汽车车位锁设计

汽车车位锁设计

摘要：随着中国汽车数量的增多，汽车停车场车位锁应运而生。这种装置既可应用于公共停车场，也可应用于住宅小区，现代化的无人停车场已开始采用这种装置，前景广阔。

设计制作的汽车车位锁，分为机械部分、电路部分和蓄电池，机械部分和电路部分之间有导线相连。电路设计得较为完善，对于各种情况都有应对的措施，机械方面我们设计的车位锁能够既在外力下退让，又能在外力撤掉后自动恢复。

关键字：无人停车场继电器遥控节电设计

随着中国汽车数量的增多，汽车停车场车位锁应运而生。它固定于停车位前方的地面上，结构分为底座和活动挡圈，用户通过遥控器控制其活动挡圈的升降：当挡圈升起时，汽车既无法开进也无法开出，这就锁住了车位和汽车；当活动挡圈降下时，汽车可自由进出。这种装置既可应用于公共停车场，也可应用于住宅小区，现代化的无人停车场已开始采用这种装置，前景广阔。

1.主体设计

我们查阅了文献、采购材料、设计电路和机械结构、加工零件、组装以及调试，最终研究成果为实物形式——设计制作的汽车车位锁，分为机械部分、电路部分和蓄电池，机械部分和电路部分之间有导线相连。

车位锁基本性能简介:

1.本品系遥控装置，可以在遥控器的控制下完成挡圈正转、反转和任意位置的停转。

2.挡圈、底板和轴等基本零件都是由不锈钢制成，保证了基本强度要求，并且不锈钢

能适应室外的工作环境。

3.挡圈在运动到设定位置时，触动行程开关，从而自动断开电路使电动机失电并且让

遥控电路复位，准备接收下一次的遥控信号。

4.在挡圈竖起的状态下，可以压下挡圈，但力一旦撤走，由于弹簧的拉力，挡圈恢复

原位。这一设计可以防止车位锁遭到恶意破坏，同时仍然起到锁住车位的作用。

5.在挡圈停止运动的状态下，只有接收遥控信号部分的电路在耗电，挡圈升起、降下

的时间均是5秒钟左右，可见本装置的耗电是比较小的。

6.相比同类产品用到螺纹传动等传动形式，本作品结构相对简单、加工比较容易。

7.电路经过多次改进，布线比较简洁，为了用户使用得方便，机械部分和电路部分的

导线连接采用插头连接的方式。

8.本品采用蓄电池供能，符合车位锁工作环境的条件。

2.实物照片

Solidworks做的初始设计图和按实物做的图。

3.设计过程

1．查找现有产品的资料、专利等信息，构思大体的外形并用Solidworks三维作图，初步构想节电方案，购置了实验研究所需的蓄电池、行程开关、遥控装置等器材。

2．电路设计阶段：用继电器等电子器材自行搭接电路，添加二极管和电解电容使继电器能控制遥控电路部分，实现了电路设计中极为关键的一步。在此基础上，一步步完善电路，使车位锁的电路能够应对可能出现的各种意外情况，最后在面包板上连接完成了电路。

3．机械加工阶段：摒弃了复杂的外形，采用以不锈钢板材为底座、用螺栓连接的简单易行的方案，购置了所需的板材、棒材，完成了板材的折弯、棒材的切断、螺栓孔的加工，找到了合适的波纹管做成挡圈，最后我们用锯条、螺丝刀等工具完成了机械零件的连接，至此，机械加工部分告竣。

4．组装整合阶段：在这一阶段我们把机械部分和电路部分组装成为一体，其中包括行程开关的安装定位、电路部分的焊接与固定以及机械部分和电路部分的接线，我们努力做到了接线简洁。车位锁的设计至此就基本完成。曾经全天24小时开启电路、每天遥控挡圈上下运动十次以试验产品的可靠性及耗电情况。

4.机械和电路部分设计

1.机械方面：我们设计的车位锁能够既在外力下退让，又能在外力撤掉后自动恢复。但遗

憾之处在于我们的这种设计只能让挡圈可以向一个方向被压下，如果外力是作用在相反

方向则仍然会造成机构被损坏，我们构思的解决方案是采用三个行程开关（目前是两个），使车位锁向两个方向都能被压下，这样就可以真正意义上做到车位锁不被压坏。另外，由于经费和我们自身能力有限，作品外观较为粗糙，挡圈的刚性不够，在力的作用下会产生塑性变形，不过如果采用刚性较大的材料，由于设备和我们的能力所限，较难加工。

还有，外壳没有制作，电动机、轴、弹簧等零件完全暴露在外。

电路方面：电路设计得较为完善，对于各种情况都有应对的措施，对于这方面我们是相当满意的。但我们仍然没有达到我们目标——节电设计。原先我们在电路方面的目标是突破市面上该产品的蓄电池3个月后就要充电的瓶颈，设计出节电的方案，但在这一点上我们没能做出什么成绩。不过我们的蓄电池是在暑假购买的，一直到SRTP结题时都有电，从4月20日起的24小时性能测试也证明了我们的作品是比较节电的。

这里，我们具体陈述电路部分设计情况。

说明：遥控电路系购买的成品，遥控电路需用12V直流电源供电，遥控电路板上的继电器A、B实际上为两个单刀双掷开关，1、3、4、6要接12V电源，2和5是遥控电路板的输出端，输出12V直流电压。遥控器上有三个按钮，其中两个是使继电器A、B通电，2、5输出正、负12V电压，另一个是使继电器A、B断电，2、5不输出电压。电路图中电容旁正负号表示电解电容正负极。

图一：挡圈运动到特定位置时，触动行程开关由常通转变为常开使电路断开，之所以加二极管是因为，在压住行程开关后遥控电路在遥控信号下输出相反电压，此时要能使电流从另一支路给电动机供电。这个电路有致命的缺陷：如果用户不按遥控器上的断电按钮，遥控电路板上的继电器一直会通电，不符合我们的节电目标，且会影响遥控电路板的寿命。

图一

图二：我们为了能够在触动行程开关后做到电动机断电且遥控电路复位，设计了由继电器C在行程开关被触动后得电，断开遥控电路的12V供电，从而使遥控电路复位，这就不需要用户按停止按钮使遥控电路的继电器A、继电器B断电了。待遥控电路复位后，就不再输出电压供给继电器C，这样继电器C又不在吸合，主电路接通等待下一信号。看起来这个方案可行，但我们在实际试验中发现，电路会“啪嗒啪嗒”刚断开又通上，刚通上又断开，如此反复，究其原因是因为继电器刚使电路断开自己也没了电，于是线圈失电，衔铁松开，这下电路又得了电，接着继电器线圈又得电，衔铁重新吸合，又使电路断开，如此反复。