小型側方位立體停車裝置結構創新設計

許偉壹

【摘 要】為改善沒有地下停車位的老舊小區道路擁擠和停車難的現象，創新設計一款小型側方位立體停車裝置，可在小區道路的一側安裝，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，實現平移完成車輛存取。

【關鍵詞】側方位;停車裝置;結構設計

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汽車的便捷存取，廣泛適用于小區，中小型商場，酒店，醫院，工廠，寬窄路面等地。通過市場調研，目前國內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研可知，現有產品有如下特點：可實現空間利用，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;裝置機構零件相對較多，其質量也相對較大，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。

經過市場調查研究，我們團隊創新設計了這款小型側方位立體停車裝置，在市場已有的小型機械裝置的基礎上做到了以下創新：

（1）市場已有產品相比，該裝置結構簡單，適用范圍廣。

（2）設計巧妙，實現無避讓式存取。可單個使用也可多個組合安裝，使用靈活多變。

（3）現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，而老小區的空間有限，很多是側方位的形式停車，本裝置針對側方位停車進行的設計。

（4）利用多桿機構實現其結構的緊湊性，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動裝置的多桿機構，再由機構的升降與平移來實現，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、擁擠的醫院、沒有地下停車庫的小區，等等。通過電機驅動多桿機構帶動載車板運動，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合了多桿機構可實現豐富運動規律的原理，通過合理設計多桿機構的尺寸和結構布置滿足停車裝置的運動要求。該裝置整體結構簡單，適用范圍廣應該會有良好的市場推廣性和應用價值。

2 小型側方位立體停車裝置的結構

通過對現有小型機械停車裝置的性能分析和實地的安裝調查，可以發現現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、生產成本較多，同時對司機的駕駛技術要求也很高，不方便使用。因此，我們提出設計了一種小型側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，下部存取機構，載車板，導軌以及控制系統等構成了框架式的結構裝置。控制系統驅動絲杠和連桿機構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發出指令，由電機的驅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，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，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 上層車位傳動機構相關計算

3.1 連桿長度的確定

我們取汽車尺寸如下：長4.8m、寬3.0m、高1.8m。

連桿機構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;設汽車質量2t，載車板質量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，各構件符合強度要求，該裝置能實現車輛存取過程，符合設計要求。

4 結束語

現在很多停車裝置都是以垂直車輛路面設計為原型，而老舊小區和一些空間有限的路面就無法使用，很多不是以側方位形式停車的。經過市場調查研究，團隊創新設計了這款小型側方位立體停車裝置，在市場已有的小型機械裝置的基礎上做到了以下創新：此裝置在老舊小區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。對車主的駕駛技術要求很低，無需倒車轉向。裝置結構簡單而不失穩定，質量較輕而不失安全，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.