絲桿傳動的剪叉式立體車庫的設(shè)計(jì)

李喆?！⑷f　周進(jìn)良

【摘 要】針對現(xiàn)階段城市老舊小區(qū)停車難的問題，研究了一種結(jié)構(gòu)簡單、受力可靠、停取方便的小型立體車庫裝置。兩組絲桿驅(qū)動裝置的前進(jìn)與后退，內(nèi)含有電磁鐵的擋塊啟到支撐、限位以及固定絲桿的作用，兩個支撐桿中間通過銷連接組成剪叉式結(jié)構(gòu)，分別連接裝置的上部與下部，控制機(jī)構(gòu)的上升與下降，旋轉(zhuǎn)平臺中的旋轉(zhuǎn)裝置可以使旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)90°。該裝置結(jié)構(gòu)簡單可靠、受力狀況良好、空間利用率高，而且易于改造搬運(yùn)，方便老舊小區(qū)停車位的改造，具有良好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】立體車庫；剪叉式；絲桿；電磁力

中圖分類號：TH69 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）11-0082-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.034

【Abstract】In view of the problem of parking in the old urban districts， this paper studied a simple Mini garage equipped with simple structure， reliable force and convenient parking.Two groups of guide screw driving mechanism's back and forward The block with the electromagnet is applied to support， limit and fixed guide screw. The two supporting rods are connected by a pin in the middle to form a scissors type structure， which is respectively connected with the upper part and the lower part of the device， and the rise and fall of the control mechanism. The rotating device in the rotary platform can rotate the rotating platform 90 degrees. The structure of the device is simple， reliable， good in force， high in space utilization， and easy to transform and carry. It is convenient for the renovation of old residential area and has good application prospect.

【Key words】Stereo garage； Shear fork type； Guide screw； Electromagnetic force

0 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國的汽車保有量在不斷的增加，但是城市停車設(shè)施的增長卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于車輛的增長，導(dǎo)致停車難的問題日趨尖銳。目前，市場上的立體車庫有升降橫移式、垂直循環(huán)式、巷道堆垛式等便于集中存放的大型立體車庫，以及小型適用于家庭使用的簡易升降式立體車庫[1]。大規(guī)模集中存放的大型立體車庫成本高昂，停車取車時間較長，若遇到用車高峰期，會出現(xiàn)擁堵的問題，而且大型立體車庫結(jié)構(gòu)復(fù)雜、改建困難，不適合對已建設(shè)完成的區(qū)域進(jìn)行改造；現(xiàn)有的投入使用的小型立體車庫為簡易升降式立體車庫，這種立體車庫只能進(jìn)行直上直下的運(yùn)動，若上層取車，需要下層車輛為其讓位，上層存取車對下層車輛均有影響，有很大的不方便性?，F(xiàn)有的公開的無避讓的小型立體車庫，均存在著傾覆力較大等問題，其立柱和載車板的連接處在啟動制動時動態(tài)響應(yīng)位移較為明顯， 容易產(chǎn)生變形失效。[2]

1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1.1 平移機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)無避讓式的立體車庫，第二層的載車平臺需要在原停車位之外進(jìn)行升降運(yùn)動，以免與下層車輛干涉，因此需要一個平移機(jī)構(gòu)將二層的載車平臺移出。本文擬采用兩組絲桿來驅(qū)動裝置的平移運(yùn)動。每一組絲桿由兩個旋向相反的絲桿組成，絲桿由兩端的擋塊支撐，前運(yùn)動小車與左旋絲桿相配合，后運(yùn)動小車與右旋絲桿相配合。電機(jī)帶動絲桿轉(zhuǎn)動時，運(yùn)動小車會進(jìn)行平移運(yùn)動，并帶動連在其上的其它機(jī)構(gòu)進(jìn)行平移。通過受力分析，旋向相反的絲桿，受力更加合理，運(yùn)動時更加平穩(wěn)。為保證裝置能夠完全平移出，后滑動小車較短，前滑動小車較長，且前滑動小車僅有后部有螺紋，前部為中空，前滑動小車在平移到極限位置時會從絲桿中伸出，采用這樣的結(jié)構(gòu)避免與前擋塊發(fā)生干涉?；瑒勇菽附z桿傳動滑動螺母絲桿相比于滾柱絲桿，具有自鎖的功能，對于載車平臺來說更加安全，而且相比于滾珠絲桿，不容易發(fā)生干涉現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)更加順利。[3]

1.2 載車平臺的設(shè)計(jì)

為方便車輛直接駛?cè)肷蠈拥妮d車平臺，載車平臺需要一個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。載車平臺由旋轉(zhuǎn)平臺、升降平臺以及上滑塊組成。上滑塊與升降平臺相連，上滑塊可以沿升降平臺上的軌道滑動。剪叉式結(jié)構(gòu)與上滑塊以及升降平臺鉸接。升降平臺上有控制旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，并在90°上按有觸點(diǎn)開關(guān)，以限制旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)角度。，由于旋轉(zhuǎn)平臺離地面有一定距離，因此旋轉(zhuǎn)平臺的前后兩端均有一個坡度，便于車輛進(jìn)出旋轉(zhuǎn)平臺。

1.3 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為減少二層載車平臺所受到的傾覆力，擬采用剪叉式結(jié)構(gòu)。兩個支撐桿中間通過銷連接組成剪叉式結(jié)構(gòu)，兩組剪叉式結(jié)構(gòu)支撐起載車平臺[4]。剪叉式結(jié)構(gòu)分別連接裝置的上部與下部，下部分別于前運(yùn)動小車和后運(yùn)動小車鉸接，上部分別與升降平臺和上滑塊鉸接。當(dāng)裝置要進(jìn)行升降運(yùn)動時，右旋絲桿與后滑動小車固定，左旋絲桿旋轉(zhuǎn)帶動前滑動小車運(yùn)動，同時上滑塊在升降平臺上滑動，兩支撐桿之間的角度變大，剪叉式結(jié)構(gòu)折疊，載車平臺下降。剪叉式結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載量大、驅(qū)動裝置通過性強(qiáng)和操控性好的特點(diǎn)[5]，將其應(yīng)用在立體車庫中可以很好地克服傾覆力的影響。

1.4 安全與自鎖裝置

為保證上層車輛不會突然墜落，本裝置在前后兩個擋塊內(nèi)有電磁鐵，當(dāng)運(yùn)動小車運(yùn)動到極限位置時，電磁鐵通電將運(yùn)動小車固定在原地，運(yùn)動小車靜止，剪叉式結(jié)構(gòu)就不會折疊，載車平臺就不會下降。同時，滑動絲桿具有一定的自鎖性，即使在停電時，也能保證載車平臺不會墜落。通過受力分析選擇旋向相反的絲桿，滑動小車受到的合力與螺旋斜面的支持力之間的夾角更小，更能落在摩擦角范圍內(nèi)，自鎖性更好。減速箱內(nèi)也有對絲桿鎖緊裝置，防止絲桿在不工作時受力轉(zhuǎn)動。

2 裝置運(yùn)行過程

（1）裝置處于初始狀態(tài)。與左旋絲桿相連的后擋塊內(nèi)的電磁鐵產(chǎn)生作用，將前運(yùn)動小車緊緊的固定在該位置，此時裝置靜止在原處，絲桿的自鎖性能也有一定的安全防護(hù)功能，即使在停電時也可避免平臺下落。

（2）裝置平移到指定位置。當(dāng)裝置需要平移時，與右旋絲桿相連的前擋塊斷電，電磁力消失，電機(jī)啟動，經(jīng)過變速箱，同時驅(qū)動右旋絲桿和左旋絲桿旋轉(zhuǎn)，兩者轉(zhuǎn)向相反。通過螺紋傳動，帶動前運(yùn)動小車與后運(yùn)動小車向前運(yùn)動，到達(dá)指定位置時，與右旋絲桿相連的前擋塊通電，其電磁力將后運(yùn)動小車固定在該位置，平移動作完成。

（3）裝置旋轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。平移動作完成后，旋轉(zhuǎn)平臺中的旋轉(zhuǎn)裝置帶動旋轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，在90°處具有觸點(diǎn)開關(guān)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到90°時，旋轉(zhuǎn)平臺碰到觸點(diǎn)開關(guān)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動停止，該動作完成。

（4）裝置進(jìn)行升降運(yùn)動。旋轉(zhuǎn)動作完成后，減速器換擋，此時電機(jī)只能驅(qū)動左旋絲桿運(yùn)動，此時前運(yùn)動小車向前運(yùn)動，后運(yùn)動小車固定不動。隨著前運(yùn)動小車向前運(yùn)動，剪叉式結(jié)構(gòu)開始折疊，升降平臺下降，直到地面。此時汽車可以直接開到旋轉(zhuǎn)平臺上。

（5）此后的步驟即為上面步驟的逆過程，汽車停好后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，左旋絲桿反轉(zhuǎn)，前運(yùn)動小車向后運(yùn)動，后運(yùn)動小車固定，升降平臺升起；旋轉(zhuǎn)平臺中的旋轉(zhuǎn)裝置帶動旋轉(zhuǎn)平臺進(jìn)行反向旋轉(zhuǎn)90°；與右旋絲桿相連的前擋塊斷電，變速箱換擋，電機(jī)驅(qū)動左旋絲桿與右旋絲桿同時反轉(zhuǎn)，裝置進(jìn)行平移運(yùn)動，回到起始位置；達(dá)到起始位置后，與右旋絲桿相連的前擋塊后擋塊通電，將前運(yùn)動小車固定在該位置，運(yùn)動完成。

3 總結(jié)

本裝置是為解決老舊小區(qū)停車難的問題提出的一種小型的立體車庫，該裝置以剪叉式結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝置的升降運(yùn)動，以絲桿來驅(qū)動裝置的平移運(yùn)動，位于升降平臺上的電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)平臺旋轉(zhuǎn)，很好地解決了現(xiàn)有的簡易升降式立體車庫中存在的上下層存取車相互干擾的情況，也解決了現(xiàn)有的無避讓立體車庫的受傾覆力較大。結(jié)構(gòu)簡單，受力狀況良好，無液壓裝置，成本較低，便于對已有的停車位進(jìn)行改造；建設(shè)位置靈活，可以在一些空間較小的區(qū)域修建，能夠充分的利用有限的空間。整套裝置設(shè)計(jì)新穎，應(yīng)用前景較高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]溫沁月，魯力群.國內(nèi)外立體車庫現(xiàn)狀及發(fā)展綜述[J].物流工程與管理，2016，38（07）：159-161

[2]陳劍，李兆軍，黃林凱，劉福秀.無避讓式立體車庫非線性動力學(xué)模型及仿真[J].裝備制造技術(shù)，2014（07）：187-189+195.

[3]陸體文，沈小華，劉旭帥，潘瑞，李崚灣.新型立體車庫升降機(jī)械設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2014（09）：28-34.

[4]一種滑行搖曳式剪叉立體車庫（P）.中國.實(shí)用新型專利. CN204754361U. 2015，11，11.

[5]杜干.升降平臺升降機(jī)構(gòu)研究現(xiàn)狀分析[J].機(jī)械工程與自動化，2013（02）：205-207.