1. 研究目的与意义（文献综述）

1．1研究背景

随着我国社会经济的不断发展，人民生活水平不断提高，私家车逐渐普及。据相关数据显示，截至2016年底，全国民用汽车保有量达到1.9亿辆，其中私家车总量达1.6亿辆，全国平均每百户家庭拥有38辆私家车。伴随着私家车数量快速增长而引发的是城市中日益突出的停车难问题，这种问题在现有的城市小区中尤为严重。以武汉市为例，2003年以前武汉市并没有明确的小区停车位配建要求，后经多次调整于2014年将住宅配建停车场车位指标提高至1~1.2车位/百平米。但对于老旧小区来说，设计规划的不合理导致停车位缺口严重，车辆的不断增加和停车位供应不足是停车难问题的根本原因。小区车位供需失衡最直接的后果是小区内车辆乱停乱放，影响居民生活质量，严重的还会占用安全通道，影响救护及消防车辆的通行。

图1 全国私人汽车拥有量 图2 居民区车辆乱停乱放

为了有效缓解城市小区停车难的问题，提高有限空间的利用率，研发功能完善、更人性化的立体车库逐渐成为发趋势。立体车库通过机械装置向空中拓展停车空间，变平面停车为立体停车，在相同的占地面积情况下，可以大大增加停车位。目前市场上的立体车库按存车数量可分为大中小型立体车库，大型立体车库存车可达百余辆，但其体积大、结构复杂，存取车时间长，影响用户体验，不适合居民区等对环境要求较高的区域；小型立体车库则与大型立体车库特点相反，其空间利用率很难突破200%，较小的占地也适用于居民区等场所。

图3 大型和小型立体车库

经过调研得知，现有居民区内的立体车库主要存在以下问题：1）小区中立体车库大部分均为升降横移式立体车库，其存取车运动过程较为复杂，技术相对落后，居民使用率不高；2）大中型立体车库虽然空间利用率高，但对小区环境影响大，对于老旧小区，安装空间不足，且会造成阻碍居民楼房采光，噪声污染等问题。

图4 不同类型立体车库使用情况占比 图5 武汉市美林公馆立体车库

现有的老式住宅小区大部分没有配建汽车停车库，在建设规划时一般也没有预留出建设汽车库的空间；新建的小区又分为两种，一种为普通居民小区，一种为高档别墅区。

（1）在新建的普通住宅小区内，考虑房产商的利益问题，即便是在规划中配建有停车位，往往也远不能满足现有需求。一方面，不可能再建造地下停车场，而且建设车库的空间高度也受到限制；另一方面，私人汽车数量急剧增加，这样停车矛盾日益突出和加剧。根据目前小区现状，只能利用楼房之间较小的空间以及路边停车来解决停车问题。

（2）在高档别墅区，一般按照1车位/户设计和规划。但是在高档别墅区，往往很多家庭拥有2～3辆车。因此，高档住宅区也面临着停车难的问题。

1.2由停车难引发的问题

（1）挤占居民的活动场地。在一些居民住宅区的楼旁、路边，甚至在绿化带或住户的出入口停车，侵占了小区居民的活动空间，严重影响居民的出行和在小区内的活动。也有人为了抢占停车位，经常发生争吵，影响了邻里之间的和谐。

（2）居民的行路安全受到威胁。一些小区内车辆无序停放，人车混行，尤其是老人、儿童极易受到伤害。

（3）安全急救方面存在隐患。由于车辆停放不当，堵塞了消防救援通道，一旦发生火灾和出现危急病人，消防和救护车辆无法及时到位，后果十分严重。

1.3国内外研究对比分析

1.3.1国外研究现状分析

解决停车难的问题，欧美国家和亚洲等各大发达国家所采取的措施有所不同，但是，停车措施立体化是各个国家都积极采取的措施，尤其是全自动化的机械停车库，在日本、欧洲等一些国土面积较小、汽车数量众多的国家，立体停车设备已经占据了 70%的绝对优势，而在一些发展中国家，立体停车设施则处于一个相对薄弱的环节，仅仅只占比2%到5%。

根据文献调查所得，国外现有的立体停车装置大致分为以下几种：升降横移类,垂直循环类,水平循环类,多层循环类,平面移动类,巷道堆垛类,垂直升降类,简易升降类。

以日本为例，日本作为发达国家，其具有国土面积小，而人口众多，汽车拥有量大的问题。日本也是其在上世纪 60 年代初就开发并使用可最大限度的利用空间的机械式停车设备。当时日本全国汽车保有量大约为 500 万辆，大多采用的是垂直循环式停车设备。控制形式根据调查有，按钮式、锁匙式、IC 卡式、键盘式、触摸屏式、遥控式等。安全元件采用各种光栅显示屏、光电管、机械式行程开关、磁性接近开关、光敏感应开关等。

图6 日本立体停车装置

1.3.2国内研究现状

我国机械式停车库的早期研究开发工作是从 80年代中期开始，90年代开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地都有使用。参照日本等国标准制定的我国行业标准也于近几年出台，目前停车设备生产厂已发展到几百家，生产各种类型的停车设备，有些停车设备已开始出口。国内厂家近年来技术已经渐渐发展成熟。现有国内立体停车装置主要由升降横移式以及简易立体车库组成，其中，升降横移式立体车库应用较为广泛。如图7所示。

图7 国内升降横移立体车库

1.4研究意义

本项目旨在解决小区内部停车难的问题，设计一款升降横移式立体停车库，从而来解决停车难，取车难的问题。同时根据市面上的不同样式的立体停车库，进一步优化立体停车库的结构设计，以及减少停车取车所用的时间。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计内容

设计一款两层升降横移机械式停车库。停车库分为上下两层，下层装置只做横移运动，上层装置只做升降运动。

3

2

1

		4		5

图8停车示意图

4，5号车位，停车以及取车时，可以直接进行存取操作，

当1,2,3号位需要进行存取操作时，4,5号车位利用6号车位的空缺进行横移，从而1,2,3号车位进行相对应的升降操作。例如取出2号车位的车辆，即5号车位向右平移，5号车位到达6号车位时，2号车位向下降，从而完成取车操作。

其装置由钢结构部分、载车板部分、传动系统、控制系统部分、安全防护措施六大部分组成。

钢结构部分

钢结构部分由基本的钢框架组成，通过螺钉铆接进行连接与固定。基于设计双层立体停车库的目的，我们将整体的钢框架分为6个部分，每个部分由单独的钢框架组成。

载车板部分

载车板部分由受力传感器，车板，以及安全防护挡板组成。通过受力传感器，接收到数据信息，从而分析车辆的位置，当车辆到达指定位置时，前后挡车板同时升起，完成车辆的停放。当车辆需要取出时，挡车板同时下降。车主取出车辆即可。

传动系统

传动系统部分由做上升运动的升降机构，以及做平移运动的平移机构组成。

升降机构主要由齿轮齿条传动系统构成，通过伺服电机带动齿轮旋转，齿轮带动齿条进行升降运动。平移机构因为不需要过多考虑车辆的重量问题，更多的考虑移动速度以及平稳性的问题，因此选用蜗轮蜗杆进行传动设计。

2.2研究目标

(1)充分调查，对于现有的立体停车装置进行结构选型与分析。

(2)根据调查结果，设计整体模型，利用soildworks软件进行整体建模。

(3)设计合理钢架结构，利用ADAMS中的Durability模块对于钢架结构进行静力耐久性仿真，对于安全性进行校核

(4)设计控制系统，利用MATLAB仿真实现自动化立体式停车控制。

(4)设计安全防护措施，利用限位装置，确保车辆驶入车库后的安全停放。

(5)简化停车取车程序，减少存取时间。

2.3技术方案

技术路线的选择：

根据现有六种不同的立体停车库来选择一款最适合现代小区汽车停放的模式。

升降横移类	垂直循环类	水平循环类	平面移动类	巷道堆垛类	简易升降类
结构复杂	结构复杂	结构复杂	结构简单	结构简单	结构简单
控制程序较为适中	控制程序较为繁琐	控制程序较为繁琐	控制程序简单	控制程序简单	控制程序简单
造价适中	造价较高	造价适中	造价适中	造价适低	造价较低
占地面积中	占地面积小	占地面积大	占地面积大	占地面积小	占地面积小

图8 各类立体车库比较图

3. 研究计划与安排

时间	周次	安排
3.03～3.12	1.5周	查阅收集有关立体车库资料，并做好笔记、周记，完成开题报告。
3.13～3.23.	1.5周	思考总体方案，绘制的总体方案草图，确定基本技术方案。
3.24～3.30.	1周	进行设计计算，包括工艺参数、结构尺寸、主要零件的校核。
3.31～4.10.	1.5周	绘制总装配图。
4.11～4.22.	1.5周	绘制零部件图。
4.23～5.14	3周	编写设计计算说明书。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 机械式立体车库的特点研究及其应用.中国科技，2010（29）：17-18

[2] 钱惠君，徐卫国.升降横移停车设备的选型.中国电梯，2004（23）：53-56

[3] 李可林.三层简易升降式停车设备的优化设计.中国电梯，2005，（17）：60-61