城市小區用兩層立體車庫設計

荊 銘，李澤宇，朱鑫杰，蘇建宇

（遼寧工業大學機械工程與自動化學院，遼寧 錦州 121001）

0 引言

立體車庫是為了解決城市停車位不足而設計的機械式停車設備。通過使用立體車庫，將有限的車位擴增數倍，以滿足人們對車位的需求。立體車庫種類繁多，各有優缺點。其中市面上大多是升降橫移式立體車庫設備，其優點是適應性強，使用十分普遍，但每組設備必須留有至少一個空位，通過鏈條牽動沒有防止傾斜墜落功能。

本文設計的立體車庫為上下兩層，上層為機械式車位，下層為正常車位。在簡易升降類車庫的基礎上提出了無避讓的功能，通過行走、旋轉、提升三個動作組合，使上下兩層車輛的存取互不影響。通過車主簡單的控制設備即可完成車輛的停放。

1 主要裝置及工作原理

1.1 裝置構成

該車庫主要包括行走裝置、旋轉裝置、提升裝置和載車平臺四個部分，如圖1所示。

圖1 立體倉庫三維圖

（1）行走裝置方案

圖2所示為行走裝置。當按下停車或取車按鍵后電機3轉動，通過齒輪傳動將動力傳至主動輪4，利用主動輪4與導軌1間的摩擦驅動機架5沿導軌移動。

圖2行走裝置

圖3 所示為旋轉裝置?；瑝K3與載車板剛性連接。工作時，電機1帶動旋轉立軸2旋轉90°，載車板4也隨立軸2同步轉動。載車板旋轉90°的目的有兩個：1）停/取車時車輛可直接開進或駛出載車板，不用調整車頭方向，從而減少停/取車難度；2）改變載車板落地時長寬方向尺寸，減少停取車所需的預留空間[1]。

圖3 旋轉裝置

（2）總體布局圖

行走機架6采用門式結構，下端安裝行走輪5，載車板9置于機架6上方。行走電機4、旋轉電機2置于行走箱體內，旋轉電機2位于行走箱體一端。提升電機11置于立柱7頂端，通過卷筒、鋼絲繩驅動升降裝置帶動載車板9沿立柱上下移動?？傮w布局如圖4所示。1.導軌 2.旋轉電機 3.行進輪 4.行走電機 5.主動輪 6.機架7.旋轉立軸 8.動滑輪 9.載車板 10.車 11.起升電機 12.卷筒

圖4總體布局圖

1.2 工作原理

圖5 所示為小車進入二層車庫工作示意圖。工作流程如下：圖a車駛到預定位置→圖b車庫走到預定位置→圖c載車板旋轉90°后降至地面，車駛上載車板→圖d載車板升至頂部后反向旋轉90°→圖e機架行走至初始位置完成停車[2]。

2 主要結構分析

2.1 行走裝置結構設計

行走箱采用板式結構通過螺栓連接組成。從動箱通過框架與行走箱聯接。具體結構如圖6所示。

圖6 行走裝置三維圖

如圖7所示為行走箱傳動結構圖。利用一對錐齒輪2和一對直齒輪3傳動，將動力傳至行走輪6，靠與軌道7的摩擦驅動設備運動[3]。

圖7 行走箱傳動結構圖

2.2 回轉裝置結構設計

圖8 所示回轉裝置為立體出庫的核心部分?；剞D機構選用回轉支撐軸承。回轉采用減速電機通過齒輪帶動回轉支撐運動?；剞D支承一面與行走箱連接、一面與立柱連接，通過一對齒輪傳動帶動立柱旋轉。同時立柱相當于軌道，供載車板上下移動時使用。

圖8 回轉裝置結構

2.3 提升裝置結構設計

提升裝置的卷筒和電機固定在立柱頂端。在立柱和外殼間設置限位輪，使載車板平穩的沿著立柱移動。兩根鋼絲繩一端靠擠壓力固定于滾筒中間，另一端固定于支座上的掛鉤上。兩個定滑輪5通過銷連接分別固定在立柱外殼兩端。6為防墜鉤，在正常工作條件下被電磁鐵吸住，當發生突然墜落或斷電時，電磁鐵斷電失去磁力，防墜鉤在彈簧力作用下回彈卡入立柱槽內，起到防墜目的。如圖9所示[4-5]。

圖9 提升裝置結構

3 主要零件的有限元分析

3.1 載車板有限元分析

圖10為對載車板的分析，載車板材料為Q235的矩形方管焊接而成，其許用應力為180 MPa.從圖a）可以看出載車板最大應力為131.8 MPa，應力最大值小于其材料的許用應力，所以載車板的強度滿足使用要求。圖b）中可以看出載車板最大變形量為8.09 mm，位置為載車板距立柱最遠端，此變形量與載車板整體寬度而言足夠小，可以滿足使用要求。

圖10 載車板靜力分析從

3.2 立柱有限元分析

圖11 所示為對立柱有限元分析結果。通過應力云圖a）可以看出最大等效應力為81.9 MPa，圖b）表明立柱最大變形量為4.4 mm.故強度、剛度均滿足使用要求[6]。

圖11 立柱靜應力分析

4 結論

本文設計的立體車庫由軌道、行走箱、框架、載車板、立柱、卷筒、動力源等組成。框架距地面高1.8 m，框架寬2.35 m，可允許規定車輛停入作為下層停車位。載車板放置于框架上距地面1.9 m，有效寬度2.2 m、長4 m，可允許規定車輛停入，作為上層停車位。設備整體沿軌道移動2.5 m，運動至極限位置后載車板旋轉90°降至地面，車主將車開上載車板，之后反向運動至初始位置。上層停車位停取車輛不受下層車位是否有車輛的影響，達到無避讓的效果。