電動自行車設計成稿

1、自行車設計學院：機械工程學院專業(yè)：工業(yè)設計班級：0842姓名：學號：指導教師：目錄第1章 設計項目分析及市場調研11.1 自行車的基本了解及分析11.2自行車的市場調研11.3市場調研分析總結自行車的設計方向8第2章 方案設計102.1 設計理念102.2方案設計及定案10第3章 設計展開133.1 功能設計133.2結構設計153.3 形態(tài)設計153.4人機尺寸設計153.5 材料設計163.6 色彩設計173.7 三視圖 183.8 效果圖 183.9 展板效果圖18第4章 設計說明18參考文獻19第1章 設計項目分析及市場調研1.1 自行車基本了解及分析本設計項目為自行車，目前在市場上該

2、類產品比較多，所以此次設計的突破性比較大。主要從它的工作原理以及外觀造型和目前在電動自行車方面解決一些不達標設計方面進行。所以本次課程設計圍繞這三個方面著手調研及分析與設計。自行車electricbicycle(以下簡稱電動車)是以蓄電池、鋰電池等電能作為輔助能源，具有兩個車輪，能實現人力騎行、電動或電助動功能的特種自行車。自行車的型號以td(特種自行車種類的電動自行車類)冠號。它雖然具有普通自行車的外表特征(甚至具有摩托車的外表特征)，但是主要的是，它是在普通自行車的基礎上，安裝了電機、控制器、電池、轉把閘把等操縱部件和顯示儀表系統的機電一體化的個人交通工具。1.2 自行車市場調研 調研計劃

3、表1-1 調研計劃表調研小組成員調研時間調研方式調研地點王家祥5月1日9日實地觀察調研各大商場、電動自行車售出場地、使用人群(學校，機關，單位等等。)5月10日15日問卷調查5月16日20日網絡調研各大設計網站以下是為針對此次設計項目而設計的市場調研問卷。電動自行車調查問卷您好！我是吉林工程技術師范學院工業(yè)設計系的學生，我正在進行一項有電動自行車需求狀況的問卷調查，希望從您這里得到有關消費者對電動自行車需求方面的市場信息。謝謝合作！1、您的年齡？ A、 20歲以下    B、 20-40歲    C、40歲以上2、您的職業(yè)？A、機關事

4、業(yè)單位工作人員 B、個體工商戶 C、企業(yè)工作人員 D、自由職業(yè)者 E、無職業(yè)者 F、在校學生 G、退休或離退休人員 H、其他（）3、您購買電動自行車的目的？A、便于上下班工作 B、便于生活出行（帶貨、買菜等） C、其它（ ）4、您希望電動自行車的壽命是多長時間？A、3年以內 B、3年8年 C、8年以上5、您所熟悉電動自行車的牌子是？A、捷安特 B、鳳凰 C、綠源 E、萬寶龍 G、大陸鴿 H其它（ ）6、你能把電動自行車的形態(tài)跟以下哪種事物聯系起來？A、字母 B、動物 C、植物 D、文具7、您認為電動車哪些部件最容易出現質量問題？A、電瓶 B、車架 C、電機 D、剎車系統 E、調速系統8、您比較

5、注重電動自行車哪些方面？（可多選） A、外觀 B、價格 C、性能 D、售后服務 E、質量 F、其他_9、您認為電動自行車的優(yōu)點和缺點是？便捷的 - - - - - 不便捷的不安全的- - - - - 安全的便宜的 - - - - - 昂貴的不環(huán)保的- - - - - 環(huán)保的流行的 - - - - - 不流行的10、如果購買電動自行車，您的心理價位是多少？ A、1000以下 B、1000-1500 C、1501-2000 D、2001-2500 E、2500以上11、你認為電動自行車對新能源的利用是否有必要？ A、有 B、沒有12、假如您要購買電動自行車，您會通過哪些渠道獲取相關信息？（可多選）

6、 A、報紙雜志或電視廣告 B、上網瀏覽 C、聽朋友介紹 D、購買現場聽營業(yè)員解說 E、其他_13、您對電動自行車售后服務的滿意程度？（請在對應選項上打鉤）很滿意比較滿意一般不太滿意很不滿意維修質量服務態(tài)度服務收費服務及時14、您作為一個潛在消費者，對目前的電動自行車有關方面有何要求或建議。_ 對您所提供的協助我們再次表示感謝！1.2.2 調研實施由于本次市場調研主要以調查問卷為主，以網絡和實地調研為輔的方式進行的，所以在先期的調研中分別在各大網站搜索引擎進行網絡調研，以下是本次網絡調研中所搜集的相關資料。1、 針對電動自行車功能調研電動自行車，是指以蓄電池作為輔助能源，具有兩個車輪，能實現人力

7、騎行、電動或電助動功能的特種自行車。根據國家標準對設計最高時速、空車質量、外形尺寸的相關規(guī)定，電動自行車歸屬非機動車管理范疇，應同時具備以下5個特征：必須具備腳踏行駛功能，蓄電池只作為輔助能源；必須具備兩個車輪；設計車速不大于20公里/小時；整車重量不大于40公斤；輪胎寬度（胎內）不大于54毫米。 電動自行車的型號以TD（特種自行車種類的電動自行車類）冠號。它雖然具有普通自行車的外表特征（甚至具有摩托車的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行車的基礎上，安裝了電機、控制器、蓄電池、轉把閘把等操縱部件和顯示儀表系統的機電一體化的個人交通工具。 主要部件的簡介：充電器充電器是給電池補充電能的裝置

8、，一般分二階段充電模式與三階段模式兩種。二階段充電模式：先恒壓充電，充電電流隨電池電壓的上升逐漸減小，等電池電量補充到一定程度以后，電池電壓會上升到充電器的設定值，此時轉換問涓流充電。三階段充電模式：充電開始時，先恒流充電，迅速給電池補充能量；等電池電壓上升后轉為恒壓充電，此時電池能量緩慢補充，電池電壓繼續(xù)上升；達到充電器的充電終止電壓值時，轉為涓流充電，以保養(yǎng)電池和供給電池的自放電電流。 電池電池是提供電動車能量的隨車能源，目前電動車主要采用鉛酸電池組合。另外鎳氫電池與鋰離子電池也已在一些輕便折疊電動車上開始使用了。 使用提示：控制器主控板為電動車主回路，具有較大工作電流，會發(fā)出較大熱量。因

9、此，電動車不要停放在陽光下曝曬，也不要長時間淋雨，以免控制器出故障。 1）低于市場平均批發(fā)價的電池堅決不買。 2）沒經過2年以上的市場考驗的產品。 3）沒有電動車廠家配車的電池堅決不買。 4）高價電池，如果不是大廠生產的，堅決不買。 5）改變國家標準尺寸的電池堅決不賣。 6）5A放電，30秒時電壓高于12.68V的堅決不賣，90%以上是短命電池。檢測電池的最簡單方法：5A放電，30秒時電壓低于12.63，前3分種電壓不降反升，反升越多，質量越好。轉把、閘把、助力傳感器轉把、閘把、助力傳感器等是控制器的信號輸入部件。轉把信號是電動車剎車速度信號。閘把信號是當電動車剎車時，閘把內部電子電路輸出給控

10、制器的一個電信號；控制器接收到這個信號后，就會切斷對電機的供電，從而實現剎車斷電功能。助力傳感器是當電動車處于助力狀態(tài)是檢測騎行腳蹬力回腳蹬速度信號的裝置?？刂破鞲鶕婒寗庸β?，以達到人力與電力自動匹配，共同驅動電動車旋轉?？刂破骺刂破魇强刂齐姍C轉速的部件，也是電動車電氣系統的核心，具有欠壓、限流或過流保護功能。智能型控制器還具有多種騎行模式和整車電氣部件自檢功能?？刂破魇请妱榆嚹芰抗芾砼c各種控制信號處理的核心部件。電機電動自行車最重要的配件是電機，一輛電動自行車的電機基本決定了這輛車的性能和檔次。目前電動自行車所使用的電機大都是高效稀土永磁電機，其中主要又分高速有刷+齒輪減速電機、低速有刷電

11、機和低速無刷電機三種，目前以高速有刷+齒輪減速電機性能最好，價格也貴；低速有刷電機要便宜一些，但性能要差一些；無刷電機由于對控制器質量要求極高，上市的品牌不多，普通消費者購買時最好挑選品牌。 電機是將電池電能轉換機械能，驅動電動車輪旋轉的部件。在電動車上使用的電機，其機械結構、轉速范圍與通電形式上有許多種。常見的有：有刷有齒輪轂電機、有刷無齒輪轂電機、無刷無齒輪轂電機、無刷有齒輪轂電機、高磁盤電機、側掛電機等。 使用提示：充電時。保持充電器通風良好。如果在充電過程聞到異味或充電器外殼溫度過高，請立即停止充電，檢查，處理。燈具、儀表燈具、儀表部分是提供照明并顯示電動車狀態(tài)的部件組合。儀表一般提供

12、電池電壓顯示、整車速度顯示、騎行狀態(tài)顯示、燈具狀態(tài)顯示等。智能型儀表還能顯示整車各電氣部件的故障情況。2、相關品牌調研十大品牌電動自行車：1）王派（年產電動車100萬輛,國家免檢產品 中國馳名商標）2）新日（電動車行業(yè)骨干企業(yè),國家免檢產品）-成龍代言3）雅迪（大型電動車企業(yè),江蘇名牌）-HSE代言4）雅馬哈（日本品牌，質量過關）5）速派奇（江蘇名牌.年產電動車能力達200萬輛）6）捷安特 (中國馳名商標,中國名牌,一線品牌/牌子)7）比德文（年生產能力200余萬輛，國內最大的電動車生產企業(yè)之一）-劉德華代言8）洪都 (一線品牌/牌子,中國十大品牌電動車,特大型骨干企業(yè)) 9）小鳥 (天津市著

13、名商標,天津泰豐小鳥電動車有限公司) 10）邦德.富士達 (中國馳名商標,電動車十大品牌,天津)3、電動自行車發(fā)展趨勢 電動自行車新一輪洗牌悄然進行一事，在電動自行車行業(yè)和讀者中引起較大反響。業(yè)內人士表示，電動車正逐步由區(qū)域性品牌向全國性知名品牌邁進。 據了解，目前電動車已經不僅僅是車型、價格和店面圈地等這些表面現象的競爭，而是悄悄展開了產品內在品質和服務的競爭。 按照常理，經銷商只負責產品的銷售，對產品自身的品質一般較少過問?！霸谝酝妱榆囦N售過程中，銷售力都大于產品力，純粹是為了銷售而銷售?！遍L春屹林商貿公司常務副總魏小明介紹說，隨著競爭的日益成熟，商家對產品品牌和品質的關注度也

14、越來越高。 隨著電動自行車競爭的加劇，經銷商靠賣概念占領市場的時代即將成為過去?！坝械母拍钚麄骷儗僮犹摓跤小?。“說白了電動車技術含量很低，追根究底應該在精工細作上下工夫?！?消費者看重的是質量、服務。隨著消費理念越來越成熟，消費者在購物時更加理性，售后服務也越來越受到消費者的重視。長春市民周偉良就說：“我買電動車時先看他們的售后服務有沒有保障，有保障了我才買。” 對此，商家對消費者的需求心領神會。“服務是從屬于銷售的，好品牌還應該服務周到。小品牌經銷商只重眼前利益，不要說服務網點了，有的連售后服務點都沒有，所以買了這樣的電動車，連最起碼的權利都無法保障。”魏小明說。 在同質化競爭的形勢下，除了

15、要開發(fā)出有自己特色的產品，更要保證產品和服務的質量。 2004年，中國生產的電動自行車占世界總產量的60%，中國的電動自行車，無論是產量還是技術含量，在世界上都走在了前列，在未來的發(fā)展過程中如果能夠有效的突破瓶頸，在鞏固國內市場的同時，大力發(fā)展國際市場，前途一片光明。2004年、2005年不斷高漲的石油價格給發(fā)達國家?guī)砹艘坏佬碌娘L景：這就是自行車的回歸和電動自行車的應用。越來越多的明智人士認識到：汽車不是唯一的、最佳的交通工具。按照2005年9月香港的油價，一輛普通轎車月行駛1000公里，汽油費高達人民幣1000元以上。從1997年開始，世界許多國家政府都已適當限制汽車、摩托車、助力車，日本

16、、美國、法國等國家通過法律明確電動自行車作為一種特殊自行車的地位鼓勵人們積極使用。2005年，中國生產的電動自行車，有30%出口到幾十個國家和地區(qū)。各種跡象表明，世界將成為中國的電動自行車生產的巨大市場，而中國將是世界電動自行車的最大工廠。 理由： 1）中國自行車產業(yè)有較強的競爭力，在國際市場地位穩(wěn)固，產品具有相當信譽，為電動自行車的出口奠定了很好的基礎。 2）中國電動自行車經過10年的發(fā)展，在技術上處于領先地位，可以適應各個國家不同的技術要求。 3）中國已經建立了豐厚的電動自行車零部件的生產基地和多達600家以上的整裝企業(yè)，能夠滿足世界各地的需求。 4）國外勞動力成本不斷提高，而中國近幾年勞

17、動力成本穩(wěn)中有降，在國際市場上有很強的競爭力。日本等一些經濟較發(fā)達的國家正尋求將本國的電動自行車生產向勞動成本相對較低的國家和地區(qū)轉移，中國具有明顯優(yōu)勢。 5）幾十年來，中國在自行車出口的過程中，建立較為完善的國際營銷網絡，為電動自行車的出口提供了優(yōu)越的條件。4、電動自行車發(fā)展技術1）中國電動自行車在力矩傳感器技術和集成電路控制器技術的應用上一直居于世界領先地位，有實力的企業(yè)已經在把集成電子和數碼技術應用在控制器、電機閥控、充電控制等部件上，智能型電動自行車將是未來發(fā)展的制高點。 2）傳統的鉛酸電池由于可能造成二次污染、自身重量大、充電速度慢、使用壽命短而成為電動自行車的致命弱點。目前中國鎳氫

18、電池的應用技術已經逐步成熟，鋰電池的安全問題一旦解決，也可以得到普及。技術領先的電動自行車生產企業(yè)要加大對新型能源的研究，降低新型電池的成本，給電動自行車更強的“生命源”。 3）加強對充電技術的研究，大幅提高充電效能，延長蓄電池使用時間。據有關專家研究，現在市場上損壞的蓄電池有80%是被劣質的充電器充壞的。近年中國已有高新技術公司開始這方面的研究，把常規(guī)充電改為變幅脈沖和數碼控制技術，有效控制電池在充電過程中的失水量，保證了充電的均衡性，提高了電池的使用壽命。 4）把高科技含量的復合材料及高強度輕合金材料將更多地應用于電動自行車的制造。在成功應用鋁合金材料的同時，采用鈦合金、鉻鉬鋼等輕質、高強

19、度材料和碳纖維及其他高分子復合材料。加大電動自行車強度，減輕電動自行車重量。使自行車的性能和制造工藝發(fā)生革命性的變化。 5）加強電動自行車電機的研究，開發(fā)應用新型能源的高效節(jié)能電機，高效補償電機，進一步提高電動自行車的能源使用效率。 6）加快對國際新技術、新材料的應用，在輪胎、蓄電池和配件生產中采用納米材料，使電動自行車更輕、更快、行駛得更遠。 7）更廣泛地將計算機和微電子技術應用在電動自行車產品設計、模具加工以及生產過程中，不斷提高生產自動化程度和完善生產工藝技術。 8）電動自行車生產企業(yè)和國家研究所、高等院校合作，系統提升產品的科技含量，形成擁有自主知識產權的技術與產品，繼續(xù)在世界電動自行

20、車的技術領域保持領先的地位。1.3 市場調研分析總結 電動自行車的設計方向通過一段時間的市場調研，分析出目前大眾對電動自行車的功能和它的未來發(fā)展持樂觀態(tài)度。經過我的分析，認為電動自行車的工作原理和外觀造型以及對新能源的利用方面加以開發(fā)利用，并且把人與產品的整個交互過程分為三個階段：1）購買前階段：潛在消費者通過產品廣告及營銷策略所傳達的信息與產品進行交互。 2）購買階段：消費者在產品零售店時通過零售人員的服務和試用產品與產品進行交互。 3）購買后階段：用戶通過反復使用、展示、清理或討論產品等行為，實現與產品的交互。通過以上市場調研和分析，得出該產品設計如下：1）充分分析產品的使用環(huán)境，使用方式

21、，以及使用的人群不同從而確定其外形，色彩，材料等要素。2）要保證電動自行車與使用者的契合：收集各種電動自行車的相關資料，展開設計中進行人機工程學的分析，從而保證電動自行車與環(huán)境和人的匹配。3）對使用者的功能需求和使用愛好進行調查分析，設計出實用且吸引人的附加功能。根據問卷調查的結果，大約有60%的男性喜歡騎自行車，他們的年齡多數集中在16歲到30歲之間，有40%的女性對電動自行車也很感興趣。他們對自行車的色彩搭配，功能要求，造型輕巧方面有自己獨特的見解，而且在環(huán)保方面也很重視，所以他們希望電動自行車的材料是可以重復利用的，并且它可以隨時拆裝，以此方便隨身攜帶和儲存。并且電動自行車的各個零件之間

22、是可以拆裝和調節(jié)的，以此方便家中別的人群使用，這樣及經濟又環(huán)保。產品用戶群的定位是16-30之間的青年一代，這樣就要求產品的形態(tài)要適合這類人群的實用，考慮到人機工程學的應用，此款產品的形態(tài)設計采用了簡潔大方的造型，還運用了仿生設計的原理，以適應時代的潮流。功能結構設計遵循人機工程學的理論指導。從消費者的需求和時代的要求出發(fā)，從多角度、多方位進行綜合考察研究，切實、準確地保證產品的實用功能和審美功能的合理實現。此電動自行車的功能設計將采用力矩傳感技術、蓄電池儲備轉換系統、GPRS導航系統以及MP3功能這四個主要核心功能。此款電動自行車的結構設計將運用現在主流的可回收綠色環(huán)保結構設計和易拆卸結構設

23、計這兩種結構設計。原因是因為第一要響應國家低碳生活的設計理念所以采用環(huán)保的并且是可以便于回收的結構設計，不至于在產品后期報廢后難于處理。第二是因為考慮到使用人群，有特殊的結構，運用了方便拆卸的結構，這樣易于使用者組裝和自我維修。第2章 方案設計2.1 設計理念通過以上三種方式的調研以及問卷調查的結果，在我的大腦中初步有了一個設計理念，此次產品設計課程設計的電動自行車設計運用仿生設計原理，整體車身要以字母為設計元素。由于目標人群定位在1630歲得青年，所以在造型的設計上要求簡單、大方、具有霸氣和靈氣。在功能上要適應時代潮流的發(fā)展，除了原有電動自行車所具有的功能外，還想添加娛樂功能和導航系統。在材

24、質的選擇上要利用新能源，復合型的材料既輕巧又環(huán)保，廢舊的材料還可以進行二次利用，避免多次浪費。色彩的搭配上要選擇較陽光的色彩，該車還可以調節(jié)高度，一車多人用，經濟環(huán)保?？偨Y：通過以上設計理念的指導思想,電動自行車的設計構思初步完成。2.2 方案設計及定案根據上面的調研和設計方向的確定，依據設計理念和設計方案的構思，繪制出以下四個方案草圖：方案草圖一：設計說明該款電動自行車的設計造型簡單、大方。剎車系統是齒輪與齒輪之間的嚙合。色彩亮麗，車身材質是鉛合金和碳纖維。鋰電池是該款車的“生命源”。方案草圖二：設計說明該款自行車在設計上運用仿生設計原理，車身整體造型是字母“Z”，給人以親切、熟知、簡單的初

25、印象。在把手與車體連接處設計了液晶顯示頻和USB插口以隨時顯示車速，行程，電量等。具備MP3功能，還裝備了全球定位系統，具有GPRS功能。方案草圖三：設計說明該款電動自行車最大的優(yōu)點就是整體車身的設計線條流暢，造型靈動，就有曲線美。車座的設計符合人機工程學的原理，是人體使用最舒適的狀態(tài)。方案草圖四：設計說明該款電動自行車的設計造型厚重，給人以一種踏實的感覺，最大的亮點整體車身各個零件的設計都是可活動的，具體可以根據人身高的不同可調節(jié)，“一車多人用”既經濟又環(huán)保。它是未來市場上最大的賣點。在原理和功能確定的前提下，綜合分析各設計因素，本設計項目最終決定采用方案二作為該產品的造型方案。第3章 設計

26、展開3.1 功能設計從科學技術的設計原理出發(fā)，結合形態(tài)造型和多元審美觀念，綜合進行電動自行車的功能設計。分析現有市場上的最新技術，確認電動自行車的工作原理是科學的、在現階段的技術中是可以實現的。根據市場調研的結果，此電動自行車的功能設計將采用力矩傳感技術、蓄電池儲備轉換系統、GPRS導航系統以及MP3功能這四個主要核心功能。3.2 結構設計（見草圖）該款電動自行車的核心部件是力矩傳感器，在電動自行車行駛時與騎自行車一致，騎行力矩與電機輸出扭矩成比例關系, 以達到力矩倍增的目的。逆風爬坡省時省力, 輕踏輕踩輕松快捷, 停止蹬踏自動停機, 休閑健身安全節(jié)能, 可有效地增加續(xù)行里程, 并能延長電池的

27、使用壽命。力矩傳感器與電動自行車中軸裝配圖如下：3.3 形態(tài)設計從形態(tài)學的理論出發(fā)，從祖國歷史、文化淵源和時代流行趨勢的大范圍著眼，根據市場調研的結果，目標人群的定位，在該電動自行車的設計中運用了仿生設計的原理。整體車身的造型像字母“Z”。在線條的運用上采用蘭博基尼車體的造型，棱角分明，體現了一種硬朗、張揚的風格，這正好符合目標人群客戶。3.4 人機尺寸設計隨著技術的進一步發(fā)展，日益完善化的設計更強調人的效能、安全、舒適和身心健康，在設計高效機的同時，充分考慮到人的因素，反映人的需要，把人與機緊密結合起來。但是現有的電動自行車在人機尺寸方面發(fā)展的不是很好，所以在我的這次設計中我進行了一些“人性

28、化”的改善。首先體現在車座上。根據人體組織的解剖特性可知，坐骨結節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，身體的主要重量均由骨盆下的兩塊面積約為25平方米處。所以車座后端應在現有基礎上適當加寬。具體適宜詳見下圖：其次體現在車把的設計上。車把的高度如果偏低，騎車者必須彎下腰，時間久了，就會感到腰酸背疼，胳膊疲勞，車把的高度應保證騎車者在騎車時處于自然坐姿或接近自然坐姿，并使頸關節(jié)、胸關節(jié)、腰關節(jié)、髖關節(jié)、肩關節(jié)、肘關節(jié)處于舒適的可調節(jié)范圍內。車把的寬度，經實踐測量，當車把的寬度接近于騎車者的最大肩寬時，人能夠自然舒適地握住車把。并保持長時間不易疲勞。中等身材（50%的人群）的最大肩寬，男為43.1cm，女為39.7cm，因此，車把的寬度可定位為39.743.1cm。把手的設計因采用下圖（b）:理由：把手的直徑太小，則扭矩隨之減小，若太大，則會減小握力，降低靈活性與作業(yè)速度，并使指端骨彎曲增加，長時間操作還會導致疲勞，比較適合的直徑為34cm，長度應為