毕业方案论证报告-坐式电动滑板车结构设计.doc

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