论文部分内容阅读
摘要：本文介绍了一种小型双层立体式停车装置结构设计，该装置的上层车位是由液压系统驱使四杆机构，通过摆杆的摆动带动上载车板，实现上载车板的升降平移运动，让上车位车辆的存取更加灵活;下层车位的载车板连接在齿轮齿条上，车辆的存取工作是通过齿轮齿条的传动来实现的。并且上下两层车位中，车辆的存取互相独立，互不影响。
关键词：省空间;双层停车装置;立体停车
1 装置的结构组成
本装置，包括固定不动的基座、底层车位和架设于所述底层车位之上的上层车位，上层车位至少设有一个，底层车位包括固设于所述基座上的底座板和设于所述底座板上且可在所述底座板上水平移动的载车板，基座上设有用于支撑所述上层车位且能够驱动所述上层车位绕所述基座转绕的铰支柱机构。通过铰支柱机构实现上层车位的升降平移，底层车位的载车板实现直接平移，有效達到了空间的最大化节省;并且安装不需要提前设置地基，适合临时快速搭建，安装及拆卸方便，便于在城市中广泛应用;此外，底层车位与上层车位使用时不发生干涉，提高了停车的效率。本停车装置采用了两车框架式结构，主要由车库本体、上下停车位、底部和顶部存取机构、载车板以及控制系统等部分组成。该装置通过液压缸的转动带动连杆实现上载车板的升降，下载车板通过步进电机带动齿轮齿条装置实现其的移出、移入。我们采用液压系统做动力装置，有利于保证整个装置运行平稳。该装置的顶部我们采用太阳能板，可以实现对太阳能的利用。
本装置由PLC来控制车辆存取的完整过程。停车时通过PLC发出指令直接将载车板底板放到路面上，然后移动上/下载车板到其上，只需要把车停在载车板上即可，本装置就可自动把车辆存放合适的车位，在取车时，按下取出按钮，本装置自动将载车板放到路面中间。相比于大型立体停车库，我们的装置停车方便，不需要司机过硬的技术，而且不必依次进行车辆的提取，两个车的提取不存在必要的次序，使得早晚等高峰期时人们不需要进行无意义的等待。
2 工作原理
2.1 上层车位的结构设计及工作原理
因为上车位车辆在存取过程中对平稳性要求较高，而现有的行车装置所用的链传动存在噪声大、振动大等缺点，因此我们采用液压系统驱动。我们借助四个液压缸装置实现四个连杆的转动，液压缸上的活塞杆几个通过销轴机构与四个连杆相连接，连杆绕基座上连接铰链，通过带动铰链的转动带动上载车板，使其完成平移和升降的复合运动。在最上方我们采用太阳能板，既可以利用太阳能发电，又能为车辆遮档阳光，防止车辆被曝晒。
在存车时，全部的活塞杆伸长，推动基座上的固定在铰支座上的连杆向左转动，带动上层载车板，在下降的同时向右平移，慢慢的降落到载车板底板上，以增大上载车板的受力面积，减小压强。我们在设计上载车板时合理预留出了连杆、液压缸等运动所需要的空间，防止装置在运动过程产生碰撞。司机将车辆停在上载车板上后离开，然后开始上载车板的上升右移运动，液压缸全部收缩，上载车板保持水平位置缓缓上升到指定位置。其整个存取过程不受下车位的有无车辆的影响。
2.2 下层车位的结构设计及工作原理
我们通过步进电机带动齿轮的转动带动链条实现载车板底板的90°旋转，载车底板可以合理地增大上下载车板的受力面积，减小压强，防止载车板的损坏。当载车板底板水平放置后，解开链条以避免阻碍停车。我们在车库本体外侧边缘处安装一个步进电机，通过步进电机的转动带动齿轮齿条机构，进而实现下载车板的移出与移入，从而实现下车位车辆的存取功能。司机只需要将车开至下载车板上，不需要复杂的操作，取车时司机可以直接将车向前开出，简单易行。
2.3 车位的尺寸、受力分析及相关计算
本文按照中型轿车的相关尺寸进行计算，相关尺寸：长4800mm，宽1750mm，高1470mm，质量1350kg，国家标准载重375kg（四位质量为80kg的人和55kg的物质）。考虑到下车位车辆的高度为1470mm，为了防止损坏下车位车辆，上车位载车板降到1470mm高度时，在水平方向上须偏移一个车辆的宽度，即宽1750mm。
在整个过程中，当上载车板开始从地面上升时，液压缸输出力最大，取此时刻的载荷来计算液压缸承受的载荷。我们对此时的连杆和液压缸进行理论力学和材料力学的受力分析，如下：计算中取g=9.8N/kg
得出连杆直径最小值为40mm，我们取用60mm
由于液压缸对连杆的拉力最大为52100N，我们查找资料并选取了无锡市大鸿液压气动成套有限公司的DG - J 80×SCE型号的液压缸。
3 设计创新及优点
3.1 创新点
①使用便利：由于特殊的平行四杆机构，整个二层停车过程与一层车辆互不干涉，两辆车的存取基本互相没有影响，实现无障碍停车模式。
②节省空间：通过对空间的有效安排达到空间的最大化节省。我们相当于在原来停车位的基础上增加了一倍的停车位置。
③方便拆卸可移动：安装前，不需要提前安排地基，特别适合快速搭建应急停车场地。
3.2 优点
本设备适合临时快速搭建，在小区搭建时，在不会占用太多时间和空间使小区交通瘫痪的前提下，通过纵向提高了小区地上空间的利用率，给居民带来方便。小区停车系统安装本设备，可以通过对本系统的管理实行按小时、按天、按月或按年收费，增加小区的物业收入来源。本产品应用范围较广，例如体育比赛场馆外由于比赛造成的汽车阻塞，可以有效缓解临时场地的停车拥堵;本装置可以安装在居民小区，只需要对本系统进行监管，小区里就可以实现汽车快速存取有条不紊的进行。
4 结语
就目前来看，我们不难发现中国的汽车数量超级庞大，但是能够供车主用来停车的地方确实不多，许许多多的车主都是把车直接的停在马路上，或者停在小区里，这种情况不止阻碍了交通，而且也特别的不安全。特别是在举行一些大型活动时，车无处可停的情况更是每每发生，造成的相关事故和损失也令人叹息。就每个家庭而言，现在许多家庭有两台或三台车，却只有一个车库，停车极其不方便，在基于这些需求，我们的小型双层立体式停车装置能够完美的解决此类问题，可以有效缓解此类问题，降低了停车的成本，提高了停车速度。
参考文献：
[1]蔡亚森，杨新宇.一种无避让式小型立体停车装置设计研究[J].起重运输机械，2017（2）：72.
[2]闫存富，范彩霞，刘超.地坑式负二正一升降横移立体停车设备的设计理念及可行性[J].制造业自动化，2015，35（09）：114-116.
[3]葛云皓，袁佶鹏，殷锟，张富豪.双层无障碍立体停车设备[J].物联网技术，2017（4）：15.
[4]许福玲，陈尧明.液压与气压传[M].机械工业出版社，2007.
[5]刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社，2010 .
关键词：省空间;双层停车装置;立体停车
1 装置的结构组成
本装置，包括固定不动的基座、底层车位和架设于所述底层车位之上的上层车位，上层车位至少设有一个，底层车位包括固设于所述基座上的底座板和设于所述底座板上且可在所述底座板上水平移动的载车板，基座上设有用于支撑所述上层车位且能够驱动所述上层车位绕所述基座转绕的铰支柱机构。通过铰支柱机构实现上层车位的升降平移，底层车位的载车板实现直接平移，有效達到了空间的最大化节省;并且安装不需要提前设置地基，适合临时快速搭建，安装及拆卸方便，便于在城市中广泛应用;此外，底层车位与上层车位使用时不发生干涉，提高了停车的效率。本停车装置采用了两车框架式结构，主要由车库本体、上下停车位、底部和顶部存取机构、载车板以及控制系统等部分组成。该装置通过液压缸的转动带动连杆实现上载车板的升降，下载车板通过步进电机带动齿轮齿条装置实现其的移出、移入。我们采用液压系统做动力装置，有利于保证整个装置运行平稳。该装置的顶部我们采用太阳能板，可以实现对太阳能的利用。
本装置由PLC来控制车辆存取的完整过程。停车时通过PLC发出指令直接将载车板底板放到路面上，然后移动上/下载车板到其上，只需要把车停在载车板上即可，本装置就可自动把车辆存放合适的车位，在取车时，按下取出按钮，本装置自动将载车板放到路面中间。相比于大型立体停车库，我们的装置停车方便，不需要司机过硬的技术，而且不必依次进行车辆的提取，两个车的提取不存在必要的次序，使得早晚等高峰期时人们不需要进行无意义的等待。
2 工作原理
2.1 上层车位的结构设计及工作原理
因为上车位车辆在存取过程中对平稳性要求较高，而现有的行车装置所用的链传动存在噪声大、振动大等缺点，因此我们采用液压系统驱动。我们借助四个液压缸装置实现四个连杆的转动，液压缸上的活塞杆几个通过销轴机构与四个连杆相连接，连杆绕基座上连接铰链，通过带动铰链的转动带动上载车板，使其完成平移和升降的复合运动。在最上方我们采用太阳能板，既可以利用太阳能发电，又能为车辆遮档阳光，防止车辆被曝晒。
在存车时，全部的活塞杆伸长，推动基座上的固定在铰支座上的连杆向左转动，带动上层载车板，在下降的同时向右平移，慢慢的降落到载车板底板上，以增大上载车板的受力面积，减小压强。我们在设计上载车板时合理预留出了连杆、液压缸等运动所需要的空间，防止装置在运动过程产生碰撞。司机将车辆停在上载车板上后离开，然后开始上载车板的上升右移运动，液压缸全部收缩，上载车板保持水平位置缓缓上升到指定位置。其整个存取过程不受下车位的有无车辆的影响。
2.2 下层车位的结构设计及工作原理
我们通过步进电机带动齿轮的转动带动链条实现载车板底板的90°旋转，载车底板可以合理地增大上下载车板的受力面积，减小压强，防止载车板的损坏。当载车板底板水平放置后，解开链条以避免阻碍停车。我们在车库本体外侧边缘处安装一个步进电机，通过步进电机的转动带动齿轮齿条机构，进而实现下载车板的移出与移入，从而实现下车位车辆的存取功能。司机只需要将车开至下载车板上，不需要复杂的操作，取车时司机可以直接将车向前开出，简单易行。
2.3 车位的尺寸、受力分析及相关计算
本文按照中型轿车的相关尺寸进行计算，相关尺寸：长4800mm，宽1750mm，高1470mm，质量1350kg，国家标准载重375kg（四位质量为80kg的人和55kg的物质）。考虑到下车位车辆的高度为1470mm，为了防止损坏下车位车辆，上车位载车板降到1470mm高度时，在水平方向上须偏移一个车辆的宽度，即宽1750mm。
在整个过程中，当上载车板开始从地面上升时，液压缸输出力最大，取此时刻的载荷来计算液压缸承受的载荷。我们对此时的连杆和液压缸进行理论力学和材料力学的受力分析，如下：计算中取g=9.8N/kg
得出连杆直径最小值为40mm，我们取用60mm
由于液压缸对连杆的拉力最大为52100N，我们查找资料并选取了无锡市大鸿液压气动成套有限公司的DG - J 80×SCE型号的液压缸。
3 设计创新及优点
3.1 创新点
①使用便利：由于特殊的平行四杆机构，整个二层停车过程与一层车辆互不干涉，两辆车的存取基本互相没有影响，实现无障碍停车模式。
②节省空间：通过对空间的有效安排达到空间的最大化节省。我们相当于在原来停车位的基础上增加了一倍的停车位置。
③方便拆卸可移动：安装前，不需要提前安排地基，特别适合快速搭建应急停车场地。
3.2 优点
本设备适合临时快速搭建，在小区搭建时，在不会占用太多时间和空间使小区交通瘫痪的前提下，通过纵向提高了小区地上空间的利用率，给居民带来方便。小区停车系统安装本设备，可以通过对本系统的管理实行按小时、按天、按月或按年收费，增加小区的物业收入来源。本产品应用范围较广，例如体育比赛场馆外由于比赛造成的汽车阻塞，可以有效缓解临时场地的停车拥堵;本装置可以安装在居民小区，只需要对本系统进行监管，小区里就可以实现汽车快速存取有条不紊的进行。
4 结语
就目前来看，我们不难发现中国的汽车数量超级庞大，但是能够供车主用来停车的地方确实不多，许许多多的车主都是把车直接的停在马路上，或者停在小区里，这种情况不止阻碍了交通，而且也特别的不安全。特别是在举行一些大型活动时，车无处可停的情况更是每每发生，造成的相关事故和损失也令人叹息。就每个家庭而言，现在许多家庭有两台或三台车，却只有一个车库，停车极其不方便，在基于这些需求，我们的小型双层立体式停车装置能够完美的解决此类问题，可以有效缓解此类问题，降低了停车的成本，提高了停车速度。
参考文献：
[1]蔡亚森，杨新宇.一种无避让式小型立体停车装置设计研究[J].起重运输机械，2017（2）：72.
[2]闫存富，范彩霞，刘超.地坑式负二正一升降横移立体停车设备的设计理念及可行性[J].制造业自动化，2015，35（09）：114-116.
[3]葛云皓，袁佶鹏，殷锟，张富豪.双层无障碍立体停车设备[J].物联网技术，2017（4）：15.
[4]许福玲，陈尧明.液压与气压传[M].机械工业出版社，2007.
[5]刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社，2010 .