摘要：以现有的两轮电动自行车为研究基础，针对现有两轮电动自行车体型大、驻车费力费事等问题，基于车辆平衡技术理论，摒弃了原有的结构，在一体式后桥架的基础上，提出两轮电动自行车自动驻车的机械结构设计方案，用Autodesk Inventor设计软件，设计优化出合理结构形式。将电气和机械系统巧妙地结合，改变传统单一的机械驻车机构，重新设计研发了低压直流电动推杆带动的复合支撑垫的较简单的“竖直”方向驻车机构，让车体驻车变得不仅轻松方便省力，而且结构更加简单。从而为实现智能驻车提供技术支持。
关键词：自动驻车机构；两轮电动自行车；优化设计；虚拟样机
1.引言
随着国内电商行业发展日趋成熟，带动了快递行业迅猛发展，不停刷新行业纪录错误！未找到引用源。。尤其是同城物流——比如外卖配送中，由于配送物品（比如含汤汁的食物）的特殊性质，要求驻车做到“四平八稳”。然而，目前市面上的两轮车系列，如两轮电动自行车，在驻车时，通常是通过安装在车身上的倾斜的支撑脚实现，极易在无人掌控的情况下发生车辆倾翻。此外，对于身材瘦弱的骑手，由于车体过重，驻车成为一件十分费力之事。台铃云智能自动驻车系统[4]，采用采用射频信号控制电动马达旋转带动螺旋支杆伸缩，从而推动电动车双撑完成收放支起动作。文献[5]中，针对现有的两轮自平衡代步车体型大、不易携带等问题，结合传统滑板的轻便、小巧的结构特点，以现有的两轮自平衡代步车为设计参考，基于两轮自平衡技术的理论基础，提出两轮代步车与传统滑板相结合的两轮自平衡代步滑板的机械结构设计方案，设计出合理的结构形式。本文，并非像台铃一样
在传动双支撑上增加摆动机构[4]，而是完全摒弃了原有的结构。利用Autodesk Inventor[6]三维软件进行重新设计[7]优化的一体式后桥架基础上，研发了低压直流电动推杆带动的复合支撑垫的较简单的“竖直”方向支承机构，更加直接地解克服了传统驻车由于电动车车身较重，经常需要采用“踩、拉、提”的方式来将双撑支起存在费时费力等问题。本文的研究可为后续的自动驻车的控制系统的开发以及整车性能的提升提供了技术支持。
2.一体式铸造成型车桥架优化设计
自动驻车机构的设计与研发，从优化机械结构设计和改造控制系统着手，提高两轮电动自行车整车行车效率。先对整车机械部分进行设计与优化，其车体优化后的结构图，如图1所示。该整车由后电机轮1、新型整体式后桥架2、专用后减震器3、自动驻车机构4、新式整体式车桥架5、前转向把手6（含前轮）、骑行座椅7（仿汽车化舒适单人带靠座椅及小件储物箱）、自动恒温自动锁紧后货箱8及电控系统9（含供电系统，未标明）以及个性化外观组件10（未标明）等组成。
图1 整车机械结构优化图
车桥架原有结构是冷弯煨管焊接成型，该结构存在车体稳定性不足，刚度不够，易变性的问题，最终造成整车装配后轮轮胎中心线偏心量过大，容易造成轮胎过度磨损，耗电量增加的缺陷。本文采用铸造一体成型来优化车桥架，如图2所示。在新型车桥架上配备后悬架、鼓刹（或碟刹）、自动驻车机构（详见下文）等安装把合位置。从一体化角度来看，优化设计后的车桥架在整车装配后，可提高车体与轮毂轴之间的装配精度，保证轮轴与整车的形位公差精度，解决上述提到的车体不稳定性（强度不足、易变性等）、轮胎磨损等问题，以提高提高行车里程。
图2 一体式铸造成型车桥架优化设计模型
3.自动驻车机构设计
本自动驻车机构整体布置在上文所述的一体式铸造成型后桥架之上。具体结构如图3所示。支撑平台30上安装一个竖直向下的电动支撑杆31，电动支撑杆的移动杆底端安装一个圆形驻车块32，两根支撑梁33形成”八”字形。驻车块32与移动杆之间铰接；支撑平台30包括上压板34和下压板35，两个支撑梁33均位于上压板34和下压板35之上，上压板34与下压板35通过螺栓连接，支撑平台30上安装有两根对电动支撑杆起辅助支撑的辅助支撑杆。本方案解决了现有两轮电动自行车驻车过程中，会因车身上有重物而发生倾翻的问题。
(a)装配简图
(b)三维模型图
图3 自动驻车机构
根据对整车进行带载荷分析结果，最终选择自动驻车机构中的电动支撑杆型号为WDTP200-200/-D12。该电动推杆采用12V直流供电。便于整车供电系统的设计与匹配。
4.结论
1）在驻车过程中，整车是由驻车机构中的执行元件——低压直流电动推杆的伸缩带动支承垫支承在地面上。完全摒弃焊接式双支撑外加摆动元件的方案。该方案具有以下特点：与摆动驻车机构相比，执行机构直线运动，运动形式简单，稳定性好，结构紧凑。工作电压为低压直流电压，功率小，易于实现智能化控制。
2）优化后由于采用新型整体式结构后桥架，提高了后电机轮轴装配精度，降低轮胎磨损、从而增加了行驶里程；采用的自动驻车机构，极大降低了骑手的劳动强度，方便骑行，增强骑行体验，改善了工作环境。
参考文献
[1]徐海辉. 基于ADS1255的高精度车轮走行寿命试验机的设计[J]. 中国科技信息，2010（7）:107-109.
[2]张浩. 新日电动车布局新能源汽车行业[J].电动自行车，2017，(1):13.
[3]罗礼培，黄春春，王涛等. 高端锂电池将成为电动自行车市场的新贵[J].摩托车技术，2015，(10):33-37.
[4]胡东文.台铃云智能自动驻车系统介绍[J]. 电动自行车，2016(5):44-45.
[5]王一博，卿铜，刘博文等. 两轮自平衡代步滑板的机械结构设计与有限元分析[J].黑龙江工程学院学报，2015，(4):22-26.
[6]刘薇娜， 刘宗汉， 杨立峰， 等.基于Autodesk Inventor的非标零件标准化设计[J].制造业自动化，2015，(3):134-136.
[7]濮良贵，纪明刚 主编.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.5（2007重印）
基金资助：衢州职业技术学院校级科研项目资助项目（QZYY1723）.
论文作者:李东方,张新星,祝惠一,徐文俊
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/12
标签：两轮论文; 整车论文; 机构论文; 结构论文; 电动自行车论文; 压板论文; 体式论文; 《电力设备》2018年第17期论文;