許偉壹

【摘 要】為改善沒有地下停車位的老舊小區(qū)道路擁擠和停車難的現(xiàn)象，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一款小型側(cè)方位立體停車裝置，可在小區(qū)道路的一側(cè)安裝，可上層獨(dú)立安裝也可上下組合安裝，提高道路旁的空間利用率。該裝置主體由載車板、支架、連桿、導(dǎo)軌和電機(jī)組合而成;上層車輛的存取，需要通過多桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)載車板進(jìn)行平移或升降，從而達(dá)到存取目的;下層車輛通過移動(dòng)絲杠帶動(dòng)載車板，載車板下安裝滾輪，實(shí)現(xiàn)平移完成車輛存取。

【關(guān)鍵詞】側(cè)方位;停車裝置;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： U491.71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）20-0015-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.006

0 引言

小型停車機(jī)械裝置可實(shí)現(xiàn)汽車的便捷存取，廣泛適用于小區(qū)，中小型商場(chǎng)，酒店，醫(yī)院，工廠，寬窄路面等地。通過市場(chǎng)調(diào)研，目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)小型停車裝置主要裝置及其性能分析如表1所示[1]。

通過對(duì)小型機(jī)械裝置的市場(chǎng)調(diào)研可知，現(xiàn)有產(chǎn)品有如下特點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)空間利用，但存取不便;高度太高，對(duì)材料強(qiáng)度要求較高，同時(shí)也存在安全隱患，適用場(chǎng)地受限;裝置機(jī)構(gòu)零件相對(duì)較多，其質(zhì)量也相對(duì)較大，不容易進(jìn)行搬運(yùn)，并且制造成本也比較高。推廣和應(yīng)用價(jià)值不高。

經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查研究，我們團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了這款小型側(cè)方位立體停車裝置，在市場(chǎng)已有的小型機(jī)械裝置的基礎(chǔ)上做到了以下創(chuàng)新：

（1）市場(chǎng)已有產(chǎn)品相比，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣。

（2）設(shè)計(jì)巧妙，實(shí)現(xiàn)無避讓式存取。可單個(gè)使用也可多個(gè)組合安裝，使用靈活多變。

（3）現(xiàn)在很多停車裝置的設(shè)計(jì)以垂直于車輛行駛路面的設(shè)計(jì)為主，而老小區(qū)的空間有限，很多是側(cè)方位的形式停車，本裝置針對(duì)側(cè)方位停車進(jìn)行的設(shè)計(jì)。

（4）利用多桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的緊湊性，上下層相互獨(dú)立，停車取車互不影響。而且對(duì)于沒有設(shè)置停車位的地方，此裝置可以只用上層停車裝置，實(shí)現(xiàn)車輛在馬路邊綠化帶上的停放，不會(huì)影響下方低于1.5米高的綠植生長(zhǎng)。

1 設(shè)計(jì)思路和方案

該裝置為一套一位兩車立體的停車裝置。載車板的上方車位是通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的多桿機(jī)構(gòu)，再由機(jī)構(gòu)的升降與平移來實(shí)現(xiàn)，從而保證上方車位車輛的存取。下方車在的存取相對(duì)較簡(jiǎn)單，只需通過絲杠的傳動(dòng)就能完成，使車移動(dòng)到路面該裝置可以實(shí)現(xiàn)車輛的存取都是全自動(dòng)化的這就不會(huì)對(duì)司機(jī)造成困擾了，而且車輛存取不僅方便，而且用時(shí)還很短，效率相對(duì)較高。該裝置還實(shí)現(xiàn)了上下車位的存取可以互不干擾。該裝置可以單獨(dú)安裝也可以多臺(tái)進(jìn)行組裝，可以根據(jù)所處位置進(jìn)行選擇，有很多地方都很適合安放該裝置，比如路邊、擁擠的醫(yī)院、沒有地下停車庫(kù)的小區(qū)，等等。通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)多桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)載車板運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌輔助，使載車板運(yùn)動(dòng)到上方時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡仍可保持水平。該裝置的設(shè)計(jì)巧妙地結(jié)合了多桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)豐富運(yùn)動(dòng)規(guī)律的原理，通過合理設(shè)計(jì)多桿機(jī)構(gòu)的尺寸和結(jié)構(gòu)布置滿足停車裝置的運(yùn)動(dòng)要求。該裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用范圍廣應(yīng)該會(huì)有良好的市場(chǎng)推廣性和應(yīng)用價(jià)值。

2 小型側(cè)方位立體停車裝置的結(jié)構(gòu)

通過對(duì)現(xiàn)有小型機(jī)械停車裝置的性能分析和實(shí)地的安裝調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的立體停車裝置依舊存在著很多的問題需要去改善，比如說，占地面積比較大、生產(chǎn)成本較多，同時(shí)對(duì)司機(jī)的駕駛技術(shù)要求也很高，不方便使用。因此，我們提出設(shè)計(jì)了一種小型側(cè)方位立體停車裝置的設(shè)計(jì)方案。如圖1：

車庫(kù)本體，上下兩個(gè)停車位，上部存取機(jī)構(gòu)，下部存取機(jī)構(gòu)，載車板，導(dǎo)軌以及控制系統(tǒng)等構(gòu)成了框架式的結(jié)構(gòu)裝置。控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)絲杠和連桿機(jī)構(gòu)使載車板進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)需要導(dǎo)軌的輔助。由PLC來控制兩車位車輛存取的所有動(dòng)作。需要存車時(shí)通過PLC發(fā)出指令，由電機(jī)的驅(qū)動(dòng)將載車板放到路面上，司機(jī)只需要將車停在載車板上就行，不需要太過復(fù)雜的操作，司機(jī)下車之后載車板就將車輛運(yùn)送到固定的位置上即可。取車過程也很簡(jiǎn)單載車板移動(dòng)到路面上司機(jī)就可以把車開走了。由此可以看出，不管是存車還是取車，整個(gè)過程都很簡(jiǎn)單快捷，對(duì)司機(jī)的駕駛技術(shù)要求也很低，根本就不需要太過復(fù)雜的操作。此外，該裝置還安裝了防墜落系統(tǒng)和各個(gè)動(dòng)作終點(diǎn)的位置檢測(cè)裝置，以此來保證存取車輛的安全。存車時(shí)，啟動(dòng)電機(jī)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，齒輪鏈沿導(dǎo)軌帶動(dòng)載車板同時(shí)做下降運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)。使載車板移動(dòng)到路面上，司機(jī)把車開上去后離開，之后電機(jī)正轉(zhuǎn)，拖動(dòng)載車板沿導(dǎo)軌移動(dòng)到指定位置，檢測(cè)裝置檢測(cè)到車輛到位時(shí)發(fā)出到位信號(hào)。完成存車過程。取車過程也是一樣，載車板移動(dòng)到路面上后司機(jī)把車開走就行了。人們一般白天出去上班，晚上才會(huì)回來，所以上載車板可裝太陽(yáng)能電池板，可以為電機(jī)提供電源。

3 上層車位傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相關(guān)計(jì)算

3.1 連桿長(zhǎng)度的確定

我們?nèi)∑嚦叽缛缦拢洪L(zhǎng)4.8m、寬3.0m、高1.8m。

連桿機(jī)構(gòu)是本裝置的一個(gè)重要組成部分，所以我們對(duì)它進(jìn)行受力分析，以確保它的強(qiáng)度，讓它能過完成我們想要的運(yùn)動(dòng)軌跡。

當(dāng)桿1垂直于桿2時(shí)，對(duì)桿1進(jìn)行受力分析可得：

取桿1長(zhǎng)L=1.9m，車重m=2t，則F=10KN，由平衡方程：

∑Fy=0 FRB-F=0

∑MB=0 F·L-MB=0

求得支座約束力：

FRB=F=10KN

MB=FL=20KN·m

由剪力方程得：FS（x）=F;由彎矩方程得：M（x）=Fx（0≤x≤L）

支撐機(jī)構(gòu)是本裝置的另一組成部分，通過計(jì)算分析，當(dāng)車停到上方時(shí)，由兩只梁起支撐作用，取其中一只梁進(jìn)行分析：

3.2 載車板設(shè)計(jì)

框架式載車板底盤采用一體板沖壓成型，可以達(dá)到減輕底盤質(zhì)量、降低底盤厚度的目的，同時(shí)也增加了底盤的剛度。對(duì)于上載車板，根據(jù)車位尺寸，將其尺寸設(shè)為5600mm×2400mm×5mm，上載車板材料均用5mm的菱形花紋鋼板拼合而成，引坡可以直接將鋼板彎折加工而成。查GB/T3277-82，上載車板重量5.6m×2.4m×42.3kg/m2=568.512kg，考慮其他因素影響，上載車板重量取600kg。下載車板重量也取600kg。

3.3 電機(jī)選擇

設(shè)計(jì)提升時(shí)間為22秒，提升高度2米，故提升速度v約為0.08m/s;設(shè)汽車質(zhì)量2t，載車板質(zhì)量0.6t，g取10m/s2;故電機(jī)提升功率為：

P=FV=26×103×0.08=2.08kw

P=F（2*R*N/60） 得：N=15r/min

根據(jù)要求選用臺(tái)灣萬鑫公司立體車庫(kù)升降專用減速電機(jī)MLPK50220853，額定功率為2.2kW，傳動(dòng)比為i=85，輸出轉(zhuǎn)速為17r/min，滿足要求。

利用上述尺寸，通過制圖軟件制作出仿真運(yùn)動(dòng)，模擬上下車輛的存取過程，通過仿真運(yùn)動(dòng)證明上下車輛的存取是獨(dú)立的，不會(huì)受到干擾，各構(gòu)件符合強(qiáng)度要求，該裝置能實(shí)現(xiàn)車輛存取過程，符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)在很多停車裝置都是以垂直車輛路面設(shè)計(jì)為原型，而老舊小區(qū)和一些空間有限的路面就無法使用，很多不是以側(cè)方位形式停車的。經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)查研究，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了這款小型側(cè)方位立體停車裝置，在市場(chǎng)已有的小型機(jī)械裝置的基礎(chǔ)上做到了以下創(chuàng)新：此裝置在老舊小區(qū)和各類擁擠路段中能夠很好的解決停車難的問題;此裝置安裝在原有路旁車位上，不僅占地空間少，而且一位兩車的設(shè)計(jì)增加了車位。上層車輛的存取不會(huì)影響到下層車輛的存取，下層車輛的存取同樣也不會(huì)干擾上層車輛的存取。對(duì)車主的駕駛技術(shù)要求很低，無需倒車轉(zhuǎn)向。裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而不失穩(wěn)定，質(zhì)量較輕而不失安全，特別適合中小型車輛的使用。在空曠路面可以多個(gè)組裝使用靈活多變，適用于各類場(chǎng)所。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉浩文.老舊小區(qū)停車問題探討[J].西安;建筑科技建筑大學(xué).2018

[2]劉鴻文.材料力學(xué).第5版.北京：高等教育出版社，2011.

[3]濮良貴，陳國(guó)定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì).第9版.北京：高等教育出版社，2013.

[4]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)研究室.材料力學(xué).第7版.北京：高等教育出版社，2009.