一.     开发背景

截至2025年6月底，我国汽车保有量高达3.59亿，其中一线城市停车位缺口率超70%，北京、上海等城市日均停车需求缺口达200万车次，城市停车位供需矛盾突出，在繁华商业区等人流密集区域内日益严峻，“停车难、停车慢”问题亟待解决。针对此类现象，本设计就多巷道式情景下设计双向智能堆垛车库系统，相较于传统升降横移、简易升降车库，其高存取车效率、高容积率、方便快捷的用户交互等特点更符合智慧城市、智慧停车的需求。

二.     结构说明

1)   外形结构说明：

如右图1所示基于无人化、全自动的运行场景，采用了创新的低重心一体化桥式结构。整体构型为坚固的箱型桥式框架，将驱动单元、传动系统及控制系统高度集成于框架内部。此设计不仅提升了结构刚性与抗压性，更实现了极低的重心与合理的质量分布。同时合理的配重块布局与宽轮距设计，共同构成了强大的抗倾覆力矩，从根本上杜绝了载货运行中的偏移与倾倒风险，确保了全生命周期内的运行稳定性。
 图1叉车外形

2)   托盘式货架结构说明：

如右图2采用重型托盘式货架，其防滑格栅板工作面与背靠背式密集布局，极大提升了空间利用率与车辆停放安全性。货架设计为标准模块，支持灵活组合与扩展，适配不同场地需求。                                     

3)   四级齿轮齿条升降机构说明：

如右图3采用四级伸缩式箱型立柱与多组齿轮齿条构成同步驱动系统。其中箱型截面提供了卓越的抗弯与抗扭刚度，齿轮齿条传动相比传统的链条和液压提升，无柔性体伸长与爬行现象，从根本上保证了升降过程的平稳性与长期定位精度。选用合金钢作为齿轮齿条材料，经渗碳淬火处理，耐磨性与疲劳强度极高，确保了系统在频繁启停工况下的超长使用寿命与卓越外观保持度。

4)   蜗杆齿条双向横移装置说明：

本设计创新性地采用阿基米德蜗杆-精密齿条的传动组合，以实现双向等精度传动，使叉车无需调头即可服务两侧货架，作业效率倍增。同时充分利用蜗杆传动固有的反向自锁特性防止因断电等原因导致的意外滑落，提供了最高等级的安全保障。

5)   车库放置架说明:

图5车库放置架

三.     功能与使用说明

1)   全自动车辆存取

用户仅需在固定位置停车，并在一旁的机器拿取带有固定编码的停车卡，完成后系统即可自动完成车辆的存入。

取车时需在原机器刷卡并回收停车卡，随后等待系统自动将车从车库中取出即可，在无工作人员的协作下，用户可自助结账。

2)   循迹定位识别

叉车沿预设轨道行驶，且具备路径识别与自动纠偏功能。每个车位设有唯一编号，叉车依据编程指令实现“一卡一车”，有序停车。

3)   车位状态显示

车库情况实时监控，停车车主可查看各车位停放状态，既能确保人员安全并有效防盗。

4)   使用方法

存车流程：用户驾车进入交接区，并在相应位置停放好车辆，用户下车后在一旁触摸屏点击“存车”，并拿走停车卡。系统自动分配车位并调度叉车送至指定车位，此时完成存车。

取车流程：用户在触摸屏上点击“取车”并插卡，插卡读取的同时回收停车卡，系统调度叉车前往对应货位，此时叉车根据系统控制运输车辆返回至交接区。用户驾车离开，此时取车完成。

一.     设计原理

基于“向有限空间要无限容量”这一城市停车核心诉求，该系统设计核心运作原理为“集中调度、三维寻址、双向作业”。

当用户确认存车后，系统主控单元接收指令，并规划出最优存取路径。随后，指令下达至专用巷道叉车，叉车通过升降机构和横移装置实现精准定位。承载车辆后沿预设轨迹行驶将载有车辆的托盘运抵指定货位，或从中取出，最终实现全程无人化的智能存取。

二.     设计方案

1)   结构设计

叉车本体采用低重心一体化桥式结构，以高强度钢Q550为主要承力框架，配合合理的配重布局，构成了稳定的抗倾覆力学模型，从根源上确保了重载运行时的安全。其核心动作由两大精密传动系统完成：一是四级齿轮齿条升降系统，它采用箱型伸缩立柱与合金钢齿轮齿条，传动链刚性高、无弹性形变，从而实现了载车板在大行程升降中的极致平稳与毫米级定位精度。二是蜗杆齿条双向横移装置，其利用阿基米德蜗杆的反向自锁功能，使叉臂在任何伸出位置都能实现机械锁止，为车辆安全提供了冗余保障，并使其无需调头即可服务双侧货架，极大提升了空间利用与作业效率。

2)   全自动车辆存取系统

本自动化流程以stm32芯片为控制中心，以卡槽状态识别系统和红外定位传感网络为感官，以OLED显示屏为输出显示，以电机控制系统为驱动，构建了一个闭环的，状态驱动的自动化存取车流程，实现了任务执行的标准化，无人化和高可靠性。通过stm32来接受任务，执行控制逻辑，采集所有传感器信号，驱动输出设备。

该系统具有以下特点：

产品创新性

1）理念创新：打破了传统升降横移类车库的框架限制，创造性地将物流仓储领域中成熟的“托盘式货架”、“齿轮齿条升降机构”、“蜗杆齿条横移装置”三者融合并应用于立体车库。实现了全自动化、高密度、模块化存储。

2）传动技术创新：优先采用了传动精确、平稳、承载能力强的齿轮齿条传动，确保了叉车在长期高负荷运行下的定位精度和可靠性且利于延长了设备的使用寿命。

产品可行性

1）成本可控：托盘式货架作为标准件，生产成本低，结构简单、稳定，易于采购和安装。齿轮齿条升降机构和蜗杆齿条横移装置的设计也基于标准化模块，相较于定制化的大型提升设备，整体制造成本和后期维护成本更具优势。

2）可实施性强： 系统结构模块化，对场地适应性强，既可新建也可利用现有场地进行改造安装，且安装难度较低，施工周期短，部署灵活，节省费用。

产品完整性

真正的“无人化”操作：从用户确认存车到车辆安全入库到用户取车，全程无需人工干预。本设计的叉车运用了精密度更高的齿轮齿条传动，且具备自动循迹功能，使得叉车在存车、取车过程中定位更加准确，可以更好的保障车辆安全。

产品规范性

本设计的方案完整地涵盖了机械结构、传动系统、电气控制三部分， 充分考虑了结构强度、运动干涉、安全防护等工程规范，以确保设计方案符合机械安全标准。