孫金華，周 巖

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非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置的分析與設(shè)計(jì)

孫金華，周 巖

（武漢商學(xué)院機(jī)電工程與汽車(chē)服務(wù)學(xué)院，湖北 武漢 430056）

近年來(lái)，隨著電池技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)交通工具不斷進(jìn)步，電動(dòng)車(chē)漸漸代替自行車(chē)占據(jù)市場(chǎng)的主要部分。電動(dòng)車(chē)已經(jīng)成為了居民短途出行的首選交通工具。然而社區(qū)對(duì)電動(dòng)車(chē)停放問(wèn)題卻普遍缺乏統(tǒng)一規(guī)劃管理，社區(qū)內(nèi)電動(dòng)車(chē)亂停亂放，占用公共設(shè)施區(qū)域等現(xiàn)象層出不窮，既不便于電動(dòng)車(chē)充電又極易出現(xiàn)電動(dòng)車(chē)被盜問(wèn)題。為解決這一系列問(wèn)題，對(duì)非機(jī)動(dòng)車(chē)簡(jiǎn)易停車(chē)裝置進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了一種全新立體的停車(chē)裝置，充分節(jié)約社區(qū)車(chē)輛停放空間。同時(shí)構(gòu)想將其與微信小程序及公眾號(hào)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自助式服務(wù)終端。與大數(shù)據(jù)接軌可將不同地區(qū)的非機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量、里程、電池使用年限、回收利用的數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)起來(lái)并上傳到云端。該非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置的設(shè)計(jì)最大程度節(jié)約了空間利用率，為社區(qū)居民的停車(chē)問(wèn)題提供了便利和安全保障，具有一定的實(shí)用價(jià)值和實(shí)際意義。

非機(jī)動(dòng)車(chē)；停車(chē)裝置；節(jié)約空間；自助式終端

1 非機(jī)動(dòng)車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀分析

非機(jī)動(dòng)車(chē)輛的迅猛增長(zhǎng)，給道路交通安全帶來(lái)了越來(lái)越大的隱患。在我國(guó)，非機(jī)動(dòng)車(chē)尤其是自行車(chē)和電動(dòng)自行車(chē)，一直是個(gè)人出行的主要交通工具之一。非機(jī)動(dòng)車(chē)有很多優(yōu)勢(shì)，它主要采用清潔能源作為主要?jiǎng)恿Γ瑤缀醪辉斐扇魏挝廴?。同時(shí)非機(jī)動(dòng)車(chē)由于體型較小靈活方便，對(duì)道路條件要求不高，在老舊城區(qū)的狹窄道路上更具有優(yōu)勢(shì)。20世紀(jì)80年代，天津市約有80%的人出行使用自行車(chē)電動(dòng)車(chē)作為交通工具，到了90年代，這個(gè)比值達(dá)到90%[1]，這得益于非機(jī)動(dòng)車(chē)具有更好的靈活性、機(jī)動(dòng)性、便捷性和環(huán)保性。發(fā)展非機(jī)動(dòng)車(chē)交通符合社會(huì)對(duì)緩解城市交通壓力的需求，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年中國(guó)電動(dòng)自行車(chē)社會(huì)保有量達(dá)2.5億輛，電動(dòng)三輪車(chē)社會(huì)保有量達(dá)5 000萬(wàn)輛。總而言之，非機(jī)動(dòng)車(chē)交通始終是城市交通的重要組成部分之一。

雖然非機(jī)動(dòng)車(chē)有許多優(yōu)點(diǎn)，但隨著城市不斷發(fā)展，人們生活節(jié)奏加快，對(duì)出行時(shí)間、舒適度的要求使人們對(duì)機(jī)動(dòng)車(chē)的需求快速增長(zhǎng)，因此，非機(jī)動(dòng)車(chē)交通的發(fā)展正面臨著許多的困難。在交通參與者方面，大多數(shù)非機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛?cè)藛T安全保障措施不足，許多駕駛?cè)松踔晾梅菣C(jī)動(dòng)車(chē)的機(jī)動(dòng)性和靈活性不遵守交通規(guī)則，這都是一些亟待解決的問(wèn)題[2]。而且隨著非機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的增加，非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)需要的空間也越來(lái)越大，但機(jī)動(dòng)車(chē)的停車(chē)空位都比較緊張，尤其是社區(qū)內(nèi)，非機(jī)動(dòng)車(chē)的停車(chē)位更加緊張，而且缺少統(tǒng)一的規(guī)劃管理[3]。

2 非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置的方案分析

2.1 實(shí)物分析

本文在閱讀大量的文獻(xiàn)和專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有較為普遍的非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置進(jìn)行了分析和研究，具體方案設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置方案圖

2.2 框架選型與模型的建立

電動(dòng)車(chē)長(zhǎng)為1.3 m，車(chē)寬0.5 m，車(chē)座高0.3 m，為一般停車(chē)方式所占用地面面積為：1.3 m×0.5 m=0.65 m2.

使用本停車(chē)裝置后占地面積：底板長(zhǎng)為1.4 m，立柱內(nèi)槽高度1.2 m，根據(jù)勾股定理計(jì)算得底板上升的角度最大為60°，考慮到車(chē)輛的質(zhì)量，我們加固裝置材料，增加動(dòng)力，通過(guò)車(chē)輪兩側(cè)、后輪支撐點(diǎn)、車(chē)輛龍頭三點(diǎn)的固定使裝置更穩(wěn)定。此時(shí)車(chē)輛的占地面積為：（1.4 m÷2）×0.5+0.2 m×0.5=0.45 m2，則節(jié)約的比例為：（0.65－0.45）÷0.6=34%.

2.3 設(shè)計(jì)意義

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，停車(chē)費(fèi)用計(jì)時(shí)收費(fèi)，在廣大民眾的經(jīng)濟(jì)承受范圍之內(nèi)。統(tǒng)一規(guī)范小區(qū)內(nèi)非機(jī)動(dòng)車(chē)的停放，改善小區(qū)內(nèi)非機(jī)動(dòng)車(chē)亂停亂放現(xiàn)象?？蓪⑵渑c微信小程序及公眾號(hào)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自助式服務(wù)終端，實(shí)現(xiàn)與大數(shù)據(jù)接軌，可將不同地區(qū)的非機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量、里程、電池使用年限、回收利用的數(shù)據(jù)收集統(tǒng)計(jì)起來(lái)并上傳到云端。該產(chǎn)品設(shè)計(jì)為公共便利設(shè)施，還可增加充電寶、雨傘等自助式租賃服務(wù)。

具體而言，該設(shè)計(jì)具有如下意義：①社區(qū)統(tǒng)一規(guī)劃管理，杜絕占用盲道、消防栓等公共設(shè)施的問(wèn)題，提高社區(qū)精神文明面貌與市容市貌。②停車(chē)位結(jié)合懸空裝置使電動(dòng)車(chē)的投影占地面積更加節(jié)省空間，空間節(jié)省率可達(dá)20%左右。③通過(guò)充電裝置與停車(chē)位相結(jié)合解決了亂接電線引起安全隱患的問(wèn)題。充電裝置采用記時(shí)計(jì)費(fèi)，時(shí)間到即斷電，在節(jié)約能源的同時(shí)，還可以防止電池過(guò)度充電，以此可增加電瓶使用壽命和減少發(fā)生安全隱患的概率。④整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。整個(gè)停車(chē)的過(guò)程使用者可以看得一清二楚，可以讓我們系統(tǒng)性地認(rèn)識(shí)不同機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程，而且成本較低。⑤運(yùn)動(dòng)控制。本停車(chē)位采用機(jī)電結(jié)合，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，貼心的設(shè)計(jì)更人性化。

3 非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 裝置整體設(shè)計(jì)

本裝置本著簡(jiǎn)單、易懂、高效、節(jié)約的設(shè)計(jì)原則，總體包括機(jī)械結(jié)構(gòu)與電氣控制兩部分。機(jī)械結(jié)構(gòu)主要特制停車(chē)底板、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)構(gòu)等。電氣控制主要包括電動(dòng)機(jī)、停車(chē)裝置上的充電設(shè)備。非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)成型機(jī)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1—電機(jī)；2—立柱；3—底板；4—齒輪；5—旋轉(zhuǎn)軸；6—定滑輪；7—固定柱；8—栓柱；9—移動(dòng)護(hù)欄；10—固定護(hù)欄；11—擋板；12—輪子。

3.2 裝置細(xì)化設(shè)計(jì)[4]

3.2.1 傳動(dòng)裝置

齒輪傳動(dòng)主要由兩個(gè)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。電機(jī)通過(guò)兩個(gè)齒輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，然后通過(guò)定滑輪使繩索實(shí)現(xiàn)底板一段上升，另一端通過(guò)輪子立柱平移，旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)繩索轉(zhuǎn)動(dòng)裝置如圖4所示。

3.2.2 加固裝置

立柱上連接有兩端彈簧和鉤子，當(dāng)車(chē)主將車(chē)停好后，通過(guò)鉤子將電動(dòng)車(chē)自行車(chē)龍頭勾住，使車(chē)輛加固不易傾倒。

圖3 齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)

圖4 旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)繩索轉(zhuǎn)動(dòng)裝置

3.2.3 底板

整個(gè)底板是承載車(chē)輛的主要構(gòu)件，底板結(jié)構(gòu)如圖5所示。

1—固定欄桿所處的位置；2—固定電動(dòng)車(chē)自行車(chē)龍頭的位置；3—連接旋轉(zhuǎn)軸上定滑輪使底板一段上升；4—工形槽里面的3個(gè)小孔，用于栓柱插入的地方以適應(yīng)不同的小車(chē)并固定電動(dòng)車(chē)或自行車(chē)輪胎，防止向兩側(cè)傾倒；5—底板上的移動(dòng)護(hù)欄的滑動(dòng)工形槽口；6—輪的固定軸。

3.2.4 擋板

擋板是當(dāng)車(chē)輛傾斜時(shí)，使后輪有一個(gè)支撐點(diǎn)，使車(chē)輛不易滑落，擋板可以旋轉(zhuǎn)，使車(chē)輛方便進(jìn)入底板。

3.2.5 移動(dòng)欄桿

移動(dòng)欄桿可以調(diào)節(jié)護(hù)欄的寬度，適應(yīng)不同的車(chē)輛，移動(dòng)欄桿上有一個(gè)栓柱可固定移動(dòng)欄桿的位置。

3.2.6 立柱

立柱內(nèi)側(cè)有凹槽，使底板在上升的過(guò)程中保持豎直上升。

3.3 裝置過(guò)程分析

裝置過(guò)程具體為：①將電動(dòng)車(chē)停至特制停車(chē)板上，用移動(dòng)欄桿將輪胎固定，柱子通過(guò)鉤子將車(chē)輛龍頭固定住，車(chē)主用擋板把車(chē)輛后輪卡住。②按下啟動(dòng)按鈕，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)齒輪裝置與繩索緩慢地將電動(dòng)車(chē)的前車(chē)輪一端底板升起，底板前端兩側(cè)左右各有一個(gè)小滑輪，在緊貼滑輪的兩個(gè)立柱的滑槽里垂直上下滑動(dòng)，底板后端在前端受鋼索的垂直牽引下向前滑動(dòng)，底板后端兩側(cè)也各有一個(gè)滑輪與地面接觸以減少摩擦。③當(dāng)停車(chē)板上升至指定高度后停止，客戶可在裝置旁邊充電設(shè)備打開(kāi)自行充電（此充電設(shè)備后期推廣會(huì)與微信小程序建立鏈接，進(jìn)行掃碼開(kāi)鎖及計(jì)費(fèi)）。

4 總結(jié)

本文基于目前非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)管理不規(guī)范及可能涉及到的安全隱患等現(xiàn)狀，通過(guò)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)，小型電機(jī)，轉(zhuǎn)換裝置，以比較低的成本來(lái)節(jié)約空間和杜絕安全隱患。結(jié)合人性化的設(shè)計(jì)給人們帶來(lái)極大的便利，以集成式的排列方式節(jié)約更多空間。本文介紹分析的非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)裝置簡(jiǎn)單、便利、實(shí)用，已在模型實(shí)物操作中得到驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)大量數(shù)據(jù)分析，理論驗(yàn)證與實(shí)際操作表明，該裝置功能實(shí)現(xiàn)效果良好。在很大程度上，提高了空間利用率，減少了安全隱患，推廣后可以為社區(qū)廣大居民解決停車(chē)問(wèn)題。

［1］王勵(lì)旸.我國(guó)道路交通事故影響因素統(tǒng)計(jì)回歸分析［D］.北京：清華大學(xué)，2016.

［2］葉洋.基于綠色交通理念的城市中心區(qū)空間優(yōu)化研究［D］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2016.

［3］王瑞，姚望，劉昌貴，等.老舊社區(qū)非機(jī)動(dòng)車(chē)停車(chē)設(shè)施創(chuàng)新設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2017（4）：81-83.

［4］聞邦椿，張義民，鄂中凱，等.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

U491.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.22.038

2095－6835（2018）22－0038－02

孫金華（1996—），湖北宜昌人，主要從事車(chē)輛工程領(lǐng)域的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究。

周巖（1991—），遼寧朝陽(yáng)人，助教，主要從事汽車(chē)市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、汽車(chē)生態(tài)設(shè)計(jì)及循環(huán)利用等方面的研究。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕