基于TRIZ理論小型車庫設(shè)計(jì)

基于TRIZ理論小型車庫設(shè)計(jì)摘要為了應(yīng)對(duì)現(xiàn)今“寸土寸金”的社會(huì)中存在“停車難”現(xiàn)象，這次將運(yùn)用到TRIZ（theoryofinventiveproblemsolving）創(chuàng)新理論進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，給小型立體車庫確認(rèn)到更好的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。.首先，我們對(duì)目前社會(huì)中比較普遍的“停車難”問題進(jìn)行了調(diào)查分析，接著介紹立體車庫的背景，發(fā)展之路以及對(duì)目前立體車庫所存在的問題進(jìn)行分析；然后為了更好地解決“停車難”問題，讓各地方的車輛有更多的車位可以停放，引入TRIZ理論，通過因果分析，阿奇舒勒矛盾矩陣得出多種立體車庫的方案，選取其中一種，即將立體車庫設(shè)計(jì)成雙層、運(yùn)用平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)和液壓缸的動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)通過托舉上層車庫完成上下層移動(dòng)的新型停車庫設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)中，分析其自由度，運(yùn)動(dòng)軌跡，確立各個(gè)零部件的參數(shù)，再對(duì)零部件進(jìn)行校核計(jì)算。最后，用CATIA軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的車庫進(jìn)行三維建模、仿真分析。關(guān)鍵詞：TRIZ；立體車庫：托舉；平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)；液壓缸；CATIASmallgaragedesignbasedonTRIZtheoryAbstractInordertodealwiththephenomenonof"parkingdifficulty"intoday's"landandmoney"society,thispaperwillapplythetheoryofinnovativeproblemsolving(TRIZ)toanalyzeanddesign,andconfirmabetterinnovativedesignschemeforsmallthree-dimensionalgarage..Firstofall,wehaveinvestigatedandanalyzedthecommon"parkingdifficulty"probleminthecurrentsociety,thenintroducedthebackground,developmentpathandexistingproblemsofthethree-dimensionalgarage;theninordertobettersolvethe"parkingdifficulty"problem,sothattherearemoreparkingspacesforvehiclesinvariousplaces,weintroducedTRIZtheory,throughcausalanalysis,aQishulecontradictionmatrixobtainsmanykindsofplansofthree-dimensionalgarage,andchoosesoneofthem,thatis,thethree-dimensionalgarageisdesignedintoadouble-layer,usingthepowerofparallelogramlinkagemechanismandhydrauliccylindertorealizethenewdesignplanoftheparkinggaragethattheupperandlowerlayersaremovedbyliftingtheuppergarage.Inthedesign,analyzethedegreeoffreedom,motiontrack,establishtheparametersofeachcomponent,andthencheckandcalculatethecomponents.Finally,thedesignedgarageismodeledandsimulatedbyCATIAsoftware.Keywords:TRIZ；Stereogarage:lift；Parallelogramlinkagemechanism；Thehydrauliccylinder；CATIA；目錄TOC\o"1-5"\h\u139031前言 6288301.1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 722051.2立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 8158211.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題 9289022發(fā)明問題解決理論 10166532.1引言 10122722.2TRIZ的定義 11128522.3TRIZ理論體系 11142903小型立體車庫的總體方案擬定 13220563.1目前小型升降立體車庫的分析 13123563.2小型立體車庫的因果分析 15313693.2.1五個(gè)為什么分析 15271693.2.2因果軸分析 15169363.3小型立體車庫的方案確認(rèn) 17214553.3.1小型立體車庫主要的問題 17264103.3.2小型立體車庫的方案 17299114液壓托舉式立體車庫的設(shè)計(jì) 19211224.1車庫設(shè)計(jì) 19193504.2機(jī)構(gòu)介紹 19306054.3運(yùn)動(dòng)分析 2014754.4機(jī)構(gòu)的自由度分析 20240034.5平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)行軌跡分析 21253514.6托舉機(jī)構(gòu)的受力分析 22112285小型立體車庫的各參數(shù)確認(rèn) 2415835.1承載托盤的設(shè)計(jì) 24237315.1.1承載板的參數(shù)確定 24237705.1.2承載板的應(yīng)力校核 24298875.2液壓平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25147725.2.1托架部分 25986托架的參數(shù)確認(rèn) 2523939托架的最大彎曲應(yīng)力校核 25242335.2.2平行四邊形連接桿部分 2619847平行四邊形連接桿參數(shù)的確定 265096連桿機(jī)構(gòu)的最大彎曲應(yīng)力校核 2725665.2.3液壓缸的選擇 2813745.2.4銷軸的設(shè)計(jì) 293569銷軸的參數(shù)確定 292388銷軸的強(qiáng)度校核 3023155.3底座的設(shè)計(jì) 31247555.3.1底座的選材與整體設(shè)計(jì) 3140955.3.2底座的校核 31284826車庫仿真建模 3267097總結(jié) 3420117參考文獻(xiàn) 359082謝辭 3822954附錄 391前言當(dāng)今社會(huì)，人們出門大部分都開車，隨著用車數(shù)量的增多，汽車停放問題已經(jīng)是如今城市里面較為多見的靜態(tài)交通問題［1］。靜態(tài)交通的存在，是相對(duì)于動(dòng)態(tài)交通的，動(dòng)態(tài)交通主要是指路上行駛的車輛；相反之，靜態(tài)交通指的是車輛的停放，這兩個(gè)交通問題又互相促進(jìn)又相互制約，就像是一個(gè)天平，但一旦有一方失去平衡，城市交通路段擁堵和停車難的兩個(gè)重大問題變會(huì)迎面撲來［2］。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2018年底，全國的汽車已經(jīng)達(dá)到2.4億輛，比起2017年來說，擴(kuò)增了2285萬輛，上升了10.51%。其中，私家車就是其中增長最快的。同時(shí)，在最近這幾年的城市交通建設(shè)中，動(dòng)態(tài)交通問題被重視，位于相對(duì)位置的靜態(tài)交通，卻一直處于冷板凳的位子，幾乎沒怎么去解決［1］。目前，我國各大城市中，根據(jù)汽車數(shù)量與停車位的配比率的數(shù)據(jù)就可以說明問題，其中相對(duì)較高的有：深圳1：0.602、北京1：0.57、杭州1：0.55，但是，正常交通秩序的配比率是1：1.2-1.5，這些數(shù)據(jù)與其比較，少了很多。而且，所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，已經(jīng)越過6000萬的車輛沒有車位，這一現(xiàn)象無疑是造成的極其嚴(yán)重的停車難局面。此外，根據(jù)《2017智慧停車行業(yè)大數(shù)據(jù)報(bào)告》的統(tǒng)計(jì)分析，中國中只有近9%的車位停放汽車率高于50%，停放率高于40%的只有約20%，停車位停放率低于30%有約50%。再回到最初的數(shù)據(jù)顯示，有2.4億的汽車數(shù)量，停車位的整體缺乏是一個(gè)板上釘釘?shù)氖聦?shí)，它的停放率不高也是一個(gè)很實(shí)際的問題。于靜態(tài)交通來說，它已經(jīng)變成動(dòng)態(tài)交通的制約因素，如今如果把希望放在有足量高效率的平面停車場(chǎng)的話，顯然是很沒意義的?，F(xiàn)在，不論如何降低汽車的使用率還是車庫的使用率，車，總歸是要有位子放才行。在應(yīng)對(duì)超過6000萬停車位缺乏的情況中，解決停放問題的首要任務(wù)還是要增加停車位的數(shù)量，在利用有限的土地資源上盡可能多的增加停車位。傳統(tǒng)中，平面停車場(chǎng)的優(yōu)勢(shì)是：占地空間大，且容車量有限，現(xiàn)在已經(jīng)沒法支持大家的停車需求了。所以，許多城市針對(duì)這嚴(yán)峻的問題，采取了許多措施，其中一個(gè)就是嘗試在市區(qū)中建造立體車庫來實(shí)現(xiàn)“以空間換場(chǎng)地”的目標(biāo)。這類罕見的立體車庫有很多種類：比如：機(jī)械式立體車庫，自走式立體車庫。比起自走式立體車庫，機(jī)械式立體車庫更具有優(yōu)勢(shì)，它結(jié)合了機(jī)械、電子、液壓等多種技術(shù)，擁有智能化程度高、占地空間小等特點(diǎn)，這樣子的設(shè)計(jì)，可以充分多地讓更大的面積得到使用，也可以隨機(jī)應(yīng)變的進(jìn)行更改，甚至可以和普通的平面停車場(chǎng)、地下車庫和大型的停車樓一起組合使用，是如今能夠更有效解決城市停車難問題的辦法，也是停車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路［2］。機(jī)械式立體車庫的工作原理有很多，種類也可分為很多種，如今比較普遍的可分為升降橫移、簡易升降、垂直循環(huán)、水平循環(huán)、多層循環(huán)、平面移動(dòng)、巷道堆垛、垂直升降和汽車升降機(jī)九大類。1.1本設(shè)計(jì)的目的、意義及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求隨著停車難的問題逐漸擴(kuò)大，立體車庫的建立已經(jīng)逐漸達(dá)到認(rèn)可，卻鮮有人會(huì)對(duì)立體車庫的結(jié)構(gòu)的進(jìn)化進(jìn)行系統(tǒng)深入的研究。在機(jī)械立體車庫的眾多種類中，簡易升降類小型立體車庫能實(shí)現(xiàn)至少“一庫兩車”的目標(biāo)，能夠做到很有效地解決小區(qū)域內(nèi)的各種“停車難”問題。本次設(shè)計(jì)，也將主要從簡易升降類車庫入手。簡易升降類立體車庫的發(fā)展史，初始階段，是由傳統(tǒng)的簡易升降類車庫發(fā)展到到之后出現(xiàn)的無避讓類立體車庫，中間也經(jīng)過了很多代的立體車庫演變，汲取了許多研究成果，積累了許多研究經(jīng)驗(yàn)，最后對(duì)其進(jìn)行信息整理，綜合分析，然后逐漸發(fā)展到現(xiàn)在。他的研究與出現(xiàn)，是對(duì)立體車庫的有效運(yùn)用具有深刻的意義，同時(shí)也為以后簡易升降類立體車庫的發(fā)展與創(chuàng)新提供了一定的理論依據(jù)。1.2立體車庫在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題立體車庫，是各個(gè)國家在應(yīng)付停車難題上的有效措施，其在歐美國家開始誕生，這方面技術(shù)流經(jīng)日本韓國后得到有力的發(fā)展，同時(shí)，［1］也是汽車工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物［7］。目前，各類的停車問題窮出不盡，尤其在亞洲各國出現(xiàn)的次數(shù)較多，根據(jù)各方數(shù)據(jù)顯示，立體停車的相關(guān)市場(chǎng)主要分布在中國、韓國、日本等多個(gè)地方。論國外，說到立體車庫的源頭，就可以想到上個(gè)世紀(jì)的美國。首先，第一座機(jī)械式升降立體汽車庫就是在美國被建造而成的，而此時(shí)，當(dāng)立體車庫出現(xiàn)的時(shí)候，一直面臨難題的停車問題得到了很好的解決。隨著科技的發(fā)展，世界各國也都緊隨美國的后頭，更多種形式的立體車庫也開始在歐洲的國家出現(xiàn)。20世紀(jì)60年代，汽車方面的工業(yè)也逐步開始大力的發(fā)展，其中，在亞洲國家尤為凸顯，而私家車的數(shù)量更是急速上升，停車難的問題也跟著出現(xiàn)了。隨著逐漸的問題出現(xiàn)的越來越多，各個(gè)國家和其大小地區(qū)都開始注重機(jī)械式停車庫的研究，都取得了不錯(cuò)的發(fā)展，很有效地緩解了停車難的狀況。與此同時(shí)，也逐步作為了一個(gè)包含著立體車庫制造、安裝、使用和維修的產(chǎn)業(yè)鏈起步。其中，起步較早、發(fā)展較快的就是那些人口數(shù)量多，用車數(shù)量也大但占地面積不大的國家與或者地區(qū)，如：日本、韓國和我國的港、澳、臺(tái)。日本，在汽車行業(yè)方面頗有名氣，論到汽車車庫方面，他也是應(yīng)用機(jī)械式立體停車庫的首批國家之一，其中，新明和三菱重工就是其發(fā)展較為好且比較出名的企業(yè)。而其余發(fā)展的比較好的國家韓國、中國以及臺(tái)灣地區(qū)對(duì)于立體車庫的研究相較落后一些。八十年代期間，韓國引進(jìn)日本的技術(shù)，同時(shí)政府給予大力支持，讓立體車庫的技術(shù)研究突發(fā)猛進(jìn)，并在九十年代就能夠熟練掌握了。所以，在各國的重視政策之下，立體車庫已經(jīng)有了很多種種類，而且每年都以30％左右的速度在增加，發(fā)展比較穩(wěn)定。論國內(nèi)，跟國外的技術(shù)比起來，我國立體車庫方面技術(shù)的發(fā)展稍晚些，一開始研究的機(jī)械式立體車庫大部分都是仿日本生產(chǎn)的［10］。20世紀(jì)80年代，立體車庫首次出現(xiàn)在臺(tái)灣，而1989年的時(shí)候，垂直循環(huán)式立體車庫也開始在內(nèi)陸出現(xiàn)［9］，逐步的，90年代初期成為了立體車庫的技術(shù)引進(jìn)和消化階段［8］。同為80年代，我國也已經(jīng)接觸了立體車庫，可惜近20年沒有很大的發(fā)展空間，這方面技術(shù)也是沒有發(fā)展下去。到20世紀(jì)90年代末21世紀(jì)初，由于汽車工業(yè)和建筑業(yè)的快速進(jìn)步，轎車也隨著融入我們家庭，汽車的使用數(shù)量也快速上升，所需要的停車位也增多，此時(shí)的機(jī)械式立體車庫，開始受到國家的重視，得到良好的推廣與應(yīng)用很，并逐漸形成了新興的停車設(shè)備行業(yè)［11］。2015年，著力發(fā)展車庫技術(shù)的企業(yè)數(shù)目上升迅速，很快就達(dá)到近百家。在國內(nèi)立體車庫制造企業(yè)發(fā)展的同時(shí)，全國起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)也經(jīng)過近20年的努力，給機(jī)械式停車設(shè)備9大類產(chǎn)品均制定了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)［12］，這無疑是為機(jī)械式立體停車設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。如今，經(jīng)過先前的快速發(fā)展，機(jī)械式立體車庫行業(yè)也是進(jìn)入了穩(wěn)定發(fā)展階段，在將來，汽車的使用量會(huì)增多，機(jī)械式立體車庫的需求是很有潛力的。近幾年，停車問題的逐漸增多，國家的重視程度也迅速上升，國家和地方政府對(duì)此越來越重視，發(fā)布及出臺(tái)了十多項(xiàng)關(guān)于停車方面的法律法規(guī)和政策。正是在國家的重點(diǎn)關(guān)注之下，一種基于“新建建筑必須滿足自己產(chǎn)生的停車需求”的原則即配建車位指標(biāo)概念應(yīng)運(yùn)而生。隨著政策的進(jìn)一步落實(shí)，近些年各個(gè)城市大力建設(shè)配建車位以滿足人民的需求，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示：隨著城市建筑所配套建設(shè)的停車位數(shù)量越來越多，如今配建車位已經(jīng)約占整個(gè)城市停車位總量的80%，在一些城市配建車位的數(shù)量甚至能夠達(dá)到占全市95%。但是隨著國家城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，我國汽車的擁有量大幅提升以及我國房地產(chǎn)市場(chǎng)的持續(xù)萎縮，城市停車難的問題仍為解決，因此國內(nèi)機(jī)械式停車設(shè)備的市場(chǎng)重心也從以增加住宅小區(qū)所配套的停車位需求為主導(dǎo)的市場(chǎng)向以解決城市重點(diǎn)城區(qū)實(shí)際的停車需求為主導(dǎo)的市場(chǎng)轉(zhuǎn)變。所以，現(xiàn)在越來越多的人對(duì)小型機(jī)械立體停車設(shè)備進(jìn)行研究，經(jīng)過不懈的努力得出了許多有效的研究成果，研究出了不同類型的機(jī)械立體式停車設(shè)備，如簡易升降式的立體車庫、無避讓式的立體車庫等，但是這些機(jī)械立體式停車設(shè)備仍然存在著一些問題。小型機(jī)械式立體停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在停車和取車的過程中需要花費(fèi)駕駛員較長的時(shí)間停放，同時(shí)建設(shè)這些停車設(shè)備需要花費(fèi)的成本及維護(hù)維修費(fèi)用較高。因此，各大企業(yè)與高校投入大量的人力物力對(duì)此進(jìn)行研究，通過將計(jì)算機(jī)電子信息、液壓控制等技術(shù)的相互結(jié)合，以停車設(shè)備越來越智能化，存取速度越來越快、控制技術(shù)越來越成熟為目標(biāo)，在實(shí)際應(yīng)用停車設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，為未來機(jī)械立體式停車設(shè)備的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。1.3本設(shè)計(jì)應(yīng)解決的主要問題目前，基于立體車庫的分析，應(yīng)解決的問題主要有：車庫在存取車輛的時(shí)候，上下層車庫能相互不干涉；2、該車庫的存在不會(huì)影響隔壁車庫的運(yùn)作；3、車庫在存取車庫的過程，操作簡便；2發(fā)明問題解決理論2.1引言當(dāng)今社會(huì)，科技發(fā)展越來越快，人們的生活品質(zhì)也隨著上升，對(duì)身邊產(chǎn)品的要求也越來越高，“高質(zhì)量，低成本”是明顯的趨勢(shì)，這些要求無疑是給現(xiàn)在的設(shè)計(jì)人員出了個(gè)難關(guān)，無論是要求其有所會(huì)知識(shí)、思維能力，都得是需要很有能力的人進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，展示其產(chǎn)品的及時(shí)性、可靠性、先進(jìn)性以及經(jīng)濟(jì)性［20-22］。為此，對(duì)于設(shè)計(jì)人員如何提高產(chǎn)品各方面性能，對(duì)產(chǎn)品的創(chuàng)新、思維開拓方面都有新要求。在機(jī)械行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中一個(gè)十分重要的因素就是通過方法理論結(jié)合對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新，如何在概念設(shè)計(jì)階段對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新也成為企業(yè)研發(fā)的重要問題。國際上有很多著名設(shè)計(jì)理論，其中TRIZ理論較為突出，相較其它設(shè)計(jì)理論，TRIZ理論通過將問題標(biāo)準(zhǔn)化處理，逐步分析問題矛盾，最終結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)找到解決方案，具有較強(qiáng)思維發(fā)散性與可操作性。2.2TRIZ的定義TRIZ［23-27］(俄文縮寫)理論全稱為發(fā)明問題解決理論，是由前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇·阿奇舒勒先生創(chuàng)立。由于TRIZ理論的標(biāo)準(zhǔn)化、嚴(yán)謹(jǐn)性和普遍性，使其很快在各國得到發(fā)展。TRIZ研究團(tuán)隊(duì)耗費(fèi)大量人力物力對(duì)全世界的先進(jìn)專利進(jìn)行研究、總結(jié)，綜合各學(xué)科專業(yè)原理并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，最終總結(jié)出在發(fā)明創(chuàng)造過程中解決技術(shù)問題的規(guī)律方法。之后，阿奇舒勒綜合了這些規(guī)律和法則，形成了TRIZ理論，通過該理論可以有效加快創(chuàng)新進(jìn)程，快速得到高質(zhì)量的創(chuàng)新產(chǎn)品［28-35］。多年來的實(shí)踐效果反映出TRIZ理論在設(shè)計(jì)師進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)研發(fā)工作時(shí)具有良好的思路擴(kuò)展和引導(dǎo)作用，對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)領(lǐng)域具有重要意義?？偟膩碚f，TRIZ理論是一種創(chuàng)新研究工具，在發(fā)明創(chuàng)造過程中輔助人們分析問題根本矛盾并尋找對(duì)應(yīng)解決方法，正如著名的TRIZ專家Sawansky博士對(duì)TRIZ的定義：TRIZ是基于知識(shí)的、面向人的、發(fā)明問題解決理淪、系統(tǒng)化的方法學(xué)［36］。目前在解決工程問題時(shí)，TRIZ理論是最強(qiáng)有力的工具。2.3TRIZ理論體系TRIZ理論的核心思想主要體現(xiàn)在3個(gè)方面。首先，無論是一個(gè)簡單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，其核心技術(shù)都是遵循著客觀的規(guī)律發(fā)展演變的，即具有客觀的進(jìn)化規(guī)律和模式。其次，各種技術(shù)難題、矛盾和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過程的動(dòng)力。再就是技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展的理想狀態(tài)是用盡量少的資源實(shí)現(xiàn)盡量多的功能。傳統(tǒng)上，TRIZ的理論體系的表述方式如下圖2.1：圖2.1TRIZ經(jīng)典體系的表述方式TRIZ理論包含著許多系統(tǒng)、科學(xué)而又富有可操作性的創(chuàng)造性思維方法和發(fā)明問題的分析方法。而如今，經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，TRIZ理論已經(jīng)成為一套解決新產(chǎn)品開發(fā)實(shí)際問題的成熟的九大經(jīng)典理論體系，如：八大進(jìn)化法則、最終理想解、40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣、物理矛盾和四大分離原理、物一場(chǎng)模型分析、發(fā)明問題的標(biāo)準(zhǔn)解法、發(fā)明問題解決算法、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫。3小型立體車庫的總體方案擬定3.1目前小型升降立體車庫的分析此次設(shè)計(jì)，主要以簡易升降類立體車庫為主體來研究。在如今當(dāng)中，根據(jù)使用率較高的立體車庫種類中可知，不同升降形式的簡易立體車庫，其車庫車輛進(jìn)行多層停放時(shí)，實(shí)際過程中主要有三種不同類型的運(yùn)動(dòng)形式：升降運(yùn)動(dòng)、平移運(yùn)動(dòng)和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在簡易升降立體車庫最開始傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式大致都為最普通的升降運(yùn)動(dòng)，例如：俯仰傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中液壓缸的伸縮［40］、卷揚(yáng)機(jī)通過正反轉(zhuǎn)的方式帶動(dòng)鋼絲繩運(yùn)動(dòng)［41］、液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)剪叉式升降機(jī)構(gòu)［42］和卷揚(yáng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的鋼絲繩與滑輪組相互配合運(yùn)動(dòng)［43］實(shí)現(xiàn)上一層車庫升降，結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3.1簡易升降類立體車庫早期傳動(dòng)機(jī)構(gòu)圖目前，傳統(tǒng)的簡易升降立體車庫優(yōu)點(diǎn)有：運(yùn)動(dòng)簡單可靠、安裝費(fèi)用低等。因此，在生活中，使用范圍是較廣泛的，它的傳動(dòng)形式主要有電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)鋼絲繩向上提升、液壓缸俯仰驅(qū)動(dòng)向上提升、液壓缸垂直提升和鏈輪鏈條相互嚙合向上提升等，形式如圖3-2所示。圖3.2傳統(tǒng)簡易升降類立體車庫提升方式圖綜合以上內(nèi)容分析知，簡易升降類車庫通常情況下分為上下兩層結(jié)構(gòu)，大部分都是借助升降機(jī)構(gòu)或俯仰機(jī)構(gòu)完成汽車的停放，如當(dāng)下車車庫有的車的時(shí)候，我們又剛好要把車停到上層車庫去，這個(gè)時(shí)候就只能把下車車庫內(nèi)的車移動(dòng)出來需。于傳統(tǒng)的簡易升降形式的立體車庫來探究后，其現(xiàn)在所存在的最重要的問題就是：上層車庫車位在存放時(shí)，無法避免的因?yàn)橄聦榆噹燔囕v移出時(shí)造成不便。若根據(jù)立體車庫的客戶需求方面分析的話，歸根到底，簡易升降類立體車庫的服務(wù)對(duì)象就是我們這些生活著的人們。因此，要使簡易升降類立體車庫實(shí)際生活中廣泛應(yīng)用，就必須能夠讓我們這些服務(wù)群體感受到生活的便利，即能夠簡單快速的完成停車。就比如：在我們需要把車停放在上層車庫的時(shí)候，不需要考慮到下層車是否存在，不需要去把下層車移開。所以，此次設(shè)計(jì)就將從這方面問題進(jìn)行改良優(yōu)化。3.2小型立體車庫的因果分析3.2.1五個(gè)為什么分析以上節(jié)內(nèi)容來論，根據(jù)目前簡易升降類立體車庫所存在的問題進(jìn)行分析，先采用五個(gè)為什么“為什么”的方法進(jìn)行因果分析，通過一步步分析，得出有效的解決問題的方案。在存取上層車庫時(shí)候，下層車輛需要避讓。為什么？在下降過程中，在下層的車輛阻礙了讓上層車輛轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)的運(yùn)行路徑。為什么會(huì)阻礙機(jī)構(gòu)的運(yùn)行路徑？在上層存取前，需要把車輛轉(zhuǎn)移到下層車庫的位子上。為什么需要轉(zhuǎn)移到下層車庫的位子上？上層車直接在上層入庫比較難以實(shí)現(xiàn)。為什么難以實(shí)現(xiàn)？5、簡易升降車庫采用的機(jī)構(gòu)都是垂直的升降機(jī)構(gòu)或者俯仰機(jī)構(gòu)這類結(jié)構(gòu)較為簡單的機(jī)構(gòu)，其的存取路徑基本都會(huì)經(jīng)過下層車庫。那么，解決方案：可從機(jī)構(gòu)的存取路徑上入手。3.2.2因果軸分析由于車庫系統(tǒng)的不足，在此對(duì)其進(jìn)行因果軸分析，可進(jìn)一步地分析其產(chǎn)生的原因，再利用這些原因?qū)懗梢蚬S，用其表達(dá)出來，如圖3.3所示而因果軸的組成則是原因軸加上結(jié)果軸來表示，原因軸上，找到的因素為：1、下層對(duì)上層車的運(yùn)作路徑有阻礙、2、機(jī)構(gòu)運(yùn)作過程，下降點(diǎn)在下車位，會(huì)發(fā)生碰撞；3、機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)單運(yùn)作路徑較為單一；而結(jié)構(gòu)軸較為簡單，找到因素為：當(dāng)上層車需要存取時(shí)，下層車庫有車。然后，對(duì)因果軸進(jìn)行圖形化規(guī)范描述，如圖3.4所示。描述完后，得出下層車需要避讓的根本原因?yàn)椋?、機(jī)構(gòu)的運(yùn)作路徑過度；2、存取機(jī)構(gòu)的運(yùn)作過程不穩(wěn)定；3、下層降落點(diǎn)的存在造成了有害影響；4、上層車庫的直接入庫條件比較不足。5、選用的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度不夠。下層車需要避讓下層車對(duì)上層車庫的運(yùn)行路徑有阻礙下層車需要避讓下層車對(duì)上層車庫的運(yùn)行路徑有阻礙上層車需要存取時(shí)下層車庫有車機(jī)構(gòu)運(yùn)作路徑中，下降落點(diǎn)在下車位空間中上層車直接在上層入庫的條件不足機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)作路徑較為單一原因條件條件圖3.3簡易升降類立體車庫的因果軸分析模型不足方便性存取機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定運(yùn)作路徑存取機(jī)構(gòu)存在下層車輛存在位子下層降落點(diǎn)不足入庫條件上層車庫不足復(fù)雜程度存取機(jī)構(gòu)圖3.4簡易升降立體車庫的因果軸規(guī)范化模型3.3小型立體車庫的方案確認(rèn)3.3.1小型立體車庫主要的問題由之前的分析可知，目前的問題是：上層車輛較為難以實(shí)現(xiàn)直接在上層入庫，然后只能都通過下降至下層車庫所在的位子，再在下層入庫，然后通過機(jī)構(gòu)提升上去。在這個(gè)過程中，下層車庫會(huì)對(duì)上層車庫的運(yùn)行路徑造成阻礙，從而需要將下層車移開。此外，還可能會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樯舷聝奢v車在不同的時(shí)間段使用的原因，會(huì)對(duì)下層車輛的車主帶來麻煩，上層車輛的車主也會(huì)有所不便，即在下層車存取車時(shí)候，而上層車庫需要被使用的時(shí)候。3.3.2小型立體車庫的方案根據(jù)所分析的主要問題與阿奇舒勒矛盾矩陣的方法，對(duì)小型立體車庫一遍步驟后，在此對(duì)所能確定的方案進(jìn)行匯總與簡單介紹，如表3.1、表3.2。表3.1方案的沖突確認(rèn)過程匯總表表3.2方案的確認(rèn)匯總表在此，我們選取方案四來進(jìn)行深入研究與設(shè)計(jì)：阿奇舒勒矛盾矩陣立體車庫創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)施：（1）描述關(guān)鍵問題：上層車庫E移動(dòng)到下層需要把下層車挪開（2）將問題轉(zhuǎn)化為技術(shù)矛盾：如果通過非垂直路線下降，那么無需挪開下層車，但是機(jī)構(gòu)會(huì)變復(fù)雜（3）識(shí)別矛盾參數(shù)，B1為參數(shù)33使用方便性（可操作性），C1為參數(shù)37設(shè)備復(fù)雜性。（4）對(duì)照B1列C1行，查找阿奇舒勒矛盾矩陣如表1，獲得發(fā)明編號(hào)32、26、12、17，其中，32是指改變顏色、擬態(tài)，26是指復(fù)制，12是指等勢(shì)，17是空間維數(shù)變換。（5）根據(jù)所推薦發(fā)明原理，選擇17號(hào)空間維數(shù)變換，該發(fā)明原理就是講本來在二維面運(yùn)動(dòng)時(shí)所存在的問題，運(yùn)用過度到三維空間運(yùn)動(dòng)來消除。則根據(jù)空間維數(shù)變換的發(fā)明原理，將采用液壓托舉機(jī)構(gòu)的方法來實(shí)現(xiàn)。4液壓托舉式立體車庫的設(shè)計(jì)4.1車庫設(shè)計(jì)此立體車庫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由承載托盤機(jī)構(gòu)、底座、平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)、兩液壓缸、傳感器和控制系統(tǒng)組成?？蓺w為簡易升降類立體車庫。車庫總體結(jié)構(gòu)簡單、當(dāng)兩車處在承載托盤上且為上下兩層狀態(tài)時(shí)，為正常的儲(chǔ)存狀態(tài)。上層車庫的原理大致為，由平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的上下層移動(dòng)，移動(dòng)過程由平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)中原動(dòng)臂處的液壓缸水平伸縮運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)如下圖4.1。整個(gè)車庫結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，且上層和下層車庫互相獨(dú)立，機(jī)構(gòu)安全護(hù)鎖，運(yùn)行可靠，效率也高。圖4.1車庫簡圖4.2機(jī)構(gòu)介紹平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)平行四邊形連接桿分別連接兩個(gè)液壓缸組成。液壓缸水平裝在平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)上方的一側(cè)，缸體底部和液壓導(dǎo)桿頂端都有活動(dòng)銷軸的連接裝置，缸體底部和底盤連接，液壓導(dǎo)桿頂端和平行四邊形連桿上凸起部位的原動(dòng)臂連桿連接，令平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)在液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)過程中向上轉(zhuǎn)動(dòng)。平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)與液壓缸一起安裝在底座上，平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的另一端（與液壓缸相反端）與連桿構(gòu)成托盤托架，托盤托架與承載托盤底部相連。4.3運(yùn)動(dòng)分析當(dāng)車庫的上層有車停放且已經(jīng)儲(chǔ)存完畢的時(shí)候，，整個(gè)托舉機(jī)構(gòu)是直立的狀態(tài)。即連桿機(jī)構(gòu)為與地面成垂直狀態(tài)，托架在最上方被托舉靜止不動(dòng)的狀態(tài)。此時(shí)，當(dāng)車庫需要運(yùn)作的時(shí)候時(shí)，托架部分需往下層移動(dòng)，可以通過操作控制面板上的頂層存車按鈕，液壓缸準(zhǔn)備開始運(yùn)作，此時(shí)，車庫上裝的傳感器開始工作，當(dāng)檢測(cè)到車庫滿足運(yùn)行的條件后，液壓缸開始伸出，推動(dòng)者原動(dòng)臂，使連接桿開始往下層轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)，連接桿以B、B’、A、A’為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，以緩慢的速度把托架降至下層，放平在地面，如圖4.2。圖4.2平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)簡圖反之，降至下層時(shí)候，若有停放的車入庫后停在承載板上，按動(dòng)控制面板上的按鈕，液壓系統(tǒng)重新工作，液壓缸的伸縮桿開始收縮，帶著平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)托舉著托架和承載板與車做類圓曲線的往返運(yùn)動(dòng)。當(dāng)液壓缸收縮至極限的時(shí)候，也是最初的直立狀態(tài)，車輛位于最高位子，此時(shí)整個(gè)機(jī)構(gòu)各部分都處于穩(wěn)定狀態(tài)。4.4機(jī)構(gòu)的自由度分析每設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)，或者認(rèn)真解析一個(gè)機(jī)構(gòu)，首先做的就是他的自由度分析和計(jì)算。計(jì)算公式為：(式4.1)式4.1中：F——機(jī)構(gòu)的自由度；N——機(jī)構(gòu)活動(dòng)構(gòu)件數(shù)；P1——機(jī)構(gòu)中低副的數(shù)目；Ph——機(jī)構(gòu)中高副的數(shù)目。得出結(jié)果后，若F=0的話，這個(gè)結(jié)構(gòu)為剛性桁架結(jié)構(gòu)，則構(gòu)件之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)［37］。若原動(dòng)件數(shù)目>F時(shí)，則各機(jī)構(gòu)無確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)［38］；若原動(dòng)件數(shù)目<F時(shí)，則該機(jī)構(gòu)容易在薄弱處發(fā)生損壞。但若是當(dāng)機(jī)構(gòu)自由度F>0時(shí)，此時(shí)，也正是機(jī)構(gòu)中原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)自由度數(shù)值相同時(shí)，也證明此機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)［39］。如圖4.2中所示，下方的連桿AC與連桿A'C通過橫連桿11’和橫連桿22’剛性連接，使得AA'C'C形成一個(gè)框形構(gòu)件；同理，上方的連桿BD與連桿B’D’通過橫連桿33’和橫連桿44’剛性連接，也令得BB'D'D形成一個(gè)框形構(gòu)件；AB與A'B’是一起安裝在底座上的，它們兩個(gè)也形成一個(gè)構(gòu)件；而連桿CD與連桿C'D處于連接部位，他是由平行四邊形連接桿和托架與載車板連接并成為一體。所以，構(gòu)件中的A'、B’、C'、D’形成了虛約束。經(jīng)過計(jì)算，平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的自由度為：F=3×3-2×4-0=1，所以它的自由度為1，把框型結(jié)構(gòu)BDD'B’（與兩個(gè)液壓缸連接的結(jié)構(gòu)）作為原動(dòng)件，原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)自由度數(shù)值相同，都為1，所以這個(gè)機(jī)構(gòu)具有確定的運(yùn)動(dòng)軌跡［40］。4.5平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)行軌跡分析下面用解析法進(jìn)行分析，對(duì)象是平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)上任意一點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡［41］，如圖4.3所示。以連桿BD為原動(dòng)件，取B點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，則連桿DC延長桿上一點(diǎn)E的運(yùn)動(dòng)軌跡方程為：（式4.2）參考運(yùn)動(dòng)軌跡方程4.2可以得出，點(diǎn)E，是連桿DC延長桿上的任意一點(diǎn)，他的軌跡是由主動(dòng)連桿BD決定的半圓弧形，這個(gè)半圓弧的回轉(zhuǎn)半徑就等于連桿BD或AC的長度，即R=LBD或者R=LAC，其圓心坐標(biāo)為（LCEcosβ+LDC，LCEsinβ）。圖4.3平行四邊形連桿結(jié)構(gòu)簡圖再用圖解法來對(duì)另一部分的托架上任意一點(diǎn)e的軌跡進(jìn)行分析，如下圖3.10所示。圖中，巧妙地畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)期，在不同位置上的運(yùn)動(dòng)示意圖，可以看出其運(yùn)動(dòng)軌跡。參考圖4.4，會(huì)知道托架上任意一點(diǎn)e的軌跡，是由主動(dòng)連桿bd決定的圓弧，該圓弧的回轉(zhuǎn)半徑就等于連桿bd或ac的長度，即r=lbd或r=lac，圓心坐標(biāo)0位于距離a點(diǎn)的lce之處，即長度Lao=Lce此外，通過圖4.4也可以看出，我們的平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的最大高度和水平位移的距離，也就是連桿ac或bd的長度。圖4.4機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖4.6托舉機(jī)構(gòu)的受力分析機(jī)構(gòu)的液壓缸作用于平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的原動(dòng)臂連桿，當(dāng)位于某一時(shí)刻的C點(diǎn)、D點(diǎn)、E點(diǎn)受力情況分析，如圖4.5所示。圖4.5機(jī)構(gòu)受力分析簡圖承載托盤除了受到承載車輛的重力，還有托盤自重，假設(shè)合并起來后的重量為Go，重心的位置如圖4.5所示。承載托盤除了受到重力Go外，還要受到機(jī)構(gòu)連桿AC和DC的作用力，整個(gè)機(jī)構(gòu)在液壓缸的作用下，保持一種穩(wěn)定的狀態(tài)［42］。E點(diǎn)受力平衡方程：（式4.3）C點(diǎn)力矩平衡方程：（式4.4）通過各點(diǎn)受力情況和方程等式可以看出，在整個(gè)水平托舉或下降動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)過程中，在任一點(diǎn)的平衡狀態(tài)，所需液壓缸的動(dòng)力FEF，是隨著托舉機(jī)構(gòu)所處于的位置狀態(tài)的不同而不同的。5小型立體車庫的各參數(shù)確認(rèn)5.1承載托盤的設(shè)計(jì)5.1.1承載板的參數(shù)確定液壓托舉式小型立體車庫的車容量為兩輛，車型現(xiàn)選擇中小型車型為例，尺寸上限設(shè)定為：總長4800mm，寬1800mm，總高1550mm，重1700kg。承載托板尺寸，也即汽車載車板的尺寸，考慮到停放要求，肯定比車型的尺寸大，則設(shè)定為：總長5800mm，寬2300mm，厚度5mm。由于對(duì)應(yīng)力的承受能力要求較高，故底板的材料選為45號(hào)鋼，密度為7.85×103kg/m3，根據(jù)質(zhì)量公式公式：（式5.1）則根據(jù)公式5.1托盤的質(zhì)量為：由于車上可能還有其他附件或者物品，因此將托板的質(zhì)量修整為m板=530N重量G板=530×10=5300N 5.1.2承載板的應(yīng)力校核當(dāng)汽車停在底板上時(shí)，由于每個(gè)車輪與底板的接觸面積為0.02平方米，總的接觸面積為0.08平方米，當(dāng)人在車?yán)锩?，再加上其他?fù)重，以及汽車的自重，底板受到的力為：（式5.2）則：45鋼的抗拉強(qiáng)度［σ］=610Mpa根據(jù)應(yīng)力公式：（式5.3）底板上接觸面的擠壓應(yīng)力為：<［σ］故材料及其底板尺寸選擇滿足要求。5.2液壓平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.1托架部分托架的參數(shù)確認(rèn)在連桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，托架起著極其重要的部分，他是撐起上層車庫的重要角色，此處，選用材料為Q235鋼，厚寬為75×150mm的鋼架作為機(jī)構(gòu)機(jī)架，體積為V1=0.24m3,與托板接觸面面積S1=3.09m,架子部分總長度為l=2.3m，則根據(jù)公式5.1托架的總質(zhì)量為：重量為：這部分總重量為：其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5.1所示：圖5.1托架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)托架的最大彎曲應(yīng)力校核當(dāng)托架托著承載板的時(shí)候，和懸臂梁受均勻載荷時(shí)候的情況相同，可歸為一類研究。當(dāng)受到均勻載荷時(shí)，彎矩的公式為：（式5.4）均勻載荷q的公式為：（式5.5）則根據(jù)公式5.4、5.5當(dāng)受到均勻載荷q的時(shí)候，最大彎矩為：矩形鋼材的截面系數(shù)公式為：（式5.5）式5.5中，a——寬b——厚所以其截面系數(shù)為：此時(shí)應(yīng)力計(jì)算公式為：（式5.6）所以根據(jù)式子5.6實(shí)際應(yīng)力為：最大許用彎曲應(yīng)力為：［σ］=158MPa=158×106Pa>σ1；故材料及其托架尺寸選擇滿足要求。［Q235參考資料］Q235鋼許用彎曲應(yīng)力［σ］=158MPa許用剪切應(yīng)力［τ］=98MPa許用擠壓應(yīng)力［σ］p=240Mpa5.2.2平行四邊形連接桿部分平行四邊形連接桿參數(shù)的確定平行四邊形連接桿，同托架部分一樣，是搬運(yùn)上層車庫的重要結(jié)構(gòu)，還再運(yùn)作工程中，起著主要的支撐作用。在此，選用材料為Q235鋼，厚寬為100×100mm的鋼架，機(jī)構(gòu)連桿部分的總長為5400mm，體積為V2=0.63m3，則根據(jù)式子5.1連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量為：重量為：當(dāng)整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)作時(shí)候，連桿機(jī)構(gòu)所受的總重力為：其結(jié)構(gòu)分為上下兩個(gè)機(jī)架，由銷軸和其他部件連接后構(gòu)成平行四邊形連桿，設(shè)計(jì)如圖5.2所示：圖5.2連桿上下部分機(jī)架連桿機(jī)構(gòu)的最大彎曲應(yīng)力校核當(dāng)平行四邊形連接桿機(jī)構(gòu)開始工作的時(shí)候，情況可當(dāng)做懸臂梁正常受力的來分析此時(shí)，彎矩計(jì)算公式為：（式5.7）式子5.7中，P——所承受力A——到受力點(diǎn)的距離根據(jù)公式5.7，最大彎矩為：根據(jù)公式5..5矩形鋼材的截面系數(shù)為：所以根據(jù)公式5.6實(shí)際應(yīng)力為：；故材料及其機(jī)構(gòu)尺寸選擇滿足要求。5.2.3液壓缸的選擇液壓系統(tǒng)，在本設(shè)計(jì)中采用液壓作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，液壓源采用獨(dú)立的液壓站提供液壓動(dòng)力，通過調(diào)節(jié)液壓的同步系統(tǒng)，使兩個(gè)液壓缸能夠同步工作，完成好液壓桿的伸縮。液壓缸選用雙作用式活塞式液壓缸，固定方式為缸筒固定，選材為鑄鋼，液壓的活塞桿要拉起車輛、承載板和托板，載荷相當(dāng)大。要活塞桿成功拉起，因此在此設(shè)計(jì)桿的最大工作負(fù)載為Fw=G2=90510N。取穩(wěn)定安全系數(shù)nst=6，活塞桿長度l=1200mm根據(jù)公式：（式5.8）桿的臨界壓力由公式：（式5.9）式5.9中，E——鋼材的彈性模量，這里E=210paI——活塞桿截面的慣性矩（m4）；——活塞桿的長度(m)求得：又有：（式5.10）于是根據(jù)式5.10求得桿的直徑約為d=0.0526m，查表GB2348-80《活塞桿直徑系列》，取d=56mm。估算立體車庫液壓缸的工作壓力大7MPA，故查表《液壓缸工作壓力與活塞桿直徑》，得液壓缸推薦內(nèi)徑為：（式5.11）所以：根據(jù)公式：（式5.12）式5.12中，p——液壓鋼的工作壓力（Pa）；F——工作循環(huán)中最大的外負(fù)載（N）；ηcm——液壓鋼的機(jī)械效率，這里取0.95于是求得液壓鋼的工作壓力為：根據(jù)缸底厚度的計(jì)算公式：（式5.13）式5.13中，Py——為試驗(yàn)壓力，根據(jù)缸的工作壓力，這里取額定壓力Pn為20MPa，由于Pn>16MPa,所以Py=1.25Pn[σ]——為材料許用應(yīng)力，為100MPa所以，缸底厚度為：缸筒壁厚δ用強(qiáng)度條件來算。設(shè)計(jì)選用無縫鋼管材料，一般取薄壁圓筒結(jié)構(gòu)，即，則取δ為8mm液壓缸的導(dǎo)向長度滿足以下要求（式5.14）式5.14中，L——液壓缸的最大行程，這里取200mm；于是，活塞寬度取。為了減少加工難度，一般缸筒長度不超過內(nèi)徑的20倍，這里取1000mm。5.2.4銷軸的設(shè)計(jì)銷軸的參數(shù)確定根據(jù)《銷軸國家標(biāo)準(zhǔn)新版-GB/T882-2008》表內(nèi)容所示，先選取公稱直徑d=55mm的銷軸作為平行四邊形連桿與托架之間的連接軸，軸總長度為L1=280mm，選用45號(hào)鋼，其余的尺寸如：dk=72mm，d1=10，k=11，Lh=14，如圖5.3。再選取平行四邊形連桿與底座之間的銷軸，尺寸同上，軸總長度為L2=380mm。5.3銷軸液壓缸與平行四邊形連桿原動(dòng)臂、底座之間的連接軸，選取公稱直徑為d=80mm的銷軸，軸總長度為280mm，選用45號(hào)鋼，其他尺寸如：dk=100mm，d1=13，k=13，Lh=16。銷軸的強(qiáng)度校核首先，先檢驗(yàn)公稱直徑d=55mm的銷軸強(qiáng)度，：銷軸的抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算：（式5.15）式5.14中：M——銷軸承受對(duì)策最大彎矩；W——銷軸抗彎截面模數(shù)；［σw］——許用彎曲應(yīng)力，對(duì)于45號(hào)鋼［σw］=360MPa銷軸的抗彎截面模數(shù)公式為：（式5.16）則根據(jù)式5.15與5.16：故材料及其銷軸尺寸選擇滿足要求。檢驗(yàn)公稱直徑d=80mm的銷軸強(qiáng)度：根據(jù)式子5.15與5.16許用彎曲應(yīng)力為：式中的A——彎矩距離，這里數(shù)值等于活塞桿長度故材料及其銷軸尺寸選擇滿足要求。5.3底座的設(shè)計(jì)5.3.1底座的選材與整體設(shè)計(jì)底座的設(shè)計(jì)和連接方式就如圖5.4所示，是整個(gè)車庫機(jī)構(gòu)運(yùn)行的基礎(chǔ)，材質(zhì)選擇45號(hào)鋼。圖5.4底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.3.2底座的校核當(dāng)整個(gè)機(jī)構(gòu)處于直立狀態(tài)的時(shí)候，是底座所承受的力最大的時(shí)候，連桿機(jī)構(gòu)與底板的總的接觸面積為0.077平方米，給予底座的力為：F=G2=90510N45鋼的抗拉強(qiáng)度［σ］=610Mpa根據(jù)公式5.3底板上接觸面的擠壓應(yīng)力為：<［σ］故材料及其底座尺寸選擇滿足要求6車庫仿真建模這里，我們運(yùn)用CAIA進(jìn)行此次設(shè)計(jì)的立體車庫仿真。主要模擬車庫在存取車庫的運(yùn)行過程。模擬開始階段，如圖6.1所示，車庫初始狀態(tài)如下：圖6.1車庫初始狀態(tài)此次設(shè)計(jì)的立業(yè)車庫，主要是動(dòng)力源來自于液壓缸，模擬開始，液壓缸開始工作，伸縮桿開始收縮，通過平行四邊形連桿的原動(dòng)臂施力，帶著連桿機(jī)構(gòu)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿機(jī)構(gòu)又帶著托架與載車板一起上升，在車板上升過程平穩(wěn)，板身不會(huì)發(fā)生傾斜，平穩(wěn)地到達(dá)最高點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)過程中，液壓缸伸縮桿一直處于收縮狀態(tài)，達(dá)到最高的時(shí)候也是極限收縮的時(shí)候。如圖6..2所示，即為車庫完全上升后的狀態(tài)。圖6.2車庫直立存車完畢狀態(tài)7總結(jié)經(jīng)過此次對(duì)立體車庫的研究，讓我知道了很多關(guān)于車庫的知識(shí)，也了解到了之前所不知道的各種立體車庫現(xiàn)狀，認(rèn)識(shí)到了立體車庫的美好前景，尤其對(duì)簡易升降類車庫。相信隨著現(xiàn)在就技術(shù)得不斷提升，簡易升降類立體車庫也會(huì)越來越多的種類，功能越來越齊全，也越來越智能化?！巴＼囯y”問題的存在，一直困擾著我們好久，即便現(xiàn)在有立體車庫的出現(xiàn)，其相關(guān)技術(shù)也逐漸在各個(gè)國家發(fā)展、成熟，但仍然在好多地方仍沒有普及，在此希望不管是簡易升降類立體車庫還是其他種類，立體車庫都應(yīng)該被更加深入的研究，讓我們更快地解決停車難題。參考文獻(xiàn)［1］中國重型機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)停車設(shè)備管理委員會(huì).機(jī)械式立體停車庫［M］.北京：海洋出版社，2001［2］王沖.巷道堆垛式立體車庫研究［D］.西安：長安大學(xué)，2015.［3］寧云峰.簡易升降式立體停車設(shè)備的設(shè)計(jì)［D］.上海：東華大學(xué)，2017.［4］馬巖，武路鵬，吳哲.基于Ansys的數(shù)控立體倉庫升降車底座優(yōu)化［J］.包裝工程，2014，35（07）：81-85.［5］范紅紅，房華.簡易升降式立體車庫提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2015（12）：34-36.［6］李文無避讓式立體車庫的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化D］.武漢：華中科技大學(xué)，2016.［7］王相峰.智能立體車庫控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)D］.柳州：廣西科技大學(xué)，2015.［8］劉爽.PJSC型立體停車設(shè)備研究［D］.阜新：遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2012.［9］呂二蒙.單體式無避讓立體車庫主體結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計(jì)研究［D］鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2016.［10］龔文.我國機(jī)械式停車設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系［J］.機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2014，（2）：15-8.［11］王清潔.框架式立體車庫控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)研究［D］鄭州：河南工業(yè)大學(xué)，2015.［12］林夫奎.機(jī)械式停車設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)體系介紹及國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容對(duì)比［J］.起重運(yùn)輸機(jī)械，2017（09）：60-65.［13］周前飛，丁樹慶，慶光蔚，胡靜波，倪大進(jìn)，曹明.機(jī)械式立體車庫防誤入預(yù)警系統(tǒng)研究［J/OL］.機(jī)電工程技術(shù)，2018（12）：26-30［14］張海飛，李建國，王小農(nóng).單巷道自動(dòng)化立體車庫庫位布局淺析［J/OL］.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）：1-7［15］莫玲，張旭波AGV搬運(yùn)立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J/OL］輕工科技，2018（11）：49-53.［16］楊鵬程，張俊，明瑞軒，胡文龍，劉軒松，李威爾.雙層旋轉(zhuǎn)式停車庫的三維設(shè)計(jì)與仿真分析［J/OL］.輕工科技，2018（11）：68-70.［17］胡文龍，張俊，李威爾，劉軒松，明瑞軒，楊鵬程.懸浮式旋轉(zhuǎn)停車庫的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械研究與應(yīng)用，2018，31（05）：91-93.［18］鄒智恒，楊瑩，鐘燕，向吳南，李林，基于變胞五桿機(jī)構(gòu)雙層立體車庫設(shè)計(jì)［J］機(jī)械研究與應(yīng)用，2018，31（06）111-112.［19］高杰.新型子母車式立體停車設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析［D］.天津：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，2015.［20］趙松年，佟杰新，盧秀春．現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法［M］一匕京：機(jī)械工業(yè)出版社．2004．1［21］張維剛等．現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法(英文版)［M］．北京：科學(xué)技術(shù)出版社．2005．1［22］覃文潔，程穎．現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法概論［M］．北京：北京理工大學(xué)出版社．2007．4［23］檀潤華．創(chuàng)新設(shè)計(jì)一TⅪZ：發(fā)明問題解決理論［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2002［24］趙新軍．技術(shù)創(chuàng)新理論(TRIZ)及應(yīng)用［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004［25］WhatisTRIZ［EB／OL］．TRIZJoumal,httpJ／www．triz-journal．com．2006-12-1［26］AltshuUerG．S．Andsuddenlytheinventorappeared-TRIZ［M］．Worcester：TechnicalI衄ovmionCenter．1996：l～76［27］AltshuUerG．S．Theinnovationalgorithm［M］．Worcester：TechnicalIIlrIovmionCenter．1996：1～76 ［28］ChenJahauLewis.LiuChih-ChenAneco-innovativedesignapproachtheTRIZmethodwithoutcontradictionanalysis［J］，.TheJoumalofSustainablkeProductDesign，2001（1）263-272［29］ZHAOJin，LIHi.InnovationDesignMethodforElectronicConsumingProductsFiguresBasedonTRIZ［U］.JourmalofElectronicScienceandTechnologyofChina.2006，4（1）：93-96［30］檀潤華，張瑞紅，曹國忠.基于TRIZ的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)想產(chǎn)生［J］管理工程學(xué)報(bào)，Vol19（4）：141-143［31］TanRunthua.MacroprocessmodelforproductinmovationusingTRIZ［J］，IDPT-2005.Beijing.China-78.TRIZJoumal，http//，Sept，2005［32］TanRunthua，Processoftwostageanalogy-baseddesigncmployingTRIZ［J］，ThelstIFIPWorkingConferenceonComputerAidedInnovation，ULM，Germany，2005［33］CaoGuozhong，TanRuiuaandZhangRuihong.CaseStudyBasedonTRIZ:SpeedyCutingoffValve［J］.TRIZJournal2004.07［34］LiuYingmci，TanRunhua.InmovationdesignandapplicationbasedonTOCandTRIZ［J］.ProccedingsofIntermationalConferenceonManufacturingAutomation，2004.10.26-29［35］檀潤華，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)若干問題研究進(jìn)展［J］，機(jī)械工程學(xué)報(bào).2003，39（9）：11-16［36］張青華.基于TRIZ的技術(shù)進(jìn)化理論研究及工程應(yīng)用［D］天津：河北工業(yè)大學(xué)，2002.12［37］高中庸，孫學(xué)強(qiáng)，汪建曉.機(jī)械原理［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011.［38］張偉社.機(jī)械原理教程［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2001.［39］韓玉成，王少若.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2009.［40］歐陽中和，俞敏輝.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)［M］.長沙：中南大學(xué)出版社，2008.［41］周先輝，田光輝.一種對(duì)稱雙平行四邊形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2006（7）：76-77.［42］陳剛.液壓驅(qū)動(dòng)平行四邊形舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析［J］.機(jī)械工程師，2016（1）：133-134.謝辭歷經(jīng)幾個(gè)月之久，畢業(yè)設(shè)計(jì)也迎來了尾聲，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程里碰見許多的困難和挫折，但全都在老師及同學(xué)們的幫助下順利解決了。在此次坎坷的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際，我想在論文結(jié)尾里感謝曾經(jīng)幫助我的他們。我要特別感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師宋長森老師的細(xì)致照顧和悉心指導(dǎo)，以及不厭我叨擾的同學(xué)，比如遠(yuǎn)程幫忙翻書找資料之類。每每畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到坎坷，又由于此次疫情的緣故，未帶書籍資料什么回來，只能拜托同學(xué)、老師和不靠譜的網(wǎng)絡(luò)。不過好在，宋長森老師對(duì)于我更是十分關(guān)心，在整個(gè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)中多次熱心解答我所遇到的疑惑并經(jīng)常善意的提醒我完成進(jìn)度。在此謹(jǐn)向宋長森老師致以真誠的謝意和崇高的敬意。同時(shí)也非常感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們。附錄附錄1InnovationDesignMethodforElectronicConsumingProductsFiguresBasedonTRIZManystudiesaboutinnovationdesignhavebeendoneinChinaandtheworldrecently,butthesestudiesaremostlycentralizedontheinnovationfordesigntheoryandfunctionofproduct.Besidesfunctionsoftheproduct,figureisanothercriticalfactorwhichdeterminescompetitivenessforarapidlyupdatingelectronicconsumingproduct.Howtodevelopproductswhichwillleadtrendofthetimesandattractcustomersrapidly?It'saproblemthatallproductdesignerswanttosolve.ThusthispaperisaimedatresearchingtheinnovationdesignofelectronicconsumingproductsfiguresbasedonTRIZ.Usingthetechnicalevolutionprinciple,combiningconsumerpsychologyandsomerelevantknowledgeonproductmodelingmethodology,theevolutionpatternsandevolutionpathsforinnovationfiguresdesignofelectronicconsumingproductshavebeenputforward.TRIZwasfirstlydevelopedbyaformerSovietUnionengineerinlate1940's.It'sacomprehensiveandsophisticatedtheoreticalsystemwhichcomprisesofallkindsofmethodsandalgorithmsusedintechnicalproblemsorinnovativedesign.Throughthedevelopmentofmorethan60years,TRIZhasbecomeapowerfulmethodforproblemsandsolutionscomeacrossinindustrialandscientificfields,fortheevolutiontrendsinthesefields.Researcherscanapplytheseprinciplestopredictthetrendoftheproductdevelopmentandsteerthestrivingdirection2].TheheuristicmethodinTRIZfacestodesigners,insteadofmachine.ComputersoftwarebasedonTRIZisjustplayinganaidedrole,ratherthanreplacingdesignercompletely.Itisthecombinationofmethodsandtoolswhichhasbeenofferedtodesignersfordealwithrandomproblems.PlentyofstudiesaboutproductdesignprincipleandfunctiononTRIZtheoryhaveobtainedconsiderableachievements.Forexample,the"GoldfireInnovation"developedbyInventionMachineCorporation;the"Pro/lnnovator"developedbyIWINT,Inc;andinChina,the"InventionTool2.0"whichhasbeendevelopedbyHebeiUniversityoftechnology.However,studiesonproductfigureinnovationdesignarequitefew.1BasicClassificationandFigureAnalysis1.1BasicClassificationsTherearevariouselectronicconsumingproductsinthepresentmarket.Thebasicclassificationwasgiven,accordingtotheiruse,shownasTab.1.AscanbeseenfromTab.1,someproductsaretraditionalandhaveexistedfortensofyears,somearenovel,developedonlyfewyearsage.Forreflectingthedevelopmentofproductsfiguresall-round,sometraditionalproductswereselectedbyauthortoresearch.1.2FigureAnalysisByanalyzingtraditionalproductsfigure,itcanbefoundthatthevolumeofsomeproductsaremoreandmorelittle,thefigurebecomesgentleandcolorful,andthedesignisincreasinglytosatisfythedemandofperson.Mobilephoneisagoodexample.SomepicturesofmobilephonewereshowninFig.1,whosefiguresgiganticallychangedduringrecent20years.Thefirstpicturewastheprimarymobilephonein1983.Ithadabigvolume,woodenfigure,monotonouscolor,andheavytocarryout.Thesecondpictureisthestyleintheendof1980s.It'sthefirstfolder-typemobilephone,sothedangerofaccidentallydialingcanbeavoided.Thethirdpictureistheproductstyleinthemid-1990s,whichhasbeenadoptedbymanymobilephonemanufacturersinthatperiodforlittlevolumeandrichercolor.Sincethen,thefiguredesignofmobilephoneisclassifiedmoreclearly.Ononehand,itcouldbedividedintofold-typeandunfold-type;ontheotherhand,dividedintointernalantennaandexternalantenna.Inoneword,notonlycolorandfigureofmobilephonebutalsothefeelandqualitysensehavebecomeincreasinglyharmoniousandcordial.Thedevelopmentofmobilephoneshasgonethroughsimulatedtimes,GSMtimes,2.5Gtimesand3Gtimes.Thesecouldnotbewell-behavedwithouttechnicaladvance.Thefiguresarealsoimprovedalonewiththetechnicaladvance.Forcommonproducts,suchaswasherorradio,theirfigureshavebeenchangedrevolutionarilywiththetechnicalimprovementtoo.Theirfiguresareneversinglestraightlines.Theirformsarealsograduallydiversified.Thedifferentfigureevolutionperiodofwasherandradio,inrecent20years,wasshownasFig.2andFig.3.Besidesthethreekindsofproductsmentionedabove,tenskindsofelectronicconsumingproductscontourhavebeenstudied.Thedetailswillnotbeintroducedinthispaper.2EvolutionPatternsandEvolutionPathsProductsfigureshastwoaspects,oneaspectisartisticthatbelongstopsychologycategory.Theotherisscientificthatchangescontinuouslywithtechnicalinnovation.So,technicalevolutionprincipleinTRIZtheoryisintroducedtodiscusstheevolutionpatternsandevolutionpathsoftheproductsfigures.Thensomeprinciplesshouldbefollowed,andsomepatternsshouldbeappliedmechanicallyintheproductsfiguresinnovationdesign.Thismethodisveryhelpfulfordesignerstofindthedesignthinkingofthenewgenerationsproductscontourassoonaspossible.2.1EvolutionPatternsofProductContourFromthefigureanalysisaboveall,similarpatternsandregularswhichexistedinthedevelopmentsandchangesofdifferentelectronicconsumingproductscouldbefound.Givenanexamplewithwasher,thestifflinesofwasherarereplacedgraduallybycurves.Increasingthedegreeofcurveofproductcontourhasbeenembodied.Theformsofwasheralsodevelopedfromsingletodiversitystepbystep,somewasherssuitedthemasses,andsomesuitedthechildrensuchasthewasherlikeeggorbellpeppershowninFig.2.Increasingthedegreeofdiversityofproductfigureshasbeenreflected.Atthesametime,thefiguresofwasherhavebeenalsodevelopedfromrigidmachinetoartisticworkwithcordialandsatisfyingthedemandofcustomer'svisualappreciation.Increasingthedegreeofhumanityandharmonyofproductfigurehasbeenadequatelyembodied.Thenthesevenevolutionpatternsofproductsfigureshavebeensummedup,showninFig.4.Pattern1:IncreasethedegreeofharmonyThisevolutionpatternisthemostbasicone.Boththeharmonyofproductitselfandtheharmonyofproductbetweenuserandenvironmentareimportantforproductfiguredevelopment.Pattern2:IncreasethedegreeofcurveThispatternindicatedthatstraightlinehasbeenchangedtocurve,planehasbeenchangedtocurvedsurface,andcubichasbeenchangedtocylinderandsoon.Pattern3:IncreasethedegreeofwholeItmeansthatmanydifferentpartsofproductfigurearecombinedtogetheroverallgradually.Pattern4:IncreasethedegreeofhumanityThebigbulkofproductscanachievetheirfunctionbyonlypassingthroughtheoperationofusers.Therefore,productsdesignmustfocusontheoperationandtheaestheticinterestofconsumer.Whenusingsomeproduct,ifitgoesbeyondthisscopethatthephysiologicalconditionofuserhimselfandthecontrolabilityforproduct,userwouldfeeluncomfortableorcouldnotreachtheuseefficiency.Forexample,whendesignedsomeelectronicconsumingproductswhichoperatedbyhands,thescopeandthemannerofoperationwithhandmustbeconsideredtoalleviateexhaustinghandasfaraspossible.Thentheoptimumeffectandpsychologicalfeelingscouldbegained.Allthesewouldbeembodiedinthispattern.Pattern5:Increasethedegreeofmulti-channelThemeansofthispatternwasthattheconceptandstyleofotherfields,suchascity,building,automobileanddressetc,w