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[摘 要]现在城市提倡低碳出行，迫使自行车的数量急剧增加，针对城市各道路自行车停靠杂乱无章且占用较大的空间问题，设计了一新型自行车停靠装置，用于解决以上问题。该装置为两层机械旋转升降结构，最多可停靠十六辆自行车，通过控制系统能够稳定安全的实现自行车存取。同时此装置增加了顶棚，红外安全防护，紧急急停等，使其功能更加全面。
[关键词]自行车停车 停车装置 机械结构
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0130-01
1.引言
随着绿色环保及青山绿水的理念提出，以及现在社会低碳出行加共享单车的推广，现在城市道路上随处可见城市惠民自行车和大量的共享单车。大量自行车的投放确实给人们出行带来了便利，为城市低碳减排作出了贡献。但同时也带来了一个严重的问题，即自行车停靠时随意摆放带来的一系列问题：如自行车杂七杂八停靠占用较大的面积，或停靠在机动车道上造成拥堵，自行车大都成排露天停靠，取车繁琐且稍有不慎就会造成碰倒一排的情况，再加上风吹雨淋会加剧自行车的损毁，此等都是必须要解决的问题。
目前绝大多数自行车停车装置，都是停车棚、停车架式结构，这种装置还是没有解决以上问题-占地面积大、停取车麻烦等问题，而且在人流量大或较为拥堵的地方难以设立。故本文推出了一款新型的立式自行车停靠装置，致力解决停车位占地面积，停取车麻烦以及安全稳定等方面的问题。
本文设计的自行车停车装置，解决了占地、停取及安全问题等。综合了现今出现的状况和其他停车装置所不能解决的问题，从而设计出能解决以上问题的新型装置，并用SolidWorks绘制出其模型，本文将从机械和电控两方面，系统的介绍其功能和实现方法。
2.新型停车装置机械结构
此新型自行车停靠装置如图1所示，其机械结构由上到下依次由：遮雨棚、升降电机1、绕线控制系统、滑轨及滑动架、上层旋转电机2、下层载车架、下层旋转电机等结构构成。
2.1 总体结构及工作原理
整个自行车停靠系统主要包含上下两层旋转装置和升降装置，如图1所示。当需要停车时，按下矩阵键盘中的停车按钮，该系统会识别出上层有无空余停车位，如果上层有空余车位，该系统会发出指令控制上层旋转电机2旋转指定角度，到达该指定位置，然后升降电机1工作，通过绕线控制模块，给控制模块发布指令，绕线控制模块中所对应的电磁离合器会得电闭合，控制其指定的滑动架下落，当滑动架下落完成后，被控制模块识别出，控制指示灯闪烁或者蜂鸣器鸣响，提醒人可以停靠。自行车通过滑动架的机械结构实现三点固定，一旦自行车固定后且经红外传感器识别，车主已离开划定范围内时，电机1工作使其升至第二层，若第二层已满直接停靠在第一层，原理类似。当系统识别到空余停车位，即发出指令控制下层旋转电机3工作，后停车。同时此系统在顶部还加装了光敏传感器，实现天黑自动亮灯，以及红外传感器，防止电机旋转带动车架旋转误伤别人。
2.2细节结构介绍
2.2.1遮雨棚
遮雨棚为普通钢架结构加尼龙布，主要用于遮阳遮雨，防止自行车在风吹日晒下加速老化，其结构简单方便定做，也可在伞下加装LED灯或彩灯起到晚间照明与装饰的效果。
2.2.2电机
本装置选用Y型三相异步电动机，和轮系组合实现其旋转升降的功能（图2），在不同部位根据其所受力矩的大小可选用加大功率的电机或者改变齿轮的传动比，根据输入不同脉冲实现其旋转特定的角度或者控制绕线升降制定的距离。
2.2.3绕线控制系统
传统控制滑块机械升降的办法是，一个电机控制一组滑轨，这样既增加了成本，又需占用較大的地方，且一个电机出现故障往往就会导致整台设备不能工作，所以本文设计了一种全新的控制模块，从而实现一个电机控制八个滑轨的升降。电动机带动蜗杆窝轮传动，使传动杆1转动从而带动传动杆上的八组电磁离合器齿轮组传动，如图3所示。当电磁离合器上电后，使同组的绕线圈转动，从而控制滑块的升降。相对传统的八电机，此结构简单、成本低廉，且编程简单易于控制，同时各组电磁离合器绕线组间互不影响。
电磁离合器：
线圈通电时产生磁力，在电磁力的作用下，衔铁的弹簧片产生变形，动盘与“衔铁”吸合在一起，离合器处于接合状态；线圈断电时磁力消失，“衔铁”在弹簧片弹力的作用下弹回，离合器处于分离状态。
绕线系统：
绕线盘和电磁离合器机械相连，电磁离合器再与传动直齿轮连接，当电磁离合器闭合时，齿轮传动的力矩带动绕线盘轴向转动，从而带动其控制的滑轨实现上下移动。
2.2.4滑轨及滑动架
此新型自行车停靠系统实现上下两层自行车停靠及固定的方法，采用了新型的滑动车架和滑轨，结构如图5所示。滑架采用工型钢架结构，自行车轮胎可以卡在上面，非常巧妙和牢固，且自行车和滑动架共有三个接触点，当三处都卡在工型钢架上时，三点固定可使自行车固定在滑动架上。滑动架在滑轨上滑动结构类似套筒，如图6所示，此结构简单牢固可实现上下移动。
3.结论及前景展望
本文设计了一种新型自行车停车装置，从上到下的介绍了此双层旋转式自行车停靠系统的各个结构，并系统的介绍了此装置的工作原理。此新型自行车停靠装置，既解决了自行车停靠杂乱无章的占地现象，又避免了自行车的日晒雨淋的现状，同时也解决了自行车停取车困难的问题。
参考文献
[1]张良，陶晓.自行车双层停车架中的助力机构设计[J].现代制造技术与装备，2016，（5）：51-52，54. DOI：10.3969/j.issn.1673-5587.2016.05.028.
[2]周哲，冯万浩，张振东.一种新型自行车停靠装置的设计[J].农业装备与车辆工程，2017，（4）：64-67，100. DOI：10.3969/j.issn.1673-3142.2017.04.014.
[3]刘俊，杨罡，陈炎钦.多层循环式自行车库机械结构及控制系统设计[J].上海电机学院学报，2011，（1）：21-25. DOI：10.3969/j.issn.2095-0020.2011.01.005.
[关键词]自行车停车 停车装置 机械结构
中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）11-0130-01
1.引言
随着绿色环保及青山绿水的理念提出，以及现在社会低碳出行加共享单车的推广，现在城市道路上随处可见城市惠民自行车和大量的共享单车。大量自行车的投放确实给人们出行带来了便利，为城市低碳减排作出了贡献。但同时也带来了一个严重的问题，即自行车停靠时随意摆放带来的一系列问题：如自行车杂七杂八停靠占用较大的面积，或停靠在机动车道上造成拥堵，自行车大都成排露天停靠，取车繁琐且稍有不慎就会造成碰倒一排的情况，再加上风吹雨淋会加剧自行车的损毁，此等都是必须要解决的问题。
目前绝大多数自行车停车装置，都是停车棚、停车架式结构，这种装置还是没有解决以上问题-占地面积大、停取车麻烦等问题，而且在人流量大或较为拥堵的地方难以设立。故本文推出了一款新型的立式自行车停靠装置，致力解决停车位占地面积，停取车麻烦以及安全稳定等方面的问题。
本文设计的自行车停车装置，解决了占地、停取及安全问题等。综合了现今出现的状况和其他停车装置所不能解决的问题，从而设计出能解决以上问题的新型装置，并用SolidWorks绘制出其模型，本文将从机械和电控两方面，系统的介绍其功能和实现方法。
2.新型停车装置机械结构
此新型自行车停靠装置如图1所示，其机械结构由上到下依次由：遮雨棚、升降电机1、绕线控制系统、滑轨及滑动架、上层旋转电机2、下层载车架、下层旋转电机等结构构成。
2.1 总体结构及工作原理
整个自行车停靠系统主要包含上下两层旋转装置和升降装置，如图1所示。当需要停车时，按下矩阵键盘中的停车按钮，该系统会识别出上层有无空余停车位，如果上层有空余车位，该系统会发出指令控制上层旋转电机2旋转指定角度，到达该指定位置，然后升降电机1工作，通过绕线控制模块，给控制模块发布指令，绕线控制模块中所对应的电磁离合器会得电闭合，控制其指定的滑动架下落，当滑动架下落完成后，被控制模块识别出，控制指示灯闪烁或者蜂鸣器鸣响，提醒人可以停靠。自行车通过滑动架的机械结构实现三点固定，一旦自行车固定后且经红外传感器识别，车主已离开划定范围内时，电机1工作使其升至第二层，若第二层已满直接停靠在第一层，原理类似。当系统识别到空余停车位，即发出指令控制下层旋转电机3工作，后停车。同时此系统在顶部还加装了光敏传感器，实现天黑自动亮灯，以及红外传感器，防止电机旋转带动车架旋转误伤别人。
2.2细节结构介绍
2.2.1遮雨棚
遮雨棚为普通钢架结构加尼龙布，主要用于遮阳遮雨，防止自行车在风吹日晒下加速老化，其结构简单方便定做，也可在伞下加装LED灯或彩灯起到晚间照明与装饰的效果。
2.2.2电机
本装置选用Y型三相异步电动机，和轮系组合实现其旋转升降的功能（图2），在不同部位根据其所受力矩的大小可选用加大功率的电机或者改变齿轮的传动比，根据输入不同脉冲实现其旋转特定的角度或者控制绕线升降制定的距离。
2.2.3绕线控制系统
传统控制滑块机械升降的办法是，一个电机控制一组滑轨，这样既增加了成本，又需占用較大的地方，且一个电机出现故障往往就会导致整台设备不能工作，所以本文设计了一种全新的控制模块，从而实现一个电机控制八个滑轨的升降。电动机带动蜗杆窝轮传动，使传动杆1转动从而带动传动杆上的八组电磁离合器齿轮组传动，如图3所示。当电磁离合器上电后，使同组的绕线圈转动，从而控制滑块的升降。相对传统的八电机，此结构简单、成本低廉，且编程简单易于控制，同时各组电磁离合器绕线组间互不影响。
电磁离合器：
线圈通电时产生磁力，在电磁力的作用下，衔铁的弹簧片产生变形，动盘与“衔铁”吸合在一起，离合器处于接合状态；线圈断电时磁力消失，“衔铁”在弹簧片弹力的作用下弹回，离合器处于分离状态。
绕线系统：
绕线盘和电磁离合器机械相连，电磁离合器再与传动直齿轮连接，当电磁离合器闭合时，齿轮传动的力矩带动绕线盘轴向转动，从而带动其控制的滑轨实现上下移动。
2.2.4滑轨及滑动架
此新型自行车停靠系统实现上下两层自行车停靠及固定的方法，采用了新型的滑动车架和滑轨，结构如图5所示。滑架采用工型钢架结构，自行车轮胎可以卡在上面，非常巧妙和牢固，且自行车和滑动架共有三个接触点，当三处都卡在工型钢架上时，三点固定可使自行车固定在滑动架上。滑动架在滑轨上滑动结构类似套筒，如图6所示，此结构简单牢固可实现上下移动。
3.结论及前景展望
本文设计了一种新型自行车停车装置，从上到下的介绍了此双层旋转式自行车停靠系统的各个结构，并系统的介绍了此装置的工作原理。此新型自行车停靠装置，既解决了自行车停靠杂乱无章的占地现象，又避免了自行车的日晒雨淋的现状，同时也解决了自行车停取车困难的问题。
参考文献
[1]张良，陶晓.自行车双层停车架中的助力机构设计[J].现代制造技术与装备，2016，（5）：51-52，54. DOI：10.3969/j.issn.1673-5587.2016.05.028.
[2]周哲，冯万浩，张振东.一种新型自行车停靠装置的设计[J].农业装备与车辆工程，2017，（4）：64-67，100. DOI：10.3969/j.issn.1673-3142.2017.04.014.
[3]刘俊，杨罡，陈炎钦.多层循环式自行车库机械结构及控制系统设计[J].上海电机学院学报，2011，（1）：21-25. DOI：10.3969/j.issn.2095-0020.2011.01.005.