高露

（遼寧工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 錦州 121001）

0 引言

目前，共享經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，共享單車出現(xiàn)在各大城市中，在給人們帶來方便的同時(shí)，也出現(xiàn)了很多問題：?jiǎn)诬囃７盼恢貌淮_定，用車者找車難；單車在長(zhǎng)期的日曬雨淋下，破舊速度快，縮短了單車使用壽命，甚至?xí)蚰硞€(gè)部件發(fā)生斷裂，造成人身安全等嚴(yán)重事故；單車廢品率增高，提升了運(yùn)營(yíng)成本。

對(duì)此，社會(huì)上出現(xiàn)了一些停放共享單車的車庫(kù)[1-2]，而這些車庫(kù)占地面積較大、停車量少、存取不便。由此設(shè)計(jì)了一種可折疊的四面皆可停車的立體車庫(kù)，若停車板單排停放單車，單位面積的停車效率提升4倍；若停車板雙排停放單車，單位面積的停車效率提升8倍。本車庫(kù)結(jié)構(gòu)緊湊，能充分利用空間，為合理建設(shè)單車車庫(kù)提供了可行性參考。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

所設(shè)計(jì)的車庫(kù)由液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力，通過液壓馬達(dá)控制底板總成裝置旋轉(zhuǎn)，使其中的一個(gè)停車板轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)位置，再通過液壓缸帶動(dòng)停車板伸出，停車板與地面相平，使用者選擇合適的位置存取車。

1.1 總體結(jié)構(gòu)

為了充分利用空間，提升停車效率，設(shè)計(jì)了一種新型折疊共享單車車庫(kù)，如圖1所示。該車庫(kù)由外棚總成和車庫(kù)主體組成。

圖1 車庫(kù)總體結(jié)構(gòu)圖

1.2 外棚總成

外棚總成的主要功能是為共享單車遮陽(yáng)遮雨，提升共享單車的使用壽命，消除安全隱患，同時(shí)形似“蘑菇墩”的車庫(kù)外棚美觀，加上顏色的點(diǎn)綴，會(huì)形成城市一道靚麗的風(fēng)景線。車庫(kù)外棚總成如圖2所示，外棚總成包括車庫(kù)外棚和卷簾門。

圖2 外棚總成結(jié)構(gòu)圖

車庫(kù)外棚頂棚設(shè)有太陽(yáng)能電池板，太陽(yáng)能電池板的主要作用是將太陽(yáng)的光能轉(zhuǎn)化為電能后，輸出直流電存入蓄電池中。通過對(duì)太陽(yáng)能電池板的使用，可以獲得源源不斷的太陽(yáng)能供應(yīng)，太陽(yáng)能是一種清潔能源，最終達(dá)到綠色環(huán)保的效果。卷簾門開門處設(shè)有紅外傳感器，紅外傳感器是利用紅外線來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的一種傳感器，靈敏度高，紅外線傳感器可以控制驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行。

本機(jī)構(gòu)中設(shè)置紅外線傳感器的主要用途是用來監(jiān)測(cè)車棚外邊的障礙物，當(dāng)紅外傳感器監(jiān)測(cè)到無障礙物，卷簾門升起，可進(jìn)行存取車動(dòng)作；如果停車板打開位置有障礙物，則不會(huì)打開庫(kù)門，以此來保證人身的安全。外部側(cè)壁設(shè)有顯示器、存取車按鍵和旋轉(zhuǎn)按鈕。按下旋轉(zhuǎn)按鈕，控制車庫(kù)主體旋轉(zhuǎn)。按下存取車按鍵，使車庫(kù)主體中對(duì)應(yīng)停車板展開。本裝置可以根據(jù)實(shí)際使用的氣候情況，選擇通過固定電源供電、通過太陽(yáng)能電池板供電，或采用二者結(jié)合方式供電。太陽(yáng)能電池板充分吸收光能儲(chǔ)存在電池中，實(shí)現(xiàn)24 h供電。卷簾門由電機(jī)控制進(jìn)行升降。顯示器可與單車車庫(kù)內(nèi)部安裝的攝像頭相配合，顯示車庫(kù)內(nèi)部情況。

1.3 車庫(kù)主體

車庫(kù)主體如圖3所示，由底板裝置總成和存取車裝置總成組成。車庫(kù)主體是本車庫(kù)的核心部分，整體結(jié)構(gòu)呈對(duì)稱布置，其存取單車的過程猶如折疊傘打開收回的過程，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。底板裝置總成用來實(shí)現(xiàn)車庫(kù)底板的旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)該車庫(kù)可四個(gè)方向即四個(gè)停車板上停放共享單車的目的。存取車裝置總成可實(shí)現(xiàn)停車板垂直或水平放置，即收回或打開，可實(shí)現(xiàn)在停車板上停放或取下共享單車，而且停車板上布置了鎖車裝置，可使停放單車更加安全可靠。

圖3 車庫(kù)主體結(jié)構(gòu)圖

1.4 底板裝置總成

底板裝置總成，如圖4所示，主要包括基座、大齒輪、小齒輪、底板、中心柱、液壓馬達(dá)和液壓缸。底板裝置總成主要用來實(shí)現(xiàn)底板的旋轉(zhuǎn)，底板與連接板相連，連接板又與停車板相連，所以當(dāng)?shù)装逍D(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)了停車板的旋轉(zhuǎn)，即可實(shí)現(xiàn)在所要求的停車板上停放單車。具體的為將基座固定在底面上，并在基座上安裝固定的大齒輪，基座中心孔與底板底部的中心軸通過軸承聯(lián)接，液壓馬達(dá)通過小齒輪帶動(dòng)大齒輪，從而帶動(dòng)底板轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪組由相互嚙合的大齒輪和小齒輪組成，液壓馬達(dá)帶動(dòng)小齒輪，小齒輪與大齒輪嚙合，從而帶動(dòng)底板旋轉(zhuǎn)。通過機(jī)械計(jì)數(shù)裝置對(duì)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)計(jì)數(shù)n圈，此時(shí)小齒輪恰好繞著大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)了90°，同時(shí)控制系統(tǒng)控制兩位兩通電磁換向閥換向，馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖4 底板裝置總成結(jié)構(gòu)圖

1.5 存取車裝置總成

存取車裝置總成，如圖5所示，主要包括連接板、停車板、鎖車裝置和輪。存取車裝置主要用來實(shí)現(xiàn)在停車板停放或取下單車。具體的為將中心柱安裝在底板上，中心柱上部鉸接有向外伸出的液壓缸，液壓缸伸出端與連接板鉸接。停車板上布置鎖車裝置，前后輪成對(duì)使用，并在停車板末端安裝輪子，方便停車板展開。中心柱上安裝有四個(gè)液壓缸，液壓缸向四面伸出，每個(gè)液壓缸伸出端分別安裝有一個(gè)連接板，液壓缸與液壓系統(tǒng)配合實(shí)現(xiàn)伸縮，即實(shí)現(xiàn)停車板收回或打開。

圖5 存取車裝置總成結(jié)構(gòu)圖

2 控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)

整個(gè)設(shè)備中還設(shè)有控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)[3]，控制系統(tǒng)中包括可編程控制器，可控制相應(yīng)的電磁閥，對(duì)傳感器的信息進(jìn)行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)車庫(kù)主體的旋轉(zhuǎn)和停車板的伸縮以及車庫(kù)卷簾門的開關(guān)。液壓系統(tǒng)原理圖，如圖6所示，電磁閥控制原理圖，如圖7所示。

圖6 液壓系統(tǒng)原理圖

圖7 電磁閥控制原理圖

當(dāng)需要停車時(shí)，使用者按動(dòng)存取車按鈕，這個(gè)時(shí)候相應(yīng)的液壓缸推動(dòng)停車板打開，當(dāng)按下開關(guān)后控制對(duì)應(yīng)液壓缸的三位四通O型中位機(jī)能電磁換向閥的電磁閥將移于左側(cè)位置，液壓油經(jīng)液壓泵和電磁換向閥進(jìn)入液壓缸左側(cè)，產(chǎn)生壓力后推動(dòng)停車板打開。使用者將單車停放在停車板上的停車槽內(nèi)，手動(dòng)鎖住車輪，使用者從停車板上走下來，液壓缸推動(dòng)。車板關(guān)閉，復(fù)位三位四通O型中位機(jī)能電磁換向閥的電磁閥移于右側(cè)位置，液壓油經(jīng)液壓泵和電磁換向閥進(jìn)入液壓缸右側(cè)，產(chǎn)生壓力后推動(dòng)停車板關(guān)閉，停車完成。

當(dāng)需要取車時(shí)，使用者按動(dòng)存取車按鈕，然后打開鎖車裝置，將單車推出停車板，使用者可直接將車騎走，最后液壓自動(dòng)將停車板推回復(fù)位，取車完成。

當(dāng)車庫(kù)主體需要旋轉(zhuǎn)時(shí)：兩位兩通電磁換向閥的電磁閥移于下側(cè)，液壓油經(jīng)過電磁閥流入液壓馬達(dá)帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)車庫(kù)主體旋轉(zhuǎn)；將兩位兩通電磁換向閥的電磁閥移于上側(cè)，液壓油不經(jīng)過液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)停止工作，車庫(kù)主體停止旋轉(zhuǎn)。

3 具體實(shí)施方式

當(dāng)使用者存車時(shí)，按動(dòng)旋轉(zhuǎn)按鈕，通過液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小齒輪帶動(dòng)底板裝置總成旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)位置，然后按動(dòng)存取車按鈕，車庫(kù)卷簾門電機(jī)驅(qū)動(dòng)卷簾門升起，紅外傳感器監(jiān)測(cè)到無障礙物，控制系統(tǒng)中的PLC控制電磁閥動(dòng)作，使相應(yīng)液壓缸伸出。帶動(dòng)連接板展平，使停車板沿地面通過輪的滾動(dòng)展平。使用者將單車推入停車板，選取位置停車，鎖車裝置卡住前后輪，使用者離開停車板，紅外傳感器無異常后，液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓缸收縮，將停車板收回，車外棚卷簾門通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)降下，完成存車。取車時(shí)，亦是如此操作?？筛鶕?jù)具體需要，將四個(gè)停車板對(duì)應(yīng)四個(gè)不同品牌單車。

4 結(jié)語(yǔ)

該車庫(kù)通過每次旋轉(zhuǎn)90°，可實(shí)現(xiàn)四個(gè)方位的存取單車，且將單車在豎直方向上停放，實(shí)現(xiàn)在有限的停車空間內(nèi)多停放單車的目的，解決了亂停亂放的問題，同時(shí)車庫(kù)的遮蔽性可以有效地保護(hù)單車，降低了單車的維修成本。