摩天轮式立体停车库创新设计①

郝鹏翔 王杰强 赵静静

(北京邮电大学世纪学院 北京 102100)

2017 年我国汽车统计总量大概有2.43亿辆，小轿车约1.3亿辆。已进入私人购车时代，随之而来的停车难问题摆在眼前。由于车乱放，引起的车辆案件频繁发生。很大程度上给有车族的享受生活带来了麻烦甚至是苦恼，同时也扰乱了社会治安秩序。而我国现在小区停车位的需求是显而易见的，停车位制造业将是我国的新兴产业，私家车的迅速发展，未来几年我国将产生具有巨大市场和商机“停车经济”。

城市停车难造成了很多问题，比如，通常城市管理者选择建造更多的露天停车场和地下停车场来满足停车需求，然而这种以牺牲大量土地资源的泊车形式在当今人口稠密、寸土寸金的城市是不合理、不切实的。近年来，国内外对停车场所进行了诸多探索创新。立体车库即为一种行之有效的解决方法，它能有效地缓解停车难的矛盾。本文介绍的摩天轮式立体车库借鉴摩天轮的外形、运动和传动方式，是对传统车库的再次创新。我们的作品克服了大型车库的不足，采用摩天轮式，使其占地面积小，机构设计合理，且容易实现自动化式管理，造价费低，维修费低，存取车辆方便快捷，安全可靠。

1 机构创新设计

1.1 机构设计方案

摩天轮式立体停车库结构简图如图1所示。整个装置由一个带减速器的交流电机提供动力，电机与车库齿轮外壳4连接，为整个车库提供旋转动力。汽车从地面7开进停车滚筒1里，每个滚筒周围由齿轮3之间的啮合达到同步。中间轴与其中一个停车滚筒靠链轮连接进行传动，传动比为1：1。因为最大直径齿轮与中间轴为同轴转动，所以转速相同，再由于链轮的传动比为1：1，且每个车库之间又有相同的齿轮进行传动，所以做到了车库与大齿轮转动之间的相对静止，从而让每个车库停车板达到水平不变。另外需要做到车库准确的停车，在发电机轴后面安装编码器，实现摩天轮的车位准确停车。

1.2 立体车库的工作过程

停车时，工作人员将启动电机开关，将空车位旋转到与地面齐平的位置，这时，司机需要将机动车开入与地面齐平的空车位，此时将汽车熄火，离开机动车。当工作人员检测到汽车内无人员的时，并且汽车卡位确定车不会移动，之后通过摩天轮立体车库的控制系统运行存车的指令，将已存入车的停车筒旋转到其他角度。

取车时，取车人需要出示停车卡或者有关的停车证明，工作人员确认无误后，按动开关，通过摩天轮立体车库的控制系统运行取车的指令，控制系统将读取车主的参数，自动寻找车主的机动车位置，之后旋转至与地面其平的位置。

1.3 链轮传动设计

(1)选择链轮齿数。

Z1=71，大链轮的齿数为Z2=i×Z1=321。

(2)计算出链轮的功率：

根据机械设计手册查出工矿系数KA=1.75，主动链轮齿数系数KZ=1.22，则计算功率。

(3)选择链条型号和节距。

(4)计算出链节数、中心距。

一般情况下选中心距a0=(30-40)p，则取a0=40p，相应的链长节数为：

比如E立方印刷材料系列的免化学处理热敏印版Azalea 823，它有一个响亮的中文名，映山红823，亦是爱克发为中国市场定制开发的首款数码印版产品。其自2017年6月在无锡全球首发以来，受到市场热捧，短短一年时间，国内客户已近70家。“我们做过计算，一年可为客户节约用水1900万升，减少废液排放近2000万升。”爱克发（无锡）印版有限公司工厂厂长陈桂珍介绍道。而另一款免化学处理紫激光印版N95VCF，受到了全国主要报社用户的青睐。

根据实际情况选择链长节数LP=318。

采用线性插值的方法，计算出中心距系数f1=0.24578，根据中心距系数得出链传动的最大中心距为：

(5)计算链速V，确定润滑方式。

由V=0.8m/s和链号16A-1，根据《机械设计》手册确定出采用滴油润滑。

图1 摩天轮式立体停车库结构简图

图2 摩天轮式立体停车库的三维建模图

(6)根据公式计算压轴力FP。

链轮水平布置时压轴力系数KFP=1.15，则压轴力。

(7)主要设计结论。

确定出链条型号40A；链轮齿数Z1=21，Z2=67；链节数LP=318，中心距a=5000mm。

1.4 整体装置SolidWorks建模与渲染仿真

完成主要结构及机构设计后，在SolidWorks进行三维建模工作。其功能强大，可以满足大部分机械设计工作所需，并且该软件具有较强的兼容性。在采用三维设计软件进行三维建模时首先要进行各零件尺寸的确定，通过绘制草图来确定零件在两个坐标轴上的尺寸，之后再通过拉伸切除、拔模等指令使其三维化，成为一个立体的图形，通过对设计中所有零件进行绘制，并将其按照同轴、贴合、间隙等配合方式组建成装配体，最终完成三维设计工作，得到摩天轮式立体停车库的虚拟样机如图2所示。

2 创新点

（1）通过每个滚筒周围由齿轮之间的啮合达到同步同步运动，中间轴与其中一个停车滚筒靠链轮连接进行传动，可有效实现车辆的平衡，利用一个交流电动机实现了全部车辆在停车装置内的位置水平，可靠性更好；

（2）采用半封闭式结构，解决了同类吊篮式垂直循环车库内车辆随风摇摆的问题，采用车辆内置，避免风吹雨淋，结构更加稳固；

（3）只利用一个电机提供动力，减少使用传感器单片机，易于安装，后期易于维护；

（4）节约场地，可以根据不同场地情况调整安装位置，例如半地上半地下结构，全地上或全地下；

（5）美观实用，可以为老旧小区增添一个美丽的风景，为城市增加一个地标性建筑。

3 结语

本文设计了摩天轮式立体车库的结构框架。根据已确定的立体车库的框架设计模型，对立体车库三维模型的传动链轮进行了设计计算。最后应用SolidWorks软件进行仿真，画出三维图，更加有视觉感。本机构仅仅体现了我们的设计思路，仅仅是一个原型机，未来可以根据不同的场景，去更改不同的模块，从而增强本系统的适应性，延展性。