雙優(yōu)，而單片機系統(tǒng)是通過每一個停車房間的紅外線距離傳感器來確定當前這個房間的使用情況，并傳遞信息給中央控制系統(tǒng)統(tǒng)籌控制[9]。

當C11和C21第一優(yōu)先級區(qū)域有空余車位，中央控制系統(tǒng)收到存電動車的信息指令時，系統(tǒng)根據(jù)用戶隨機設定的6位自編碼控制電磁閥鎖隨機打開空余車位柜門。當使用者將車推進停車房間關上門即可，而此時系統(tǒng)會通過紅外距離傳感器將此車位已用的信息傳輸給中央控制系統(tǒng)。A、C12、C22第二級優(yōu)先級區(qū)域有空余車位，而第一優(yōu)先級區(qū)域已滿情況下，系統(tǒng)控制平移柜體電機1啟動正轉。當觸發(fā)事先設置好位置的行程開關1時，電機1自鎖，系統(tǒng)控制隨機打開空位停車房間同時記錄自編碼，用戶停放電動車。當由紅外距離傳感器傳遞給的中央控制系統(tǒng)的存放信息與使用者通過液晶顯示器存放信息數(shù)量相同時，電機1反轉，柜體慢慢收攏，觸發(fā)預定位置行程開關2電機1自鎖，此時柜體合攏。

在B1和B2第三優(yōu)先級區(qū)域有空余車位，第一、第二優(yōu)先級區(qū)域已滿情況下，系統(tǒng)控制電機1啟動正轉。當觸發(fā)事先設置好位置的行程開關時，電機1自鎖?？刂菩D柜體的電機2、電機3啟動正轉，當觸發(fā)預定位置的行程開關3時電機2、電機3自鎖。使用者停放車輛并通過紅外距離傳感器與使用者在液晶顯示屏存放車輛對比，相等時延時1 min，電機2、電機3反轉遇到預定位置行程開關4時電機2、電機3自鎖，啟動電機1反轉遇到預定行程開關2后電機1自鎖。當所有停車場已滿，液晶顯示屏顯示車位已滿，自行車同理。停車區(qū)域優(yōu)先級劃分如表1所示。

表1 停車區(qū)域優(yōu)先級劃分

4 功能

4.1 柜體平移展開

平移柜體的展開通過固定柜體上電機帶動帶輪與同步帶運動，通過連接件將同步帶與平移柜體連接，通過直線軸承、線性軸承、滑塊進行水平方向運動的定位[10]，實現(xiàn)柜體的動作，通過電機正反轉實現(xiàn)柜體的展開與合攏。

4.2 柜體旋轉展開

通過電動機驅動錐齒輪傳動實現(xiàn)2個旋轉柜體旋轉90°打開，錐齒輪傳動壽命長、減震性好、負荷承載能力強。

4.3 上層自行車停放

通過抽拉和旋轉槽式軌道可將滑道抽出，將車推上滑道固定，再通過滑塊機構、杠桿機構將滑道送入停車位。

4.4 下層電動車停放

采用滾珠阻尼彈性復位軌道與萬向輪組合，將車停放在固定滑道卡槽內(nèi)，通過復位簧將車送入停車位。下層車位設有獨立充電器，可解決電動車充電問題。

5 裝置優(yōu)點

本裝置的具體優(yōu)點有以下幾個：①復合式柜體設計?？蓪崿F(xiàn)多排無間隙停車，節(jié)省了現(xiàn)實中多排停車位間的取車位置，車子由橫向單排停放變?yōu)榭v向多排疊放，大大減小了占地面積。②雙層停車。上層停放自行車，根據(jù)人體工程學的原理，設計滑塊機構、滾珠阻尼彈性復位滑道、杠桿機構與扭簧的有效組合，實現(xiàn)上層停取自行車更加方便、省力；下層停放電動車，采用滾珠阻尼彈性復位滑道與萬向輪的組合，將車停放在固定滑道卡槽內(nèi)，通過復位簧將車送入停車位，提高了空間利用率，并且方便、快捷。③采用彈性夾緊裝置固定車輛，通過彈性夾片、拉簧組合，可實現(xiàn)不同車胎規(guī)格車輛停放。④封閉柵欄狀獨立式車庫。內(nèi)部柵欄狀結構設計可實現(xiàn)單車獨立停放，外部封閉柜體可降低環(huán)境因素的影響，延長車輛使用壽命。⑤內(nèi)設充電器。下層車庫每個車位采用獨立充電器，可解決電動車充電問題。⑥采用自編碼存取車。內(nèi)置電控模塊通過識別存車時設定自編碼，控制對應柜門的開關實現(xiàn)存取車，安全、可靠。⑦獨立紅外傳感。解決了電動車停放、充電安全防火防范及監(jiān)護問題。

6 結論

該停車裝置結構簡單、功能齊全、占地面積小、空間利用率高、存取車方便、使用壽命長、維護簡單，可解決城市老舊小區(qū)電動車、自行車的停取車管理、安全和電動車充電等問題，具有較高的應用推廣價值。

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U491.71

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.126

2095－6835（2018）22－0126－02

周熠（1994—），男，湖北隨州人，主要研究方向為機械設計制造及其自動化。

趙瀟（1986—），男，碩士，助理實驗師，主要研究方向為制造系統(tǒng)自動化。

〔編輯：張思楠〕