摘要：現(xiàn)在智能手機(jī)在全世界都已經(jīng)很普及了，而手機(jī)電量是使用者的一大苦惱。目前解決的主要辦法就是充電寶，但很多人不可能每天都能帶在身上，而且充電寶容量和重量成正比，容量大的就越重。為了應(yīng)付緊急情況、支持綠色出行以及鍛煉身體的目的，我們設(shè)計(jì)了一個(gè)共享單車usb充電裝置。

關(guān)鍵詞：共享單車;節(jié)能;環(huán)保;高效

引言：

隨著環(huán)保意識的發(fā)展，綠色的共享單車，健康的出行工具，得到越來越多人的喜愛。在近幾年智能手機(jī)的普及，雖然給人們帶來了方便，但是耗電快、充電不便等問題極大困擾著人們。為了解決充電不便的問題，同時(shí)響應(yīng)踐行節(jié)能、環(huán)保的號召，人們設(shè)計(jì)了各種自行車發(fā)電的裝置，利用電磁感應(yīng)原理，在自行車騎行時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能變換成電能，從而為電子設(shè)備充電。一是利用自行車鏈條與齒輪之間的摩擦進(jìn)行發(fā)電，這種方式發(fā)電效率較高，但其發(fā)電裝置必須固定在車身上，安裝和拆卸非常不方便。在不需要自行車發(fā)電時(shí)，鏈條與發(fā)電裝置之間的摩擦反而會給自行車帶來阻力。另一種是把強(qiáng)磁鐵固定在自行車輻條上，在行駛中，通過磁鐵切割磁感線產(chǎn)生電流，從而電力供應(yīng)。這種方式雖然沒有摩擦，但將磁鐵固定于自行車的輻條上，不利于發(fā)電裝置的安裝與拆卸。在不需要自行車發(fā)電時(shí)，笨重的磁鐵會給自行車的騎乘帶來較大阻力?，F(xiàn)有自行車發(fā)電裝置盡管可以實(shí)現(xiàn)發(fā)電，但安裝拆卸較困難，不能很好滿足對自行車發(fā)電裝置的需求，所以實(shí)用性較差。因此，研究一種裝卸簡便、使用安全可靠的自行車發(fā)電裝置顯得尤為必要。

一、共享單車的市場：

（一）共享單車的定義

共享單車是指在人流密集區(qū)域提供共享單車服務(wù)，租賃模式是分時(shí)租賃，是一種國家倡導(dǎo)的新型綠色環(huán)保的共享經(jīng)濟(jì)。共享單車實(shí)質(zhì)是自行車租賃業(yè)務(wù)，屬于新交通工具租賃，其主要載體為共享單車。可以充分利用城市經(jīng)濟(jì)帶動自行車出行;大大提高公共道路的利用率

（二）共享單車的發(fā)展

據(jù)市場研究報(bào)告指出，截至2016年底，中國共享單車市場整體用戶數(shù)量已達(dá)到1886萬，預(yù)計(jì)2017年，共享單車市場用戶規(guī)模將繼續(xù)保持大幅增長，年底將達(dá)5000萬用戶規(guī)模。

中國共享單車市場已經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。2007年—2010年為第一階段定義為興起時(shí)代，由國外興起的公共單車模式開始引進(jìn)國內(nèi)，由政府主導(dǎo)分城市管理，多為有樁單車。2010年—2014年為第二階段定義為有樁單車時(shí)代，專門經(jīng)營單車市場的企業(yè)開始出現(xiàn)，但公共單車仍以有樁單車為主。2014年至2018年為第三階段定義為無樁時(shí)代，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，以摩拜為首的互聯(lián)網(wǎng)共享單車應(yīng)運(yùn)而生，更加便捷的無樁單車開始取代有樁單車。

根據(jù)數(shù)據(jù)可以得知，共享單車更受年輕男性歡迎。中國共享單車用戶中男性占比54.2%，女性占比45.8%。用戶年齡分布中，25歲—35歲人群使用最多，其次是25歲以下人群。使用頻率中，每周使用3 次—4次的用戶最多。

由此可見，現(xiàn)人們對共享單車的使用頻率，共享單車依舊有不可或缺的作用，而設(shè)計(jì)研一種自行車usb充電裝置愈來愈重要。

二、共享單車發(fā)電usb裝置結(jié)構(gòu)簡介及工作原理

（一）結(jié)構(gòu)組成

本文設(shè)計(jì)了一種關(guān)于共享單車發(fā)電usb裝置，該裝置主要由電能儲存模塊和發(fā)電模塊組成。其中發(fā)電模塊由電機(jī)，摩擦輪及其支持裝置組成，發(fā)電核心組件主要由接觸輪和摩擦發(fā)電裝置組成，其支持裝置可固定于車架上。電能儲存模塊主要由外殼、主板、電芯源組成。當(dāng)用戶使用共享單車時(shí)，通過接觸輪和共享單車前后輪之間的摩擦進(jìn)行發(fā)電，其輸出的電能可儲存于移動電源中或直接為其它電子設(shè)備供電。從而大大增加用戶體驗(yàn)

（二）共享單車發(fā)電方式

共享單車發(fā)電裝置整體結(jié)構(gòu)。發(fā)電核心組件通過其支持裝置固定于共享單車車架上，共同構(gòu)成發(fā)電模塊。在共享單車行駛時(shí)，其后輪帶動接觸輪轉(zhuǎn)動，進(jìn)而通過摩擦進(jìn)行發(fā)電。所產(chǎn)生電流直接儲存于移動電源中或?yàn)橹苯悠渌娮釉O(shè)備供電。

三、發(fā)電模塊裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

發(fā)電裝置由摩擦輪和共享單車輪胎進(jìn)行摩擦，摩擦產(chǎn)生電流，花鼓主要由花鼓桶、車輪主軸、主軸軸承、花鼓桶軸承和發(fā)電裝置組成?；ü耐暗膬?nèi)壁上鑲嵌有呈環(huán)形排列的若干個(gè)弧形磁鐵，其兩端安裝有兩個(gè)環(huán)形的輻條職，輻條職上設(shè)有用于安裝輻條的若千個(gè)安裝孔。主軸軸承套安裝在車輪主軸上，花鼓桶的桶底以及固定外殼的中心處均開設(shè)有軸孔，軸孔內(nèi)安裝有軸承。兩個(gè)軸承分別被主軸的兩端穿過，因此車輪主軸的兩端安裝在前叉底部。由于花鼓桶軸承套安裝在主軸軸承上并位于花鼓桶內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)花鼓桶隨著車輪胎轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。

四、電能儲存裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

電能儲存裝置由外殼、主板和電芯組成，有三個(gè)基本功能包括能量存儲、充電及供電。在電池選擇鋰電池有以下六個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1.能量高儲存能量多。2.使用壽命長，使用壽命可達(dá)到6 年以上。3.鋰電池可以通過新型鋰電池的電壓調(diào)節(jié)器技術(shù)，將電壓調(diào)至適合手機(jī)充電的電壓。4.具備高功率承受力，自放電率很低，6.重量輕，高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，綠色環(huán)保。

五、結(jié)論

（一）本文設(shè)計(jì)的共享單車usb充電裝置通過自行車車軸驅(qū)動來達(dá)到發(fā)電的效果，提高了車輪轉(zhuǎn)動能量的利用率，減少了能源損耗，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。

（二）所設(shè)計(jì)的共享單車usb充電裝置，可以應(yīng)用于各種不同型號的共享單車，其所轉(zhuǎn)化的電能，可以高效的儲存在電能儲存裝置，也可以直接輸出利用，使得有限的能源能夠最大限度的得到利用。

作者簡介：

黨景超（1999-），男，漢族，陜西西安人，本科生，北部灣大學(xué)機(jī)械與船舶海洋工程學(xué)院，研究方向：機(jī)械制造。