花圃改造式自行车辅助停车装置

2019-03-07李佳兵司卓印马福祥周诗骏

中国设备工程 2019年4期

李佳兵，司卓印，马福祥，周诗骏

（中国矿业大学徐海学院，江苏徐州 221008）

自行车的使用虽然在一定程度上缓解了交通的拥堵压力，但是当不使用时在哪里停放又成了一个问题，给停放地的业主和小区物业带来了不便，我国自行车的数量很多，但自行车停放设施和场所还相对紧缺，布局比较混乱，部分停放场所过于简陋，缺乏基本的自行车固定设施，很容易造成车辆的无序停放，也容易导致以下现象：大面积倒车现象；堵塞交通，影响市容；有的缺乏明显的标识，容易造成乱停乱放现象；有的停放场所直接占用人行道，妨碍人行交通，影响城市的景观风貌。一些发达国家对自行车停放架的研究已经相当成熟，不仅有效地解决了城市自行车乱停放的问题，也美化了城市环境。我国在20世纪70年代一些地方就开始规划、建设、资助自行车的设施，自行车停放架的构建已经处于世界先进水平，但在人口稠密的大都市，寸土寸金，停车架空间化、立体化的发展不可或缺，极具前景。因此通过对以往停车结构改进和创新设计了一款花圃改造式自行车辅助停车装置。此设计可以达到以下几点：使用时方便快捷；将自行车规划到花圃下方，不占用传统停车场；提高空间利用率；美化小区，避免了自行车停放杂乱问题，可以作为“特色标志型建筑”。

1 方案设计

本设计所要解决的问题是提供一种花圃改造式辅助停车装置，采用如下技术方案：辅助停车装置包括电机、离合器、夹具、滑块、蜗轮蜗杆减速器、连接轴、回转支承。

具体的工作原理如下：通过电机带动离合器，经由蜗轮蜗杆减速器改变传动方向，最后经链传动带动轨道滑块移动，实现自行车存、取操作。自行车停放平台可围绕中心旋转，外侧平均分布滚轮以起支撑作用。另外我们在盖顶增加了起到绿化作用的花草，如图1。

图1 总体图

2 结构设计

根据自行车的车宽，计算绕圆柱排放的辆数，在围绕半径450mm的圆柱面排列时，可实现22辆自行车互不干涉排列，排列方式为车头朝外型，水平排放与倾斜排放交替进行，此次设计停放20辆自行车，如图2所示。经三维建模进行模拟排列，当倾斜轨道倾斜角大于35度时，可以达到自行车取放时自行车之间不会发生碰撞，如图3、4所示。

图2 20个自行车停车轨道

考虑所研究自行车的长度，车体最长影响距离为1600mm，故设置水平轨道长度为1800mm，倾斜轨道向上倾斜35度，轨道共20个。轨道为槽型，倾斜导轨下端用角铁与底板平面相连，上端与设计的连接板焊接，连接板与中间旋转圆柱筒用螺栓连接固定。导轨的两侧与底边各开有长槽，导轨上设有滑块，滑块沿着导轨两侧的开槽。

图3 外形设计方案

图4 内部设计方案

如图5所示。在滑块上装有机械式抓手，用于夹紧车轮，机械抓手位置低于轨道两侧板高度。为了实现机械抓手在往复运行中夹紧、松开，在轨道底部把轨道两侧板张开一定角度，机械抓手行进到侧板张开处，抓手张开，自行车便可取出。机械抓手向内侧移动时，导轨两侧板抵住抓手侧边，使抓手闭合，夹紧自行车。在机械抓手前端设有弧形板，起到拖动自行车时，保证自行车不会倾倒。水平导轨采用同样形式的结构方案，但在固定中选择了轨道两侧伸出固定板，通过固定板用螺栓与底板平面连接。

图5 水平轨道

滑块的运动采用齿轮传动、蜗轮蜗杆变向和链传动实现。通过固定在旋转中心圆柱筒上的电机，设计思路是导轨整体结构可旋转，电机为竖直放置，电机通过离合器与竖直放置的齿轮轴连接。齿轮轴组件上下各一个齿轮，作为倾斜导轨与水平导轨滑块的驱动输入。输入齿轮与蜗轮蜗杆连接齿轮间歇啮合，蜗轮蜗杆输出轴带动链条，链条通过弯板连接滑块，以实现不同导轨上滑块运动，如图6所示。导轨整体结构下方通过转动轴承，在底板平板下方设置6个滚轮，通过电机驱动轮，实现轨道结构的旋转，从而实现自行车的定位存取。流程图如图7。

图6 主体传动

本发明的操作过程如下。

停车：将自行车后轮推至夹持滑块固定装置中，在动力输出装置1（如图8）的作用下带动链轮转动，工业链条装置带动夹持滑块装置在滑道内滑动。由于滑道底端侧滑道向外伸展，中间部分与下滑道侧边垂直。滑块上滑的同时左右支撑收缩实现装置自锁。夹持滑块运动到特定位置后伺服电机停止转动，在链轮处固定，实现自行车的存放过程。通过PLC自动控制系统，动力输出装置5（如图9）输出力矩带动万向轮转动，实现转盘转动，改变正面轨道，存放下一辆自行车。

退车：通过PLC自动控制系统控制，转盘转到特定自行车轨道。在动力输出制作1的作用下，链轮反转，带动滑块缓慢下滑至滑道底端。在弹簧作用下左右支撑打开，装置解除自锁状态，实现自行车的方便收取。

本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”指示的方位基于附图所示的方位，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。