汽车便携式扩展防晒装置的设计

1、汽车便携式扩展防晒装置的设计李志鹏,彭莺飞,祝赫,阎玉龙(东北林业大学交通学院,黑龙江哈尔滨150040摘要:汽车防晒问题受到了消费者的广泛关注,本研究所设计的防晒装置具有防晒及防高空抛物落砸功能,安全、方便、实用性强,体现了以人为本的特点。关键词:帐篷;设计;防晒;汽车中图分类号:文章编号:1001-4462(201112-0045-02Design of Portable Auto Extended Sun Protection DevicesLI Zhi-peng,PENG Ying-fei,ZHU He,YAN Yu-long(College of Traffic Engineerin

2、g,Northeast Forestry University ,Harbin Heilongjiang 150040,China Abstract :Auto sun protection problems have got consumers widespread concern.The device designed by the research institute features sun protection,falling object prevention,safety,convenience,practicality and human-centered performanc

3、e.Key words :tent;design;sun protection;auto随着汽车总量的逐渐增加,停车设施不足等因素带来的停车难问题在我国大中城市日益严重。据不完全统计,城市中59%的车辆都是露天停放,经过太阳的暴晒后会加速车辆外壳的老化;另外,暴晒后车厢内温度过高,缩短了仪器和设施的正常使用寿命。经过市场调查以及数据库搜索,目前市场上销售的汽车防晒降温装置主要有遮阳伞和防晒膜,他们都是利用材料的光学特性及机械屏蔽作用把光线反射出去以减少热量吸收。遮阳伞价格便宜且使用简单,但在安装使用、携带、维护等方面有些不便,其防晒隔热的功效也不是很好;防晒膜虽能够有效地降低透光率,但价格昂贵

4、且车内仍不能达到满意的温度,此外,贴防晒膜后晚上开车还会产生灯光眩目的问题,从而造成交通隐患,因此这种贴膜在欧美国家是被禁止使用的。1帐篷设计将汽车防晒型户外帐篷和扩展帐篷设计溶于一体,利用已设计的结构加装外扩装置,提出汽车防晒装置与外扩帐篷一体化的概念。图1所示为帐篷效果图,其特点是顶部防晒型户外帐篷与侧面扩展帐篷进行有效结合,结构合理新颖,实用性强,操作简单方便。利用汽车的4个轮胎安装防晒篷的4个撑杆,4个轮胎既起固定作用又起防盗作用,也使防晒篷撑得很大,提高防晒功效。顶部采用向上凸起一定弧面的篷式结构,侧面利用三角支撑架向外延伸,顶部防晒装置与车顶之间留有一定空间,以利于空气流通驱散热量

5、,通过对结构和伞面材料的改进和选择,使其同其他防晒罩相比车内温度平均降低56(外界温度35,微风。利用车体本身来固定整个伞架,不需要其他支撑点与车接触即可实现整个伞架的稳定牢固,在此基础上加装外部扩展装置,可实现汽车防晒装置的多功能化。收稿日期:2011-09-26基金项目:东北林业大学大学生创新试验项目第39卷第12期林业机械与木工设备Vo139No.122011年12月FORESTRY MACHINERY &WOODWORKING EQUIPMENTDec. 2011通过上述技术方案,可以方便地将汽车遮盖起来,该装置可折叠收拢,便于携带。2理论设计及计算2.1确定尺寸确定防晒装置的

6、主要尺寸如下:根据大众宝来1.6排量汽车车身的固有结构,确定顶部伞面长a=3.5m、宽b=2m(可视不同车型略做调整,垂直支撑钢管外径D= 19mm、内径d=17mm,钢管自由段长度l=1m,材料采用20#不锈钢,其在20时的弹性模量E=192000MPa,该装置整体质量为3.5kg,其中外扩装置质量为1.5kg。2.2相关计算(1缩减支撑杆的自由段长度:经计算,确定自由段长度为1m。(2确定外扩装置的面积:经计算,外扩装置从侧面外伸出1.8m时,支撑杆偏移角度为0.03rad,符合强度要求,外扩装置面积为1.8×3.5=6.3(m2。(3杆件的连接方式:确定最长杆件为0.75m,如

7、需加长,杆件之间可用卡套式连接件连接。(4确定支撑杆固定段:根据车轮直径,确定固定段长度为0.5m。2.3受力分析经过结构简化分析,在没加装外扩装置时,取一侧面进行分析,如图2所示。S=14ab(1 P=1v2(2 F=PS(3 I=D4641-(dD 4(4=F l24EI(5式中:S为侧面的面积;P为风压;F为钢管所受载荷;为钢管转角;I为钢管惯性矩。受力侧面可简化成三角形面积;在风载荷作用下,根据伯努利方程式(2可得式中的风压P;F为钢管所受载荷;式(4为钢管圆截面惯性矩;钢管在侧面风压P的作用下产生挠度,由惯性矩I和弹性模量E,根据挠曲线方程式(5可得钢管转角。由上述数据和公式最后算得

8、钢管转角=0.068rad,转角在允许的范围之内,结构摆动幅度不大,装置整体结构处于稳定状态。2.4强度校核M=F l(6=dD(7W Z=1D2(1-4(8max=MW Z(9式中:M为钢管所受弯矩;WZ为抗弯截面系数;max为最大弯曲正应力。由工作应力F和钢管的长度l可算出钢管所受弯矩M,由式(8可计算出空心钢管抗弯截面系数,通过弯矩和抗弯截面系数由式(9可算出最大弯曲正应力max,将其与比较可知,max<,强度符合要求。3小结本装置结构简单,实用性强,不仅可以有效解决车内温度急剧上升的问题,还可以有效阻挡高空抛物对汽车的直接砸击。参考文献:1曲金玉,任国军.汽车文化M.北京:机械工程出版社,2006.2雍君.06年我国汽车市场将呈现八大发展趋势N.新民晚报,2006.htmEB/OL.4吴国荣,杨明朗.产品造型设计M.武汉:武汉理工大学出版社,2005.5张世荣.汽车概论M.北京:高等教育出版社,2004.6Nobuyuki Furui,Hironori Miyakoshi,Masayuki Noda,et al.Development