楊 航，孔維雄，宋書(shū)飄

（遵義師范學(xué)院工學(xué)院，貴州遵義563006）

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷得到提高，汽車成為人們必不可少的一部分[1]。汽車不再以運(yùn)輸貨物為用途，更多的是成為人們的出行交通工具。汽車的增多就需要更多的停車位，必須把停車位的空間利用率提高，所以出現(xiàn)了立體車庫(kù)[2-4]。特別在一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于出現(xiàn)的車多停車位少的問(wèn)題，他們積極開(kāi)展研發(fā)能解決停車的機(jī)械式停車技術(shù)。通過(guò)相關(guān)技術(shù)制造投入市場(chǎng)所使用，解決了出行停車難的部分問(wèn)題。特別以德國(guó)研發(fā)的立體停車裝置處于領(lǐng)先地位，他們研發(fā)的停車庫(kù)形式多種多樣，能滿足不同地形的使用要求[5，6]。在歐洲地區(qū)立體停車設(shè)備并不少見(jiàn)，以巷道堆垛式、多層升降橫移式的停車車庫(kù)為主[6，7]。在美國(guó)，立體停車庫(kù)得到快速發(fā)展，在有的大型商場(chǎng)都會(huì)見(jiàn)到機(jī)械式立體停車裝置，并且種類繁多[8]。

近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)快車飛速開(kāi)來(lái)，加快了城市化進(jìn)程[9]，汽車制造技術(shù)不斷得到提高，特別是小轎車市場(chǎng)需求得到快速發(fā)展，使得汽車保有量的不斷增加[10]。停車難的問(wèn)題主要體現(xiàn)在都市的住宅小區(qū)、寫(xiě)字樓、購(gòu)物中心等地區(qū)。然而，在城市建設(shè)中沒(méi)有對(duì)停車設(shè)施考慮到位，停車位的增加速度卻始終跟不上汽車的增加速度。在短期能夠緩解停車難的問(wèn)題，最主要方法就是建設(shè)立體停車庫(kù)。

2 大型車輛輸送機(jī)構(gòu)類型及特點(diǎn)

機(jī)械式立體停車裝置的種類繁多，根據(jù)原理和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的不同可分為六大類，分別為：垂直循環(huán)式立體車庫(kù)[11，12]、垂直升降立體車庫(kù)[13]、簡(jiǎn)易升降設(shè)備[14]、多層升降橫移、無(wú)避讓停車設(shè)備[15，16]、兩層升降橫移設(shè)備，這幾類停車裝置各有其特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。所以選擇的類型比較多，用戶可根據(jù)地理環(huán)境的不同選擇安裝合適的停車裝置。

垂直循環(huán)式立體車庫(kù)是現(xiàn)有的最常見(jiàn)的停車裝置，只使用差不多兩個(gè)車位的面積就能建設(shè)這樣一個(gè)停車庫(kù)，能停下十幾輛小橋車，所以極大的提高了車位的利用率。垂直循環(huán)立體車庫(kù)是以垂直方向做循環(huán)運(yùn)動(dòng)的停車系統(tǒng)，完成存取車輛。

垂直升降立體車庫(kù)是利用提升機(jī)構(gòu)將小汽車提升或者下降到指定層，并采用存取交換機(jī)構(gòu)存取小汽車的機(jī)械式停車設(shè)備。簡(jiǎn)易升降設(shè)備是在地面層直接存取車，上層車位降下后可取下層車位的車輛，取上層車位時(shí)，地面車位必須開(kāi)走。其特點(diǎn)是二倍增加車位、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝操作簡(jiǎn)單、出入車視野開(kāi)闊。

多層升降橫移設(shè)備，此類停車庫(kù)主要由升降機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)小車機(jī)構(gòu)、停車板來(lái)完成，升降機(jī)可作上、下運(yùn)動(dòng)。

無(wú)避讓停車設(shè)備，下層小車不動(dòng)，將載車盤(pán)移動(dòng)到相應(yīng)位置，車主將車開(kāi)上載車盤(pán)，通過(guò)提升機(jī)構(gòu)提升到一定的高度，接著順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。，然后再移動(dòng)指定的距離小車就停入庫(kù)中，取車便是相反的操縱運(yùn)行。

兩層升降橫移設(shè)備，利用存車板的升降（和）橫向平移存取停放車輛的機(jī)械式停車設(shè)備。對(duì)土建要求較低，可建在露天，也可以建在建筑的地上、地下、規(guī)?？纱罂尚。筛鶕?jù)不同的地形和空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)难b配組合。所以這類停車庫(kù)裝置運(yùn)用較為廣泛。

3 基于極坐標(biāo)復(fù)合運(yùn)動(dòng)模態(tài)的車輛輸送機(jī)構(gòu)

關(guān)于立體停車庫(kù)的設(shè)計(jì)有很多種類，但各種車庫(kù)都有不同形式的優(yōu)缺點(diǎn)。本文所設(shè)計(jì)的停車庫(kù)是基于極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的形式來(lái)設(shè)計(jì)，極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)也就是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[17]。雖然也有人發(fā)明了一種類似摩天輪的停車裝置，但是這類停車裝置只依靠重力來(lái)提供平衡，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)存在搖擺晃動(dòng)的現(xiàn)象。為了解決車位的擺動(dòng)，設(shè)計(jì)了這款新型的停車裝置，該停車裝置采用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，鏈條傳遞動(dòng)力。使用SOLIDWORKS進(jìn)行三維建模，得出該停車裝置設(shè)計(jì)模型如圖1所示。通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)連桿旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)停車托盤(pán)的升降。并根據(jù)停車托盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)定位圓環(huán)，安裝定位圓環(huán)來(lái)限制車位的移動(dòng)，解決汽車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)滑移或搖擺的現(xiàn)象，使每個(gè)停車托盤(pán)始終保持水平，提高停車安全系數(shù)。該裝置共有8個(gè)停車位，相鄰兩個(gè)車位之間與回轉(zhuǎn)中心的連線所構(gòu)成的夾角為45。。由于車輛輸送裝置采用極坐標(biāo)形式，在旋轉(zhuǎn)方向具有對(duì)稱等效性，因此車輛間的層高不會(huì)隨著車輛具體位置發(fā)生變化。其層高差始終為旋轉(zhuǎn)半徑的1/。圖中每個(gè)停車位對(duì)應(yīng)一個(gè)停車托盤(pán)，一個(gè)停車托盤(pán)只能停一輛車。

圖1 極坐標(biāo)停車庫(kù)總體圖

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用電機(jī)9和減速箱8所組成的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能提供足夠的轉(zhuǎn)矩并且在不工作時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。用鏈條和鏈輪傳遞動(dòng)能，鏈條帶動(dòng)大鏈輪4，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)5及連桿3旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)停車托,10的停車位的移動(dòng)，為了提供比較大的力矩，所以在支承架1的兩邊都安裝有相同的減速電機(jī)，并安裝壓緊輪7來(lái)壓緊鏈條。在鏈條的帶動(dòng)下同時(shí)啟動(dòng)兩邊的大鏈輪4，大鏈輪4與轉(zhuǎn)盤(pán)5用螺栓連接固定在一起繞中心軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，停車托盤(pán)10上的小車會(huì)在重力的作用下會(huì)保持水平，但可能會(huì)受到外界因素的影響，出現(xiàn)搖擺不定的現(xiàn)象，比如在刮風(fēng)下雨時(shí)很可能出現(xiàn)停車托盤(pán)搖擺不定，所以安裝了定位圓環(huán)2，停車托盤(pán)10就在定位環(huán)2所固定的路線上運(yùn)動(dòng)，起到限制每個(gè)停車位不搖擺晃動(dòng)。停車位以極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的形式穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)停-取車輛的目的。

大部分的設(shè)計(jì)的停車裝置只能停小型橋車，而現(xiàn)在市場(chǎng)上的SUV型汽車在長(zhǎng)、寬、高方面都比普通橋車大。為了能夠使停車裝置能夠停下多種類型的車輛，停車托盤(pán)的長(zhǎng)寬高的設(shè)計(jì)是以現(xiàn)在市場(chǎng)最常見(jiàn)的MPV型小車的大小所設(shè)計(jì)的，這類車型的長(zhǎng)寬高都比一些家用SUV大，其長(zhǎng)為4780mm、寬為1780mm、高為1755mm，所以能夠容納很多類型的車輛。要使停車托盤(pán)在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終與地面保持平行，所以加裝了定位圓環(huán)是必不可少的，它能保證車子停在托盤(pán)上不晃動(dòng)，防止危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

4 輸送機(jī)構(gòu)機(jī)電一體化詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 基于極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的停車裝置總體結(jié)構(gòu)

4.1.1 停車裝置的主系統(tǒng)

如圖2所示為停車裝置的主系統(tǒng)，是由支撐架、支座、大鏈輪、停車托盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)與連桿等組成，支撐架是采用普通碳鋼所焊接的鋼架結(jié)構(gòu)搭建而成，支座與中心軸連接固定不動(dòng)，大鏈輪和轉(zhuǎn)盤(pán)用螺栓固定在一起并繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿與轉(zhuǎn)盤(pán)再用螺栓連接安裝在一起，連桿又與停車托盤(pán)用軸連接，當(dāng)大鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)停車托盤(pán)就能夠上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)車位的目的。

圖2 極坐標(biāo)停車裝置主系統(tǒng)

4.1.2 停車裝置的定位系統(tǒng)

定位系統(tǒng)是由連桿、停車托盤(pán)、定位圓環(huán)等組成，定位系統(tǒng)具有保護(hù)的作用，是固定停車托盤(pán)不會(huì)在運(yùn)行的過(guò)程中或是其他外力的作用下?lián)u擺晃動(dòng)，如圖3所示是該停車裝置的定位系統(tǒng)，停車托盤(pán)的兩側(cè)都有凸出來(lái)的圓柱，圓柱能夠在定位圓弧溝槽中移動(dòng)，就能將停車托盤(pán)固定軌跡運(yùn)動(dòng)。可以將停車托盤(pán)、連桿、定位圓環(huán)三者看作構(gòu)成了個(gè)三角形，因?yàn)槿切尉哂蟹€(wěn)定性，所以停車托盤(pán)就不會(huì)搖擺晃動(dòng)。

圖3 定位系統(tǒng)

4.1.3 停車裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、變數(shù)箱、鏈條、壓緊輪、鏈輪等所組成，通過(guò)PLC編程技術(shù)控制，如圖2、3所示。該機(jī)構(gòu)裝置采用電機(jī)與減速箱構(gòu)成的減速電機(jī)啟動(dòng)，減速箱中有蝸輪蝸桿，這樣構(gòu)成的減速電機(jī)能夠自鎖，并且在支撐架上安裝兩個(gè)電機(jī)。需要兩個(gè)減速電機(jī)同步啟動(dòng)，這樣才能夠提供足夠的運(yùn)行功率，因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)啟動(dòng)不同步的現(xiàn)象，所以需考慮兩個(gè)電機(jī)啟動(dòng)后所產(chǎn)生的耦合性問(wèn)題。在加上啟動(dòng)時(shí)通過(guò)鏈條傳動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)瞬時(shí)傳動(dòng)比不恒定的現(xiàn)象，所以在選擇電機(jī)時(shí)需要優(yōu)先考慮電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速的準(zhǔn)確度。電機(jī)通過(guò)減速箱傳遞力矩，減速箱是否能夠提供足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩才能讓把轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)？這樣需要計(jì)算電機(jī)的功率，選擇合適的電機(jī)。

圖4 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

通過(guò)查閱資料，一般的家用橋車的重量在1200kg到1300kg之間，中高級(jí)橋車的重量在1400kg到1600kg之間，一些SUV的重量在1900kg左右，為保證安全承載重量，我們?cè)O(shè)定汽車與停車托盤(pán)的最大重量為m=2300kg來(lái)計(jì)算，在運(yùn)行過(guò)程中防止停車托盤(pán)搖擺不定，所以需要鏈輪的運(yùn)動(dòng)速度小并且勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以取大鏈輪的轉(zhuǎn)速為n=1.5r/min。減速箱的傳動(dòng)比設(shè)為1:96，小鏈輪與大鏈輪的傳動(dòng)比為1:10。

電機(jī)的輸出功率：

根據(jù)作用于轉(zhuǎn)動(dòng)剛體上的力的功率等于該力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩與速度的乘積，即變速箱的輸出功率為：

圖5 停車托盤(pán)的重力對(duì)連桿的作用力圖

如圖5所示，當(dāng)停車托盤(pán)的重力相同時(shí)，對(duì)中心軸的力矩為：

當(dāng)重力只在虛線的右半部分時(shí)，對(duì)中心軸的力矩為：

圖6 對(duì)中心力矩最大點(diǎn)處的函數(shù)圖像

由于是兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以單個(gè)減速箱的功率為27.74kW，經(jīng)過(guò)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取聯(lián)軸器的效率為0.993；軸承的效率為0.996。帶入上式得：

電機(jī)的功率為：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇電機(jī)的型號(hào)，選取型號(hào)為Y200L.2的電機(jī)，其轉(zhuǎn)速為1440 r/min、額定電壓380V、效率90.5%、功率因數(shù)0.89，可控制正反轉(zhuǎn)。

4.2 極坐標(biāo)復(fù)合運(yùn)動(dòng)模態(tài)智能控制

該停車裝置的轉(zhuǎn)盤(pán)在運(yùn)行過(guò)程時(shí)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)測(cè)出的情況運(yùn)行不同的角度，由于該裝置共有8個(gè)車位，所以連桿之間的夾角是450，轉(zhuǎn)盤(pán)會(huì)出現(xiàn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 180。、135。、90。、45?；蚰鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 180。、135。、90。、45。的情況。

當(dāng)車主需要停車時(shí)，存儲(chǔ)按鈕，停車系統(tǒng)通過(guò)判斷距離地面最近空車位，PLC記錄此位號(hào)并打印條形碼，無(wú)車位則不能打印出條形碼。就類似于超市里面的免費(fèi)儲(chǔ)物柜的工作原理，車主收起條形碼，條形碼丟失造成不能取車只能由工作人員來(lái)取車。電機(jī)通電后通過(guò)鏈條和鏈輪的帶動(dòng)，將停車托盤(pán)轉(zhuǎn)到停-取車的位置，此時(shí)電機(jī)停止工作，只能等待下一個(gè)車主來(lái)輸入信號(hào)是存車還是取車。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離由旋轉(zhuǎn)編碼器計(jì)算，利用PLC的高速計(jì)數(shù)器功能處理此信號(hào)，待車主將車開(kāi)到停車托盤(pán)的指定位置后便停好了車輛。取車過(guò)程則是將條形碼對(duì)準(zhǔn)掃面口，系統(tǒng)識(shí)別出停車位，電機(jī)通電后經(jīng)過(guò)鏈條和鏈輪的帶動(dòng)，將轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)到停-取車的位置，電機(jī)同樣停止工作等待下一個(gè)信號(hào)的輸入，車主就能開(kāi)走自己的車，如圖7所示為停-取車的路線圖。

圖7 停-取車過(guò)程運(yùn)行路線圖

5 車輛輸送裝置動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)與尺寸校核

5.1 單個(gè)車庫(kù)的設(shè)計(jì)

所以停車托盤(pán)在運(yùn)行過(guò)程中既有水平方向的運(yùn)動(dòng)，又有豎直方向上的運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)行過(guò)程中如果遇到雨雪天氣，車身上的淤泥會(huì)被洗涮下到停車托盤(pán)上，又會(huì)流到下方停車托盤(pán)的車輛上，弄臟其它車輛，所以設(shè)計(jì)了如圖8所示的停車托盤(pán)，在托盤(pán)中留有承載雨雪的溝槽，在溝槽的上方用網(wǎng)狀板鋪墊，這樣不僅能讓雨水流入槽中，還能增大車輪與板的摩擦系數(shù)，防止車滑動(dòng)。

圖8 停車托盤(pán)模型圖

5.1.1 車輪限位裝置的結(jié)構(gòu)

在停車時(shí)需要將車?？吭谥付ǖ奈恢?，防止干涉其他停車托盤(pán)的運(yùn)行，這時(shí)候需要一個(gè)裝置來(lái)限制車輛是否停止到位，考慮到停車盤(pán)的質(zhì)量不能太重，因此不能再在車盤(pán)中加裝其它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，只能通過(guò)傳感器信號(hào)來(lái)控制車輛的停放位置。如圖 9所示，在停車托盤(pán)的圖示位置上安裝車感信號(hào)感應(yīng)器，當(dāng)車移動(dòng)到位時(shí)信號(hào)燈會(huì)發(fā)出綠光，當(dāng)超出停車范圍時(shí)會(huì)發(fā)出紅光。

圖9 傳感器安裝位置

5.1.2 定位圓環(huán)限位裝置的安裝布局

定位圓環(huán)限位裝置是為了能讓停車托盤(pán)能夠保持水平實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，防止車輛在車盤(pán)上出現(xiàn)搖擺晃動(dòng)的現(xiàn)象。所以設(shè)計(jì)了定位圓環(huán)用來(lái)實(shí)現(xiàn)停車托盤(pán)的限位作用。定位圓環(huán)是根據(jù)雙曲柄機(jī)構(gòu)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)，是將從動(dòng)曲柄的運(yùn)動(dòng)用圓環(huán)代替，在雙曲柄機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)曲柄的長(zhǎng)度相等并且平行，則稱其為平行四邊形機(jī)構(gòu)，圖10所示平行四邊形機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)最顯著的特點(diǎn)連桿作平動(dòng)，該定位圓環(huán)的安裝布局原理就是按照平行四邊形機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)原理進(jìn)行安裝。

圖10 平行四邊形機(jī)構(gòu)

從上圖可看出兩桿的運(yùn)動(dòng)軌跡出現(xiàn)相交的現(xiàn)象，所以設(shè)計(jì)定位圓環(huán)就分成了兩部分，因此限位裝置在安裝的過(guò)程中比較困難，因?yàn)檫@個(gè)裝置是一個(gè)分割成兩部分的圓環(huán)，上半部分是和中心軸固定在一起，通過(guò)機(jī)械零件連接，可以上下調(diào)節(jié)圓環(huán)與中心軸之間的距離，中心軸是固定在支座上不作轉(zhuǎn)動(dòng)，定位圓環(huán)就固定不動(dòng)。下半部分固定在地面上，需要調(diào)整圓心與上半部分的圓環(huán)相重合，才能保證停車托盤(pán)在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象。

5.1.3 停車盤(pán)限位裝置的作用

圖11 限位裝置布局圖

如圖11所示，定位圓環(huán)中的槽口是停車托盤(pán)上兩側(cè)凸出的圓柱體運(yùn)動(dòng)的軌道，定位圓環(huán)就能限制停車托盤(pán)的擺動(dòng)，圓柱體能夠在定位圓環(huán)中移動(dòng)，停車托盤(pán)、連桿、定位圓環(huán)和機(jī)架四者構(gòu)成雙曲柄機(jī)構(gòu)，也稱平行四邊形機(jī)構(gòu)，保證了停車托盤(pán)始終水平。

5.2 模型的運(yùn)動(dòng)仿真分析

利用 SOLIDWORKS所帶的插件 SOLIDWORKSMOTION做運(yùn)動(dòng)仿真。運(yùn)動(dòng)仿真能夠減少機(jī)械產(chǎn)品在設(shè)計(jì)當(dāng)中遇到的問(wèn)題，可以有效的防止設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題。此外，這款軟件里面的有限元插件還能與SOLIDWORKSMOTION所輸出的運(yùn)動(dòng)載荷實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，從而有利于對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的強(qiáng)度進(jìn)行校核。

將停車裝置的三維模型建好后，在裝配的環(huán)境下設(shè)置好配合關(guān)系，才可以進(jìn)行仿真。利用SOLIDWORKSMOTION插件進(jìn)行仿真。給大鏈輪添加旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)表達(dá)式填寫(xiě)連桿的受力。設(shè)置完以后，分析時(shí)直接點(diǎn)擊MOTION分析，再點(diǎn)擊計(jì)算算例后，軟件就生成運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫(huà)，其中進(jìn)行零件的干涉檢查是仿真運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要作用，運(yùn)動(dòng)仿真分析后并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)零件之間存在干涉，所以初步認(rèn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。并計(jì)算出停車托盤(pán)的加速度，平均轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，如圖12所示。

圖12 停車托盤(pán)運(yùn)動(dòng)仿真圖

5.3 減速箱軸的尺寸校核

減速箱的輸出軸受力較大，受力情況比較復(fù)雜，所以要對(duì)此軸進(jìn)行受力分析。減速箱的軸的直徑為=0.09m，軸的材料為40Cr，查資料得知其許用切應(yīng)力[]=211.1MPa，在前面已經(jīng)得出減速箱需要提供的最大功率為max=27.74kW，因?yàn)樾℃溳喤c大鏈輪的傳動(dòng)比為1:10，大鏈輪的轉(zhuǎn)速為=1.5r/min，再由公式=M得出，減速箱需要提供的轉(zhuǎn)矩為：

圖13 減速箱輸出軸的受力圖

輸出軸可看作為等直圓桿，如圖13所示是軸的受力圖，在軸上的力偶矩為=17660m。先求軸中間任意橫截面2-2上的扭矩，應(yīng)用截面法將軸沿橫截面2.2處假想地截分開(kāi)，并研究其左半段軸的平衡。由平衡方程

按軸的變化情況，規(guī)定軸因扭轉(zhuǎn)而使其縱向線在某一段內(nèi)有變成右手螺旋線的趨勢(shì)時(shí)，則該段軸截面上的扭矩為正，反之為負(fù)。作出軸的扭矩圖，如圖14所示。

圖14 減速箱輸出軸的扭矩圖

扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)以及強(qiáng)度校核條件為：

所以，滿足強(qiáng)度要求。

6 總結(jié)

基于極坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)模態(tài)的停車裝置采取減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、PLC編程控制等。本文所設(shè)計(jì)的停車裝置可以解決都市的住宅小區(qū)、寫(xiě)字樓、購(gòu)物中心等地區(qū)停車難的問(wèn)題，該停車裝置具有容量大、空間利用率高、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、泊車方便、安裝和維護(hù)方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)停車托盤(pán)的運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)定位圓環(huán)，安裝定位圓環(huán)來(lái)限制車位的移動(dòng)，解決汽車在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)滑移或搖擺的現(xiàn)象，使每個(gè)停車托盤(pán)始終保持水平，提高停車安全系數(shù)。該裝置共有8個(gè)停車位，相鄰兩個(gè)車位之間與回轉(zhuǎn)中心的連線所構(gòu)成的夾角為45°。與直循環(huán)式立體車庫(kù)、垂直升降立體車庫(kù)比較起來(lái)，在停車效率方面具有優(yōu)勢(shì)，前兩者場(chǎng)地利用比一般為1:2，本裝置可以達(dá)到約2.2:8。與多層升降橫移等車輛輸送裝置比較起來(lái)，雖然在場(chǎng)地利用效率方面不足，但是在使用的便利性和可靠性方面有優(yōu)勢(shì)。

裝置的主系統(tǒng)是由支撐架、支座、大鏈輪、停車托盤(pán)、轉(zhuǎn)盤(pán)與連桿等組成；定位系統(tǒng)由停車托盤(pán)、連桿、定位圓環(huán)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、變數(shù)箱、鏈條、壓緊輪、鏈輪等所組成。以極坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)原理所設(shè)計(jì)的機(jī)械式力體停車庫(kù)，首先確定這種立體車庫(kù)的可行性，設(shè)計(jì)的各零部件是否滿足其設(shè)計(jì)要求，通過(guò)運(yùn)動(dòng)仿真和靜力學(xué)仿真分析，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可行性。

立體車庫(kù)有著很大的發(fā)展空間和很多的使用價(jià)值。有些停車庫(kù)已經(jīng)作為一些特殊的建筑，引來(lái)更多的人的重視，所以研究立體停車庫(kù)的人越來(lái)越多，在空間的利用率得到提高，從手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)，并不斷取得新的進(jìn)展。設(shè)計(jì)出符合地形地貌的立體停車庫(kù)，滿足人們的使用需求，不再讓交通變得擁堵，提高出行速度，同時(shí)提高了辦事效率。