邱煜煜　劉怡　湯叢文

摘要：為解決小區(qū)內(nèi)部自行車停放混亂以及停車難的問題，設(shè)計(jì)了一種交錯(cuò)立體停車裝置。從解決小區(qū)自行車亂停亂放、高端自行車容易損壞、小區(qū)停車位規(guī)劃不合理等共性問題出發(fā)，達(dá)到了節(jié)約停車占地面積、保護(hù)自行車、規(guī)范小區(qū)停車、免于日常維護(hù)等目的。

關(guān)鍵詞：自行車停放;停車裝置;傳動(dòng)機(jī)構(gòu);鎖車裝置

中圖分類號(hào)：U491.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.051

1 項(xiàng)目背景

我們生活中有著許許多多的自行車，它們?cè)谖覀兊纳磉吰鹬薮蟮淖饔?，每天為我們的生活帶來極大的便利。然而，我們?cè)诓挥盟臅r(shí)候，就需要停放好。但目前小區(qū)自行車亂停亂放現(xiàn)象嚴(yán)重，各種問題日益凸顯，急需解決。

2 設(shè)計(jì)方案

該裝置的工作由兩部分組成，分別是用戶停車和用戶取車。用戶停車工作流程如圖1所示，用戶取車工作流程如圖2所示。

本裝置主要通過滑塊的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)卡死機(jī)構(gòu)卡死自行車把，通過彈簧鎖頭機(jī)構(gòu)對(duì)車龍頭進(jìn)行卡死操作，通過五桿傳動(dòng)打開卡死裝置完成存取過程。通過車架的設(shè)計(jì)對(duì)腳蹬進(jìn)行自適應(yīng)限位，使其在實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)停車的同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生干涉。通過手輪絲桿來提升車架高度，綜合小區(qū)不同的情況調(diào)整高度。本裝置采用純機(jī)械化設(shè)計(jì)，具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，能有效解決城市小區(qū)自行車停放問題。

3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)鎖車裝置

自動(dòng)鎖車裝置模型如圖3所示。該裝置由凸形滑塊、單向鎖頭、彈簧以及2個(gè)滾輪組成。車架的上支撐架自行車停放位置設(shè)有一個(gè)凹槽，在凹槽的下方有一個(gè)通孔，用于連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的頂針傳遞運(yùn)動(dòng)。

車架未存進(jìn)車輛前，由于受到車架的上支撐架對(duì)單向鎖頭的壓力，彈簧一直處于收縮狀態(tài)。自行車被推進(jìn)車架，完成車把固定后，凸形滑塊帶動(dòng)自行車向凹槽方向進(jìn)給。當(dāng)凸形滑塊運(yùn)動(dòng)至凹槽處，由于失去車架上支撐架對(duì)單向鎖頭的壓力，彈簧伸張，推動(dòng)單向鎖頭鎖頭向凸形凹槽下的通孔進(jìn)給，使得單向鎖頭進(jìn)入凸形凹槽中。凸形凹槽的限制作用，使得自行車位置鎖死，最終實(shí)現(xiàn)自行車的停放。

3.2 連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由L形連桿架、短連桿、水平推桿、滑塊推桿、頂針滑塊和直線軸承組成，具體如圖4所示。

當(dāng)取車時(shí)，用戶握住L形連桿架，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)L形連桿架，L形連桿架驅(qū)動(dòng)短連桿，使得水平連桿靠近頂針滑塊方向進(jìn)給，進(jìn)而滑塊推桿推動(dòng)頂針滑塊完成向上運(yùn)動(dòng)，使頂針滑塊通過凹槽的通孔把自動(dòng)鎖車機(jī)構(gòu)中的單向鎖頭頂出，彈簧壓縮，完成自行車的解鎖功能。取車后，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)L形連桿架，經(jīng)過桿件的運(yùn)動(dòng)傳遞，頂針滑塊復(fù)原，準(zhǔn)備下一個(gè)用戶的存車工作。

3.3 車把固定裝置

車把固定裝置由圓柱插銷、橫向滑塊、卡位圓盤、滾輪和固定架組成，其整體三維模型如圖5所示。

車把固定裝置的工作原理：停放自行車時(shí)，用戶把車把推進(jìn)車把固定裝置的卡位圓盤的U形凹槽中，推動(dòng)自行車向里運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)卡位圓盤運(yùn)動(dòng)。由于卡位圓盤運(yùn)動(dòng)，圓柱插銷在工字凹槽中滑動(dòng)，從而帶動(dòng)工字滑塊進(jìn)行橫向滑動(dòng)，滾輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)到極限位置，最終至橫向滑塊卡入自行車的卡位凹槽中，完成車把的固定工作。

4 項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①提出交錯(cuò)式停放的新理念，針對(duì)現(xiàn)有的停車場地不足，將車架設(shè)置為交錯(cuò)式安裝，極大程度地提高了空間利用率，節(jié)約了土地資源，有利于規(guī)范停車;②創(chuàng)新設(shè)計(jì)了車把固定及自行車鎖死機(jī)構(gòu)，簡單、高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、無需維護(hù);③將各機(jī)構(gòu)創(chuàng)意組合，通過曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和鎖車機(jī)構(gòu)等的創(chuàng)意組合，實(shí)現(xiàn)了高效存取車的功能。

5 項(xiàng)目優(yōu)勢

5.1 節(jié)省空間

以停放3輛24寸自行車為例。普通裝置長為1.6m，寬約0.6 m，采用普通的停放方式平均每輛車占地為0.96 m2，而采用我們的交錯(cuò)式立體停車裝置占地約為0.64 m2。同時(shí)停放3輛車對(duì)比發(fā)現(xiàn)，交錯(cuò)式停車比普通停車方式平均每輛節(jié)約33%的占地。以長為9.0 m，寬為2.1 m的車棚為例，車棚的面積為18.9 m2，僅螺旋式的方式停車，就能夠停放18輛自行車。而應(yīng)用交錯(cuò)式停車架能停放32輛，利用率高達(dá)140%.

5.2 免維護(hù)

整體裝置采用簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)，選用結(jié)實(shí)耐用的不銹鋼作為整體車架的材料，基本的連接件都是使用螺釘螺母連接，并且沒有使用電子設(shè)備，使整體的裝置實(shí)現(xiàn)了免維護(hù)。

5.3 保護(hù)車輛

該車架的設(shè)計(jì)避免了兩車之間的摩擦，整體車架具有一定的穩(wěn)定性，避免了車輛傾倒和碰撞，保護(hù)了車主的自行車。同時(shí)，車架操作方便，使用者只需推動(dòng)自行車即可存車，用戶體驗(yàn)得到了改善。

6 總結(jié)

綜上所述，與其他裝置相比，本裝置的建造費(fèi)用更低，在后期使用時(shí)也無需專門的維護(hù)，總投入成本更少。我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品如果能大批量生產(chǎn)，既能滿足市民的停車需求，一定程度上緩解了現(xiàn)有城市小區(qū)的停車難問題，為小區(qū)提供一個(gè)良好的環(huán)境，同時(shí)在管理者的經(jīng)濟(jì)推廣能力范圍內(nèi)具有廣闊的市場前景。

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