通用型多層地下停車裝置的設(shè)計(jì)

呂陽 馬躍 康真源 盧瑩香 張玉梅

摘要：為了解決城市停車難的問題，本文對現(xiàn)有停車裝置存在的問題和不足進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種通用型地下多層停車裝置，既可以合理有效的利用綠地面積，又可以充分利用地下空間，而且不妨礙綠植生長，車輛存取也方便。此外，該停車裝置還可以作為一種傳遞的媒介，向停車樓或地下停車場等運(yùn)送車輛。

Abstract： In order to solve the problem of urban parking difficulty， this paper analyzes the problems and deficiencies of the existing parking devices and designs a universal underground multi-storey parking device. It can not only rationally and effectively use the green area， but also make full use of the underground space， and it does not hinder the growth of the plants， the vehicle access is also convenient. In addition， the parking device can also be used as a medium of transmission to transport vehicles to parking buildings and underground parking lots.

關(guān)鍵詞：地下停車裝置；媒介；節(jié)省空間

Key words： underground parking device； media； space saving

中圖分類號：U491.7+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0131-02

0 引言

近幾年來，隨著我國汽車工業(yè)和房地產(chǎn)行業(yè)的飛速發(fā)展，城市汽車的數(shù)量急劇增加，增長容積率的同時(shí)卻少有與之配套的現(xiàn)代化的停車裝置，房地產(chǎn)開發(fā)和商業(yè)地產(chǎn)開發(fā)在建筑中大多采取較原始的自走式的停車裝置，占用土地較多，容納車輛有限，很難滿足停車需求。而且，車輛亂停亂放等現(xiàn)象，促使城市交通擁擠問題日益嚴(yán)重。停車問題成為各個(gè)城市面臨的一個(gè)亟待解決的難題。為解決停車難問題，我們想到了研發(fā)一款通用型多層地下停車裝置。

1 結(jié)構(gòu)原理

1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該裝置是由42步進(jìn)電機(jī)、控制板、驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)軸器、停車托板、滾珠絲杠、絲杠軸承等組成，整體框架由鋁型材構(gòu)成，型材的T型槽都是內(nèi)凹的，具有這種結(jié)構(gòu)的型材在對接時(shí)只有邊緣的線接觸，可有效防止松動(dòng)，T型槽的受力變形也被鎖定限制在彈性范圍內(nèi)，顯著提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)分為三層，在電機(jī)的帶動(dòng)下，通過聯(lián)軸器將電機(jī)與絲杠巧妙的結(jié)合，以達(dá)到共同旋轉(zhuǎn)的目的，驅(qū)動(dòng)停車托板在控制板設(shè)定的程序下實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定速升降，精密準(zhǔn)確的到達(dá)每一層的指定位置，完成整套裝置在空間上的運(yùn)轉(zhuǎn)。同時(shí)，聯(lián)軸器可對電機(jī)與絲杠之間發(fā)生的位移偏差進(jìn)行補(bǔ)償，并且能夠吸收運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的震動(dòng)和沖擊，從而起到了保護(hù)電機(jī)的作用；停車托板是由3D打印機(jī)制作完成，底部設(shè)有加強(qiáng)肋，有利于提高其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)停車托板上下移動(dòng)，具有高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)，同時(shí)，在傳動(dòng)過程中具有較好的自鎖性能和較小的摩擦阻力，保證了停車托板的平穩(wěn)運(yùn)行。從而達(dá)到高效、便捷、安全停車取車的目的。

1.2 工作原理

該裝置恰當(dāng)運(yùn)用了51單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)圈數(shù)控制。主要采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過控制板來控制電機(jī)的圈數(shù)、速度檔位和方向來實(shí)現(xiàn)其功能。而且具有掉電保護(hù)的作用，可以保存上次設(shè)定的參數(shù)，不需要反復(fù)設(shè)置。電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠相連，通過電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)停車托板實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)升降，通過控制板還可以調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，使整套裝置在空間上精密準(zhǔn)確的完成一系列運(yùn)轉(zhuǎn)。與傳統(tǒng)的停車裝置相比，更加方便、快捷。

該裝置主要運(yùn)用圖1中的電機(jī)帶動(dòng)絲杠對停車托板進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)停車托板的升降。

1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算和性能分析

1.3.1 理論設(shè)計(jì)

通過對現(xiàn)有停車裝置的分析和研究，我們設(shè)計(jì)了一款具有制造簡單、操作方便、堅(jiān)實(shí)耐用、便于存取車輛的地下通用型多層停車裝置，可達(dá)到如下三個(gè)目的：一是可以充分的利用地下空間；二是可以保證車輛的安全性；三是可向停車樓或地下停車場運(yùn)送車輛。

而考慮到傳統(tǒng)停車裝置建造在地表上的不美觀性和不安全性，我們?yōu)榇嗽O(shè)計(jì)了這款地下通用型多層停車裝置，如圖2、圖3所示。

1.3.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇

步進(jìn)電機(jī)有靜轉(zhuǎn)矩、步距角（涉及到相數(shù)）、及電流等要素組成。一旦這些要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。

①選擇電機(jī)的安裝規(guī)格。步進(jìn)電機(jī)的輸出功率是可變的。通常根據(jù)需要的轉(zhuǎn)矩大?。此獛?dòng)物體的扭力大小），來選擇不同型號的步進(jìn)電機(jī)。大致說來，扭力在0.8N·m以下，選擇28、35、39、42（電機(jī)的機(jī)身直徑或方度，單位：mm）；扭力在1N·m左右的，選擇57電機(jī)較為合適。扭力在幾個(gè)N·m或更大的情況下，就要選擇75、85、86、90、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。

②步距角的選擇。電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。電機(jī)的步距角應(yīng)等于或小于此角度。目前市場上步進(jìn)電機(jī)的步距角一般有0.36度/0.72度（五相電機(jī)）、0.9度/1.8度（二、四相電機(jī)）、1.5度/3度（三相電機(jī)）等。

③步進(jìn)電機(jī)的相數(shù)選擇。不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)，工作效果是不同的。相數(shù)越多，步距角就能夠做的比較小，工作時(shí)的振動(dòng)就相對小一些。大多數(shù)場合，使用兩相步進(jìn)電機(jī)（四相步進(jìn)電機(jī)）比較多。在高速大力矩的工作環(huán)境，選擇三相步進(jìn)電機(jī)是很實(shí)用的。

④電流的選擇。靜轉(zhuǎn)矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖（如圖4），判斷電機(jī)的電流。

通過分析可知：

電機(jī)選用42BYG步進(jìn)電機(jī)，步距角為1.8°，電流為1.7A，轉(zhuǎn)矩為0.55N·m，驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)采用共陽極接法，可以接24V的電壓，控制器采用直流電壓控制?？刂破鹘?24V直流電源，通過在控制器中手動(dòng)輸入程序來控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向、圈數(shù)和速度。

1.3.3 步進(jìn)電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比計(jì)算

已知：脈沖當(dāng)量δ=0.05 絲杠螺距K=4mm

步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)角B=1.8°

計(jì)算步驟：

絲杠旋轉(zhuǎn)一周的輸入脈沖數(shù)P'=K/δ

電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的輸入脈沖數(shù)P=360/B

絲杠傳動(dòng)比i=P/P'=（360·δ）/（K·B） =2.5

即：電機(jī)與絲杠的傳動(dòng)比i=2.5

1.3.4 性能分析

通過我們對本作品進(jìn)行理論分析，實(shí)驗(yàn)操作，本作品理論設(shè)計(jì)合理，能達(dá)到預(yù)期的功能。

2 創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用價(jià)值

2.1 創(chuàng)新點(diǎn)

①性能優(yōu)越，適應(yīng)性強(qiáng)：能承受高負(fù)載下工作，定位精度高，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)定速升降，環(huán)境適應(yīng)行強(qiáng)。②節(jié)省空間，保護(hù)車輛：該停車裝置將車置于地下，無論是風(fēng)雨還是沙塵雜物都無法對已停車輛造成傷害，達(dá)到了保護(hù)車輛的目的。③停車靈活，一位多用：該停車裝置共有三層停車位，不僅可以在路面上停車，還可用于草坪停車，充分的利用了有限的停車空間。此外，該停車裝置還可以作為一種傳遞的媒介，向停車樓或地下停車場等運(yùn)送車輛。④性價(jià)比高，維護(hù)方便：制造結(jié)構(gòu)相對簡單，加工容易、生產(chǎn)成本低，裝置后期保養(yǎng)維修技術(shù)要求較低，方便保養(yǎng)維修。

2.2 應(yīng)用價(jià)值

該裝置占地面積小，空間利用率高，通過充分利用已有土地和空間，盡可能的多停放車輛，有效地緩解了因停車難問題造成的城市壓力。使用該裝置停車，可以有效的解決“車多地少”的問題，規(guī)范了亂停亂放的現(xiàn)象，同時(shí)也減少了交通事故的發(fā)生。與傳統(tǒng)的停車裝置相比，更加具有實(shí)用性。同時(shí)，該裝置操作簡單，推廣和使用價(jià)值極其廣泛，主要應(yīng)用在草坪停車、小型停車場、小區(qū)停車以及路邊停車。在目前存在的停車裝置中，像這種把停車和運(yùn)送車輛結(jié)合起來的智能化停車裝置并不多見。而且，該停車裝置應(yīng)用靈活，可以根據(jù)實(shí)際情況改變停車層數(shù)。未來，相信這一設(shè)計(jì)在各個(gè)城市將會有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的通用型地下多層停車裝置主要應(yīng)用于草坪停車、小型停車場、小區(qū)停車以及路邊停車。該裝置可充分利用地下空間，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化升降，定位精度高，環(huán)境適應(yīng)行強(qiáng)，能有效解決車輛停車難問題。

參考文獻(xiàn)：

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