摘 要：随着经济的快速发展和汽车保有量的大量增加，无避让立体车库应运而生。针对无避让双层立体车库安全可靠性要求，运用ANSYS有限元分析软件对其关键零部件——防坠落机构进行静力学分析并校核其强度要求，结果验证了该机构设计的合理性和可行性，提高了无避让立体车库的安全性和稳定性。
关键词：无避让立体车库；防坠落机构；ANSYS；优化设计
中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）04-0090-02
Abstract： With the rapid development of economy and the increase of car ownership， the application of non-evading stereoscopic garage comes into being. In view of the safety and reliability requirements of the double layer solid garage without avoidance， the statics analysis and strength check of the key part of the anti-fall mechanism are carried out by using the ANSYS finite element analysis software. The results verify the rationality and feasibility of the mechanism design， thus improving the safety and stability of the no-avoidance stereo garage.
Keywords： non-avoiding solid garage； anti-fall mechanism； ANSYS； optimization design
引言
中國汽车保有量的迅速增加，使得城市交通秩序混乱、交通事故频发，“停车难“的问题日益严峻[1]。为实现高效集约的停车空间，无避让立体车库应运而生。其具有结构简单、成本低、空间利用率高、使用便捷的特点。无避让立体车库可使地面停车向空间扩展，已成为缓解城市“停车难”的重要途径之一[2]。
然而由于无避让立体车库主要应用于人口密集场所，使用过程中的安全可靠性要求使得对立体车库中防坠落装置的设计及优化提出更高的要求。因此本文设计了一种复合式防坠落装置，并对其关键部件——防坠落卡钩进行了静力学分析。
1 防坠落机构设计
该防坠落装置采用机电复合式机构，对无避让立体车库载车板进行双重防坠落保护，有效提高防坠落装置的可靠性及无避让立体车库的安全性能。其结构如图1所示。
在载车板升降过程中，如遇紧急断链情况，上防坠落卡钩6通过弹簧柱8的弹力作用插入到矩形孔2-1中从而保证升降箱体3处于锁止状态；如果遇到紧急断电情况，弹簧电磁铁7断电，下防坠落卡钩4在弹力作用下，使下防坠落卡钩4插入到矩形孔2-1中，从而使升降箱体3处于锁止状态。
2 防坠落机构受力分析
如图2所示，防坠落卡钩受冲击载荷时最大下降高度L为270mm，在此下降过程中，防坠落卡钩所受的冲击载荷为：
3 防坠落机构有限元分析
由于该机构中防坠落卡钩所受冲击载荷最大，所以需要保证该机构的稳定可靠[3]。因此，需要通过ANSYS对受到冲击力的关键零部件进行有限元分析，验证其结构是否满足设计和使用要求。
3.1 防坠落卡钩材料属性的定义
运用Creo对防坠落卡钩建立模型并导入ANSYS Workbench中进行优化分析，该关键零部件的材料属性如表1所示。
3.2 防坠落卡钩的网格划分
考虑该防坠落卡钩结构较为简单且冲击载荷较大，故对实体采用三角形网格[4]进行划分，单元个数为760345，节点个数为1058264。
3.3 边界条件设置
根据实际受力情况，对该零部件施加载荷和约束：（1）在转轴孔内表面施加固定约束；（2）对防坠落卡钩所受载荷进行分解，对垂直防坠落卡钩的表面施加弯曲载荷，对平行防坠落卡钩的表面施加挤压载荷[5]。边界设定的载荷如图3所示。
3.4 防坠落卡钩结果分析
通过ANSYS求解计算可得防坠落卡钩的变形图和应力图如图3、4所示：
对上述云图分析可得，该零件的最大变形点出现在防坠落卡钩的下端部，最大变形量为0.1723mm，该变形量相对于整体很小，因此对整个机构影响不大；该零件的最大应力点出现在防坠落卡钩下端与矩形孔撞击的剪切面，最大应力值为88.27MPa。通过强度条件分析，该零部件的最大应力远小于材料的许用应力。因此，防坠落卡钩的强度满足使用要求。
4 结束语
为满足无避让双层立体车库安全可靠性要求，本文对其防坠落机构进行了整体参数设计，并运用ANSYS进行了有限元分析，其结果表明所设计的防坠落机构满足性能要求，并验证了该机电复合式防坠落机构的安全性和可靠性。
参考文献：
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