摩天輪式立體停車庫創新設計①

郝鵬翔 王杰強 趙靜靜

(北京郵電大學世紀學院 北京 102100)

2017 年我國汽車統計總量大概有2.43億輛，小轎車約1.3億輛。已進入私人購車時代，隨之而來的停車難問題擺在眼前。由于車亂放，引起的車輛案件頻繁發生。很大程度上給有車族的享受生活帶來了麻煩甚至是苦惱，同時也擾亂了社會治安秩序。而我國現在小區停車位的需求是顯而易見的，停車位制造業將是我國的新興產業，私家車的迅速發展，未來幾年我國將產生具有巨大市場和商機“停車經濟”。

城市停車難造成了很多問題，比如，通常城市管理者選擇建造更多的露天停車場和地下停車場來滿足停車需求，然而這種以犧牲大量土地資源的泊車形式在當今人口稠密、寸土寸金的城市是不合理、不切實的。近年來，國內外對停車場所進行了諸多探索創新。立體車庫即為一種行之有效的解決方法，它能有效地緩解停車難的矛盾。本文介紹的摩天輪式立體車庫借鑒摩天輪的外形、運動和傳動方式，是對傳統車庫的再次創新。我們的作品克服了大型車庫的不足，采用摩天輪式，使其占地面積小，機構設計合理，且容易實現自動化式管理，造價費低，維修費低，存取車輛方便快捷，安全可靠。

1 機構創新設計

1.1 機構設計方案

摩天輪式立體停車庫結構簡圖如圖1所示。整個裝置由一個帶減速器的交流電機提供動力，電機與車庫齒輪外殼4連接，為整個車庫提供旋轉動力。汽車從地面7開進停車滾筒1里，每個滾筒周圍由齒輪3之間的嚙合達到同步。中間軸與其中一個停車滾筒靠鏈輪連接進行傳動，傳動比為1：1。因為最大直徑齒輪與中間軸為同軸轉動，所以轉速相同，再由于鏈輪的傳動比為1：1，且每個車庫之間又有相同的齒輪進行傳動，所以做到了車庫與大齒輪轉動之間的相對靜止，從而讓每個車庫停車板達到水平不變。另外需要做到車庫準確的停車，在發電機軸后面安裝編碼器，實現摩天輪的車位準確停車。

1.2 立體車庫的工作過程

停車時，工作人員將啟動電機開關，將空車位旋轉到與地面齊平的位置，這時，司機需要將機動車開入與地面齊平的空車位，此時將汽車熄火，離開機動車。當工作人員檢測到汽車內無人員的時，并且汽車卡位確定車不會移動，之后通過摩天輪立體車庫的控制系統運行存車的指令，將已存入車的停車筒旋轉到其他角度。

取車時，取車人需要出示停車卡或者有關的停車證明，工作人員確認無誤后，按動開關，通過摩天輪立體車庫的控制系統運行取車的指令，控制系統將讀取車主的參數，自動尋找車主的機動車位置，之后旋轉至與地面其平的位置。

1.3 鏈輪傳動設計

(1)選擇鏈輪齒數。

Z1=71，大鏈輪的齒數為Z2=i×Z1=321。

(2)計算出鏈輪的功率：

根據機械設計手冊查出工礦系數KA=1.75，主動鏈輪齒數系數KZ=1.22，則計算功率。

(3)選擇鏈條型號和節距。

(4)計算出鏈節數、中心距。

一般情況下選中心距a0=(30-40)p，則取a0=40p，相應的鏈長節數為：

比如E立方印刷材料系列的免化學處理熱敏印版Azalea 823，它有一個響亮的中文名，映山紅823，亦是愛克發為中國市場定制開發的首款數碼印版產品。其自2017年6月在無錫全球首發以來，受到市場熱捧，短短一年時間，國內客戶已近70家。“我們做過計算，一年可為客戶節約用水1900萬升，減少廢液排放近2000萬升。”愛克發（無錫）印版有限公司工廠廠長陳桂珍介紹道。而另一款免化學處理紫激光印版N95VCF，受到了全國主要報社用戶的青睞。

根據實際情況選擇鏈長節數LP=318。

采用線性插值的方法，計算出中心距系數f1=0.24578，根據中心距系數得出鏈傳動的最大中心距為：

(5)計算鏈速V，確定潤滑方式。

由V=0.8m/s和鏈號16A-1，根據《機械設計》手冊確定出采用滴油潤滑。

圖1 摩天輪式立體停車庫結構簡圖

圖2 摩天輪式立體停車庫的三維建模圖

(6)根據公式計算壓軸力FP。

鏈輪水平布置時壓軸力系數KFP=1.15，則壓軸力。

(7)主要設計結論。

確定出鏈條型號40A；鏈輪齒數Z1=21，Z2=67；鏈節數LP=318，中心距a=5000mm。

1.4 整體裝置SolidWorks建模與渲染仿真

完成主要結構及機構設計后，在SolidWorks進行三維建模工作。其功能強大，可以滿足大部分機械設計工作所需，并且該軟件具有較強的兼容性。在采用三維設計軟件進行三維建模時首先要進行各零件尺寸的確定，通過繪制草圖來確定零件在兩個坐標軸上的尺寸，之后再通過拉伸切除、拔模等指令使其三維化，成為一個立體的圖形，通過對設計中所有零件進行繪制，并將其按照同軸、貼合、間隙等配合方式組建成裝配體，最終完成三維設計工作，得到摩天輪式立體停車庫的虛擬樣機如圖2所示。

2 創新點

（1）通過每個滾筒周圍由齒輪之間的嚙合達到同步同步運動，中間軸與其中一個停車滾筒靠鏈輪連接進行傳動，可有效實現車輛的平衡，利用一個交流電動機實現了全部車輛在停車裝置內的位置水平，可靠性更好；

（2）采用半封閉式結構，解決了同類吊籃式垂直循環車庫內車輛隨風搖擺的問題，采用車輛內置，避免風吹雨淋，結構更加穩固；

（3）只利用一個電機提供動力，減少使用傳感器單片機，易于安裝，后期易于維護；

（4）節約場地，可以根據不同場地情況調整安裝位置，例如半地上半地下結構，全地上或全地下；

（5）美觀實用，可以為老舊小區增添一個美麗的風景，為城市增加一個地標性建筑。

3 結語

本文設計了摩天輪式立體車庫的結構框架。根據已確定的立體車庫的框架設計模型，對立體車庫三維模型的傳動鏈輪進行了設計計算。最后應用SolidWorks軟件進行仿真，畫出三維圖，更加有視覺感。本機構僅僅體現了我們的設計思路，僅僅是一個原型機，未來可以根據不同的場景，去更改不同的模塊，從而增強本系統的適應性，延展性。