摩天輪式自行車停放裝置設(shè)計(jì)

吳啟舟 陳善榮 曾欽 周左斌 宋佳雨 梁龍 張楚佩

摘 要：為響應(yīng)低碳環(huán)保概念，改善自行車停放安全性、停放亂和占地多等問題，設(shè)計(jì)一種摩天輪式自行車停車裝置，該裝置主要采用半自動(dòng)智能電控裝置，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪帶動(dòng)懸掛的停車架完成特定運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制停取自行車的過程。

關(guān)鍵詞：自行車停車裝置；摩天輪式；智能電控

中圖分類號(hào)：U491225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.05.005

Design of Ferris Wheel Bicycle Parking Device

Wu Qizhou， Chen Shangrong， Zeng Qin， Zhou Zuobing， Song Jiayu， Liang Long， Zhang Chupei

（College of Physics， Mechanical and Electrical Engineering ，Jishou University，Jishou 416000， China）

Abstract：In response to low carbon environmental protection concept， improve the bicycle safety， parking problems such as disorderly and covers an area of more than， we design a ferris wheel bike parking device， the device is mainly used semi-automatic intelligent electronic control device， through the motor drive sprocket drive hanging racks to complete specific movement， realization of intelligent control stop take a bicycle.

Key words： bicycle parking device； ferris wheel； intelligent electronic control

0 引言

自行車停放裝置的形式多樣，設(shè)計(jì)其停放裝置時(shí)應(yīng)實(shí)用性強(qiáng)，且充分利用小區(qū)草坪、綠化帶或狹窄通道等區(qū)域。根據(jù)對(duì)武陵山地區(qū)的小區(qū)進(jìn)行走訪發(fā)現(xiàn)，武陵山地區(qū)的小區(qū)公共面積較小，不利于一些大型停車裝置的安放，且遺留有許多尚未利用的空間。近年來，很多研究人員均對(duì)自行車停放裝置進(jìn)行了研究。文國(guó)富[1]等主要設(shè)計(jì)了一種輪轉(zhuǎn)式自行車停放裝置，在保證裝置可靠性與安全性的前提下，裝置占地面積1125 m2，單面可停放24輛自行車，停放相同數(shù)量的自行車面積利用率達(dá)到192%；談文浩等[2]主要設(shè)計(jì)了錯(cuò)位懸掛式自行車停放系統(tǒng)，該系統(tǒng)處于一個(gè)全封閉的裝置中，采用了高低錯(cuò)位、立體懸掛的停車方式，通過控制系統(tǒng)完成自動(dòng)停車取車過程；曾兵等[3]主要設(shè)計(jì)了基于PLC控制的輪式自行車停放裝置，將停放裝置設(shè)計(jì)成立式轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)， 用PLC控制系統(tǒng)技術(shù)，使得自行車停放提取方便快捷；周哲等[4]主要設(shè)計(jì)了一種新型自行車停靠裝置，將自行車懸掛起來；劉長(zhǎng)川[5]主要設(shè)計(jì)了校園自行車停放租賃系統(tǒng)，結(jié)合校園實(shí)際進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)研究。通過以上敘述，故需設(shè)計(jì)的停車裝置應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）適應(yīng)性強(qiáng)，空間利用率高；（2）操作方便，實(shí)現(xiàn)一定的自動(dòng)化，后期維修成本低；（3）盡可能與小區(qū)里的其他空間和公共設(shè)施相結(jié)合。為實(shí)現(xiàn)在一定空間內(nèi)能停放更多自行車、停車裝置與環(huán)境相融合和充分利用垂直空間，摩天輪型自行車停車裝置便正是其選擇。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摩天輪停車裝置就是像摩天輪一樣可以旋轉(zhuǎn)的在有限面積內(nèi)提高自行車停放率的裝置。在設(shè)計(jì)該停車裝置時(shí)可將其分為四大主要部分結(jié)構(gòu)：（1）支撐該裝置的主體結(jié)構(gòu)支架（序1）；（2）存放自行車的停車架（序4）；（3）米字形支架（序2）；（4）電控驅(qū)動(dòng)裝置（序3），可通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸帶動(dòng)停車架的旋轉(zhuǎn)，以停車架位于最低位，實(shí)現(xiàn)自行車的存取?？傮w結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

該支撐裝置主要由兩個(gè)固定支架與支架圓環(huán)焊接而成，米字支架由支桿與米字圓環(huán)焊接而成，停車架是由底框焊接，與停車位通過螺栓連接固定并與支撐桿通過螺栓連接。停車架懸掛在米字支架上，最后主軸與其裝配，實(shí)現(xiàn)整個(gè)停車裝置框架的形成。焊接部件主要選用的是型材，主軸選用的是40Cr。其停車架上的停車位主要采用垂直方向錯(cuò)位擺放的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)實(shí)地調(diào)查與測(cè)量，一般自行車長(zhǎng)約1750 mm，車輪直徑約為600 mm，車輪厚度約50 mm，因此設(shè)計(jì)該停車位長(zhǎng)1810 mm，寬度為68 mm（以保證自行車在推進(jìn)時(shí)不與踏板發(fā)生干涉），在停車位兩側(cè)，設(shè)計(jì)有自行車停車位擋邊，用于自行車車輪橫向定位。同時(shí)，為保證停車架在旋轉(zhuǎn)過程中自行車不會(huì)沿導(dǎo)軌前后滑動(dòng)，設(shè)計(jì)了能與自行車前輪吻合的弧形結(jié)構(gòu)，該圓弧結(jié)構(gòu)表面附有摩擦材料。防止停車架在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中自行車發(fā)生意外而掉落，設(shè)計(jì)有停車架橫撐，自行車車頭可以與橫撐用軟鎖固定，以防止自行車意外掉落。且該裝置的驅(qū)動(dòng)裝置主要采用的是鏈傳動(dòng)方式，減速電機(jī)提供動(dòng)力，并配備有相應(yīng)的停車控制器的設(shè)計(jì)。該裝置的主要外形結(jié)構(gòu)參數(shù)為：裝置總體高度5900 mm；固定支座高度3860 mm；米字支桿長(zhǎng)度2500 mm；停車架高度1280 mm；停車架底框2258 mm×1808 mm；主軸長(zhǎng)度2754 mm。

2 工作原理

該摩天輪式自行車停放裝置主要由兩個(gè)固定支架和一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置組成，其中在兩個(gè)固定支架之間設(shè)計(jì)的有一個(gè)自行車停放式摩天輪結(jié)構(gòu)，且摩天輪上懸掛有五個(gè)停車架，每個(gè)停車架上設(shè)有五個(gè)固定的停車位，如圖2、3所示。

存放自行車時(shí)，只需將自行車順著未停放車輛的固定軌道推上位于最低位的停車架即可。若最低位置的停車架停放已滿，通過按動(dòng)控制面板上對(duì)應(yīng)有空位的停車架序號(hào)，以使電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪，鏈輪帶動(dòng)摩天輪以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，并使其旋至最低位，將自行車沿未停放車輛的固定軌道推上停車架即可。取車時(shí)，根據(jù)自己停放時(shí)的停車架號(hào)進(jìn)行取車，取車方式與存車過程相反，操作簡(jiǎn)單方便。

其傳動(dòng)方式為鏈傳動(dòng)，通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)小鏈輪，小鏈輪帶動(dòng)大鏈輪，從而帶動(dòng)主軸按預(yù)定方向進(jìn)行的轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)榇私Y(jié)構(gòu)中長(zhǎng)軸通過軸承裝配于大支架圓環(huán)中，而米字圓環(huán)與軸通過鍵連接，因此能實(shí)現(xiàn)大支架的固定不動(dòng)與米字支架的轉(zhuǎn)動(dòng)。米字支架中的米字支桿下方開有圓孔，停車架有專門與其配合的構(gòu)件，以實(shí)現(xiàn)米字支架在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中停車架最底端始終保持與水平面平行，停車架與米字支桿通過自潤(rùn)滑軸承連接。

3 結(jié)論

該停車裝置主要是以四個(gè)支撐腿安裝在小區(qū)草坪、綠化帶或狹窄通道等區(qū)域，占用面積小不影響草坪或綠化帶原有面貌，以12 m2的占地面積實(shí)現(xiàn)25輛自行車的停放。比起傳統(tǒng)的自行車停車裝置，該裝置能停放的自行車數(shù)量多、空間利用率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，為小區(qū)自行車亂堆亂放、停取不便、阻礙交通、占用樓梯通道等問題提供了一種創(chuàng)新解決方案，在后期可以通過增長(zhǎng)停車架的寬度來增加停車位的數(shù)量，進(jìn)而極大增加自行車的停放數(shù)量，且其摩天輪外形不失為小區(qū)的一道風(fēng)景線。

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