花圃改造式自行車(chē)輔助停車(chē)裝置

李佳兵，司卓印，馬福祥，周詩(shī)駿

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院，江蘇 徐州 221008）

自行車(chē)的使用雖然在一定程度上緩解了交通的擁堵壓力，但是當(dāng)不使用時(shí)在哪里停放又成了一個(gè)問(wèn)題，給停放地的業(yè)主和小區(qū)物業(yè)帶來(lái)了不便，我國(guó)自行車(chē)的數(shù)量很多，但自行車(chē)停放設(shè)施和場(chǎng)所還相對(duì)緊缺，布局比較混亂，部分停放場(chǎng)所過(guò)于簡(jiǎn)陋，缺乏基本的自行車(chē)固定設(shè)施，很容易造成車(chē)輛的無(wú)序停放，也容易導(dǎo)致以下現(xiàn)象：大面積倒車(chē)現(xiàn)象；堵塞交通，影響市容；有的缺乏明顯的標(biāo)識(shí)，容易造成亂停亂放現(xiàn)象；有的停放場(chǎng)所直接占用人行道，妨礙人行交通，影響城市的景觀風(fēng)貌。一些發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)自行車(chē)停放架的研究已經(jīng)相當(dāng)成熟，不僅有效地解決了城市自行車(chē)亂停放的問(wèn)題，也美化了城市環(huán)境。我國(guó)在20世紀(jì)70年代一些地方就開(kāi)始規(guī)劃、建設(shè)、資助自行車(chē)的設(shè)施，自行車(chē)停放架的構(gòu)建已經(jīng)處于世界先進(jìn)水平，但在人口稠密的大都市，寸土寸金，停車(chē)架空間化、立體化的發(fā)展不可或缺，極具前景。因此通過(guò)對(duì)以往停車(chē)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一款花圃改造式自行車(chē)輔助停車(chē)裝置。此設(shè)計(jì)可以達(dá)到以下幾點(diǎn)：使用時(shí)方便快捷；將自行車(chē)規(guī)劃到花圃下方，不占用傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)；提高空間利用率；美化小區(qū)，避免了自行車(chē)停放雜亂問(wèn)題，可以作為“特色標(biāo)志型建筑”。

1 方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題是提供一種花圃改造式輔助停車(chē)裝置，采用如下技術(shù)方案：輔助停車(chē)裝置包括電機(jī)、離合器、夾具、滑塊、蝸輪蝸桿減速器、連接軸、回轉(zhuǎn)支承。

具體的工作原理如下：通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)離合器，經(jīng)由蝸輪蝸桿減速器改變傳動(dòng)方向，最后經(jīng)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)軌道滑塊移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)存、取操作。自行車(chē)停放平臺(tái)可圍繞中心旋轉(zhuǎn)，外側(cè)平均分布滾輪以起支撐作用。另外我們?cè)谏w頂增加了起到綠化作用的花草，如圖1。

圖1 總體圖

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)自行車(chē)的車(chē)寬，計(jì)算繞圓柱排放的輛數(shù)，在圍繞半徑450mm的圓柱面排列時(shí)，可實(shí)現(xiàn)22輛自行車(chē)互不干涉排列，排列方式為車(chē)頭朝外型，水平排放與傾斜排放交替進(jìn)行，此次設(shè)計(jì)停放20輛自行車(chē)，如圖2所示。經(jīng)三維建模進(jìn)行模擬排列，當(dāng)傾斜軌道傾斜角大于35度時(shí)，可以達(dá)到自行車(chē)取放時(shí)自行車(chē)之間不會(huì)發(fā)生碰撞，如圖3、4所示。

圖2 20個(gè)自行車(chē)停車(chē)軌道

考慮所研究自行車(chē)的長(zhǎng)度，車(chē)體最長(zhǎng)影響距離為1600mm，故設(shè)置水平軌道長(zhǎng)度為1800mm，傾斜軌道向上傾斜35度，軌道共20個(gè)。軌道為槽型，傾斜導(dǎo)軌下端用角鐵與底板平面相連，上端與設(shè)計(jì)的連接板焊接，連接板與中間旋轉(zhuǎn)圓柱筒用螺栓連接固定。導(dǎo)軌的兩側(cè)與底邊各開(kāi)有長(zhǎng)槽，導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，滑塊沿著導(dǎo)軌兩側(cè)的開(kāi)槽。

圖3 外形設(shè)計(jì)方案

圖4 內(nèi)部設(shè)計(jì)方案

如圖5所示。在滑塊上裝有機(jī)械式抓手，用于夾緊車(chē)輪，機(jī)械抓手位置低于軌道兩側(cè)板高度。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械抓手在往復(fù)運(yùn)行中夾緊、松開(kāi)，在軌道底部把軌道兩側(cè)板張開(kāi)一定角度，機(jī)械抓手行進(jìn)到側(cè)板張開(kāi)處，抓手張開(kāi)，自行車(chē)便可取出。機(jī)械抓手向內(nèi)側(cè)移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌兩側(cè)板抵住抓手側(cè)邊，使抓手閉合，夾緊自行車(chē)。在機(jī)械抓手前端設(shè)有弧形板，起到拖動(dòng)自行車(chē)時(shí)，保證自行車(chē)不會(huì)傾倒。水平導(dǎo)軌采用同樣形式的結(jié)構(gòu)方案，但在固定中選擇了軌道兩側(cè)伸出固定板，通過(guò)固定板用螺栓與底板平面連接。

圖5 水平軌道

滑塊的運(yùn)動(dòng)采用齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿變向和鏈傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)固定在旋轉(zhuǎn)中心圓柱筒上的電機(jī)，設(shè)計(jì)思路是導(dǎo)軌整體結(jié)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)，電機(jī)為豎直放置，電機(jī)通過(guò)離合器與豎直放置的齒輪軸連接。齒輪軸組件上下各一個(gè)齒輪，作為傾斜導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌滑塊的驅(qū)動(dòng)輸入。輸入齒輪與蝸輪蝸桿連接齒輪間歇嚙合，蝸輪蝸桿輸出軸帶動(dòng)鏈條，鏈條通過(guò)彎板連接滑塊，以實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動(dòng)，如圖6所示。導(dǎo)軌整體結(jié)構(gòu)下方通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承，在底板平板下方設(shè)置6個(gè)滾輪，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪，實(shí)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的定位存取。流程圖如圖7。

圖6 主體傳動(dòng)

本發(fā)明的操作過(guò)程如下。

停車(chē)：將自行車(chē)后輪推至夾持滑塊固定裝置中，在動(dòng)力輸出裝置1（如圖8）的作用下帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，工業(yè)鏈條裝置帶動(dòng)夾持滑塊裝置在滑道內(nèi)滑動(dòng)。由于滑道底端側(cè)滑道向外伸展，中間部分與下滑道側(cè)邊垂直。滑塊上滑的同時(shí)左右支撐收縮實(shí)現(xiàn)裝置自鎖。夾持滑塊運(yùn)動(dòng)到特定位置后伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，在鏈輪處固定，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的存放過(guò)程。通過(guò)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，動(dòng)力輸出裝置5（如圖9）輸出力矩帶動(dòng)萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，改變正面軌道，存放下一輛自行車(chē)。

退車(chē)：通過(guò)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)控制，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)到特定自行車(chē)軌道。在動(dòng)力輸出制作1的作用下，鏈輪反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)滑塊緩慢下滑至滑道底端。在彈簧作用下左右支撐打開(kāi)，裝置解除自鎖狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自行車(chē)的方便收取。

本實(shí)用新型的描述中，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“左”、“右”指示的方位基于附圖所示的方位，僅是為了便于描述本實(shí)用新型而不是要求本實(shí)用新型必須以特定的方位操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。

圖7 停車(chē)操作流程圖

圖8 動(dòng)力輸出裝置1

圖9 動(dòng)力輸出裝置5

3 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了一種花圃式輔助自行車(chē)停車(chē)裝置。本設(shè)計(jì)停放20輛自行車(chē)，做到不亂放，提高了空間利用率，方便快捷。加上在頂蓋種上花草起到美觀、環(huán)保的作用。停車(chē)裝置的出現(xiàn)在一定程度上解決了已有小區(qū)停車(chē)?yán)щy的問(wèn)題。