一種解決老小區(qū)停車難的單車位立體車庫

張叢 李瑜城 張?zhí)炜? 袁五洲 陳德勝

【摘 要】如今私家車全面進(jìn)入普通家庭，車位供不應(yīng)求，尤其是老小區(qū)。為解決老小區(qū)停車難問題，設(shè)計(jì)了一種單車位停放三輛車的立體車庫裝置。該裝置以連桿機(jī)構(gòu)、螺旋傳動機(jī)構(gòu)作為升降裝置，絲杠傳動帶動旋轉(zhuǎn)塊實(shí)現(xiàn)汽車限位。裝置結(jié)構(gòu)精簡，設(shè)計(jì)牢靠，適用面廣。

【Abstract】 Nowadays， private cars enter the ordinary families in an all-round way， and the parking spaces are in a short supply， especially in the old communities. In order to solve the difficult problem of parking in old communities， a kind of stereoscopic garage with three cars parked in the single car space is designed. In this device， connecting rod mechanism and screw drive mechanism are used as lifting device， and screw drive rotating block to realize vehicle position limit. The device is simple in structure， reliable in design and wide in application.

【關(guān)鍵詞】老小區(qū)；單車位；升降裝置；限位

【Keywords】old communities； single car space； lifting device； spacing

【中圖分類號】TB497 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）07-0129-02

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，私家車數(shù)量劇增，車位供不應(yīng)求的矛盾日益尖銳，尤其是老小區(qū)。老小區(qū)道路狹小，停車泊位更為匱乏，市面上常見的單車位垂直升降式立體車庫，雖然其占地面積為單車位，但是其裝置運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際立體空間要大于3個(gè)車位[1-2]。

為解決老小區(qū)停車難問題，設(shè)計(jì)出一種適合地少車多的老小區(qū)的單車位立體車庫，可單車位停放三輛車，不僅有效利用土地資源，而且緩解老小區(qū)停車難的壓力。

2 裝置簡介和工作原理

2.1 裝置簡介

本裝置采用液壓裝置作為驅(qū)動源，承載能力大且運(yùn)動平穩(wěn)，由升降裝置和限位裝置兩部分組成。以剪式升降機(jī)作為升降機(jī)構(gòu)，在老小區(qū)原有車位的基礎(chǔ)上，新建地下空間，提高單車位的空間利用率。每個(gè)載車板特設(shè)一個(gè)限位裝置，該裝置可根據(jù)不同類型的汽車軸距進(jìn)行調(diào)節(jié)，防止汽車停放過程發(fā)生滑移，保證車輛安全進(jìn)出、停放平穩(wěn)。車庫的模型如圖1所示。

2.2 工作原理

當(dāng)車輛入庫時(shí)，通過液壓驅(qū)動裝置驅(qū)動剪式升降機(jī)構(gòu)，剪式升降機(jī)構(gòu)升至對應(yīng)載車板位置，停穩(wěn)之后，后輪的限位塊旋轉(zhuǎn)上升，實(shí)現(xiàn)車輛停靠平穩(wěn)。出庫時(shí)，剪式升降機(jī)構(gòu)帶動載車板停至相應(yīng)位置，后輪限位塊旋轉(zhuǎn)下降，實(shí)現(xiàn)車輛出庫。該車庫最終能停放三輛車，兩輛車內(nèi)置于地下。

剪式升降機(jī)構(gòu)由載車板、直線導(dǎo)軌、螺旋傳動裝置、剪式連桿機(jī)構(gòu)組成。液壓驅(qū)動裝置與螺旋傳動裝置相連，螺紋軸的轉(zhuǎn)動帶動升降機(jī)構(gòu)沿著直線導(dǎo)軌平動，實(shí)現(xiàn)剪式升降機(jī)構(gòu)的升降運(yùn)動。當(dāng)汽車出庫或入庫時(shí)，判斷空余車位，剪式升降機(jī)構(gòu)上升至相應(yīng)位置。

如圖2所示，載車板3前面固定連接前輪限位塊4，前輪限位塊4的形狀為直角梯形，當(dāng)汽車駛?cè)胼d車板時(shí)，前輪與前輪限位塊4相接觸，不會磨損前輪。當(dāng)汽車?？糠€(wěn)定后，螺桿軸8b旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為法蘭8a的直線運(yùn)動，直至法蘭頂住與兩后輪限位塊5相連的連接軸10上，后輪限位塊5繞軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動?？筛鶕?jù)汽車軸距不同，控制法蘭8a的運(yùn)動行程，從而控制后輪限位塊5旋轉(zhuǎn)角度的大小。因此不同軸距都能實(shí)現(xiàn)對汽車后輪的限位。汽車前后輪都實(shí)現(xiàn)限位，保證汽車?？堪踩椒€(wěn)。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)角度范圍

汽車輪胎一般為18英尺，則D=18×25.4=457.2mm；載車板厚30mm。若對汽車進(jìn)行限位，后輪旋轉(zhuǎn)塊必須與后輪相切。當(dāng)旋轉(zhuǎn)塊轉(zhuǎn)動點(diǎn)b點(diǎn)與輪胎中心點(diǎn)o點(diǎn)于同一豎直方向時(shí)，旋轉(zhuǎn)角a最小，如圖3所示。則

3.2 車型長度范圍

前、后輪分別依靠其限位塊進(jìn)行限位。 當(dāng)車身較長時(shí)，前輪距前車身長度L1約為600mm，后輪距后車身長度L2為600mm。車身較短時(shí)，L1=L2=500mm。前、后輪限位塊曲率半徑大于汽車輪胎，其半徑R=300mm。已知前輪限位塊中心到后輪限位塊b點(diǎn)距離L3=4050mm。

①最大限位值

當(dāng)a趨近20.21°時(shí)，為汽車最大限位值。則：

Lmax=L1+L2+L3-R=4950mm

②最小限位值

當(dāng)a=90°時(shí)，為汽車最小限位值。則：

Lmin=L1+L2+L3-D-R=4442.8mm

則車長范圍為：4442.8mm≤L<4950mm，其限位裝置適用于市場上大部分車型。

3.3 絲桿軸的校核

一輛車重量大概是1500kg，載車板選波浪板，其μ=0.29，并考慮其許用值。當(dāng)載車板發(fā)生傾斜或裝置發(fā)生沖擊后，受到推力F′計(jì)算如下：

F′=2f車

則：F′=7105N

如圖4所示，為后輪旋轉(zhuǎn)塊受力情況。當(dāng)a=20.21°時(shí)，絲杠軸受到最大的彎矩。求得F到b點(diǎn)距離為：lF=78.98mm，且螺桿軸l=600mm。絲杠軸選用的材料是45鋼，直徑d=35mm，許用拉應(yīng)力[σ+]=355MPa，許用壓應(yīng)力[σ-]=235MPa。（忽略螺桿與螺母的重量）對b點(diǎn)取矩，則列平衡方程[3]：

F′·R-F·lF=0

F1+F2-F=0

F1=F2

M1=-F1·1/3·l

求得：δ=2.756MPa

其值遠(yuǎn)小于[σ+]和[σ-]，所以該裝置牢固可靠。

4 結(jié)語

隨著近年來私家車數(shù)量的劇增，老小區(qū)停車難的矛盾加重。文章所研究的解決老小區(qū)停車難問題的立體車庫機(jī)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)牢靠，不僅擺脫了老小區(qū)傳統(tǒng)的單一地上車庫模式，提高了單車位的空間利用率，而且其限位適用于大部分車型的汽車，限位可靠穩(wěn)定。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉曉娟，潘宏俠.垂直升降式立體車庫系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011（07）：16.

【2】智惠.居民用立體車庫設(shè)計(jì)[J].工業(yè)技術(shù)與實(shí)踐，2017（08）：163-164.

【3】趙關(guān)康，張國民.工程力學(xué)簡明教程第三版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.