一種無避讓轎車停放裝置的設計

覃智廣 陳洪容 曾欣 沈濤

摘要：本設計為一款單個車位上下層無避讓的轎車停放裝置，工作時通過平行四邊形機構與雙搖桿機構組合的復合鉸鏈機構作為主運動機構，通過電機控制曲柄旋轉，帶動平行四邊形機構運動到極限位置時變換為三角形機構，同時通過四桿夾持機構從而實現車輛的固定停放。

關鍵詞：無避讓停車;復合鉸鏈機構;車輪夾持機構

一、研究的背景及意義

隨著當前我國經濟科技的高速發展，人民生活水平的不斷提高。面對近年來機動車保有量顯著增加，停車難問題日益凸顯，停車供需矛盾主要集中在居住區域，其中夜間停車供需矛盾尤為突出。設計一款空間利用率高，安全可靠、成本低廉的停車裝置將擁有廣闊的市場需求。

二、 裝置的設計

本裝置是一款適用于層高5米的內外停車場，能夠同時停放兩輛高2.5米以內、車長4.5米以內的小轎車。

本裝置主要應用平行四邊形機構與雙搖桿機構組合的復合鉸鏈機構作為主運動機構，通過電機控制曲柄旋轉，帶動平行四邊形機構運動到極限位置時變換為三角形機構，將車輛斜放在上停車位，再通過復合鉸鏈機構的擺動使上停車位從傾斜運動到水平位置，同時復合鉸鏈機構中的雙搖桿結構到達死點位置時，上層完成停車并固定;下層車輛從反方向進出停車位，上下停車互不影響。裝置主運動機構三維圖如圖1示，裝置主動機構運動極限位置三維圖如圖2示。

三、相關計算

1、平面四桿力學性能的計算和分析

機構工作時需要一定的承載能力，同時確保桿有足夠的強度，設計桿時應對強度、應力、分力等進行計算和分析。桿的長初定為60mm，寬為40mm。

由于車身具有較大的重量，因此選用工字形截面最為經濟合理。如圖3所示：

截面計算：A= 60x40=2400mm2

截面系數：Wz=（0.27-0.31）x4x2400=2880

由于車身重量較大一般考慮為2000kg.桿AB和AC所受到的力，如圖4：

∑Fx=0 Fax=0

∑Fy=0 Fay-F+FB=0

∑MA（F）=0 -1.5F-3F+FBX4.5=0

求得Fay=2.5KN ?FB=2.5KN

為了判斷機構性能的好壞，應找出機構的最小傳動角位置并分析。

傳動角計算：

[γ]=50。

δmax=180-26-39=105

γmin=180.-δmax=180-105=75

γmin>γ滿足γmin≥γ，因此機構具有較好的傳力性能。

壓力角計算：

γ=90。-α

α=90。-75。=15。

Ft=Fcosα=2.5xcos15。=2.4KN

Fn=Fsinα=2.5xsin15。=0.64KN

Ft>Fn，Ft越大Fn越小機構的動力學性能越好。

軸力計算：

∑Fx=0，-Fn=-F1+F2=-2.5KN， FN=2.5KN

2、帶傳動的設計計算

主動輪轉速為30r/min

V帶傳動比為iV=n1/n2=4

帶輪基準直徑：

帶速：

V=3.14*dd1n1/60*1000=5.024m/s

帶速v在5-25m/s之間合適。

中心距、帶長及包角：

280<a0<800

初步確定中心距a0=400mm

由普通v帶基準長度尺寸系列值，選取帶的基準長度Ld=1400mm。

實際中心距：

考慮安裝、調整和補償張緊力的需要，中心距應有一定的調節范圍，即：

amin=a-0.015Ld=347mm

amax=a+0.03Ld=410mm

驗算小帶輪包角：

因此合適。

查帶的額定功率，功率增長量、包角修正系數表、帶長修正系數表可知：

p0=0.68Kw，Δp=0.1，Ka=0.92，Kc=0.96

帶的根數：Z≥Pc/（PO+ΔP）KαKl=3.26

即Z=4。

初拉力計算：

F0=500PC/VZ*（2.5/Ka-1）+qv2

q=0.10kg/m

F0 =364N

帶傳動作用在帶輪軸上的壓力：

Q=2FO*Z*sin（α1/2）=2758N

四、 創新點

本作品的創新之處在于采用平行四邊形機構與雙搖桿機構組合的復合鉸鏈機構作為主運動機構，并通過電機控制曲柄旋轉，帶動平行四邊形機構運動到極限位置時變換為三角形機構，同時通過四桿夾持機構從而實現車輛的停放與固定。新的機械結構簡單，設計制造較為容易，機構運行良好;同時有效的提高了單位面積利用率和空間利用率，緩解了停車難問題。

五、應用前景分析

本作品不僅可應用在現有小區單個車位升級改造外，還可以適用在層高5米內的室內外停車庫改造，特別是在增加停車計費裝置后，還可用于現有單層收費停車位改造升級。該裝置將具有廣闊的推廣應用前景。

參考文獻

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