趙紅波，吳　濤

(昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

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一種新型電動車自行車雨棚的設(shè)計(jì)與研究*

趙紅波，吳濤

(昆明理工大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，云南 昆明 650500)

雨棚是一種戶外活動常用的裝置。利用一種可以任意轉(zhuǎn)動，并在任意角度鎖緊的旋轉(zhuǎn)球閥裝置，結(jié)合遮陽棚結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于電動車和自行車等方面的便攜式、多角度和高度可調(diào)節(jié)的新型雨棚。該新型雨棚可以完成折疊與角度變換，同時(shí)利用伸縮桿來調(diào)節(jié)高度，用于解決普通雨棚無保護(hù)騎行者在遇到突變天氣(雨天、強(qiáng)光天氣)時(shí)視線盲區(qū)較大，雨天行車影響騎行者視線與安全這一問題；并能根據(jù)不同人身高調(diào)節(jié)雨棚的高度，以滿足對視線的要求。

電動車；自行車；雨棚；多角度；高度可調(diào)節(jié)

目前，我國的雨棚主要應(yīng)用于各類建筑物，用于遮擋陽光和防止雨淋，只有很少部分會用于電動車和自行車。雨棚在電動車和自行車方面的應(yīng)用將有很大的市場前景。

1　研究方案

目前，市場上的雨棚一般是通過螺釘固定在電動車上，無法做到智能調(diào)節(jié)。其缺點(diǎn)如下：1)不能輕易的拆卸，不方便存放和攜帶；2)不能根據(jù)外界條件的不同調(diào)節(jié)遮光角度和避雨角度；3)不能根據(jù)不同人身高來調(diào)節(jié)雨棚，能動性較低；4)容易造成更多的交通事故，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來了很大的威脅。

本文利用一種可以任意轉(zhuǎn)動，并在任意角度鎖緊的旋轉(zhuǎn)球閥裝置，結(jié)合遮陽棚結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)一種便攜式、多角度和高度可調(diào)節(jié)的新型雨棚，使在雨天和強(qiáng)光天氣條件下，人們出行更加安心和安全，從而減少因此影響而造成的交通事故。

新型雨棚在不受風(fēng)力的情況下，處于平衡狀態(tài)，其模型如圖1所示。其受到自身重力G，車前部對其的支持力F，以及車后部對其的支承力P。設(shè)雨棚與車身前部夾角為α，與車身后部夾角為β，則：

Pcosβ+Fcosα=G

Psinβ=Fsinα

當(dāng)有不定向風(fēng)f時(shí)，角度β增大，α減小；反之α增大。則：

(P+f)cosβ+Fcosα=G

(風(fēng)向從圖1右側(cè)吹，β↑α↓)

Pcosβ+(F+f)cosα=G

(風(fēng)向從圖1左側(cè)吹，β↓α↑)

圖1　雨棚整體示意圖

雨棚在無風(fēng)時(shí)能夠達(dá)到力學(xué)平衡，但是在騎行時(shí)，會有不定向風(fēng)力f，因新型雨棚角度可以隨之發(fā)生改變，改變角度后形成的分力與其抵消，所以能維持合力平衡，不容易發(fā)生偏倒，可以保障騎行者的生命安全。

2　新型雨棚設(shè)計(jì)

新型雨棚主要由支架、卡手固定機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和雨布固定機(jī)構(gòu)組成[1]。

2.1支架

支架部分結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，包括4個(gè)可調(diào)節(jié)支腳以及雨布調(diào)節(jié)與固定裝置。

圖2　支架結(jié)構(gòu)圖

2.2卡手固定機(jī)構(gòu)

卡手固定機(jī)構(gòu)如圖3所示。

圖3　卡手固定機(jī)構(gòu)

2.3旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，包括調(diào)節(jié)螺釘、球閥套筒和旋轉(zhuǎn)球閥[2]。

圖4　旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

2.4支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配圖如圖5所示，包括最后一級伸縮桿、U型槽卡片、支腳固定螺栓和四角固定閥[3]。

圖5　支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖

2.5雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配圖如圖6所示，包括上部固定閥、上部第1節(jié)伸縮桿和上部第2節(jié)伸縮桿。

圖6　雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)裝配示意圖

2.6雨布固定機(jī)構(gòu)

雨布固定機(jī)構(gòu)示意圖如圖7所示，包括四耳固定頭和四耳固定螺栓。

圖7　雨布固定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

3　雨棚工作原理

新型雨棚整體收縮示意圖如圖8 所示[4]?？烧{(diào)節(jié)支腳由卡手固定機(jī)構(gòu)安裝在自行車或電動車上，旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)與卡手固定機(jī)構(gòu)相連，伸縮桿高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在旋轉(zhuǎn)球閥轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)上，支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和伸縮桿高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接起來，支架根部調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過粘合劑與雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)安裝在一起，雨布固定機(jī)構(gòu)通過螺釘與雨布高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接安裝。

圖8　整體收縮示意圖

4　結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的新型雨棚具有如下特點(diǎn)：1)可以多角度調(diào)節(jié)方向；2)可以在不同要求下改變高度，同時(shí)保護(hù)車、人免遭日曬雨淋；3)可用于野營帳篷等多種功能；4)能有效避免因?yàn)樘栒丈浣嵌茸兓约跋掠晏祜L(fēng)向改變造成雨傾斜而導(dǎo)致的交通事故，從而保障晴天雨天行車安全；5)能使騎行者在雨天根據(jù)風(fēng)向改變調(diào)節(jié)避雨角度，避免視角盲區(qū)，減少人和車遭雨淋引起的一系列后果；6)能根據(jù)不同身高的騎行者來調(diào)節(jié)雨棚的高度，能動性提高；7)不用時(shí)能輕易折疊收縮成很小部分，便于攜帶，給人們的騎行生活到來了樂趣。

[1] 孫恒，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M]. 6版.北京：高等教育出版社，2001.

[2] 孟憲源.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

[3] 張春林，曲繼芳.機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[4] 余俊等.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].2版.北京：高等教育出版社，1986.

* 國家自然科學(xué)基金青年基金資助項(xiàng)目(61203066)

責(zé)任編輯馬彤

DesignandResearchofaNewTypeCanopyofElectricVehicleandBicycle

ZHAOHongbo，WUTao

(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China)

Thecanopyisadevicecommonlyusedinoutdooractivities.Designarotatingballvalvedevice,whichcouldrotateatanyangle.Itiseasytocombineasunshadeandtheballtogether,whichcouldcompletesuchfunctionsasfoldingandangletransformationthatsomeordinarysunshadescannotcomplete.Theexpansionrodisusedtosolvetheproblemoftheheightadjustment.Themulti-stageregulationavoidsthedisadvantageofthecommoncanopy.Accordingtothedesignrequirement,thenewtypecanopyprovidessuchfunctionsasportable,multi-angle,andheightadjustment.Whenridersencounterdifferentweatherormeetsightrequirementinlinewiththedifferentbody-height,thiscanopycouldsatisfytherequirement,butthecommoncanopycouldn’t.Thisnewcanopycouldalsosolvetheproblemofsightblindareainbadweather(rainweatherorsunshine)toprotectriders’secure.

electricvehicle，bicycle，canopy，multiangle，adjustableheight

2016-04-08

TH122B

趙紅波(1993-)，男，大學(xué)本科，主要從事機(jī)電一體化等方面的研究。

吳濤