小型立體停車裝置的機械設(shè)計

張波波　王瑞　趙雄偉　薛文杰

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟快速增長，私家車數(shù)量不斷增多，但目前我國城市老舊小區(qū)的停車場主要以平面為主，車主面臨著嚴(yán)重的“停車難”問題。為此，設(shè)計了一種小型立體停車裝置。該立體停車裝置安裝在現(xiàn)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(xiàn)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(yōu)點。安裝該裝置后停車數(shù)量可在原有的停車面積基礎(chǔ)上增加到原來的3倍，極大地方便了人們的日常出行。

關(guān)鍵詞：立體停車裝置;機械設(shè)計;支撐框架;升降裝置

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展，私家車數(shù)量不斷增多，與此同時，“停車難”問題變得日趨嚴(yán)重[1]。目前，城市老舊小區(qū)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(shù)量少，車位短缺誘發(fā)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(fā)展趨勢[2]，對于老舊小區(qū)的停車場不能進行大的改建，只能在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進行完善。

本文在現(xiàn)有停車位基礎(chǔ)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)計。

1 立體停車裝置的工作原理

立體停車裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示，一層地面的中心和四角處各設(shè)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(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)圓盤上，并隨旋轉(zhuǎn)圓盤一起旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)圓盤的動力由電動機提供，通過停車板的整體旋轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)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(zhǔn)備。

2 立體停車裝置支撐框架的設(shè)計

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

2.1? ? 頂部太陽能電池板的設(shè)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(shè)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(yīng)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(zhuǎn)圓盤的設(shè)計

旋轉(zhuǎn)圓盤安裝在旋轉(zhuǎn)軌道與停車板之間，一個旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軌道上跟隨電機轉(zhuǎn)動，取兩輛車中的其中一輛時不受另一輛的限制，旋轉(zhuǎn)圓盤設(shè)計效果如圖5所示。

3 存取車升降裝置的設(shè)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(nèi)層升降桿選取型號為250×250型H鋼，內(nèi)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(shè)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(qū)動電機，根據(jù)立體停車庫需要，本設(shè)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(cè)，其為套層結(jié)構(gòu)，最內(nèi)層與中間層通過安裝在升降裝置后側(cè)的電動推桿實現(xiàn)伸縮，第三層套桿的高度均為3 m，當(dāng)取第三層的車輛時，最內(nèi)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(xiàn)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(nèi)層升出總高度達到4 m處。本裝置的操作基于PLC實現(xiàn)自動控制，人只需按下按鈕就可以存取車，充分體現(xiàn)了其高度自動化優(yōu)勢。

4 結(jié)語

本設(shè)計主要有兩方面創(chuàng)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(shè)計采用叉架取車，設(shè)有上下兩層，可將第二、第三層車輛同時取出，節(jié)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(fā)展：一是價格的極端，以價格優(yōu)勢占領(lǐng)市場;另一個極端是技術(shù)與性能的極端，要求停車設(shè)備操作方便、存取快捷[6]，而本設(shè)計均可滿足上述需求。雖然本設(shè)計主要針對老舊小區(qū)，但對新小區(qū)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(shè)備實現(xiàn)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(fā)展前景及推廣應(yīng)用[J].綠色環(huán)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(guān)躍.太陽能利用技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用調(diào)研[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2018（9）：53-56.

[4] 侯博瑞.車庫用舉升架設(shè)計[D].佳木斯：佳木斯大學(xué)，2013.

[5] 成大先.機械設(shè)計手冊：常用設(shè)計資料[M].6版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2017.

[6] 莫玲，張旭波.AGV搬運立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)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(shè)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(yè)的本科教學(xué)以及過程裝備控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計研究工作。