曹泰銘 周桂宇

摘要：本裝置主要對(duì)新型無(wú)避讓可旋轉(zhuǎn)立體停車庫(kù)的慧魚模型進(jìn)行搭建、仿真，采用改進(jìn)的平行四邊形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車位升降，在二層底盤上安裝旋轉(zhuǎn)裝置，直接旋轉(zhuǎn)車頭方向，取車方便。并通過(guò)對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析得出結(jié)論，其設(shè)計(jì)具有合理性，實(shí)際投產(chǎn)后，占地面積小，適應(yīng)路況多，減少停車時(shí)間，降低駕駛者取車難度。

Abstract： This device mainly constructs and simulates the hui fish model of the new rotating three-dimensional parking garage， adopts the improved parallelogram mechanism to realize the parking space lifting， installs the rotating device on the second floor chassis， directly rotates the direction of the locomotive， and takes the car conveniently. Through the dynamic analysis of the key structure， it is concluded that the design is reasonable. After the actual production， it will cover a small area， adapt to more road conditions， reduce the parking time and reduce the difficulty for drivers to get the car.

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)立體停車庫(kù);慧魚模型;動(dòng)力分析

Key words： rotary three-dimensional parking garage;fish model;dynamic analysis

中圖分類號(hào)：U491.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0137-02

1 ?立體車庫(kù)的背景

停車問(wèn)題是城市在發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的靜態(tài)交通（車輛停放狀態(tài)）問(wèn)題，靜態(tài)交通是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通（車輛行駛狀態(tài)）而存在的一種交通形態(tài)，二者相互聯(lián)系，互相影響。

當(dāng)前，我國(guó)許多大城市如北京、上海、深圳都開(kāi)始大力發(fā)展機(jī)械式立體停車產(chǎn)業(yè)。首先，機(jī)械車庫(kù)具有突出的節(jié)地優(yōu)勢(shì)。以往的地下車庫(kù)由于要留出足夠的行車通道，平均一輛車就要占據(jù)40平方米的面積，而如果采用雙層機(jī)械車庫(kù)，可使地面的使用率提高80%-90%，如果采用地上多層（21層）立體式車庫(kù)的話，50平方米的土地面積上便可存放40輛車，這可以大大地節(jié)省有限的土地資源，并節(jié)省土建開(kāi)發(fā)成本。

目前常見(jiàn)的立體車庫(kù)有升降橫移類機(jī)械式，其缺點(diǎn)是每組設(shè)備必須留有至少一個(gè)空車位，鏈條牽動(dòng)運(yùn)行過(guò)程不具有防止傾斜墜落功能;垂直循環(huán)類機(jī)械式，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，沒(méi)有完善的閉鎖和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，采用足夠的安全措施和消防系統(tǒng)，相對(duì)比較故障率高;水平循環(huán)類機(jī)械式，可以省去進(jìn)出車道，提建于狹長(zhǎng)地形的地方，降低拉通風(fēng)裝置的費(fèi)用，若多層重疊可為大型停車場(chǎng)。但因一般只有一個(gè)出入口，所以存取車時(shí)間較長(zhǎng)。在停車設(shè)備的市場(chǎng)份額約占3-5%。

本次設(shè)計(jì)旨在解決現(xiàn)有停車普遍存在的問(wèn)題，多數(shù)立體停車裝置存在取車時(shí)車輛相互干擾的問(wèn)題，本裝置采用改進(jìn)的平形四邊形結(jié)構(gòu)，相互取車不影響，并且第二層車具有可旋轉(zhuǎn)功能，能方便進(jìn)行車頭調(diào)換，存取車方便快捷。

2 ?總體方案分析

本裝置通過(guò)電機(jī)，齒輪齒條傳動(dòng)，達(dá)到將汽車旋轉(zhuǎn)，提升目的，整體設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

設(shè)計(jì)方案里面的旋轉(zhuǎn)底盤采用了齒輪系來(lái)解決問(wèn)題，用于控制速度的變化，將齒輪與旋轉(zhuǎn)盤用一根旋轉(zhuǎn)軸固定，齒輪完全與旋轉(zhuǎn)盤配合。當(dāng)齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)盤隨之也跟著旋轉(zhuǎn)。也同樣利用軸分隔開(kāi)了旋轉(zhuǎn)盤和托盤的距離，為中間發(fā)動(dòng)機(jī)以及其他零部件的配合創(chuàng)造了空間，在下托盤上增加電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)上同軸固定旋轉(zhuǎn)的齒輪，齒輪的模數(shù)等參數(shù)相同，在電機(jī)同軸上的齒輪采用的是小齒輪，固定于底盤的齒輪采用的是比較大的齒輪，為了保證汽車在地面上的穩(wěn)定性，本次設(shè)計(jì)將旋轉(zhuǎn)的時(shí)間定為10-20秒，若單純的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，速度難以控制且過(guò)快，所以采用了小齒輪帶動(dòng)大齒輪的設(shè)計(jì)，這樣有效的減緩了速度，再加上本次設(shè)計(jì)采用了TX控制器，也能更合理有效的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂票敬卧O(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的速度以及時(shí)間，并且旋轉(zhuǎn)盤兩側(cè)加有兩個(gè)幅度極低的斜坡，便于汽車的行駛，并且下托盤和旋轉(zhuǎn)盤保持著一定的間隙，但是間隙非常的小，保證空間和成本的節(jié)省，旋轉(zhuǎn)盤的設(shè)計(jì)第一是為了節(jié)省時(shí)間，第二是為了適應(yīng)各種地形，特別是單行道路況。

3 ?創(chuàng)新點(diǎn)分析

本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的無(wú)避讓轉(zhuǎn)向停車裝置運(yùn)行過(guò)程中最大的兩個(gè)特點(diǎn)就是無(wú)避讓和可旋轉(zhuǎn)以及其的一些內(nèi)部構(gòu)造。

第一點(diǎn)無(wú)避讓，無(wú)避讓及時(shí)在盡可能節(jié)省時(shí)間的情況下，不挪動(dòng)另一輛車的情況下，實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)汽車進(jìn)出和挪動(dòng)。

第二點(diǎn)可旋轉(zhuǎn)功能。無(wú)避讓轉(zhuǎn)向停車裝置底盤與齒輪固定在一起，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)帶動(dòng)齒輪系，帶動(dòng)齒輪系轉(zhuǎn)動(dòng)，底盤隨之旋轉(zhuǎn)，本次設(shè)計(jì)利用小齒輪與大齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)底盤旋轉(zhuǎn)的速度控制，并且增加控制器，可以根據(jù)實(shí)際的停車情況進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。

假設(shè)本次設(shè)計(jì)停車位旁邊的路是單行道單行道一般寬度為3.5米左右，車長(zhǎng)一般為5米左右，若車停在車庫(kù)中，車長(zhǎng)遠(yuǎn)大于單行道的寬度，司機(jī)至少需要三次的倒車轉(zhuǎn)向等各種操作來(lái)將車開(kāi)出車庫(kù)，并且經(jīng)常會(huì)發(fā)生不必要擦掛。旋轉(zhuǎn)功能達(dá)到幫車主節(jié)省停車的時(shí)間，減少一些不必要損失的發(fā)生，以及減少司機(jī)停車取車難度的目的。

第三點(diǎn)平行四邊形結(jié)構(gòu)，平行四邊形對(duì)邊長(zhǎng)度相等，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，底盤固定的情況下平行四邊形兩邊同時(shí)運(yùn)動(dòng)，到達(dá)上平面平整且穩(wěn)定的目的，平行四邊形結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性確保了機(jī)構(gòu)能承載較大的力，保證了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性。

4 ?立體車庫(kù)運(yùn)動(dòng)分析及動(dòng)力分析

4.1 運(yùn)動(dòng)分析

正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)共同組成了運(yùn)動(dòng)學(xué)研究中的正反兩個(gè)方面，聯(lián)系緊密、相輔相成。只有同時(shí)具備了這兩個(gè)方面的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程表達(dá)式，才能完整的反映出來(lái)該裝置的運(yùn)動(dòng)情況。正運(yùn)動(dòng)學(xué)就是在知道了各桿件運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的前提下，通過(guò)數(shù)學(xué)模型推算出來(lái)該裝置的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。反之，逆運(yùn)動(dòng)就是在知道了該裝置姿態(tài)的前提下，通過(guò)數(shù)學(xué)模型推算出來(lái)各桿件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

下方平臺(tái)的停車位可以供車輛自由停取存放，是一個(gè)獨(dú)立的空間。旋轉(zhuǎn)盤與托盤固定在在一起，支撐桿上固定齒條，太陽(yáng)能微型馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速箱，減速箱與齒條嚙合，控制電機(jī)往下運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)盤在支撐桿的帶動(dòng)下緩慢往下降落，當(dāng)下降到最底端時(shí)，觸碰式按鈕觸發(fā)，裝置自動(dòng)停止運(yùn)行，汽車可以正常駛?cè)胄D(zhuǎn)盤上停放，并占據(jù)下方平臺(tái)外的另一個(gè)車位。當(dāng)處于狹小地形時(shí)，處于底端旋轉(zhuǎn)盤可以根據(jù)當(dāng)時(shí)的路況選擇豎直或者橫向變換旋轉(zhuǎn)盤的方向，當(dāng)汽車停車就緒后，旋轉(zhuǎn)盤復(fù)位，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，托盤承載著汽車緩慢上升，當(dāng)達(dá)到限定高度時(shí)，觸發(fā)開(kāi)關(guān)，裝置自動(dòng)停止，完成停車任務(wù)。

4.2 動(dòng)力學(xué)分析

動(dòng)力學(xué)的分析不論是對(duì)該裝置的仿真研究，還是實(shí)時(shí)控制都是具有重要作用的。它反映出了此裝置的運(yùn)動(dòng)和力學(xué)特性之間存在的規(guī)律，對(duì)裝置的傳動(dòng)方案具有重要的指導(dǎo)意義。動(dòng)力學(xué)的研究中涉及多種物理量，用到的理論方法也更加深入，因此比運(yùn)動(dòng)學(xué)分析更加復(fù)雜。對(duì)停車裝置局部零件用PROE受力分析，包括支撐桿受力分析圖如圖2a）所示、齒根受力分析圖如圖2b）所示，齒頂受力分析圖如圖2c）所示。

5 ?總結(jié)

通過(guò)對(duì)雙層立體車庫(kù)進(jìn)行模型搭建，控制器控制實(shí)現(xiàn)雙側(cè)無(wú)避讓可旋轉(zhuǎn)立體車庫(kù)，并對(duì)支撐桿、齒頂、齒根進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，能達(dá)到城市用立體車庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)停車空間的縱向合理分布，提高單位土地面積的“車容率”。一個(gè)平面車位平均占地面積為27.5平方米至35平方米，而立體車位只需0.9平方米到7.5平方米，優(yōu)勢(shì)明顯。

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