基于solidworks的智能立体停车场设计

2021-03-08姚海龙李天翼朱哲浩

科学与财富 2021年1期

姚海龙李天翼朱哲浩

摘要：随着我国城市化的进程加快，人们的出行方式也不断地发生变化，自行车，电动自行车是人们的主要的出行方式，然而，在人口密集的，空间狭小的老旧小区电动车，摩托车，自行车停车难的问题也越来越严重，而且电动自行车，摩托车，自行车的安全还是停留在用户车锁的阶段，失窃现象也时有发生，老旧小区的电动车由于需要充电，都集中在小区单元门口或者是一层窗口处引线充电，造成消防通道被堵，出行不便等问题，而且存在着很大的火灾隐患。因此，如何在狭小的老旧小区经过改造或者在已有空间充足的情况下，设计一种装置最大化的利用已有的空间来实现对电动车，自行车，摩托车的有序停放并解决相应的充电问题，安全问题显得尤为重要。电动自行车，摩托车的停放存在很多不稳定因素，如：单层停放比较占用空间;电动自行车和摩托车重量较重，不方便固定;随意停车，乱占消防通道，私建的铁皮棚多被堆放易燃杂物，甚至四处私接、乱拉电线，存在着消防安全隐患;电动自行车，摩托车的安全问题;小区内停车拥挤且相互干扰，易引发邻里纠纷，从而影响到居民和谐。因此，本文所设计的装置设立在老旧小区的矮层建筑上方，如自行车停车棚、小区公告栏等，旨在解决电动自行车，摩托车的停放一系列的实际问题。其主要为钢架结构，使用电机为装置提供动力，成本低廉，该装置的使用方法简便，停车时使用者只需将车推上停车板，踩下锁车装置即可离开，方便简单，采用钢架结构、模块化设计，便于更换部件，组装便捷无需花费太长时间，且解决了老旧小区的电动车停放对场地、安全、可充电的需求，因此本装置的实用化的可能性很高。

关键词：模块化设计; 有序停放; 出行方式

一.项目研究内容和拟解决的关键问题

本文针对老旧小区场地特点和停放特点，旨在研发一种能够保证电动自行车，摩托车稳定及安全并充分利用空间等多重功能的电动自行车、摩托车停放装置，随着机械电子技术的发展，人们生活质量的提高、全自动、可充电、存储量大的新型停车装置的需求也日益明显，而这一装置旨在有效地解决老旧老区电动车停车难的一系列停车问题。项目研究内容是进行该智能立体停车库的设计，主要分为四大部分：

（1）控制器：控制整体的运行，程序储存在其中。

（2）原动机：原动机为整体装置提供动力，主要由马达组成。

（3）执行机构：执行机构主要负责承载车辆，固定车辆。

（4）传动机构：传动机构主要负责带动执行机构到达指定位置。

其结构设计为由支撑架、固定装置、充电装置、升降装置、空间存取装置和控制部分六个部分组成。支撑架是由钢材构成在低矮楼面上起到支撑车辆和安全防护作用。固定装置是装在载车板里面，它是由固定踏板、解锁装置和具有柔性材料的固定挡板组成。当车辆放到载车板上时，用脚踩固定踏板适当调整电动车固定挡板的松紧，当电动车稳定即可。取车时脚踩解锁装置，下面的锯齿状的固定解除，弹簧将其拉开固定挡板，取出车即可。充电装置在载车板上，当手动插上充电插头运送到支撑架的固定位置与载车板上插头接上后便通电。升降装置是利用螺旋杆升降机构将载车板从地面升到车架上，从车架降到地面实现存取车辆。空间存取装置是将车辆从车架上利用叉车原理将载车板通过三维空间运动存、取到固定的支架位置。控制部分结合各个装置，起到准确存、取车的作用。

拟解决的关键问题：本文的设计方向确立为纵向发展，将电动车纵向重叠起来停放，并且利用机电一体化，自动控制技术来实现智能充电，自动化停、取车的功能。该立体智能电动停车库不同于现在的电动车停车架，其采用立体的形式，可对空间更有效的利用，有效的解决老旧小区电动车乱停放的问题。

二.项目研究与实施的基础条件

（1）虚拟样机建立

针对每一功能，设计相应的机械机构，并建立作品的三维虚拟样机模型。虚拟样机模型是利用SolidWorks机械建模软件建立停车平台模型，然后根据停车平台来确定各个机构的具体尺寸，完成不同零件之间的配合约束，建立立体停车场的装配图后初步确定整个停车架的尺寸，建立征集框架模型。在征集框架模性的基础上，建立其他模塊，最终逐步完成作品的征集装配体建立。

（2）控制系统的设计

由于立体智能停车场需要定点到具体的车位，工作时对各模块工作时序有严格要求，各个动作需要较高执行精度，而且需要实现对车辆的安全有保证，实现良好的人机交互功能，因此对该机械，软件控制，系统功能提出较高的要求。我们采用基于物联网的智能控制系统，实现整个系统的协同运作。

（3）机械结构设计

机械结构模块分别为整体支撑模块、夹车固定模块、升降模块、车辆存取模块，四大模块相互配合，完成对电动车的停车、取车的过程。支撑架建立在低矮的建筑物上方，其上方有两层，主要作用是支撑电动车。夹车固定模块功能为当有电动车停车时，便可将电动车固定在板面上，防止电动车在存、取的时晃动或者偏倒发生危险。

升降模块功能是当电动车在固定板上夹紧后，通过升降模块将电动车从地面运送到低矮建筑物顶面。当要取车时电动车从车架上取下，通过升降模块从建筑物顶面运送到地面方便取车。存取模块是通过空间三维运动结构，准确的将电动车存、取到相应的车架上或者是升降装置上。

三、项目实施方案

经过小组成员的仔细分析研究之后，设计思路选定为是在原有小区已有矮层建筑的上方，例如：老旧小区自行车棚，公告棚上方或者是已有空地，例如小汽车停车位、公共空闲活动区域等，只占用较小的地面空间来实现电动自行车的有序停放，通过搭建空中钢架结构并分层分间将电动车放置每个隔间中，并利用取车架的横向、纵向、竖向移动来取出或者停放至相应的停车位。此外我们还将设计相应的停车板，在停车板上面设计电动自行车、摩托车的夹持装置和电动自行车的充电装置。最后构建相应的软件系统来实现停车、取车、充电、安全警报等一系列功能，从而解决老旧小区电动车停放的一系列的问题。

四、结论

目前已根据上述设计方案设计出实物，并按照上述项目实验方案进行了实验，实验效果取得良好成绩，达到了预期效果。能够有效的节约空间，方便了人们的生活，并且市场应用广泛。

参考文献：

[1]基于物联网的智能停车场系统分析[J]. 邱燕霞. 江西建材. 2019（12）

[2] 物联网在智能停车场管理系统的应用[J]. 席旻. 电脑知识与技术. 2011（27）

[3]智能停车场系统关键模块研究与设计[D]. 葛红豆.南京理工大学 2017

作者简介：

姚海龙，男，汉族，籍贯：江苏盐城，出生：2000-2-23，机电工程学院，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化

李天翼，男，汉族，籍贯：湖北十堰，出生：1999-10-2，机电工程学院，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化

朱哲浩，男，汉族，籍贯：浙江嘉兴，出生：2000-7-31，机电工程学院，本科在读，研究方向：电气工程及其自动化

*项目名称：基于solidworks的智能立体停车场设计项目编号：S202011798002

经费预算项目资金支出：1.5万元