全自動(dòng)循環(huán)式自行車(chē)立體車(chē)庫(kù)的設(shè)計(jì)

張海青　胡志杰　羅偉　鐘美玲　唐峰

摘 要：以便捷、實(shí)用、高效的解決城市小區(qū)中自行車(chē)停車(chē)難、停車(chē)亂問(wèn)題的機(jī)械設(shè)備為研究對(duì)象。提出了一種循環(huán)式結(jié)構(gòu)，再巧妙地配以高低載車(chē)架及滑軌，便制成了一種高空間利用率、安全便捷的立體車(chē)庫(kù)。該車(chē)庫(kù)由機(jī)架系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車(chē)系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全系統(tǒng)組成，具有安裝便捷和載車(chē)數(shù)量高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：自行車(chē)；立體車(chē)庫(kù)；循環(huán)式

中圖分類(lèi)號(hào)：U491.225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）23-0053-02

0 引言

在日益發(fā)展進(jìn)步的社會(huì)環(huán)境下，全民提倡綠色出行的的呼聲越來(lái)越多，騎自行車(chē)就是綠色出行中最為普遍的方式之一，自行車(chē)出行不但能有效的保護(hù)環(huán)境還可以鍛煉身體。也因此，近年來(lái)城鎮(zhèn)社區(qū)中自行車(chē)的數(shù)量也普遍增多。而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前自行車(chē)的存放成為一大問(wèn)題，在小區(qū)內(nèi)隨處隨意停放自行車(chē)的現(xiàn)象處處可見(jiàn)，居民存放自行車(chē)極不方便、不安全、沒(méi)規(guī)律，另一方面也影響了社區(qū)整體形象。當(dāng)下正缺乏一種能有效解決小區(qū)自行車(chē)停車(chē)難問(wèn)題，又具有高實(shí)用性的機(jī)械。

現(xiàn)今自行車(chē)機(jī)械停車(chē)裝置分為雙層自行車(chē)停車(chē)架（上層車(chē)架采用垂直升降式、抽拉式、直壓式等方式，下層采用固定式、水平移動(dòng)式等方式），立柱型停車(chē)架、U型停車(chē)架、波浪型停車(chē)架、曲線(xiàn)型停車(chē)架、水平螺旋型停車(chē)架、柵欄型停車(chē)架等。傳統(tǒng)的雙層停車(chē)架雖然節(jié)省了空間，但效果并不明顯，仍然存在著很大的不便，車(chē)庫(kù)從原來(lái)的露天式發(fā)展到現(xiàn)在的敞門(mén)式再到封閉式，從原來(lái)的一層發(fā)展為兩層再到現(xiàn)在的立體式，隨著信息時(shí)代的發(fā)展，電腦智能化管理和自動(dòng)化存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了自動(dòng)化存儲(chǔ)式機(jī)械停車(chē)庫(kù)，更加提高了土地利用率，車(chē)庫(kù)的不斷變化標(biāo)志著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)的不斷發(fā)展。因此，進(jìn)行全自動(dòng)循環(huán)式自行車(chē)立體車(chē)庫(kù)研發(fā)具有一定的技術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

1 立體車(chē)庫(kù)總體結(jié)構(gòu)

該自行車(chē)停車(chē)庫(kù)包含機(jī)架系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、載車(chē)系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)等機(jī)械結(jié)構(gòu)部分，如圖1所示。

車(chē)庫(kù)的每個(gè)系統(tǒng)之間采用可拆的連接方式，有著拆裝簡(jiǎn)單、安裝周期短的特點(diǎn)。機(jī)架系統(tǒng)由方鋼焊接而成，并通過(guò)材料力學(xué)計(jì)算得出最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)由減速箱和鏈傳動(dòng)減速后經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)和傳送鏈裝配的載車(chē)系統(tǒng)；載車(chē)系統(tǒng)上的載車(chē)架下面裝有滑軌，在打開(kāi)開(kāi)關(guān)的情況下人力可輕易拉出載車(chē)架并把自行車(chē)放置于載車(chē)架上并推入載車(chē)板，另外相鄰載車(chē)架一高一低配置，這樣可錯(cuò)開(kāi)自行車(chē)龍頭達(dá)到停放自行車(chē)數(shù)量最大化的效果；防擺系統(tǒng)主要作用是約束載車(chē)系統(tǒng)的周向自由度，完全保證了系統(tǒng)的的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

2 立體車(chē)庫(kù)工作原理

車(chē)庫(kù)傳動(dòng)采用循環(huán)式結(jié)構(gòu)，如圖2所示電動(dòng)機(jī)7通過(guò)減速箱8和鏈傳動(dòng)3、4、5減速后傳動(dòng)給撥盤(pán)9，撥盤(pán)撥動(dòng)傳送鏈上的撥銷(xiāo)2來(lái)帶動(dòng)傳送鏈運(yùn)動(dòng)，載車(chē)系統(tǒng)（圖2中1、5所示）隨傳送鏈上的吊耳1在空間上循環(huán)運(yùn)行。

存車(chē)：控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)當(dāng)前有車(chē)位的載車(chē)板，在無(wú)人使用并確認(rèn)安全的前提下將有車(chē)位的載車(chē)板運(yùn)行至地面以便于用戶(hù)隨時(shí)存車(chē)。取車(chē)：按下車(chē)位號(hào)，控制系統(tǒng)確認(rèn)車(chē)庫(kù)內(nèi)無(wú)安全隱患后，根據(jù)車(chē)位離地面的距離選擇使相應(yīng)載車(chē)板最快到達(dá)地面的轉(zhuǎn)向開(kāi)始運(yùn)行，載車(chē)板到達(dá)地面后停止運(yùn)行，用戶(hù)即可取車(chē)。

3 電機(jī)選型

按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。取單個(gè)自行車(chē)重量30kg，單個(gè)載車(chē)平板重量100kg，為了系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行取傳送鏈線(xiàn)速度10.8m/min，載車(chē)數(shù)量為30。

總質(zhì)量：m=30kg×30+100kg×6=1500kg；總負(fù)載：G=mg=1500×9.8=14700N；故撥盤(pán)的的牽引力F=G= 14700N。

撥盤(pán)的輸出功率：

PW=（Fv）/1000

=（14700×10.8m/min）/60000

=2.65kW

電機(jī)輸出功率：Pd=PW/ηW

傳動(dòng)裝置的總效率：

ηW=η1×η22×η32×η4

式中，η1、η2、η3、η4為從電動(dòng)機(jī)至撥盤(pán)之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：蝸桿傳動(dòng)η1=0.75；聯(lián)軸器η2=0.99；滾子鏈傳動(dòng)η3=0.92；軸承 η4=0.97[2]。

則：

ηW=η1×η22×η32×η4

=0.75×0.992×0.922×0.97

=0.604

故Pd=PW/ηW=2.65/0.604=4.39kW

由以上計(jì)算數(shù)據(jù)選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y160M2-8[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本作品設(shè)計(jì)主要從停車(chē)庫(kù)的空間利用率及用戶(hù)存取車(chē)的體驗(yàn)方面設(shè)計(jì)，從局部到全局，對(duì)小區(qū)停車(chē)難、停車(chē)亂問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了以上方案，對(duì)城市小區(qū)解決停車(chē)問(wèn)題及小區(qū)現(xiàn)代化具有積極意義。作品主要有傳動(dòng)系統(tǒng)、載車(chē)系統(tǒng)、防擺系統(tǒng)等亮點(diǎn)部分，另外該車(chē)庫(kù)安裝便捷、占地面積窄，正常安裝調(diào)試單個(gè)車(chē)庫(kù)只需一周左右，幾輛車(chē)的占地面積可存放30余輛自行車(chē)。

參考文獻(xiàn)

[1]張翠華，楊文敏.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社，2015.

[2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]蘆書(shū)榮，主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].西南交通大學(xué)出版社，2014.