小型侧方位立体停车装置结构创新设计

许伟壹

【摘 要】为改善没有地下停车位的老旧小区道路拥挤和停车难的现象，创新设计一款小型侧方位立体停车装置，可在小区道路的一侧安装，可上层独立安装也可上下组合安装，提高道路旁的空间利用率。该装置主体由载车板、支架、连杆、导轨和电机组合而成;上层车辆的存取，需要通过多杆机构带动载车板进行平移或升降，从而达到存取目的;下层车辆通过移动丝杠带动载车板，载车板下安装滚轮，实现平移完成车辆存取。

【关键词】侧方位;停车装置;结构设计

中图分类号： U491.71文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）20-0015-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.006

0 引言

小型停车机械装置可实现汽车的便捷存取，广泛适用于小区，中小型商场，酒店，医院，工厂，宽窄路面等地。通过市场调研，目前国内市场小型停车装置主要装置及其性能分析如表1所示[1]。

通过对小型机械装置的市场调研可知，现有产品有如下特点：可实现空间利用，但存取不便;高度太高，对材料强度要求较高，同时也存在安全隐患，适用场地受限;装置机构零件相对较多，其质量也相对较大，不容易进行搬运，并且制造成本也比较高。推广和应用价值不高。

经过市场调查研究，我们团队创新设计了这款小型侧方位立体停车装置，在市场已有的小型机械装置的基础上做到了以下创新：

（1）市场已有产品相比，该装置结构简单，适用范围广。

（2）设计巧妙，实现无避让式存取。可单个使用也可多个组合安装，使用灵活多变。

（3）现在很多停车装置的设计以垂直于车辆行驶路面的设计为主，而老小区的空间有限，很多是侧方位的形式停车，本装置针对侧方位停车进行的设计。

（4）利用多杆机构实现其结构的紧凑性，上下层相互独立，停车取车互不影响。而且对于没有设置停车位的地方，此装置可以只用上层停车装置，实现车辆在马路边绿化带上的停放，不会影响下方低于1.5米高的绿植生长。

1 设计思路和方案

该装置为一套一位两车立体的停车装置。载车板的上方车位是通过步进电机驱动装置的多杆机构，再由机构的升降与平移来实现，从而保证上方车位车辆的存取。下方车在的存取相对较简单，只需通过丝杠的传动就能完成，使车移动到路面该装置可以实现车辆的存取都是全自动化的这就不会对司机造成困扰了，而且车辆存取不仅方便，而且用时还很短，效率相对较高。该装置还实现了上下车位的存取可以互不干扰。该装置可以单独安装也可以多台进行组装，可以根据所处位置进行选择，有很多地方都很适合安放该装置，比如路邊、拥挤的医院、没有地下停车库的小区，等等。通过电机驱动多杆机构带动载车板运动，导轨辅助，使载车板运动到上方时，其运动轨迹仍可保持水平。该装置的设计巧妙地结合了多杆机构可实现丰富运动规律的原理，通过合理设计多杆机构的尺寸和结构布置满足停车装置的运动要求。该装置整体结构简单，适用范围广应该会有良好的市场推广性和应用价值。

2 小型侧方位立体停车装置的结构

通过对现有小型机械停车装置的性能分析和实地的安装调查，可以发现现有的立体停车装置依旧存在着很多的问题需要去改善，比如说，占地面积比较大、生产成本较多，同时对司机的驾驶技术要求也很高，不方便使用。因此，我们提出设计了一种小型侧方位立体停车装置的设计方案。如图1：

车库本体，上下两个停车位，上部存取机构，下部存取机构，载车板，导轨以及控制系统等构成了框架式的结构装置。控制系统驱动丝杠和连杆机构使载车板进行往复运动，同时需要导轨的辅助。由PLC来控制两车位车辆存取的所有动作。需要存车时通过PLC发出指令，由电机的驱动将载车板放到路面上，司机只需要将车停在载车板上就行，不需要太过复杂的操作，司机下车之后载车板就将车辆运送到固定的位置上即可。取车过程也很简单载车板移动到路面上司机就可以把车开走了。由此可以看出，不管是存车还是取车，整个过程都很简单快捷，对司机的驾驶技术要求也很低，根本就不需要太过复杂的操作。此外，该装置还安装了防坠落系统和各个动作终点的位置检测装置，以此来保证存取车辆的安全。存车时，启动电机，电机反转，齿轮链沿导轨带动载车板同时做下降运动和平移运动。使载车板移动到路面上，司机把车开上去后离开，之后电机正转，拖动载车板沿导轨移动到指定位置，检测装置检测到车辆到位时发出到位信号。完成存车过程。取车过程也是一样，载车板移动到路面上后司机把车开走就行了。人们一般白天出去上班，晚上才会回来，所以上载车板可装太阳能电池板，可以为电机提供电源。

3 上层车位传动机构相关计算

3.1 连杆长度的确定

我们取汽车尺寸如下：长4.8m、宽3.0m、高1.8m。

连杆机构是本装置的一个重要组成部分，所以我们对它进行受力分析，以确保它的强度，让它能过完成我们想要的运动轨迹。

当杆1垂直于杆2时，对杆1进行受力分析可得：

取杆1长L=1.9m，车重m=2t，则F=10KN，由平衡方程：

∑Fy=0 FRB-F=0

∑MB=0 F·L-MB=0

求得支座约束力：

FRB=F=10KN

MB=FL=20KN·m

由剪力方程得：FS（x）=F;由弯矩方程得：M（x）=Fx（0≤x≤L）

支撑机构是本装置的另一组成部分，通过计算分析，当车停到上方时，由两只梁起支撑作用，取其中一只梁进行分析：

3.2 载车板设计

框架式载车板底盘采用一体板冲压成型，可以达到减轻底盘质量、降低底盘厚度的目的，同时也增加了底盘的刚度。对于上载车板，根据车位尺寸，将其尺寸设为5600mm×2400mm×5mm，上载车板材料均用5mm的菱形花纹钢板拼合而成，引坡可以直接将钢板弯折加工而成。查GB/T3277-82，上载车板重量5.6m×2.4m×42.3kg/m2=568.512kg，考虑其他因素影响，上载车板重量取600kg。下载车板重量也取600kg。

3.3 电机选择

设计提升时间为22秒，提升高度2米，故提升速度v约为0.08m/s;设汽车质量2t，载车板质量0.6t，g取10m/s2;故电机提升功率为：

P=FV=26×103×0.08=2.08kw

P=F（2*R*N/60） 得：N=15r/min

根据要求选用台湾万鑫公司立体车库升降专用减速电机MLPK50220853，额定功率为2.2kW，传动比为i=85，输出转速为17r/min，满足要求。

利用上述尺寸，通过制图软件制作出仿真运动，模拟上下车辆的存取过程，通过仿真运动证明上下车辆的存取是独立的，不会受到干扰，各构件符合强度要求，该装置能实现车辆存取过程，符合设计要求。

4 结束语

现在很多停车装置都是以垂直车辆路面设计为原型，而老旧小区和一些空间有限的路面就无法使用，很多不是以侧方位形式停车的。经过市场调查研究，团队创新设计了这款小型侧方位立体停车装置，在市场已有的小型机械装置的基础上做到了以下创新：此装置在老旧小区和各类拥挤路段中能够很好的解决停车难的问题;此装置安装在原有路旁车位上，不仅占地空间少，而且一位两车的设计增加了车位。上层车辆的存取不会影响到下层车辆的存取，下层车辆的存取同样也不会干扰上层车辆的存取。对车主的驾驶技术要求很低，无需倒车转向。装置结构简单而不失稳定，质量较轻而不失安全，特别适合中小型车辆的使用。在空旷路面可以多个组装使用灵活多变，适用于各类场所。

【参考文献】

[1]刘浩文.老旧小区停车问题探讨[J].西安;建筑科技建筑大学.2018

[2]刘鸿文.材料力学.第5版.北京：高等教育出版社，2011.

[3]濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计.第9版.北京：高等教育出版社，2013.

[4]哈尔滨工业大学理论力学研究室.材料力学.第7版.北京：高等教育出版社，2009.