新型自行车停车装置的设计
基于TRIZ理论的自行车停车装置创新设计与试制
第6期2021年6月258机械设计与制造Machinery Design & Manufacture基于TRIZ 理论的自行车停车装置创新设计与试制祝志芳叫袁斯宾彳,张志杰2,万超2(1•南昌工程学院,江西省精密驱动与控制重点实验室，江西南昌330099;2.南昌工程学院,机械与电气工程学院，江西 南昌330099)摘 要：以立式停车架为研究对象,通过对其详细分析发现目前该装置主要存在停车过程复杂、耗时耗力、操作不方便等 问题。
基于TRIZ 创新理论，利用40创新原理与39矛盾矩阵知识，创新设计出一种停车时间短、耗能低、节省空间及操作简便的直立式自行车停车装置。
应用Pro/E 三维建模软件建立了该装置整体三维模型，并进行了实物加工制作。
通过试验表明该装置停车时间为(3~5)s,能节省44%的停车空间，停车过程可减少人体消耗能量88.2 J,具有很好的实用价值和 推广意义。
关键词:TRIZ ;停车装置;矛盾矩阵;创新原理中图分类号:TH16；TH122文献标识码：A 文章编号:1001-3997(2021)06-0258-04Innovative Design and Trial of Bicycle Parking Device Based on TRIZ TheoryZHU Zhi-fang 1'2, YUAN Si-bin 2, ZHANG Zhi-jie 2, WAN Chao 2(1・ Nanchang Institute of Technology , Jiangxi Province Key Laboratory of Precision Drive & Control , Jiangxi Nanchang 330099, China;2.Nanchang Institute of Technology , School of Mechanical and Electrical Engineering , Jiangxi Nanchang 330099, China)Abstract ： Taking the vertical parking rack as the object of research. Through the detailed analysis of the device , it is found thatthere are some problems such as complicated parking process , time consuming and energy consuming and inconvenient operation and so on. Based on TRIZ innovatioTi theory 9 using the knowledge of 39 contradiction matrix and 40 innovation principle , a kind of v ertical bicycle parking device with shorter parking time 9 lower energy consumption 9 less parking space and easy opera tion is designed. The whole three-dimensional model of d evice is established by using Pro/E three-dimensional modeling softwareand has been f abricated by physical processing ・ Through test results show that the parking time of t he device is (3~5)s, the device can save the parking space of 44% and parking process can reduce the energy consumption 8&2 J. It has the very good practicalvalue and popularization meaning.Key Words : TRIZ ； Parking Device ； Contradiction Matrix ； Innovation Principle1引言随着交通拥挤和环境污染等问题日益凸显，自行车作为一 种绿色环保的交通方式，受到人们的青睐叫 我国自行车数量众多，但是自行车停放设施还相对紧缺,带来了很多随意停放自行 车的现象叫目前我国自行车停放装置主要有卡位式停车架、双层停车架及立式停车架3种，如图1所示。
城市公园自行车停车设计
城市公园自行车停车设计随着城市化进程的加速，人们对城市公园的需求也越来越高。
作为城市绿地的重要组成部分，城市公园的设计与规划不仅要考虑到花草树木的布局，还要考虑到公园内设施的合理性和人们的需求。
其中，自行车停车便是一个非常重要的环节。
本文将从自行车停车的设计角度出发，探讨如何优化城市公园的自行车停车。
一、停车点位置选择在城市公园内设置自行车停车点时，应该考虑到公园各入口、热门景点的周边，以及游客多的区域。
这样可以让游客在停车后方便进入公园，同时也能方便地前往公园内的各个景点。
停车点的位置应该尽可能集中，便于游客停车时的选择，同时还要考虑到公园内道路的交通流量和道路的宽度，确保停车点不会对交通造成阻碍。
二、停车设施设计1. 自行车停车架自行车停车架是自行车停车设施中最常见的一种。
它能够提供固定停放自行车的功能，并且可以有效利用空间。
设计自行车停车架时，要考虑到停车点周边的环境，尽量选择耐用、防锈的材料，同时还要考虑到自行车停放时的稳定性和安全性。
此外，最好能够设计成可折叠或可升降的样式，以满足不同人群的需求。
2. 自行车棚自行车棚相较于自行车停车架，提供了更好的保护自行车的功能。
它能够有效防止自行车被恶意破坏或者被不良天气影响。
自行车棚的设计应该考虑到通风性和采光度，同时还要配备适当的照明设施，方便使用者在夜间或阴雨天使用。
此外，还需要保证自行车棚的结构稳定性和材料耐用性，以防止维修和更换的频率过高。
3. 其他停车设施除了自行车停车架和自行车棚外，还可以考虑设置一些其他的停车设施，如自行车充电桩、自行车维修站等。
这些设施将进一步提高用户体验，满足用户的多样化需求。
三、标识和导引设计为了方便游客找到自行车停车点，需要在城市公园内设置相应的标识和导引设施。
标识牌可以采用醒目的颜色和简洁明了的文字，指示停车点的位置和方向。
虽然公园内的路径应该尽量明确，但一些游客仍然可能迷失方向。
因此，在公园内设置一些导引标识牌是必要的。
自行车车位施工方案
自行车车位施工方案1. 方案背景随着城市化进程的不断推进，人口聚集在城市中心区域的问题日益凸显。
城市交通拥堵和环境污染成为亟待解决的问题，而自行车作为一种环保、便捷的交通工具，逐渐受到人们的青睐。
为了满足日益增长的自行车停放需求，需要规划和建设便捷而安全的自行车车位。
2. 设计目标本文旨在提供一套适用于城市中心区域的自行车车位施工方案，以解决停车位不足、安全性不高等问题。
具体设计目标如下： - 提供充足的自行车停放位，能够满足不同时间段的停放需求。
- 考虑到城市空间有限的问题，设计出占地面积较小的自行车停放设施。
- 提高自行车停放的安全性，防止失窃和损坏。
- 方便使用者停放和取车，提供良好的停放环境。
3. 设计方案3.1 自行车停放亭针对城市中心区域地块有限的情况，可以设计自行车停放亭。
自行车停放亭需具备以下要素： - 设计为半封闭的结构，能够提供一定的遮阳和防雨功能。
- 内部设有多层自行车停放架，有效利用空间，提供充足的停放位。
- 设有监控摄像头，提高停放安全性。
同时设置报警系统，对非法入侵行为进行及时报警。
- 提供充气泵和简易维修工具，方便用户维护自行车。
3.2 自行车停放架在狭小场地或需要快速增加停放位的情况下，可以采用自行车停放架来解决。
自行车停放架的设计要点如下： - 利用墙体或支撑物进行安装，最大限度节省空间。
- 采用可折叠或可拆卸的设计，以便根据需求进行存放和使用。
- 提供锁定机构，保证停放的自行车安全不被盗及意外损坏。
- 在自行车停放架上增加编号或标志，便于用户识别和管理。
4. 施工流程为了确保施工顺利进行，以下是自行车车位施工方案的基本流程：1.前期准备工作： -明确自行车停放区域的范围和数量，进行土地测量和评估。
-制定施工计划，明确施工时间和预算。
-获取相关建设许可，确保合法施工。
2.现场准备： -清理停放区域，确保施工区域平整清洁。
-准备所需工具和材料，如钢筋、水泥、预制构件等。
自行车存放亭建设方案
自行车存放亭建设方案1. 问题描述目前，我市的自行车存放设施严重不足，市民在停放自行车时面临困扰。
为解决这一问题，我们计划建设一批自行车存放亭，以提供便利、安全的自行车停放服务。
2. 建设方案2.1 位置选择建设自行车存放亭时，我们应选择以下位置进行考虑：- 聚集区：选择市中心或人流较多的商业区、公园等地，方便市民停放自行车。
- 公共场所：选择地铁站、公交站等交通枢纽附近，为市民提供出行便利。
- 住宅区：在住宅区附近建设自行车存放亭，满足居民日常停放需求。
2.2 设施设计为了提供便捷、高效的自行车存放服务，我们建议自行车存放亭具备以下设计要素：- 防雨措施：自行车存放亭应采取防雨设计，保护停放的自行车不受天气影响。
- 安全锁具：每个存放亭应配备固定锁具，市民可使用自行车锁将车辆固定在存放亭上，以避免被盗。
- 监控设备：在自行车存放亭内安装监控设备，提高安全性，防止不法行为。
- 停放提示：在自行车存放亭入口处设置停放提示牌，告知市民停放规范和注意事项。
2.3 管理和维护为了保障自行车存放亭的正常运营，我们建议进行管理和维护工作：- 管理人员：指派专人负责自行车存放亭的管理，包括监控设备维护、协调停放秩序等工作。
- 定期维护：定期对自行车存放亭进行检查和维护，确保设施的正常使用和安全性。
3. 实施计划3.1 预算估计根据初步统计，建设一座自行车存放亭的预算约为X万元，具体费用包括场地租金、设施采购、设备安装、管理人员工资等。
3.2 时间安排根据实际情况，完成一座自行车存放亭的建设大约需要X个月的时间。
具体时间安排将根据项目进展和相关政策进行调整。
4. 风险和问题在建设过程中，可能会遇到以下风险和问题：- 土地问题：寻找适合建设自行车存放亭的土地可能会面临困难。
- 管理问题：自行车存放亭的管理工作需要专人负责，可能需要投入一定的人力资源。
- 资金问题：建设和运营自行车存放亭需要一定的资金支持，资金来源可能会有限制。
智能立体自行车车库设计
智能手机的普及和手机用户的普及，共享 情况的出现，所以我们研究了这种多层无
单车成为城市交通系统中短距离代步的 障碍立体停车设备，这样既能解决单车乱
必备工具，具有环保、健康、经济、高效的 摆乱放的现象出现，又能够保证单车的安
特点。共享单车作为城市共享交通系统的 全停放与骑出。
重要组成部分，2016年自行车共享行业
图 3智能立体自行车车库实物模型
是，多数城市已寸土寸金，单车的乱排乱 胡同的境地。
4产品创新点
放更是影响了交通的正常运行，交通压力
（1）举升方式：以链条为主动力，车架
正逐步从动态向静态转化，“停车难”已成
为支撑的水平举升方式创新了更加稳定
为城市发展的一个公共性难题。本项目致
的无障碍停车模式。
力于开发一款新型多层无障碍立体停车
河北
HEBEINONGJI
机电·教育·推广
农机
摘 要：本项目针对解决校园及市区内自行车乱停、乱放问题设计。通过项目组自主开发设计的自行车紧固以及传 动装置，将自行车或电动车实现空间停放。可实现在原一排停车位上停放 2~10排自行车，积木搭接式结构，可按照需求 调整层数和每排的长度，满足使用空间限制和停车数量的要求。通过自主开发的控制系统，用手机 APP扫二维码自助 存、取单车，体现了“物联网＋”的理念。可面向校园、小区、景区、市区推广，市场应用前景巨大。
年第 期
（2）车板上的防护机构通过机械方式
设备以拓展立体空间，解决停车问题。本
实现了自动触发，起到应急保护的作用。
项目所涉及的便携式立体停车设备，基于
（3）车主只需把车停在进口处，入口
其便于拆卸组装且停车方式新颖等特点，
车托上的感应装置就会检测出有车停放，
全国大学生机械工程创新设计大赛案例《直立式自行车停车装置》
直立式自行车停车装置本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的自行车自从被发明以来,一直是人们重要的交通工具之一。
近年来有鉴于机动车尾气对环境所造成的影响，在各级政府、民间机构以及热心厂商的鼎力支持和积极协助下，人们开始以更宽广的视角正视自行车在休闲、健康、环境保护及观光旅游等方面的功能，构建骑车环境、提升骑乘风气，实践自行车新生活，让自行车发挥更大效益。
在高度发展的城市中，土地资源极其有限。
自行车乱停乱放、失窃等问题，一直困扰着城市发展。
自行车成为休闲运动后，多功能与高单价的产品不断推出，自行车停放的问题更加突显。
本装置就是一种可以将自行车直立停放以节省空间、实现自行车有序停放的自行车停车装置。
2.工作原理1）整体展示直立式自行车停车装置提供了一种简单机械用于自行车竖直停放。
如图1所示,本装置主要由前轮固定装置、U型锁解锁装置、升降机构及用于导引前轮固定装置升降的导轨组成。
2）细节说明为了更好地介绍本项目，现结合图2所示的装置示意图来进一步说明。
前轮固定装置中，U型锁4用于卡自行车前轮,卡锁板9用于卡U型锁，限位挡板与卡锁板9通过长销连接，限制卡锁板向下转动。
将自行车前轮对准U型锁4后向里推，U型锁4顶起卡锁板9,然后卡锁板9卡住U型锁4,进而锁住前轮。
U型锁解锁装置中，弹簧13与踏板12连接，用脚踩下踏板后弹簧13的弹力能够使踏板12复位。
向下踩踏板，经连杆11传动，推销10向上运动，将卡锁板9顶起,U型锁4解锁，可以顺利取出自行车。
升降前轮固定装置的升降机构中，蜗轮蜗杆减速电动机7带动旋转轴6转动，钢丝绳拉动滑块3 沿导杆5上升，实现自行车直立放置。
用于导引前轮固定装置升降的导杆5由两个SBR箱式滑块导轨组成，导杆一端与下支承板垂直固定连接,另一端与上支承板垂直固定连接。
两导轨互相平行，距离固定。
两导轨与滑块3配合，实现前轮固定装置的升降运功。
3 .设计方案1)操作方法停车时：(1)将自行车前轮对准U型锁4,然后推动自行车向前。
著名自行车停车位设计理念
著名自行车停车位设计理念
自行车停车位设计在城市规划和交通管理中扮演着重要的角色。
随着城市化进
程的加快，自行车作为环保、健康、便捷的交通工具，受到越来越多人的青睐。
因此，设计合理、方便、安全的自行车停车位成为城市规划的重要组成部分。
著名的自行车停车位设计理念包括以下几个方面：
1. 空间利用率高，自行车停车位的设计应该充分考虑空间的利用率，尽量减少
占地面积，同时能够容纳更多的自行车。
可以采用立体停车架、地下停车库等方式，提高自行车停车位的容纳量。
2. 安全性，自行车停车位的设计应该考虑到自行车的安全性，防止自行车被盗
或者损坏。
可以设置监控设备、加强停车位的固定性，提高自行车的安全保障。
3. 便捷性，自行车停车位的设计应该方便使用者停放和取车，减少停车的时间
和麻烦。
可以设置便捷的停车位标识、提供便利的停车工具，以及方便的停车位布局，让使用者可以轻松停放和取车。
4. 美观性，自行车停车位的设计应该考虑到城市环境的美观性，与周围建筑和
景观相协调。
可以采用各种设计元素，使自行车停车位成为城市的一道亮丽风景线。
总之，著名的自行车停车位设计理念是为了提高城市自行车停车位的质量和数量，促进自行车出行的便利和安全，同时美化城市环境。
通过科学合理的设计和规划，可以为城市居民提供更好的自行车停车服务，推动城市交通的绿色、健康、可持续发展。
机械式自行车停车桩设计
机械式自行车停车桩设计李梦飞;杜宇凡;秦涛【摘要】为了解决自行车停放难、停放乱、公共空间浪费等问题,设计了一种新型简易的纯机械式自行车停车桩.该停车桩由基桩、停放机构和传动机构三大部分组成,停放机构固定自行车前轮,在传动机构配重块和人力辅助下实现立式停车.停车过程运动学分析表明停车桩结构设计合理,根据多组不同车型立式停车驱动力测量实验,确定了停车桩配重块的质量,保证了自行车停车桩的通用性.【期刊名称】《林业机械与木工设备》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】4页(P38-41)【关键词】停车桩;机械式;运动学;配重【作者】李梦飞;杜宇凡;秦涛【作者单位】襄阳汽车职业技术学院汽车工程系,湖北裹阳441021;湖北文理学院机械工程学院,湖北襄阳441053;湖北文理学院机械工程学院,湖北襄阳441053【正文语种】中文【中图分类】TU248.3随着绿色环保时代的到来，越来越多的人将低碳环保的自行车作为出行、休闲娱乐、健身锻炼等活动的工具[1]。
尤其是近几年，随着城市共享自行车的迅速发展，人们选用自行车出行的比例持续攀升，导致自行车的停车问题变得格外突出[2]。
社区的自行车停车问题主要有三类：① 停车空间预留不足，电动车、自行车占用楼道甚至堵塞消防通道，存在一定的安全隐患；② 部分小区物业服务不到位，不重视自行车公共停车位或停车位建立不及时，以致自行车占用日常通道；③ 建筑停车配建不科学，居住区集中存放自行车的位置设计与骑车人意愿不符，骑车人更愿意停放在楼门洞口附近。
现有市场上的自行车停车装置也存在很多不足，如双层或多层停车架的车位成本过高，上层停车太过麻烦且稳定性不好[3-4]，全自动地下自行车库虽然停车耗时短、保护性好，但建造成本高、适用性不足[5]。
综合以上的各种问题，本文设计了一种占地空间小、操作简单、无能耗的机械式自行车停车桩，以满足自行车停放中节能环保、空间利用率高、实用性强的要求。
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新型自行车停车装置的设计
摘要：我国拥有大量的自行车，但其停放装置不足以满足市场需求，已有的停车装置布局还有些混乱。
一些停放装置没有自行车固定装置，太过于简陋，且部分缺少明显的停放标志，这样很容易导致车辆的乱停乱放，同样易造成大面积倒车现象，从而使交通拥堵，影响市容。
新型自行车停车装置是设计了一款具有空间利用率高、结构合理、维护成本低、经济实用、存取车方便、安全性能高等优点的新型自行车双层立体停车架。
关键词：自行车，停车装置
1.引言
由于国内历史背景的不同外有着较大的文化差异，所以人们在出门时也会选用不同的出行方式，或者乘坐不同的交通工具，国外比我国更先提倡绿色低碳出行，所以在国外自行车停放装置相比于国内也发展的更早。
只是目前已经研发出的装置有着明显的不足，比如结构太复杂，打造起来工序太过繁琐，浪费大量的人力财力，不能说得不偿失，但也算大可不必。
近年来中国已经迅速发展了自行车停车装置，但是真正实施的地方却少的可怜，也就沿海发达城市部分进行了投放使用。
一些地方为共享单车安装了停放装置，使用者在扫二维码解锁的同时也解开了停车装置的锁，这就使得此种停车装置的特殊性，不能在家用自行车上实施。
况且这种停车装置只有一层，不能利用上方的空间，还远远达不到完美的标准。
国内对自行车停靠装置的发展任重而道远，以后的路还很长。
1.
设计需求及市场分析
结合实际情况，我们将这次构造的自行车停车装置为两层。
下面这层可以设计成尽可能靠近地面，或者就在地面上，给停车者行了方便，也为取车者降低了
难度。
为了停放自行车的方便，上面这层应与下面这层有一定的高度，所以停放
有些难度。
考虑到老人小孩的使用者，而且太吃力的话，人们不会选用这种停放
装置，所以在上面这层装配电动机，减少停放者停放自行车时的难度。
而且为了
降低安全隐患，上面应有固定装置，牢牢固定自行车。
在疫情的影响下，人们对于健康的重视有所提升，自行车行业需求随之增长。
数据显示，2020 年 1-10 月，全国自行车制造业主要产品中，两轮脚踏自行
车完成产量3576.1 万辆，同比增长 21.9%；电动自行车完成产量 2548.0 万辆，同比增长 33.4。
自行车停车装置随着自行车需求的增加而增加。
3、主要设计特点及数据
现如今，国内的自行车停车装置都是平面工作的立体停车架，两层的停车架
还未能够被广泛投放使用。
自行车停车装置所存在的问题：(1) 单层卡位式停车
架所停车车辆直接间隔太大，不能有效地利用空间，不适合人口稠密的城市；(2) 单层直立式停车架对于空间的利用率较低；(3) 双层自行车停车架垂直升降式很
难使用，安全性不够好；(4) 自行车车库建造成本高昂，建造时间长，不够经济、安全性能差等。
我们基于这些痛点难题以原有双层自行车停车架为原型进行改造
和升级，有了以下解决方式，本产品的使用原理是依靠链传动机构实现上一层自
行车的升降，并在自行车停车装置顶棚安装太阳能电池板为其提供电源。
其优点
主要有：
1.
. 能够利用上面别的装置利用不到的空间，能够比其他装置占地更少停车
更多；
2.
上面那一层停车更好放，取车更好取，老人小孩也同样可以使用；
3.
上层和下层之间有一定的空间，停放自行车的时候不会因为高度原因受到影响；
4.
装置的结构简单，制作方便，成本低廉，投入市场使用后可以大批量生产；
5.
在城市投入使用以后，容易维修和保养，材料耐用，使用寿命长；
目前已完成模型设计与样品生产，各项设计指标均能达到预期目标。
本次设计团队为黑龙江工业学院现代制造工程学院的师生组成，团队在这段时间里，从刚开始自行车停车装置，到了解自行车停车装置所存在的问题，中间经过实地勘测，与问卷调查法流了解具体情况和其需求，计算分析，图纸设计，建模设计，到最后设计出样品且样品指标均能达到预期目标，这段时间，我们在收获是知识的基础上，锻炼了我们的团队成员协作和解决实际问题的能力。
我们团队会继续保持这种热情，在这次学习锻炼的基础上不断充实与完善自己。
4、结论
这次改造和升级的自行车停车装置上面一层在装置上安装了一个电动机，并按有固定装置，牢牢固定自行车。
人们可以更加方便的停车和取车，省力又降低了安全隐患。
本次设计实现了自行车的双层停放，即在同样的空间里面可以放置两辆自行车，可以有效利用空间。
该装置机构简单且适应性强，占地面积相对较小，可以安装在城市各个公交和地铁车站口，以及各种停车场中，既帮助人们解决了最后一里路的行程又解决了大量自行车停放的问题。
注明：（1）由黑龙江工业学院大学生创新创业训练计划项目资助，注明项目编号：202111445026
（2）＊为通讯作者。