王義函

一、設(shè)計背景

隨著我國城鎮(zhèn)居民生活水平的不斷提高，家用汽車擁有量也日益增多，這一點在上海表現(xiàn)的尤為突出。根據(jù)北京統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)顯示，2015年北京車輛擁有量達(dá)到500萬輛，2016年上升為571.8 萬輛。但家用汽車在提高有車家庭生活質(zhì)量的同時，也帶來一系列問題，例如環(huán)保問題、交通秩序問題、停車問題等。其中業(yè)主與業(yè)主之間、業(yè)主與物業(yè)服務(wù)企業(yè)之間因為住宅小區(qū)停車問題而產(chǎn)生的矛盾與糾紛也日益增多。這些矛盾與糾紛必須依靠一定的制度加以消除或緩解。

由于停車位庫的不足，使得無論是老住宅區(qū)還是新建小區(qū)，因停車難、停車亂而引發(fā)的各類社會問題都非常突出，具體表現(xiàn)為：

1.擠占居民活動場地。

在一些居民住宅區(qū)的樓旁、路邊，甚至在綠化帶或居民家的出入口都有車輛停放，嚴(yán)重影響居民的出行和生活。為了搶占停車位發(fā)生爭吵而影響鄰里關(guān)系的現(xiàn)象也時有發(fā)生。

2.居民行路安全受到威脅。

狹窄的小區(qū)通道停滿汽車，影響通行。一些小區(qū)內(nèi)車輛隨意進(jìn)出、無序停放，車行與人行通道混行交叉，特別是在小區(qū)醫(yī)院、學(xué)校、幼兒園前的路段，老人、兒童無所適從，難以保證行人交通安全。

3.安全急救方面存在隱患。

由于車輛停放不當(dāng)堵塞了消防、救護(hù)通道，發(fā)生緊急情況后消防和救護(hù)車輛無法及時到位，后果不堪設(shè)想。

4.影響工作效能。

一些上班族為搶停車位，工作不安心，提前、早退下班，影響工作。

二、創(chuàng)新構(gòu)思

為了解決停車難、停車亂等問題，本團(tuán)隊提出立體循環(huán)聯(lián)合式車庫的設(shè)計方案，此設(shè)計方案由三個模塊組成，各部分的主要功能如下：

（1）垂直循環(huán)車庫模塊

電機(jī)帶動鏈條，其上直接連接有底座，底座上安裝向上移動便可取下的存車板，鏈條可帶動存車板從地面帶到最高處，并且可轉(zhuǎn)一周。首先用于小程度的存車，可以存3-4輛；存車較多時（4輛以上），還用于提高車的位置，方便轉(zhuǎn)移到平臺進(jìn)行存放。

（2）轉(zhuǎn)移裝置

用于將垂直循環(huán)車庫的車轉(zhuǎn)移到平臺上，在程序的操控下可以進(jìn)行叉爪的伸縮，來抓取存放車輛的存車板；抓取后可以升降來提升或降低車的位置；可以水平旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)車的轉(zhuǎn)移。

（3）平臺車庫

鏈條帶動有存車板的底座，進(jìn)行輪周轉(zhuǎn)動，存取車時，程序帶動鏈條，使停車板轉(zhuǎn)到叉爪的位置，接受或轉(zhuǎn)移車輛。

根據(jù)以上設(shè)計思路，本立體循環(huán)聯(lián)合式由垂直循環(huán)車庫模塊、車輛轉(zhuǎn)移模塊、水平車庫模塊等三部分組成。

三、創(chuàng)新設(shè)計的運(yùn)動原理及運(yùn)動分析

1.垂直循環(huán)車庫模塊

該模塊實現(xiàn)停車和抬車功能。由支撐架、電機(jī)、四齒撥片、鏈條、脈沖計數(shù)器和存車板組成。存車板在鏈條的帶動下可以做輪周運(yùn)動。電機(jī)軸伸長連接四齒撥片，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，帶動四齒撥片，撥動脈沖計數(shù)器四次，由程序記錄脈沖次數(shù)。

當(dāng)需要存車時，車主按下有空位的存車按鈕，程序記下存車號。若是號碼位于循環(huán)立體存車模塊上，程序控制電機(jī)帶動鏈條轉(zhuǎn)動，將此號碼的存車板轉(zhuǎn)至地面，方便車主停車到板，同時程序記錄脈沖計數(shù)器的脈沖次數(shù)。之后，反方向，相同的脈沖次數(shù)下，程序帶動電機(jī)，轉(zhuǎn)過相同的圈數(shù)，鏈條轉(zhuǎn)動，存車板帶著車轉(zhuǎn)至原來位置，進(jìn)行存車。

2.車輛轉(zhuǎn)移模塊

該模塊實現(xiàn)將車輛在垂直循環(huán)車庫和平臺循環(huán)車庫之間的轉(zhuǎn)移。由電機(jī)、四齒撥片、伸縮脈沖計數(shù)器、制止脈沖計數(shù)器、叉爪盤、叉爪、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組成。

當(dāng)車主選取的停車位置在平臺上時，循環(huán)立體裝置將車提升至合適高度。

一開始收縮的叉爪由電機(jī)帶動，往前伸到底座和存車板之間。叉爪伸長時，第一次碰到伸縮脈沖計數(shù)器，程序識別，繼續(xù)伸長，到合適長度后，會再次碰到伸縮脈沖計數(shù)器，此時程序再次識別，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動，停止伸長。同時，另一叉爪伸到平臺車庫上的底座與存車板之間。

程序控制電機(jī)提升叉爪，使存車板抬起離開底座束縛。電機(jī)帶動叉爪盤升高時，到合適高度，會碰到制止脈沖計數(shù)器，程序識別，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，不再上升。同理，當(dāng)下降時，到合適高度，也會碰到制止脈沖計數(shù)器，停止下降。

當(dāng)升高到合適高度制止后，程序控制電機(jī)收縮叉爪盤上的兩個叉爪。收縮時，會第一次碰到伸縮脈沖計數(shù)器，程序識別，繼續(xù)收縮，當(dāng)收縮到合適長度，會第二次碰到伸縮脈沖計數(shù)器，程序識別，停止電機(jī)運(yùn)行，停止收縮。

之后，轉(zhuǎn)移模塊水平逆時針旋轉(zhuǎn)180度。底層旋轉(zhuǎn)電機(jī)的軸外伸，連接一個四齒撥片，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈撥動4次脈沖計數(shù)器。測定N次脈沖后轉(zhuǎn)移模塊的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過180度。當(dāng)轉(zhuǎn)移模塊開始旋轉(zhuǎn)時，程序開始記錄脈沖計數(shù)器的脈沖次數(shù)，當(dāng)?shù)竭_(dá)N次，停止電機(jī)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤不再旋轉(zhuǎn)，叉爪盤轉(zhuǎn)過180度，叉手轉(zhuǎn)過180度。

程序控制電機(jī)使叉爪外伸到平臺上的底座的正上方。同上面的叉爪伸縮，到平臺上的存車板的底座正上方，程序識別到第二次脈沖計數(shù)器的脈沖會停止伸縮。

叉爪伸到平臺上的存車板的底座正上方后，緩緩下降叉爪上的有車輛的存車板，將存車板放到底座上。緩緩收縮叉爪到原來位置。這樣完成了車輛的存放。由于叉爪同時伸縮和抬起，另一叉爪上有一個空的存車板，只需要參照上述步驟，順時針回轉(zhuǎn)180度，將存車板放到垂直循環(huán)車庫即可。

四、與相近產(chǎn)品的異同與創(chuàng)新

本作品利用自動化的機(jī)械裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)車主停車自己到位的停車方式。專項適合小區(qū)停車，且停車位置多，且占地面積較小。解決了小區(qū)業(yè)主車輛多，停車位占地面積大，價格昂貴且數(shù)量不能滿足需要的問題。

1.循環(huán)立體結(jié)構(gòu)。進(jìn)行少輛車的停放，還可以用于提高車的位置，進(jìn)行車輛轉(zhuǎn)移。由脈沖計數(shù)器的脈沖次數(shù)，精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)過的角度，實現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)定位。鏈條上的底座會安穩(wěn)的停放存車板，存車板只需要上抬便可取出。由脈沖計數(shù)器記錄脈沖次數(shù)，每次脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)過四分之一圈，較精準(zhǔn)控制底座與存車板的轉(zhuǎn)動位置。

2.轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)。由于零件的鏈接不夠牢固，只能放在地面，實際可放在平臺車庫，更加節(jié)約占地面積。車庫鏈條上的底座會安穩(wěn)的停放存車板，存車板只需要上抬便可取出。存車板上存車，實現(xiàn)存車板的互換，便可實現(xiàn)循環(huán)立體裝置與平臺車庫的車輛互相轉(zhuǎn)移。叉爪上升便可抬起存車板，離開底座。叉爪的上升會碰到制止脈沖開關(guān)，精準(zhǔn)控制上升距離。叉爪的伸縮由脈計數(shù)開關(guān)精準(zhǔn)的控制伸縮的距離，實現(xiàn)車輛的存取。

3.平臺車庫。底層不占用地面空間，可以是行車道，節(jié)約了占地面積。也由脈沖計數(shù)器控制轉(zhuǎn)動的距離，精準(zhǔn)定位。

五、可行性分析

隨著社會飛速發(fā)展，城市、社區(qū)空間逐漸擁擠，近年來越來越多的小汽車進(jìn)入城市普通家庭，如何解決汽車停放問題已經(jīng)成為一個不容忽視的問題?！捌囈踪I，車位難求”“，有車方知停車難”，這是許多有車族發(fā)出的由衷感慨。小區(qū)停車難成了一個不可忽視的社會問題。

針對此問題本團(tuán)隊設(shè)計了一種立體垂直聯(lián)立式車庫機(jī)械裝置模型，該模型依托慧魚組件，利用傳感器技術(shù)、自控技術(shù)、機(jī)械傳動等技術(shù)構(gòu)建出立體車庫模型。本作品設(shè)備成本少，整個立體車庫充分利用立體空間，用很小的占地面積，實現(xiàn)多輛車的停放，可適用于小區(qū)。使用便捷性高，社會需求量大，未來有較好的發(fā)展前景。本作品克服了小區(qū)停車過程中存在的安全隱患、占地面積大、停車?yán)щy等缺點，為停車提供了一種更方便、安全的自動化實現(xiàn)裝置模型。

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