一种悬挂自行车装置的制作方法

本发明涉及一种悬挂自行车装置。

背景技术：

高速发展的城市化进程中，各行业都正在经历着一场技术革命。在这场革命中，合理利用资源、提倡绿色环保则成为发展的主流，而人口的增加，经济的增长，车尾气排放量的污染日趋严重，因此近年来绿色出行一直被倡导。自行车作为绿色无污染交通工具被不断地推广以及共享单车的进一步流行，使得自行车停放问题进一步放大，设计一种能够节省空间并且简单的停车装置迫在眉睫。

现如今的装置以停放式车架与立体车库为主，然而立体车库流程与结构复杂，停放式车架的稳定性较差，容易受强风影响。

自行车随意停放占用人行道、失窃、风来即倒等问题一直影响着城市、校园形象。在当今生活节奏日益加快的背景下，提出一种能够快速自动驻车的装置则很有实用前景。

技术实现要素：

为了克服已有自行车停放方式的占用空间较大且操作麻烦的不足，本发明提供了一种能够节省空间并且简单的悬挂自行车装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种悬挂自行车装置，包括双摇杆机构和装于双摇杆机构的连杆上的锁车机构，所述的双摇杆机构的主动杆由电机提供扭矩，所述的双摇杆机构由两个主动杆、两个连杆、两个从动杆、四个将主动杆和从动杆一端固定在地面上的铰支架、四个将各个杆连接起来的圆柱销组成；所述的装于双摇杆机构的连杆上的锁车机构由一个停放车把手装置、一个停放车轮装置组成；所述的停放车把手装置由两个水平停放车把手支架、两个套在车把手支架上的套筒构件、两个在套筒内可相对移动的圆筒和两个装在圆筒上的锁住车把手的马蹄锁构成，其中一个水平停放车把手支架与其中一个连杆的上端过盈配合；所述的停放车轮装置由一个水平停放车轮支架、一个套在车轮支架上的套筒构件和一个装在套筒上的锁住车轮的马蹄锁构成，所述两个连杆的下端分别与所述水平停放车轮支架的端部过盈配合。

进一步，所述双摇杆机构中，主动杆与铰支架通过圆柱销连接，其中主动杆与圆柱销过盈配合，铰支架与圆柱销过渡配合；连杆与主动杆另一端、从动杆的一端连接，都与圆柱销过渡配合；从动杆的另一端和铰支架通过圆柱销连接。

本发明的有益效果主要表现在：1)整体结构简单，可靠性高，制造成本较低。2)最终状态为四杆机构死点位置，能够更加牢固地锁定停好的车辆，稳定性高。3)该装置的双摇杆机构为基于平面建模设计，使得该装置在停靠稳定范围内停靠后所占用的地面空间较少。

附图说明

图1是四杆机构建模示意图；

图2是自行车停靠过程具体实施示意图；

图3是悬挂自行车装置的立体示意图。

图4是悬挂自行车装置的主视图。

图3和图4中，1是主动杆，2是连杆，3是从动杆，4是将主动杆和从动杆一端固定在地面上的铰支架，2与1、3之间的连接为圆柱销之类的能够构成转动副的构件；5是水平停放车把手支架，6是由套在车把手支架上的套筒构件、在套筒内可相对移动的圆筒和装在圆筒上的锁住车把手的马蹄锁构成；7是水平停放车轮支架，8是套在车轮支架上的套筒构件，9是套筒上的锁住车轮的马蹄锁。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图4，一种悬挂自行车装置，包括双摇杆机构和装于双摇杆机构的连杆上的锁车机构，所述的双摇杆机构的主动杆由电机提供扭矩，所述的双摇杆机构由两个主动杆1、两个连杆2、两个从动杆3、四个将主动杆1和从动杆3一端固定在地面上的铰支架4、四个将各个杆连接起来的圆柱销组成；所述的装于双摇杆机构的连杆上的锁车机构由一个停放车把手装置、一个停放车轮装置组成；所述的停放车把手装置由两个水平停放车把手支架5、两个套在车把手支架上的套筒构件6、两个在套筒内可相对移动的圆筒和两个装在圆筒上的锁住车把手的马蹄锁构成，其中一个水平停放车把手支架与其中一个连杆的上端过盈配合；所述的停放车轮装置由一个水平停放车轮支架7、一个套在车轮支架上的套筒构件8和一个装在套筒上的锁住车轮的马蹄锁9构成，所述两个连杆的下端分别与所述水平停放车轮支架的端部过盈配合。

进一步，所述双摇杆机构中，主动杆与铰支架通过圆柱销连接，其中主动杆与圆柱销过盈配合，铰支架与圆柱销过渡配合。连杆与主动杆另一端、从动杆的一端连接，都与圆柱销过渡配合。从动杆的另一端和铰支架通过圆柱销连接、配合。

对双摇杆机构上的连杆进行设计，使得该装置能够符合多数型号自行车的停靠。连杆上的装置能够让人先锁住地面上的自行车，锁住后使得自行车随着四杆机构的运动而悬空运动，最后四杆机构在主动杆与连杆角度呈一百八十度后停止。步骤如下：

①首先将自行车停放在指定位置，先用锁车轮马蹄锁锁住车轮；水平停放车把手支架与套在车把手支架上的套筒构件之间可相对转动，套筒构件与在套筒内的圆筒之间可相对移动，用以实现将马蹄锁进行定位抓取车把手。

②待自行车抓取完毕后，电机开始启动，与电机连接的两个主动杆以相等的角速度开始转动，同时水平停放车把手支架与套在车把手支架上的套筒构件之间会被动的相对转动、套筒构件与在套筒内的圆筒之间会有被动的相对移动。

③当检测到主动杆和连杆夹角为一百八十度时电动机停止转动，达到最终状态。

一种设计四杆机构悬挂自行车装置的方法：

(1)确定连杆的长度，其是由大多数自行车主支架的参数确定一个长度，使得该长度为双摇杆机构的连杆长度b。

(2)基于停车空间尽量小的条件，双摇杆机构的机架长度d设为1000mm。

(3)以从动杆和机架的交点为坐标系原点建立平面坐标系，从动杆和连杆的交点为a点(x1，y1)，主动杆和机架的交点为c点(x2，0)，主动杆和机架的夹角为点α,从动杆和主动杆的夹角为θ，如图2所示。以自行车停靠的最终状态为模型，所述的最终状态为连杆与主动杆的夹角呈一百八十度，即角α等于角θ。以上条件可以得到点b的坐标为(x1+bcosα，y1-bsinα)。设立约束条件和目标函数。

约束条件为：

①为满足工程上的计算余量，双摇杆机构达到停车的最终状态时自行车的后轮与地面的距离h大于等于50毫米，即要满足条件：

②角α的大小不宜太大，太大了会使得停车后整个机械装置不稳定；但是α也不宜太小，太小了会使得最终停车后自行车在水平的投影会较大。综合起来就是说角α的大小应该控制在某一个区间内，我们根据24寸的小黄车的把手做和后轮相切的上切线，令其与水平地面的夹角为θ0，用它来约束角α的大小：量取测得上述夹角θ0大约为23度，因为停车后自行车是整体与地面呈角度α，而因为我们的原则是自行车在地面的投影长度最短，所以停车后的角θ0尽量在90度左右，即最终停车后，角α≤90°-23°＝67°。因为我们选择的车型角θ0是比较大的，所以我们设计该约束条件：

α≤72°

③为了保证双摇杆机构的传力性能良好，根据机械原理[1]中提及的关于最小传动角的要求，我们得到了关于此要求的约束条件：γmin≥40°。

设双摇杆机构的传动角:刚开始传动角是γmin1；期间会达到最大值九十度，然后继续减小至γmin2。需满足约束条件:

γmin＝min{γmin1，γmin2}≥40°

假设γmin2＜γmin1，也就是说γmin＝γmin2。以上假设条件经验证成立。

因为γ为连杆和从动杆之间的夹角，根据三角形几何学关系，我们可以得到γ＝180°-α-β,由此得到意义相同的约束条件：

α+β≤140°

目标函数为：

双摇杆机构达到停车的最终状态时自行车在水平方向的投影长度最短。因为如果角α确定后自行车在水平方向的投影长度也因此确定，并且角α越大，投影长度就越短，所以目标函数可以用角α来做相同的处理。即：

max＝α

(4)用lingo编程便可以求出我们想要的最优的主动杆长度a和从动杆长度c。