折疊式生態(tài)停車位的設(shè)計(jì)

摘 要：提出了一種折疊式生態(tài)停車位的機(jī)械設(shè)計(jì)方案。該裝置由電動機(jī)、齒輪減速機(jī)構(gòu)、連桿傳動機(jī)構(gòu)、承重板及綠化板、承重墩組成。這種折疊式生態(tài)停車位有小型化、輕量化、機(jī)動安裝、成本低、適合大規(guī)模安裝等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)小區(qū)停車一般為夜晚停車的規(guī)律，采用折疊式停車位，使白天綠化生長不受影響。即使當(dāng)綠化帶的邊緣為不規(guī)整直線時(shí)，該停車位也可根據(jù)實(shí)際情況機(jī)動安裝。停車位展開，車輛停車到位，車身重量大部分由承重墩承擔(dān)。既能有效的利用了小區(qū)綠化的空間又能緩解小區(qū)停車難的問題。有效保護(hù)小區(qū)綠化帶，體現(xiàn)環(huán)保、綠色、高效的理念。

關(guān)鍵詞：停車現(xiàn)狀；機(jī)構(gòu)組成；理論計(jì)算；市場前景

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們物質(zhì)生活條件日益改善，汽車逐漸走進(jìn)了千家萬戶。近幾年來私家車數(shù)量急劇增加，使城市小區(qū)的停車位日趨緊張。根據(jù)對小區(qū)的實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，已建成的城市小區(qū)由于占地面積等原因，無法再擴(kuò)建大型停車場或停車設(shè)施，使小區(qū)居民能夠高效便捷的停車就成為了一個(gè)亟待解決問題。

本文設(shè)計(jì)了一種折疊式的停車位，能夠有效的利用小區(qū)的綠化空間，能有效的緩解現(xiàn)有小區(qū)停車難的問題。而且該停車位還具有小型化、輕量化、機(jī)動安裝、便捷高效綠色等優(yōu)點(diǎn)。

1 停車位總體設(shè)計(jì)方案和布局

由于目前居住小區(qū)中停車位數(shù)量普遍偏少，許多車主甚至將車停在小區(qū)綠地帶上，這嚴(yán)重影響小區(qū)內(nèi)部秩序和生態(tài)環(huán)境。針對這一問題，我們設(shè)計(jì)了一種折疊式生態(tài)停車位。在需要停車時(shí)，只需將電機(jī)開關(guān)接通，停車位自動展開，停車到位后，不會影響小區(qū)綠地植被的生長。在車輛駛離停車位后，停車位在電機(jī)驅(qū)動下收回到初始狀態(tài)。停車位可安裝在小區(qū)綠化帶中，不會影響到小區(qū)的綠化美觀。

為了達(dá)到上述目的，我們的設(shè)計(jì)方案如圖1-1所示：以電動機(jī)作為該停車位的動力輸入，通過對整體展開時(shí)間和所需力矩的估算，從而確定電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，選取電機(jī)。設(shè)計(jì)的齒輪減速增矩機(jī)構(gòu)傳動比為4：1，齒輪的材料選取為45鋼，進(jìn)行表面淬火處理，提高齒輪強(qiáng)度，使其滿足設(shè)計(jì)要求。整個(gè)機(jī)構(gòu)由4電機(jī)動力輸入部分、3齒輪減速增矩機(jī)構(gòu)、1連桿傳動機(jī)構(gòu)、2展開承重機(jī)構(gòu)等構(gòu)成。利用電機(jī)輸出軸帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪將動力傳遞給與之嚙合的大齒輪，再由大齒輪偏心位置的軸承將力傳遞給連桿傳動機(jī)構(gòu)，將停車位展開，當(dāng)車輛停車到位后，承重機(jī)構(gòu)承擔(dān)車身大部分重量。當(dāng)車輛駛離停車位以后，電機(jī)反轉(zhuǎn)，將停車位收回到初始狀態(tài)。

2 停車位各分支機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.1 動力輸入部分

根據(jù)我們對電機(jī)工作條件和使用要求，機(jī)構(gòu)展開與收回所需力的大致估算，至少需要1800N的力，才能將停車位可靠的展開與收回。于是我們選取51K40RGN-C減速式步進(jìn)電機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。

其參數(shù)如下：

電機(jī)額定功率：40W；

電機(jī)額定電壓：220V；

電機(jī)額定電流：0.3A；

電機(jī)最大扭矩：77.8N·mm；

滿載轉(zhuǎn)速 38r/min；

電機(jī)伸出軸直徑D=12mm；

伸出軸長度E=27mm

機(jī)構(gòu)所需力約為1800N

電機(jī)提供最大動力為：77.8N·mm * 27mm=2100.6N

2100.6N >1800N

故電機(jī)選取符合設(shè)計(jì)要求。

同時(shí)動力部分需要采取下沉式安裝，方便車輛的進(jìn)出。

2.2 齒輪減速增矩裝置的設(shè)計(jì)

經(jīng)過對停車位展開和收回所需時(shí)間、機(jī)構(gòu)所需力與力矩、電機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)的參考與估算，減速裝置采用單級減速，如圖2-2-1所示，采用傳動比為4：1的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)圓柱直齒輪，達(dá)到減速增距的效果。齒輪的材料我們選取的45鋼，后期進(jìn)行表面淬火處理，提高齒輪強(qiáng)度，同時(shí)齒輪內(nèi)部45鋼可保持其擁有一定的沖擊韌性。使其滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.3 齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)

齒數(shù)：由于采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?，小齒輪齒數(shù)的推薦值Z1=17-30，取Z1=18，

所以，兩齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2.5 齒輪應(yīng)力仿真分析

為了更加直觀的了解到兩齒輪的應(yīng)力分布，更加有針對性的對齒輪進(jìn)行硬化處理，同時(shí)對齒輪支承機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。所以對兩齒輪進(jìn)行了應(yīng)力仿真分析。如圖2-2-2所示：紅色程度越深代表此處所受力越大，藍(lán)色區(qū)域則代表此處不受外力或力較小。為了對齒輪輪齒受力有一個(gè)定量的認(rèn)識，我們對輪齒做了應(yīng)力分析，如圖2-2-3所示。

根據(jù)齒輪應(yīng)力分布圖，可以看出，齒輪受力主要集中在嚙合部位以及齒輪中心孔。所以設(shè)計(jì)兩齒輪的支撐方式時(shí)，采用懸臂式支承，在軸的一端用兩個(gè)軸承將齒輪軸限定，方便機(jī)構(gòu)的布置和安裝，同時(shí)也能將齒輪軸和大齒輪準(zhǔn)確定位。

2.3 連桿傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

通過對機(jī)構(gòu)展開方式和機(jī)構(gòu)運(yùn)動軌跡的研究，最終選擇采用軸承、銷以及鋁桿之間的有效連接配合，如圖2-3-1所示，用五根鋁桿組成連桿傳動組，將動力傳遞給承重板及綠化板。以達(dá)到傳動、折疊、展開的效果。當(dāng)電動機(jī)動力由齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞到第一根傳動鋁條上時(shí)，通過軸承、銷等連接件，依次將動力傳遞給其他傳動桿，再將動力最終傳遞給承重板和綠化板，從而能實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)平穩(wěn)的展開和收回。

2.4 承重部分的設(shè)計(jì)

承重部分主要由四塊承重板和停車位下方的承重墩組成，如圖2-4-1所示，通過對車輛自重和行駛阻力等數(shù)值的估算，當(dāng)車輛駛?cè)胪＼囄缓?，車輛自重會對機(jī)構(gòu)產(chǎn)生較大的壓力，同時(shí)車輛駛?cè)牒婉偝鐾＼囄粫r(shí)，會產(chǎn)生較大摩擦力，對機(jī)構(gòu)也會產(chǎn)生較大的反作用力。所以在停車位下方即綠化帶上設(shè)計(jì)了承重墩，車體重量大部分由其承擔(dān)，同時(shí)在停車位與承重墩接觸的部位，停車位承重板下方設(shè)置有凹槽，可與承重墩形成間隙配合，這樣就能夠使停車位在展開完畢后，車輛停車時(shí)對停車位的反作用力不會使停車位產(chǎn)生水平方向的滑移，當(dāng)車輛駛?cè)牒婉偝鰰r(shí)，車輛對停車位產(chǎn)生的反向作用力也可以被承重墩吸收。從而大大減輕了停車機(jī)構(gòu)的載荷，提高了停車機(jī)構(gòu)的使用壽命。

3 停車位應(yīng)用前景

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民物質(zhì)生活水平的提高，汽車逐漸走進(jìn)了千家萬戶。這就使得城市小區(qū)的停車位日趨緊張，已建成的城市小區(qū)由于占地面積有限等原因，無法再擴(kuò)建大型停車場或停車設(shè)施。而設(shè)計(jì)的這種折疊式生態(tài)停車位。其設(shè)計(jì)簡潔、輕巧、可靠。與目前的專用水泥劃線停車位其相比，該停車位能節(jié)約75%的占地面積。有效的利用了小區(qū)綠化帶上方的空間。即使當(dāng)綠化帶的邊緣不是規(guī)整直線時(shí)，該停車位也可根據(jù)實(shí)際情況機(jī)動安裝。只要小區(qū)綠化面積大于2.5m*5m，這種停車位就可以根據(jù)實(shí)際情況，機(jī)動安裝。當(dāng)條件合適或綠化帶邊緣開闊平整時(shí)，由于此種停車位的制作以及安裝成本較低，于是可以并排大批量的安裝使用。在較好的緩解小區(qū)停車位緊張問題的同時(shí)，不對原有的小區(qū)綠化帶造成破壞。并且該停車位展開和收起均平穩(wěn)可靠、操作簡單、便于安裝、機(jī)動靈活、成本較低。適合大規(guī)模安裝使用。這種停車位應(yīng)有比較廣泛的應(yīng)用前景和市場。

4 結(jié)語

設(shè)計(jì)的這種折疊式生態(tài)停車位，從緩解已建成小區(qū)停車難的問題和小區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，體現(xiàn)了環(huán)保綠色、可持續(xù)發(fā)展的理念，能夠有效的緩解目前所面臨的小區(qū)停車難問題。

基金項(xiàng)目：本文系湖北理工學(xué)院2017年校級科研項(xiàng)目“基于虛擬現(xiàn)實(shí)的交通事故再現(xiàn)及評估技術(shù)研究”（項(xiàng)目編號17xjz02Q）成果之一。

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作者簡介：

李士明（1983-），男，碩士，講師。