通用型多層地下停車裝置的設計

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，本文對現有停車裝置存在的問題和不足進行分析，設計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.

關鍵詞：地下停車裝置；媒介；節省空間

Key words： underground parking device； media； space saving

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

0 引言

近幾年來，隨著我國汽車工業和房地產行業的飛速發展，城市汽車的數量急劇增加，增長容積率的同時卻少有與之配套的現代化的停車裝置，房地產開發和商業地產開發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，車輛亂停亂放等現象，促使城市交通擁擠問題日益嚴重。停車問題成為各個城市面臨的一個亟待解決的難題。為解決停車難問題，我們想到了研發一款通用型多層地下停車裝置。

1 結構原理

1.1 結構設計

該裝置是由42步進電機、控制板、驅動器、聯軸器、停車托板、滾珠絲杠、絲杠軸承等組成，整體框架由鋁型材構成，型材的T型槽都是內凹的，具有這種結構的型材在對接時只有邊緣的線接觸，可有效防止松動，T型槽的受力變形也被鎖定限制在彈性范圍內，顯著提高了結構的穩定性。該結構分為三層，在電機的帶動下，通過聯軸器將電機與絲杠巧妙的結合，以達到共同旋轉的目的，驅動停車托板在控制板設定的程序下實現定點定速升降，精密準確的到達每一層的指定位置，完成整套裝置在空間上的運轉。同時，聯軸器可對電機與絲杠之間發生的位移偏差進行補償，并且能夠吸收運動過程中產生的震動和沖擊，從而起到了保護電機的作用；停車托板是由3D打印機制作完成，底部設有加強肋，有利于提高其結構的穩定性；滾珠絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，帶動停車托板上下移動，具有高精度、可逆性和高效率的特點，同時，在傳動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運行。從而達到高效、便捷、安全停車取車的目的。

1.2 工作原理

該裝置恰當運用了51單片機步進電機圈數控制。主要采用電機驅動，通過控制板來控制電機的圈數、速度檔位和方向來實現其功能。而且具有掉電保護的作用，可以保存上次設定的參數，不需要反復設置。電機通過聯軸器與絲杠相連，通過電機的正反轉，驅動停車托板實現定點升降，通過控制板還可以調節電機轉速的快慢，使整套裝置在空間上精密準確的完成一系列運轉。與傳統的停車裝置相比，更加方便、快捷。

該裝置主要運用圖1中的電機帶動絲杠對停車托板進行控制，實現停車托板的升降。

1.3 設計計算和性能分析

1.3.1 理論設計

通過對現有停車裝置的分析和研究，我們設計了一款具有制造簡單、操作方便、堅實耐用、便于存取車輛的地下通用型多層停車裝置，可達到如下三個目的：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送車輛。

而考慮到傳統停車裝置建造在地表上的不美觀性和不安全性，我們為此設計了這款地下通用型多層停車裝置，如圖2、圖3所示。

1.3.2 步進電機的選擇

步進電機有靜轉矩、步距角（涉及到相數）、及電流等要素組成。一旦這些要素確定，步進電機的型號便確定下來了。

①選擇電機的安裝規格。步進電機的輸出功率是可變的。通常根據需要的轉矩大小（即所要帶動物體的扭力大小），來選擇不同型號的步進電機。大致說來，扭力在0.8N·m以下，選擇28、35、39、42（電機的機身直徑或方度，單位：mm）；扭力在1N·m左右的，選擇57電機較為合適。扭力在幾個N·m或更大的情況下，就要選擇75、85、86、90、110、130等規格的步進電機。

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

③步進電機的相數選擇。不同相數的步進電機，工作效果是不同的。相數越多，步距角就能夠做的比較小，工作時的振動就相對小一些。大多數場合，使用兩相步進電機（四相步進電機）比較多。在高速大力矩的工作環境，選擇三相步進電機是很實用的。

④電流的選擇。靜轉矩一樣的電機，由于電流參數不同，其運行特性差別很大，可依據矩頻特性曲線圖（如圖4），判斷電機的電流。

通過分析可知：

電機選用42BYG步進電機，步距角為1.8°，電流為1.7A，轉矩為0.55N·m，驅動器和電機采用共陽極接法，可以接24V的電壓，控制器采用直流電壓控制。控制器接 24V直流電源，通過在控制器中手動輸入程序來控制電機旋轉的方向、圈數和速度。

1.3.3 步進電機與絲杠的傳動比計算

已知：脈沖當量δ=0.05 絲杠螺距K=4mm

步進電機步進角B=1.8°

計算步驟：

絲杠旋轉一周的輸入脈沖數P'=K/δ

電機旋轉一周的輸入脈沖數P=360/B

絲杠傳動比i=P/P'=（360·δ）/（K·B） =2.5

即：電機與絲杠的傳動比i=2.5

1.3.4 性能分析

通過我們對本作品進行理論分析，實驗操作，本作品理論設計合理，能達到預期的功能。

2 創新點及應用價值

2.1 創新點

①性能優越，適應性強：能承受高負載下工作，定位精度高，能夠準確實現定點定速升降，環境適應行強。②節省空間，保護車輛：該停車裝置將車置于地下，無論是風雨還是沙塵雜物都無法對已停車輛造成傷害，達到了保護車輛的目的。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送車輛。④性價比高，維護方便：制造結構相對簡單，加工容易、生產成本低，裝置后期保養維修技術要求較低，方便保養維修。

2.2 應用價值

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，規范了亂停亂放的現象，同時也減少了交通事故的發生。與傳統的停車裝置相比，更加具有實用性。同時，該裝置操作簡單，推廣和使用價值極其廣泛，主要應用在草坪停車、小型停車場、小區停車以及路邊停車。在目前存在的停車裝置中，像這種把停車和運送車輛結合起來的智能化停車裝置并不多見。而且，該停車裝置應用靈活，可以根據實際情況改變停車層數。未來，相信這一設計在各個城市將會有很好的應用價值。

3 結束語

本文設計的通用型地下多層停車裝置主要應用于草坪停車、小型停車場、小區停車以及路邊停車。該裝置可充分利用地下空間，實現自動化升降，定位精度高，環境適應行強，能有效解決車輛停車難問題。

參考文獻：

[1]何守訓.無避讓立體車庫機械部分的研究[D].濟南：山東科技大學，2012，06.

[2]閆存富，范彩霞，劉超.一種無避讓式立體停車裝置設計研究[D].鄭州：黃河科技學院，2015，09，25.