歡迎參加第十三屆產(chǎn)品創(chuàng)新數(shù)字化國(guó)際峰會(huì) 11月29-30日 天津

    1 概述

    隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展和城市現(xiàn)代化水平不斷提高，汽車持有量也迅速增長(zhǎng)，停車難的問題，已經(jīng)成為影響和制約城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。為解決這一難題，機(jī)械式立體車庫(kù)應(yīng)運(yùn)而生，其具有節(jié)省占地面積、出入庫(kù)管理方便、存取車省時(shí)省力、配置靈活等特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的地面停車向空間模式發(fā)展，形成新型立體停車模式，已經(jīng)成為緩解城市“停車難”問題的一有效途徑。

    相較于其他立體式車庫(kù)，深井式地下車庫(kù)以垂直升降式立體車庫(kù)為原型，如圖1所示，其單井地面建筑面積僅占一個(gè)車位，而地下施工面積只需三個(gè)車位，充分利用了地下空間，并采用左右兩側(cè)存取車的方式。該車庫(kù)能很好的融入城市各種設(shè)施環(huán)境中，為城市的建設(shè)與發(fā)展提供了一條新的思路，成為解決城市停車難的問題的重要途徑，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

    圖1 深井式地下車庫(kù)立體圖

    2 CAE分析

    深井式地下車庫(kù)存取車的主要部件為升降平臺(tái)、梳叉式橫移系統(tǒng)和存車架組成，如圖2所示。其工作原理為：梳叉式橫移系統(tǒng)位于升降平臺(tái)上方，用于安全存取車，由置于升降平臺(tái)內(nèi)的液壓系統(tǒng)動(dòng)力源提供動(dòng)力，經(jīng)中間傳動(dòng)系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)頂升電動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)梳叉式橫移平臺(tái)的頂升，從而使梳叉式橫移平臺(tái)與存車架存在一定高度差，再驅(qū)動(dòng)梳叉式橫移平臺(tái)橫向移動(dòng)，使車輛停留在存車架上方；然后，頂升電動(dòng)缸復(fù)位，梳叉式橫移平臺(tái)降至低位，將車輛至于存車架處，反向橫移，回到升降平臺(tái)上。取車則與上述過程相反。

    圖2 深井式地下車庫(kù)存取車的主要部件

    由于存車架在存取車的過程中受到頻繁的交變載荷，所以存車架的剛強(qiáng)度決定了整個(gè)地下車庫(kù)的可靠性，如果存車架設(shè)計(jì)的過于保守，又會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)成本極大地浪費(fèi)。因此必須對(duì)其進(jìn)行CAE分析，以保證其設(shè)計(jì)合理可靠。

    其分析流程為：先采用ADAMS軟件對(duì)存車過程進(jìn)行虛擬樣機(jī)分析，再讀取ADAMS分析結(jié)果中的時(shí)程載荷，最后采用Ansys Workbench軟件，將其時(shí)程載荷加載到存車架上，即可得到存車架在存取車過程中的剛強(qiáng)度。

    2.1 ADAMS虛擬樣機(jī)分析

    首先定義梳叉式橫移系統(tǒng)的橫向移動(dòng)過程，以地面為基準(zhǔn)，定義滑移運(yùn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)類型選用位移驅(qū)動(dòng)，定義時(shí)間為24秒，步數(shù)為200，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為100.0×time，如圖3所示。

    圖3 梳叉式橫移系統(tǒng)橫向移動(dòng)過程三維建模圖

    其次定義梳叉式橫移系統(tǒng)的頂升電動(dòng)缸進(jìn)行復(fù)位，橫移平臺(tái)降至低位，以地面為基準(zhǔn)，定義滑移運(yùn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)類型選用位移驅(qū)動(dòng)，定義時(shí)間為5秒，步數(shù)為100，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為20.0×time，如下圖4所示。

    圖4 梳叉式橫移系統(tǒng)下降過程三維建模圖

    最后定義梳叉式橫移系統(tǒng)由液壓動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)反向移動(dòng)，回到升降平臺(tái)上，以地面為基準(zhǔn)，定義滑移運(yùn)動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)類型選用位移驅(qū)動(dòng)，定義時(shí)間為24秒，步數(shù)為200，驅(qū)動(dòng)函數(shù)為-100.0×time，如圖5所示。

    圖5 梳叉式橫移系統(tǒng)復(fù)位過程三維建模圖

    其整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程如圖6所示。

    圖6 梳叉式橫移系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過程

    2.2 Ansys Workbench有限元分析

    利用ANSYS對(duì)存車架進(jìn)行瞬態(tài)分析，網(wǎng)格圖如圖7所示；得到存車架的總變形如圖8所示，其中最大總變形為5.3068mm；等效應(yīng)力如圖9所示，最大等效應(yīng)力為151.03MPa<345MPA；安全系數(shù)為1.66，如圖10所示；綜上述分析結(jié)果可知，存車架即經(jīng)濟(jì)合計(jì)又安全可靠。

    圖7 存車架網(wǎng)格圖

    圖8 存車架最大變形圖

    圖9 存車架最大等效應(yīng)力圖

    圖10 存車架安全系數(shù)圖

    3 結(jié)論

    本文通過對(duì)深井式立體車庫(kù)的深入研究，采用CAE技術(shù)確保了車庫(kù)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。運(yùn)用ADAMS軟件對(duì)主要存取車過程進(jìn)行虛擬樣機(jī)分析，以確定存車架的時(shí)程載荷；再利用Ansys Workbench軟件對(duì)存車架進(jìn)行瞬態(tài)分析，指出存車架的工況情況、總變形、等效應(yīng)力、安全系數(shù)均符合設(shè)計(jì)要求，即保證安全存放車輛，又確保其經(jīng)濟(jì)合理。

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本文標(biāo)題：深井式地下車庫(kù)的存車架CAE分析

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