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      蝸居型、 便攜式多功能車(chē)棚

      2021-06-22 08:28:50顧海闊許皓隆劉藝婷呂東明
      關(guān)鍵詞:直桿棚頂車(chē)棚

      鈄 輝, 顧海闊, 許皓隆, 劉藝婷, 呂東明

      (遼寧石油化工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院, 遼寧 撫順 113001)

      0 引言

      目前市面上具有兩種實(shí)用性較強(qiáng)的車(chē)用車(chē)棚, 一種是傳統(tǒng)的固定鋼架結(jié)構(gòu),在地面打孔進(jìn)行固定,上方采用鋼架框。 此結(jié)構(gòu)雖穩(wěn)定牢靠,但具有一維性,不可隨意移動(dòng),占地空間大,制造成本高,并且存在一定安全隱患,在城市建設(shè)中影響美觀,不利于統(tǒng)一管理。二是改進(jìn)型車(chē)用帳篷,該車(chē)棚在原有基礎(chǔ)上做出了相應(yīng)的改變與調(diào)整,增加了人為可操作性,簡(jiǎn)化鋼架結(jié)構(gòu),能使車(chē)篷進(jìn)行一定程度的收縮,材料簡(jiǎn)單,使用相對(duì)便捷,但因結(jié)構(gòu)固定,也無(wú)法根據(jù)不同車(chē)型進(jìn)行調(diào)整,占地空間較大,且需在場(chǎng)地平整的地方放置。 基于此,本課題研發(fā)了一款蝸居型、便攜式、易于安裝拆卸的多功能車(chē)棚[1]。

      1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      如圖1 所示,整體車(chē)棚設(shè)計(jì)由車(chē)棚底座、車(chē)棚骨架、車(chē)棚棚布,收納箱四部分組成。

      尺寸說(shuō)明:長(zhǎng)×寬×高:4.8m×2.4m×2.4m。

      1.1 底座設(shè)計(jì)

      圖1 蝸居型、便攜式多功能車(chē)棚模型

      為了增加其穩(wěn)定性,讓底座與地面充分貼合,采取U型槽鋼的設(shè)計(jì)方式,每個(gè)底座兩側(cè)的U 型槽鋼均有5 個(gè)螺紋孔控制各個(gè)收縮桿的位置,便于支起收縮,同時(shí)在底座兩側(cè)的U 型槽鋼各設(shè)置2 個(gè)通孔,使用鉚釘將其固定在地面,便于加固,增強(qiáng)車(chē)棚的穩(wěn)定性。

      如圖2~圖5 所示, 為了使其便攜, U 型槽鋼采用了可折疊原理,共六節(jié),兩邊各三節(jié)關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱,并且兩端由外向里可依次向中間折疊在一起[2]。

      圖2 U 型槽鋼單個(gè)結(jié)構(gòu)

      圖3 U 型槽鋼半折疊結(jié)構(gòu)

      尺寸說(shuō)明:①節(jié):長(zhǎng)0.85m,寬0.06m;②節(jié):長(zhǎng)0.85m,寬0.08m;③節(jié):長(zhǎng)0.85m, 寬 0.1m;(注: 由外向里依次記為①②③節(jié),兩端每節(jié)各關(guān)于中點(diǎn)對(duì)稱)。 螺紋孔 :Φ0.048m; 通孔:Φ0.048m。

      圖4 U 型槽鋼裝配結(jié)構(gòu)

      圖5 U 型槽鋼折疊結(jié)構(gòu)

      1.2 骨架設(shè)計(jì)

      如圖6、圖7 所示,為了使其實(shí)現(xiàn)輕裝卸、收納等功能,棚骨的兩側(cè)分別采用了5 根可伸縮套筒直桿(每根直桿由2 根直徑不同,長(zhǎng)度相等的管組合而成),下與底座U 型槽鋼上的螺紋孔對(duì)應(yīng)連接, 上與頂棚骨用彎頭相連接。 棚頂采取韌性好、質(zhì)量輕的材料,采用了5 根可伸縮套筒直桿(每根直桿由3 根管組合而成,兩端管的管徑相等,長(zhǎng)度相等,中間管的管徑略大于兩端管的管徑,長(zhǎng)度為兩端管的2 倍),使其配合兩側(cè)套筒直桿完成車(chē)棚的安裝和拆卸[2]。

      圖6 棚骨結(jié)構(gòu)1

      圖7 棚骨結(jié)構(gòu)2

      為了增加車(chē)棚的穩(wěn)定性,并且考慮到便攜的特點(diǎn),我們采用繩子在車(chē)棚骨架設(shè)置三角形結(jié)構(gòu)。

      尺寸說(shuō)明:①桿:上端長(zhǎng)1.1m、Φ0.046m,下端長(zhǎng)1.1m、Φ0.048m; ②桿: 上端長(zhǎng)1.15m、Φ0.046m, 下端長(zhǎng)1.15m、Φ0.048m; ③桿: 上端長(zhǎng)1.2m、Φ0.046m, 下端長(zhǎng)1.2m、Φ0.048m;(注:立桿由左到右依次記為①②③④⑤桿,①和⑤與②和④各關(guān)于③對(duì)稱)。 頂梁:兩端長(zhǎng)0.6m、Φ0.046m,中間長(zhǎng)1.2m、Φ0.048m。

      1.3 棚布設(shè)計(jì)

      為了能實(shí)現(xiàn)一體化,棚兩側(cè)與棚頂采用矩形設(shè)計(jì),頂部棚布用頂棚骨和側(cè)棚骨緊密連接, 棚布和車(chē)棚整體構(gòu)架各為一個(gè)整體,這樣有利于車(chē)棚的安裝、拆卸與折疊。棚布選擇防雨雪、耐用、材質(zhì)較輕的材料,既延長(zhǎng)使用壽命,又能達(dá)到便攜的特點(diǎn)[3]。

      尺寸說(shuō)明:棚布1:長(zhǎng)×寬:7.5m×5m;棚布2:長(zhǎng)×寬:2.5m×2.4m;棚布3:長(zhǎng)×寬:2.5m×2.4m。

      1.4 收納箱設(shè)計(jì)

      為了使車(chē)棚攜帶方便, 車(chē)棚收納箱選擇防雨雪、耐用、材質(zhì)較輕的材料,采用長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)。

      尺寸說(shuō)明:長(zhǎng)×寬×高:1.3m×0.6m×0.5m。

      2 蝸居型、便攜式多功能車(chē)棚的靜力學(xué)分析

      2.1 對(duì)車(chē)棚工作狀態(tài)下棚頂所受載荷的分析

      如圖8 所示, 車(chē)棚棚頂所受載荷的大小取決于棚頂所落雨雪的質(zhì)量以及車(chē)棚棚骨的材料。 設(shè)車(chē)棚長(zhǎng)為a,寬為b,高為c,車(chē)棚棚頂所落雨雪厚度為h,雨雪的密度為ρ,車(chē)棚每根立桿所能承受的最大壓力為F,忽略棚頂弧度所帶來(lái)的體積,則車(chē)棚棚頂可支撐的雨雪厚度為:

      2.2 對(duì)車(chē)棚工作狀態(tài)下各個(gè)面所承受風(fēng)力的臨界狀態(tài)分析[4]

      圖8 蝸居型、便攜式多功能車(chē)棚模型

      當(dāng)車(chē)棚遇到刮風(fēng)時(shí),要想其不被風(fēng)吹倒,就要使得立桿給與棚布的力不小于風(fēng)給棚布帶來(lái)的壓力。 此時(shí)風(fēng)速為v,標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣重度為r,重力加速度為g,風(fēng)壓與風(fēng)速的關(guān)系為:

      3 結(jié)束語(yǔ)

      目前主要完成了車(chē)棚的整體設(shè)計(jì), 接下來(lái)將近一步優(yōu)化車(chē)棚的各項(xiàng)性能,細(xì)化其各個(gè)連接處,直至其達(dá)到預(yù)期性能。

      (1)蝸居:車(chē)棚高度僅為市面普通車(chē)棚高度的一半,在小區(qū)臨時(shí)使用,不影響小區(qū)景觀,易被接受,高度尺寸小,提高其抗風(fēng)性。

      (2)便攜:一人即可輕松安裝拆卸,可折疊,且折疊后占用空間小,還可在緊急情況下作為帳篷使用,方便攜帶。

      (3)通過(guò)對(duì)車(chē)棚在工作狀態(tài)下棚頂所能承受的最大載荷以及各個(gè)面所承受風(fēng)力的臨界狀態(tài)進(jìn)行分析, 得出其不會(huì)傾倒的條件,保證了此款車(chē)棚在使用過(guò)程中的安全性。

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