李喆裕 刘万 周进良
【摘 要】针对现阶段城市老旧小区停车难的问题，研究了一种结构简单、受力可靠、停取方便的小型立体车库装置。两组丝杆驱动装置的前进与后退，内含有电磁铁的挡块启到支撑、限位以及固定丝杆的作用，两个支撑杆中间通过销连接组成剪叉式结构，分别连接装置的上部与下部，控制机构的上升与下降，旋转平台中的旋转装置可以使旋转平台旋转90°。该装置结构简单可靠、受力状况良好、空间利用率高，而且易于改造搬运，方便老旧小区停车位的改造，具有良好的应用前景。
【关键词】立体车库；剪叉式；丝杆；电磁力
中图分类号：TH69 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）11-0082-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.034
【Abstract】In view of the problem of parking in the old urban districts， this paper studied a simple Mini garage equipped with simple structure， reliable force and convenient parking.Two groups of guide screw driving mechanism's back and forward The block with the electromagnet is applied to support， limit and fixed guide screw. The two supporting rods are connected by a pin in the middle to form a scissors type structure， which is respectively connected with the upper part and the lower part of the device， and the rise and fall of the control mechanism. The rotating device in the rotary platform can rotate the rotating platform 90 degrees. The structure of the device is simple， reliable， good in force， high in space utilization， and easy to transform and carry. It is convenient for the renovation of old residential area and has good application prospect.
【Key words】Stereo garage； Shear fork type； Guide screw； Electromagnetic force
0 引言
隨着国民经济的飞速发展，我国的汽车保有量在不断的增加，但是城市停车设施的增长却远远落后于车辆的增长，导致停车难的问题日趋尖锐。目前，市场上的立体车库有升降横移式、垂直循环式、巷道堆垛式等便于集中存放的大型立体车库，以及小型适用于家庭使用的简易升降式立体车库[1]。大规模集中存放的大型立体车库成本高昂，停车取车时间较长，若遇到用车高峰期，会出现拥堵的问题，而且大型立体车库结构复杂、改建困难，不适合对已建设完成的区域进行改造；现有的投入使用的小型立体车库为简易升降式立体车库，这种立体车库只能进行直上直下的运动，若上层取车，需要下层车辆为其让位，上层存取车对下层车辆均有影响，有很大的不方便性。现有的公开的无避让的小型立体车库，均存在着倾覆力较大等问题，其立柱和载车板的连接处在启动制动时动态响应位移较为明显， 容易产生变形失效。[2]
1 机械结构的设计
1.1 平移机构的设计
要实现无避让式的立体车库，第二层的载车平台需要在原停车位之外进行升降运动，以免与下层车辆干涉，因此需要一个平移机构将二层的载车平台移出。本文拟采用两组丝杆来驱动装置的平移运动。每一组丝杆由两个旋向相反的丝杆组成，丝杆由两端的挡块支撑，前运动小车与左旋丝杆相配合，后运动小车与右旋丝杆相配合。电机带动丝杆转动时，运动小车会进行平移运动，并带动连在其上的其它机构进行平移。通过受力分析，旋向相反的丝杆，受力更加合理，运动时更加平稳。为保证装置能够完全平移出，后滑动小车较短，前滑动小车较长，且前滑动小车仅有后部有螺纹，前部为中空，前滑动小车在平移到极限位置时会从丝杆中伸出，采用这样的结构避免与前挡块发生干涉。滑动螺母丝杆传动滑动螺母丝杆相比于滚柱丝杆，具有自锁的功能，对于载车平台来说更加安全，而且相比于滚珠丝杆，不容易发生干涉现象，运转更加顺利。[3]
1.2 载车平台的设计
为方便车辆直接驶入上层的载车平台，载车平台需要一个旋转运动。载车平台由旋转平台、升降平台以及上滑块组成。上滑块与升降平台相连，上滑块可以沿升降平台上的轨道滑动。剪叉式结构与上滑块以及升降平台铰接。升降平台上有控制旋转平台旋转的电机，并在90°上按有触点开关，以限制旋转平台的旋转角度。，由于旋转平台离地面有一定距离，因此旋转平台的前后两端均有一个坡度，便于车辆进出旋转平台。
1.3 升降机构的设计
为减少二层载车平台所受到的倾覆力，拟采用剪叉式结构。两个支撑杆中间通过销连接组成剪叉式结构，两组剪叉式结构支撑起载车平台[4]。剪叉式结构分别连接装置的上部与下部，下部分别于前运动小车和后运动小车铰接，上部分别与升降平台和上滑块铰接。当装置要进行升降运动时，右旋丝杆与后滑动小车固定，左旋丝杆旋转带动前滑动小车运动，同时上滑块在升降平台上滑动，两支撑杆之间的角度变大，剪叉式结构折叠，载车平台下降。剪叉式结构具有结构紧凑、承载量大、驱动装置通过性强和操控性好的特点[5]，将其应用在立体车库中可以很好地克服倾覆力的影响。
1.4 安全与自锁装置
为保证上层车辆不会突然坠落，本装置在前后两个挡块内有电磁铁，当运动小车运动到极限位置时，电磁铁通电将运动小车固定在原地，运动小车静止，剪叉式结构就不会折叠，载车平台就不会下降。同时，滑动丝杆具有一定的自锁性，即使在停电时，也能保证载车平台不会坠落。通过受力分析选择旋向相反的丝杆，滑动小车受到的合力与螺旋斜面的支持力之间的夹角更小，更能落在摩擦角范围内，自锁性更好。减速箱内也有对丝杆锁紧装置，防止丝杆在不工作时受力转动。
2 装置运行过程
（1）装置处于初始状态。与左旋丝杆相连的后挡块内的电磁铁产生作用，将前运动小车紧紧的固定在该位置，此时装置静止在原处，丝杆的自锁性能也有一定的安全防护功能，即使在停电时也可避免平台下落。
（2）装置平移到指定位置。当装置需要平移时，与右旋丝杆相连的前挡块断电，电磁力消失，电机启动，经过变速箱，同时驱动右旋丝杆和左旋丝杆旋转，两者转向相反。通过螺纹传动，带动前运动小车与后运动小车向前运动，到达指定位置时，与右旋丝杆相连的前挡块通电，其电磁力将后运动小车固定在该位置，平移动作完成。
（3）装置旋转平台进行旋转。平移动作完成后，旋转平台中的旋转装置带动旋转平台进行旋转运动，在90°处具有触点开关，当旋转到90°时，旋转平台碰到触点开关，旋转运动停止，该动作完成。
（4）装置进行升降运动。旋转动作完成后，减速器换挡，此时电机只能驱动左旋丝杆运动，此时前运动小车向前运动，后运动小车固定不动。随着前运动小车向前运动，剪叉式结构开始折叠，升降平台下降，直到地面。此时汽车可以直接开到旋转平台上。
（5）此后的步骤即为上面步骤的逆过程，汽车停好后，電机反转，左旋丝杆反转，前运动小车向后运动，后运动小车固定，升降平台升起；旋转平台中的旋转装置带动旋转平台进行反向旋转90°；与右旋丝杆相连的前挡块断电，变速箱换挡，电机驱动左旋丝杆与右旋丝杆同时反转，装置进行平移运动，回到起始位置；达到起始位置后，与右旋丝杆相连的前挡块后挡块通电，将前运动小车固定在该位置，运动完成。
3 总结
本装置是为解决老旧小区停车难的问题提出的一种小型的立体车库，该装置以剪叉式结构进行装置的升降运动，以丝杆来驱动装置的平移运动，位于升降平台上的电机驱动旋转平台旋转，很好地解决了现有的简易升降式立体车库中存在的上下层存取车相互干扰的情况，也解决了现有的无避让立体车库的受倾覆力较大。结构简单，受力状况良好，无液压装置，成本较低，便于对已有的停车位进行改造；建设位置灵活，可以在一些空间较小的区域修建，能够充分的利用有限的空间。整套装置设计新颖，应用前景较高。
【参考文献】
[1]温沁月，鲁力群.国内外立体车库现状及发展综述[J].物流工程与管理，2016，38（07）：159-161
[2]陈剑，李兆军，黄林凯，刘福秀.无避让式立体车库非线性动力学模型及仿真[J].装备制造技术，2014（07）：187-189+195.
[3]陆体文，沈小华，刘旭帅，潘瑞，李崚湾.新型立体车库升降机械设计和强度分析[J].起重运输机械，2014（09）：28-34.
[4]一种滑行摇曳式剪叉立体车库（P）.中国.实用新型专利. CN204754361U. 2015，11，11.
[5]杜干.升降平台升降机构研究现状分析[J].机械工程与自动化，2013（02）：205-207.
