張叢，李瑜城，張?zhí)炜?，袁五洲，陳德?/p>

（天津職業(yè)技術(shù)師范大學，天津 300222）

1 引言

隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，私家車數(shù)量劇增，車位供不應求的矛盾日益尖銳，尤其是老小區(qū)。老小區(qū)道路狹小，停車泊位更為匱乏，市面上常見的單車位垂直升降式立體車庫，雖然其占地面積為單車位，但是其裝置運轉(zhuǎn)實際立體空間要大于3個車位[1-2]。

為解決老小區(qū)停車難問題，設計出一種適合地少車多的老小區(qū)的單車位立體車庫，可單車位停放三輛車，不僅有效利用土地資源，而且緩解老小區(qū)停車難的壓力。

2 裝置簡介和工作原理

2.1 裝置簡介

本裝置采用液壓裝置作為驅(qū)動源，承載能力大且運動平穩(wěn)，由升降裝置和限位裝置兩部分組成。以剪式升降機作為升降機構(gòu)，在老小區(qū)原有車位的基礎上，新建地下空間，提高單車位的空間利用率。每個載車板特設一個限位裝置，該裝置可根據(jù)不同類型的汽車軸距進行調(diào)節(jié)，防止汽車停放過程發(fā)生滑移，保證車輛安全進出、停放平穩(wěn)。車庫的模型如圖1所示。

圖1 模型裝置

圖2 載車板限位裝置

2.2 工作原理

當車輛入庫時，通過液壓驅(qū)動裝置驅(qū)動剪式升降機構(gòu)，剪式升降機構(gòu)升至對應載車板位置，停穩(wěn)之后，后輪的限位塊旋轉(zhuǎn)上升，實現(xiàn)車輛?？科椒€(wěn)。出庫時，剪式升降機構(gòu)帶動載車板停至相應位置，后輪限位塊旋轉(zhuǎn)下降，實現(xiàn)車輛出庫。該車庫最終能停放三輛車，兩輛車內(nèi)置于地下。

剪式升降機構(gòu)由載車板、直線導軌、螺旋傳動裝置、剪式連桿機構(gòu)組成。液壓驅(qū)動裝置與螺旋傳動裝置相連，螺紋軸的轉(zhuǎn)動帶動升降機構(gòu)沿著直線導軌平動，實現(xiàn)剪式升降機構(gòu)的升降運動。當汽車出庫或入庫時，判斷空余車位，剪式升降機構(gòu)上升至相應位置。

如圖2所示，載車板3前面固定連接前輪限位塊4，前輪限位塊4的形狀為直角梯形，當汽車駛?cè)胼d車板時，前輪與前輪限位塊4相接觸，不會磨損前輪。當汽車?？糠€(wěn)定后，螺桿軸8b旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為法蘭8a的直線運動，直至法蘭頂住與兩后輪限位塊5相連的連接軸10上，后輪限位塊5繞軸線做旋轉(zhuǎn)運動?？筛鶕?jù)汽車軸距不同，控制法蘭8a的運動行程，從而控制后輪限位塊5旋轉(zhuǎn)角度的大小。因此不同軸距都能實現(xiàn)對汽車后輪的限位。汽車前后輪都實現(xiàn)限位，保證汽車停靠安全平穩(wěn)。

3 設計方案

3.1 旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)角度范圍

汽車輪胎一般為18英尺，則D=18×25.4=457.2mm；載車板厚30mm。若對汽車進行限位，后輪旋轉(zhuǎn)塊必須與后輪相切。當旋轉(zhuǎn)塊轉(zhuǎn)動點b點與輪胎中心點o點于同一豎直方向時，旋轉(zhuǎn)角a最小，如圖3所示。則

則旋轉(zhuǎn)塊旋轉(zhuǎn)角度為：20.21°＜a≤90°

圖3 旋轉(zhuǎn)塊最小角度位置

圖4 旋轉(zhuǎn)塊受力圖

3.2 車型長度范圍

前、后輪分別依靠其限位塊進行限位。當車身較長時，前輪距前車身長度L1約為600mm，后輪距后車身長度L2為600mm。車身較短時，L1=L2=500mm。前、后輪限位塊曲率半徑大于汽車輪胎，其半徑R=300mm。已知前輪限位塊中心到后輪限位塊b點距離L3=4050mm。

①最大限位值

當a趨近20.21°時，為汽車最大限位值。則：

②最小限位值

當a=90°時，為汽車最小限位值。則：

則車長范圍為：4442.8mm≤L＜4950mm，其限位裝置適用于市場上大部分車型。

3.3 絲桿軸的校核

一輛車重量大概是1500kg，載車板選波浪板，其μ=0.29，并考慮其許用值。當載車板發(fā)生傾斜或裝置發(fā)生沖擊后，受到推力F′計算如下：

如圖4所示，為后輪旋轉(zhuǎn)塊受力情況。當a=20.21°時，絲杠軸受到最大的彎矩。求得F到b點距離為：lF=78.98mm，且螺桿軸l=600mm。絲杠軸選用的材料是45鋼，直徑d=35mm，許用拉應力[σ+]=355MPa，許用壓應力[σ-]=235MPa。（忽略螺桿與螺母的重量）對b點取矩，則列平衡方程[3]：

其值遠小于[σ+]和[σ-]，所以該裝置牢固可靠。

4 結(jié)語

隨著近年來私家車數(shù)量的劇增，老小區(qū)停車難的矛盾加重。文章所研究的解決老小區(qū)停車難問題的立體車庫機構(gòu)簡單，設計牢靠，不僅擺脫了老小區(qū)傳統(tǒng)的單一地上車庫模式，提高了單車位的空間利用率，而且其限位適用于大部分車型的汽車，限位可靠穩(wěn)定。