新型立體車庫升降機械設計和強度解析

劉繼剛

摘 要：基于新型立體車庫升降機械設計與強度進行研究，首先分析新型立體車庫升降機械設計與工作原理，然后闡述新型立體車庫設計方案，最后分析槽輪、齒輪優化措施等，并且還將提出防擺平臺機構的設計，目的在于提高單位面積內停車庫數量的基礎上，提高空間利用效率，希望能為相關人士提供些許參考。

關鍵詞：新型；立體車庫；升降機械；設計與強度

引言：伴隨我國社會經濟的飛速發展，近幾年來城市汽車銷售量正在呈現不斷上升的趨勢，從而導致城市停車難的問題越發惡劣。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；在不就是公共場合進行停車，但是公共場所人流量較大且來往車輛居多，假設不能針對停車問題進行有效解決，就會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展趨勢，而新型立體車庫的設計，不僅能緩解現有的停車難問題，甚至還可以借助于升降機械設計與強度，更加合理和高效的運用有限空間。

1. 整機設計與工作原理

新型立體車庫升降機械是由間歇機構、旋轉式防擺平臺機構、上升機構等組成。由電機進行帶動槽輪機構實現運動，然后在借助于一個傳動比為3/4的增速機構，以此來實現槽輪旋轉90°但防擺機構旋轉卻是120°的效果，合理運用平行四邊形機構與傳動比為1的帶輪傳動機構，確保包裝支撐架在隨轉盤轉動過程中的水平性與同步性。當旋轉到標準位置的時候，旋轉機構就需要立即停止電機工作，然后在通過閉環控制的方式，上升機構就需要開始工作，只要到達一定高度的時候就需要停止。當升降機械到達最低點的時候，并且汽車已經步入到平臺、固定汽車之后，還需要借助于旋轉等方式，把已經固定的汽車進行一次升降促使很多輛汽車，一同進入到新型的立體車庫中【1】。

2. 新型立體車庫設計方案

在新型立體車庫升降機械設計中核心內容是固定架，固定架在設計與安裝中占有著重要位置，并且還是支撐立體車庫的關鍵，從而確保汽車能夠順利停車。固定架是由鋼材料進行組成一個結構框架，鋼材在使用的過程中具備較強的可塑性，并且還具有負載承重能力強等特點，而固定架中間部分的連接是由焊接的方式進行，所以能夠確保立體車庫的安全性能。汽車停車位的設計應當是在鋼固定框架的地方，車庫的框架應當根據每個車位的實際情況進行設計，確保距離大小合適且適用于多種車型的汽車，此外，還應當適用于各個場所。假設由于場地空間高度比車的高度低，那么車庫就可以借助于固定架的方式實現整改，把高度調整到適宜車進入的位置中，從而有效提升立體車庫的可運用率【2】。與此同時，固定架與中間軸之間需要運用鋼實現連接，確保兩個連接的固定架能夠形成三角結構，這樣一來，不僅能作為汽車的出入庫通道，還能加大固定架的穩固性。在新型立體車庫設計中，固定架的轉盤也屬于核心部分，對于轉盤的應用也需要運用高強度的鋼材料，進而確保固定能夠正常旋轉。

3. 槽輪、齒輪優化措施

將從新型槽輪設計、創設優化目標函數模型與明確相關約束條件等多個方面，針對齒輪的優化措施展開較為深入的分析：

3.1 新型槽輪的設計分析

現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現相互接觸的時候，若是壓力過大就會出現接觸強度低的問題，尤其是在槽輪軸上轉動慣量大的時候，更是會致使接觸強度呈現下降趨勢，并且還會加大槽輪磨損量，最終致使槽輪出現疲勞損壞的問題。所以，這就需要相關人員能夠提出運用方形銷替換圓形銷的方法，從而針對現有的槽輪機構實現整改。通過使用方形銷的方式，有效整改傳統槽輪的力學特征。

3.2 創設優化目標函數模型

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

=

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

3.3明確相關約束條件

①小齒輪不會發生根切的條件是：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接觸疲勞強度條件是：404132 -1070≤0。

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

⑥Z與β作為整數。

綜上所述，在上述內容中主要分析了創設優化目標函數模型與相關約束條件，由此可見，可以通過合理運用外點懲罰函數求解的方式獲取到最終的結果【3】。或者還可以借助于傳統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軟件實現優化，進而獲取到最終的優解：模數M1=M2=3mm，而齒數Z1=Z2=26，分度圓螺旋角β=15。運用相同的方式，解出一對圓柱齒輪參數是m=3，Z3=27，Z4=36。

4. 防擺平臺機構的設計

由平行四邊形機構、轉盤與傳動比為1的帶輪等內容組建而成的就是防擺平臺機構。由多種平行四邊形機構進行實現三個平臺的水平性與同步性，能夠促使汽車在升降的過程中，以旋轉的方式進入到立體車庫中，確保立體車庫的平穩性。

4.1靜力學分析

轉盤與主軸屬于旋轉機構當中的重要組成部分，并且其中的變形和承受盈利還會讀整個裝置的性能造成嚴重影響，一旦主軸與轉盤出現變形過大的時候，就會對平行四邊形的運轉實際情況與貨物的水平性能出現不利現象，嚴重的話還會出現卡死等問題產生。若是所承受能力正在不斷提升，還會在運轉中導致載荷的穩定性能出現問題，最終會導致疲勞損壞的問題出現。合理運用Ansys軟件針對主軸與轉盤的靜力學展開分析，并且還需要針對整體結構展開優化設計。在進行選擇裝置停止或者是汽車步入到立體車庫的時候，還可以運用靜力學分析的方式明確主要位置。

4.2結構整改

首先，對于主軸而言，應當把所有的注意力都集中在提升強度的基礎上，尤其是當軸承處的直徑在20mm的時候，更是需要整改成為24mm，其他的每一個軸段直徑都應當在原有的基礎上提升2mm。其次，對于轉盤而言，需要把注意力集中在變形剛度方面，應當在三個支撐孔處，適當增添一個厚度約為5mm的加強板。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. 結束語：

綜上，文章主要講解了新型立體車庫在空間相同的背景下，可以通過升降機械設計與強度等提高空間利用率。并且在設計的過程當中，還可以適用于各個場所，在降低制造成本低的基礎上，促進我國立體車庫的飛速發展，有效緩解目前我國存有的停車難問題。科學合理的設計立體車庫，不僅能有效節省城市用地，同時還可以在有限的空間中發揮出價值，進而贏取到更多的社會效益。

參考文獻：

[1]王笑竹，張健.升降式立體車庫提升機構的設計[J].機械工程師，2017（4）：25-27.

[2]滕飛，何路杰，陳東東.一種新型立體車庫設計方案[J].數字通信世界，2018，167（11）：258+274.

[3]陸波.升降橫移式立體車庫控制系統設計[J].工業控制計算機，2018，31（10）：138-139.

[4]李俊，王津紅，代美泉.一種嵌入式立體車庫的設計與研究[J].機械設計與制造工程，2017（10）：65-67.