新型立体车库升降机械设计和强度解析

刘继刚

摘 要：基于新型立体车库升降机械设计与强度进行研究，首先分析新型立体车库升降机械设计与工作原理，然后阐述新型立体车库设计方案，最后分析槽轮、齿轮优化措施等，并且还将提出防摆平台机构的设计，目的在于提高单位面积内停车库数量的基础上，提高空间利用效率，希望能为相关人士提供些许参考。

关键词：新型；立体车库；升降机械；设计与强度

引言：伴随我国社会经济的飞速发展，近几年来城市汽车销售量正在呈现不断上升的趋势，从而导致城市停车难的问题越发恶劣。有些城市道路过于拥挤，适合停车的地方并不是很多，甚至可以被称之为有限；在不就是公共场合进行停车，但是公共场所人流量较大且来往车辆居多，假设不能针对停车问题进行有效解决，就会致使城市交通问题不断恶化。因此，汽车的停放向空间成为了必然的发展趋势，而新型立体车库的设计，不仅能缓解现有的停车难问题，甚至还可以借助于升降机械设计与强度，更加合理和高效的运用有限空间。

1. 整机设计与工作原理

新型立体车库升降机械是由间歇机构、旋转式防摆平台机构、上升机构等组成。由电机进行带动槽轮机构实现运动，然后在借助于一个传动比为3/4的增速机构，以此来实现槽轮旋转90°但防摆机构旋转却是120°的效果，合理运用平行四边形机构与传动比为1的带轮传动机构，确保包装支撑架在随转盘转动过程中的水平性与同步性。当旋转到标准位置的时候，旋转机构就需要立即停止电机工作，然后在通过闭环控制的方式，上升机构就需要开始工作，只要到达一定高度的时候就需要停止。当升降机械到达最低点的时候，并且汽车已经步入到平台、固定汽车之后，还需要借助于旋转等方式，把已经固定的汽车进行一次升降促使很多辆汽车，一同进入到新型的立体车库中【1】。

2. 新型立体车库设计方案

在新型立体车库升降机械设计中核心内容是固定架，固定架在设计与安装中占有着重要位置，并且还是支撑立体车库的关键，从而确保汽车能够顺利停车。固定架是由钢材料进行组成一个结构框架，钢材在使用的过程中具备较强的可塑性，并且还具有负载承重能力强等特点，而固定架中间部分的连接是由焊接的方式进行，所以能够确保立体车库的安全性能。汽车停车位的设计应当是在钢固定框架的地方，车库的框架应当根据每个车位的实际情况进行设计，确保距离大小合适且适用于多种车型的汽车，此外，还应当适用于各个场所。假设由于场地空间高度比车的高度低，那么车库就可以借助于固定架的方式实现整改，把高度调整到适宜车进入的位置中，从而有效提升立体车库的可运用率【2】。与此同时，固定架与中间轴之间需要运用钢实现连接，确保两个连接的固定架能够形成三角结构，这样一来，不仅能作为汽车的出入库通道，还能加大固定架的稳固性。在新型立体车库设计中，固定架的转盘也属于核心部分，对于转盘的应用也需要运用高强度的钢材料，进而确保固定能够正常旋转。

3. 槽轮、齿轮优化措施

将从新型槽轮设计、创设优化目标函数模型与明确相关约束条件等多个方面，针对齿轮的优化措施展开较为深入的分析：

3.1 新型槽轮的设计分析

现如今大部分的槽轮销都是以圆形为主，而槽轮销在与槽轮实现相互接触的时候，若是压力过大就会出现接触强度低的问题，尤其是在槽轮轴上转动惯量大的时候，更是会致使接触强度呈现下降趋势，并且还会加大槽轮磨损量，最终致使槽轮出现疲劳损坏的问题。所以，这就需要相关人员能够提出运用方形销替换圆形销的方法，从而针对现有的槽轮机构实现整改。通过使用方形销的方式，有效整改传统槽轮的力学特征。

3.2 创设优化目标函数模型

依照需要进行传递的扭矩M=38.2N？M，明确两锥齿轮材料都将作为40Cr，高频淬火。两个齿轮齿面的硬度作为HRC48-53，载荷系数为K=2.0，传动比i=1，那么两个齿轮的体积：

=

在该式中存有的d1与d2分别代表着两个齿轮的分度圆直径，而其中的Z1与Z2则是代表着两个齿轮的齿数，B作为齿轮宽度，而β作为分度圆螺旋角。若是想针对上述公式中提及到的内容分析齿轮传动装置形式和齿面性质，就需要把齿宽系数作为0.8，在把公式转變成：

3.3明确相关约束条件

①小齿轮不会发生根切的条件是：17-Z≤0。

②螺旋角的条件是：cosβ-0.9903≤00.9659-cosβ≤0。

③齿宽的要求是：16-0.8Z1/cosβ≤00.8Z1/cosβ-35≤0。

④接触疲劳强度条件是：404132 -1070≤0。

⑤弯曲疲劳强度条件是：2810702.8M-3Z-2cos2β-528.6≤0。

⑥Z与β作为整数。

综上所述，在上述内容中主要分析了创设优化目标函数模型与相关约束条件，由此可见，可以通过合理运用外点惩罚函数求解的方式获取到最终的结果【3】。或者还可以借助于传统的分支定界算法方式，通过三次分支与三次剪支的方式，借助于Matlab软件实现优化，进而获取到最终的优解：模数M1=M2=3mm，而齿数Z1=Z2=26，分度圆螺旋角β=15。运用相同的方式，解出一对圆柱齿轮参数是m=3，Z3=27，Z4=36。

4. 防摆平台机构的设计

由平行四边形机构、转盘与传动比为1的带轮等内容组建而成的就是防摆平台机构。由多种平行四边形机构进行实现三个平台的水平性与同步性，能够促使汽车在升降的过程中，以旋转的方式进入到立体车库中，确保立体车库的平稳性。

4.1静力学分析

转盘与主轴属于旋转机构当中的重要组成部分，并且其中的变形和承受盈利还会读整个装置的性能造成严重影响，一旦主轴与转盘出现变形过大的时候，就会对平行四边形的运转实际情况与货物的水平性能出现不利现象，严重的话还会出现卡死等问题产生。若是所承受能力正在不断提升，还会在运转中导致载荷的稳定性能出现问题，最终会导致疲劳损坏的问题出现。合理运用Ansys软件针对主轴与转盘的静力学展开分析，并且还需要针对整体结构展开优化设计。在进行选择装置停止或者是汽车步入到立体车库的时候，还可以运用静力学分析的方式明确主要位置。

4.2结构整改

首先，对于主轴而言，应当把所有的注意力都集中在提升强度的基础上，尤其是当轴承处的直径在20mm的时候，更是需要整改成为24mm，其他的每一个轴段直径都应当在原有的基础上提升2mm。其次，对于转盘而言，需要把注意力集中在变形刚度方面，应当在三个支撑孔处，适当增添一个厚度约为5mm的加强板。最后，需要把所有工艺孔的直径都从最初的50mm，逐渐减少成为40mm【4】。

5. 结束语：

综上，文章主要讲解了新型立体车库在空间相同的背景下，可以通过升降机械设计与强度等提高空间利用率。并且在设计的过程当中，还可以适用于各个场所，在降低制造成本低的基础上，促进我国立体车库的飞速发展，有效缓解目前我国存有的停车难问题。科学合理的设计立体车库，不仅能有效节省城市用地，同时还可以在有限的空间中发挥出价值，进而赢取到更多的社会效益。

参考文献：

[1]王笑竹，张健.升降式立体车库提升机构的设计[J].机械工程师，2017（4）：25-27.

[2]滕飞，何路杰，陈东东.一种新型立体车库设计方案[J].数字通信世界，2018，167（11）：258+274.

[3]陆波.升降横移式立体车库控制系统设计[J].工业控制计算机，2018，31（10）：138-139.

[4]李俊，王津红，代美泉.一种嵌入式立体车库的设计与研究[J].机械设计与制造工程，2017（10）：65-67.