基于雙卡位器聯(lián)動的零碳式旋轉(zhuǎn)多位自行車取停驛站

何浪浪 郭越洋 俞文吉 周棟柱 王飛

摘? 要：基于雙卡位器聯(lián)動的零碳式旋轉(zhuǎn)多位自行車取停驛站是面向大眾，以解決多輛自行車停放空間大小的一款小型停車裝置。本裝置具有性能穩(wěn)定、制造成本低、易于加工制作且便于安放，相比原有的停車空間能夠節(jié)約30%～50%左右的停車場地。此外該裝置的運作為純機械運動，可以達到節(jié)約能源的目的。文章針對現(xiàn)有狀況，提出了一種新型的自行車停車結(jié)構(gòu)模式，希望能夠給有關(guān)的研究工作人員提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：卡位器聯(lián)動;旋轉(zhuǎn)多位;純機械;自行車

中圖分類號：U491.71 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）26-0096-02

Abstract： The zero-carbon rotating multi-position bicycle parking station based on double parking position linkage is a small parking device for the public to solve the parking space formany bicycles. The device has the advantages such as stable performance， low manufacturing cost， easy processing and convenient placement， thereby can save about 30% and 50% of the parking space， compared with the original parking space. In addition， the operation of the device is purely mechanical movement， which can achieve the purpose of energy saving. Regarding the existing situation， this paper puts forward a new bicycle parking structure model， hoping to provide valuable reference for the relevant research staff.

Keywords： parking position linkage; rotating multi-position; pure machinery; bicycle

前言

自行車作為一種環(huán)保節(jié)能的交通工具，已成為當(dāng)前健康出行的首選，且國家鼓勵低碳出行。據(jù)統(tǒng)計近年來人均家庭自行車的擁有量正處于持續(xù)增長態(tài)勢，其中共享單車的發(fā)展尤其明顯，但自行車的停放問題已成為管理者們關(guān)注的焦點，特別在老舊小區(qū)以及繁華街道更為明顯，停車難以及亂停亂放現(xiàn)象，已經(jīng)威脅著整個城市交通系統(tǒng)的高效運轉(zhuǎn)。停車設(shè)施作為解決自行車停放的主要問題，其建設(shè)狀況與城市交通運行狀況、城市社會經(jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)。

1 裝置概述

裝置模型主要由金屬鋁型材搭建框架，其高度約為1.1m，占地面積大約為1.5m2。裝置主要由旋轉(zhuǎn)車架（10個車位）、組合式上下聯(lián)動卡位器一對、固定立柱、聯(lián)動桿，以及彈簧組組成。其巧妙地運用一對卡位器與滑軌的配合，通過初始時的彈簧提供力使自行車前輪上抬至自行車型傾斜抬起，人只要往前推動自行車就可以將夾著車輪的卡位器扣到頂端，然后夾子自動松開，就可以輕松的將自行車停放在車架上，與此同時下卡位器與上卡位器實現(xiàn)了位置互換。取自行車與放置自行車運作類似，只需手握車把手，將前輪對準(zhǔn)上卡位器并且順勢向下拉動，自行車就可以輕松取出，此時上下卡位器再次實現(xiàn)了互換。

2 研制背景

小組已對當(dāng)前市面上的自行車停車裝置進行了細(xì)致的研究與比較。就目前國內(nèi)市面上的自行車停車裝置而言，多為簡單的平放式，如圖1示;掛式停車裝置，在停車與取車過程中需要花費人力較大，如圖2示，因此使用率方面有所降低;目前已知的大多數(shù)風(fēng)車式自行車停車裝置在節(jié)約空間效果不佳，未能達到預(yù)期目的，如圖3所示。因此小組結(jié)合當(dāng)前老舊小區(qū)和街道，自行車停車難以及亂停占地現(xiàn)象等實際情況，設(shè)計了一種基于雙卡位器聯(lián)動的零碳式旋轉(zhuǎn)多位自行車取停驛站。該裝置相對于國外的壁掛式自行車停車裝置更具有優(yōu)勢，國外壁掛式功能主要是以一輛自行車停放為主，多為單戶室內(nèi)應(yīng)用，不適合小區(qū)內(nèi)部使用，若為集體使用，一輛自行車必須配做一個停車裝置，在制造成本上較高，得不償失。項目團隊設(shè)計的該自行車停車裝置，可同時通過雙卡位器交互聯(lián)動實現(xiàn)10輛自行車的停放，可成排使用，或置于空走廊過道，該裝置還具有的優(yōu)勢是在實現(xiàn)放置過程中可大大節(jié)省人力消耗，主要體現(xiàn)在停車過程中可利用壓縮彈簧的初始力帶動自行車抬起;取車時可利用自行車自重下壓完成取車。

3 設(shè)計目標(biāo)及原理（以停車為例）

（1）基于該設(shè)計作品將用于公共設(shè)施，市場化后的產(chǎn)品成本、能源消耗以及維護等，將成為該設(shè)施能否長期運營下去的重點任務(wù)。小組綜合考慮后，將作品以純機械式運動實現(xiàn)自行車的取停功能面向大眾，因此在設(shè)計方面必須綜合考慮整個機械機構(gòu)的運作在運行若干次后還能否運行自如。小組的目標(biāo)在于經(jīng)過若干次的自行車取停試驗后找出相對薄弱的裝置易損件，通過再次合理的選材和設(shè)計延長整個裝置的使用壽命，確保該產(chǎn)品的低維護成本。

（2）如何巧妙的利用創(chuàng)新結(jié)構(gòu)實現(xiàn)一對交互式卡位器與旋轉(zhuǎn)車架的配合，小組在設(shè)計上務(wù)必將兩者在沒有干涉運動的情況下做到更加緊湊，在設(shè)計上做到更加節(jié)省自行車停放占地空間。同時這也是利用兩個卡位器實現(xiàn)10輛自行車停放的基礎(chǔ)，需要在設(shè)計思路上進行有效的動態(tài)軟件模擬實驗，確保兩者在對接過程中能夠準(zhǔn)確定位。

（3）如何巧妙的利用創(chuàng)新機構(gòu)實現(xiàn)一對交互式卡位器聯(lián)動，這也是整個裝置運作的關(guān)鍵核心，其運作設(shè)計過程為：1號卡位器（即初始狀態(tài)為下卡位器）被1號伸縮導(dǎo)向塊抵住，2號卡位器（初始狀態(tài)為上卡位器）在對面180°正上方被3號伸縮導(dǎo)向塊抵住，此時兩個卡位器的夾子為張開狀態(tài)，當(dāng)下方自行車推進1號卡位器時，1號卡位器推桿推動1號伸縮導(dǎo)向塊使其從抵住的導(dǎo)向塊上脫落，此時在中間聯(lián)動的橫桿同時會帶動3號伸縮導(dǎo)向塊伸縮，兩個卡位器在自重與彈簧力的作用下瞬間實現(xiàn)了脫離。與此同時，在卡位器脫離伸縮導(dǎo)向塊的瞬間，卡位器控制夾子的彈簧驅(qū)動夾子鎖緊，實現(xiàn)了對自行車車輪的夾緊過程。最后自行車將在導(dǎo)軌上彈簧力與人力的作用下實現(xiàn)上升運動，當(dāng)1號卡位器與自行車到達車架頂端時，1號卡位器會被2號伸縮導(dǎo)向塊抵住，此時卡位器夾子也會在平滑導(dǎo)軌的作用下徹底張開，同理當(dāng)1號卡位器到達頂部時，2號卡位器將到達底部，并被4號伸縮導(dǎo)向塊抵住，即停車的整個運行過程。取車過程與此工作原理一致，自行車停車過程如圖4所示。

4 創(chuàng)新點

第一，區(qū)別于傳動的停車模式，小組的主要設(shè)計借助于壁掛式自行車停車裝置的停車?yán)砟?，將市面上的單個停車裝置配對單個自行車的功能局限性徹底打破，利用兩個卡位器有效自如的取停10輛自行車，且可節(jié)省30%～50%左右的停放空間。

第二，可重復(fù)循環(huán)使用的上下聯(lián)動卡位器理念：一對卡位器相互作用，當(dāng)一個卡位器位于上端時，另外一個卡位器就會處于下端，保證循環(huán)工作，從而實現(xiàn)10輛自行車的輪流交換停放。

第三，采用了輔助性省力上下聯(lián)動裝置：在裝置的整個設(shè)計中，合理的運用了多個壓縮彈簧，在操作省力方面有明顯的優(yōu)勢，利用小型壓縮彈簧在部分結(jié)構(gòu)設(shè)計上解決了很多難以解決的問題，且應(yīng)用效果明顯。

5 結(jié)束語

隨著時代的發(fā)展以及人們環(huán)保意識的增強，綠色出行對人們出行方式的影響會越來越大，相比其他出行方式，人們更愿意選擇自行車出行，既健康環(huán)保，也能起到鍛煉身體的效果，近年來更是推出了“共享單車”這類自行車，顯然自行車的出行方式已經(jīng)被大多數(shù)人普遍認(rèn)可和接受。該裝置的研制可服務(wù)于更多“無家可歸”的自行車。

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