摩天輪式立體停車(chē)庫(kù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)①

郝鵬翔 王杰強(qiáng) 趙靜靜

(北京郵電大學(xué)世紀(jì)學(xué)院 北京 102100)

2017 年我國(guó)汽車(chē)統(tǒng)計(jì)總量大概有2.43億輛，小轎車(chē)約1.3億輛。已進(jìn)入私人購(gòu)車(chē)時(shí)代，隨之而來(lái)的停車(chē)難問(wèn)題擺在眼前。由于車(chē)亂放，引起的車(chē)輛案件頻繁發(fā)生。很大程度上給有車(chē)族的享受生活帶來(lái)了麻煩甚至是苦惱，同時(shí)也擾亂了社會(huì)治安秩序。而我國(guó)現(xiàn)在小區(qū)停車(chē)位的需求是顯而易見(jiàn)的，停車(chē)位制造業(yè)將是我國(guó)的新興產(chǎn)業(yè)，私家車(chē)的迅速發(fā)展，未來(lái)幾年我國(guó)將產(chǎn)生具有巨大市場(chǎng)和商機(jī)“停車(chē)經(jīng)濟(jì)”。

城市停車(chē)難造成了很多問(wèn)題，比如，通常城市管理者選擇建造更多的露天停車(chē)場(chǎng)和地下停車(chē)場(chǎng)來(lái)滿(mǎn)足停車(chē)需求，然而這種以犧牲大量土地資源的泊車(chē)形式在當(dāng)今人口稠密、寸土寸金的城市是不合理、不切實(shí)的。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)停車(chē)場(chǎng)所進(jìn)行了諸多探索創(chuàng)新。立體車(chē)庫(kù)即為一種行之有效的解決方法，它能有效地緩解停車(chē)難的矛盾。本文介紹的摩天輪式立體車(chē)庫(kù)借鑒摩天輪的外形、運(yùn)動(dòng)和傳動(dòng)方式，是對(duì)傳統(tǒng)車(chē)庫(kù)的再次創(chuàng)新。我們的作品克服了大型車(chē)庫(kù)的不足，采用摩天輪式，使其占地面積小，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化式管理，造價(jià)費(fèi)低，維修費(fèi)低，存取車(chē)輛方便快捷，安全可靠。

1 機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

1.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

摩天輪式立體停車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。整個(gè)裝置由一個(gè)帶減速器的交流電機(jī)提供動(dòng)力，電機(jī)與車(chē)庫(kù)齒輪外殼4連接，為整個(gè)車(chē)庫(kù)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力。汽車(chē)從地面7開(kāi)進(jìn)停車(chē)滾筒1里，每個(gè)滾筒周?chē)升X輪3之間的嚙合達(dá)到同步。中間軸與其中一個(gè)停車(chē)滾筒靠鏈輪連接進(jìn)行傳動(dòng)，傳動(dòng)比為1：1。因?yàn)樽畲笾睆烬X輪與中間軸為同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以轉(zhuǎn)速相同，再由于鏈輪的傳動(dòng)比為1：1，且每個(gè)車(chē)庫(kù)之間又有相同的齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，所以做到了車(chē)庫(kù)與大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)之間的相對(duì)靜止，從而讓每個(gè)車(chē)庫(kù)停車(chē)板達(dá)到水平不變。另外需要做到車(chē)庫(kù)準(zhǔn)確的停車(chē)，在發(fā)電機(jī)軸后面安裝編碼器，實(shí)現(xiàn)摩天輪的車(chē)位準(zhǔn)確停車(chē)。

1.2 立體車(chē)庫(kù)的工作過(guò)程

停車(chē)時(shí)，工作人員將啟動(dòng)電機(jī)開(kāi)關(guān)，將空車(chē)位旋轉(zhuǎn)到與地面齊平的位置，這時(shí)，司機(jī)需要將機(jī)動(dòng)車(chē)開(kāi)入與地面齊平的空車(chē)位，此時(shí)將汽車(chē)熄火，離開(kāi)機(jī)動(dòng)車(chē)。當(dāng)工作人員檢測(cè)到汽車(chē)內(nèi)無(wú)人員的時(shí)，并且汽車(chē)卡位確定車(chē)不會(huì)移動(dòng)，之后通過(guò)摩天輪立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)運(yùn)行存車(chē)的指令，將已存入車(chē)的停車(chē)筒旋轉(zhuǎn)到其他角度。

取車(chē)時(shí)，取車(chē)人需要出示停車(chē)卡或者有關(guān)的停車(chē)證明，工作人員確認(rèn)無(wú)誤后，按動(dòng)開(kāi)關(guān)，通過(guò)摩天輪立體車(chē)庫(kù)的控制系統(tǒng)運(yùn)行取車(chē)的指令，控制系統(tǒng)將讀取車(chē)主的參數(shù)，自動(dòng)尋找車(chē)主的機(jī)動(dòng)車(chē)位置，之后旋轉(zhuǎn)至與地面其平的位置。

1.3 鏈輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)

(1)選擇鏈輪齒數(shù)。

Z1=71，大鏈輪的齒數(shù)為Z2=i×Z1=321。

(2)計(jì)算出鏈輪的功率：

根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出工礦系數(shù)KA=1.75，主動(dòng)鏈輪齒數(shù)系數(shù)KZ=1.22，則計(jì)算功率。

(3)選擇鏈條型號(hào)和節(jié)距。

(4)計(jì)算出鏈節(jié)數(shù)、中心距。

一般情況下選中心距a0=(30-40)p，則取a0=40p，相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為：

比如E立方印刷材料系列的免化學(xué)處理熱敏印版Azalea 823，它有一個(gè)響亮的中文名，映山紅823，亦是愛(ài)克發(fā)為中國(guó)市場(chǎng)定制開(kāi)發(fā)的首款數(shù)碼印版產(chǎn)品。其自2017年6月在無(wú)錫全球首發(fā)以來(lái)，受到市場(chǎng)熱捧，短短一年時(shí)間，國(guó)內(nèi)客戶(hù)已近70家。“我們做過(guò)計(jì)算，一年可為客戶(hù)節(jié)約用水1900萬(wàn)升，減少?gòu)U液排放近2000萬(wàn)升。”愛(ài)克發(fā)（無(wú)錫）印版有限公司工廠(chǎng)廠(chǎng)長(zhǎng)陳桂珍介紹道。而另一款免化學(xué)處理紫激光印版N95VCF，受到了全國(guó)主要報(bào)社用戶(hù)的青睞。

根據(jù)實(shí)際情況選擇鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)LP=318。

采用線(xiàn)性插值的方法，計(jì)算出中心距系數(shù)f1=0.24578，根據(jù)中心距系數(shù)得出鏈傳動(dòng)的最大中心距為：

(5)計(jì)算鏈速V，確定潤(rùn)滑方式。

由V=0.8m/s和鏈號(hào)16A-1，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》手冊(cè)確定出采用滴油潤(rùn)滑。

圖1 摩天輪式立體停車(chē)庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 摩天輪式立體停車(chē)庫(kù)的三維建模圖

(6)根據(jù)公式計(jì)算壓軸力FP。

鏈輪水平布置時(shí)壓軸力系數(shù)KFP=1.15，則壓軸力。

(7)主要設(shè)計(jì)結(jié)論。

確定出鏈條型號(hào)40A；鏈輪齒數(shù)Z1=21，Z2=67；鏈節(jié)數(shù)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(jié)構(gòu)及機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)后，在SolidWorks進(jìn)行三維建模工作。其功能強(qiáng)大，可以滿(mǎn)足大部分機(jī)械設(shè)計(jì)工作所需，并且該軟件具有較強(qiáng)的兼容性。在采用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行三維建模時(shí)首先要進(jìn)行各零件尺寸的確定，通過(guò)繪制草圖來(lái)確定零件在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的尺寸，之后再通過(guò)拉伸切除、拔模等指令使其三維化，成為一個(gè)立體的圖形，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)中所有零件進(jìn)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(shè)計(jì)工作，得到摩天輪式立體停車(chē)庫(kù)的虛擬樣機(jī)如圖2所示。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）通過(guò)每個(gè)滾筒周?chē)升X輪之間的嚙合達(dá)到同步同步運(yùn)動(dòng)，中間軸與其中一個(gè)停車(chē)滾筒靠鏈輪連接進(jìn)行傳動(dòng)，可有效實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的平衡，利用一個(gè)交流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了全部車(chē)輛在停車(chē)裝置內(nèi)的位置水平，可靠性更好；

（2）采用半封閉式結(jié)構(gòu)，解決了同類(lèi)吊籃式垂直循環(huán)車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)輛隨風(fēng)搖擺的問(wèn)題，采用車(chē)輛內(nèi)置，避免風(fēng)吹雨淋，結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固；

（3）只利用一個(gè)電機(jī)提供動(dòng)力，減少使用傳感器單片機(jī)，易于安裝，后期易于維護(hù)；

（4）節(jié)約場(chǎng)地，可以根據(jù)不同場(chǎng)地情況調(diào)整安裝位置，例如半地上半地下結(jié)構(gòu)，全地上或全地下；

（5）美觀(guān)實(shí)用，可以為老舊小區(qū)增添一個(gè)美麗的風(fēng)景，為城市增加一個(gè)地標(biāo)性建筑。

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了摩天輪式立體車(chē)庫(kù)的結(jié)構(gòu)框架。根據(jù)已確定的立體車(chē)庫(kù)的框架設(shè)計(jì)模型，對(duì)立體車(chē)庫(kù)三維模型的傳動(dòng)鏈輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。最后應(yīng)用SolidWorks軟件進(jìn)行仿真，畫(huà)出三維圖，更加有視覺(jué)感。本機(jī)構(gòu)僅僅體現(xiàn)了我們的設(shè)計(jì)思路，僅僅是一個(gè)原型機(jī)，未來(lái)可以根據(jù)不同的場(chǎng)景，去更改不同的模塊，從而增強(qiáng)本系統(tǒng)的適應(yīng)性，延展性。