基于TRIZ理论的小区无避让停车装置创新设计

0 引言

随着我国经济的高速发展，人们的生活水平有了很大的提高，汽车作为一种代步工具已经进入了每家每户，有的家庭甚至有多辆汽车，由于前期规划不足，很多旧小区没有规划足够数量的停车库，导致车辆过于堆积在过道两侧，很不利于出行，堵车的事情时有发生。如何去解决这个难题成为了当前的热点，不少研究者和企业针对这种情况做了大量研究，也研发出了很多类型的立体停车库

。目前我国立体车库主要有升降横移式、简易升降式、巷道堆垛式、垂直循环式等，具体如图1所示。

其中升降横移式、巷道堆垛式、垂直循环式立体停车库占地面积大、开发周期长，而且价格比较昂贵，多数用在商场或者办公中心，不适合小区居民使用；简易升降式立体车库虽然适合小区家庭使用，但是从目前小区规划的停车位尺寸来分析，车位与车位之间的间距比较窄，具体如图2所示，车道两边为两排车位，车位后边靠着墙体，车位前面正对着道路另一侧的车位

。

如果按照简易升降式立体车库设计的停车入库流程，具体如图3所示，会出现以下几个问题，第一，停车时，上层车位停车时，下层车位必须拉空，不然会干涉，取车时，下层车位必须先取，然后再取上层车位；第二，升降机构为单侧提升，对电机的要求比较高，能耗高；第三，对停车技术要求比较高，停车时需要倒车至停车板，操作复杂耗时。因此，利用TRIZ创新理论和矛盾矩阵，设计出一种适合小区居民使用的无避让立体停车库，实现在上下层车位进行存车、取车时互不干涉，左右车位存取车时相互不影响，以及存车、取车过程操作简单和节能环保有一定的必要性

。

1 TRIZ理论

TRIZ理论是根里奇·阿奇舒勒在1946年根据各个学科和领域的创新发明作品中总结出来的，可以用于解决一般产品创新问题的解决方法理论体系，通过对现有产品进行功能分析，发现其中的矛盾问题，进而把发现的矛盾问题转换为TRIZ理论体系中的技术冲突，再利用TRIZ理论中的通用工程参数对技术冲突的相关技术参数进行描述，查询阿奇舒勒矛盾矩阵表，找出供选择的创新发明原则对问题进行求解

。TRIZ解决技术冲突的流程，如图4所示。

而拉弧式螺柱焊焊接通过变压器/整流器降压后直接放电。由于不需要预充电，电能可以源源不断地释放，所以焊接时间长短可以控制，根据设备功率不同，可焊接直径3-25mm的螺柱。

2 小区无避让停车装置的方案设计

2.1 小区无避让停车装置停车过程分析

旋转式立体车库在进行上层车位停车入库时候需要提升载车板和汽车至固定高度，在车辆出库的时候需要下降载车板和车辆至地面，因此采用步进电机带动升降机构进行载车板的上升和下降，但是由于载车板和车辆的负载过大，在存车入库的时候，需要非常大的拉力才能实现载车板的上升，这对电机的选型要求和成本的投入都很高，而且耗时耗力，为了解决这个问题，采用TRIZ理论的阿奇舒勒矛盾矩阵进行分析，以升降机构的力为改善因素，升降机构的速度为恶化因素。查询阿奇舒勒矛盾矩阵得到的推荐发明原理如下表2所示。

在此基础上给予统治者思维和行为上的引导，也就是“处下” “居后”，以此来达到规避或消解危机的理想状态。 例如：

2.2 旋转立柱机构设计

经过查询矛盾矩阵得到可供选择的发明原理有：12(等势)，17(空间维数变化)，24(借助中介物)，28(机械系统替代)。选取发明原理17(空间维数变化)，从中得到启示，由普通直齿圆柱齿轮传动方式的二维空间向由锥行齿轮传动方式的三维空间转变，改用锥形齿轮传动能很好的解决载车板载车时负载过大的问题，且旋转过程更加平稳，使用寿命长。旋转立柱机构具体设计方案如图6所示。

2）硼肥。 基肥可亩施硼肥 150～250 g，每 2～3年施1次；喷施可在花期和幼果期用0.3%硼砂，促进花粉管延伸，以利于授粉受精，促进幼果对钙的吸收。

在旋转立柱机构设计设计过程中，旋转式立体车库在进行上层车位停车入库时候需要旋转载车板，因此采用步进电机带动齿轮传动机构进行载车板的旋转，普通直齿圆柱齿轮传动具有传动平稳、结构简单，精度比较高，但是如果载车板上面有车时候，负载压力非常大，普通直齿圆柱齿轮在传动过程中会由于负载过大而产生振动和噪音，影响齿轮的寿命，为了解决这个问题，采用TRIZ理论的阿奇舒勒矛盾矩阵进行分析，以普通直齿圆柱齿轮的负载为改善因素，齿轮配合方式复杂性为恶化因素。查询阿奇舒勒矛盾矩阵得到的推荐发明原理如下表1所示。

2.3 升降机构设计

要实现在上下层车位存车、取车时互不干涉，左右车位存取车时相互不影响，以及存车、取车过程操作简单和节能环保需要在简易升降式立体车库的基础上，分析其中存在的矛盾问题，利用TRIZ理论矛盾冲突矩阵找到相应的创新原理进行创新设计，解决2个问题，第一是是上下层车位停车干涉问题，只能先停上层车位再停下层车位，取车时候只能先取下层车位的车再取上层车位的车；第二个问题是停车过程比较复杂，需要倒车至载车板，且单侧垂直提升，能耗高。关于上下层车位停车干涉问题，可以考虑将载车板垂直升降式改成旋转式，上层车位停车入库流程如图5所示，当来车时，如A所示，上层车位载车板移动至最外侧并逆时针旋转90度，下降至地面，驾驶员停车至载车板，如B所示，接着载车板上升至固定高度并顺时针旋转90度，如图C所示，最后载车板平移至最开始位置。这种旋转式方式可以有效的避免上下停车位的停车干涉，而且操作简便，不需要倒车至载车板，只需要垂直开至载车板即可，这对于新手司机尤为适用。要想实现旋转式无避让停车方式，需要解决旋转立柱机构和升降机构这两个关键点的设计。

经过查询矛盾矩阵得到可供选择的发明原理有：12(等势)，13(反向作用)，15(动态特性)，28(机械系统替代)。选取发明原理12(等势)，从中得到启示，由于该升降机构提升的载荷较大，而且传送跨距比较远，要求的提升精度也比较高，这样会大幅度增加停车装置的成本，基于这种情况，可以参考电梯的平衡配重原理，通过平衡配重自身的重量，在上升和下降过程中可以减少电机的输出载荷，降低升降机构对驱动电机的要求，从而解决了对电机的选型高要求和成本的高投入，且升降速度能得到很大幅度的提升。升降机构设计具体设计方案如图7所示。

3 总体方案设计

通过总结前面所述的旋转立柱机构和升降机构设计方案，使用CAD软件设计整个无避让停车装置的结构方案，具体如图8所示。该装置主要由旋转立柱机构、升降机构、载车板、轨道、步进电机等部分组成。

4 结束语

根据小区停车位的现实状况，使用TRIZ理论对简易式升降立体车库进行分析，并找出存在的矛盾，通过查阅阿奇舒勒矛盾矩阵，将矛盾转换为标准的技术冲突，并找出根据40条创新发明原理找出符合要求的创新发明原理对简易式升降立体车库进行创新设计，设计出一种适合小区居民使用的无避让立体停车库，实现在上下层车位进行存车、取车时互不干涉，左右车位存取车时相互不影响，以及存车、取车过程操作简单和节能环保。

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