新型立體車庫升降機械設(shè)計和強度解析

劉繼剛

摘 要：基于新型立體車庫升降機械設(shè)計與強度進行研究，首先分析新型立體車庫升降機械設(shè)計與工作原理，然后闡述新型立體車庫設(shè)計方案，最后分析槽輪、齒輪優(yōu)化措施等，并且還將提出防擺平臺機構(gòu)的設(shè)計，目的在于提高單位面積內(nèi)停車庫數(shù)量的基礎(chǔ)上，提高空間利用效率，希望能為相關(guān)人士提供些許參考。

關(guān)鍵詞：新型；立體車庫；升降機械；設(shè)計與強度

引言：伴隨我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，近幾年來城市汽車銷售量正在呈現(xiàn)不斷上升的趨勢，從而導致城市停車難的問題越發(fā)惡劣。有些城市道路過于擁擠，適合停車的地方并不是很多，甚至可以被稱之為有限；在不就是公共場合進行停車，但是公共場所人流量較大且來往車輛居多，假設(shè)不能針對停車問題進行有效解決，就會致使城市交通問題不斷惡化。因此，汽車的停放向空間成為了必然的發(fā)展趨勢，而新型立體車庫的設(shè)計，不僅能緩解現(xiàn)有的停車難問題，甚至還可以借助于升降機械設(shè)計與強度，更加合理和高效的運用有限空間。

1. 整機設(shè)計與工作原理

新型立體車庫升降機械是由間歇機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)式防擺平臺機構(gòu)、上升機構(gòu)等組成。由電機進行帶動槽輪機構(gòu)實現(xiàn)運動，然后在借助于一個傳動比為3/4的增速機構(gòu)，以此來實現(xiàn)槽輪旋轉(zhuǎn)90°但防擺機構(gòu)旋轉(zhuǎn)卻是120°的效果，合理運用平行四邊形機構(gòu)與傳動比為1的帶輪傳動機構(gòu)，確保包裝支撐架在隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中的水平性與同步性。當旋轉(zhuǎn)到標準位置的時候，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)就需要立即停止電機工作，然后在通過閉環(huán)控制的方式，上升機構(gòu)就需要開始工作，只要到達一定高度的時候就需要停止。當升降機械到達最低點的時候，并且汽車已經(jīng)步入到平臺、固定汽車之后，還需要借助于旋轉(zhuǎn)等方式，把已經(jīng)固定的汽車進行一次升降促使很多輛汽車，一同進入到新型的立體車庫中【1】。

2. 新型立體車庫設(shè)計方案

在新型立體車庫升降機械設(shè)計中核心內(nèi)容是固定架，固定架在設(shè)計與安裝中占有著重要位置，并且還是支撐立體車庫的關(guān)鍵，從而確保汽車能夠順利停車。固定架是由鋼材料進行組成一個結(jié)構(gòu)框架，鋼材在使用的過程中具備較強的可塑性，并且還具有負載承重能力強等特點，而固定架中間部分的連接是由焊接的方式進行，所以能夠確保立體車庫的安全性能。汽車停車位的設(shè)計應當是在鋼固定框架的地方，車庫的框架應當根據(jù)每個車位的實際情況進行設(shè)計，確保距離大小合適且適用于多種車型的汽車，此外，還應當適用于各個場所。假設(shè)由于場地空間高度比車的高度低，那么車庫就可以借助于固定架的方式實現(xiàn)整改，把高度調(diào)整到適宜車進入的位置中，從而有效提升立體車庫的可運用率【2】。與此同時，固定架與中間軸之間需要運用鋼實現(xiàn)連接，確保兩個連接的固定架能夠形成三角結(jié)構(gòu)，這樣一來，不僅能作為汽車的出入庫通道，還能加大固定架的穩(wěn)固性。在新型立體車庫設(shè)計中，固定架的轉(zhuǎn)盤也屬于核心部分，對于轉(zhuǎn)盤的應用也需要運用高強度的鋼材料，進而確保固定能夠正常旋轉(zhuǎn)。

3. 槽輪、齒輪優(yōu)化措施

將從新型槽輪設(shè)計、創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標函數(shù)模型與明確相關(guān)約束條件等多個方面，針對齒輪的優(yōu)化措施展開較為深入的分析：

3.1 新型槽輪的設(shè)計分析

現(xiàn)如今大部分的槽輪銷都是以圓形為主，而槽輪銷在與槽輪實現(xiàn)相互接觸的時候，若是壓力過大就會出現(xiàn)接觸強度低的問題，尤其是在槽輪軸上轉(zhuǎn)動慣量大的時候，更是會致使接觸強度呈現(xiàn)下降趨勢，并且還會加大槽輪磨損量，最終致使槽輪出現(xiàn)疲勞損壞的問題。所以，這就需要相關(guān)人員能夠提出運用方形銷替換圓形銷的方法，從而針對現(xiàn)有的槽輪機構(gòu)實現(xiàn)整改。通過使用方形銷的方式，有效整改傳統(tǒng)槽輪的力學特征。

3.2 創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標函數(shù)模型

依照需要進行傳遞的扭矩M=38.2N？M，明確兩錐齒輪材料都將作為40Cr，高頻淬火。兩個齒輪齒面的硬度作為HRC48-53，載荷系數(shù)為K=2.0，傳動比i=1，那么兩個齒輪的體積：

=

在該式中存有的d1與d2分別代表著兩個齒輪的分度圓直徑，而其中的Z1與Z2則是代表著兩個齒輪的齒數(shù)，B作為齒輪寬度，而β作為分度圓螺旋角。若是想針對上述公式中提及到的內(nèi)容分析齒輪傳動裝置形式和齒面性質(zhì)，就需要把齒寬系數(shù)作為0.8，在把公式轉(zhuǎn)變成：

3.3明確相關(guān)約束條件

①小齒輪不會發(fā)生根切的條件是：17-Z≤0。

②螺旋角的條件是：cosβ-0.9903≤00.9659-cosβ≤0。

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

④接觸疲勞強度條件是：404132 -1070≤0。

⑤彎曲疲勞強度條件是：2810702.8M-3Z-2cos2β-528.6≤0。

⑥Z與β作為整數(shù)。

綜上所述，在上述內(nèi)容中主要分析了創(chuàng)設(shè)優(yōu)化目標函數(shù)模型與相關(guān)約束條件，由此可見，可以通過合理運用外點懲罰函數(shù)求解的方式獲取到最終的結(jié)果【3】。或者還可以借助于傳統(tǒng)的分支定界算法方式，通過三次分支與三次剪支的方式，借助于Matlab軟件實現(xiàn)優(yōu)化，進而獲取到最終的優(yōu)解：模數(shù)M1=M2=3mm，而齒數(shù)Z1=Z2=26，分度圓螺旋角β=15。運用相同的方式，解出一對圓柱齒輪參數(shù)是m=3，Z3=27，Z4=36。

4. 防擺平臺機構(gòu)的設(shè)計

由平行四邊形機構(gòu)、轉(zhuǎn)盤與傳動比為1的帶輪等內(nèi)容組建而成的就是防擺平臺機構(gòu)。由多種平行四邊形機構(gòu)進行實現(xiàn)三個平臺的水平性與同步性，能夠促使汽車在升降的過程中，以旋轉(zhuǎn)的方式進入到立體車庫中，確保立體車庫的平穩(wěn)性。

4.1靜力學分析

轉(zhuǎn)盤與主軸屬于旋轉(zhuǎn)機構(gòu)當中的重要組成部分，并且其中的變形和承受盈利還會讀整個裝置的性能造成嚴重影響，一旦主軸與轉(zhuǎn)盤出現(xiàn)變形過大的時候，就會對平行四邊形的運轉(zhuǎn)實際情況與貨物的水平性能出現(xiàn)不利現(xiàn)象，嚴重的話還會出現(xiàn)卡死等問題產(chǎn)生。若是所承受能力正在不斷提升，還會在運轉(zhuǎn)中導致載荷的穩(wěn)定性能出現(xiàn)問題，最終會導致疲勞損壞的問題出現(xiàn)。合理運用Ansys軟件針對主軸與轉(zhuǎn)盤的靜力學展開分析，并且還需要針對整體結(jié)構(gòu)展開優(yōu)化設(shè)計。在進行選擇裝置停止或者是汽車步入到立體車庫的時候，還可以運用靜力學分析的方式明確主要位置。

4.2結(jié)構(gòu)整改

首先，對于主軸而言，應當把所有的注意力都集中在提升強度的基礎(chǔ)上，尤其是當軸承處的直徑在20mm的時候，更是需要整改成為24mm，其他的每一個軸段直徑都應當在原有的基礎(chǔ)上提升2mm。其次，對于轉(zhuǎn)盤而言，需要把注意力集中在變形剛度方面，應當在三個支撐孔處，適當增添一個厚度約為5mm的加強板。最后，需要把所有工藝孔的直徑都從最初的50mm，逐漸減少成為40mm【4】。

5. 結(jié)束語：

綜上，文章主要講解了新型立體車庫在空間相同的背景下，可以通過升降機械設(shè)計與強度等提高空間利用率。并且在設(shè)計的過程當中，還可以適用于各個場所，在降低制造成本低的基礎(chǔ)上，促進我國立體車庫的飛速發(fā)展，有效緩解目前我國存有的停車難問題。科學合理的設(shè)計立體車庫，不僅能有效節(jié)省城市用地，同時還可以在有限的空間中發(fā)揮出價值，進而贏取到更多的社會效益。

參考文獻：

[1]王笑竹，張健.升降式立體車庫提升機構(gòu)的設(shè)計[J].機械工程師，2017（4）：25-27.

[2]滕飛，何路杰，陳東東.一種新型立體車庫設(shè)計方案[J].數(shù)字通信世界，2018，167（11）：258+274.

[3]陸波.升降橫移式立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[J].工業(yè)控制計算機，2018，31（10）：138-139.

[4]李俊，王津紅，代美泉.一種嵌入式立體車庫的設(shè)計與研究[J].機械設(shè)計與制造工程，2017（10）：65-67.