一種新型電動車自行車雨棚的設計與研究*

趙紅波，吳　濤

(昆明理工大學 機電工程學院，云南 昆明 650500)

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一種新型電動車自行車雨棚的設計與研究*

趙紅波，吳濤

(昆明理工大學 機電工程學院，云南 昆明 650500)

雨棚是一種戶外活動常用的裝置。利用一種可以任意轉動，并在任意角度鎖緊的旋轉球閥裝置，結合遮陽棚結構，設計了一種應用于電動車和自行車等方面的便攜式、多角度和高度可調節的新型雨棚。該新型雨棚可以完成折疊與角度變換，同時利用伸縮桿來調節高度，用于解決普通雨棚無保護騎行者在遇到突變天氣(雨天、強光天氣)時視線盲區較大，雨天行車影響騎行者視線與安全這一問題；并能根據不同人身高調節雨棚的高度，以滿足對視線的要求。

電動車；自行車；雨棚；多角度；高度可調節

目前，我國的雨棚主要應用于各類建筑物，用于遮擋陽光和防止雨淋，只有很少部分會用于電動車和自行車。雨棚在電動車和自行車方面的應用將有很大的市場前景。

1　研究方案

目前，市場上的雨棚一般是通過螺釘固定在電動車上，無法做到智能調節。其缺點如下：1)不能輕易的拆卸，不方便存放和攜帶；2)不能根據外界條件的不同調節遮光角度和避雨角度；3)不能根據不同人身高來調節雨棚，能動性較低；4)容易造成更多的交通事故，給人們的生命和財產安全帶來了很大的威脅。

本文利用一種可以任意轉動，并在任意角度鎖緊的旋轉球閥裝置，結合遮陽棚結構，設計一種便攜式、多角度和高度可調節的新型雨棚，使在雨天和強光天氣條件下，人們出行更加安心和安全，從而減少因此影響而造成的交通事故。

新型雨棚在不受風力的情況下，處于平衡狀態，其模型如圖1所示。其受到自身重力G，車前部對其的支持力F，以及車后部對其的支承力P。設雨棚與車身前部夾角為α，與車身后部夾角為β，則：

Pcosβ+Fcosα=G

Psinβ=Fsinα

當有不定向風f時，角度β增大，α減小；反之α增大。則：

(P+f)cosβ+Fcosα=G

(風向從圖1右側吹，β↑α↓)

Pcosβ+(F+f)cosα=G

(風向從圖1左側吹，β↓α↑)

圖1　雨棚整體示意圖

雨棚在無風時能夠達到力學平衡，但是在騎行時，會有不定向風力f，因新型雨棚角度可以隨之發生改變，改變角度后形成的分力與其抵消，所以能維持合力平衡，不容易發生偏倒，可以保障騎行者的生命安全。

2　新型雨棚設計

新型雨棚主要由支架、卡手固定機構、旋轉球閥轉動機構、支架根部調節機構、雨布高度調節機構和雨布固定機構組成[1]。

2.1支架

支架部分結構圖如圖2所示，包括4個可調節支腳以及雨布調節與固定裝置。

圖2　支架結構圖

2.2卡手固定機構

卡手固定機構如圖3所示。

圖3　卡手固定機構

2.3旋轉球閥轉動機構

旋轉球閥轉動機構結構圖如圖4所示，包括調節螺釘、球閥套筒和旋轉球閥[2]。

圖4　旋轉球閥轉動機構結構圖

2.4支架根部調節機構

支架根部調節機構裝配圖如圖5所示，包括最后一級伸縮桿、U型槽卡片、支腳固定螺栓和四角固定閥[3]。

圖5　支架根部調節機構裝配示意圖

2.5雨布高度調節機構

雨布高度調節機構裝配圖如圖6所示，包括上部固定閥、上部第1節伸縮桿和上部第2節伸縮桿。

圖6　雨布高度調節機構裝配示意圖

2.6雨布固定機構

雨布固定機構示意圖如圖7所示，包括四耳固定頭和四耳固定螺栓。

圖7　雨布固定機構結構示意圖

3　雨棚工作原理

新型雨棚整體收縮示意圖如圖8 所示[4]。可調節支腳由卡手固定機構安裝在自行車或電動車上，旋轉球閥轉動機構與卡手固定機構相連，伸縮桿高度調節機構安裝在旋轉球閥轉動機構上，支架根部調節機構和伸縮桿高度調節機構連接起來，支架根部調節機構通過粘合劑與雨布高度調節機構安裝在一起，雨布固定機構通過螺釘與雨布高度調節機構連接安裝。

圖8　整體收縮示意圖

4　結語

本文設計的新型雨棚具有如下特點：1)可以多角度調節方向；2)可以在不同要求下改變高度，同時保護車、人免遭日曬雨淋；3)可用于野營帳篷等多種功能；4)能有效避免因為太陽照射角度變化以及下雨天風向改變造成雨傾斜而導致的交通事故，從而保障晴天雨天行車安全；5)能使騎行者在雨天根據風向改變調節避雨角度，避免視角盲區，減少人和車遭雨淋引起的一系列后果；6)能根據不同身高的騎行者來調節雨棚的高度，能動性提高；7)不用時能輕易折疊收縮成很小部分，便于攜帶，給人們的騎行生活到來了樂趣。

[1] 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理[M]. 6版.北京：高等教育出版社，2001.

[2] 孟憲源.現代機構手冊[M].北京：機械工業出版社，1994.

[3] 張春林，曲繼芳.機械創新設計[M].北京：機械工業出版社，2001.

[4] 余俊等.機械設計[M].2版.北京：高等教育出版社，1986.

* 國家自然科學基金青年基金資助項目(61203066)

責任編輯馬彤

DesignandResearchofaNewTypeCanopyofElectricVehicleandBicycle

ZHAOHongbo，WUTao

(FacultyofMechanicalandElectricalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China)

Thecanopyisadevicecommonlyusedinoutdooractivities.Designarotatingballvalvedevice,whichcouldrotateatanyangle.Itiseasytocombineasunshadeandtheballtogether,whichcouldcompletesuchfunctionsasfoldingandangletransformationthatsomeordinarysunshadescannotcomplete.Theexpansionrodisusedtosolvetheproblemoftheheightadjustment.Themulti-stageregulationavoidsthedisadvantageofthecommoncanopy.Accordingtothedesignrequirement,thenewtypecanopyprovidessuchfunctionsasportable,multi-angle,andheightadjustment.Whenridersencounterdifferentweatherormeetsightrequirementinlinewiththedifferentbody-height,thiscanopycouldsatisfytherequirement,butthecommoncanopycouldn’t.Thisnewcanopycouldalsosolvetheproblemofsightblindareainbadweather(rainweatherorsunshine)toprotectriders’secure.

electricvehicle，bicycle，canopy，multiangle，adjustableheight

2016-04-08

TH122B

趙紅波(1993-)，男，大學本科，主要從事機電一體化等方面的研究。

吳濤