全自動(dòng)循環(huán)式自行車立體車庫(kù)的設(shè)計(jì)

張海青　胡志杰　羅偉　鐘美玲　唐峰

摘 要：以便捷、實(shí)用、高效的解決城市小區(qū)中自行車停車難、停車亂問(wèn)題的機(jī)械設(shè)備為研究對(duì)象。提出了一種循環(huán)式結(jié)構(gòu)，再巧妙地配以高低載車架及滑軌，便制成了一種高空間利用率、安全便捷的立體車庫(kù)。該車庫(kù)由機(jī)架系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成，具有安裝便捷和載車數(shù)量高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自行車；立體車庫(kù)；循環(huán)式

中圖分類號(hào)：U491.225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0053-02

0 引言

在日益發(fā)展進(jìn)步的社會(huì)環(huán)境下，全民提倡綠色出行的的呼聲越來(lái)越多，騎自行車就是綠色出行中最為普遍的方式之一，自行車出行不但能有效的保護(hù)環(huán)境還可以鍛煉身體。也因此，近年來(lái)城鎮(zhèn)社區(qū)中自行車的數(shù)量也普遍增多。而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前自行車的存放成為一大問(wèn)題，在小區(qū)內(nèi)隨處隨意停放自行車的現(xiàn)象處處可見(jiàn)，居民存放自行車極不方便、不安全、沒(méi)規(guī)律，另一方面也影響了社區(qū)整體形象。當(dāng)下正缺乏一種能有效解決小區(qū)自行車停車難問(wèn)題，又具有高實(shí)用性的機(jī)械。

現(xiàn)今自行車機(jī)械停車裝置分為雙層自行車停車架（上層車架采用垂直升降式、抽拉式、直壓式等方式，下層采用固定式、水平移動(dòng)式等方式），立柱型停車架、U型停車架、波浪型停車架、曲線型停車架、水平螺旋型停車架、柵欄型停車架等。傳統(tǒng)的雙層停車架雖然節(jié)省了空間，但效果并不明顯，仍然存在著很大的不便，車庫(kù)從原來(lái)的露天式發(fā)展到現(xiàn)在的敞門式再到封閉式，從原來(lái)的一層發(fā)展為兩層再到現(xiàn)在的立體式，隨著信息時(shí)代的發(fā)展，電腦智能化管理和自動(dòng)化存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了自動(dòng)化存儲(chǔ)式機(jī)械停車庫(kù)，更加提高了土地利用率，車庫(kù)的不斷變化標(biāo)志著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展。因此，進(jìn)行全自動(dòng)循環(huán)式自行車立體車庫(kù)研發(fā)具有一定的技術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

1 立體車庫(kù)總體結(jié)構(gòu)

該自行車停車庫(kù)包含機(jī)架系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，如圖1所示。

車庫(kù)的每個(gè)系統(tǒng)之間采用可拆的連接方式，有著拆裝簡(jiǎn)單、安裝周期短的特點(diǎn)。機(jī)架系統(tǒng)由方鋼焊接而成，并通過(guò)材料力學(xué)計(jì)算得出最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)由減速箱和鏈傳動(dòng)減速后經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)和傳送鏈裝配的載車系統(tǒng)；載車系統(tǒng)上的載車架下面裝有滑軌，在打開開關(guān)的情況下人力可輕易拉出載車架并把自行車放置于載車架上并推入載車板，另外相鄰載車架一高一低配置，這樣可錯(cuò)開自行車龍頭達(dá)到停放自行車數(shù)量最大化的效果；防擺系統(tǒng)主要作用是約束載車系統(tǒng)的周向自由度，完全保證了系統(tǒng)的的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 立體車庫(kù)工作原理

車庫(kù)傳動(dòng)采用循環(huán)式結(jié)構(gòu)，如圖2所示電動(dòng)機(jī)7通過(guò)減速箱8和鏈傳動(dòng)3、4、5減速后傳動(dòng)給撥盤9，撥盤撥動(dòng)傳送鏈上的撥銷2來(lái)帶動(dòng)傳送鏈運(yùn)動(dòng)，載車系統(tǒng)（圖2中1、5所示）隨傳送鏈上的吊耳1在空間上循環(huán)運(yùn)行。

存車：控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前有車位的載車板，在無(wú)人使用并確認(rèn)安全的前提下將有車位的載車板運(yùn)行至地面以便于用戶隨時(shí)存車。取車：按下車位號(hào)，控制系統(tǒng)確認(rèn)車庫(kù)內(nèi)無(wú)安全隱患后，根據(jù)車位離地面的距離選擇使相應(yīng)載車板最快到達(dá)地面的轉(zhuǎn)向開始運(yùn)行，載車板到達(dá)地面后停止運(yùn)行，用戶即可取車。

3 電機(jī)選型

按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。取單個(gè)自行車重量30kg，單個(gè)載車平板重量100kg，為了系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行取傳送鏈線速度10.8m/min，載車數(shù)量為30。

總質(zhì)量：m=30kg×30+100kg×6=1500kg；總負(fù)載：G=mg=1500×9.8=14700N；故撥盤的的牽引力F=G= 14700N。

撥盤的輸出功率：

PW=（Fv）/1000

=（14700×10.8m/min）/60000

=2.65kW

電機(jī)輸出功率：Pd=PW/ηW

傳動(dòng)裝置的總效率：

ηW=η1×η22×η32×η4

式中，η1、η2、η3、η4為從電動(dòng)機(jī)至撥盤之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：蝸桿傳動(dòng)η1=0.75；聯(lián)軸器η2=0.99；滾子鏈傳動(dòng)η3=0.92；軸承 η4=0.97[2]。

則：

ηW=η1×η22×η32×η4

=0.75×0.992×0.922×0.97

=0.604

故Pd=PW/ηW=2.65/0.604=4.39kW

由以上計(jì)算數(shù)據(jù)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y160M2-8[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本作品設(shè)計(jì)主要從停車庫(kù)的空間利用率及用戶存取車的體驗(yàn)方面設(shè)計(jì)，從局部到全局，對(duì)小區(qū)停車難、停車亂問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了以上方案，對(duì)城市小區(qū)解決停車問(wèn)題及小區(qū)現(xiàn)代化具有積極意義。作品主要有傳動(dòng)系統(tǒng)、載車系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)等亮點(diǎn)部分，另外該車庫(kù)安裝便捷、占地面積窄，正常安裝調(diào)試單個(gè)車庫(kù)只需一周左右，幾輛車的占地面積可存放30余輛自行車。

參考文獻(xiàn)

[1]張翠華，楊文敏.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2015.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]蘆書榮，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].西南交通大學(xué)出版社，2014.