电动自行车设计成稿.docx
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电动自行车设计成稿
自行车设计
学院：
机械工程学院
专业：
工业设计
班级：
0842
姓名：
学号：
指导教师：
第1章设计项目分析及市场调研1
1.1自行车的基本了解及分析1
1.2自行车的市场调研1
1.3市场调研分析总结——自行车的设计方向8
第2章方案设计10
2.1设计理念10
2.2方案设计及定案10
第3章设计展开13
3.1功能设计13
3.2结构设计15
3.3形态设计15
3.4人机尺寸设计15
3.5材料设计16
3.6色彩设计17
3.7三视图18
3.8效果图18
3.9展板效果图18
第4章设计说明18
参考文献………………………………………………………………………19
第1章设计项目分析及市场调研
1.1自行车基本了解及分析
本设计项目为自行车，目前在市场上该类产品比较多，所以此次设计的突破性比较大。
主要从它的工作原理以及外观造型和目前在电动自行车方面解决一些不达标设计方面进行。
所以本次课程设计围绕这三个方面着手调研及分析与设计。
自行车electricbicycle（以下简称电动车）是以蓄电池、锂电池等电能作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。
自行车的型号以td（特种自行车种类的电动自行车类）冠号。
它虽然具有普通自行车的外表特征（甚至具有摩托车的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。
1.2自行车市场调研
1.2.1调研计划
表1-1调研计划表
调研小组成员
调研时间
调研方式
调研地点
王家祥
5月1日—9日
实地观察调研
各大商场、电动自行车售出场地、使用人群（学校，机关，单位等等。
）
5月10日—15日
问卷调查
5月16日—20日
网络调研
各大设计网站
以下是为针对此次设计项目而设计的市场调研问卷。
电动自行车调查问卷
您好！
我是吉林工程技术师范学院工业设计系的学生，我正在进行一项有电动自行车需求状况的问卷调查，希望从您这里得到有关消费者对电动自行车需求方面的市场信息。
谢谢合作！
1、您的年龄？
A、20岁以下 B、20-40岁 C、40岁以上
2、您的职业？
A、机关事业单位工作人员B、个体工商户C、企业工作人员D、自由职业者E、无职业者F、在校学生G、退休或离退休人员H、其他（ ）
3、您购买电动自行车的目的？
A、便于上下班工作B、便于生活出行（带货、买菜等）C、其它（）
4、您希望电动自行车的寿命是多长时间？
A、3年以内B、3年～8年C、8年以上
5、您所熟悉电动自行车的牌子是？
A、捷安特B、凤凰C、绿源E、万宝龙G、大陆鸽H其它（）
6、你能把电动自行车的形态跟以下哪种事物联系起来？
A、字母B、动物C、植物D、文具
7、您认为电动车哪些部件最容易出现质量问题？
A、电瓶B、车架C、电机D、刹车系统E、调速系统
8、您比较注重电动自行车哪些方面？
（可多选）
A、外观B、价格C、性能D、售后服务E、质量F、其他_________
9、您认为电动自行车的优点和缺点是？
便捷的---------------------不便捷的
不安全的---------------------安全的
便宜的---------------------昂贵的
不环保的---------------------环保的
流行的---------------------不流行的
10、如果购买电动自行车，您的心理价位是多少？
A、1000以下B、1000-1500C、1501-2000D、2001-2500
E、2500以上
11、你认为电动自行车对新能源的利用是否有必要？
A、有B、没有
12、假如您要购买电动自行车，您会通过哪些渠道获取相关信息？
（可多选）
A、报纸杂志或电视广告
B、上网浏览
C、听朋友介绍
D、购买现场听营业员解说
E、其他________________
13、您对电动自行车售后服务的满意程度？
（请在对应选项上打钩）
很满意
比较满意
一般
不太满意
很不满意
维修质量
服务态度
服务收费
服务及时
14、您作为一个潜在消费者，对目前的电动自行车有关方面有何要求或建议。
______________________________________________________________
对您所提供的协助我们再次表示感谢！
1.2.2调研实施
由于本次市场调研主要以调查问卷为主，以网络和实地调研为辅的方式进行的，所以在先期的调研中分别在各大网站搜索引擎进行网络调研，以下是本次网络调研中所搜集的相关资料。
1、针对电动自行车功能调研
电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源，具有两个车轮，能实现人力骑行、电动或电助动功能的特种自行车。
根据国家标准对设计最高时速、空车质量、外形尺寸的相关规定，电动自行车归属非机动车管理范畴，应同时具备以下5个特征：
必须具备脚踏行驶功能，蓄电池只作为辅助能源；必须具备两个车轮；设计车速不大于20公里/小时；整车重量不大于40公斤；轮胎宽度（胎内）不大于54毫米。
电动自行车的型号以TD（特种自行车种类的电动自行车类）冠号。
它虽然具有普通自行车的外表特征（甚至具有摩托车的外表特征），但是主要的是，它是在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。
主要部件的简介：
充电器
充电器是给电池补充电能的装置，一般分二阶段充电模式与三阶段模式两种。
二阶段充电模式：
先恒压充电，充电电流随电池电压的上升逐渐减小，等电池电量补充到一定程度以后，电池电压会上升到充电器的设定值，此时转换问涓流充电。
三阶段充电模式：
充电开始时，先恒流充电，迅速给电池补充能量；等电池电压上升后转为恒压充电，此时电池能量缓慢补充，电池电压继续上升；达到充电器的充电终止电压值时，转为涓流充电，以保养电池和供给电池的自放电电流。
电池
电池是提供电动车能量的随车能源，目前电动车主要采用铅酸电池组合。
另外镍氢电池与锂离子电池也已在一些轻便折叠电动车上开始使用了。
使用提示：
控制器主控板为电动车主回路，具有较大工作电流，会发出较大热量。
因此，电动车不要停放在阳光下曝晒，也不要长时间淋雨，以免控制器出故障。
1）低于市场平均批发价的电池坚决不买。
2）没经过2年以上的市场考验的产品。
3）没有电动车厂家配车的电池坚决不买。
4）高价电池，如果不是大厂生产的，坚决不买。
5）改变国家标准尺寸的电池坚决不卖。
6）5A放电，30秒时电压高于12.68V的坚决不卖，90%以上是短命电池。
检测电池的最简单方法：
5A放电，30秒时电压低于12.63，前3分种电压不降反升，反升越多，质量越好。
转把、闸把、助力传感器
转把、闸把、助力传感器等是控制器的信号输入部件。
转把信号是电动车刹车速度信号。
闸把信号是当电动车刹车时，闸把内部电子电路输出给控制器的一个电信号；控制器接收到这个信号后，就会切断对电机的供电，从而实现刹车断电功能。
助力传感器是当电动车处于助力状态是检测骑行脚蹬力回脚蹬速度信号的装置。
控制器根据电驱动功率，以达到人力与电力自动匹配，共同驱动电动车旋转。
控制器
控制器是控制电机转速的部件，也是电动车电气系统的核心，具有欠压、限流或过流保护功能。
智能型控制器还具有多种骑行模式和整车电气部件自检功能。
控制器是电动车能量管理与各种控制信号处理的核心部件。
电机
电动自行车最重要的配件是电机，一辆电动自行车的电机基本决定了这辆车的性能和档次。
目前电动自行车所使用的电机大都是高效稀土永磁电机，其中主要又分高速有刷+齿轮减速电机、低速有刷电机和低速无刷电机三种，目前以高速有刷+齿轮减速电机性能最好，价格也贵；低速有刷电机要便宜一些，但性能要差一些；无刷电机由于对控制器质量要求极高，上市的品牌不多，普通消费者购买时最好挑选品牌。
电机是将电池电能转换机械能，驱动电动车轮旋转的部件。
在电动车上使用的电机，其机械结构、转速范围与通电形式上有许多种。
常见的有：
有刷有齿轮毂电机、有刷无齿轮毂电机、无刷无齿轮毂电机、无刷有齿轮毂电机、高磁盘电机、侧挂电机等。
使用提示：
充电时。
保持充电器通风良好。
如果在充电过程闻到异味或充电器外壳温度过高，请立即停止充电，检查，处理。
灯具、仪表
灯具、仪表部分是提供照明并显示电动车状态的部件组合。
仪表一般提供电池电压显示、整车速度显示、骑行状态显示、灯具状态显示等。
智能型仪表还能显示整车各电气部件的故障情况。
2、相关品牌调研
十大品牌电动自行车：
1）王派（年产电动车100万辆,国家免检产品中国驰名商标）
2）新日（电动车行业骨干企业,国家免检产品）-----成龙代言
3）雅迪（大型电动车企业,江苏名牌）------HSE代言
4）雅马哈（日本品牌，质量过关）
5）速派奇（江苏名牌.年产电动车能力达200万辆）
6）捷安特（中国驰名商标,中国名牌,一线品牌/牌子）
7）比德文（年生产能力200余万辆，国内最大的电动车生产企业之一）---刘德华代言
8）洪都（一线品牌/牌子,中国十大品牌电动车,特大型骨干企业）
9）小鸟（天津市著名商标,天津泰丰小鸟电动车有限公司）
10）邦德.富士达（中国驰名商标,电动车十大品牌,天津）
3、电动自行车发展趋势
电动自行车新一轮洗牌悄然进行一事，在电动自行车行业和读者中引起较大反响。
业内人士表示，电动车正逐步由区域性品牌向全国性知名品牌迈进。
据了解，目前电动车已经不仅仅是车型、价格和店面圈地等这些表面现象的竞争，而是悄悄展开了产品内在品质和服务的竞争。
按照常理，经销商只负责产品的销售，对产品自身的品质一般较少过问。
“在以往电动车销售过程中，销售力都大于产品力，纯粹是为了销售而销售。
”长春屹林商贸公司常务副总魏小明介绍说，随着竞争的日益成熟，商家对产品品牌和品质的关注度也越来越高。
随着电动自行车竞争的加剧，经销商靠卖概念占领市场的时代即将成为过去。
“有的概念宣传纯属子虚乌有”。
“说白了电动车技术含量很低，追根究底应该在精工细作上下工夫。
”
消费者看重的是质量、服务。
随着消费理念越来越成熟，消费者在购物时更加理性，售后服务也越来越受到消费者的重视。
长春市民周伟良就说：
“我买电动车时先看他们的售后服务有没有保障，有保障了我才买。
”
对此，商家对消费者的需求心领神会。
“服务是从属于销售的，好品牌还应该服务周到。
小品牌经销商只重眼前利益，不要说服务网点了，有的连售后服务点都没有，所以买了这样的电动车，连最起码的权利都无法保障。
”魏小明说。
在同质化竞争的形势下，除了要开发出有自己特色的产品，更要保证产品和服务的质量。
2004年，中国生产的电动自行车占世界总产量的60%，中国的电动自行车，无论是产量还是技术含量，在世界上都走在了前列，在未来的发展过程中如果能够有效的突破瓶颈，在巩固国内市场的同时，大力发展国际市场，前途一片光明。
2004年、2005年不断高涨的石油价格给发达国家带来了一道新的风景：
这就是自行车的回归和电动自行车的应用。
越来越多的明智人士认识到：
汽车不是唯一的、最佳的交通工具。
按照2005年9月香港的油价，一辆普通轿车月行驶1000公里，汽油费高达人民币1000元以上。
从1997年开始，世界许多国家政府都已适当限制汽车、摩托车、助力车，日本、美国、法国等国家通过法律明确电动自行车作为一种特殊自行车的地位鼓励人们积极使用。
2005年，中国生产的电动自行车，有30%出口到几十个国家和地区。
各种迹象表明，世界将成为中国的电动自行车生产的巨大市场，而中国将是世界电动自行车的最大工厂。
理由：
1）中国自行车产业有较强的竞争力，在国际市场地位稳固，产品具有相当信誉，为电动自行车的出口奠定了很好的基础。
2）中国电动自行车经过10年的发展，在技术上处于领先地位，可以适应各个国家不同的技术要求。
3）中国已经建立了丰厚的电动自行车零部件的生产基地和多达600家以上的整装企业，能够满足世界各地的需求。
4）国外劳动力成本不断提高，而中国近几年劳动力成本稳中有降，在国际市场上有很强的竞争力。
日本等一些经济较发达的国家正寻求将本国的电动自行车生产向劳动成本相对较低的国家和地区转移，中国具有明显优势。
5）几十年来，中国在自行车出口的过程中，建立较为完善的国际营销网络，为电动自行车的出口提供了优越的条件。
4、电动自行车发展技术
1）中国电动自行车在力矩传感器技术和集成电路控制器技术的应用上一直居于世界领先地位，有实力的企业已经在把集成电子和数码技术应用在控制器、电机阀控、充电控制等部件上，智能型电动自行车将是未来发展的制高点。
2）传统的铅酸电池由于可能造成二次污染、自身重量大、充电速度慢、使用寿命短而成为电动自行车的致命弱点。
目前中国镍氢电池的应用技术已经逐步成熟，锂电池的安全问题一旦解决，也可以得到普及。
技术领先的电动自行车生产企业要加大对新型能源的研究，降低新型电池的成本，给电动自行车更强的“生命源”。
3）加强对充电技术的研究，大幅提高充电效能，延长蓄电池使用时间。
据有关专家研究，现在市场上损坏的蓄电池有80%是被劣质的充电器充坏的。
近年中国已有高新技术公司开始这方面的研究，把常规充电改为变幅脉冲和数码控制技术，有效控制电池在充电过程中的失水量，保证了充电的均衡性，提高了电池的使用寿命。
4）把高科技含量的复合材料及高强度轻合金材料将更多地应用于电动自行车的制造。
在成功应用铝合金材料的同时，采用钛合金、铬钼钢等轻质、高强度材料和碳纤维及其他高分子复合材料。
加大电动自行车强度，减轻电动自行车重量。
使自行车的性能和制造工艺发生革命性的变化。
5）加强电动自行车电机的研究，开发应用新型能源的高效节能电机，高效补偿电机，进一步提高电动自行车的能源使用效率。
6）加快对国际新技术、新材料的应用，在轮胎、蓄电池和配件生产中采用纳米材料，使电动自行车更轻、更快、行驶得更远。
7）更广泛地将计算机和微电子技术应用在电动自行车产品设计、模具加工以及生产过程中，不断提高生产自动化程度和完善生产工艺技术。
8）电动自行车生产企业和国家研究所、高等院校合作，系统提升产品的科技含量，形成拥有自主知识产权的技术与产品，继续在世界电动自行车的技术领域保持领先的地位。
1.3市场调研分析总结——电动自行车的设计方向
通过一段时间的市场调研，分析出目前大众对电动自行车的功能和它的未来发展持乐观态度。
经过我的分析，认为电动自行车的工作原理和外观造型以及对新能源的利用方面加以开发利用，并且把人与产品的整个交互过程分为三个阶段：
1）购买前阶段：
潜在消费者通过产品广告及营销策略所传达的信息与产品进行交互。
2）购买阶段：
消费者在产品零售店时通过零售人员的服务和试用产品与产品进行交互。
3）购买后阶段：
用户通过反复使用、展示、清理或讨论产品等行为，实现与产品的交互。
通过以上市场调研和分析，得出该产品设计如下：
1）充分分析产品的使用环境，使用方式，以及使用的人群不同从而确定其外形，色彩，材料等要素。
2）要保证电动自行车与使用者的契合：
收集各种电动自行车的相关资料，展开设计中进行人机工程学的分析，从而保证电动自行车与环境和人的匹配。
3）对使用者的功能需求和使用爱好进行调查分析，设计出实用且吸引人的附加功能。
根据问卷调查的结果，大约有60%的男性喜欢骑自行车，他们的年龄多数集中在16岁到30岁之间，有40%的女性对电动自行车也很感兴趣。
他们对自行车的色彩搭配，功能要求，造型轻巧方面有自己独特的见解，而且在环保方面也很重视，所以他们希望电动自行车的材料是可以重复利用的，并且它可以随时拆装，以此方便随身携带和储存。
并且电动自行车的各个零件之间是可以拆装和调节的，以此方便家中别的人群使用，这样及经济又环保。
产品用户群的定位是16-30之间的青年一代，这样就要求产品的形态要适合这类人群的实用，考虑到人机工程学的应用，此款产品的形态设计采用了简洁大方的造型，还运用了仿生设计的原理，以适应时代的潮流。
功能结构设计遵循人机工程学的理论指导。
从消费者的需求和时代的要求出发，从多角度、多方位进行综合考察研究，切实、准确地保证产品的实用功能和审美功能的合理实现。
此电动自行车的功能设计将采用力矩传感技术、蓄电池储备转换系统、GPRS导航系统以及MP3功能这四个主要核心功能。
此款电动自行车的结构设计将运用现在主流的可回收绿色环保结构设计和易拆卸结构设计这两种结构设计。
原因是因为第一要响应国家低碳生活的设计理念所以采用环保的并且是可以便于回收的结构设计，不至于在产品后期报废后难于处理。
第二是因为考虑到使用人群，有特殊的结构，运用了方便拆卸的结构，这样易于使用者组装和自我维修。
第2章方案设计
2.1设计理念
通过以上三种方式的调研以及问卷调查的结果，在我的大脑中初步有了一个设计理念，此次产品设计课程设计的电动自行车设计运用仿生设计原理，整体车身要以字母为设计元素。
由于目标人群定位在16—30岁得青年，所以在造型的设计上要求简单、大方、具有霸气和灵气。
在功能上要适应时代潮流的发展，除了原有电动自行车所具有的功能外，还想添加娱乐功能和导航系统。
在材质的选择上要利用新能源，复合型的材料既轻巧又环保，废旧的材料还可以进行二次利用，避免多次浪费。
色彩的搭配上要选择较阳光的色彩，该车还可以调节高度，一车多人用，经济环保。
总结：
通过以上设计理念的指导思想,电动自行车的设计构思初步完成。
2.2方案设计及定案
根据上面的调研和设计方向的确定，依据设计理念和设计方案的构思，绘制出以下四个方案草图：
方案草图一：
设计说明
该款电动自行车的设计造型简单、大方。
刹车系统是齿轮与齿轮之间的啮合。
色彩亮丽，车身材质是铅合金和碳纤维。
锂电池是该款车的“生命源”。
方案草图二：
设计说明
该款自行车在设计上运用仿生设计原理，车身整体造型是字母“Z”，
给人以亲切、熟知、简单的初印象。
在把手与车体连接处设计了液晶显示频和USB插口以随时显示车速，行程，电量等。
具备MP3功能，还装备了全球定位系统，具有GPRS功能。
方案草图三：
设计说明
该款电动自行车最大的优点就是整体车身的设计线条流畅，造型灵动，就有曲线美。
车座的设计符合人机工程学的原理，是人体使用最舒适的状态。
方案草图四：
设计说明
该款电动自行车的设计造型厚重，给人以一种踏实的感觉，最大的亮点整体车身各个零件的设计都是可活动的，具体可以根据人身高的不同可调节，“一车多人用”既经济又环保。
它是未来市场上最大的卖点。
在原理和功能确定的前提下，综合分析各设计因素，本设计项目最终决定采用方案二作为该产品的造型方案。
第3章设计展开
3.1功能设计
从科学技术的设计原理出发，结合形态造型和多元审美观念，综合进行电动自行车的功能设计。
分析现有市场上的最新技术，确认电动自行车的工作原理是科学的、在现阶段的技术中是可以实现的。
根据市场调研的结果，此电动自行车的功能设计将采用力矩传感技术、蓄电池储备转换系统、GPRS导航系统以及MP3功能这四个主要核心功能。
3.2结构设计
（见草图）
该款电动自行车的核心部件是力矩传感器，在电动自行车行驶时与骑自行车一致，骑行力矩与电机输出扭矩成比例关系,以达到力矩倍增的目的。
逆风爬坡省时省力,轻踏轻踩轻松快捷,停止蹬踏自动停机,休闲健身安全节能,可有效地增加续行里程,并能延长电池的使用寿命。
力矩传感器与电动自行车中轴装配图如下：
3.3形态设计
从形态学的理论出发，从祖国历史、文化渊源和时代流行趋势的大范围着眼，根据市场调研的结果，目标人群的定位，在该电动自行车的设计中运用了仿生设计的原理。
整体车身的造型像字母“Z”。
在线条的运用上采用兰博基尼车体的造型，棱角分明，体现了一种硬朗、张扬的风格，这正好符合目标人群客户。
3.4人机尺寸设计
随着技术的进一步发展，日益完善化的设计更强调人的效能、安全、舒适和身心健康，在设计高效机的同时，充分考虑到人的因素，反映人的需要，把人与机紧密结合起来。
但是现有的电动自行车在人机尺寸方面发展的不是很好，所以在我的这次设计中我进行了一些“人性化”的改善。
首先体现在车座上。
根据人体组织的解剖特性可知，坐骨结节处是人体最能耐受压力的部位，身体的主要重量均由骨盆下的两块面积约为25平方米处。
所以车座后端应在现有基础上适当加宽。
具体适宜详见下图：
其次体现在车把的设计上。
车把的高度如果偏低，骑车者必须弯下腰，时间久了，就会感到腰酸背疼，胳膊疲劳，车把的高度应保证骑车者在骑车时处于自然坐姿或接近自然坐姿，并使颈关节、胸关节、腰关节、髋关节、肩关节、肘关节处于舒适的可调节范围内。
车把的宽度，经实践测量，当车把的宽度接近于骑车者的最大肩宽时，人能够自然舒适地握住车把。
并保持长时间不易疲劳。
中等身材（50%的人群）的最大肩宽，男为43.1cm，女为39.7cm，因此，车把的宽度可定位为39.7—43.1cm。
把手的设计因采用下图（b）:
理由：
把手的直径太小，则扭矩随之减小，若太大，则会减小握力，降低灵活性与作业速度，并使指端骨弯曲增加，长时间操作还会导致疲劳，比较适合的直径为3—4cm，长度应为7.1—9.7cm。
最后是整体车身的人机尺寸改进，在一般状态下，站姿时自然视线低于水平面10°，坐姿时自然视线低于水平线15°，改进整体车身人机尺寸图如下：
3.5材料设计
根据市场调研，在亚洲电动自行车的使用材料方面成功的是铅合金，它的主要特点是熔点低，流动性好，凝固收缩率小，熔损小，可锻造一些轮廓清晰的器件，制作工艺简便，并且它的使用寿命长。
铅合金的变形抗力小，铸锭不需要加热即可用轧制、挤压等工艺铸造成毛坯。
铅合金的抗拉强度为3～7kgf/mm2，比大多数其他金属合金低得多。
由于铅合金的剪切、蠕变强度低，在一定的载荷和滚动切变作用下，铅合金易于变形并减薄成为箔状；且铅合金的自润性、磨合性和减震性好，噪声小，铅合金具有不易被X和γ射线穿透的特性，可作放射性工作的防护材料。
这些特点都使得铅合金是该款电动自行车车体的主要材质。
在轮胎和车座中所采用的材料是碳纤维和钛合金的符合材料，这种特殊的材质不仅具有极高的耐磨能力，并且能在极短的时间内让轮胎获得超强的抓地能力，使其电动自行车快速进入最佳状态，行驶在公路上。
3.6色彩设计
色彩设计更要从色彩学的基本知识出发，要准确的把握人们的视觉生理感知和视觉心理感知，以及光学在视觉色彩上产生的影响和效果。
积极调动和发掘潜在的视觉魅力和视觉认同感，去进行设计和创造美。
由于目标人群定位在16到30岁得青年一代，所以在该款电动自行车的色彩设计方面我所采用的都是亮色系列的色彩。
主要有红色、黄色、青色、蓝色。
标准色块如下：
红色系黄色系
青
升级会员 