VI1緒論概述電滑板車的出現(xiàn)是在上世紀90年代初，在德國誕生，隨后在一些西歐國家開始流行。到了2000年，電滑板車傳入美國并開始流行。近幾年，隨著ai的融合，智能電滑板車再次騰飛，成為大熱的產(chǎn)品。電滑板車是一種在現(xiàn)代社會，為便捷出行而誕生的新型交通工具。電滑板車是基于傳統(tǒng)的人力滑板為基礎(chǔ)，加裝電力套件演變而來。電滑板車一般由車架、車輪、電機、電池、控制器、剎車系統(tǒng)等主要部件構(gòu)成。車架是滑板車的支撐結(jié)構(gòu)；車輪多為兩輪、三輪設(shè)計，以兩輪驅(qū)動最為常見；電機是滑板車行駛的動力部分，常見的有輪轂電機和皮帶驅(qū)動電機；電池是主要為鋰電池組，給電機提供電能；控制器用來控制電機的運轉(zhuǎn)速度及方向。剎車系統(tǒng)保障行車安全。部分電滑板車由于一些顯示儀、車燈、座椅等配件，以方便使用及提高安全保障。電機直接安裝在輪轂內(nèi)，直接驅(qū)動滑板車輪轉(zhuǎn)動，電機結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，傳動效率高，滑板車行駛會更加平穩(wěn)。電機通過皮帶驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動，在一定程度上皮帶可以緩沖電機的震動，提高騎行的舒適性，且相比輪轂電機，其傳動效率相對會稍低一些，需要定期檢查皮帶的松緊度及磨損情況。一般重量較輕，體積較小，易攜帶，操作簡單，可以穿梭在城市的狹窄街道，人行道，甚至可以放在手中推行，在擁堵路段也可自由避開，省去等待的時間，無污染，無尾氣，對環(huán)境不會造成影響，符合現(xiàn)代社會提倡的綠色出行，減少城市空氣污染和能耗，一般最高速度在20-30公里小時左右，可以滿足絕大部分人的使用需求，但是由于各國對于速度的定義不同，所以在一些地方或許就只能作為普通滑板車使用了。隨著電動滑板車速度試驗的增加，電動滑板車的載物能力也在增加，目前市場上的主流滑板車續(xù)航都在20-50公里不等，滿足絕大部分人的使用需求，如果是較長距離的話，那么還是不建議使用滑板車作為出行方式。電動滑板車是一種新型的城市快捷出行工具，由電動助力驅(qū)動，通過路面滑行，重量輕，易攜帶且可穿梭在城市道路狹窄街道，人行道，易擺脫交通擁堵，節(jié)省出行時間，無尾氣，對環(huán)境不會造成污染，符合現(xiàn)代文明社會綠色出行，減少城市空氣污染和能耗，一般最高速度在20-30公里小時左右，可以滿足絕大部分人的出行需求，但是由于各國對于速度的定義不同，所以在一些地方或許就只能作為普通滑板車使用了。隨著電動滑板車速度試驗的增加，電動滑板車的載物能力也在增加，目前市場上的主流滑板車續(xù)航都在20-50公里不等，滿足絕大部分人的使用需求，如果是較長距離的話，那么還是不建議使用滑板車作為出行方式。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析國外研究現(xiàn)狀電動滑板車現(xiàn)時于全球都具有龐大增長空間。全球電動滑板車市場在近年不斷發(fā)展，特別在歐洲和北美，用戶經(jīng)常使用的共享電動滑板車是流行的選擇。研究人員研究電動滑板車主要關(guān)注技術(shù)進步，充電密度，可提取性和競爭力，這些進步推動對現(xiàn)代化型號的需求，并為電動滑板車開拓新的利基市場，無縫充電和更長的距離。電動滑板車的環(huán)保特征(如低運營成本和空氣污染)也吸引了大量研究。到2033年底，全球電動滑板車市場的規(guī)模預計將達到56億美元.og，相當于年復合增長率為9.72%。全球人口的增長，城市交通擁堵，中低收入國家對電動滑板車的需求增加是推動全球電動滑板車市場快速增長的主要因素。在歐美等地區(qū)，共享電動滑板車的采用率很高，隨著升級消費和節(jié)能源政策的普及，全球電動滑板車滲透率有望迅速增加。電動滑板車技術(shù)進步不僅僅涉及部件，還包括充電基礎(chǔ)設(shè)施，策略維護和共享服務。gogoro通過提供基于費用和便捷的電池更換服務站來解決paralleledgies用戶電池壽命和安全性的擔心。電動滑板車的政策空間正在全球范圍內(nèi)發(fā)展。例如，在拉丁美洲，電動滑板車的有關(guān)流通，進口的規(guī)定。一些國家和地區(qū)推動共享電動滑板車的合法化和標準化。國內(nèi)研究現(xiàn)狀中國是電動滑板車生產(chǎn)大國，2021年產(chǎn)量達到546.5萬臺。產(chǎn)量居世界首位。國內(nèi)企業(yè)大多采用組裝出口、貼牌銷售的模式，技術(shù)力量普遍薄弱。但中國企業(yè)在電動滑板車的設(shè)計、材料選擇、功能開發(fā)等方面也進行了一些探索，如國內(nèi)企業(yè)九號公司不僅在國內(nèi)銷售電動車，還遠銷國外。國內(nèi)電動滑板車市場雖然還處于初期階段，"最后一公里"短途交通需求量大，未來"最后一公里"出行對電動滑板車的需求會越來越大。此外，中國企業(yè)在國外市場出口量逐年增加，競爭力不斷增強。電動滑板車的關(guān)鍵部件是電動機、電池和控制部件。電動滑板車主要采用直接電流電機，交流電機和永磁電機由于噪聲大、壽命短等缺點，已基本被淘汰。由于采用了電池(主要是鋰離子電池)后，電動滑板車的續(xù)航能力和安全性能得到了提高。中國目前對電動滑板車的校園和內(nèi)場使用持開放態(tài)度，但由于電動滑板車行駛在公共道路時并非均遵守交通法規(guī)，因此電動滑板車在公共道路上行駛是違法的。不過，隨著技術(shù)標準的逐步完善和需求的增長，電動滑板車的"合法化"也是指日可待。電動滑板車是一種短途交通出行工具，全球市場復合年均增長率達92%。隨著技術(shù)進步、需求拉動、政策支持共同推動下，電動滑板車未來可期。中國雖然是生產(chǎn)大國，但技術(shù)和市場也面臨著一定挑戰(zhàn)。中國擁有龐大的生產(chǎn)和消費市場，產(chǎn)業(yè)鏈完善，共享經(jīng)濟的發(fā)展對電動滑板車的需求量也比較大，未來必將在短途出行中發(fā)揮重要作用?；遘囄磥戆l(fā)展趨勢隨著電動滑板車技術(shù)不斷發(fā)展，未來的電動滑板車將更加注重智能化和安全性能。通過嵌入人工智能(ai)和物聯(lián)網(wǎng)(iot)技術(shù)，未來的電動滑板車將能夠進行預測性維護、實時交通路況提醒，以及根據(jù)用戶騎行偏好進行定制，例如更順滑或者更強勁。此外，未來的電動滑板車還將配備碰撞預警和避障功能。隨著人們對環(huán)境保護的意識不斷增強以及對綠色出行的需求不斷增加，對電動滑板車的需求量預計將增加。電動滑板車是一種低碳、零排放的出行方式，有助于實現(xiàn)全球降低碳排放的目標。此外，隨著鋰離子電池技術(shù)的進步，電池能量密度有望提高，成本有望降低，這將有助于增加電動滑板車市場大小。圖1.1電動滑板車控制系統(tǒng)制作方案課題研究意義（一）提供便捷高效的短途出行方式通行便利:滑板車可以方便的在擁堵的人流、車流中穿行，到達人們的出行終點，如去地鐵口、公交口、超市等短距離通行。運行靈活:滑板車體積小，可以靈活的穿梭在擁堵的交通中，避免交通堵塞，減少被堵在路上的尷尬局面。節(jié)省體力:騎滑板車比走路省力，尤其對于行動不便的老人，或是身體有殘疾的人，或是攜帶物品較多的人，騎滑板車出行更加省力。（二）減少碳排放滑板車利用電能行駛，與汽車、摩托車等燃油交通工具相比，滑板車在行駛時，不會產(chǎn)生尾氣，即不會向大氣中排放二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等污染物，對于改善大氣質(zhì)量、減少溫室氣體排放有著重要的積極意義。低噪音:滑板車在行駛時不會產(chǎn)生較大的發(fā)動機轟鳴聲，與摩托車等燃油交通工具相比，噪音較小，有助于降低噪音污染，營造人們安靜舒適的生活、工作環(huán)境。（三）帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展制造業(yè):滑板車涉及電池的生產(chǎn)、電機的生產(chǎn)、車架的生產(chǎn)、電子控制系統(tǒng)的研發(fā)等，這將拉動滑板車上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，形成滑板車產(chǎn)業(yè)鏈，增加就業(yè)機會和經(jīng)濟創(chuàng)收。服務行業(yè)跟進:圍繞電動滑板車的售后服務、維修、保養(yǎng)、租賃等服務行業(yè)也會應運而生，服務行業(yè)將得到發(fā)展。（四）推動電池技術(shù)進步為了提高電動滑板車的運行距離以及性能，不斷研發(fā)高能量密度電池是必要的。這將促使研發(fā)人員對電池進行研究以及投入。atterymanagementsystem簡稱batterymanagementsystem，電池管理系統(tǒng)。電池管理系統(tǒng)對于保證電池安全以及電池性能非常重要。如何做好電池管理，提高電池的充放電效率以及壽命是電動滑板車的技術(shù)前提。

2總體方案確定環(huán)保交通的今天，人們選擇的交通工具越來越多，而電動滑板車是否可以作為人們的交通工具呢，還是現(xiàn)狀還有創(chuàng)新的余地，目前全世界都沒有主導品牌，大型制造廠，具有競爭力的大多數(shù)也還處于改進研發(fā)創(chuàng)新階段。人們也期望可以買到一種價格便宜質(zhì)量好操作簡單和安全的電動滑板車。在國內(nèi)市場，"希洛普"品牌的電動滑板車目前的銷量和口碑是最好的。它是針對大眾的，它的外觀，內(nèi)部也已經(jīng)成熟了，價格也是適中，所以是大多數(shù)人們的選擇，但是也導致了飽和度高，而結(jié)構(gòu)上的設(shè)計也缺乏新穎性。所以為了以后發(fā)展，就要進行創(chuàng)新設(shè)計。從市場上去調(diào)研電動滑板車，以現(xiàn)有的電動滑板車為設(shè)計參考，擬定了幾種方案，并進行比較分析，取長補短，最終設(shè)計出方案。2.1外觀結(jié)構(gòu)方案確定從最初傳統(tǒng)滑板車的簡單構(gòu)架，到如今坐式電動滑板車的多元化發(fā)展，其結(jié)構(gòu)和功能歷經(jīng)了顯著的演變。僅從外觀結(jié)構(gòu)而言，它已遠非昔日那種兩輪夾板的基本形態(tài)，而是衍生出了許多新穎的設(shè)計變化。在參考市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的外觀設(shè)計，并結(jié)合本次課題的具體需求，我們提出了以下幾種外形設(shè)計方案：方案一：如圖2-1所示，此設(shè)計方案是在傳統(tǒng)手扶式電動滑板車的基礎(chǔ)上進行了改良。原手扶式電動滑板車未設(shè)座椅，底板狹窄，通常僅略寬于單腳，且扶手高度固定不可調(diào)。而圖2-1展示的改良設(shè)計，則顯著加寬加厚了底板，并在合適位置增設(shè)了可調(diào)節(jié)高度的減震座椅，以實現(xiàn)“坐式”騎行的目的。同時，為提升其便攜性與折疊能力，我們將整個把手由原有的一體模式改為以中間部分為主軸，兩端均可向內(nèi)折疊的設(shè)計。此外，把手桿也改為由兩根可伸縮調(diào)節(jié)長短的桿組成，其底部與滑板的連接處也改為通過一個弧形桿架相連，使得把手可向滑板面折疊。座椅桿底部同樣采用了類似設(shè)計，通過鎖扣實現(xiàn)既可折疊也可拆卸的功能，從而滿足了既可站立駕駛也可坐著操縱的多功能需求。圖2-1方案一外形結(jié)構(gòu)圖方案二:圖2-2該方案與傳統(tǒng)的滑板車的樣式有所不同，具有一個前衛(wèi)的外觀造型。其特征在于滑板車的車頭造型別具一格，形狀似一小輛摩托車，是整個設(shè)計的亮點。此外，該方案的主要變化在于:改變了之前平滑板連接的形式，用連接機構(gòu)將后輪與扶手部位相連，并在連接處伸出一部分座椅。這樣做的好處是使兩輪與扶手的連接處更加集中，不僅美觀大方，而且獨特。其優(yōu)點是:造型前衛(wèi)新穎，折疊時更快更方便，滑板車的使用感受更好。圖2-2座式滑板車外形結(jié)構(gòu)圖方案三:如圖2-3所示，該設(shè)計的思路與方案二基本一致，但在尺寸、質(zhì)量和穩(wěn)定性方面有了一定的改進，車身主體部分不是直接與滑板通過桿相連，而是由車身的前部和后部組成，前部較粗，內(nèi)部包括電池和控制系統(tǒng)；后部由兩根長直的鋁合金中空型材構(gòu)成，內(nèi)部布置剎車線和電源線，通過在前端兩側(cè)伸出的軸與前部緊密夾持。這樣既節(jié)約了材料和空間，又極大的減低了整車質(zhì)量，而且使折疊時間也非常地快，一提一扣，大約一、兩秒鐘就可以完成。座椅通過后部的鋼制桿組機構(gòu)連接在適當?shù)母叨?，并有折疊滑道便于操作。在穩(wěn)定性方面，無論是車身的前后、桿組的連接、座椅與車身，都應用了力學中的三角形原理，從而使它在打開時鎖住，在折疊時卡住，防止行駛時車架松散。此外，考慮到攜帶方便，后輪上增加了拖輪機構(gòu)，以便拖行，另外在座椅旁邊設(shè)置了提手，從而使折疊后的滑板車可在平地上像行李箱一樣拖著走，也可以上臺階提起。圖2-3折疊式外形結(jié)構(gòu)圖綜上所述，三種外觀設(shè)計方案都各有特色。方案一的把手、座椅都可以調(diào)節(jié)高度，方便不同用戶使用，且可以折疊，但體積較大，整車重量較大，折疊后也不便攜帶。此外，其折疊也很麻煩，速度慢，外觀比較常見，沒有特色。方案二造型獨特，容易折疊，也比較緊湊，較方案一有很大進步。但其在穩(wěn)定性上稍有不足，結(jié)構(gòu)的堅固性以及整車的協(xié)調(diào)性有待加強。方案三以其獨特的造型，迅速的折疊性明顯優(yōu)于其他兩個方案。當然，方案一和方案二它倆的優(yōu)勢，方案三都不是很具備，而且方案三不能調(diào)節(jié)座椅和把手的高度，但是方案三最大的優(yōu)點就是小巧、輕便，所以其結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，行駛也更加安全。無論從實用性還是觀賞性來說，現(xiàn)在都朝著這個方向去發(fā)展，也能更滿足客戶的需求，因此，為適應人的身高和方便性，外觀的整體思路還是參照方案一。2.2運動分析及驅(qū)動的設(shè)計選擇滑板車的工作原理因類型而異，呈現(xiàn)多樣化。對于普通的二輪滑板，其力學原理在眾多參考資料中被概括為：“通過人體運動理論和力學原理的巧妙結(jié)合，主要利用身體扭動、雙腳擺動和手的擺動來驅(qū)動前進”。駕駛兩輪滑板車時，可以觀察到車輪在偏轉(zhuǎn)一定角度后，會傾向于受力最小的方向，即“側(cè)前”或“側(cè)后”運動，從而形成S形行駛路線。這一現(xiàn)象源于前輪的歸正性。駕駛者通過身體扭動產(chǎn)生扭矩，并結(jié)合技巧運用，將扭動產(chǎn)生的能量部分轉(zhuǎn)化為動能，為兩輪滑板車提供前進動力（而普通四輪滑板車則主要依靠人腿后蹬產(chǎn)生的能量直行）。兩輪滑板與四輪滑板的區(qū)別在于，使用者僅通過雙腳、腰部和臀部的扭動，以及手臂的擺動，就能驅(qū)使滑板前行。此外，S線行走方式還有助于保持平衡。由于滑板車不像自行車或摩托車那樣有車把來控制方向和平衡，因此只能依靠身體的扭動來實現(xiàn)。綜合比較后，本畢業(yè)設(shè)計課題中的兩輪坐式電動滑板車采用后輪驅(qū)動為主、前輪負責轉(zhuǎn)向的方式。這種驅(qū)動方式相較于前輪驅(qū)動，具有驅(qū)動輪和轉(zhuǎn)向輪分離、操控性好、易掌握、轉(zhuǎn)彎半徑小、加速度更好的優(yōu)點。而前輪驅(qū)動雖然節(jié)省空間、提高傳動效率、在惡劣天氣下更易操作且成本低，但存在穩(wěn)定性差、易出現(xiàn)推頭和轉(zhuǎn)向不足等問題（如圖2-4所示）。如果前輪同時作為轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪使用，會大大增加輪胎壓力，對輪胎造成較大損傷。當然，自行車電動車等兩輪交通工具是不可能采用前驅(qū)的，因為即使有也無人能掌控得了。圖2-4滑板車轉(zhuǎn)向示意圖2.4可行性分析經(jīng)濟可行性:與競標方案相比，本方案的結(jié)構(gòu)更加簡單，料件消耗較少，因此經(jīng)濟效益較好。通過運用計算機輔助設(shè)計軟件(如力分析、振動分析等)，對選擇方案的設(shè)計進行進一步修改，使其實現(xiàn)在滿足各項功能需求的前提下，質(zhì)量與體積最小化，性能最優(yōu)化，從而進一步提高經(jīng)濟效益。法律與安全、健康及環(huán)境可行性:選擇的坐式電動滑板車方案，在生產(chǎn)與使用中對環(huán)境的影響較小，其廢氣、廢液、固體廢棄物的處理均符合國家關(guān)于環(huán)境治理標準，如gb3838-2002、gb8978-1996、gb3095-2012等。選擇方案中大部分為通用標準件，沒有侵犯他人的專利，因此法律可行性較高。選擇方案在使用時，噪聲低，無污染，且在維護時，不會對人身健康產(chǎn)生影響。機床及其他機械的設(shè)計，已經(jīng)考慮了安全問題，因此在正常情況下，不會出現(xiàn)燃燒、爆炸等危險發(fā)生，國家安全標準得到保障。通過各項資料分析，選擇方案的經(jīng)濟性和環(huán)境保護方面均滿足要求。2.5總體方案確定電動滑板車主要由車架、驅(qū)動系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)、制動系統(tǒng)和行走系統(tǒng)幾個部分組成，每個部分都發(fā)揮著特定的作用：1.車架作用:車架是電動滑板車的主體架構(gòu)，是各個部件連接依靠的主體，也是整個車子穩(wěn)定的基礎(chǔ)，如果車子車架不穩(wěn)定，那么車子的安全性就無法保障。要求車架具有足夠的強度和剛性，來支持車身和騎乘者的重量以及在行駛過程中受到的各種力。元件構(gòu)成:車頭立管:連接車把和前叉，支持車把和轉(zhuǎn)向下車下車架:下車架是電動車滑板車與地面接觸的部分，下車架一般采用鋁合金，碳纖維等又高強，重量輕的材料來制造，形狀多樣，有平板式，鉆石型等，不同的形狀會有不同的重量，強度和舒適度后叉:后叉是用來連接后輪和車架的，提供后輪行駛時的支撐和動力傳輸。2.驅(qū)動系統(tǒng)作用:電動滑板車驅(qū)動系統(tǒng)是整個電動滑板車的動力來源，驅(qū)動系統(tǒng)負責將電能轉(zhuǎn)換成機械能，驅(qū)動電動滑板車行駛，使電動滑板車運動。組成元件:電機:電機一般是直流有刷電機、直流無刷電機、交流異步電機等。電機的功率不同，其能夠驅(qū)動的電動滑板車的速度和爬坡能力都不同。控制器:控制器是電機的控制部分，控制器根據(jù)騎行者對電動車控制手把(加速、減速、剎車等)控制電機的轉(zhuǎn)速和輸出的功率，從而達到控制電動車速度的目的。傳動裝置:傳動裝置是指連接電機和輪子之間的一drive部分，驅(qū)動電動車行駛。傳動裝置有鏈條傳動、皮帶傳動、直接驅(qū)動等方式。鏈條傳動是效率高、經(jīng)久耐用；皮帶傳動是安靜、平穩(wěn)、直接驅(qū)動是不需要任何傳動部分，無損失、易維護。3.電池及充電系統(tǒng)作用:電池是電動滑板車的能源，提供電能，充電器是給電池補充電能，以增加電動滑板車的里程和便利性。主要元件:電池:電動滑板車一般使用鋰電池，因為鋰電池能量密度大，重量輕，壽命長。電池的容量大小，直接關(guān)系到電動滑板車的里程，一般容量越大，里程越長。充電器:充電器是給電池充電，把市電變?yōu)檫m合電池充電的電壓和電流。充電器的優(yōu)劣，將影響電池的充電效率和壽命。4.懸掛系統(tǒng)作用:懸掛系統(tǒng)主要用于吸收路面的顛簸和震動，提高騎行的舒適性和穩(wěn)定性，減少騎行者在行駛過程中的沖擊感。主要元件:前避震:安裝在前叉和車輪之間。一般的前避震有彈簧避震和液壓避震。當路面不平時，前避震進行壓縮和回彈，緩沖震動。后避震:安裝在后輪和車架之間，與前避震共同作用，減少騎行者因為震動帶來的不適。一些高級的電動滑板車，懸掛系統(tǒng)會更先進，比如空氣懸掛等。5.制動系統(tǒng)作用:制動系統(tǒng)是使電動滑板車減速、停車的安全裝置。制動元件:剎車手柄:剎車手柄一般安裝在車把上，騎乘者通過手握剎車手柄，間接的拉動剎車線，或使電子傳感器發(fā)出信號，驅(qū)動電動滑板車的制動部件工作。剎車手柄一般與剎車線或電子傳感器相連。剎車裝置:剎車裝置有機械式剎車、電子式剎車兩種。機械式剎車有v剎、碟剎等，電子式剎車一般用于直流電機驅(qū)動的滑板車。機械式剎車一般通過剎車線拉動剎車器，使安裝在車輪上的剎車片與車圈、或輪轂接觸并摩擦，從而產(chǎn)生制動カ；電子式剎車一般是通過電子信號使電機反轉(zhuǎn)或制動，從而達到減速的目的。6.操控系統(tǒng)作用:操控系統(tǒng)使騎乘者方便的控制電動滑板車的行駛方向、速度以及一些其它功能，人與滑板車進行互動。操控元件:車把:車把一般用來控制滑板車的行駛方向，車把可以抬高或降低以及傾斜一定的角度，車把上一般安裝有剎車手柄、喇叭等控制按鈕。加速器:加速器一般是安裝在車把上或者是騎乘者可以用手指操作的位置。加速器有電子加速器和機械加速器兩種，電子加速器是通過旋轉(zhuǎn)或按壓加速器來改變電流大小，控制電機的轉(zhuǎn)速。機械加速器是通過機械結(jié)構(gòu)進行加速。顯示屏:有些電動滑板車上安裝有顯示屏，可以顯示速度、電量、行駛里程等，方便騎乘者了解滑板車的狀態(tài)。7.照明和信號系統(tǒng)作用:照明及信號燈是指自行車在夜間或者法律法規(guī)規(guī)定的低能見度情況下，保證騎行安全，增加騎行可見度，照亮騎行道路，警示其他道路使用者，提醒其注意后面騎行者行駛方向及制動的燈光設(shè)備及裝在自行車上的信號裝置。組成元件:前燈:安裝在自行車前端，須是白色燈光，照射前方道路。前燈的亮度、照射距離須符合有關(guān)安全要求，以利騎行者看清路面情況。尾燈:安裝在自行車尾端，須是紅色燈光，夜間騎行及剎車時起到向后方車輛和行人警示作用。轉(zhuǎn)向燈:安裝在自行車把或者車身兩側(cè)，指示自行車騎行方向轉(zhuǎn)彎。一般情況下，自行車騎上道路需要遵守交通信號和交通規(guī)則，所以安裝自行車轉(zhuǎn)向燈。部分地區(qū)電動滑板車上路也需要安裝轉(zhuǎn)向燈。3主要結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1整車外形的尺寸設(shè)計整車外形尺寸的確定需參考人體主要尺寸，以確保駕駛時的舒適性。根據(jù)國標GB10000-1988，列出了身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長等六項關(guān)鍵尺寸數(shù)據(jù)。如表3-1所示，為我國成年人的主要人體尺寸及坐姿尺寸（摘自GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》）?；诖吮?，推薦車把手高度在80-120cm之間，座椅高度在55-75cm之間，而車把手的總寬度在55-60cm之間最為適宜。經(jīng)篩選，最終確定車把手高度為80cm，高度可調(diào)節(jié)，寬度為36cm。表3-1《中國成年人人體尺寸》表主要尺寸男（18~25歲）男（26~35歲）男（36~60歲）女（18~25歲）女（26~35歲）女（36~60歲）百分位數(shù)5509555095身高158316781775148415701659體重/kg485975425266上臂長289313338262284308前臂長216237258193213234大腿長428465505402438476小腿長338369403313344376坐姿尺寸男（18~60歲）男（18~60歲）男（18~60歲）女（15~55歲）女（15~55歲）女（15~55歲）坐高858908958809855901坐姿頸椎615657701579617657坐姿眼高749798847695739783坐姿肩高5575986415185565943.2主車架的設(shè)計車架作為整車的核心組成部分，其結(jié)構(gòu)的堅固性和穩(wěn)定性對整車質(zhì)量具有直接影響。根據(jù)市場分析，車身主架多采用鋁合金材料，因其強度高、質(zhì)量輕，是理想的車架材料。基于方案一的外形設(shè)計，前車架設(shè)計如下：前車架內(nèi)部用于放置控制系統(tǒng)，外部連接前輪、車把手及后車架，并設(shè)有前置車燈。由于總高已設(shè)定，結(jié)合展開時與后車架形成的穩(wěn)固力學三角形，其尺寸可確定。如圖3-1所示，為前車架設(shè)計為圓型，造型又沒，外部形狀寬度不宜過大，經(jīng)分析直徑定為40mm，高度為適合人體掌握因此設(shè)定為（含車燈）為850mm。在前車架與后車架相連部分設(shè)有直徑30mm的圓孔，用于軸連接。圖3-1前車架結(jié)構(gòu)圖后車架也是小車的重要部分，既要結(jié)實，里面還要放置電池、電源線和剎車線等控制線路，外部還要連接后車輪，也要遵重節(jié)約材料、減少重量的原則。見圖3-2后車架圖，后車架總長565mm，寬度108mm，厚度25mm，前后兩端分別與前車架、后車輪連接。后車架通過軸連接前后車架，對稱夾持在前車架的一端。折疊時，后車架將前車架夾在中間，整車體積大幅度減小。展開時，通過外部卡定和構(gòu)成穩(wěn)定的力學三角形結(jié)構(gòu)，保證角度分別兩個55°，從而可以穩(wěn)固展開，行駛時車架不會散落。圖3-2后車架結(jié)構(gòu)圖3.3車輪的選取滑板車最流行的輪胎尺寸為60至300mm。通常，大輪徑有利于保持速度并越過小障礙物，而小輪徑則加速快，適合技巧性動作。針對本次電動滑板車設(shè)計，需選擇抗震性能好且能承受人體重量的車輪，因此決定采用大輪徑方案。市場上大輪滑板車多采用267至333英寸輪胎，外徑約200至250mm。結(jié)合主車架配合，最終選定203mm輪胎，具體如下：前車輪負責轉(zhuǎn)向，結(jié)構(gòu)無需復雜，選用抗振性好的普通輪胎即可?；遘嚧钶d雙驅(qū)動無刷輪轂電機。無經(jīng)市場分析，前輪多為充氣輪胎。充氣輪胎氣密性好、工作溫度低、耐磨、使用壽命長且結(jié)構(gòu)簡單，利于車輛輕量化，同時具備良好的安全穩(wěn)定性與便捷性，非常適合作為前輪。對于203mm充氣式輪胎，其胎寬有多種規(guī)格。綜合考慮與前車架的連接及運動平穩(wěn)協(xié)調(diào)性，最終選擇總寬為30mm的203mm充氣輪胎作為滑板車的前輪。圖3-3輪胎外形圖圖3-4輪胎外形圖圖3-5輪胎外形圖3.4把手的設(shè)計車把手設(shè)計需要絲滑而且要容易上手操作，人體工程學建議總長360mm。傳統(tǒng)車把手多為整體式，類似階梯軸。為了體現(xiàn)便捷原則，車把手也需要改進為可折疊樣式。如圖3-6所示，滑板車龍頭把設(shè)計為以一點為旋轉(zhuǎn)點，可向下折疊，以減少占用車子空間。圖3-6車把折疊示意圖這樣，原一體車把被拆分成兩部分，中間主支撐軸獨立，兩端與主軸采用折疊設(shè)計連接。如圖3-7所示，為把手手柄位置的三視圖。根據(jù)手握舒適度及市場產(chǎn)品分析，手柄設(shè)為直徑30mm、長約127mm的軸。其余部分按需設(shè)計，形成階梯軸類零件。圖3-7折疊手柄三視圖而中間主支撐軸則需連接在前車架上。外部套一個橡膠套，使得手握更輕松更適合手握，其結(jié)構(gòu)外形圖如圖3-8所示。圖3-8車把外套示意圖3.5連接部件的設(shè)計前叉是連接前輪與前車身的關(guān)鍵部件，主要功能是固定前輪于車身正下方，支撐前輪重量，并將車把的轉(zhuǎn)向動作傳遞至前輪，實現(xiàn)前輪隨把手方向轉(zhuǎn)動。其上端與前車架下端相連，下端則與前軸連接，以前軸為中心自由轉(zhuǎn)動，構(gòu)成整車的轉(zhuǎn)向機構(gòu)。如圖3-9所示，為其結(jié)構(gòu)示意圖。前叉結(jié)構(gòu)需堅固耐用，經(jīng)分析，選用厚度為3mm的鋼板作為主材。其上端形狀需與前車架匹配，下端則需與前軸進行精確的孔軸配合。圖3-9前叉示意圖前輪軸：輪軸是整車固定輪子的重要部件，也是主要的受力位置，本次設(shè)計采用直徑8mm的鋁合金作為前輪軸。如圖3-8是其受力圖，若在騎行時輪軸受到的人和車架的力為F=150kg，輪軸為雙剪變形，所以會有兩個剪切面。應用截面法可求得每個剪切面上的剪力FQ=F/2,剪切面面積AQ=4/2d,可知許用切應力：（3-1）經(jīng)查閱資料鋁合金拉伸強度25攝氏度為145-470MP.屈服強度為195-235MP綜上所訴，直徑為8mm的鋁合金輪軸完全符合要求。(AQ為剪切面積，Abs為擠壓面有效擠壓面積)。除此之外，前輪軸兩端還要與前叉進行連接配合。除了有前叉的放置位置之外，還需要設(shè)置螺栓鎖緊的位置，所以在兩端處設(shè)計成了螺紋結(jié)構(gòu)。前輪軸的結(jié)構(gòu)具體如圖3-10所示。圖3-10輪軸受力示意圖 圖3-11前輪軸結(jié)構(gòu)示意圖其他連接部件包括前車架與后車架之間的軸、后輪軸，以及連接座椅與車架的機械桿組等。這些軸結(jié)構(gòu)對堅固性要求較高，通常選用鋁合金材料。而連接桿組和拖輪支架則采用厚度為6.3mm的鋼板，以確保其穩(wěn)固性和實用性。3.6驅(qū)動系統(tǒng)的選用驅(qū)動系統(tǒng)由兩部分組成：電源和電機。在電源部分，市場上大多采用鋰電池，因其能量高、壽命長、重量輕、適應性強、環(huán)保且生產(chǎn)節(jié)水，非常適合滑板車。經(jīng)市場分析，本設(shè)計選用支持快速充電的18650型鋰電池，具體參數(shù)為：電壓36V，容量8.8AH，壽命約5年，可循環(huán)充放電500次，4.5小時充滿，續(xù)航35km。在電機部分，該車型通常采用無刷輪轂電機。輪轂電機分為有刷和無刷兩種，但有刷電機效率低逐漸被淘汰。無刷電機又稱無換向器電機，無電刷和換向器。其工作原理是：啟動前需用傳感器確定轉(zhuǎn)子與定子相對位置，無感電機通過測量反電動勢確定位置，由控制器驅(qū)動功率管換相。盡管存儲器可存儲位置信息，但極低速時系統(tǒng)無法理解反電動勢波形。電機有轉(zhuǎn)速時，波峰波谷代表角度，剎車會使電機關(guān)閉。輪轂電機技術(shù)將動力、傳動和制動裝置集成在輪轂內(nèi)，簡化機械結(jié)構(gòu)。因此，本設(shè)計選擇無刷輪轂電機。結(jié)合整車16.5kg重量、150kg承載能力、267mm輪胎和36V電池，最終確定使用267mm36V350W無刷輪轂電機作為驅(qū)動裝置。如圖3-12所示圖3-12無刷輪轂電機結(jié)構(gòu)圖3.7制動系統(tǒng)的選用制動系統(tǒng)分為鼓式剎車和碟式剎車兩種。鼓式剎車通過隨車輪轉(zhuǎn)動的剎車鼓與靜止的剎車片摩擦，產(chǎn)生制動力以減緩車速。其結(jié)構(gòu)及零件制造簡單，成本低，但反應慢，力道控制難，不適合高頻剎車，且需定期調(diào)整間隙，維修不便。碟式剎車則利用剎車卡鉗夾住碟剎盤，通過摩擦力減速。其散熱性好，反應迅速，可高頻制動，結(jié)構(gòu)簡單易維修。綜合考慮，本設(shè)計采用機械式碟剎，通過剎車線拉力使卡鉗內(nèi)剎車片夾住碟盤制動。碟剎系統(tǒng)包括剎車手把、剎車線、剎車蹄和剎車碟盤等部件。結(jié)合整車設(shè)計，本車采用后輪單剎方式，剎車把位于車把左手端，通過剎車線連接后輪左端的碟剎盤。剎車時，剎車把拉動剎車蹄上的線，使剎車蹄夾住碟盤，實現(xiàn)制動。剎車碟盤有多種樣式和規(guī)格，為適應后輪及滿足制動性能，選用140mm碟剎盤，經(jīng)測試，其制動距離可達兩米左右。圖3-13剎車片結(jié)構(gòu)圖3.8電池倉結(jié)構(gòu)設(shè)計電池存放結(jié)構(gòu)應方便用戶取下和安裝電池。電池存放結(jié)構(gòu)有卡扣式和抽屜式兩種。對于卡扣式，當電池放置在滑板車某位置時，用戶可很方便用卡扣固定電池，從而很方便的安裝和取下電池。對于抽屜式，電池可像抽屜一樣拉出和推入。這種方式不僅方便用戶安裝和取下電池，而且在一定程度上可保護電池電極接口，減少接口插拔帶來的損壞。方便充電接口連接電池充電接口位置應方便用戶插入和拔出充電器。接口一般可在電池頂部或側(cè)面，且充電時滑板車正常行駛姿勢下，接口不受力或被擠壓，接口形狀、規(guī)格符合通用充電器規(guī)格。方便用戶使用不同品牌的充電器或電池充電。電池固定牢固電池在滑板車行駛時，電池固定在存放位置上，不發(fā)生位移。電池固定可采用多種方式，如彈性綁帶和機械卡扣。機械卡扣可防止電池在主要方向上發(fā)生位移，彈性綁帶可吸收行駛時的震動并緊固電池。電池底部和兩側(cè)設(shè)置護板，護板為多塊，將電池固定在存放倉中。重心平衡考慮電池放置位置不同，會影響滑板車行駛時重心位置?；遘囆旭倳r，為使滑板車操控靈活，行駛穩(wěn)定，電池應放在距離滑板車中心位置附近。電池放置可減少行駛時電池重量帶來的重心后移，減少滑板車翻倒的可能性。一些滑板車采用后輪驅(qū)動，電池可放在后輪軸上方附近，平衡后輪驅(qū)動帶來的重心后移問題。電池存放結(jié)構(gòu)圖3-14；圖3-14電池倉結(jié)構(gòu)圖3.9電動滑板車的各部件之間的裝配關(guān)系車架與電池：

電動滑板車的車架通常是主結(jié)構(gòu)部分，電池安裝在車架上，通常放置在車架中部。電池提供電力支持，通過電池盒、連接器與電動機系統(tǒng)連接。電機與車輪：

電機通常直接安裝在雙輪中，用于驅(qū)動滑板車。電動機通過與車輪連接，從而使滑板車能夠加速和驅(qū)動。電機及電池：

電機是電動滑板車的“大腦”通過電纜與電池連接。電池供電，通過電流調(diào)節(jié)電動機的工作狀態(tài)。把手與車架：

把手部分安裝在車架的頂部，可以調(diào)節(jié)高度。把手內(nèi)有電源開關(guān)、剎車控制器等，用戶通過把手操作滑板車。把手還包括剎車把手，它與剎車系統(tǒng)連接。剎車系統(tǒng)與車輪：

電動滑板車的剎車通常分為前剎和后剎，剎車系統(tǒng)為碟剎剎車。剎車把手與剎車裝置連接，剎車裝置與車輪連接，當用戶拉緊剎車把手時，剎車裝置會通過摩擦減緩車輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)減速和停車。踏板與車架：

踏板是用戶站立的地方，通常固定在車架的前后部分，踏板與車架的連接結(jié)構(gòu)需確保穩(wěn)固，并支持用戶的體重。前后輪與車架：

車輪通過輪軸安裝在車架的前后輪位置。車輪的安裝方式確保車輪可以自由旋轉(zhuǎn)，并通過電動機驅(qū)動提供動力。

圖3-15電池倉結(jié)構(gòu)圖依據(jù)實際使用條件，整車在額定功率350W運行狀態(tài)下，電池總能量為36V×8.8Ah=317Wh?？紤]整車滿載運行時的電耗約為15–18Wh/km，經(jīng)計算可提供30km左右的續(xù)航里程，在城市短途通勤、代步騎行等場景中具備較高實用性與適配性。電池參數(shù)配置如表3-2所示。表3-2電池參數(shù)配置項目參數(shù)配置說明電芯類型三元鋰電芯LGINR18650單體電芯電壓4.2V電池包組合方式13串3并總電壓36V總?cè)萘?.8Ah輸出功率350Wh電池包尺寸290mm×53mm×22mm電池重量約2.5kg安裝位置安裝于主梁電池箱內(nèi)電池殼體材料ABS+PC工程塑料4滑板車三維建模4.1建模軟件介紹solidworks是一款廣泛應用于機械設(shè)計，工程設(shè)計的三維cad計算機輔助設(shè)計軟件，以下是對solidworks三維建模軟件的介紹:功能特性:強大的三維建模:提供直觀的工作界面和豐富的幾何，實體建模修改工具，能夠輕松地創(chuàng)建和編輯復雜的三維模型，如零件，裝配體和表面模型等；零件和裝配設(shè)計:solidworks提供零件和裝配設(shè)計能力，能夠創(chuàng)建各種機械零件并進行裝配，通過拖放下腳實現(xiàn)部件間的關(guān)聯(lián)和運動仿真，還有裝配約束和碰撞檢查等，確保設(shè)計的可靠性；全參數(shù)特征造型:采用參數(shù)化尺寸驅(qū)動建模技術(shù)，尺寸控制圖形，修改尺寸，模型，裝配體，工程圖形狀和尺寸也隨之改變，方便了新產(chǎn)品在設(shè)計過程中的修改；內(nèi)置分析:內(nèi)置應力和位移分析，流體力學分析，熱分析和振動分析等多種分析工具，幫助用戶分析設(shè)計性能，確保設(shè)計能在實際工作條件下承受負載；數(shù)據(jù)管理:solidworks具有數(shù)據(jù)管理功能，能夠幫助用戶規(guī)劃和管理設(shè)計數(shù)據(jù)，還有系列零件設(shè)計表等，方便進行產(chǎn)品設(shè)計的優(yōu)化和變更管理；高級渲染:可以創(chuàng)建逼真的渲染圖像，展現(xiàn)設(shè)計外觀和材質(zhì)，讓客戶更加直觀的感受產(chǎn)品效果。cnc加工:可以生成cnc機床的切削軌跡，規(guī)劃路徑，預測切削力，保證cnc加工的穩(wěn)定性和安全性標準件庫:標準零件庫，扣件庫，直接調(diào)用標準件，節(jié)省設(shè)計時間插件:cosmosworks有限元分析軟件，cosmosmotion運動與動力學動態(tài)仿真軟件，cosmosfloworks流體分析軟件，滿足用戶不同使用需求應用行業(yè):應用于汽車行業(yè)，航空航天行業(yè)，機械行業(yè)，工業(yè)設(shè)備，鈑金與焊接設(shè)計等行業(yè)，是進行工程設(shè)計過程中經(jīng)常使用的軟件。4.2前叉建模一、分析前叉大體形狀真人實物觀察滑板車前叉或者滑板車設(shè)計圖紙，搞清楚滑板車前叉的大體形狀、各部分尺寸、連接方式、細節(jié)特征等。搞清楚前叉的大體形狀是類似于管狀形狀或其他形狀，是否有特殊彎曲角度或加強等。solidworks2010-零件-新建數(shù)據(jù)庫新建零件按鍵"基準平面"，選擇前視基準面、上視基準面或右視基準面，點擊"草圖"，啟動草圖繪制。根據(jù)前叉的結(jié)構(gòu)特征，使用solidworks草圖繪制工具，繪制出封閉的圓形作為截面草圖，如圖4-1，草圖繪制完成后，一定要對草圖進行尺寸標注，以確定草圖的唯一性，便于后期建模的準確性。使用智能尺寸，可以方便的標注草圖中圖形的長度、半徑、角度等。圖4-1前叉草圖界面前叉的某些部分具有均勻的截面形狀，可以通過拉伸草圖來創(chuàng)建實體特征。對于前叉的主管部分，選擇繪制好的圓形草圖，點擊“拉伸凸臺/基體”圖標，設(shè)置合適的拉伸方向和拉伸長度，即可生成管狀的基礎(chǔ)實體。如圖4-2所示。圖4-2前叉特征圖【前叉倒角】為了使前叉的模型更真實或美觀，有時需要對前叉的某些邊進行倒角或圓角。選中要倒角的邊，單擊"倒角"或"圓角"按鈕，設(shè)置倒角半徑或圓角半徑值，如圖4-2-1所示，單擊"確定"按鈕，完成倒角或圓角操作，如圖4-2-2所示。【孔特征】如果前叉上有軸承或者其他零部件需要安裝，必須在前叉上創(chuàng)建安裝孔。單擊"孔向?qū)?按鈕，選擇孔列表中的孔類型，設(shè)置孔的直徑和深度，以及孔的定位參數(shù)，單擊"確定"按鈕，在前叉模型上創(chuàng)建安裝孔，如圖4-2-3所示?！厩懈詈颓谐卣鳌坑袝r候，為了在前叉上創(chuàng)建特定的特征，例如去除一些多余的特征體或者創(chuàng)建特定的形狀，前叉模型必須對另一部分特征體進行切割或切除。單擊"拉伸切除"按鈕，繪制切除特征體的草圖，單擊切除方向，設(shè)置切除深度，單擊"確定"按鈕，完成切除操作，如圖4-2-4所示。最后完成前叉模型，如圖4-3所示。圖4-3前叉三維圖4.3車架板設(shè)計首先對車架板進行分析，對滑板車車架板或車架板的設(shè)計圖紙進行觀察，觀察其外形大概形狀、尺寸、連接方式、細節(jié)特征等。初步確定車架板的主體外形形狀，類似于板子結(jié)構(gòu)結(jié)合方管結(jié)合形狀。啟動solidswork軟件，雙擊"新建"，在彈出的對話框中選擇"零件"，點擊"確定"，進入零件建模環(huán)境。選擇基準平面前視基準面、上視基準面、右視基準面等，雙擊草圖，進入草圖繪制方式。對前叉進行建模，選擇solidswork草圖繪制工具，封閉的圓形作為截面草圖，畫出矩形，限定約束，畫出如圖4-4所得到圖形，在繪制草圖時要注意尺寸標注，這樣才能保證草圖的準確性，而且在后面建模過程中也會很精確?？梢允褂弥悄艹叽鐚Σ輬D中圖形的尺寸進行標注，如長度、半徑、角度等。圖4-4車架板草圖界面車架板的某些部分具有均勻的截面形狀，可以通過拉伸草圖來創(chuàng)建實體特征。對于車架板的主體部分，選擇繪制好的圓形草圖，點擊“拉伸凸臺/基體”圖標，設(shè)置合適的拉伸方向和拉伸長度，即可生成管狀的基礎(chǔ)實體。如圖4-5所示。圖4-5車架板特征圖車架板的模型還需要對邊緣進行倒角或圓角，以便更加美觀真實。選擇需要倒角的邊線，單擊"倒角"或"圓角"按鈕，輸入倒角半徑或圓角半徑值，單擊確定按鈕，完成倒角或圓角?？滋卣魅缜安嫘枰惭b軸承或者其他零部件，需要在前叉上創(chuàng)建孔特征。單擊"特征→孔→孔向?qū)?按鈕，選擇孔類型下拉箭頭，選擇相應的孔類型，孔直徑輸入孔直徑大小，孔深度輸入孔深度大小，定位特征選擇定位特征點，單擊確定按鈕，在前叉上創(chuàng)建孔特征，切割和切除特征有時候，前叉需要按照一定的要求進行切割和切除特征，以達到切除多余的特征和形成特定形狀的目的。單擊"特征→切割→拉伸切除"按鈕，單擊繪制草圖按鈕，創(chuàng)建切除部分的草圖，單擊指定方向按鈕，選擇切除方向，單擊指定切除深度按鈕，輸入切除深度大小，單擊確定按鈕，完成切除，最后完成前叉的建模如圖4-6所示。圖4-6車架板三維圖4.4滑板車裝配其他零件的建模方法如下，滑板車的前叉是由許多個零件由精密的裝配連接而成。雙擊下圖打開零件建模界面然后新建一個裝配體文件，然后將剛才建好的前叉零件，按實際的裝配關(guān)系，添加到裝配體環(huán)境里，并設(shè)置好配合關(guān)系，完成裝配。對裝配好的前叉模型進行檢查，看是否有干涉和不符合要求的地方。然后象這樣，再按照以上的步驟重復建立，如圖4-4所得。如果有問題，就馬上返回零件建模環(huán)境進行調(diào)整和修改。 圖4-7滑板車三維圖

總結(jié)本文以電動滑板車設(shè)計和優(yōu)化為中心進行全面而深入地論述，首先從本文的研究背景和意義入手，對當前社會環(huán)境下電動滑板車所發(fā)揮的重要作用以及所面臨的挑戰(zhàn)進行全面地闡述。伴隨著城市交通擁堵的日益嚴重，環(huán)保意識的增強和便捷出行方式要求的提高，電動滑板車這一綠色高效短途代步工具市場前景看好。但它的性能，安全性和智能化程度還有提升的空間。研究狀況部分對電動滑板車國內(nèi)外發(fā)展狀況進行了細致分析。盡管我國的中控系統(tǒng)已經(jīng)取得了很大的進步，但與國際標準相比，仍然存在明顯的差異，特別是在滑板車中控系統(tǒng)的技術(shù)整合和用戶體驗提升方面，