摘 要：提出了一種折疊式生態(tài)停車位的機械設計方案。該裝置由電動機、齒輪減速機構、連桿傳動機構、承重板及綠化板、承重墩組成。這種折疊式生態(tài)停車位有小型化、輕量化、機動安裝、成本低、適合大規(guī)模安裝等優(yōu)點。根據小區(qū)停車一般為夜晚停車的規(guī)律，采用折疊式停車位，使白天綠化生長不受影響。即使當綠化帶的邊緣為不規(guī)整直線時，該停車位也可根據實際情況機動安裝。停車位展開，車輛停車到位，車身重量大部分由承重墩承擔。既能有效的利用了小區(qū)綠化的空間又能緩解小區(qū)停車難的問題。有效保護小區(qū)綠化帶，體現環(huán)保、綠色、高效的理念。

關鍵詞：停車現狀；機構組成；理論計算；市場前景

0 引言

隨著經濟的高速發(fā)展，人們物質生活條件日益改善，汽車逐漸走進了千家萬戶。近幾年來私家車數量急劇增加，使城市小區(qū)的停車位日趨緊張。根據對小區(qū)的實地調研發(fā)現，已建成的城市小區(qū)由于占地面積等原因，無法再擴建大型停車場或停車設施，使小區(qū)居民能夠高效便捷的停車就成為了一個亟待解決問題。

本文設計了一種折疊式的停車位，能夠有效的利用小區(qū)的綠化空間，能有效的緩解現有小區(qū)停車難的問題。而且該停車位還具有小型化、輕量化、機動安裝、便捷高效綠色等優(yōu)點。

1 停車位總體設計方案和布局

由于目前居住小區(qū)中停車位數量普遍偏少，許多車主甚至將車停在小區(qū)綠地帶上，這嚴重影響小區(qū)內部秩序和生態(tài)環(huán)境。針對這一問題，我們設計了一種折疊式生態(tài)停車位。在需要停車時，只需將電機開關接通，停車位自動展開，停車到位后，不會影響小區(qū)綠地植被的生長。在車輛駛離停車位后，停車位在電機驅動下收回到初始狀態(tài)。停車位可安裝在小區(qū)綠化帶中，不會影響到小區(qū)的綠化美觀。

為了達到上述目的，我們的設計方案如圖1-1所示：以電動機作為該停車位的動力輸入，通過對整體展開時間和所需力矩的估算，從而確定電機轉速和轉矩，選取電機。設計的齒輪減速增矩機構傳動比為4：1，齒輪的材料選取為45鋼，進行表面淬火處理，提高齒輪強度，使其滿足設計要求。整個機構由4電機動力輸入部分、3齒輪減速增矩機構、1連桿傳動機構、2展開承重機構等構成。利用電機輸出軸帶動小齒輪轉動，小齒輪將動力傳遞給與之嚙合的大齒輪，再由大齒輪偏心位置的軸承將力傳遞給連桿傳動機構，將停車位展開，當車輛停車到位后，承重機構承擔車身大部分重量。當車輛駛離停車位以后，電機反轉，將停車位收回到初始狀態(tài)。

2 停車位各分支機構的設計

2.1 動力輸入部分

根據我們對電機工作條件和使用要求，機構展開與收回所需力的大致估算，至少需要1800N的力，才能將停車位可靠的展開與收回。于是我們選取51K40RGN-C減速式步進電機。它為臥式封閉結構。

其參數如下：

電機額定功率：40W；

電機額定電壓：220V；

電機額定電流：0.3A；

電機最大扭矩：77.8N·mm；

滿載轉速 38r/min；

電機伸出軸直徑D=12mm；

伸出軸長度E=27mm

機構所需力約為1800N

電機提供最大動力為：77.8N·mm * 27mm=2100.6N

2100.6N >1800N

故電機選取符合設計要求。

同時動力部分需要采取下沉式安裝，方便車輛的進出。

2.2 齒輪減速增矩裝置的設計

經過對停車位展開和收回所需時間、機構所需力與力矩、電機轉速等參數的參考與估算，減速裝置采用單級減速，如圖2-2-1所示，采用傳動比為4：1的兩個標準圓柱直齒輪，達到減速增距的效果。齒輪的材料我們選取的45鋼，后期進行表面淬火處理，提高齒輪強度，同時齒輪內部45鋼可保持其擁有一定的沖擊韌性。使其滿足設計要求。

2.2.3 齒輪幾何尺寸設計

齒數：由于采用閉式軟齒面?zhèn)鲃樱↓X輪齒數的推薦值Z1=17-30，取Z1=18，

所以，兩齒輪齒根彎曲疲勞強度滿足設計要求。

2.2.5 齒輪應力仿真分析

為了更加直觀的了解到兩齒輪的應力分布，更加有針對性的對齒輪進行硬化處理，同時對齒輪支承機構的設計進行相關調整。所以對兩齒輪進行了應力仿真分析。如圖2-2-2所示：紅色程度越深代表此處所受力越大，藍色區(qū)域則代表此處不受外力或力較小。為了對齒輪輪齒受力有一個定量的認識，我們對輪齒做了應力分析，如圖2-2-3所示。

根據齒輪應力分布圖，可以看出，齒輪受力主要集中在嚙合部位以及齒輪中心孔。所以設計兩齒輪的支撐方式時，采用懸臂式支承，在軸的一端用兩個軸承將齒輪軸限定，方便機構的布置和安裝，同時也能將齒輪軸和大齒輪準確定位。

2.3 連桿傳動機構的設計

通過對機構展開方式和機構運動軌跡的研究，最終選擇采用軸承、銷以及鋁桿之間的有效連接配合，如圖2-3-1所示，用五根鋁桿組成連桿傳動組，將動力傳遞給承重板及綠化板。以達到傳動、折疊、展開的效果。當電動機動力由齒輪減速機構傳遞到第一根傳動鋁條上時，通過軸承、銷等連接件，依次將動力傳遞給其他傳動桿，再將動力最終傳遞給承重板和綠化板，從而能實現機構平穩(wěn)的展開和收回。

2.4 承重部分的設計

承重部分主要由四塊承重板和停車位下方的承重墩組成，如圖2-4-1所示，通過對車輛自重和行駛阻力等數值的估算，當車輛駛入停車位后，車輛自重會對機構產生較大的壓力，同時車輛駛入和駛出停車位時，會產生較大摩擦力，對機構也會產生較大的反作用力。所以在停車位下方即綠化帶上設計了承重墩，車體重量大部分由其承擔，同時在停車位與承重墩接觸的部位，停車位承重板下方設置有凹槽，可與承重墩形成間隙配合，這樣就能夠使停車位在展開完畢后，車輛停車時對停車位的反作用力不會使停車位產生水平方向的滑移，當車輛駛入和駛出時，車輛對停車位產生的反向作用力也可以被承重墩吸收。從而大大減輕了停車機構的載荷，提高了停車機構的使用壽命。

3 停車位應用前景

隨著經濟的高速發(fā)展，人民物質生活水平的提高，汽車逐漸走進了千家萬戶。這就使得城市小區(qū)的停車位日趨緊張，已建成的城市小區(qū)由于占地面積有限等原因，無法再擴建大型停車場或停車設施。而設計的這種折疊式生態(tài)停車位。其設計簡潔、輕巧、可靠。與目前的專用水泥劃線停車位其相比，該停車位能節(jié)約75%的占地面積。有效的利用了小區(qū)綠化帶上方的空間。即使當綠化帶的邊緣不是規(guī)整直線時，該停車位也可根據實際情況機動安裝。只要小區(qū)綠化面積大于2.5m*5m，這種停車位就可以根據實際情況，機動安裝。當條件合適或綠化帶邊緣開闊平整時，由于此種停車位的制作以及安裝成本較低，于是可以并排大批量的安裝使用。在較好的緩解小區(qū)停車位緊張問題的同時，不對原有的小區(qū)綠化帶造成破壞。并且該停車位展開和收起均平穩(wěn)可靠、操作簡單、便于安裝、機動靈活、成本較低。適合大規(guī)模安裝使用。這種停車位應有比較廣泛的應用前景和市場。

4 結語

設計的這種折疊式生態(tài)停車位，從緩解已建成小區(qū)停車難的問題和小區(qū)生態(tài)環(huán)境保護的角度出發(fā)，體現了環(huán)保綠色、可持續(xù)發(fā)展的理念，能夠有效的緩解目前所面臨的小區(qū)停車難問題。

基金項目：本文系湖北理工學院2017年校級科研項目“基于虛擬現實的交通事故再現及評估技術研究”（項目編號17xjz02Q）成果之一。

參考文獻

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[3]吳宗澤.機械設計實用手冊.北京：化學工業(yè)出版社，1999.1.

作者簡介：

李士明（1983-），男，碩士，講師。