一种解决老小区停车难的单车位立体车库

张丛，李瑜城，张天康，袁五洲，陈德胜

（天津职业技术师范大学，天津 300222）

1 引言

随着经济不断发展，私家车数量剧增，车位供不应求的矛盾日益尖锐，尤其是老小区。老小区道路狭小，停车泊位更为匮乏，市面上常见的单车位垂直升降式立体车库，虽然其占地面积为单车位，但是其装置运转实际立体空间要大于3个车位[1-2]。

为解决老小区停车难问题，设计出一种适合地少车多的老小区的单车位立体车库，可单车位停放三辆车，不仅有效利用土地资源，而且缓解老小区停车难的压力。

2 装置简介和工作原理

2.1 装置简介

本装置采用液压装置作为驱动源，承载能力大且运动平稳，由升降装置和限位装置两部分组成。以剪式升降机作为升降机构，在老小区原有车位的基础上，新建地下空间，提高单车位的空间利用率。每个载车板特设一个限位装置，该装置可根据不同类型的汽车轴距进行调节，防止汽车停放过程发生滑移，保证车辆安全进出、停放平稳。车库的模型如图1所示。

图1 模型装置

图2 载车板限位装置

2.2 工作原理

当车辆入库时，通过液压驱动装置驱动剪式升降机构，剪式升降机构升至对应载车板位置，停稳之后，后轮的限位块旋转上升，实现车辆停靠平稳。出库时，剪式升降机构带动载车板停至相应位置，后轮限位块旋转下降，实现车辆出库。该车库最终能停放三辆车，两辆车内置于地下。

剪式升降机构由载车板、直线导轨、螺旋传动装置、剪式连杆机构组成。液压驱动装置与螺旋传动装置相连，螺纹轴的转动带动升降机构沿着直线导轨平动，实现剪式升降机构的升降运动。当汽车出库或入库时，判断空余车位，剪式升降机构上升至相应位置。

如图2所示，载车板3前面固定连接前轮限位块4，前轮限位块4的形状为直角梯形，当汽车驶入载车板时，前轮与前轮限位块4相接触，不会磨损前轮。当汽车停靠稳定后，螺杆轴8b旋转运动转换为法兰8a的直线运动，直至法兰顶住与两后轮限位块5相连的连接轴10上，后轮限位块5绕轴线做旋转运动。可根据汽车轴距不同，控制法兰8a的运动行程，从而控制后轮限位块5旋转角度的大小。因此不同轴距都能实现对汽车后轮的限位。汽车前后轮都实现限位，保证汽车停靠安全平稳。

3 设计方案

3.1 旋转块旋转角度范围

汽车轮胎一般为18英尺，则D=18×25.4=457.2mm；载车板厚30mm。若对汽车进行限位，后轮旋转块必须与后轮相切。当旋转块转动点b点与轮胎中心点o点于同一竖直方向时，旋转角a最小，如图3所示。则

则旋转块旋转角度为：20.21°＜a≤90°

图3 旋转块最小角度位置

图4 旋转块受力图

3.2 车型长度范围

前、后轮分别依靠其限位块进行限位。当车身较长时，前轮距前车身长度L1约为600mm，后轮距后车身长度L2为600mm。车身较短时，L1=L2=500mm。前、后轮限位块曲率半径大于汽车轮胎，其半径R=300mm。已知前轮限位块中心到后轮限位块b点距离L3=4050mm。

①最大限位值

当a趋近20.21°时，为汽车最大限位值。则：

②最小限位值

当a=90°时，为汽车最小限位值。则：

则车长范围为：4442.8mm≤L＜4950mm，其限位装置适用于市场上大部分车型。

3.3 丝杆轴的校核

一辆车重量大概是1500kg，载车板选波浪板，其μ=0.29，并考虑其许用值。当载车板发生倾斜或装置发生冲击后，受到推力F′计算如下：

如图4所示，为后轮旋转块受力情况。当a=20.21°时，丝杠轴受到最大的弯矩。求得F到b点距离为：lF=78.98mm，且螺杆轴l=600mm。丝杠轴选用的材料是45钢，直径d=35mm，许用拉应力[σ+]=355MPa，许用压应力[σ-]=235MPa。（忽略螺杆与螺母的重量）对b点取矩，则列平衡方程[3]：

其值远小于[σ+]和[σ-]，所以该装置牢固可靠。

4 结语

随着近年来私家车数量的剧增，老小区停车难的矛盾加重。文章所研究的解决老小区停车难问题的立体车库机构简单，设计牢靠，不仅摆脱了老小区传统的单一地上车库模式，提高了单车位的空间利用率，而且其限位适用于大部分车型的汽车，限位可靠稳定。