小型立體停車裝置的機械設計

張波波　王瑞　趙雄偉　薛文杰

摘要：隨著我國社會經濟快速增長，私家車數量不斷增多，但目前我國城市老舊小區的停車場主要以平面為主，車主面臨著嚴重的“停車難”問題。為此，設計了一種小型立體停車裝置。該立體停車裝置安裝在現有停車位上，由支撐框架與升降裝置兩部分組成，相較于市場上現有的立體停車裝置，其具有存取車效率高、占地面積小、安裝方便、空間利用率高等優點。安裝該裝置后停車數量可在原有的停車面積基礎上增加到原來的3倍，極大地方便了人們的日常出行。

關鍵詞：立體停車裝置;機械設計;支撐框架;升降裝置

0 引言

隨著我國社會經濟快速發展，私家車數量不斷增多，與此同時，“停車難”問題變得日趨嚴重[1]。目前，城市老舊小區的停車場主要以地面單層停車為主，不但占地面積大，且停車數量少，車位短缺誘發了不少車主亂停車行為，造成道路擁堵，出入不便。因此，使用立體車庫成為必然的發展趨勢[2]，對于老舊小區的停車場不能進行大的改建，只能在現有基礎上進行完善。

本文在現有停車位基礎上將其改造成立體停車裝置，約占用兩個停車位的面積，共分為3層，每層可停放兩輛汽車。第一層為原有停車位，第二三層設置在一層正上方，每層垂直高度均為2 m。第三層上方安裝有太陽能電池板，為本裝置的運轉提供能源。本文主要是對立體車庫的支撐框架和升降裝置進行機械設計。

1 立體停車裝置的工作原理

立體停車裝置的整體結構如圖1所示，一層地面的中心和四角處各設有一根豎直承重柱，相鄰兩根豎直支撐柱的2 m和4 m高度處分別通過水平承重桿連接，即構成二層和三層的水平支撐架，每層水平支撐架上裝有兩個大小不一的圓形軌道，旋轉圓盤安裝在這兩個圓形軌道上，兩個大小相等的停車板并列放置在旋轉圓盤上，并隨旋轉圓盤一起旋轉。旋轉圓盤的動力由電動機提供，通過停車板的整體旋轉可以實現停放在第二層或第三層的兩輛汽車的位置互換，為下一步的存取車輛做好準備。

2 立體停車裝置支撐框架的設計

立體停車裝置支撐框架的設計主要包括頂部能源系統、停車板、旋轉圓盤、水平承重桿、豎直壓桿的設計。

2.1? ? 頂部太陽能電池板的設計

綜合壽命與造價等方面考慮[3]，本裝置的頂部太陽能采用單晶硅太陽能電池。由于陜西省延安市的緯度為36.60°，所以選擇的傾斜角為30°，電池板實際安裝效果如圖2所示。

2.2? ? 停車板的設計

第二、第三層停車板材料均選用厚度為3 mm的圓豆形（YD）花紋鋼板與工字鋼焊接組合而成。停車板在上升或下降時受到傾覆力作用，其應有堅固的支撐框架來提高鋼板剛度[4]，如圖3所示。停車板如圖4所示。

2.3? ? 旋轉圓盤的設計

旋轉圓盤安裝在旋轉軌道與停車板之間，一個旋轉圓盤上剛好可以并排放置兩個停車板。其下邊安裝有小圓輪，可以在旋轉軌道上跟隨電機轉動，取兩輛車中的其中一輛時不受另一輛的限制，旋轉圓盤設計效果如圖5所示。

3 存取車升降裝置的設計

存取車升降裝置是立體停車裝置的主要組成之一，用于將載有小車的停車板取出或存進立體停車裝置中，其主要由叉架、電動推桿、升降套桿、鋼絲、滑輪、電機等組成，如圖6所示。

（1）叉架，材料選取40Cr鋼，截面為矩形。

（2）升降套桿，最外層升降桿選取型號為30a型槽鋼，最內層升降桿選取型號為250×250型H鋼，內外層套桿所留有的縫隙用相同材料的矩形鋼塊進行填充，以進一步加強升降套桿的安全性。

（3）鋼絲繩，選取型號為13 6×7-WSC 1570 B SZ（GB 8918—2006）的鋼絲繩。

（4）電動推桿，查第六版《機械設計手冊》可知，圖6中推桿1采用型號為DYT Z-C 10000/40，其額定推力為9 800 N，額定行程為50～2 500 mm;電動推桿2采用型號為DYT Z-C2500/90，額定推力為24 500 N，額定行程為50～2 000 mm[5]。

（5）驅動電機，根據立體停車庫需要，本設計選用型號為MLHPS585的重載低速大扭矩電機。

升降裝置安裝在第一層停車位的外側，其為套層結構，最內層與中間層通過安裝在升降裝置后側的電動推桿實現伸縮，第三層套桿的高度均為3 m，當取第三層的車輛時，最內層裝置升出高度可達到5 m。升降裝置可沿著第二層水平支承架上的滑軌前后移動，實現了停車板的水平移動。升降裝置上安裝有4個限位器，分別安裝在2 m、最內層升出總高度達到4 m處。本裝置的操作基于PLC實現自動控制，人只需按下按鈕就可以存取車，充分體現了其高度自動化優勢。

4 結語

本設計主要有兩方面創新點：（1）占地面積小，容量大。城市空間有限，立體車庫相比地下單層車庫，在占地面積相同的情況下，能充分利用空間，停車量是原來的3倍。（2）存取車效率高。相比市場上目前的立體停車庫，一次只能取一輛車，而本設計采用叉架取車，設有上下兩層，可將第二、第三層車輛同時取出，節約時間，提高取車效率。

鑒于未來市場對車庫的需求，將會向兩個極端發展：一是價格的極端，以價格優勢占領市場;另一個極端是技術與性能的極端，要求停車設備操作方便、存取快捷[6]，而本設計均可滿足上述需求。雖然本設計主要針對老舊小區，但對新小區的高層建筑也可大面積推廣使用，存取過程可配備計算機設備實現全自動化操作。

[參考文獻]

[1] 吳鋒.淺談機械式立體停車庫的發展前景及推廣應用[J].綠色環保建材，2018（1）：251.

[2] SAITOH T，TANO H.901 Vibration of car vehicle on the high mechanical parking equipment by earthquake[J].The Proceedings of Conference of Hokuriku Shinetsu Branch，2008：289-290.

[3] 關躍.太陽能利用技術發展及應用調研[J].應用能源技術，2018（9）：53-56.

[4] 侯博瑞.車庫用舉升架設計[D].佳木斯：佳木斯大學，2013.

[5] 成大先.機械設計手冊：常用設計資料[M].6版.北京：化學工業出版社，2017.

[6] 莫玲，張旭波.AGV搬運立體車庫控制系統設計[J].輕工科技，2018，34（11）：49-53.

收稿日期：2020-03-01

作者簡介：張波波（1995—），男，陜西榆林人，研究方向：過程裝備設計。

通信作者：王瑞（1981—），女，陜西榆林人，碩士，副教授，從事過程裝備與控制工程專業的本科教學以及過程裝備控制系統的優化設計研究工作。