MET  >> Vol. 8 No. 5 (October 2019)

    基于老旧小区改革的斜向平面停车库设计与分析
    The Design and Analysis of Inclined Stereo Parking Garage for Old Residential District Reconstruction

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作者:  

郑 睿,卢卫子,王世新,冯怡然:大年夜连工业大年夜学机械工程与主动化学院,辽宁 大年夜连;
耿新英:大年夜连工业大年夜学教导教授教化评价中间,辽宁 大年夜连

关键词:
平面停车装配曲柄连杆机构静态载荷分析Three-Dimensional Parking Device Crank Connecting Rod Mechanism Static Load Analysis

摘要:

经过过程对曲柄连杆构造的斜向平面停车装配的设计,该装配可以或许完成2.7 × 5.5米双车位停放,本装配由曲柄连杆控制纵向移动、由步进电机控制的斜向45˚移动、舵机控制的棘轮棘爪急停、四根滑轨帮助纵向移动、手动急停,下层载车板纵向移动经过过程步进电机带动曲柄,使得滑块前后移动。斜向移动采取滑块带动载车板来完成。由下层电机带动同步轮,经过过程对绳索收放,带动载车板斜向移动。经过过程Solidworks Slimulation模块完成了对装配重要零部件的静态载荷分析,成果注解:零部件在工况下的最大年夜受力小于设计许用应力,完全满足强度请求,节约空间,进步空间应用率,制造运转本钱低,合适推行应用。

By means of the oblique three-dimensional parking equipment design of crank connecting rod structure, the device can achieve 2.7 × 5.5 m double parking. This device is controlled by a crank connecting rod lateral movement, controlled by the stepper motor 45˚ oblique movement, stop the ratchet wheel and pawl of steering gear control, four auxiliary lateral movement, manual stop slippery course, the upper floors of load lateral movement by stepping motor drives the crank, makes the slider back and forth motion. The oblique movement is realized by using the slide block to drive the vehicle plate. The upper motor drives the synchronous wheel, which drives the vehicle plate to move in an oblique direction by retracting and releasing the rope. The Solidworks Slimu-lation module was used to complete the static load analysis of the main parts of the device. The results showed that the maximum stress of the parts in the working condition was less than the design allowable stress, which fully met the strength requirements, saved space and improved the space utilization rate. The manufacturing operation cost was low, which was suitable for promotion and application.

1. 绪论

1.1. 背景

根据数据来看,我国近年来的灵活车私有量一向稳定在百分之二十阁下的年增长率,而相对来讲,停车举措措施的扶植程度进步也只要2%~3%,特别是关于一些大年夜城市来讲,灵活车私有率的生长速度远超停车举措措施的更新速度,停车难的成绩成了很多大年夜城市非常头疼的成绩,所以我们欲望经过过程本文的研究加以处理 [1] [2]。

随着人们生活程度的进步,愈来愈多的人购买了私家车;从而出现了停车难的成绩,也就有了本产品产生的意义。根据如今小区停车难的成绩可以看出,关于产品的请求重要有两个方面。在包管可以在无限的处所停放更多的车,处理小区停车难的成绩的情况下。第一个方面就是价格成绩,传统车库的建造价格远远比平面式车库高,所消费的时间也长,并且所付出的人力也是很高的本钱;第二个方面就是设计及其所表现出的性能,请求停车设备可以或许达到设计的目标同时、完成尽能够便捷和快速的存取车辆 [3]。

1.2. 现有平面车库

我国现大年夜多采取大年夜型的集中的管理车辆的平面车库,如江苏润邦智能停车设备无限公司研发的起落横移式智能车库,其在并排的三个车位和邻近区域的基本上向下层拓展的,经过过程控制载车板横向的移动和纵向的起落,完成对下层车辆的停放与取出。

其缺点在于,每层必须留出一个车位,来完成车辆的纵向起落,降低了对空间的应用率,且下层车位所停车辆,取车时一次只能出来一辆,越高层的车位停取速度越慢,车库全体的停取效力低。起落横移式智能车库见图1

Figure 1. Lifting horizontal moving intelligent garage

图1. 起落横移式智能车库

小型家用平面车库方面,简直都采取直上直下的方法,如唐山通宝停车设备无限公司研发的简略单纯起落类停车装配,经过过程对空中的深挖,完成一个车位停多辆车,停取车辆时,将全部移动部分,连同所停车辆一同抬起放下。

其缺点在于,深挖空中进步了平面车库本钱,且抬起车辆时,会占用的上方空间,招致空间应用率低下。简略单纯起落类停车装配见图2

Figure 2. Simple lifting parking device

图2. 简略单纯起落类停车装配

2. 基于曲柄连杆构造的斜向平面停车装配的任务道理与分析

2.1. 构造的构成

笔者研发的基于曲柄连杆构造的斜向平面停车装配重要分为纵向移动部分,斜向移动部分,紧急抱逝世装配和框架构造,全体构造如图3所示。

1,下层车位;2,斜向滑轨;3,纵向滑轨;4,框架构造;5,斜挂板;6,斜向滑块;7,纵向滑块;8,支撑板;9,舵机抱逝世装配;10,同步轮;11,斜向活动步进电机;12,连杆;13,纵向活动步进电机;14,曲柄;15,绞线轮;16,基层车位;17,基层支撑板;18,舵臂;19,棘轮。

Figure 3. Structure diagram

图3. 构造表示图

2.2. 纵向移动部分

纵向移动装配采取曲柄连杆机构如图4所示。

纵向移动部分包含:纵向滑轨3、纵向滑块7、支撑板8、连杆12、装置在框架构造4上的纵向移动步进电机13、曲柄14;个中纵向滑块7装置在纵向滑轨3上,纵向滑轨3共有4根,上方两根平行装置在框架构造4上,下方两根平行装置在基层车位16的下方。

本创造的下层车位1的纵向移动是经过过程纵向移动步进电机13带动曲柄14,再由曲柄14推动连杆12,连杆12推动支撑板8,使得支撑板8连接的纵向滑块6在纵向轨道3上前后移动,位于基层车位16下方的纵向滑块6异样也鄙人方的纵向滑轨3长停止前后移动达到下层车位1纵向移动的目标。

本文中所说起的曲柄连杆构造,须要停止计算分析,分析其滑行间隔与时间的关系,和其速度和加快度,验证可行性。曲柄连杆构造道理图如图5所示,曲柄连杆活动分析图如图6所示,公式分析以下:

由图可得滑行间隔与时间的关系

(1)

(2)

所以

Figure 4. Partial view of how it works

图4. 任务道理部分视图

Figure 5. Crank connecting rod principle

图5. 曲柄连杆道理

Figure 6. Motion analysis of crank connecting rod

图6. 曲柄连杆活动分析

(3)

所以

(4)

(5)

(6)

(7)

滑块运转间隔为:

(8)

(9)

滑块速度为:

(10)

滑块加快度为:

(11)

2.3. 斜向移动部分

斜向移动装配如图7

斜向移动部分包含:装置在支撑板8上的斜向移动步进电机11、同步轮10、绞线轮15、斜向滑轨2、斜向滑块6、基层支撑板17;个中斜向滑块6装置在斜向滑轨2上,两根斜向滑轨2相互平行,且与空中成45˚夹角。

Figure 7. Oblique moving device

图7. 斜向移动装配

下层车位1的斜向下移动重要采取斜向滑块6带动其滑动来完成。由装置在支撑板8上的斜向移动步进电机11带动同步轮10,两个同步轮10位于支撑板8高低,由同步带传动,再由同步轮10带动在固定在光轴上的绞线轮15,绞线轮15上的绳索另外一端固定于下层车位1两侧的斜挂板5,绞线轮15经过过程对绳索的收放,带动斜向滑块6沿斜向滑轨2停止滑动,下层车位1就以沿着斜向滑轨2偏向做斜向的活动,完成下层车位1的斜向移动的目标 [4]。

2.4. 紧急抱逝世装配

紧急抱逝世装配如图8

紧急抱逝世部分为舵机:抱逝世装配9,舵臂18,棘轮19;个中舵机抱逝世装配9装置在支撑板8上,舵臂18装置在舵机抱逝世装配9上。

当突发断电等情况时,舵机抱逝世装配9检测到断电,电机毛病等情况,舵机抱逝世装配9迁移转变带动舵臂18迁移转变,舵臂18卡住棘轮19从而斜向活动停止。工资按下紧急制动按钮时,也会启动该装配。

抱逝世装配的应用加强了平面停车装配的靠得住性,同时包管了停车装配,车辆和人员的安然,在检测到断电时,由备用电源驱动的舵机急速运作,经过过程棘轮棘爪的合营卡逝世同轴的绞线轮,停止电机迁移转变带动的绞线轮关于绳索的收放,假设碰到突发情况 [5],工资剖断有风险事宜产生的能够性,可以按下平面停车装配旁的紧急制动开关,舵机急速运作,对斜向活动的设备停止抱逝世,包管人员和家当安然。

Figure 8. Emergency locking device

图8. 紧急抱逝世装配

2.5. 框架支撑构造

框架支撑构造如图9

由可装配式钢材停止搭建,钢材伸上天下,增长了全体构造的稳定性,由可装配式的钢材停止搭建,便利装置与装配,框架构造结实靠得住,并且可以完成并排装置与背对装置,极大年夜的加强了关于空间的应用率,钢材有伸上天下的部分,包管全体的车库不会滑动,最大年夜限制的减小闲逛,包管了停车装配,车辆和人员的 安然,合适于老旧小区的停车位改革 [6]。

Figure 9. Frame support structure

图9. 框架支撑构造

3. 重要零部件的静态载荷分析

平面停车装配外面的构造很复杂,在停止非静态的承载才能分析时,重要分析承重的斜挂板和处鄙人方的支撑板,接这两样零件关于一个平面停车装配来讲可以说是最核心的支撑零件,他们的质量关系着全部设备的受力情况和正常运转。笔者认为重要分析它们的应力和位移 [7],第一步是将复杂的模型简单。在此次中忽视焊接的结实程度和焊缝的高度关于此次分析的影响(见表1)。

Table 1. Material properties of slant hanging plate and lower support plate

表1. 斜挂板和基层支撑板的材料属性

在本文中,连斜挂板和底板支撑板的一切层次都遭到限制。底板和底板支撑板在最大年夜载荷条件下停止分析,即分析板和下支撑板在载荷下的应力和变形充分根据该板的最大年夜力的计算是5000 pa并且支撑板的力低至6000 pa [8],推敲到该装配在实际操作时代将遭到情况的影响。该装配安然靠得住 [9]。装载板的应用如图10所示。根本支撑板的装载如图11所示。

Figure 10. Slant hanging plate

图10. 斜挂板

在Solidworks Slimulation模块中,分析组件的集成和计算由软件本身履行,并供给详细信息。任务完成后,Solidworks Slimulation模块将主动开端计算和分析零件以创建研究成果。从应力争和位移图可以看出当最高值涌如今连接地位时,构造和变形和在另外一个地位的力分布是相当分歧的 [10]。可以看到分析的重要数据。由斜挂板惹起的应力如图12所示。位移如图13所示。从研究成果如表2所示:最大年夜位移0.00493746 mm,最大年夜应力1.78314e + 006 N/m2,设计满足材料的许用强度;基层支撑板的应力输入如图14所示,位移如图15所示。基层支撑板分析成果(见表3)为:最大年夜位移0.00125493 mm,最大年夜应力1.69174e + 006 N/m2,设计满足材料的许用强度。是以,在正常任务下,斜挂板和基层支撑板的靠得住性和稳定性可以包管。

Figure 11. Lower support plate

图11. 基层支撑板

Figure 12. Stress diagram of slant hanging plate

图12. 斜挂板应力争

Figure 13. Shift diagram of slant hanging plate

图13. 斜挂板位移图

Table 2. Static load analysis results of slant hanging plate

表2. 斜挂板的静态载荷分析成果

Table 3. Static load analysis results of lower support plate

表3. 基层支撑板的静态载荷分析成果

Figure 14. Stress diagram of lower support plate

图14. 基层支撑板应力争

Figure 15. Shift diagram of lower support plate

图15. 基层支撑板位移图

4. 实际应用

在实际应用过程当中,本创造在实际应用过程当中,用户控制下层车位的进出与起落,当用户须要停车时,下层车库先辈行纵向移动,再停止斜向活动,车辆停到指定地位后,传感器接收到旌旗灯号装配才会停止放车活动。当用户取车时,假设检测到基层车位没有停放车辆则直接停止斜向活动,将下层车位运到空中,假设基层车位有车,则先辈行纵向活动,再停止斜向活动。当取车时,假设检测到下层车位下方有人或异物,将会暂停活动。

Figure 16. Runs the process

图16. 运转流程

全部停车取车操作流程(图16)便利快捷,车主只需等待少焉,便可以完玉成部停车过程。归位以后车主可以撤消应用APP,停车装配归位。

5. 实验与验证

模仿测试样例

经过对样机模型(图17图18)实验,该装配运转安稳,无干涉,安然靠得住,符合用户平常应用需求。可以便利的取车停车,应用简单快捷,有效减缓停车难成绩。

Figure 17. Prototype model (vehicle)

图17. 样机模型(载车)

Figure 18. Prototype model

图18. 样机模型

6. 停止语

经过过程对基于曲柄连杆构造的 斜向平面停车装配的设计,完成一个2.7 × 5.5米的车位停两辆车,采取由曲柄连杆控制纵向移动、由步进电机控制的斜向45˚移动、由舵机控制的棘轮棘爪急停、手动急停。由下层电机带动同步轮,经过过程对绳索收放,带动载车板。成果注解:零部件在工况下的最大年夜受力小于设计许用应力,完全满足强度请求,节约空间,进步空间应用率,制造运转本钱低,合适推行应用。

基金赞助项目

2018年大年夜连工业大年夜学教导教授教化改革研究项目(教发[2019] 23号),赞助编号:JGLX2018040。

参考文献

NOTES

*通信作者。

文章援用:
郑睿, 李义强, 卢卫子, 王世新, 冯怡然, 耿新英. 基于老旧小区改革的斜向平面停车库设计与分析[J]. 机械工程与技巧, 2019, 8(5): 315-326. https://doi.org/10.12677/MET.2019.85038

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