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摘? ?要：近年來，私家車數(shù)量與日俱增，車多車位少導(dǎo)致的停車難引起了一系列的社會問題，不僅不方便市民的出行和生活，也影響了城市的規(guī)劃和發(fā)展。解決停車難問題成為當(dāng)今各大城市不得不面對的一個難題，同時也促進(jìn)了停車管理行業(yè)的發(fā)展。文章中的設(shè)計(jì)是利用鏈條傳動升降技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車的升降，再利用鋼架結(jié)構(gòu)保證車輛的安全，并通過底部導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)裝置的橫向移動，最后利用單片機(jī)控制構(gòu)成裝置的控制系統(tǒng)。此裝置可以實(shí)現(xiàn)合理利用有限小區(qū)街邊停車空間以及在無人管理下運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：半自動式;鏈條傳動;機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);單片機(jī);立體停車

1? ? 立體停車位概述

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟(jì)快速增長，人們物質(zhì)生活的需求得到不斷滿足，城市建設(shè)的速度也在不斷增長，而私家車的數(shù)量與日俱增，隨之帶來的是停車產(chǎn)業(yè)的不斷壯大。停車場等基礎(chǔ)設(shè)施的建造是保證居民生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)快速平穩(wěn)增長的前提，停車難勢必會造成交通上的問題。

在車位和車輛數(shù)量嚴(yán)重失衡的背景下，亂停、無處停成了居民生活的現(xiàn)狀，也影響了交通和一系列的社會問題。根據(jù)“國家暢通工程”（公交管﹝2005﹞173號）的要求，每一百輛機(jī)動車中應(yīng)該保有45個公告車位，然而國際通行標(biāo)準(zhǔn)城市的機(jī)動車保有量與停車位總數(shù)之比最低應(yīng)為1.0∶1.2，目前國內(nèi)各大城市無論按何種標(biāo)準(zhǔn)，停車位的缺口都極大，成為遏制城市發(fā)展的因素之一。

目前，市面上流通的立體式停車位主要有4種類型，即升降橫移式、垂直升降式、巷道堆垛式和簡易升降式。其中，升降橫移式立體停車場具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、操作簡單和造價(jià)低的特點(diǎn)，適用于在建筑地下室建設(shè)或平面停車庫改建工程中。該種停車庫一般有2～5層，可以根據(jù)空間和地形實(shí)現(xiàn)任意排列組合。垂直升降式立體停車庫適用于較高建筑中，通常會建造在城市的中心。雖然占地位置小，但是成本較高，建設(shè)時安裝和安全方面的難度較高。巷道堆垛式立體停車庫是使用堆垛機(jī)進(jìn)行車輛存取的停車庫，雖然采用的是自動化操作，但是依舊存在建設(shè)難度和成本過高的問題。

本文是針對以上發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)計(jì)的一個適用于路邊側(cè)方停車，可以就地改造、節(jié)約成本的新型雙層立體停車位，對半自動小區(qū)雙層停車位的工作原理進(jìn)行了介紹。

2? ? 工作原理

本文設(shè)計(jì)的半自動小區(qū)雙層停車位主要由承重裝置（雙立柱）、一塊停車板和升降裝置以及動力裝置組成。運(yùn)動原理：車主將車停在地面上未啟動的裝置上，下車按下裝置的啟動按鍵，控制升降的電機(jī)和控制裝置移動的電機(jī)同時啟動，電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動動定滑輪組的轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動鋼絲繩卷筒驅(qū)動機(jī)，鋼繩通過滑塊與板子相連，隨著鋼絲逐漸纏繞在轉(zhuǎn)軸上，停車板緩慢上升，傳感器感應(yīng)到板子到達(dá)指定高度后，停車裝置再通過電機(jī)的轉(zhuǎn)動帶動滑塊進(jìn)行橫向的移動，車主將車開進(jìn)擋板內(nèi)時，板面有凹槽卡住車輪，使其固定在裝置上，上升原理和下降原理相同。半自動小區(qū)雙層停車位模型如圖1所示。

3? ? 前后立柱的設(shè)計(jì)

立體停車位前后兩立柱是停車位支撐的主要部分，兩個立柱的設(shè)計(jì)打破以往單臂懸臂梁雙層停車的設(shè)計(jì)，使車輛有更穩(wěn)定的支撐，讓板子更平穩(wěn)地升降，不會因?yàn)榱⒅牧α坎蛔愣鴥A倒（見圖2），所以立柱材料的選擇以及底部穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)尤為重要。在選擇上升的過程中優(yōu)先考慮安全問題，其次，考慮經(jīng)濟(jì)性等因素。

鋼絲繩卷筒驅(qū)動機(jī)構(gòu)在起重機(jī)械上被廣泛地運(yùn)用，是使用上較為成熟的技術(shù)，可以靈活地在空間中變向布置。且可以直接用肉眼判斷出鋼絲繩的失效狀況。缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)較大，在高度上也有一定的限制。

鏈條提升式在結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)上都比較有優(yōu)勢，且在低層電梯和立體式停車庫（垂直升降或平面移動式）上都有應(yīng)用。在對停車速度要求不高的低層立體停車位中較為廣泛的使用。

立柱上的升降系統(tǒng)采用定滑輪和動滑輪組成的滑輪機(jī)構(gòu)傳遞動力。整個動力系統(tǒng)由立柱頂部的定滑輪和安裝在板子上的動滑輪以及鋼絲繩卷筒驅(qū)動機(jī)組成。具體運(yùn)動結(jié)構(gòu)如圖3所示，電機(jī)放置在底部箱體，為此裝置提供拉力。

4? ? 停車板的設(shè)計(jì)

板子采用Q345A型鋼材，此鋼材的強(qiáng)度足夠普通轎車的停放，選材和大小的相關(guān)計(jì)算如下：

根據(jù)大部分私家車大小的實(shí)際情況以及參考一般側(cè)方停車車位，將停車板選定長為5 200 mm，寬為2 500 mm，厚為30 mm的鋼材。

鋼材重量M為鋼材的長（單位m）×寬（單位m）×厚（單位mm）×密度ρ（鋼鐵密度ρ=7.85 g/m3）組成，承重板結(jié)構(gòu)如圖4所示，計(jì)算如下：

鋼板重量M=5.2×2.5×30×7.85=3 061.89 kg

承重板與立柱之間的連接依靠與板子連接的滑動裝置提供，如圖5—6所示。

板子在帶動汽車上升時兩端滑塊承受上升的拉力，中間承受汽車的壓力。所以滑塊與板子的連接部分會受到剪切力。剪切力的計(jì)算如下：

F（剪切力）=A（剪切面截面積）×τ（剪切應(yīng)力）

A（剪切面積）=30 mm（板材厚度）×2 500 mm（板材寬度）=75 000 mm2=0.075 m2

Q345鋼板剪切應(yīng)力=172.5 MPa=1.725×108 Pa

F=0.075 m2×1.725×108 Pa=1 293 t

家用小轎車重量在2 t以內(nèi)，所以，板子可以帶動小汽車的上升并且不會斷裂。

5? ? 電機(jī)箱體的設(shè)計(jì)

箱體的大小：長600 mm、寬500 mm、高500 mm。箱體內(nèi)部放置一長390 mm、寬360 mm、高260 mm電機(jī)帶動轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動來控制鋼絲的纏繞與放出，如圖7所示。

由前面的計(jì)算可知，板重為3 061.89 kg，小轎車重量為1～2 t。每個電機(jī)帶動兩個滑輪裝置，又因?yàn)橛袃筛?，所以每個電機(jī)只需提供1/4（板重+車重）的力便可帶動裝置的升降，左右移動則用另一電機(jī)帶動。箱體與滑軌相連，如圖8所示。

6? ? 電路設(shè)計(jì)

電源部分采用雙供電源供電，在裝置上方安裝太陽能板收集光能給蓄電池充電，當(dāng)碰到陰天的情況下，蓄電池電量不足時與電網(wǎng)相連供電，實(shí)現(xiàn)裝置總體的節(jié)能效果。主開關(guān)實(shí)現(xiàn)整個電路系統(tǒng)的通斷，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，按下按鈕可以讓整個裝置停止運(yùn)行，電路設(shè)計(jì)如圖9所示。

電感開關(guān)實(shí)現(xiàn)了停車板的定點(diǎn)升降，避免電機(jī)持續(xù)的轉(zhuǎn)動導(dǎo)致裝置損壞，且使使用者更加簡單地使用本裝置。單片機(jī)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)裝置的移動和升降，利用3擋開關(guān)來控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)?？刂崎_關(guān)示意如圖10所示。

裝置的運(yùn)行如下：當(dāng)使用者把開關(guān)按到下時，兩個電機(jī)反轉(zhuǎn)（同步運(yùn)行），另一個電機(jī)正轉(zhuǎn)，控制板子的電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制移動的電機(jī)轉(zhuǎn)速不同。此時，裝置往外移動，且停車板穩(wěn)步下降，當(dāng)裝置下降到一定位置時，接近開關(guān)靠近限位的擋片，采用了紅外式的接近開關(guān)，在離擋片一定距離之后會自動斷電，使設(shè)備在固定位置停止，隨后裝置停止運(yùn)行。此時把車停至裝置上，再按上，控制升降的兩個電機(jī)正轉(zhuǎn)，其余電機(jī)延時反轉(zhuǎn)，當(dāng)板子到設(shè)定的高度時，接近開關(guān)觸碰金屬片，裝置停止運(yùn)行?？刂破髯鳛橐粋€箱體固定在裝置的后方。

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