智能车衣设计

摘要： 汽车逐渐成为出行必备工具，但车库拥有量仅占车主数量的30%，车主渴望一款新型全智能车衣的出现。对比于市面上的车衣，本车衣基于机械化的设计和材料特性，进行了功能创新与改进。实现了以机械原理及单片机自控特性为中心的车衣全智能展开、收起，以及故障自动处理功能；基于真空吸附的车衣固定功能和装置表面易于辨别及美观的荧光材料。

Abstract： Cars have become the essential tools for people to travel， but the garages are only available for about 30% car owners. Therefore， car owners are eager for emergence of smart car cover. We made the design by recreating and improving the function of the car cover on the market， based on mechanical design and creative material selection. This kind of design can intelligently sew， retract and fix car cover and automatically deal with the malfunction.

关键词： 汽车配件；智能车衣；有机硅胶

Key words： auto parts；car cover；organic silicone film

中图分类号：U279.3+24 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）24-0191-03

0 引言

目前家用汽车已经普及。但同时，日益增加的各种人为及自然因素对爱车的损坏严重，同时高额的保养费，促使车主去寻找爱车的保护品――车衣。传统车衣需要利用手工展开与收起。由于车衣较大、不方便，车主渴望一种全智能车衣[1]。同时，市场上已知的智能车衣或还处于半自动的阶段，需要人工配合展开或收起；或内部设置复杂、成本高，无法普遍于市场。为弥足这些缺点，本文从各方面出发，设计了一款新型智能车衣。

1 系统总体设计

1.1 总体框架

该装置包括装智能车衣装置盒以及设于盒内的车衣，同时由中央电机，四个副电机提供动力，带动滚轮进行传动，使车衣导向带进行运动实现车衣收放。内部由LPC2124单片机控制的电路对电机进行限速控制；在故障时，该电路可自动减小转速至停止。总开关控制电机的起止，两个副开关控制电机的正反转，即车衣的展开收起。当装置完全打开时，可在车衣对应位置放置吸附装置对车衣进行固定。

1.2 装置展开图

当需要使用车衣时，将装置放在车辆顶部中央，装置底部的真空吸盘自动吸附于车辆。打开电源开关，及对应控制开关，通过内部的控制系统，即可实现车衣的展开。约30s后，即装置完全展开后，将吸附装置放置在车辆对应位置，即可对车衣进行固定。同样车衣收起时，去掉吸附装置，使用控制开关即可实现车衣收起，约30s后，车衣完全收起，收起装置即可。装置主要由车衣装配体、车衣和吸附装置构成。如图1所示。

2 装置结构设计

2.1 车衣装配体

车衣装配体在车衣的中间位置，根据车体的对称性，装置上下左右对称，长宽高分别为500mm，500mm，160mm。车衣以对角线分成大小相等的四部分。每两块车衣中间缝合了一条有机硅胶导向带，因此导向带的运动能带动车衣运动。导向带采用对角分布的形式，其一端固定在158mm高的中心转轴上，并穿过导向装置，另一端完全缝合与车衣内部，且车衣边缘由于缝合致使体积大于导向装置缝隙。伸展时，中心转轴绕中心轴旋转，导向带顺着导向装置伸出装置盒；收回时，中心轴绕中心轴逆向旋转，导向带顺着导向装置收入装置盒内，即可实现车衣的收放。由于导向带两段的设计，使导向带不会脱离装置。车衣装置如图2所示。

2.1.1 中心转轴传动部分

中心轴连接着装置盒上下正对的盒盖与盒底，中心转轴直径为45mm，紧套在中心轴上。中心转轴旋转带动固定在导向条固定块上的四根长宽分别为3275mm、30mm的车衣导向带运动，同时由于导向条与车衣整体相连，从而带动车衣整体运动，起到车衣收放的目的。中心轴底部由额定转速为100rpm，实为95rpm大扭矩电机提供动力，并由位于导向带固定块正下方的齿轮数分别为30、15的大小齿轮进行传动。导向条一端以竖直方向固定于导向条固定块，且大齿轮，导向带固定块，均固定在中心转轴上。中心转轴传动部分如图3所示。

2.1.2 滚动导向装置

上下滚轮直径均为67.3mm，滚轮曲面表面中间有一道深为2mm宽为10mm的凹槽，上下两滚轮轴平行，滚轮之间缝隙大小为3mm，刚好和导向带的轮廓紧密配合。两滚轮由支撑座分别固定在上下盒盖。与中心转轴部分配置相同的副电机和固定在下滚轮上的传动齿轮组，带动滚轮以109.17mm/s的速度转动。四组副电机带动四组上下滚轮，同时带动四条导向带以109.17mm/s的速度收入或放出。由于带向带与车衣相连，即可实现装置在30s内进行车衣的收放。滚动带向装置如图4所示。

2.1.3 导向带横截面

导向带整体为具有一定硬度的压模有机硅胶材料，其横截面分为三层，每层厚度均为2mm。中间一层宽30mm，上下两层对称，且宽10mm且位于中层中间部分。与上下滚轮的凹槽严密嵌合，能够很好地进行传动。

导向带整体大小经过计算，既能够对车衣的收放起到一起的支撑作用，也不会因为体积过大占据装置盒体积。同时由于材料特性，带向带重量基本不会对车衣的收放产生影响。导向带横截面如图5所示。

2.1.4 荧光美化

装置盒上的荧光材料，在光线不足时，能自动发光，即方便车主对车辆的寻找，也方便在收起装置时，车主能准确找到装置和开关的位置。荧光图案可以随时更改，既能满足车主的个人喜好，也能给装置添加一定的美感。车衣装置盒上荧光美化如图6所示。

2.2 电路控制系统

电路控制系统[2]由LPC2124的单片机作为控制中枢，通过晶振电路与单片机控制高低电平的输出，从而控制直流电动机Motor-encoder的驱动电路L298，因而控制电机的正反转。装置盒上安装开关控制电源输出有无，即可用于电机制动，开始或停止电机旋转；同时两个副开关控制高低电平的产生即体现为车衣的收放。当装置电机出现故障，即转速过大时，单片机及L298电路可以快速控制电机进行减速，之后缓慢减速直至为零。电路所需电源，均由装置自身携带的可循环利用移动电源提供。电路控制系统如图7所示。

2.3 车衣吸附装置

车衣吸附装置由橡胶磁条与若干真空吸盘组成。由于橡胶磁条的材料特性，装置能依附车型的变化。装置整条宽度较窄，约为3cm，厚度1cm，长度随车型可调。真空吸盘个数，随车型与个人喜好可调。装置随车型可分为数截，装置收起时，即可对装置进行折叠回收，减小装置所占体积。

3 结语

本文设计的全智能车衣，有如下几个特点：①利用机械原理和材料特性，简化了电路，使得整个装置更加实用；②利用LPC2124单片机的控制电路，使装置操作方便，对故障处理能力较好；③车衣展开与回收均只需一键操纵，减少了人工配合的麻烦；④车衣的收与放均只需30s左右即可，大大加快了已有半智能车衣的工作时间；⑤装置固定效果显著，且易操纵和回收；⑥附加荧光材料，即方便光线暗时装置的使用，也能进行一定的美化；⑦本装置具有成本低，结构简单稳定，功能完善操作简便等特点。本文所设计的全智能车衣可以对车辆进行有效的防护，减少各种人为及自然因素对爱车的损伤。同时大大削减了成本，减少了车主的手工操作，更快捷地完成车衣的伸展与回收，并且车衣体积小巧方便携带等，在日益追求高效率、低成本的市场，本装置有良好的市场前景。

参考文献：

[1]陈士开.车衣市场的分析报告[J].科技与企业，2011（12）：206.

[2]刘思渺.智能车衣设计[J].计算机与数字工程，2013（11）：63-66.

[3]王娜.汽车车衣的研究现状[J].轻工科技，2013（11）.