畢業(yè)設(shè)計(jì)方案
論證報(bào)告
設(shè)計(jì)題目: 《坐式電動(dòng)滑板車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》
學(xué)生姓名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān)業(yè)班級(jí)：
指導(dǎo)教師：
年 月日
2
目 次
前言………………………………………………………………………………………1
第一章 選題的目的及研究意義…………………………………………………………2
1.1 選題目的………………………………………………………………………2
1.2 研究意義………………………………………………………………………2
第二章 目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………3
第三章 設(shè)計(jì)方案的擬定及分析論證……………………………………………………4
3.1 外形整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析………………………………………………………4
3.2 運(yùn)動(dòng)分析及驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)選擇…………………………………………………6
3.3 可行性分析……………………………………………………………………7
3.4 論證結(jié)果………………………………………………………………………7
參考資料…………………………………………………………………………………8
1
前言
滑板車(chē)起源于1993年，一位德國(guó)工程師為了解決自己的交通困擾，將兩個(gè)滑板車(chē)輪安在了一塊鋁片上，然后把一個(gè)有伸縮性能的金屬扶手加在滑板車(chē)上。他用數(shù)月的時(shí)間將其改良后，每日載他到火車(chē)站上班。在他踏著手扶滑板車(chē)上班之初，卻遭到了所有人--包括路人和同事的鄙視。但沒(méi)過(guò)多久，一位投資人找上門(mén)來(lái)，他認(rèn)為這種手扶滑板車(chē)具有非常的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。他樂(lè)意投資生產(chǎn)這項(xiàng)“偉大的發(fā)明”。
而電動(dòng)滑板車(chē)是繼傳統(tǒng)滑板之后的又一滑板運(yùn)動(dòng)的新型產(chǎn)品形式。電動(dòng)滑板車(chē)十分節(jié)省能源，充電快速且航程能力長(zhǎng)。整車(chē)造型美觀、操作方便，駕駛更安全。其中，坐式電動(dòng)滑板車(chē)是在普通的腳踏式滑板車(chē)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，添加了減震座椅等的又一新型便捷的產(chǎn)品。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)做的就是關(guān)于坐式電動(dòng)滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是在普通的腳踏式電動(dòng)滑板車(chē)基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，使其達(dá)到課題要求，且更加便捷安全。本文針對(duì)課題要求，主要闡述了電動(dòng)滑板車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)，并提出了設(shè)計(jì)方案和主要技術(shù)參數(shù)，從而進(jìn)行初步的方案分析和論證。
第一章 選題的目的及研究意義
1.1選題目的
隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活習(xí)慣和過(guò)去大不相同，對(duì)產(chǎn)品的功能要求不是單一而簡(jiǎn)單的。所以面對(duì)這樣的消費(fèi)群體，對(duì)設(shè)計(jì)者的要求就提高了。不僅在功能設(shè)計(jì)方面要求產(chǎn)品的功能可以多樣化和組合化，而且在外形設(shè)計(jì)方面要求產(chǎn)品的色彩和外形都能體現(xiàn)產(chǎn)品的人文特色和時(shí)尚特色。
電動(dòng)滑板車(chē)是繼傳統(tǒng)滑板之后的又一滑板運(yùn)動(dòng)的新型產(chǎn)品形式。外觀非常時(shí)尚，非常小巧，就是帶上公交車(chē)也沒(méi)問(wèn)題，攜帶很方便?；寰哂锌沽炎儭⒖剐巫?、耐高寒、非常耐磨等特點(diǎn)。加強(qiáng)的鋁合金支架及底座不易斷裂，可靠身體扭動(dòng)而前進(jìn)，不需用腳推滑。而坐式電動(dòng)滑板車(chē)只是將普通的腳踏式滑板車(chē)的平板稍作改造成可以適合人曲腿坐著的滑板，通過(guò)雙手和扶桿掌握方向，可在人行道上坐著行走。所以，此次課題著重于坐式電動(dòng)滑板車(chē)結(jié)構(gòu)的改良設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有的電動(dòng)滑板車(chē)進(jìn)行結(jié)構(gòu)功能的分析，對(duì)其功能進(jìn)行重組，分析其面向的消費(fèi)人群，調(diào)查不同人群的消費(fèi)特點(diǎn)以及滑板在他們中間的流行情況，再對(duì)這些人群中使用代步工具的習(xí)慣進(jìn)行分析，對(duì)其功能進(jìn)行疊加。在原有代步工具的最初功能的的基礎(chǔ)上拓展其他方面的應(yīng)用。在整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，優(yōu)化機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其能滿足基本功能和附加功能。在外形的設(shè)計(jì)上面，要體現(xiàn)時(shí)代化氣息，使其更加的便捷，精巧和安全。
1.2研究意義
近幾年隨著經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)和科技的迅速提高，原來(lái)的生活方式顯然已經(jīng)不能適應(yīng)這個(gè)社會(huì)的發(fā)展。加之由于工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題日益加劇，所帶來(lái)的后果已經(jīng)影響到了人類(lèi)的正常生活。這個(gè)時(shí)代被稱(chēng)之為后工業(yè)時(shí)代，就是追求人與自然和諧共處，互利共贏。所以新型的以節(jié)能、高效、低碳的設(shè)計(jì)逐漸顯現(xiàn)在人們的視角。新穎的設(shè)計(jì)帶來(lái)了后工業(yè)時(shí)代人類(lèi)對(duì)現(xiàn)有的生活進(jìn)行思考，用新穎的設(shè)計(jì)來(lái)改變現(xiàn)有的生活習(xí)慣。所以設(shè)計(jì)改變生活的概念逐漸成為這個(gè)社會(huì)的主流，而此次坐式電動(dòng)滑板車(chē)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正是為了體現(xiàn)出這一點(diǎn)。
第二章 目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
電動(dòng)滑板在中國(guó)還是剛剛興起的行業(yè)，跟時(shí)下流行的平衡車(chē)一樣，屬于休閑玩具類(lèi)商品，消費(fèi)群體限于少數(shù)戶外運(yùn)動(dòng)愛(ài)好者，與國(guó)外相比還有一定的差距，國(guó)外電動(dòng)滑板可以上路，更多用于短途交通，市場(chǎng)空間更大。但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，汽車(chē)越來(lái)越普及、堵車(chē)越來(lái)越頻繁的情況下，便攜短距離交通工具將得到快速發(fā)展。像平衡車(chē)，在過(guò)去的兩年里市場(chǎng)開(kāi)始爆發(fā)，已成為一種休閑時(shí)尚的交通工具，銷(xiāo)量很大。還有早已流行的兩輪電動(dòng)滑板車(chē)，更是隨處可見(jiàn)了。而四輪電動(dòng)滑板，目前市場(chǎng)處在一個(gè)爆發(fā)的前夕，國(guó)內(nèi)外都是一些創(chuàng)業(yè)小團(tuán)隊(duì)在做，少有大公司進(jìn)入。
電動(dòng)滑板，雖起源于國(guó)外，但一定會(huì)是中國(guó)市場(chǎng)把它推向成熟。因?yàn)橹袊?guó)可以把任何東西做成白菜價(jià)。電動(dòng)滑板在技術(shù)上并沒(méi)有太多的壁壘，雖然國(guó)外市場(chǎng)走在前面，但與國(guó)內(nèi)電動(dòng)滑板行業(yè)相比，不管是在技術(shù)上，還是在產(chǎn)業(yè)鏈上，優(yōu)勢(shì)并不明顯。像深圳市思移力智能科技有限公司開(kāi)發(fā)的電動(dòng)滑板電控方案，在操控上甚至好于國(guó)外產(chǎn)品。因此在電動(dòng)滑板行業(yè)，國(guó)內(nèi)外幾乎處于同一水平。時(shí)下國(guó)外最先進(jìn)的電動(dòng)滑板在面板材料上采用碳纖維和凱夫拉，降低了滑板的重量，使滑板的便攜性和美觀度都大大提升。國(guó)內(nèi)也有一些廠商采用了碳纖維和復(fù)合材料作為面板，價(jià)格較高，走的高檔路線，因此銷(xiāo)量普遍不大，中低檔市場(chǎng)仍有待開(kāi)發(fā)。
現(xiàn)在深圳和浙江的一些平衡車(chē)廠商開(kāi)始涉足電動(dòng)滑板領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)一種小型的電動(dòng)滑板，續(xù)航短，速度慢，配置低，市場(chǎng)價(jià)在2000元以下的產(chǎn)品。他們以操作平衡車(chē)的方式操作電動(dòng)滑板項(xiàng)目，有現(xiàn)成的生產(chǎn)線和銷(xiāo)售渠道，產(chǎn)業(yè)鏈成熟。未來(lái)一兩年，一千多元的電動(dòng)滑板將會(huì)像平衡車(chē)一樣快速普及。
在中國(guó)，平衡車(chē)、滑板車(chē)、電動(dòng)滑板都是沒(méi)有路權(quán)的，不允許上路行駛，只限于在場(chǎng)廠內(nèi)作為玩具使用。如果要想把產(chǎn)業(yè)做大，還需得到國(guó)家政策的支持，在一定程度上允許電動(dòng)滑板上路行駛。我們知道，現(xiàn)在兩輪電動(dòng)滑板車(chē)的年銷(xiāo)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)臺(tái)，并且還在不斷地快速增長(zhǎng)。
在過(guò)去的一兩年里，平衡車(chē)在市場(chǎng)上雖然爆發(fā)，但一些小工廠制造的廉價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，因電池安全問(wèn)題被大量下架，另外加上專(zhuān)利的問(wèn)題沒(méi)有解決，使整個(gè)行業(yè)受到極大的傷害。電動(dòng)滑板要想邁過(guò)平衡車(chē)走過(guò)的坑，一定要在產(chǎn)品質(zhì)量上嚴(yán)加把關(guān)。
第三章 設(shè)計(jì)方案的擬定及分析論證
作為當(dāng)下新興的環(huán)保交通方式，電動(dòng)滑板車(chē)仍需要不斷地改進(jìn)、創(chuàng)新并推廣開(kāi)來(lái)。目前全球范圍內(nèi)都沒(méi)有成熟的大品牌和大廠商，市場(chǎng)上比較有競(jìng)爭(zhēng)力的一些產(chǎn)品也都處于研發(fā)和創(chuàng)新階段。能夠買(mǎi)到一部?jī)r(jià)格低廉且品質(zhì)優(yōu)良、易操作的電動(dòng)滑板車(chē)是我們每一個(gè)消費(fèi)者都希望的。就國(guó)內(nèi)市場(chǎng)而言，當(dāng)下銷(xiāo)量和口碑都很不錯(cuò)的要屬“希洛普”這一品牌的電動(dòng)滑板車(chē)。這一品牌的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樣式較為大眾化，無(wú)論是外觀還是內(nèi)部技術(shù)都已成熟，價(jià)格也屬中等，是目前消費(fèi)者普遍選購(gòu)的一種。但也正因?yàn)檫@樣，它的市場(chǎng)已趨于飽和，結(jié)構(gòu)上并無(wú)獨(dú)特設(shè)計(jì)。所以我們必須進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，才能長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。經(jīng)過(guò)調(diào)查市場(chǎng)上已有的坐式電動(dòng)滑板車(chē)，在以現(xiàn)有的電動(dòng)滑板車(chē)作為參考的基礎(chǔ)上，先行進(jìn)行了幾種設(shè)計(jì)方案的擬定并加以比較分析，取長(zhǎng)補(bǔ)短，最終完成方案設(shè)計(jì)。
3.1外形整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析
從最早的傳統(tǒng)滑板車(chē)發(fā)展到現(xiàn)在的坐式電動(dòng)滑板車(chē)，它的結(jié)構(gòu)和功能越來(lái)越多樣化。單從外觀結(jié)構(gòu)來(lái)看，它早已不再是簡(jiǎn)單的兩個(gè)輪子外加一塊板的組合了，而是多出了許多變化。參考市場(chǎng)現(xiàn)有產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)，結(jié)合此次課題要求，現(xiàn)做出以下幾種外形設(shè)計(jì)方案：
方案一：如圖3-1所示，此種設(shè)計(jì)方案是在傳統(tǒng)手扶式電動(dòng)滑板車(chē)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計(jì)的。手扶式電動(dòng)滑板車(chē)并無(wú)座椅的設(shè)置，底板較窄，一般只有略寬于一只腳的寬度，且扶手的高度一般不可調(diào)。而圖3-1所示的改良設(shè)計(jì)，加大了底板的寬度和厚度，在適當(dāng)?shù)奈恢迷黾恿丝烧{(diào)節(jié)高度的減震座椅，以實(shí)現(xiàn)“坐式”這一目的。同時(shí)，為了增加它的便捷可折疊能力，首先將整個(gè)把手一改以前的一體模式，將中間部分作為主軸，兩端改成均可向內(nèi)折疊的形式。然后將把手桿也制成了可伸縮來(lái)調(diào)節(jié)長(zhǎng)短的上下兩桿。且把手桿底部與滑板的連接處也改成了由一個(gè)弧形桿架連接，使其可向滑板面折疊起來(lái)。當(dāng)然座椅桿的底部也有類(lèi)似設(shè)計(jì)，通過(guò)鎖扣，使其既可折疊，亦可拆卸，從而達(dá)到了即可站立駕駛也可坐著操縱的模式。
方案二：如圖3-2所示，此設(shè)計(jì)方案改變了傳統(tǒng)滑板車(chē)樣式，有一個(gè)獨(dú)特的外觀，車(chē)頭部分看上去像一個(gè)小摩托車(chē)。它的重點(diǎn)變化在于前后兩個(gè)輪子并不是通過(guò)平滑板連接，而是使用了連接機(jī)構(gòu)將后輪與扶手部位相接，并在連接部位將座椅部分伸出，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，美觀且獨(dú)特。它的主要優(yōu)點(diǎn)就是其獨(dú)特外觀使得它折疊起來(lái)更加迅速，便捷。
方案三：如圖3-3所示，此設(shè)計(jì)方案有些類(lèi)似于方案二的設(shè)計(jì)，不同之處在于它更加小巧、輕便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且穩(wěn)定。首先，車(chē)身主干改變了原有的滑板和桿的相連，而是將車(chē)身主干分為兩部分，前車(chē)身較粗，內(nèi)部用以放置電池以及控制系統(tǒng)。后車(chē)身則是兩塊長(zhǎng)直的鋁合金中空材料，內(nèi)走剎車(chē)線、電源線等，通過(guò)前車(chē)身上端兩側(cè)伸出的軸與前車(chē)身夾持相連。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既節(jié)省了材料和空間，大大降低了整車(chē)重量。同時(shí)，使折疊起來(lái)更加迅速，一提一扣，差不多僅需一到兩秒既可完成。其次，座椅的安放是通過(guò)后車(chē)身的幾組鋼制桿組機(jī)構(gòu)連接在適當(dāng)高度的，同樣設(shè)置的有折疊滑道，方便折疊。而在穩(wěn)定性方面，無(wú)論是前后車(chē)身之間，還是連接桿組之間，座椅與車(chē)身之間都使用到了力學(xué)三角形，打開(kāi)即鎖定，折疊便卡穩(wěn)，避免行駛途中車(chē)架散落的情況發(fā)生。除此之外，為了折疊之后更方便攜帶，獨(dú)特的在后輪上外加了一組拖輪機(jī)構(gòu)，座椅附近設(shè)置提手，使其折疊后即可在平地上像行李箱一樣拖行，也可在臺(tái)階處提行。
綜合上述三種外觀設(shè)計(jì)方案，各有優(yōu)缺。方案一無(wú)論把手還是座椅均可調(diào)節(jié)高度，可站騎也可坐騎，還能適應(yīng)不同用戶的需求，也能折疊。但體積較大，整車(chē)重量偏重并不適宜折疊后隨身攜帶。而且折疊起來(lái)太過(guò)繁瑣，速度較慢，加之外觀上并沒(méi)有什么特色，是較為常見(jiàn)的一種。方案二造型略顯特別，易折疊，結(jié)構(gòu)緊湊，比之一要好很多，但其穩(wěn)定性方面略顯不足，結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固、整車(chē)的協(xié)調(diào)性仍在改進(jìn)當(dāng)中。而方案三造型獨(dú)特，折疊迅速，雖無(wú)法調(diào)節(jié)座椅和把手高度，但非常小巧，輕便，結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，行駛更安全，無(wú)論是從實(shí)用性還是觀賞性都是當(dāng)下市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)所在，更能滿足當(dāng)下消費(fèi)者的需求。所以，外觀的整體設(shè)計(jì)思路將以方案三為基礎(chǔ)來(lái)展開(kāi)。
3.2運(yùn)動(dòng)分析及驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)選擇
滑板車(chē)的原理視不同品種情況而呈現(xiàn)多樣化 ，而普通的二輪滑板的力學(xué)原理，在眾多的參考資料中，有這樣一句話：“它是以人體運(yùn)動(dòng)理論和巧妙的力學(xué)原理，主要是利用身體、雙腳的扭動(dòng)及手的擺動(dòng)來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)前進(jìn)”。 首先，在我們駕駛兩輪式的滑板車(chē)時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)它的車(chē)輪在偏轉(zhuǎn)過(guò)一定大小的角度時(shí)，會(huì)偏轉(zhuǎn)到一個(gè)受力最小的方向，即所謂的“側(cè)前”或“側(cè)后”運(yùn)動(dòng)，這也造成了它S形的行駛路線。經(jīng)過(guò)分析，得到的結(jié)果是它利用了其前輪所具有的歸正性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。人在駕駛時(shí)身體會(huì)由于扭動(dòng)而產(chǎn)生相應(yīng)的扭矩，加上與技巧運(yùn)用的綜合，就能把人扭動(dòng)產(chǎn)生的能量一部分轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，為兩輪滑板車(chē)提供前進(jìn)的動(dòng)力（普通的四輪滑板車(chē)大都依靠人腿后蹬所產(chǎn)生的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)直行）。兩輪滑板與四輪滑板之間的不同之處在于，使用者僅利用其雙腳、腰部以及臀部的扭動(dòng)，加上手臂的擺動(dòng)就能驅(qū)使滑板前行。除此之外，S線的行走方式還能產(chǎn)生保持平衡的作用。由于它不同于自行車(chē)或摩托車(chē)那樣有車(chē)把手可以用來(lái)掌控方向和平衡，因此只能依靠人身體的扭動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
經(jīng)過(guò)綜合比較，本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的兩輪坐式電動(dòng)滑板車(chē)所選用的的驅(qū)動(dòng)方式，將以后輪驅(qū)動(dòng)為主，而前輪則負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。這種驅(qū)動(dòng)方式與前輪驅(qū)動(dòng)相較而言，所具有的優(yōu)點(diǎn)就是后驅(qū)可以把驅(qū)動(dòng)輪和轉(zhuǎn)向輪分開(kāi)，操控好，易掌握，且轉(zhuǎn)彎半徑要小，能夠得到更好的加速度。而前輪驅(qū)動(dòng)盡管可以節(jié)省空間，使得車(chē)的可造性能更多，提高其傳動(dòng)效率，且在雨雪等惡劣天氣的時(shí)候更容易操作，成本低，但不足之處在于其穩(wěn)定性差.易出現(xiàn)推頭而產(chǎn)生轉(zhuǎn)向不足等問(wèn)題（如圖3-4）。還有如果將前輪既作為轉(zhuǎn)向輪又作為驅(qū)動(dòng)輪來(lái)使用的話,會(huì)大大增加輪胎所受的壓力，對(duì)輪胎是一種很大的損傷。當(dāng)然，自行車(chē)電動(dòng)車(chē)這樣的兩輪交通工具肯定是沒(méi)有前驅(qū)的，因?yàn)榫退闶怯心且矡o(wú)人能掌控得了。
3.3可行性分析
經(jīng)濟(jì)可行性分析：選取的坐式電動(dòng)滑板車(chē)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案與目前現(xiàn)有設(shè)計(jì)相比，機(jī)體整體結(jié)構(gòu)更為緊湊，從節(jié)省材料方面具有較好的經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)力學(xué)分析、振動(dòng)分析等計(jì)算機(jī)輔助分析軟件將實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)方案的進(jìn)一步機(jī)械性能優(yōu)化，在滿足功能要求的前提下，做到質(zhì)量、體積的最小化，整體性能的最小化。
法律、安全、健康、環(huán)境可行性分析：選取的坐式電動(dòng)滑板機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案在加工制造過(guò)程及使用過(guò)程對(duì)環(huán)境的危害較小，氣體、廢液及費(fèi)渣的排放符合國(guó)家GB3838-2002,GB8978-1996,GB3095-2012等環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。而且由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中大量采用通用標(biāo)準(zhǔn)零配件，不侵犯其他任何單位的專(zhuān)利權(quán)，不存在任何法律問(wèn)題。使用過(guò)程中噪音小，無(wú)其他污染，日常使用維護(hù)中也不會(huì)對(duì)人體健康構(gòu)成任何威脅。機(jī)床其他設(shè)施設(shè)計(jì)得當(dāng)，正常使用不會(huì)發(fā)生燃燒、爆炸等危害，符合國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)。
通過(guò)各種資料分析，該機(jī)床在經(jīng)濟(jì)性以及對(duì)環(huán)境等方面等都滿足要求。
3.4論證結(jié)果
本次設(shè)計(jì)題目為坐式電動(dòng)滑板車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在搜集整理資料的基礎(chǔ)上，對(duì)該設(shè)計(jì)提出了幾種設(shè)計(jì)思路，加以分析論證，結(jié)合可行性分析，最終決定采用方案三進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，后驅(qū)前轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行工作等，將以獨(dú)特的造型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)計(jì)改良，以此達(dá)到課題要求。
參考資料
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