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毕业设计方案论证报告设计题目: 坐式电动滑板车结构设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 年 月日2目 次前言1第一章 选题的目的及研究意义21.1 选题目的21.2 研究意义2第二章 目前国内外的研究现状和发展趋势3第三章 设计方案的拟定及分析论证43.1 外形整体结构设计分析43.2 运动分析及驱动的设计选择63.3 可行性分析73.4 论证结果7参考资料81前言滑板车起源于1993年，一位德国工程师为了解决自己的交通困扰，将两个滑板车轮安在了一块铝片上，然后把一个有伸缩性能的金属扶手加在滑板车上。他用数月的时间将其改良后，每日载他到火车站上班。在他踏着手扶滑板车上班之初，却遭到了所有人-包括路人和同事的鄙视。但没过多久，一位投资人找上门来，他认为这种手扶滑板车具有非常的市场机会。他乐意投资生产这项“伟大的发明”。 而电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式。电动滑板车十分节省能源，充电快速且航程能力长。整车造型美观、操作方便，驾驶更安全。其中，坐式电动滑板车是在普通的脚踏式滑板车基础上进行设计改良，添加了减震座椅等的又一新型便捷的产品。此次毕业设计做的就是关于坐式电动滑板车的结构设计，是在普通的脚踏式电动滑板车基础上进行设计改良，使其达到课题要求，且更加便捷安全。本文针对课题要求，主要阐述了电动滑板车的发展现状和趋势，并提出了设计方案和主要技术参数，从而进行初步的方案分析和论证。第一章 选题的目的及研究意义1.1选题目的随着现代社会的不断发展，人们的生活习惯和过去大不相同，对产品的功能要求不是单一而简单的。所以面对这样的消费群体，对设计者的要求就提高了。不仅在功能设计方面要求产品的功能可以多样化和组合化，而且在外形设计方面要求产品的色彩和外形都能体现产品的人文特色和时尚特色。电动滑板车是继传统滑板之后的又一滑板运动的新型产品形式。外观非常时尚，非常小巧，就是带上公交车也没问题，携带很方便。滑板具有抗裂变、抗形变、耐高寒、非常耐磨等特点。加强的铝合金支架及底座不易断裂，可靠身体扭动而前进，不需用脚推滑。而坐式电动滑板车只是将普通的脚踏式滑板车的平板稍作改造成可以适合人曲腿坐着的滑板，通过双手和扶杆掌握方向，可在人行道上坐着行走。所以，此次课题着重于坐式电动滑板车结构的改良设计，对现有的电动滑板车进行结构功能的分析，对其功能进行重组，分析其面向的消费人群，调查不同人群的消费特点以及滑板在他们中间的流行情况，再对这些人群中使用代步工具的习惯进行分析，对其功能进行叠加。在原有代步工具的最初功能的的基础上拓展其他方面的应用。在整体机构的设计上，优化机构设计，使其能满足基本功能和附加功能。在外形的设计上面，要体现时代化气息，使其更加的便捷，精巧和安全。1.2研究意义近几年随着经济的增长和科技的迅速提高，原来的生活方式显然已经不能适应这个社会的发展。加之由于工业发展所带来的环境问题日益加剧，所带来的后果已经影响到了人类的正常生活。这个时代被称之为后工业时代，就是追求人与自然和谐共处，互利共赢。所以新型的以节能、高效、低碳的设计逐渐显现在人们的视角。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，用新颖的设计来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电动滑板在中国还是刚刚兴起的行业，跟时下流行的平衡车一样，属于休闲玩具类商品，消费群体限于少数户外运动爱好者，与国外相比还有一定的差距，国外电动滑板可以上路，更多用于短途交通，市场空间更大。但随着中国经济的增长，汽车越来越普及、堵车越来越频繁的情况下，便携短距离交通工具将得到快速发展。像平衡车，在过去的两年里市场开始爆发，已成为一种休闲时尚的交通工具，销量很大。还有早已流行的两轮电动滑板车，更是随处可见了。而四轮电动滑板，目前市场处在一个爆发的前夕，国内外都是一些创业小团队在做，少有大公司进入。电动滑板，虽起源于国外，但一定会是中国市场把它推向成熟。因为中国可以把任何东西做成白菜价。电动滑板在技术上并没有太多的壁垒，虽然国外市场走在前面，但与国内电动滑板行业相比，不管是在技术上，还是在产业链上，优势并不明显。像深圳市思移力智能科技有限公司开发的电动滑板电控方案，在操控上甚至好于国外产品。因此在电动滑板行业，国内外几乎处于同一水平。时下国外最先进的电动滑板在面板材料上采用碳纤维和凯夫拉，降低了滑板的重量，使滑板的便携性和美观度都大大提升。国内也有一些厂商采用了碳纤维和复合材料作为面板，价格较高，走的高档路线，因此销量普遍不大，中低档市场仍有待开发。现在深圳和浙江的一些平衡车厂商开始涉足电动滑板领域，开发一种小型的电动滑板，续航短，速度慢，配置低，市场价在2000元以下的产品。他们以操作平衡车的方式操作电动滑板项目，有现成的生产线和销售渠道，产业链成熟。未来一两年，一千多元的电动滑板将会像平衡车一样快速普及。在中国，平衡车、滑板车、电动滑板都是没有路权的，不允许上路行驶，只限于在场厂内作为玩具使用。如果要想把产业做大，还需得到国家政策的支持，在一定程度上允许电动滑板上路行驶。我们知道，现在两轮电动滑板车的年销量达数十万台，并且还在不断地快速增长。 在过去的一两年里，平衡车在市场上虽然爆发，但一些小工厂制造的廉价产品质量不过关，因电池安全问题被大量下架，另外加上专利的问题没有解决，使整个行业受到极大的伤害。电动滑板要想迈过平衡车走过的坑，一定要在产品质量上严加把关。第三章 设计方案的拟定及分析论证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。目前全球范围内都没有成熟的大品牌和大厂商，市场上比较有竞争力的一些产品也都处于研发和创新阶段。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。但也正因为这样，它的市场已趋于饱和，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外形整体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，现做出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伸出，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。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，不同之处在于它更加小巧、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出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，还是连接杆组之间，座椅与车身之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。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大小的角度时，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生相应的扭矩，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，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，且在雨雪等恶劣天气的时候更容易操作，成本低，但不足之处在于其稳定性差.易出现推头而产生转向不足等问题（如图3-4）。还有如果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论证结果本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，对该设计提出了几种设计思路，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。参考资料1.彭勇,一种轮外侧站立式的电动平衡车,专利.2.李祥贵,王延明,魏新德.立式车轮平衡机快速装卸定位夹紧装置,山东交通学院学报.3.王骥,钟江涛,张健,一种电动滑板车,专利.4.马云鑫,刘颜楷,越野电动滑板车,创意与设计,2016. 5.钱晓波,张凌浩,陈香,基于门径管理模型的电动滑板车概念设计,机械设计,2015. 6.陈毅龙,林育兹,郑伟,电动滑板桥轻量化优化设计,智能制造,2016. 7.刘刚,赵晨阳,便携式电动滑板的创新设计,科技与创新,2017. 9压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985毕业设计说明书设计题目: 坐式电动滑板车结构设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 年月日压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985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。其中 ，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AbstractTime flies, time rush. Unconsciously, four years of university time is about to finish its final journey. Four years of university studies, the completion of a good thesis or graduate design, we are to university painting of the perfect stop. As a mechanical design, manufacturing and automation professional students, combined with four years of expertise to do a satisfactory mechanical graduation design, not to lose their university youth.After a round of blind selection, I chose the structural design of sitting electric scooter which was of interest to me. This topic by the Palestinian vindland teachers and Zhang Liyong teacher self and guide me to complete.Scooter originated in Germany, developed in Europe and America, and in a very short period of time into our country. With the development of science and technology, as well as the changing needs of human beings, scooters have come into being with a wide range of products and functions. Among them, the seat type electric scooter is a new and convenient short distance travel vehicle. Its emergence is closely related to the increasingly crowded and hurried life situation. Nowadays, the living space of human being is becoming smaller and smaller, and traffic is becoming more and more crowded. People are in urgent need of more convenient green short distance traffic.This graduation design is to start, through the design of improved sitting type electric scooter structure and innovation, make it more in line with the unique needs of contemporary people. This article begins with its background, current situation and the trend of exhibitions. After that, it emphasizes on the unique new structure and the design instructions of the design, and makes a comprehensive analysis to meet the requirements of the project.Key words: Electric Scooter; sitting type; structure; convenient; unique; practical11目 次引言1第一章 课题的目的及研究意义21.1课题目的21.2研究意义2第二章 目前国内外的研究现状和发展趋势32.1研究现状32.2发展趋势3第三章 设计方案的分析53.1外观结构设计分析53.2运动分析及驱动的设计选择73.3可行性分析83.4分析结果9第四章 设计方案的计算说明104.1整车外形的尺寸设计104.2主车架的设计114.3车轮的选取134.4折叠把手的设计144.5减震座椅和拖轮的选用154.6连接部件的设计164.7驱动系统的选用184.8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2423引 言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。而本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来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，伴随着时代脚步的不断前行，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来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生息。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，用新颖的设计来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，所以尽管国外已经位列前端，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，国内外在电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、赶车之间那段行走的路上。所以如果使用便携式电动滑板车便会节省下来很多时间和体力，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，而大学生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，他们研发出了一种市场价格在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、电动滑板之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。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。但也正因为这样，它的市场已趋于饱和，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，现做出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伸出，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。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，不同之处在于它更加小巧、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出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，还是连接杆组之间，座椅与车身之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。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大小的角度时，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生相应的扭矩，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，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，且在雨雪等恶劣天气的时候更容易操作，成本低，但不足之处在于其稳定性差.易出现推头而产生转向不足等问题（如图3-4）。还有如果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 分析结果本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，对该设计提出了几种设计思路，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、稳定将直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、质量轻，是较为不错的合金材料，很适合作为整车的车架材料。依据方案三的外形设计，现将主车架设计如下：前车架：前车架内部用以放置电池以及控制系统，外部连接前轮和车把手，以及与后车架的连接配合，还有前置车灯的设置。由于总高已经设定，加上展开时与后车架形成的稳固力学三角形，其尺寸便可确定。如图4-2（b），是其横截面示意图，外部形状便是如此，宽度不宜过大。经过分析，宽度定成88mm，还有高度（加上车灯）则为154mm。而图4-2（a）、（c），则是其主视和俯视图，总长定为482mm。在其一端与后车架相连部分则设置有直径20mm的圆孔，用以与后车架进行轴连接。图4-2 前车架三视图后车架：这个位置同样是车的主干，里面大有研究，整体不仅需要有稳固的设计，内部还要走电源线以及刹车线等控制线路，外部还要连接后车轮，设计也要符合节省材料，降低重量的设计原则。所以其设计三视图如图4-3所示，总长设计为908mm，宽度为98mm，厚度为22mm，前后两端有分别与前车架和后车轮连接的部位。图4-3 后车架三视图前后车架的连接：后车架有相同的两块，通过轴连接呈对称夹持在前车架的一端。折叠起来时，如图4-4（a）所示，后车架将前车架夹在中间，瞬间减小了整车的体积。而展开时，如图4-4（b）所示，通过连接外的卡定，以及形成的一个稳固力学三角形，角度分别为两个700和一个400，从而达到稳固展开的效果，避免行驶途中车架散落的情况发生。图4-4 前后车架的折叠与展开4.3 车轮的选取滑板车最流行的轮胎尺寸在60到80mm之间。一般来说，大轮子有利于速度的保持以及越过小的障碍物。而小轮子加速快，适合于玩技巧性较大的动作。考虑到本次坐式电动滑板车的设计，要选择抗震性能好且能承受人体重量的车轮，所以确定选择大轮子作为方案的轮胎。而市场上的大轮滑板车多采用8-10寸的轮胎，外径大概在200-250mm之间。结合与主车架的配合，最终确定选择8寸大小的轮胎，具体如下：前车轮：前轮主要负责转向，并无过多复杂结构，只需选择合适的抗振性能好的普通轮胎即可。结合市场分析，前轮多为充气轮胎。充气轮胎气密性好，工作温度低，耐磨性强，使用寿命长，且结构简单，有利于车辆的轻量化，还具有很好的安全稳定性以及便捷性，非常适合作为前轮。而8寸的充气式轮胎其胎宽也有多种规格。考虑到与前车架的连接以及运动的平稳协调性，最终选取总宽为50mm的8寸充气轮胎作为滑板车的前轮，其具体结构样式如图4-5所示。图4-5 充气前胎后车轮：后轮主要负责驱动，其结构是较为复杂的。电动滑板车的后轮多采用带有轮毂电机的真空防爆轮胎，其耐磨性、安全性、舒适性、稳定性都比使用普通轮胎高。除此之外，后轮也是制动系统的位置。综合分析，最终选取胎宽50mm的8寸无刷轮毂电机的真空防爆轮胎作为后车轮以保障行车安全。而带有无刷轮毂电机的车轮，其轮轴以及电机都已配置好，可看做一个整体，其结构样式具体如图4-6所示。图4-6 防爆后胎4.4 折叠把手的设计车把手的设计需要顺滑，且容易操作。由人体工程学得出的车把手的总长为560mm。普通的车把手大都是一体的，和一根阶梯轴差不多。但本设计要体现其便捷原则，不仅需要车身可折叠，为了协调，车把手也要进行改进，改造成可折叠的样式。如图4-7所示，将滑板车的龙头把设计为以一点为旋转点可以向下旋转的折叠的车把手，折叠之后便可以减少龙头的占用体积。图4-7 车把折叠示意图这样，就把原来一体的车把拆分成了两部分，中间主支撑轴单独成为一个整体，两端与主轴成折叠设计连接。如图4-8所示，是把手手柄位置的三视图。根据人体手握的舒适度以及市场现有产品的分析，手柄位置设为直径30mm的轴，长度大约在118mm左右。其余部分则根据需要依次设计，形成一个阶梯轴类零件。右端则是折叠设计所需的结构，与中间主支撑轴相连，且需预留连接需要的通孔，长约34mm。而把手这一部分总长为221.5mm，这样结合总长度560mm，得出中间部分长度大概在185mm左右。图4-8 折叠手柄三视图而中间主支撑轴则需连接在前车架上。如图4-9所示，是其结构示意图。将把手中间部分和需要与前车架连接的部分通过焊接，形成一个焊接零件，其角度一定要合适，安装在前车架后的总高度也要与已确定的整车高度相一致。而整个车把手以及连接部分的材料都选用了45钢材，以保障它的坚固和实用性。图4-9 车把中间部分结构示意图4.5 减震座椅和拖轮的选用本课题的坐式电动滑板车的座椅。是使用者在骑行时与臀部直接接触的配件。这种坐垫大致分为两种。首先是窄型细长的的硬坐垫，常见于运动型的单车，适合高速巡航使用。而另一种是宽大而软的舒适性坐垫，较常见于入门车种或休闲类单车，适合慢速巡航。而其基本由四部分组成：（1）表面材料：直接与臀部的接触面，透气性及光滑性影响性能；（2）填充及减震材料：扩大接触面，承受部分振动，提高其舒适性；（3）底板：承托填充材料与重量，缓解振动；（4）座弓：支撑座垫，还有减少振动增加舒适度的作用。结合市场分析及方案需求，本次设计选用了宽大而软的舒适型坐垫，其结构样式如图4-10所示。图4-10 坐垫示意图而拖轮这个独特的设计是为了方便整车在折叠起来之后可以像行李箱一样在平地上拖行。根据整车折叠之后的效果，其位置应置于整车尾部，后轮附近。其样式及位置如图4-11所示。拖轮的大小和普通的行李箱的轮子差不多 。这种新颖的结构设计大大增加了整车的独特性以及便捷性。图4-11 拖轮示意图4.6 连接部件的设计前叉：这部分是将前轮与前车身连接起来的重要部件。作用是将前轮固定在车身的正下方，支承前轮所受的重量，将车把转向动作传送到前轮，使前轮能根据把手的方向而转动。前叉上端与前车架下端相连，前叉下端与前轴连接，与前轮以前轴为中心自由转动，组成转动机构，负责整车的转向。如图4-12所示，是其结构示意图。首先其结构必须足够结实耐用，根据分析，使用了厚度为5mm的45钢板作为主材。其上端外形要与前车架相符合，下端也要与前轴进行孔轴的配合。图4-12 前叉示意图前轮轴：轮轴是整车固定轮子的重要部件，也是主要的受力位置，本次设计采用直径20mm的铝合金作为前轮轴。如图4-13是其受力图，若在骑行时轮轴受到的人和车架的力为F=150kg，轮轴为双剪变形，所以会有两个剪切面。应用截面法可求得每个剪切面上的剪力FQ=F/2,剪切面面积AQ=4/2dp,可知许用切应力：许用挤压应力：=经查阅资料铝合金拉伸强度25摄氏度为145-470MP.屈服强度为195-235MP=综上所诉，直径为20mm的铝合金轮轴完全符合要求。 (AQ为剪切面积，Abs为挤压面有效挤压面积)。除此之外，前轮轴两端还要与前叉进行连接配合。除了有前叉的放置位置之外，还需要设置螺栓锁紧的位置，所以在两端处设计成了螺纹结构。前轮轴的结构具体如图4-14所示。图4-13 轮轴受力示意图图4-14 前轮轴结构示意图其余：连接部件还有前车架与后车架之间的轴，后轮轴以及连接座椅与车架的机械杆组等。轴结构的坚固性要求较高，一般采用铝合金为材料。而那几组连接杆以及拖轮的支架均采用厚度为6.3mm的钢板以保证它的稳固和实用性。4.7 驱动系统的选用驱动系统分为两部分：电源和电机。首先电源部分，市场上已有的产品大都采用锂电池作为电源。锂离子电池能量比较高，使用寿命长，重量轻，高低温适应性强，绿色环保，且生产基本不消耗水，方便携带，非常适合滑板车的使用。结合市场分析，本次设计选用了支持快速充电的18650型号的锂电池。其具体参数为：电压36V，容量8.8AH，使用寿命大概在5年左右，能充放电循环500次，能够达到4.5小时快速充满且续航能力在35km的水平。其次，这种车型一般都采用无刷轮毂电机作为驱动装置。轮毂电机有无刷电机和有刷电机两种，但是车用有刷电机的效率很低，所以被逐渐取消。而无刷电机也称无换向器电机，没有电刷和换向器，如图4-15所示。无刷轮毂电机的工作原理是：启动前，不能确定转子和定子的相对位置，需要使用传感器来获取。无感电机直接测量电机反电动势而确定转子的位置，由控制器驱动功率管来换相。尽管存储器可以储存定转子的相对位置，但对于极缓慢的转动时，系统就理解不了电机绕组反电动势的波形。电机有一定转速时因为受惯性限制波峰波谷都代表一定的角度，刹车时就会造成电机的关闭。轮毂电机技术也被称为车轮内装电机技术，它的独特性在于它将动力装置、传动装置以及制动装置都放到了轮毂里，大大简化了整辆车的机械部分。所以，本次设计选用无刷轮毂电机。结合整车16.5kg的重量以及150