新型立體車庫(kù)升降機(jī)械設(shè)計(jì)和強(qiáng)度解析

劉繼剛

摘 要：基于新型立體車庫(kù)升降機(jī)械設(shè)計(jì)與強(qiáng)度進(jìn)行研究，首先分析新型立體車庫(kù)升降機(jī)械設(shè)計(jì)與工作原理，然后闡述新型立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案，最后分析槽輪、齒輪優(yōu)化措施等，并且還將提出防擺平臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，目的在于提高單位面積內(nèi)停車庫(kù)數(shù)量的基礎(chǔ)上，提高空間利用效率，希望能為相關(guān)人士提供些許參考。

關(guān)鍵詞：新型；立體車庫(kù)；升降機(jī)械；設(shè)計(jì)與強(qiáng)度

引言：伴隨我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，近幾年來(lái)城市汽車銷售量正在呈現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，從而導(dǎo)致城市停車難的問題越發(fā)惡劣。有些城市道路過于擁擠，適合停車的地方并不是很多，甚至可以被稱之為有限；在不就是公共場(chǎng)合進(jìn)行停車，但是公共場(chǎng)所人流量較大且來(lái)往車輛居多，假設(shè)不能針對(duì)停車問題進(jìn)行有效解決，就會(huì)致使城市交通問題不斷惡化。因此，汽車的停放向空間成為了必然的發(fā)展趨勢(shì)，而新型立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)，不僅能緩解現(xiàn)有的停車難問題，甚至還可以借助于升降機(jī)械設(shè)計(jì)與強(qiáng)度，更加合理和高效的運(yùn)用有限空間。

1. 整機(jī)設(shè)計(jì)與工作原理

新型立體車庫(kù)升降機(jī)械是由間歇機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式防擺平臺(tái)機(jī)構(gòu)、上升機(jī)構(gòu)等組成。由電機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，然后在借助于一個(gè)傳動(dòng)比為3/4的增速機(jī)構(gòu)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)槽輪旋轉(zhuǎn)90°但防擺機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)卻是120°的效果，合理運(yùn)用平行四邊形機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)比為1的帶輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，確保包裝支撐架在隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的水平性與同步性。當(dāng)旋轉(zhuǎn)到標(biāo)準(zhǔn)位置的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)就需要立即停止電機(jī)工作，然后在通過閉環(huán)控制的方式，上升機(jī)構(gòu)就需要開始工作，只要到達(dá)一定高度的時(shí)候就需要停止。當(dāng)升降機(jī)械到達(dá)最低點(diǎn)的時(shí)候，并且汽車已經(jīng)步入到平臺(tái)、固定汽車之后，還需要借助于旋轉(zhuǎn)等方式，把已經(jīng)固定的汽車進(jìn)行一次升降促使很多輛汽車，一同進(jìn)入到新型的立體車庫(kù)中【1】。

2. 新型立體車庫(kù)設(shè)計(jì)方案

在新型立體車庫(kù)升降機(jī)械設(shè)計(jì)中核心內(nèi)容是固定架，固定架在設(shè)計(jì)與安裝中占有著重要位置，并且還是支撐立體車庫(kù)的關(guān)鍵，從而確保汽車能夠順利停車。固定架是由鋼材料進(jìn)行組成一個(gè)結(jié)構(gòu)框架，鋼材在使用的過程中具備較強(qiáng)的可塑性，并且還具有負(fù)載承重能力強(qiáng)等特點(diǎn)，而固定架中間部分的連接是由焊接的方式進(jìn)行，所以能夠確保立體車庫(kù)的安全性能。汽車停車位的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是在鋼固定框架的地方，車庫(kù)的框架應(yīng)當(dāng)根據(jù)每個(gè)車位的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保距離大小合適且適用于多種車型的汽車，此外，還應(yīng)當(dāng)適用于各個(gè)場(chǎng)所。假設(shè)由于場(chǎng)地空間高度比車的高度低，那么車庫(kù)就可以借助于固定架的方式實(shí)現(xiàn)整改，把高度調(diào)整到適宜車進(jìn)入的位置中，從而有效提升立體車庫(kù)的可運(yùn)用率【2】。與此同時(shí)，固定架與中間軸之間需要運(yùn)用鋼實(shí)現(xiàn)連接，確保兩個(gè)連接的固定架能夠形成三角結(jié)構(gòu)，這樣一來(lái)，不僅能作為汽車的出入庫(kù)通道，還能加大固定架的穩(wěn)固性。在新型立體車庫(kù)設(shè)計(jì)中，固定架的轉(zhuǎn)盤也屬于核心部分，對(duì)于轉(zhuǎn)盤的應(yīng)用也需要運(yùn)用高強(qiáng)度的鋼材料，進(jìn)而確保固定能夠正常旋轉(zhuǎn)。

3. 槽輪、齒輪優(yōu)化措施

將從新型槽輪設(shè)計(jì)、創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模型與明確相關(guān)約束條件等多個(gè)方面，針對(duì)齒輪的優(yōu)化措施展開較為深入的分析：

3.1 新型槽輪的設(shè)計(jì)分析

現(xiàn)如今大部分的槽輪銷都是以圓形為主，而槽輪銷在與槽輪實(shí)現(xiàn)相互接觸的時(shí)候，若是壓力過大就會(huì)出現(xiàn)接觸強(qiáng)度低的問題，尤其是在槽輪軸上轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的時(shí)候，更是會(huì)致使接觸強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且還會(huì)加大槽輪磨損量，最終致使槽輪出現(xiàn)疲勞損壞的問題。所以，這就需要相關(guān)人員能夠提出運(yùn)用方形銷替換圓形銷的方法，從而針對(duì)現(xiàn)有的槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整改。通過使用方形銷的方式，有效整改傳統(tǒng)槽輪的力學(xué)特征。

3.2 創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模型

依照需要進(jìn)行傳遞的扭矩M=38.2N？M，明確兩錐齒輪材料都將作為40Cr，高頻淬火。兩個(gè)齒輪齒面的硬度作為HRC48-53，載荷系數(shù)為K=2.0，傳動(dòng)比i=1，那么兩個(gè)齒輪的體積：

=

在該式中存有的d1與d2分別代表著兩個(gè)齒輪的分度圓直徑，而其中的Z1與Z2則是代表著兩個(gè)齒輪的齒數(shù)，B作為齒輪寬度，而β作為分度圓螺旋角。若是想針對(duì)上述公式中提及到的內(nèi)容分析齒輪傳動(dòng)裝置形式和齒面性質(zhì)，就需要把齒寬系數(shù)作為0.8，在把公式轉(zhuǎn)變成：

3.3明確相關(guān)約束條件

①小齒輪不會(huì)發(fā)生根切的條件是：17-Z≤0。

②螺旋角的條件是：cosβ-0.9903≤00.9659-cosβ≤0。

③齒寬的要求是：16-0.8Z1/cosβ≤00.8Z1/cosβ-35≤0。

④接觸疲勞強(qiáng)度條件是：404132 -1070≤0。

⑤彎曲疲勞強(qiáng)度條件是：2810702.8M-3Z-2cos2β-528.6≤0。

⑥Z與β作為整數(shù)。

綜上所述，在上述內(nèi)容中主要分析了創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)模型與相關(guān)約束條件，由此可見，可以通過合理運(yùn)用外點(diǎn)懲罰函數(shù)求解的方式獲取到最終的結(jié)果【3】?；蛘哌€可以借助于傳統(tǒng)的分支定界算法方式，通過三次分支與三次剪支的方式，借助于Matlab軟件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，進(jìn)而獲取到最終的優(yōu)解：模數(shù)M1=M2=3mm，而齒數(shù)Z1=Z2=26，分度圓螺旋角β=15。運(yùn)用相同的方式，解出一對(duì)圓柱齒輪參數(shù)是m=3，Z3=27，Z4=36。

4. 防擺平臺(tái)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

由平行四邊形機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)盤與傳動(dòng)比為1的帶輪等內(nèi)容組建而成的就是防擺平臺(tái)機(jī)構(gòu)。由多種平行四邊形機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)三個(gè)平臺(tái)的水平性與同步性，能夠促使汽車在升降的過程中，以旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)入到立體車庫(kù)中，確保立體車庫(kù)的平穩(wěn)性。

4.1靜力學(xué)分析

轉(zhuǎn)盤與主軸屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)當(dāng)中的重要組成部分，并且其中的變形和承受盈利還會(huì)讀整個(gè)裝置的性能造成嚴(yán)重影響，一旦主軸與轉(zhuǎn)盤出現(xiàn)變形過大的時(shí)候，就會(huì)對(duì)平行四邊形的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)際情況與貨物的水平性能出現(xiàn)不利現(xiàn)象，嚴(yán)重的話還會(huì)出現(xiàn)卡死等問題產(chǎn)生。若是所承受能力正在不斷提升，還會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)中導(dǎo)致載荷的穩(wěn)定性能出現(xiàn)問題，最終會(huì)導(dǎo)致疲勞損壞的問題出現(xiàn)。合理運(yùn)用Ansys軟件針對(duì)主軸與轉(zhuǎn)盤的靜力學(xué)展開分析，并且還需要針對(duì)整體結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計(jì)。在進(jìn)行選擇裝置停止或者是汽車步入到立體車庫(kù)的時(shí)候，還可以運(yùn)用靜力學(xué)分析的方式明確主要位置。

4.2結(jié)構(gòu)整改

首先，對(duì)于主軸而言，應(yīng)當(dāng)把所有的注意力都集中在提升強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，尤其是當(dāng)軸承處的直徑在20mm的時(shí)候，更是需要整改成為24mm，其他的每一個(gè)軸段直徑都應(yīng)當(dāng)在原有的基礎(chǔ)上提升2mm。其次，對(duì)于轉(zhuǎn)盤而言，需要把注意力集中在變形剛度方面，應(yīng)當(dāng)在三個(gè)支撐孔處，適當(dāng)增添一個(gè)厚度約為5mm的加強(qiáng)板。最后，需要把所有工藝孔的直徑都從最初的50mm，逐漸減少成為40mm【4】。

5. 結(jié)束語(yǔ)：

綜上，文章主要講解了新型立體車庫(kù)在空間相同的背景下，可以通過升降機(jī)械設(shè)計(jì)與強(qiáng)度等提高空間利用率。并且在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，還可以適用于各個(gè)場(chǎng)所，在降低制造成本低的基礎(chǔ)上，促進(jìn)我國(guó)立體車庫(kù)的飛速發(fā)展，有效緩解目前我國(guó)存有的停車難問題?？茖W(xué)合理的設(shè)計(jì)立體車庫(kù)，不僅能有效節(jié)省城市用地，同時(shí)還可以在有限的空間中發(fā)揮出價(jià)值，進(jìn)而贏取到更多的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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