(南京工业大学浦江学院 江苏南京 210000)
摘要： 对于电动自行车数量的不断增长，不正当驾驶电动自行车引发的事故日益增多。制动性能作为评价电动自行车的重要指标之一，时下生产厂家对制动方式研究相对深入，而对制动传动方式的领域尚且空白。其制动传动方式设计延续了自行车的单独控制制动方式，该传动方式容易造成车辆的前翻、后轮侧滑等事故。为保证道路行驶的安全性，降低人们因为操作不当引发的事故，本文对电动自行车制动系统进行了深度分析并提供了一种可行改进方案的设计。
关键词：电动自行车；制动系统；连接器
电动自行车通常是指以铅酸蓄电池或者锂电池作为能量来源的非机动车。在能源问题、环境问题已被人们高度关注的时代背景下，电动自行车的出现改变了我们的生活。因为其价格较低，使用方便，清洁无污染很快便迎来大批购买者，成为了人们出行的主要选择之一，据数据统计我国目前的电动自行车已超过两个亿。随之而来电动车的安全问题也就成为道路交通上的一大隐患，据不完全统计2019年江苏电动车事故在所有交通事故中所占比例高达51.9%，并且其中城市道路事故率最高，占事故总数的42.9%，所以如何提高电动自行车的安全系数，保证安全出行成为了所必须攻克的第一道难关，其中针对制动器模块的研究尤为突出。
1传统电动自行车制动系统的分析
传统电动自行车普遍使用的制动方式主要分为两种：一种为鼓式制动器；另一种为碟式制动器。
鼓式制动器：利用制动传动机构使制动蹄将制动摩擦片压紧在制动鼓内侧，从而产生制动力，同时依靠车轮与路面的摩擦作用，产生路面对车轮制动力实现电动自行车的减速。其制动力度较大，且成本较低，但散热效果较差，抗热衰退性能差；
碟式制动器：由制动盘和制动钳组成，制动盘是工作过程中的固定原件，制动钳是工作中的固定软件，蝶式制动器制动时，制动盘和摩擦片间全部接触产生摩擦力，从而使汽车减速。其散热性较好，抗热衰退性能较强，但制动力度不如鼓式制动器，且成本较高。
目前，电动车多采用前碟后鼓的制动方式。传统的自行车在特定的场合下要进行不同的制动方式，比如说，电动自行车在紧急制动时，如果将前车轮制动报死可能导致电动自行车前翻，这是由于传统制动通过两个制动把手分别将拉力作用于前后制动系统，驾驶员在紧急情况下只紧握前制动把手或同时紧握两制动把手，这时电动自行车的平衡就会被打破，极容易发生侧滑或前倾，从而引发事故。
2本项目研究内容及方向
本项目的设计思路：在不改变制动方式的前提下，将前后制动整合在一起，实现无论驾驶员紧握前制动把手还是后制动把手，均为后轮先制动到前轮再制动的效果，此时电动自行车就能达到一个较安全的制动效果。故在此理论基础上进行了制动连接器的设计与加装。
3 连接器概述
3.1主要参数
内部装置：长为52mm；宽为52mm；厚度35mm；
外保护壳：长为72mm；宽为72mm；厚度40mm；
材料：Q235钢； 总质量为552g。
整体材料选取Q235，这种材料含碳适中，具有良好的塑性和焊接性能。该材料会随着厚度的增加，屈服度逐渐减小。因装置本身厚度较小，即屈服度较高。并且在链接时部分位置涉及焊接也方便焊接。
中间轴选择304不锈钢双头螺栓，中间轴承为深沟球轴承628/4-Z，这种轴承有出色的径向力承受能力，同时可承受部分轴向载荷，且摩擦阻力小。
3.2工作原理
当电动自行车制动时，按压左、右制动把手时，制动把手将力经过制定拉线传导致装置叶子上，从而带动整个装置顺时针转动，此时因前后轮制动拉线与叶子相连接，在旋转过程中会使另两制动拉线将前后两轮依次制动，即达到制动减速的目的；当制动结束时，装置内部的弹簧处于压缩状态，其弹力会将装置回归初始位置。工作原理流程图如图1所示，连接器整体设计简图如图2-①所示。
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图1 工作原理流程图
4连接器结构设计
4.1连接器内部装置结构设计
装置中间为深沟球轴承，该轴承将被穿在双头螺柱上，双头螺栓则与外保护壳相连，起到固定作用。当装置工作时，双头螺栓保持静止，而深沟球轴承在双头螺栓中间位置进行一定角度的旋转，且轴承与装置进行焊接，使得装置与轴承同时旋转。连接器内部装置设计简图如图2-②所示，
4.2连接器外保护壳结构设计
在电动自行车行驶过程中，因外界因素干扰或破坏装置，如：泥沙、石子、车内其它线路等。为保证装置可以正常工作，需要外壳来其进行保护，并且起到固定双头螺栓的作用。为方便安装与拆卸，外保护壳由下盖子和上盖子构成。
4.2.1外保护壳下盖子
孔为各制动拉线分别通过位置。中间孔为双头螺栓连接处，中间孔的位置为螺母，其与外保护壳焊接，双头螺栓可通过旋转与螺母连接，即与外保护壳连接，保持静止状态，不受连接器装置影响。外保护壳下盖子设计简图如图2-③所示。
4.2.2外保护壳盖子设计
装置四个角四个孔为两盖子固定点，由四个六角螺栓对其进行固定，进行安装拆卸时较简单，外保护壳上盖子设计简图如图2-④所示。
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图2 连接器装置简图
注：①-连接器整体设计简图 ②-连接器内部装置设计简图
③-外保护壳下盖子设计简图 ④-外保护壳上盖子设计简图
5结语
时下国内电动自行车的使用量逐渐增多，提高道路行驶的安全性至关重要。故本文介绍了一种连接器，让前后轮实现了联动控制，任一左右制动把手均可单独控制前后轮，在此基础之上还可以使得后轮优于前轮先制动。此装置有效降低了因人为误操作引起的事故发生概率，减少人身安全与财产的损失风险，为驾驶者的出行提供了一个安全保障。但由于本设计装置安装过程较复杂且采用纯机械式，制动力必然会在传导过程发生损耗，导致制动效果减弱。随科技不断地进步与发展，在未来可采用液力或电控装置来实现前后轮联动，使电动自行车的行驶更加安全。
参考文献：
[1] 段福斌,潘双夏.电动自行车制动性能检测的研究与实践[J].机电工程,2004(06):20-22.
[2]赵光明,周文辉,周芬,李健.电动自行车技术标准参数与交通安全关联性研究[J].汽车与安全,2016(02):90-95.