電動(dòng)滑板車設(shè)計(jì)

摘要根據(jù)公安部交管局統(tǒng)計(jì)，截止2015年底，機(jī)動(dòng)車全國保有量已達(dá)到2.79億輛。汽車是帶給了人們出行的方便，但是，交通擁堵與環(huán)境污染的現(xiàn)狀都是我們不想看到的。公交與地鐵雖然是較環(huán)保的交通工具，然而，它們也不能解決人們最后一公里的困擾。電動(dòng)滑板車作為一種輕巧時(shí)尚的新型代步工具，廣受青少年的青睞。它體積小、質(zhì)量輕、造型美觀、駕駛方便，是人們在日益擁堵的交通環(huán)境下最易選擇的一種交通工具。在此，首先對該產(chǎn)品外形進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以達(dá)到造型上的美觀。然后設(shè)計(jì)合理安全的控制系統(tǒng)，讓人們能夠享受輕松自由的駕駛樂趣。最后運(yùn)用CATIA進(jìn)行三維建模，設(shè)計(jì)一款動(dòng)感時(shí)尚的簡易滑板車。關(guān)鍵詞：電動(dòng)滑板車；PWM調(diào)速控制；CATIA建模AbstractAccordingtothestatisticsofThePublicMinistryandTrafficManagementBureau,bytheendof2015,theamountofnationalmotorvehiclehasreached279million.Thecarcanbringsaconvenienttraveltopeople,however,wedon'twanttoseethephenomenonofterribletrafficjamsandenvironmentalpollution.Althoughthebusandsubwayaremoreenvironmentallytransportationmeans,theycan'tsolvethelastmileofpeople.Recently,Electricscooter,whichasanewtypeofenvironmentally-friendlyfashiontraffictool,iswidelypopularwithyoungpeople.Becauseofitssmallsize,lightweight,beautifulappearanceandconvenientdriving,itisbecomingakindoftraffictoolsthatpeoplemostlikelytochooseintheincreasingtrafficenvironment.Here,wefirstdesignitsstructuralforappearance,inordertoachievebeautifulshape.Andthendesignareasonableandsafecontrolsystem,sothatpeoplecanenjoyfreedrivingpleasure.Finally,weuseCATIAforthree-dimensionalmodeling,anddesignasimple,dynamicfashionscooter.Keywords:Electricscooter;PWMspeedcontrol;CATIAmodeling第1章緒論1.1引言面對現(xiàn)階段城市交通擁堵不堪的現(xiàn)狀，昔日高速疾馳的汽車如今不得不逐漸降低車速，緩緩的蠕動(dòng)在道路中，而電動(dòng)滑板車憑借其自身的優(yōu)越性，能輕松自如的穿越在人群中，讓人們真正享受到輕松自在的駕駛樂趣。電動(dòng)滑板車因其體積小，質(zhì)量輕，方便出行，節(jié)約環(huán)保等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)深受青年朋友們的青睞，是一種值得選擇的新型代步工具[1]。電動(dòng)滑板車的擬定設(shè)計(jì)方案：（1）從電動(dòng)滑板車的機(jī)械結(jié)構(gòu)與電力控制兩大部分入手，逐步完成電動(dòng)滑板車的總體設(shè)計(jì)，使滑板車具有折疊輕便、動(dòng)力性強(qiáng)、舒適性高、承重量大、安全可靠等特點(diǎn)；（2）采用輕量化設(shè)計(jì)，應(yīng)用碳纖維材料；（3）后輪采用雙減震機(jī)構(gòu)，滿足舒適性與承載性要求；（4）具有方便的折疊功能，結(jié)構(gòu)緊湊、外形要美觀；（5）車把高度具有自由調(diào)節(jié)度，能適用于不同身高的人群；（6）行駛動(dòng)力性強(qiáng)，續(xù)航里程高。1.2電動(dòng)滑板車的發(fā)展背景在一個(gè)世紀(jì)前，滑板車就已經(jīng)問世了。有人在一對輪子上固定一塊板子，通過板子上的一安裝扶手來控制方向，這種簡易的設(shè)計(jì)可想而知，行駛時(shí)噪音不會(huì)很低。另一種結(jié)構(gòu)是通過由木質(zhì)橫梁連接的一個(gè)被分開的金屬溜冰鞋改裝而成。而實(shí)際滑板車的應(yīng)用開始于1993年，是由一位Sieghartstxaka的德國人將兩個(gè)車輪安在一塊鋁片上，然后再加裝一套扶手以方便自己上班而發(fā)明的。經(jīng)過不斷的改良后，他便踏著自制的滑板車去上班。起初，他這一做法并沒有引起人們的關(guān)注。但沒過多久，一位商人主動(dòng)找上門來參與投資并生產(chǎn)這項(xiàng)發(fā)明，于是，滑板車有了自己的市場[2]。在90年代末，瑞士MicroOriginalScootersandkickboards公司的維姆·歐波特（WimOuboter）發(fā)明了一種可折疊的滑板車。隨后，日本的JDBug和很多國外公司均復(fù)制了他的這一發(fā)明。1999年到2000年，美國先后出現(xiàn)了不同顏色和款式的滑板車，較流行的品牌包括Razor和Micro，它們現(xiàn)在仍在生產(chǎn)，深受兒童和年輕人喜愛。后來，為成人設(shè)計(jì)的可折疊滑板車，加裝有更寬更長且更耐用的踏板，另外還配有更大的輪子以及剎車裝置。如Xootr，擁有7.1英寸的輪子和為大人設(shè)計(jì)的踏板。2006年，一家名為Nextsport的公司設(shè)計(jì)了一款被稱為Fuzions的四輪滑板車，使滑板車形式更加多樣化。2013年，Airwheel生產(chǎn)的一種獨(dú)輪代步滑板車在市場上悄然流行，動(dòng)感的時(shí)尚造型，輕松便快捷的駕駛方式更受廣大消費(fèi)者喜愛[2]。隨著滑板運(yùn)動(dòng)全球化的流行，動(dòng)力滑板車作為一種更新奇和刺激的運(yùn)動(dòng)器材更是得到了人們的青睞。而集綠色環(huán)保、無污染、輕巧靈便等優(yōu)點(diǎn)于一身的純電動(dòng)滑板車更是讓人們極力向往。經(jīng)國內(nèi)外市場研究和調(diào)查，電動(dòng)滑板車在國內(nèi)外市場有著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ趪鴥?nèi)，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，文化以及娛樂的消費(fèi)水平和檔次也迅速增長，傳統(tǒng)滑板車已經(jīng)不能滿足人們的消費(fèi)需求。目前國內(nèi)已有多家電動(dòng)滑板車廠家，競爭日趨激烈，這就要求在技術(shù)方面和質(zhì)量方面必須有不斷的發(fā)展和創(chuàng)新[3]。1.3電動(dòng)滑板車的市場現(xiàn)狀電動(dòng)滑板車作為一種簡單時(shí)尚的休閑代步工具，其速度可以達(dá)到20公里/時(shí)，是取代傳統(tǒng)滑板車的又一新生運(yùn)動(dòng)型產(chǎn)品。動(dòng)力滑板車自從傳入我國以來，由于價(jià)格太高，使用者寥寥無幾。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，生產(chǎn)效率的提高，再加上競爭激烈，其價(jià)格下降幅度很快，越來越多的人逐漸鐘愛于它。但是，現(xiàn)階段的滑板車設(shè)計(jì)在使用方式與操作習(xí)慣上絕大多數(shù)依舊傾向于青少年兒童，所以，對于青年及成人等熱愛滑板運(yùn)動(dòng)的大人們，只有少之又少的產(chǎn)品能勉強(qiáng)滿足消費(fèi)。除此之外，絕大多數(shù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，都是采用簡單的機(jī)構(gòu)模式，其造型單一缺乏個(gè)性，并不符合現(xiàn)階段時(shí)尚潮流的都市風(fēng)格。所以，不少廠家近年來都在著力開發(fā)新的產(chǎn)品，彌補(bǔ)市場上的空缺。1.4研究本課題的意義及內(nèi)容當(dāng)代社會(huì)快節(jié)奏的生活方式讓人們進(jìn)入了快速化時(shí)代，然而，機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加使交通陷入了擁堵現(xiàn)象。經(jīng)常看到人來人往的市區(qū)干道上車輛長龍般的隊(duì)伍，汽車的出行反而帶給人們煩躁的情緒。此外，為減少環(huán)境污染，政府采取的單雙號(hào)限行政策，又進(jìn)一步限制了汽車的出行。電動(dòng)自行車又由于它們體積較大，質(zhì)量重，不方便市區(qū)高層居民的出行。即使擠公交坐地鐵也不能解決最后一公里的困擾。外觀時(shí)尚小巧、可以折疊的微型電動(dòng)滑板車就自然而然成了一款受歡的交通工具。但是，隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，人們的消費(fèi)需求也在不斷增加，功能單一的產(chǎn)品已不再是人們所想要的。所以面對這一現(xiàn)狀，所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能要集多樣化與一體，外形要美觀時(shí)尚，符合當(dāng)代潮流。針對上面提出的問題，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)展開了相關(guān)分析討論。首先材料應(yīng)用上,采用碳纖維復(fù)合材料取代傳統(tǒng)材料，使滑板車盡可能的輕量化；設(shè)計(jì)上，運(yùn)用CATIA軟件對電動(dòng)滑板車進(jìn)行三維建模、裝配、渲染，以便快速、直觀地進(jìn)行產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使滑板車具有折疊輕便、承載性大、舒適性良好與續(xù)航里程高等特點(diǎn)。爭取通過本次設(shè)計(jì)，完成一款性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)美觀時(shí)尚的電動(dòng)滑板車，讓人們在滿足出行時(shí)的方便同時(shí)，還能享受輕松自由的駕駛樂趣。第2章電動(dòng)滑板車設(shè)計(jì)概述2.1電動(dòng)滑板車的工作原理電動(dòng)滑板車工作原理如圖1所示，系統(tǒng)有蓄電池、調(diào)速控制系統(tǒng)、輪轂電機(jī)三大部分組成。圖1電動(dòng)滑板車工作原理當(dāng)打開電源啟動(dòng)滑板車時(shí)，控制器得電進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)速轉(zhuǎn)把時(shí)，轉(zhuǎn)把輸出調(diào)速信號(hào)送往控制器中，控制器根據(jù)接收到的調(diào)速信號(hào)輸出相應(yīng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，由于采用輪轂電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)直接使車輪旋轉(zhuǎn)，滑板車啟動(dòng)行駛。當(dāng)行駛過程中按下閘把時(shí)，閘把通過信號(hào)線將斷電信號(hào)送入控制器中，控制器接收到信號(hào)后立即斷開電動(dòng)機(jī)的供電電源，同時(shí)閘把通過閘線控制滑板車前后輪的制動(dòng)器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制動(dòng)[4]。2.2電動(dòng)滑板車整車結(jié)構(gòu)的分析電動(dòng)滑板車是在普通人力滑板車的基礎(chǔ)上，以電池作為輔助能源，安裝電動(dòng)機(jī)、控制器、轉(zhuǎn)把、剎車把等操作部件和顯示儀表系統(tǒng)的機(jī)電一體化私人交通工具。由于各制造廠家設(shè)計(jì)和選用電氣配套部件的不同，電動(dòng)滑板車的外形、功能、性能以及制造成本各異，但它們的基本結(jié)構(gòu)組件和各部分作用是相同的。2.2.1電動(dòng)滑板車的基本結(jié)構(gòu)組件電動(dòng)滑板車一般靠直流電機(jī)的旋轉(zhuǎn)作為動(dòng)力部分，通過傳動(dòng)部分將動(dòng)力傳遞到車輪，然后帶動(dòng)由車架、懸架及前后輪組成的行車部分。行駛工況的改變則是通過操縱制動(dòng)部分以及電氣儀表部分來控制。(1)動(dòng)力部分由蓄電池供電帶動(dòng)直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)，這一系統(tǒng)是電動(dòng)滑板車的動(dòng)力部分，它是整車的動(dòng)力源。(2)傳動(dòng)部分電動(dòng)滑板車的傳動(dòng)部分將動(dòng)力部分輸出的動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)滑板車行駛。由于采用輪轂電機(jī)，電動(dòng)機(jī)的外轉(zhuǎn)子與輪胎為一體結(jié)構(gòu)。電機(jī)的旋轉(zhuǎn)直接使車輪旋轉(zhuǎn)，不需要其它的傳動(dòng)裝置。(3)行車部分行車部分是指由車架、懸架（減震器）、前后輪等組成的滑板車整體，它用來承受道路的反作用力，支撐全車的總重量，并將傳動(dòng)部分傳遞的扭矩轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電動(dòng)滑板車行駛的驅(qū)動(dòng)力。(4)操縱制動(dòng)部分操縱制動(dòng)部分由車把、調(diào)速手柄及制動(dòng)裝置等組成，用來控制行駛方向、行駛速度以及制動(dòng)等。2.2.2電動(dòng)滑板車電氣部分的相互關(guān)系如電動(dòng)滑板車電氣部分相互關(guān)系圖2所示，其中動(dòng)力電池組來給電動(dòng)機(jī)及其它附屬用電設(shè)備供電。直流電動(dòng)機(jī)一般在滑板車上采用輪轂電機(jī)，通過將動(dòng)力電池組的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，直接使外轉(zhuǎn)子車輪轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂破髌鸨O(jiān)控作用，能將駕駛員的行駛意愿通過電壓、電流而施加到電動(dòng)機(jī)上，從而進(jìn)行控制車速。充電器能將市電220V交流電轉(zhuǎn)換成可供動(dòng)力電池充電的低電壓直流電[5]。圖2電動(dòng)滑板車電氣部分相互關(guān)系2.3電動(dòng)滑板車的主要參數(shù)的確定參考市場上出現(xiàn)的各種滑板車，對各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行大致的分析后并結(jié)合自己最初的設(shè)計(jì)意愿，決定設(shè)計(jì)這樣一款車：采用直流36V有刷輪轂電機(jī)作為傳動(dòng)部件，電路采用基于LM339芯片的PWM調(diào)速控制。為減輕車身質(zhì)量的同時(shí)又要保證強(qiáng)度要求，采用碳纖維復(fù)合材料作為車身骨架。為滿足舒適性與承載量，后輪采用優(yōu)質(zhì)且承重較好的減震懸架作為支撐，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用帶扶手的機(jī)械轉(zhuǎn)向。造型上設(shè)計(jì)出符合更多青年人青睞的款式，盡可能的動(dòng)感時(shí)尚。根據(jù)電動(dòng)滑板車的實(shí)際設(shè)計(jì)要求和工作原理，確定其設(shè)計(jì)主要參數(shù)如表1所示：表1電動(dòng)滑板車主要參數(shù)設(shè)計(jì)類別主要參數(shù)最大速度20KM/H前后車輪直徑20CM電機(jī)參數(shù)36V250W整車尺寸930*560*900驅(qū)動(dòng)方式后輪驅(qū)動(dòng)電池12Ah鋰電池保護(hù)20V欠電壓保護(hù)第3章電動(dòng)滑板車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1概述電動(dòng)滑板車主要由車把、車架、前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控系統(tǒng)和相應(yīng)附件組成。采用這樣的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)便于操作，簡單易學(xué)，能夠讓更多的普通大眾輕松駕馭這種電動(dòng)滑板車。為了動(dòng)力布局合理和整車的舒適性，本車采用后輪驅(qū)動(dòng)且安裝減震機(jī)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上，前后輪由中間車架相互連接，駕駛員體重由車架承擔(dān)進(jìn)而分擔(dān)到前后輪上，車架前部與前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)連接，后部通過懸架及減震機(jī)構(gòu)與后輪連接。駕駛員操縱車把即可實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)向，通過調(diào)速轉(zhuǎn)把便可控制電動(dòng)滑板車的行駛與加速，制動(dòng)則由后輪盤式制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。車架箱體上安裝有減震、電池、控制器等部件，上方由踏板覆蓋，實(shí)現(xiàn)密封。因此款電動(dòng)滑板車由多個(gè)結(jié)構(gòu)裝配而成，牽扯的很多零件的相互配合，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，首先運(yùn)用CATIA三維軟件進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，在建模設(shè)計(jì)的過程中通過裝配來不斷校核機(jī)構(gòu)是否干涉。這樣一來，避免了設(shè)計(jì)參數(shù)的不合理化，使設(shè)計(jì)能夠合理有效的進(jìn)行，在此章節(jié)，關(guān)于零部件的具體尺寸不再具體列出，詳細(xì)參數(shù)請參考各個(gè)零件圖。3.2滑板車的輕量化設(shè)計(jì)目前在國內(nèi)汽車行業(yè)，第四階段油耗限值、碳排放要求和電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程是廠商們面臨的三大挑戰(zhàn)，面對這一挑戰(zhàn)，很多廠商也不約而同的把輕量化設(shè)計(jì)作為解決問題的關(guān)鍵技術(shù)之一。碳纖維作為一種無機(jī)高分子材料，其中含碳量高于高于90%，具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)熱和導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化設(shè)計(jì)最好的方法。采用碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)較成功的例子便是BMW的3系車了，因大批量采用碳纖維而減重約250-350公斤，可以看出碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)引領(lǐng)了汽車的輕量化設(shè)計(jì)[6]。而電動(dòng)滑板車市場，依舊采用傳統(tǒng)材料來生產(chǎn)，這不僅增加了滑板車的整備質(zhì)量，還加大了動(dòng)力電池的負(fù)載能力，導(dǎo)致續(xù)航里程不高。所以，該款滑板車在設(shè)計(jì)時(shí)，決定嘗試碳纖維復(fù)合材料作為生產(chǎn)原料，來解決輕量化設(shè)計(jì)，以增加滑板車的續(xù)航里程。3.3電動(dòng)滑板車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇目前，無論是在電動(dòng)車上還是在動(dòng)力滑板車上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)全部使用直流電機(jī)，還沒有采用以逆變方式交流驅(qū)動(dòng)的電機(jī)。考慮到整車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，直流輪轂電機(jī)已經(jīng)成了滑板車動(dòng)力源的最佳選擇。我們知道，直流電機(jī)是靠轉(zhuǎn)子與定子間磁場的相互作用來完成連續(xù)地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過定點(diǎn)切換繞組的電流方向，以使轉(zhuǎn)子與定子的兩磁場一直保持在排斥狀態(tài)。為此，便設(shè)計(jì)出了由電刷與換向器相互配合來換向的有刷直流電機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)快，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，爬坡性能好，車輛可以由靜止?fàn)顟B(tài)下直接啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電路簡單可靠、價(jià)格低。然而缺點(diǎn)便是電刷易于磨損，需要定期維護(hù)。但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用晶體管與位置傳感器的電子換向電路代替了機(jī)械換向結(jié)構(gòu)，從而無刷直流電機(jī)問世了。這種電動(dòng)機(jī)一般不需要維護(hù)，壽命長。但是，由于要保證足夠的轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的尺寸要做得大些，同時(shí)要采用性能較好、價(jià)格稍高的釹鐵硼磁鋼，控制電路復(fù)雜，元器件較貴，且控制器易于損壞，造價(jià)高[7]。考慮到電動(dòng)滑板車的實(shí)用性，結(jié)合這兩種電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)采用有刷直流輪轂電機(jī)。據(jù)某寶商品信息展示，擬采用一款36V直流驅(qū)動(dòng)150W功率的輪轂電機(jī)。3.4滑板車的前后車輪參數(shù)車輪是用來支承電動(dòng)滑板車進(jìn)行滾動(dòng)行駛的部件，其強(qiáng)度和彈性必須符合載重行駛要求。輪徑有多種規(guī)格，輪徑過大時(shí)騎行不安全；輪徑過小則滑板車通過性性降低，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇合理的尺寸規(guī)格。又因有刷直流輪轂電機(jī)均為外轉(zhuǎn)子形式，即與車輪連在一起的部分為轉(zhuǎn)子，與軸連在一起的為定子，車輪是轉(zhuǎn)動(dòng)的，軸是固定不動(dòng)的部分，所以，選取的輪轂電機(jī)將直接決定相應(yīng)車輪的具體尺寸參數(shù)。后輪參數(shù)及結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示：圖3后輪參數(shù)圖4后輪結(jié)構(gòu)效果后輪主要尺寸參數(shù)如表2所示：表2電動(dòng)滑板車主要參數(shù)輪胎直徑斷面寬度軸徑軸徑總長200mm50mm14mm194mm考慮到滑板車整體的協(xié)調(diào)性，前輪徑向尺寸與后輪一致，前輪參數(shù)及結(jié)構(gòu)如圖5和圖6所示：圖5前輪參數(shù)圖6前輪結(jié)構(gòu)效果前輪主要參數(shù)尺寸如表3所示：表3電動(dòng)滑板車主要參數(shù)輪胎直徑斷面寬度軸徑軸徑總長200mm50mm14mm130mm考慮到電動(dòng)滑板車整車的使用方便性，前后輪輪胎均采用實(shí)心橡膠輪胎，這樣避免扎胎、爆胎現(xiàn)象，使駕駛員無后顧之憂。輪輞為鋁合金結(jié)構(gòu)，盡量減輕整車質(zhì)量。3.5車把及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)車把是電動(dòng)滑板車行駛方向的操縱部件，其作用如下：（1）操縱滑板車的前輪，使其按所需方向行駛。（2）電動(dòng)滑板車的調(diào)速轉(zhuǎn)把安裝在右把手上，以控制行駛速度。（3）滑板車的制動(dòng)操縱剎把安裝在左把手上，行駛中剎車斷電。（4）車把上一般安裝有燈光和喇叭的控制開關(guān)，操縱方便。為了使該車適用于不同身高的人群，此車車把高度設(shè)計(jì)具有可伸縮調(diào)節(jié)性，調(diào)節(jié)范圍在950mm—1325mm之間，駕駛員調(diào)整好適合自己的高度后，通過鎖緊箍螺母鎖定即可固定該高度，這樣以來，該車可適用于身高在1.2M—1.8M范圍的人群。在結(jié)構(gòu)上，該車設(shè)計(jì)盡量簡單。車把和車身設(shè)計(jì)成垂直方向，這樣易與控制方向的同時(shí)又可上下車自如，行動(dòng)方便。為了使用方便，車把設(shè)計(jì)具有折疊機(jī)構(gòu)，只需向下翻轉(zhuǎn)壓桿便可使車把向后橫臥，便于滑板車的存放。具體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖7所示：圖7車把設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖1-車手把；2-車把；3-鎖緊箍；4-主桿；5-折疊扣及壓桿；6-前叉車把與立柱主桿均為空心圓柱碳纖維結(jié)構(gòu)，一方面，減輕車身質(zhì)量；一方面，空心圓柱便于剎車鋼索與控制線路的內(nèi)置布置，使結(jié)構(gòu)美觀緊湊。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是提供一種動(dòng)作更平穩(wěn)、轉(zhuǎn)向操作更順暢的轉(zhuǎn)向裝置，產(chǎn)品的車架前端與前叉主桿連接處的圓柱套筒上下兩端各安裝一個(gè)軸承，套嵌在前叉主桿上，使車架沿著主桿能夠自由旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到轉(zhuǎn)向目的。具體設(shè)計(jì)效果如圖8所示：圖8前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)1-車把；2-主桿；3-折疊機(jī)構(gòu)；4-轉(zhuǎn)向柱；5-前叉；6-車輪轉(zhuǎn)軸；7-車架3.6踏板與車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)車架是滑板車的主體，其作用是將車把、前后車輪、懸架等連成一個(gè)有機(jī)的整體。它不但要承受行者、貨物和車體自身重量，而且還要承受滑板車行駛時(shí)由于顛簸所產(chǎn)生的各種沖擊力。它是滑板車整車的力傳導(dǎo)與內(nèi)力平衡中心。因此，車架不但要有美觀新穎、合理的結(jié)構(gòu)形狀，而且必須有足夠的強(qiáng)度與剛度。此次設(shè)計(jì)車架依然采用碳纖維材料，車架連接前后車輪，中間做成凹陷空間，以安裝動(dòng)力電池組與控制器。為減輕車身質(zhì)量，車架設(shè)計(jì)寬度僅為200MM，但這無法滿足駕駛員雙腳站在滑板車上的舒適性，為此，專門配套設(shè)計(jì)一踏板，這里踏板不但起蓋板作用，還拓寬車架的空間結(jié)構(gòu)，更加方便的使駕駛員雙腳并立站在滑板車上，使整車的舒適性進(jìn)一步提高。并且，滑板車的整體美觀性主要由踏板體現(xiàn)而出，結(jié)合強(qiáng)度要求與美觀性，在此設(shè)計(jì)踏板為燕尾式形狀，后翹的燕尾遮擋住后驅(qū)動(dòng)輪，不但起到了擋泥板作用，還能避免駕駛員不小心踏上驅(qū)動(dòng)輪可能受到的傷害。車架與踏板具體設(shè)計(jì)尺寸參數(shù)見零件圖，整體結(jié)構(gòu)如圖9與圖10所示:圖9車架整體結(jié)構(gòu)1-轉(zhuǎn)向套筒；2-踏板固定螺孔；3-車架；4-支架安裝孔；5-電池、控制器倉；6-懸架安裝孔；7-后擺臂安裝孔圖10踏板整體結(jié)構(gòu)3.7后輪減震機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)懸架是車架與車輪之間的連接裝置，它的功用是把車輛行駛在顛簸路面時(shí)受到的各種反力傳遞到車架上，以保證車輛的正常行駛。又由于這種力是具有沖擊性的，在懸架中還應(yīng)安裝減震彈簧，使車架與車輪之間保持彈性聯(lián)系，為避免彈性系統(tǒng)受到?jīng)_擊后產(chǎn)生持續(xù)地振動(dòng)，故懸架中還應(yīng)加裝減震器，這樣駕駛員才能享受到舒適駕駛的樂趣。在此，參考汽車懸架結(jié)構(gòu)，特此為這款電動(dòng)滑板車設(shè)計(jì)一套縱臂式懸架，以增加駕駛舒適性。懸架兩擺臂由一橫梁連接，以增加穩(wěn)定性，考慮到制動(dòng)器的需要，特此為后續(xù)盤式制動(dòng)器的安裝設(shè)計(jì)定位基座，減震器與彈性元件串聯(lián)安裝，以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體化一，布局合理。懸架與減震器結(jié)構(gòu)如圖11所示，裝配效果如圖12所示。圖11懸架與減震器結(jié)構(gòu)圖圖12后輪減震機(jī)構(gòu)裝配圖1-懸架；2-減震器；3-制動(dòng)器安裝位置；4-后輪；5-后軸3.8盤式制動(dòng)器的設(shè)計(jì)制動(dòng)器作為車輛行駛安全必不可少的部件，在電動(dòng)滑板車上亦不可少。作為一款輕微簡易的滑板車，制動(dòng)器可以采用常見的鼓式制動(dòng)、V型摩擦塊式及盤式制動(dòng)等等，考慮到盤式制動(dòng)效率更高，性能較穩(wěn)定，所以此款滑板車采用單后輪固定鉗盤式制動(dòng)器。結(jié)合電動(dòng)自行車制動(dòng)器參數(shù)及自身結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)如表4所示：表4鉗盤式制動(dòng)器主要參數(shù)制動(dòng)盤直徑D制動(dòng)盤厚度摩擦襯塊平均作用半徑R120mm3mm50mm制動(dòng)盤設(shè)計(jì)成鏤空式樣，不但做到了車身輕量化，還易于制動(dòng)盤的通風(fēng)散熱。通過拉緊鋼絲繩來旋進(jìn)摩擦襯塊，最終壓緊制動(dòng)盤實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。零部件示意如圖13所示。制動(dòng)盤上的三顆定位孔使制動(dòng)盤與后輪輪轂電機(jī)上的預(yù)留螺孔通過螺釘緊固連接，制動(dòng)鉗也通過螺釘與懸架固定連接。圖13盤式制動(dòng)器示意圖第4章電動(dòng)滑板車控制系統(tǒng)本章節(jié)將對該款電動(dòng)滑板車的調(diào)速原理及控制要求進(jìn)行說明，然后對動(dòng)力電池、控制器加以選擇，以達(dá)到所需控制要求。4.1電機(jī)調(diào)速原理4.1.1直流有刷輪轂電機(jī)的工作原理

直流有刷輪轂的電機(jī)為外轉(zhuǎn)子形式，轉(zhuǎn)子與車輪輪輞為一體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上纏繞電樞線圈，定子為永磁體磁鋼?？侩娏鞯拇判?yīng)進(jìn)行工作，線圈通電后產(chǎn)生的磁場與定子磁場相互排斥，促使外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)。線圈電流方向的交替變化是隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的換向器以及與其相關(guān)的電刷完成的。4.1.2直流電機(jī)的調(diào)速原理

由直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制電壓及控制電流的關(guān)系:n=U-IRKeφ

式中n─轉(zhuǎn)速，單位為r/min；U─電樞電壓，單位為V；I─電樞電流，單位為A；R─電樞回路總電阻，單位為Ω；φ─勵(lì)磁磁通，單位為Wb；Ke─電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)決定的電動(dòng)勢數(shù)?？芍?，直流電機(jī)調(diào)速有三種調(diào)速方式：(1)改變電樞電壓U：從直流電機(jī)轉(zhuǎn)速與控制電壓及控制電流的關(guān)系可知，電機(jī)轉(zhuǎn)速n會(huì)隨著電樞電壓U的變化而隨之改變。但是在改變U時(shí)，在保證電機(jī)壽命安全的情況下，只能向額定電壓以下改變，可見這種調(diào)速也只能使電機(jī)的轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速，其轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的下限受低速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的限制。(2)改變勵(lì)磁磁通φ：他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流一般只能向小于額定勵(lì)磁電流的方向變化，因此磁通總是小于額定值，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在額定電樞電壓下都將高于額定轉(zhuǎn)速，其機(jī)械特性向上移動(dòng)，減弱磁通升速，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速受電動(dòng)機(jī)換向機(jī)構(gòu)的限制，因此調(diào)節(jié)范圍不大。(3)改變電阻R：通常是在電樞回路中再串連一些附加的電阻，只能進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，并且附加電阻上的損耗較大咖電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性較軟，一般應(yīng)用于少數(shù)小功率場合。工程上常用的主要是前兩種調(diào)速方法，調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速時(shí)的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性如圖14所示。圖14直流電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速和調(diào)磁調(diào)速機(jī)械特性圖

調(diào)節(jié)電樞端電壓是在要求實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速控制系統(tǒng)中最普遍采用的一種調(diào)速方法。早期，人們廣泛利用由晶閘管構(gòu)成的V-M系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，但隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，可獲得可調(diào)直流電壓的PWM系統(tǒng)迅速占領(lǐng)了市場，圖15是脈寬調(diào)制型調(diào)速系原理示意圖。a)原理圖b)波形圖圖15脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理圖開關(guān)S表示脈寬調(diào)制器，調(diào)速系統(tǒng)的外加電源電壓Us為固定的直流電壓，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，直流電流經(jīng)過S給電動(dòng)機(jī)M供電；當(dāng)開關(guān)S打開時(shí)，直流電源供給M的電流被切斷，M經(jīng)二極管VD續(xù)流，電樞兩端電壓接近為零。如果開關(guān)S按照某固定頻率通斷而改變每周期內(nèi)的接通時(shí)間ton時(shí)，控制脈沖寬度相應(yīng)改變，從而改變了電動(dòng)機(jī)兩端平均電壓，達(dá)到調(diào)速目的[7]。波形圖如4-2b所示，電動(dòng)機(jī)平均端電壓為Ud=1T0tonUsdt=tton—開關(guān)S?=ton可見，電動(dòng)機(jī)平均端電壓Ud4.2電動(dòng)滑板車控制要求電動(dòng)滑板車以體積小，質(zhì)量輕，出行方便等因素廣受大家喜歡。在控制方面，要求通過調(diào)速轉(zhuǎn)把可對電機(jī)進(jìn)行速度平滑控制；通過剎車，可實(shí)現(xiàn)斷電制動(dòng)；同時(shí)，為控制電路及電源的安全，要有相應(yīng)的保護(hù)電路，使其具有響應(yīng)速度快、控制運(yùn)行穩(wěn)定、免維護(hù)等特點(diǎn)[8]。目前市面上的大部分控制器都只有欠壓保護(hù)功能，而對于負(fù)載過大可能引起的大電流未給予保護(hù)，應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？刂破骺刂圃砣鐖D16所示。圖16控制器控制原理4.3動(dòng)力電池的選擇動(dòng)力電池作為車輛的動(dòng)力源，要求能夠一定時(shí)間內(nèi)大電流放電。目前，市場上主要采用鎳氫電池、鉛酸電池、鎳鎘電池及鋰電池等幾種作為車用動(dòng)力電池。鉛酸電池是目前應(yīng)用最廣泛的一種電池，其價(jià)格低廉，容易被消費(fèi)者接受，但其長期低電量使用會(huì)加速鉛酸電池的老化。鋰電池是目前最小的電動(dòng)車蓄電池，為電動(dòng)自行車的小型化要求提供了條件[9]。由于所設(shè)計(jì)的是一種輕微簡易的電動(dòng)滑板車，相對電動(dòng)車來說，無論是在體積上還是在重量上，都是無法相比的。所以對于體積更小的滑板車，鋰電池是最理想的選擇。本次設(shè)計(jì)擬采用市場上一款雙葉牌鋰動(dòng)力電池，其規(guī)格參數(shù)如表5所示：表5動(dòng)力電池參數(shù)設(shè)計(jì)規(guī)格具體參數(shù)標(biāo)稱電壓36V充電電流3.6A工作電流10-20A重量5kg容量12Ah過充保護(hù)電壓42V尺寸230*58*146mm圖17動(dòng)力電池實(shí)物圖4.4控制器的選擇查閱相關(guān)資料，決定采用新旭36V有刷直流控制器，該控制器采用LM339為主控芯片，控制器有電源電路、啟動(dòng)電路、剎車調(diào)速電路、PWM調(diào)制電路、欠壓保護(hù)電路及過電流保護(hù)電路6個(gè)單元電路組成[10]?？刂齐娐穲D如圖18所示。圖18控制器控制電路圖（1）供電電路：動(dòng)力電池的36V直流電壓直接加到電動(dòng)機(jī)的供電端，同時(shí)該電壓經(jīng)三端穩(wěn)壓器IC1LM7812穩(wěn)壓后輸出+12V直流電壓，為VT1、VT2和IC2(LM339)供電，同時(shí)該電壓再次送入IC3LM78L05，由其輸出+5V直流電壓，為調(diào)速轉(zhuǎn)把等部件提供工作電壓。（2）啟動(dòng)電路：電動(dòng)滑板車接通電源時(shí)，直流12V電壓給IC2A的3腳提供工作電壓，lC2中IC2A與IC2B分別構(gòu)成PWM信號(hào)調(diào)制和鋸齒波信號(hào)產(chǎn)生電路,由1腳輸出PWM信號(hào)，經(jīng)VT1、VT2放大后去驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)晶體管VF3、VF4，此時(shí)電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)工作。（3）剎車電路：該電路的剎車電路主要是由閘把開關(guān)、VD1和IC2內(nèi)部電路構(gòu)成的。當(dāng)捏下閘時(shí)閘把的常開開關(guān)閉合導(dǎo)通時(shí)，IC2A7腳接地，此時(shí)IC2A的1腳變?yōu)榈碗娖?，使VT1、VT2截止，場效應(yīng)晶體管VF3、VF4也停止工作，實(shí)現(xiàn)剎車斷電制動(dòng)。（4）PWM調(diào)制電路：采用四電壓比較器LM339中的IC2A與IC2B共同組成PWM調(diào)制電路，如上圖4-5所示。其中，IC2B產(chǎn)生震蕩鋸齒波電路，產(chǎn)生的震蕩鋸齒波信號(hào)經(jīng)IC2A比較后輸出不同占空比的方波。最后再由VT1、VT2放大而驅(qū)動(dòng)功率管，控制輪轂電動(dòng)機(jī)電源通電導(dǎo)通時(shí)間，進(jìn)而控制其轉(zhuǎn)速。（5）保護(hù)電路：四電壓比較器LM339中的IC2C與IC2D分別起過電流保護(hù)與低電壓保護(hù)作用，當(dāng)發(fā)生上述現(xiàn)象時(shí)，其輸出引腳輸出低電平，鎖住PWM調(diào)制。正常情況下，IC2A7腳的電壓由調(diào)速轉(zhuǎn)把的霍爾感應(yīng)電壓控制，感應(yīng)電壓越高，輸出的PWM占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高。控制器參數(shù)如表6所示：表6控制器參數(shù)表規(guī)格參數(shù)額定電壓36V額定功率250W欠壓保護(hù)31.5V限流保護(hù)15±1A適配電機(jī)36V250W轉(zhuǎn)把電位5V剎車點(diǎn)位低電位剎車大小尺寸長7.5cm，寬5.3cm，高2.1cm第5章輕微簡易電動(dòng)滑板車三維建模5.1機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖19，凹陷式的踏板和車架組成車體部分，動(dòng)力電池與整車控制器固定在車架凹陷的箱體中，由上方的踏板密封；后驅(qū)動(dòng)輪轂電機(jī)通過懸架、減震器與車架相連；前叉桿通過車架前端的轉(zhuǎn)向柱與車架相連，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。車把不僅能折疊，以使攜帶存放方便，而且還能自由調(diào)節(jié)高度，能適用與更多人群，折疊效果如圖20所示。圖19輕微簡易電動(dòng)滑板車結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)圖20折疊效果圖所設(shè)計(jì)的輕微簡易電動(dòng)滑板車參數(shù)要求如表7：表7電動(dòng)滑板車參數(shù)表車長車寬車把高度最小離地間隙最大載重最高車速1006mm560mm950m--1325mm≥90mm150kg20km/h5.2CATIA軟件簡介CATIA是由法國的DassaultSystem公司開發(fā)，專門應(yīng)用于飛機(jī)、汽車、輪船等機(jī)械產(chǎn)品的一款CAD/CAE/CAM設(shè)計(jì)軟件。因其使用方便、功能強(qiáng)大、質(zhì)量可靠等被廣泛應(yīng)用于各個(gè)機(jī)械領(lǐng)域，且一直是業(yè)界的主導(dǎo)地位[11]。由于本人以前從未接觸該軟件，所以此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從零基礎(chǔ)開始對CATIAV5軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)并加以運(yùn)用，占用了較多的時(shí)間，初步了解CATIAV5是由很多模塊組成，此次設(shè)計(jì)主要應(yīng)用到了零件設(shè)計(jì)模塊、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)模塊、裝配設(shè)計(jì)模塊及實(shí)時(shí)渲染模塊等。5.3輕微簡易電動(dòng)滑板車實(shí)體建模此次滑板板車實(shí)體建模主要包括四個(gè)部分，對于其他一些小的零部件的建模這里不再贅述，詳情請查看零件圖。（1）車把與前叉桿；（2）車體部分(包括車架、踏板)；（3）懸架部分；（4）制動(dòng)部分。5.3.1車把與前叉桿實(shí)體建模車把是電動(dòng)滑板車行駛方向的操縱部件，其上還裝有調(diào)速轉(zhuǎn)把和剎車裝置。車把與立柱均采用空心結(jié)構(gòu)，既滿足輕量化設(shè)計(jì)要求；又便于剎車鋼索與控制線路的內(nèi)置布置，使外觀美觀。不僅如此，為空心結(jié)構(gòu)的車把與立柱方便了高度的可伸縮調(diào)節(jié)性，使車把高度調(diào)節(jié)范圍可適用于身高在1.2M—1.8M范圍的人群。此外，主桿與前叉桿通過銷釘連接實(shí)現(xiàn)的可折疊功能，更加方便了滑板車的使用性能。本部分的車把、主柱與前叉的實(shí)體模型建立是基于CATIAV5的創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)兩平臺(tái)相結(jié)合的基礎(chǔ)上完成的，車把與主桿實(shí)體模型如圖21所示，設(shè)計(jì)時(shí)運(yùn)用了凸臺(tái)、凹槽及倒角等基本的命令創(chuàng)建而成。前叉則是通過掃掠、分割、厚曲面等命令建立模型，如圖22所示。圖21車把與主桿外形三維模型圖22前叉結(jié)構(gòu)三維模型圖5.3.2車體部分實(shí)體建模車體部分包括車架與踏板。此次設(shè)計(jì)采用車架與踏板相組合的方式，車架連接前后車輪，中間做成凹陷空間，以安裝動(dòng)力電池與控制器，如圖23所示。燕尾式的踏板蓋在上面，并且拓寬車架寬度，可以使駕駛者自然的雙腳并立站在滑板車上。后翹式燕尾遮擋住后驅(qū)動(dòng)輪，不但起到了擋泥板作用，還能避免駕駛員不小心踏上驅(qū)動(dòng)輪可能受到的傷害，如圖24所示。車架的后端預(yù)留設(shè)計(jì)了懸架與減震的連接孔，以方便連接后輪。前端為A字形轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以便于前叉連接。車體部分的的實(shí)體模型建立也是基于CATIAV5的創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)與零件設(shè)計(jì)兩平臺(tái)相結(jié)合的基礎(chǔ)上完成的。設(shè)計(jì)時(shí)，首先在草圖環(huán)境中添加草圖，然后運(yùn)用一系列的凸臺(tái)、凹槽、掃瓊、后曲面及倒圓角等命令逐級(jí)創(chuàng)建而成。圖23車架結(jié)構(gòu)圖圖24踏板結(jié)構(gòu)圖5.3.3懸架部分實(shí)體建模懸架部分零件很多，特別是減震器，包括彈性元件、阻尼器、擋圈、連接桿等等，主要起到承載整車質(zhì)量及緩和路面對車輪的沖擊作用，以保證車輛的正常行駛及舒適性。在此，通過CATIAV5的零件設(shè)計(jì)平臺(tái)、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)平臺(tái)及裝配平臺(tái)設(shè)計(jì)一套縱臂式懸架。懸架與減震器結(jié)構(gòu)形狀如圖25中a和b所示，懸架兩擺臂由一橫梁連接，以增加穩(wěn)定性，考慮到制動(dòng)器的需要，特此為后續(xù)盤式制動(dòng)器的安裝設(shè)計(jì)定位基座，減震器與彈性元件串聯(lián)安裝，以體現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體化一，布局合理。懸架裝配效果如圖26所示。a)懸架結(jié)構(gòu)b)減震器總成圖25懸架與減震器結(jié)構(gòu)圖圖26懸架裝配示意圖所有連接為螺栓連接，由于CATIAV5具有標(biāo)準(zhǔn)零件庫調(diào)用功能，在設(shè)計(jì)時(shí)直接調(diào)用螺栓及螺母等零件。這樣一來，使工作量與設(shè)計(jì)用時(shí)得到有效減小。5.3.4制動(dòng)器實(shí)體建模在此，通過CATIAV5的零件設(shè)計(jì)平臺(tái)、創(chuàng)成式外形設(shè)計(jì)平臺(tái)及裝配平臺(tái)設(shè)計(jì)一套盤式制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)裝配效果如圖27所示。制動(dòng)盤設(shè)計(jì)成鏤空式樣，不但做到了車身輕量化，還易于制動(dòng)盤的通風(fēng)散熱。制動(dòng)盤上的三顆定位孔使制動(dòng)盤與后輪輪轂電機(jī)上的預(yù)留螺孔通過螺釘緊固連接，制動(dòng)鉗也通過螺釘與懸架預(yù)留孔通過螺栓固定連接。圖27盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)裝配效果5.4輕微簡易滑板車的渲染設(shè)計(jì)渲染(RealTimeRendering)是CATIA基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)模塊（CATIAInfrastructure）其中一功能塊，可以模擬材料紋理映射，賦予圖形以逼真效果。與之相配合使用的還有圖片工作室（PhotoStudio），通過CATIA的圖片工作室，可以對所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行箱體環(huán)境設(shè)置、燈光布置、攝像機(jī)位置視角、背景添加等等一系列的實(shí)時(shí)渲染，最后對生成的高質(zhì)量照片級(jí)圖像直接保存。這樣，自己所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品就能立即逼真有效的展現(xiàn)在客戶面前，方便快捷，大大節(jié)省了開發(fā)成本，縮短了研制時(shí)間[11]。通過自己對CATIA渲染模塊連續(xù)三天學(xué)習(xí)與應(yīng)用，我嘗試了多種多樣的渲染效果，分別對各個(gè)零部件進(jìn)行材質(zhì)添加，以交互式方式實(shí)時(shí)創(chuàng)建了真實(shí)的渲染效果，如圖28中a、b、c、d所示。a)b)c)d)圖28滑板車渲染效果圖第六章產(chǎn)品性能分析6.1動(dòng)力性計(jì)算我們知道，車輛在行駛時(shí)會(huì)受到各種各樣的阻力，必須施加一驅(qū)動(dòng)力Ft，才能保證車輛行駛。而當(dāng)驅(qū)動(dòng)力Ft與總阻力F相等時(shí)，滑板車將保持勻速行駛[12]。根據(jù)交通法規(guī)，非機(jī)動(dòng)車輛最高行駛速度不得超過20KM/h,可以此來對該車的動(dòng)力性與續(xù)航里程進(jìn)行計(jì)算6.1.1驅(qū)動(dòng)力電動(dòng)滑板車在行駛時(shí)可建立以下動(dòng)力平衡方程式：Ft

=Fr+Fw

+式中Ft—后輪驅(qū)動(dòng)力；Fr—車輪滾動(dòng)阻力；

FwFiFj—上坡時(shí)的坡道阻力。在此，假定駕駛員為一成年男性，其體重75KG，身高175CM。電動(dòng)滑板車在無風(fēng)的平坦路面上勻速行駛，因此，F(xiàn)i和FFt=Fr+（1）滾動(dòng)阻力F

Fr=f*G

（式中f常取值0.018；G為電動(dòng)滑板車的總質(zhì)量。帶入數(shù)據(jù)得F

（2）空氣阻力Fw由公式Fw=CD式中CD—空氣阻力系數(shù)，常取CD=0.86Ua—行駛速度（km/h）；A一迎風(fēng)面積（m），在滑板車中為駕駛員身體在行駛方向的投影面積，滑板車的可忽略不計(jì)；由人機(jī)工程學(xué)可知[14]，人體表面積計(jì)算公式B=61H+128w-1529（cm2）式中H—駕駛員身高（cm）；W—駕駛員體重（kg）；則駕駛員身體在行駛方向的投影面積面積可粗略A=B/2帶入數(shù)據(jù)H=175cm,W=75,得B=61x175+128x75-1529=18746cm則A=B/2x10-4=0.9373帶入數(shù)據(jù)CD=0.9，Ua=20KM/hFw=0.86x0.9373x202/21.15=從而驅(qū)動(dòng)力：Ft=Fr十Fw6.1.2輸出功率由于采用輪轂電機(jī)，電動(dòng)滑板車的電機(jī)輸出扭矩Me，直接傳動(dòng)到主動(dòng)車輪上，即Mt=M由公式：Ft=Mt/r

式中Mt—驅(qū)動(dòng)扭矩（N·m）；R—驅(qū)動(dòng)輪半徑（m）；得Mt=3.0948N·根據(jù)Me=9549Pe式中n—原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(

r/min)；

Pe—電動(dòng)機(jī)的輸出功率（kW）又由Ua=0.377n·r(km/h)其中r車輪半徑為0.1m，可得滑板車以20KM/h速度行駛時(shí)的轉(zhuǎn)速n:n=530.52r/min根據(jù)(4)(8)(9)得：

Pe=M可知額定功率為250W的電動(dòng)機(jī)在滑板車最高車速行駛時(shí)輸出功僅有172W，有足夠的后備功率來實(shí)現(xiàn)滑板車的加速性能及爬坡要求，動(dòng)力性良好。6.2續(xù)航里程的計(jì)算根據(jù)蓄電池的基本電特性，蓄電池的容量以Ah表示。它等于放電時(shí)間與放電電流的乘積即：Ce=I·t

式中Ce—電池容量（Ah）I—放電電流（A）；t—放電時(shí)間（h）；由直流電機(jī)的功率與其電壓、電流的關(guān)系：P=U·I(W)

（12）可知，當(dāng)輸出功率P等于172W時(shí)，消耗電流：I=P/U=4.8A這樣,可以根據(jù)已知條件及公式(11)(12)，得出該滑板車動(dòng)力電池放電時(shí)間：t=Ce可知，該滑板車以最高車速20KM/h可以行使2.5h,即續(xù)行里程可以達(dá)到50KM。6.3滑板車制動(dòng)性計(jì)算6.3.1制動(dòng)性分析由滑板車行駛平衡方程（3）式可知，滑板車在勻速行駛時(shí)會(huì)受到滾動(dòng)阻力與空氣阻力的阻礙，但為了使其盡快停止，必須對其施加一地面制動(dòng)力FXb，但它的值不能超過附著力F