小型側(cè)方位立體停車裝置結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計

許偉壹

【摘 要】為改善沒有地下停車位的老舊小區(qū)道路擁擠和停車難的現(xiàn)象，創(chuàng)新設計一款小型側(cè)方位立體停車裝置，可在小區(qū)道路的一側(cè)安裝，可上層獨立安裝也可上下組合安裝，提高道路旁的空間利用率。該裝置主體由載車板、支架、連桿、導軌和電機組合而成;上層車輛的存取，需要通過多桿機構(gòu)帶動載車板進行平移或升降，從而達到存取目的;下層車輛通過移動絲杠帶動載車板，載車板下安裝滾輪，實現(xiàn)平移完成車輛存取。

【關(guān)鍵詞】側(cè)方位;停車裝置;結(jié)構(gòu)設計

中圖分類號： U491.71文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）20-0015-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.006

0 引言

小型停車機械裝置可實現(xiàn)汽車的便捷存取，廣泛適用于小區(qū)，中小型商場，酒店，醫(yī)院，工廠，寬窄路面等地。通過市場調(diào)研，目前國內(nèi)市場小型停車裝置主要裝置及其性能分析如表1所示[1]。

通過對小型機械裝置的市場調(diào)研可知，現(xiàn)有產(chǎn)品有如下特點：可實現(xiàn)空間利用，但存取不便;高度太高，對材料強度要求較高，同時也存在安全隱患，適用場地受限;裝置機構(gòu)零件相對較多，其質(zhì)量也相對較大，不容易進行搬運，并且制造成本也比較高。推廣和應用價值不高。

經(jīng)過市場調(diào)查研究，我們團隊創(chuàng)新設計了這款小型側(cè)方位立體停車裝置，在市場已有的小型機械裝置的基礎上做到了以下創(chuàng)新：

（1）市場已有產(chǎn)品相比，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣。

（2）設計巧妙，實現(xiàn)無避讓式存取?？蓡蝹€使用也可多個組合安裝，使用靈活多變。

（3）現(xiàn)在很多停車裝置的設計以垂直于車輛行駛路面的設計為主，而老小區(qū)的空間有限，很多是側(cè)方位的形式停車，本裝置針對側(cè)方位停車進行的設計。

（4）利用多桿機構(gòu)實現(xiàn)其結(jié)構(gòu)的緊湊性，上下層相互獨立，停車取車互不影響。而且對于沒有設置停車位的地方，此裝置可以只用上層停車裝置，實現(xiàn)車輛在馬路邊綠化帶上的停放，不會影響下方低于1.5米高的綠植生長。

1 設計思路和方案

該裝置為一套一位兩車立體的停車裝置。載車板的上方車位是通過步進電機驅(qū)動裝置的多桿機構(gòu)，再由機構(gòu)的升降與平移來實現(xiàn)，從而保證上方車位車輛的存取。下方車在的存取相對較簡單，只需通過絲杠的傳動就能完成，使車移動到路面該裝置可以實現(xiàn)車輛的存取都是全自動化的這就不會對司機造成困擾了，而且車輛存取不僅方便，而且用時還很短，效率相對較高。該裝置還實現(xiàn)了上下車位的存取可以互不干擾。該裝置可以單獨安裝也可以多臺進行組裝，可以根據(jù)所處位置進行選擇，有很多地方都很適合安放該裝置，比如路邊、擁擠的醫(yī)院、沒有地下停車庫的小區(qū)，等等。通過電機驅(qū)動多桿機構(gòu)帶動載車板運動，導軌輔助，使載車板運動到上方時，其運動軌跡仍可保持水平。該裝置的設計巧妙地結(jié)合了多桿機構(gòu)可實現(xiàn)豐富運動規(guī)律的原理，通過合理設計多桿機構(gòu)的尺寸和結(jié)構(gòu)布置滿足停車裝置的運動要求。該裝置整體結(jié)構(gòu)簡單，適用范圍廣應該會有良好的市場推廣性和應用價值。

2 小型側(cè)方位立體停車裝置的結(jié)構(gòu)

通過對現(xiàn)有小型機械停車裝置的性能分析和實地的安裝調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的立體停車裝置依舊存在著很多的問題需要去改善，比如說，占地面積比較大、生產(chǎn)成本較多，同時對司機的駕駛技術(shù)要求也很高，不方便使用。因此，我們提出設計了一種小型側(cè)方位立體停車裝置的設計方案。如圖1：

車庫本體，上下兩個停車位，上部存取機構(gòu)，下部存取機構(gòu)，載車板，導軌以及控制系統(tǒng)等構(gòu)成了框架式的結(jié)構(gòu)裝置?？刂葡到y(tǒng)驅(qū)動絲杠和連桿機構(gòu)使載車板進行往復運動，同時需要導軌的輔助。由PLC來控制兩車位車輛存取的所有動作。需要存車時通過PLC發(fā)出指令，由電機的驅(qū)動將載車板放到路面上，司機只需要將車停在載車板上就行，不需要太過復雜的操作，司機下車之后載車板就將車輛運送到固定的位置上即可。取車過程也很簡單載車板移動到路面上司機就可以把車開走了。由此可以看出，不管是存車還是取車，整個過程都很簡單快捷，對司機的駕駛技術(shù)要求也很低，根本就不需要太過復雜的操作。此外，該裝置還安裝了防墜落系統(tǒng)和各個動作終點的位置檢測裝置，以此來保證存取車輛的安全。存車時，啟動電機，電機反轉(zhuǎn)，齒輪鏈沿導軌帶動載車板同時做下降運動和平移運動。使載車板移動到路面上，司機把車開上去后離開，之后電機正轉(zhuǎn)，拖動載車板沿導軌移動到指定位置，檢測裝置檢測到車輛到位時發(fā)出到位信號。完成存車過程。取車過程也是一樣，載車板移動到路面上后司機把車開走就行了。人們一般白天出去上班，晚上才會回來，所以上載車板可裝太陽能電池板，可以為電機提供電源。

3 上層車位傳動機構(gòu)相關(guān)計算

3.1 連桿長度的確定

我們?nèi)∑嚦叽缛缦拢洪L4.8m、寬3.0m、高1.8m。

連桿機構(gòu)是本裝置的一個重要組成部分，所以我們對它進行受力分析，以確保它的強度，讓它能過完成我們想要的運動軌跡。

當桿1垂直于桿2時，對桿1進行受力分析可得：

取桿1長L=1.9m，車重m=2t，則F=10KN，由平衡方程：

∑Fy=0 FRB-F=0

∑MB=0 F·L-MB=0

求得支座約束力：

FRB=F=10KN

MB=FL=20KN·m

由剪力方程得：FS（x）=F;由彎矩方程得：M（x）=Fx（0≤x≤L）

支撐機構(gòu)是本裝置的另一組成部分，通過計算分析，當車停到上方時，由兩只梁起支撐作用，取其中一只梁進行分析：

3.2 載車板設計

框架式載車板底盤采用一體板沖壓成型，可以達到減輕底盤質(zhì)量、降低底盤厚度的目的，同時也增加了底盤的剛度。對于上載車板，根據(jù)車位尺寸，將其尺寸設為5600mm×2400mm×5mm，上載車板材料均用5mm的菱形花紋鋼板拼合而成，引坡可以直接將鋼板彎折加工而成。查GB/T3277-82，上載車板重量5.6m×2.4m×42.3kg/m2=568.512kg，考慮其他因素影響，上載車板重量取600kg。下載車板重量也取600kg。

3.3 電機選擇

設計提升時間為22秒，提升高度2米，故提升速度v約為0.08m/s;設汽車質(zhì)量2t，載車板質(zhì)量0.6t，g取10m/s2;故電機提升功率為：

P=FV=26×103×0.08=2.08kw

P=F（2*R*N/60） 得：N=15r/min

根據(jù)要求選用臺灣萬鑫公司立體車庫升降專用減速電機MLPK50220853，額定功率為2.2kW，傳動比為i=85，輸出轉(zhuǎn)速為17r/min，滿足要求。

利用上述尺寸，通過制圖軟件制作出仿真運動，模擬上下車輛的存取過程，通過仿真運動證明上下車輛的存取是獨立的，不會受到干擾，各構(gòu)件符合強度要求，該裝置能實現(xiàn)車輛存取過程，符合設計要求。

4 結(jié)束語

現(xiàn)在很多停車裝置都是以垂直車輛路面設計為原型，而老舊小區(qū)和一些空間有限的路面就無法使用，很多不是以側(cè)方位形式停車的。經(jīng)過市場調(diào)查研究，團隊創(chuàng)新設計了這款小型側(cè)方位立體停車裝置，在市場已有的小型機械裝置的基礎上做到了以下創(chuàng)新：此裝置在老舊小區(qū)和各類擁擠路段中能夠很好的解決停車難的問題;此裝置安裝在原有路旁車位上，不僅占地空間少，而且一位兩車的設計增加了車位。上層車輛的存取不會影響到下層車輛的存取，下層車輛的存取同樣也不會干擾上層車輛的存取。對車主的駕駛技術(shù)要求很低，無需倒車轉(zhuǎn)向。裝置結(jié)構(gòu)簡單而不失穩(wěn)定，質(zhì)量較輕而不失安全，特別適合中小型車輛的使用。在空曠路面可以多個組裝使用靈活多變，適用于各類場所。

【參考文獻】

[1]劉浩文.老舊小區(qū)停車問題探討[J].西安;建筑科技建筑大學.2018

[2]劉鴻文.材料力學.第5版.北京：高等教育出版社，2011.

[3]濮良貴，陳國定，吳立言.機械設計.第9版.北京：高等教育出版社，2013.

[4]哈爾濱工業(yè)大學理論力學研究室.材料力學.第7版.北京：高等教育出版社，2009.