毕业设计(论文)-坐式电动滑板车结构设计.docx
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毕业设计说明书
设计题目:
《坐式电动滑板车结构设计》
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年月日
摘要
滑板车起源于德国,发展于欧美,且在极短的时间内变传入了我国。
而随着科技的进步发展以及人类随之产生变化的各种需求,促使滑板车衍生了多种多样的产品和功能。
其屮,坐式电动滑板车便是一种新型便捷式的短途代步交通工具。
它的兴起与当下人们日益拥挤且匆忙的生活态势密切相关。
现今人类的生存空间愈来愈小,交通愈发拥堵,人们迫切地需要更加便捷的绿色短途交通。
而此次毕业设计便以此展开,通过对坐式电动滑板车结构的改良和创新设计,令其更符合当代人们的独特需求。
本设计先从其背景、现状以及房展趋势开始介绍,后着重阐述了本设计所做出的独特常新结构及各项设计说明,综合分析,使其达到课题要求。
关键词:
电动滑板车;坐式;结构;便捷;独特;实用
Abstract
Timeflies,timerush.Unconsciously,fouryearsofuniversitytimeisabouttofinishitsfinaljourney.Fouryearsofuniversitystudies,thecompletionofagoodthesisorgraduatedesign,wearetouniversitypaintingoftheperfectstop.Asamechanicaldesign,manufacturingandautomationprofessionalstudents,combinedwithfouryearsofexpertisetodoasatisfactorymechanicalgraduationdesign,nottolosetheiruniversityyouth.
Afteraroundofblindselection,Ichosethestructuraldesignof"sittingelectricscooter11whichwasofinteresttome.ThistopicbythePalestinianvindlandteachersandZhangLiyongteacherselfandguidemetocomplete.
ScooteroriginatedinGermany,developedinEuropeandAmerica,andinaveryshortperiodoftimeintoourcountry.Withthedevelopmentofscienceandtechnology,aswellasthechangingneedsofhumanbeings,scootershavecomeintobeingwithawiderangeofproductsandfunctions.Amongthem,theseattypeelectricscooterisanewandconvenientshortdistancetravelvehicle.Itsemergenceiscloselyrelatedtotheincreasinglycrowdedandhumedlifesituation.Nowadays,thelivingspaceofhumanbeingisbecomingsmallerandsmaller,andtrafficisbecomingmoreandmorecrowded.Peopleareinurgentneedofmoreconvenientgreenshortdistancetraffic.
Thisgraduationdesignistostart,throughthedesignofimprovedsittingtypeelectricscooterstructureandinnovation,makeitmoreinlinewiththeuniqueneedsofcontemporarypeople.Thisarticlebeginswithitsbackground,currentsituationandthetrendofexhibitions-Afterthat,itemphasizesontheuniquenewstructureandthedesigninstructionsofthedesign,andmakesacomprehensiveanalysistomeettherequirementsoftheproject.
Keywords:
ElectricScooter;sittingtype;structure;convenient;unique;practical
引言 1
第一章课题的目的及研究意义 2
1.1课题目的 2
1.2研究意义 2
第二章目前国内外的研究现状和发展趋势 3
2.1研究现状 3
2.2发展趋势 3
第三章设计方案的分析 5
3.1外观结构设计分析 5
3.2运动分析及驱动的设计选择 7
3.3可行性分析 8
3.4分析结果 9
第四章设计方案的计算说明 10
4.1整车外形的尺寸设计 10
4.2主车架的设计 11
4.3车轮的选取 13
4・4折叠把手的设计 14
4.5减震座椅和拖轮的选用 15
4.6连接部件的设计 16
4.7驱动系统的选用 18
4・8制动系统的选用 19
4.9附加功能的设计 20
设计总结 22
致谢 23
参考资料 24
爱好滑板车的人应该都知道,手扶滑板车起源于德国。
那是在1993年,德国一位名叫Sieghartstxaka的工程师为了解决由于工作与生活所带来的交通困扰,从而突发奇想,将两个大小适中的滑板车轮安在了一块铝片上,并将一个能够伸缩来控制长短的金属扶手安装在了滑板车的前端。
在这之后,这位工程师又花了数月的时间把它的作品进行了改进,从而达到每天载他到火车站上班的目的。
这种滑板车“亮相”之初,周围所有的人都对其抱以“鄙视”与满不在乎的态度。
但没过多久,便有人发现了它的重要性。
一位投资商找到他,认为这种手扶滑板车具有无法想象的市场机遇,这是一项“伟大的发明”。
果不其然,不久,这种滑板车便风靡欧美,更是在数年之后,就传入了我国。
而木次课题的电动滑板车是继传统手扶滑板车以后的又一新型滑板活动的产物。
这种电动式的滑板车,大都采用锂电池作为动力源,在能源节省上有很大改进,不仅充电快速且大大提升了它的航程水平。
整车表面造型奇特雅观,操纵便利,驾驶更为平安。
对于现在大多数喜欢生活便捷的人们來说电动滑板车绝对是一种极其合适的交通选择。
但就目前而言,坐式电动滑板车的发展仍处于初级阶段,国内市场销量最好的产品虽已得到大大改进,但就结构来看,还是拘泥于传统,不够便捷和灵活。
所以,本毕业设计从经济、美观、实用等诸多方面考虑,大胆进行了其结构的创新改进,以提升其便捷性和独特性。
第一章课题的目的及研究意义
1.1课题目的
纵观当今社会,伴随着吋代脚步的不断前行,人们的生活习惯和生活方式较之过去有了很大的不同,尤其是对各式产品的功能要求并不再是单一而很简单的。
因此,针对当今这样的消费群体,我们对设计者的要求就提高了不少。
一方面,一方面,在功效设计上仍旧需要产物的功效达到多样化和组合化。
另一方面,在形状结构设计上也加倍着重于产物的色采和形状可以体现出该产物的人文特点和时尚特点。
继传统的滑板车以后的又一滑板活动的新型产品形式一一电动滑板车,不仅具有相称主流的表面外观,并且极为小巧,便捷,至于私家车后车箱,甚至于携带至大公交车上都不是问题,极为便利。
电动滑板车的滑板不但抗裂变,抗形变,并且耐高寒,极为耐磨。
它的铝合金支架和底座获得增强更不容易断裂。
而坐式电动滑板车是将通俗常见的脚踏手扶式电动滑板车的平板稍作改进成可以适于人屈腿坐着的滑板,经由双手和扶杆来控制前进的方向,使人们能够坐着在人行道上行走。
所以,此次课题着重于坐式电动滑板车结构的创新设计。
不仅要在原有代步工具的最初功能基础上去拓展其他应用,更要在整体机构的设计上进行不断的优化,使其基本与附加的功能可以满足当前人们的需要。
而外形的设计更要体现当今时代的主流气息,使其更轻便,精巧和安全。
1.2研究意义
伴随着近些年來经济的快速增长以及科技的明显提升,原先的生活方式明显已经不能适应这个社会的成长了。
又因为全球工业的迅速发展所造成的环境污染情况日益加剧,所造成的后果已严重影响到了人类的正常繁衍牛息。
我们这个时代之所以被称为“后工业时代”,就是为了追求人与自然能够协调相处,互利共赢。
因此,以节能、高效。
低碳的新型设计理念渐渐浮现在人们的视角上。
新颖的设计带来了后工业时代人类对现有的生活进行思考,用新颖的设计來改变现有的生活习惯。
所以设计改变生活的概念逐渐成为这个社会的主流,而此次坐式电动滑板车的结构设计正是为了体现出这一点。
第二章目前国内外的研究现状和发展趋势
2.1研究现状
电动滑板车这一交通方式在我国也仅仅是刚刚起步。
与那些休闲玩具之类的产品有些类似,和现今比较流行的平衡车差不多,且使用者也差不多局限在少数户外运动爱好者的圈子里。
而在国外电动滑板车已经可以上路,多用于短途便捷交通,市场空间要比国内大很多,我们与之相比差距依旧不小。
但随着我国科技和经济的快速增幅,在汽车愈发普及、堵车愈发严重的态势下,这种便捷式的短途交通方式必将得到高速发展。
例如,平衡车在近几年里其市场突然开始爆发,产销量剧增,逐渐成长为了当下极其时尚的交通工具。
当然除此之外,两轮式的电动滑板车不仅早已成为主流,当下更是四处可见,不再是稀奇之物了。
而四轮式的电动滑板车,在当下,无论国内外,也仅仅都是一些创业型的小团队在做,很少会有大公司涉足,其市场还处在一个即将爆发的前夕。
电动滑板车虽然起源于国外,但由于我国的先天优势,可以把任何东西都做成所谓的“白菜”价,所以我国市场一定可以把电动滑板车的发展推向成熟的地步。
由于电动滑板在技术上并无太多无法攻克的壁垒,所以尽管国外己经位列前端,但与我国相关市场较之,无论是技术还是产业流程,其优势却并不突出。
例如深圳市思移力智能科技有限公司所研发的相关电控方案,在操控上甚至要比国外产品都要好。
因此,国内外在屯动滑板这个行业的水平几乎处在同一起跑线上。
目前国外最好最先进的产品多采用碳纤维或是凯夫拉的面板材料,大大减小了滑板车的重量,提升了其便捷性以及美观度。
而国内也有一些厂商使用碳纤维和复合材料作为面板,但其价格有些偏于高端市场,与中低端市场的消费水平相距较大,致使其销量偏低。
因此,它的市场仍有待开拓。
2.2发展趋势
目前,虽然随着经济的高速增长,即便电动滑板车还未形成完整成熟规模的市场,但消费者对于轻巧便捷的电动滑板车已经有了很大的使用需要,在很多地方都应用的到。
例如,在汽车客运站或者像火车站、机场之类占地面积相当大的地方,来往并不方便。
旅客并没有适合的短途代步工具可以乘坐,因此会浪费很多时间在乘机、赶车Z间那段行走的路上。
所以如果使用便携式电动滑板车便会节省下來很多吋间和体力,让旅客花少量的钱在这些地方,有更好的登机乘车体验。
另外,大学校园面积普遍都很大,而大学牛的上课地点又不固定,甚至相隔很远。
这时,如果能有一个便携式电动滑板车作为代步工具,不仅可以节省时间与体力,而且还方便携带,不会影响学习生活。
而在一些街道小巷,如果需要短途的行驶,则能够作为代步工具,使消费者出行更加便捷。
所以,便携式电动滑板在市场上会有较大的需求量。
如果能够规范生产,保证其生产的安全性和质量,加上合理的宣传,那么,便携式电动滑板车会有很好的销量,成为主流的代步工具。
所以,在国内电动滑板的市场在逐渐增大,相当一部分的平衡车厂商都已逐渐涉足这个行业。
结合当下国内实际情势,他们研发岀了一种市场价格在2000元以下的产品,属较为小型的电动滑板车。
相较而言,这款产品的配置更低,性能要差一些,续航和速度能力都不太好。
但却可以用操作平衡车的方式来操作电动滑板项目,且有成熟的产业链、生产线以及销售渠道,更加符合国内市场需求。
不难看到,在未来的几年里,低价格的电动滑板车将很快普及到全国。
一方面,一个产业的发展壮大,离不开国家政策的支持。
但在中国,像平衡车、滑板车、电动滑板z类的交通工具都是不允许上路行驶的,并没有路权,大都作为休闲玩具而限制在了场内使用。
相较而言,国外的一些政策做得却很好。
另一方面,产品质量永远是关键。
尽管近几年平衡车市场有了空前的盛况,但一些小厂的廉价商品不顾质量的做法,造成很多像电池安全等一系列的问题而被迫大量下架,加之专利问题未能解决,使整个行业受到了极大危害。
所以,为了避免电动滑板重蹈覆辙,我们不仅要在质量上做好监控,更要做好方方面面的工作。
03-1外形设计方案一
第三章设计方案的分析
作为当下新兴的环保交通方式,电动滑板车仍需要不断地改进、创新并推广开来。
现今全世界范围内都没有比较成熟的大品牌或者大厂商,市场上一些相比之下有竞争力的产品也多处于改良研发以及创新的层次。
能够买到一部价格低廉且品质优良、易操作的电动滑板车是我们每一个消费者都希望的。
就国内市场而言,当下销量和口碑都很不错的要属“希洛普”这一品牌的电动滑板车。
这一品牌的产品结构样式较为大众化,无论是外观还是内部技术都已成熟,价格也属中等,是目前消费者普遍选购的一种。
但也止因为这样,它的市场己趋于饱和,结构上并无独特设计。
所以我们必须进行创新设计,才能长远发展。
经过调查市场上已有的坐式电动滑板车,在以现有的电动滑板车作为参考的基础上,先行进行了几种设计方案的拟定并加以比较分析,取长补短,最终完成方案设计。
3.1外观结构设计分析
从最早的传统滑板车发展到现在的坐式电动滑板车,它的结构和功能越来越多样化。
单从外观结构来看,它早已不再是简单的两个轮子外加一块板的组合了,而是多出了许多变化。
参考市场现有产品的外观设计,结合此次课题要求,现做岀以下几种外形设计方案:
方案一:
如图3-1所示,此种设计方案是在传统手扶式电动滑板车的基础上进行改良设计的。
手扶式电动滑板车并无座椅的设置,底板较窄,一般只有略宽于一只脚的宽度,且扶手的高度一般不可调。
而图3-1所示的改良设计,加大了底板的宽度和厚度,在适当的位置增加了可调节高度的减震座椅,以实现“坐式”这一目的。
同时,为了增加它的便捷可折叠能力,首先将整个把手一改以前的一体模式,将中间部分作为主轴,两端改成均可向内折叠的形式。
然后将把手杆也制成了可伸缩来调节长短的上下两杆。
且把手杆底部与滑板的连接处也改成了由一个弧形杆架连接,使其可向滑板面折叠起来。
当然座椅杆的底部也有类似设计,通过锁扣,使其既可折叠,亦可拆卸,从而达到了即可站立驾驶也可坐着操纵的模式。
方案二:
如图3-2所示,此设计方案改变了传统滑板车样式,有一个独特的外观,车头部分看上去像一个小摩托车。
它的重点变化在于前后两个轮子并不是通过平滑板连接,而是使用了连接机构将后轮与扶手部位相接,并在连接部位将座椅部分仲出,使整体结构更加紧凑,美观且独特。
它的主要优点就是其独特外观使得它折叠起来更加迅速,便捷。
團外形设计方案二
方案三:
如图3-3所示,此设计方案有些类似于方案二的设计,不同Z处在于它更加小巧、轻便,结构简单且稳定。
首先,车身主干改变了原有的滑板和杆的相连,而是将车身主干分为两部分,前车身较粗,内部用以放置电池以及控制系统。
后车身则是两块长直的铝合金中空材料,内走刹车线、电源线等,通过前车身上端两侧伸岀的轴与前车身夹持相连。
这种结构设计既节省了材料和空间,大大降低了整车重量。
同时,使折叠起来更加迅速,一提一扣,差不多仅需一到两秒既可完成。
其次,座椅的安放是通过后车身的几组钢制杆组机构连接在适当高度的,同样设置的有折叠滑道,方便折叠。
而在稳定性方面,无论是前后车身之间,还是连接杆组
Z间,座椅与车身z间都使用到了力学三角形,打开即锁定,折叠便卡稳,避免行驶途中车架散落的情况发生。
除此之外,为了折叠之后更方便携带,独特的在后轮上外加了一组拖轮机构,座椅附近设置提手,使其折叠后即可在平地上像行李箱一样拖行,也可在台阶处提行。
@3-3外形设计方案三
综合上述三种外观设计方案,各有优缺。
方案一无论把手还是座椅均可调节高度,可站骑也可坐骑,还能适应不同用户的需求,也能折叠。
但体积较大,整车重量偏重并不适宜折叠后随身携带。
而且折叠起来太过繁琐,速度较慢,加之外观上并没有什么特色,是较为常见的一种。
方案二造型略显特别,易折叠,结构紧凑,比之一要好很多,但其稳定性方面略显不足,结构的坚固、整车的协调性仍在改进当中。
而方案三造型独特,折叠迅速,虽无法调节座椅和把手高度,但非常小巧,轻便,结构非常稳定,行驶更安全,无论是从实用性还是观赏性都是当下市场发展的趋势所在,更能满足当下消费者的需求。
所以,外观的整体设计思路将以方案三为基础来展开。
3.2运动分析及驱动的设计选择
滑板车的原理视不同品种情况而呈现多样化,而普通的二轮滑板的力学原理,在众多的参考资料中,有这样一句话「'它是以人体运动理论和巧妙的力学原理,主要是利用身体、双脚的扭动及手的摆动来进行驱动前进”。
首先,在我们驾驶两轮式的滑板车时,不难发现它的车轮在偏转过一定人小的角度吋,会偏转到一个受力最小的方向,即所谓的“侧前”或“侧后”运动,这也造成了它s形的行驶路线。
经过分析,得到的结果是它利用了其前轮所具有的归正性来实现的。
人在驾驶时身体会由于扭动而产牛相应的扭矩,加上与技巧运用的综合,就能把人扭动产生的能量一部分转化成动能,为两轮滑板车提供前进的动力(普通的四轮滑板车大都依靠人腿后蹬所产生的能量来实现直行)。
两轮滑板与四轮滑板之间的不同之处在于,使用者仅利用其双脚、腰部以及臀部的扭动,加上手臂的摆动就能驱使滑板前行。
除此之外,S线的行走方式还能产生保持平衡的作用。
由于它不同于自行车或摩托车那样有车把手可以用来掌控方向和平衡,因此只能依靠人身体的扭动来实现。
经过综合比较,本毕业设计课题的两轮坐式电动滑板车所选用的的驱动方式,
转向不足
将以后轮驱动为主,而前轮则负责转向。
这种驱动方式与前轮驱动相较而言,所具有的优点就是后驱可以把驱动轮和转向轮分开,操控好,易掌握,且转弯半径要小,能够得到更好的加速度。
而前轮驱动尽管可以节省空间,使得车的可造性能更多,提高其传动效率,且在用雪等恶劣天气的时候更容易操作,成本低,但不足Z处在于其稳定性差•易出现
推头而产生转向不足等问题(如图3-4)o还有如果 團3・4转向示意團将前轮既作为转向轮又作为驱动轮来使用的话,会大大增加轮胎所受的压力,对轮胎是一种很大的损伤。
当然,自行车电动车这样的两轮交通工具肯定是没有前驱的,因为就算是有那也无人能掌控得了。
3.3可行性分析
经济可行性分析:
选取的坐式电动滑板车机构设计方案与目前现有设计相比,机体整体结构更为紧凑,从节省材料方面具有较好的经济性。
通过力学分析、振动分析等计算机辅助分析软件将实现本设计方案的进一步机械性能优化,在满足功能要求的前提下,做到质量、体积的最小化,整体性能的最小化。
法律、安全、健康、环境可行性分析:
选取的坐式电动滑板机构设计方案在加工制造过程及使用过程对环境的危害较小,气体、废液及费渣的排放符合国家GB3838-2002,GB8978-1996,GB3095-2012等环境保护标准。
而且由于在设计过程中大量采用通用标准零配件,不侵犯其他任何单位的专利权,不存在任何法律问题。
使用过程中噪音小,无其他污染,日常使用维护中也不会对人体健康构成任何威胁。
机床其他设施设计得当,正常使用不会发生燃烧、爆炸等危害,符合国家安全标准。
通过各种资料分析,该机床在经济性以及对环境等方面等都满足要求。
3.4分析结果
木次设计题目为坐式电动滑板车结构设计,在搜集整理资料的基础上,对该设计提出了儿种设计思路,加以分析论证,结合可行性分析,最终决定采用方案三进行外形设计,后驱前转的驱动方式进行工作等,将以独特的造型设计为基础,进行设计改良,以此达到课题要求。
第四章设计方案的计算说明
依据分析论证所制定的合理设计方案,先从人体工程学入手,选取了合适的车高、座椅高等,接着依次确定了主车架的各个尺寸、材质。
然后是各个零部件的选取,具体计算说明如下。
4.1整车外形的尺寸设计
整车的外形尺寸的确定,依赖于人体的主要尺寸。
合适的位置才能使人在驾驶时更加舒适。
人体的主要尺寸:
国标GB10000-1988给出了身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项主要尺寸数据。
如表4-1所示,是我国成年人人体主要尺寸和坐姿人体尺寸(摘自GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》)。
依据此表,得出车把手的高度应在80-120cm较为适宜,座椅高度在55-75cm更为合适,而车把手的总宽在55-60cm更为符合。
经过选取,最终确定为车把手高度80cm,宽度56cm,座椅高度为68cm。
表4-1成年人人体主要尺寸和坐姿人体尺寸
主要尺寸
男(18〜60岁)
女(15〜55岁)
百分位数
5
50
95
5 5(
9E
身高
1583
1678
1775
1484
1570
1659
体重/kg
48
59
75
42
52
66
上臂长
289
313
338
262
284
308
前臂长
216
237
258
193
213
234
大腿长
428
465
505
402
438
476
小腿长
338
369
403
313
344
376
坐姿尺寸
男(18〜60岁)
女(15〜55岁)
坐高
858
908
958
809
855
901
坐姿颈椎
615
657
701
579
617
657
坐姿眼高
749
798
847
695
739
783
坐姿肩高
557
598
641
518
556
594
坐姿肘高
228
263
298
215
251
284
坐姿大腿
112
130
151
113
130
151
坐姿膝高
456
493
532
424
458
493
小腿加足
383
413
448
342
382
405
坐深
421
457
494
401
433
469
臀膝距
515
554
595
496
529
570
坐姿下肢
921
992
1063
851
912
975
4.2主车架的设计
车架,是整车的组题部分,其结构的坚固、稳定将肓:
接影响到整车的质量水准。
根据市场分析,车身主架多采用铝合金材料。
铝合金材料强度高、
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