太陽(yáng)能下的汽車(chē)車(chē)衣結(jié)構(gòu)與電路設(shè)計(jì)

前言：想要寫(xiě)出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了太陽(yáng)能下的汽車(chē)車(chē)衣結(jié)構(gòu)與電路設(shè)計(jì)范文，希望能給你帶來(lái)靈感和參考，敬請(qǐng)閱讀。

摘要:汽車(chē)車(chē)衣可有效解決汽車(chē)被弄臟、被高溫暴曬和被刮花等問(wèn)題，文中設(shè)計(jì)了一種采用太陽(yáng)能供電的汽車(chē)車(chē)衣結(jié)構(gòu)，首先利用UGNX8．0軟件對(duì)汽車(chē)車(chē)衣進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，然后根據(jù)車(chē)衣的結(jié)構(gòu)和功能要求對(duì)車(chē)衣進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)，繪制出了電氣原理圖，并完成了車(chē)衣電氣元件的選型，最后完成了車(chē)衣電控部分實(shí)物制作和實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的合理性。該車(chē)衣具有手動(dòng)和自動(dòng)操作功能，節(jié)能環(huán)保、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為汽車(chē)車(chē)衣的后續(xù)研究提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞:太陽(yáng)能;車(chē)衣;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);電路設(shè)計(jì)

我國(guó)汽車(chē)使用量成指數(shù)上升的趨勢(shì)，室內(nèi)停車(chē)場(chǎng)的匱乏，導(dǎo)致很多車(chē)主被迫將車(chē)停放在室外。室外停車(chē)帶來(lái)了諸多問(wèn)題，如灰塵會(huì)弄臟汽車(chē)，夏季汽車(chē)在高溫下暴曬，影響駕駛員操作的舒適性，冬季掉落到汽車(chē)上的雨雪冰雹也會(huì)損壞汽車(chē)，同時(shí)室外停車(chē)也極易被其他車(chē)刮傷。近年來(lái)有學(xué)者針對(duì)室外停車(chē)問(wèn)題展開(kāi)了研究，其研究方向有三個(gè)，一是給汽車(chē)包裹車(chē)衣，最典型的是劉思緲等人［1－5］設(shè)計(jì)的車(chē)衣，此類(lèi)車(chē)衣重點(diǎn)研究了車(chē)衣結(jié)構(gòu)和控制方法，車(chē)衣使用需要人協(xié)助完成，屬于半自動(dòng)化車(chē)衣，該車(chē)衣需要定時(shí)給電瓶充電，操作不便，能源消耗大。二是給汽車(chē)安裝遮陽(yáng)傘，最典型的是王開(kāi)寶等人［6－12］使用液壓連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)傘的打開(kāi)和收回，具有使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但不能將汽車(chē)全面包裹，防護(hù)效果較差。三是使用車(chē)棚，包括固定式和移動(dòng)式車(chē)棚。最典型的是黃朝陽(yáng)等人［10－11］設(shè)計(jì)的移動(dòng)式車(chē)棚，防護(hù)效果較好，但是需要有較大的安裝空間，安裝復(fù)雜，局限性較大，難以推廣使用。以上三種汽車(chē)防護(hù)車(chē)衣操作方式和功能并不完善，因此設(shè)計(jì)新型汽車(chē)車(chē)衣意義重大。文中闡述了一種采用太陽(yáng)能供電，具有防盜報(bào)警功能，可手動(dòng)和自動(dòng)操作的新型汽車(chē)車(chē)衣設(shè)計(jì)過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)車(chē)衣的結(jié)構(gòu)和控制電路進(jìn)行研究。

1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．1關(guān)鍵尺寸確定

汽車(chē)車(chē)衣通過(guò)橡膠吸盤(pán)安裝在汽車(chē)車(chē)頂正中間位置，為保證車(chē)衣適用于各種車(chē)型，設(shè)計(jì)之初便進(jìn)行了大量的調(diào)查，通過(guò)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，確定了車(chē)衣長(zhǎng)、寬、高尺寸，分別為500mm、400mm和170mm。

1．2功能定位

如圖1所示，該車(chē)衣具有太陽(yáng)能充電功能，防盜報(bào)警功能，防護(hù)功能和手、自動(dòng)操作功能。其中太陽(yáng)能充電功能可以通過(guò)安裝在車(chē)衣頂蓋上的太陽(yáng)能電池板及其附件來(lái)實(shí)現(xiàn)，報(bào)警功能可以通過(guò)安裝在車(chē)衣上的報(bào)警器來(lái)實(shí)現(xiàn)，防護(hù)功能可以通過(guò)安裝在車(chē)衣上的防暴曬和防刮傷包布來(lái)實(shí)現(xiàn)，手、自動(dòng)操作功能可以通過(guò)手輪和電磁離合器配合使用來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1．3三維建模

綜合考慮了汽車(chē)車(chē)衣的關(guān)鍵尺寸和功能，利用三維建模軟件UGNX8．0對(duì)汽車(chē)車(chē)衣進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。圖2是車(chē)衣整體結(jié)構(gòu)圖，圖3是車(chē)衣整體結(jié)構(gòu)主視圖，圖4車(chē)衣內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。該車(chē)衣主要由殼體、手輪、滾筒、氣壓缸、齒輪機(jī)構(gòu)、直流電機(jī)、報(bào)警器、電磁離合器、橡膠吸盤(pán)、包布等元件組成。當(dāng)裝置電源未接通時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪打開(kāi)和收回包布;當(dāng)裝置通電后，可以通過(guò)按鈕實(shí)現(xiàn)包布的自動(dòng)打開(kāi)和收回。圖5是齒輪機(jī)構(gòu)圖，圖6是氣壓機(jī)構(gòu)圖，圖7是導(dǎo)環(huán)結(jié)構(gòu)圖，圖8是滾筒包布結(jié)構(gòu)圖，圖9是車(chē)衣與汽車(chē)整體結(jié)構(gòu)圖。圖9(a)和圖9(b)分別是車(chē)衣未打開(kāi)和車(chē)衣打開(kāi)時(shí)的汽車(chē)整體結(jié)構(gòu)圖。從圖9(b)中可以看出，車(chē)衣打開(kāi)后，前后左右包布可以將汽車(chē)車(chē)身全面包裹起來(lái)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的全面防護(hù)。如圖2～圖8所示，組成汽車(chē)車(chē)衣的各個(gè)零件的功能及其加工方法如表1所示。

2電路設(shè)計(jì)

2．1工作流程

圖10是車(chē)衣工作流程圖。用手抓住車(chē)衣上的手環(huán)，然后利用車(chē)衣底部的橡膠吸盤(pán)將車(chē)衣固定在汽車(chē)車(chē)頂正中間位置。車(chē)衣電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，車(chē)衣處于手動(dòng)工作模式，用手先后順時(shí)針?lè)较驌u動(dòng)兩個(gè)手輪，纏繞在滾筒上的前后包布打開(kāi)，等包布打開(kāi)到合適位置時(shí)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，然后用手先后抓住氣壓機(jī)構(gòu)上的拉手，將氣壓桿拉出氣壓缸，固定在氣壓桿上的左右包布被打開(kāi)，同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)環(huán)和細(xì)繩連接的前后包布被拉開(kāi)，直到前后左右包布能夠?qū)⑵?chē)車(chē)身全面包裹時(shí)，停止拉出氣壓桿。若要手動(dòng)收回包布，只需先將氣壓桿壓回氣壓缸，收回左右包布，然后逆時(shí)針搖動(dòng)兩個(gè)手輪，即可收回前后包布。車(chē)衣電源開(kāi)關(guān)接通，車(chē)衣處于自動(dòng)工作模式下，此時(shí)車(chē)衣由太陽(yáng)能電池板供電。按下遙控器上的打開(kāi)按鈕，兩臺(tái)直流電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，齒輪機(jī)構(gòu)的輸出軸通過(guò)電磁離合器與滾筒軸相連，滾筒軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，纏繞在滾筒上的前后包布打開(kāi)。與此同時(shí)，氣壓缸通電工作，氣壓桿伸出氣壓缸，打開(kāi)左右包布，當(dāng)前后、左右包布打開(kāi)到能夠全面包裹汽車(chē)車(chē)身時(shí)，按下遙控器上的停止按鈕，車(chē)衣斷電，直流電機(jī)和氣壓缸停止工作，完成包布的打開(kāi)。若要自動(dòng)收回包布，按下遙控器上的收回按鈕，氣壓桿縮回氣壓缸，左右包布被收回，同時(shí)，滾筒逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，打開(kāi)的前后包布纏繞在滾筒上，當(dāng)前后、左右包布均收回后，按下遙控器上的停止按鈕，車(chē)衣斷電，完成包布的收回。無(wú)論車(chē)衣處于手動(dòng)還是自動(dòng)工作模式下，車(chē)衣報(bào)警器通過(guò)橡膠吸盤(pán)內(nèi)部的傳感器控制，當(dāng)橡膠吸盤(pán)內(nèi)部的報(bào)警器開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，只要車(chē)衣上的橡膠吸盤(pán)離開(kāi)汽車(chē)車(chē)頂，防盜報(bào)警器就會(huì)響起。

2．2控制電路

車(chē)衣電氣原理圖如圖11所示，圖中的電氣符號(hào)對(duì)應(yīng)的電氣元件如表2所示。如圖11所示，按下常開(kāi)按鈕SB2，接觸器線(xiàn)圈KM1得電，主觸點(diǎn)KM1閉合，主電路接通，同時(shí)輔助觸點(diǎn)KM1－1閉合，形成局部自鎖回路，保持主電路持續(xù)接通。安裝在可吸附吸盤(pán)上的傳感器開(kāi)關(guān)SM處于常開(kāi)狀態(tài)，報(bào)警器斷路，不響鈴，若此時(shí)將吸盤(pán)與汽車(chē)外殼車(chē)頂分離，便會(huì)觸發(fā)傳感器開(kāi)關(guān)，使其閉合，報(bào)警器接通，報(bào)警器響鈴。在主電路接通的狀態(tài)下，按下電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕SB4，反轉(zhuǎn)回路被切斷，接觸器線(xiàn)圈KM2得電，其主觸點(diǎn)KM2閉合，電動(dòng)機(jī)M1、M2和液壓缸HC1、HC2正向接通，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，氣壓桿伸出氣壓缸，前后左右包布打開(kāi)，同時(shí)接觸器KM2的輔助觸點(diǎn)KM2－1閉合，形成自鎖回路;若按下電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕SB5，正轉(zhuǎn)回路被切斷，接觸器線(xiàn)圈KM3線(xiàn)圈得電，主觸點(diǎn)KM3閉合，輔助觸點(diǎn)KM3－2斷開(kāi)，電動(dòng)機(jī)M1、M2和氣壓缸HC1、HC2反向接通，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，氣壓桿被壓回氣壓缸，前后左右包布收回，同時(shí)接觸器KM3的輔助觸點(diǎn)KM3－1閉合，形成自鎖回路;當(dāng)包布打開(kāi)或收回到位時(shí)，按下停止按鈕SB3，電動(dòng)機(jī)和氣壓缸控制回路被切斷;若要取下車(chē)衣，按下總電源斷開(kāi)按鈕SB1后，報(bào)警器回路被切斷，取下即可。

3電氣元件選型與實(shí)物圖

3．1電氣元件選型

圖12是汽車(chē)車(chē)衣電氣元件構(gòu)成圖，由太陽(yáng)能電池板、電瓶、按鈕、繼電器、直流電機(jī)、報(bào)警器、氣壓缸組成，表3是電氣元件選型表。

3．2實(shí)物圖

圖13是汽車(chē)車(chē)衣電控部分實(shí)物圖，對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該電路能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)正向、反向接通和停止，具有自鎖和互鎖功能，從而驗(yàn)證了車(chē)衣電路設(shè)計(jì)的合理性。

4結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)了一種采用太陽(yáng)能供電的汽車(chē)車(chē)衣結(jié)構(gòu)，利用UGNX8．0軟件對(duì)車(chē)衣進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了車(chē)衣的關(guān)鍵尺寸，完成了車(chē)衣關(guān)鍵零件的三維建模和整體裝配。(2)完成了車(chē)衣電路設(shè)計(jì)和電控部分實(shí)物制作，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了電路設(shè)計(jì)的合理性。所設(shè)計(jì)的車(chē)衣采用太陽(yáng)能供電，利用直流電機(jī)、齒輪機(jī)構(gòu)、氣壓缸、滾筒和手輪等實(shí)現(xiàn)包布的打開(kāi)與收回，具有防盜報(bào)警、防護(hù)效果好、自動(dòng)和手動(dòng)操作等優(yōu)點(diǎn)。

作者：牟如強(qiáng) 徐一心 魏永峭 單位：成都理工大學(xué)