汽车总体研发设计论文电动自行车研发设计.docx
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汽车总体研发设计论文电动自行车研发设计
四轮电动代步车的设计
——《汽车总体设计》课堂作业
机械科学与工程学院
机械0801班
王伟强U200810662（组长）
陈元浩U200810602
邓力U200810543
林志强U200819009
姚明波U200810682
赵孝锟U200810681
1、产品信息………………………………………………2
1、市场信息………………………………………………2
2、产品介绍………………………………………………3
2、问卷调查………………………………………………3
3、问卷分析………………………………………………4
4、参数对比………………………………………………13
5、层次分析………………………………………………14
6、需求转换………………………………………………16
7、参数设计………………………………………………18
1、设计目标…………………………………………18
2、设计原则…………………………………………19
3、具体设计…………………………………………19
4、总成设计…………………………………………21
8、设计总结………………………………………………24
1、产品信息
1、市场信息
现在生活中所见到的电动代步车越来越多，可以说这种电动代步车是应环境污染、人口老龄化、能源危机、交通拥堵等问题而兴起的。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
首先，电动代步车是以电动机驱动的，而电能和现在机动车普遍使用的石油、柴油、天然气等化学燃料相比是一种绿色清洁可再生能源，不但避免了废气对空气的污染，而且节省了不可再生的化学能源，是一种绿色能源。
聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
其次，包括我国在内的世界各国都正面临着日益严重的人口老龄化问题，我国也正在进入人口老龄化阶段，60岁及以上的老年人已达到1．43亿，占全国人口总数的10．97％以上．2010年我国老龄人口将达1．6亿，约占人口总数的12％，并将于2015年突破2亿，而到2044年前后甚至将高达4亿。
为老龄人和残疾人提供一种方便、简单、安全可靠的代步工具越来越引起全社会的重视和关注，电动代步车的需求量在这样的条件下逐年增长。
残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
另外，能源问题也是人们越来越关注的问题，石油、天然气等矿物质资源随着开采机械化在快速的减少，世界各国都极力推进电动车的研究，而人们也逐渐接受和亲近清洁高效的电动车。
酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
还有，交通拥堵也日益严重，车辆剧增，道路设施不足，使得交通供需矛盾加剧，城市道路网结构不合理，这些都给驾车出行带来了极大的不便。
电动车在城市的行驶速度与汽车相当（中国许多大城市市区汽车的平均行驶速度只有20千米左右）。
但它落地面积小.行驶密度高。
在当今城市道路资源紧缺、文通日益拥堵的情况下,电动车的优势是不言自明的。
彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
现在对于电动代步车的研究主要是在欧洲、美国、日本和中国台湾等国家和地区。
实际上欧美、日本等国家在很早以前就己注意到了这种高龄人口的社会问题，为步行能力弱的高龄者和残疾人开发了各种类型的电动轮椅代步工具。
在欧美、日本等国家目前进入实用化阶段的电动车几乎都是作为外出移动手段的室外用的电动轮椅车和代步休闲车。
台湾电动代步车和轮椅车工业已经发展成为了地区经济的支柱产业。
謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。
中国大陆在这方面的研究和发展才刚刚起步，目前全国各省都新兴起一些开发研制电动代步车的厂家，尤其是在浙江、上海、广州和香港比较多。
中国医学会已投入大量的人力物力来开发残疾人使用的电动轮椅车。
但大多数厂家都还处在研发阶段，批量生产的的单位还很少。
厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
通过搜集资料，现在在国内市场比较有影响力的17款电动代步车的牌子和厂家所在地主要有：
必翔（台湾）、绿源（浙江金华）、爱玛（天津）、捷安特（台湾）、百瑞康（江苏苏州捷奥比）、雅迪（江苏无锡）、阿米尼（深圳）、康扬（德国）、pride（美国）、信步（徐州美世通）、ACEME艾司米（浙江金华）、黑鳍鲨（浙江永康）、捷奥比（上海）、格罗贝尔（上海）、日普（浙江金华）、英维康（美国）、玛西尔（深圳）茕桢广鳓鯡选块网羈泪。
2、产品信息
现在的电动车车型比较多，除了电动自行车、电动摩托车以外还有电动观光车、高尔夫球车、老年人代步车。
而电动代步车与其都有区别，电动自行车仍有脚踏的设备，不属于机动车；而电动代步车与电动摩托车的区别就是：
摩托车的许多构件设备（如刹车）仍是类似与轿车的比较传统的模式，而代步车则是采用了控制器；而与观光车等区别则主要就是功用及使用环境的不同。
鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。
目前市场上的电动代步车主要是面向与老年人和居家妇女的（当然也有部分年轻人用以休闲娱乐），所以就决定了其需要满足安全性高，舒适性好，速度不必太高，操作简单，维修方便等与普通轿车不同的要求。
电动代步车主要由车架、轮胎、座椅、转向系、充电电池、控制系和一些辅助装置组成，电动机一般安置在后桥采用后轮驱动，将电机、差速器、主减速器合在一起，前轮为转向轮。
车的控制系比较重要，也是其特点所在，采用了控制器后，使得车的结构大为简化，省去了许多机械装置，同时操作也比较简单。
代步车可以是单座的也了也可以是双座的，可以设计的简约轻巧便于携带使用，也可以设计的豪华些。
虽然形式各种各样，但总体上结构没什么区别。
现在的代步车分三轮和四轮两种，三轮代步车转向简单，驾驶灵活，但是稳定性不高，尤其是在转弯时容易发生倾翻，所以设计时要尽量保证底盘低、整车重，而四轮代步车则占地面积稍大，但驾驶安全。
籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。
2、问卷调查
为了很好的了解市场的需求及对电动代步车各种性能的要求，设计的调查问卷如下：
电动代步车是应绿色环保和高龄人口的需求而兴起的电动代步工具。
国内代步车主要有电动自行车、四轮电动代步车。
电动代步车操作简单，车速在6～10km/h左右，价格一般在五千左右（也有好的在一两万），可用于闲逛公园、上街买菜、接送小孩，老年出行等，有很广阔的发展前景,其外形如下图：
預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。
1.您的性别（）
A.女B.男
2.您的年龄是（）
A.小于20B.20～25C.26～30D.大于30
3.您的月工资或者生活费是（）
A.小于2000B.2000～5000C.5000～10000D.10000以上渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。
4.您从事的职业类型是（）
A.金融管理B.文艺娱乐C.工程技术D.医教机关E.其他
5.之前您对电动代步车了解吗？
（）
A.很了解B.比较了解C.知道的不多D.基本没听过
6．您将来可能会买电动代步车吗？
（）
A.肯定会B.很有可能C.说不准D.肯定不会
7.您买电动代步车的主要目的可能是什么（）
A.上下班和买菜B.方便家里老人C.闲时娱乐休闲D.其他
8.您比较喜欢那种车型（）
A.外形豪华大气B.功用齐全型C.性能优越型D.简约方便型
9.您对安全性（转弯、制动性能）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
10.您对动力性（最高车速、加速时间、最大爬坡度）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
11.您对驾驶性能（操纵方便）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
12.您对外形（美观独特）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
13.您对舒适性（乘坐舒适）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
14.您对环境影响性（排放无污染、无噪音公害）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
15．您对经济性（车辆价格、燃油经济性）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
16．您对适应性（台阶、坡道等的通过性）的重要程度看法是（）
A.非常重要B.比较重要C.不太重要D.不重要
17.您能接受的电动代步车价格（）
A.1000～4000B.4000～7000C.7000～10000D.10000以上铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。
3、问卷分析
通过进行问卷调查及用户需求转换，可以获得以下数据。
为节约成本，本小组以网络调查的方式进行问卷调查，发出500多份问卷，最后回收72份，以下是问卷的数据统计：
擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。
1.性别比例统计：
由图表可以看出，参与调查的人中，男女比例约为1.57:
1，这主要由于本小组成员皆为男性，社会关系都以男性为主。
贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。
2.年龄比例统计
由图表可以看出，参与调查的人员中基本都是处于20~25岁年龄段，这一阶段的人是购买电动代步车的最大潜在客户的主体。
坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。
3.收入比例统计
由图表可以看出，参与调查的人员月收入（生活费）大多少于2000，由于受访者主要为学生，故不能由此划分中、低、高收入人群，因而在此不做市场细分。
蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。
4.职业类型统计
由图表可以看出，由于选项设置不合理，选择“其他”项的人员占了大多数，故此数据统计无法正确显示参与调查者的职业比例。
買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。
5.了解程度统计
由图表可以看出，对电动代步车“很了解”和“比较了解”的人员不多，对之“知道得不多”的占大多数，少数人员之前对之“基本没听过”，故开发此类车型时要加大对它的宣传力度。
綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。
6.购买意向统计
由图表可以看出，肯定会买电动代步车的只有一人，肯定不会买的也寥寥无几，绝大多数人都选择了“很有可能买”或者“说不准”，所以若电动代步车比之于其他代步工具在性能、价格等方面有较大优势，再进行一定的市场宣传，可以争取到一定的潜在客户。
驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。
7.购买目的统计
由图表可以看出，参与调查的人员购买电动代步车的目的比较均衡，选择“上下班和买菜”人员稍多。
8.车型喜好统计
由图表可以看出，参与调查的人员对于电动代步车的主要诉求是简约方便，之后依次是性能优越、功能齐全、外形豪华大气。
故车型开发的重点应放在简约方便上，兼顾性能优越、功能齐全。
猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。
9.对安全性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员都对电动代步车的安全性极为看重，这也必然是车型设计的重中之重。
10.对动力性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员大多认为电动代步车的动力性比较重要，这也是车型设计的重要环节。
11.对驾驶性能看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员多认为电动代步车的驾驶性能非常重要或比较重要。
12.对外形看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员中对电动代步车的外形比较看重。
13.对舒适性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员对舒适性的要求较高。
14.对环境影响性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员对于环境影响性（排放无污染、无噪音公害）比较看重。
15.对经济性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员对于经济性相当看重，故车型设计应致力于降低成本和电量消耗。
16.对适应性看法统计
由图表可以看出，参与调查的人员对适应性（各种坏路无路及各种障碍的通过能力）比较看重。
17.预期价格统计
由图表可以看出，参与调查的人员普遍选择了最低价格“1000~4000”。
造成这个结果的最主要原因在于，消费者对于物美价廉的商品的期待，另外一个很重要的原因在于，参与调查者以大学生为主体，经济承受能力不高。
这对产品的经济性提出了进一步的要求。
也有一定比例的人员表示价格在“4000~7000”可以接受。
综合考虑，电动代步车的单价在“4000~7000”可以在厂商和消费者的矛盾中寻到一个平衡。
锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。
问卷总体分析：
整合问卷数据可以看出，受调查者对电动代步车的最主要诉求在于其安全性以及简约方便，对于经济性和舒适性的要求也较高，对动力性和环境影响性要求稍低，对外形美观和适应性的需求不大，但总体上对以上所有需求都提出了较高的要求。
故车型设计时宜以均衡为主，突出安全、简约方便、经济、舒适的重点。
構氽頑黉碩饨荠龈话骛。
同时，问卷数据显示，大多受调查者之前对电动代步车了解不多，而且对于电动代步车的购买持观望态度，故若要开发此类车型，应加大宣传力度，提高整车性能，以争取潜在客户。
輒峄陽檉簖疖網儂號泶。
由于主客观的原因，问卷调查存在一些问题。
首先，由于受调查者以学生为主，故所得数据在一定程度上失真。
比如，在收入一栏中，无法因此而划分高中低收入人群，故无法进行市场细分。
其次，部分选项设置不合理，比如职业调查一项，无法显示出受调查者的职业类型。
最后，由于问卷设计者对于需求转换了解不够充分，故对于需求的设置存在重叠或遗漏。
尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
4、参数对比
对于市场上的现有电动代步车的品牌及生产厂家，我们详细搜集了国内外比较有名的厂家。
因为各厂家的车型是系列化的，即为了满足不同需求，其所生产的车参数有很大的跨度，最后我们从17个品牌中选取了6个进行了参数比较，比较如下：
识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。
必翔TE-889GX
必翔是台湾较大的电动代步车生产厂家，在电动代步车领域很有实力和势力，因为其生产和研制电动代步车的时间较长，实力雄厚。
必翔的车型很多，囊括了厚重型、简约型、普通型等车款，TE-889GX在控制系统上采用数码密闭控制器，加速平顺、不抖动，下坡自动减速，节能省电。
防爆冲设计，确保行车安全；在传动系统上采用密闭离合器式齿轮箱（专利）所用齿轮都锻造---热处理---精密加工，效率高、噪音低，经久耐用；采用人体工学设计，乘坐舒适，豪华美观。
凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。
格罗贝尔Zip'r4
格罗贝尔Zip'r4电动代步车的特点如下：
简洁、轻便的结构让您能轻松地将她放置在小汽车的后备箱中；简易的操作方式使你驾驶起来轻松自如；一次充电可畅行16公里；良好的爬坡性能让你可以去到更多不同的地方；最大可达113kg的承重量，让您放心使用；实心轮胎，不必为爆胎或漏气而担心。
恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。
绿源DHLF-4820Bt
绿源DHLF-4820Bt有如下特点：
1、液晶显示仪表：
使你更方便的掌控自己的时间，数字显示一目了然；2、升级版三档变速控制器：
更人性化的设计各种模式任意选择；3、双挂钩：
更人性化的设计，从细节处体现对消费者的关心；4、超大坐桶：
方便客户携带更多的随身物品；5、高速电机：
后轮采用差速高速电机行驶动力强劲，上坡如履平地；6、推行开关：
当车遇到故障时，拉上开关，可以轻易把车推行7、前进后退开关：
红色开关为前进后退开关，倒车时语音提示，安全方便。
鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。
信步XB-C
信步XB-C作为徐州美世通电动有限公司中比较有特色的电动代步车，有如下特点：
1、美国进口柯蒂斯（Curtis）控制器，性能更稳定；2、美国品牌（CCB）55Ah大容量电池，可以承受大电流放电（最大160A），电池使用寿命长；3、台湾品牌充电器，与整车匹配更合理，可以有效延长电池的使用寿命；4、500/800W电机（带差速器，后置轴传动），采用汽车驱动原理，行驶里程更远，动力更强劲，持续爬坡能力强；5、PCB板智能控制，可以连续以恒定速率爬坡和下坡；坡上可以静止状态下启动，可以在低于12度的坡上停住。
6、英国进口（Warner）电磁刹车系统，断电自动刹车，方便老年人操作，性能更安全。
7、豪华汽车座椅，可以前后移动，使乘坐空间更舒服；可以前后左右四个方向移动，方便上下车；8、方向把可以三档调节，以满足不同人群的要求；9、调速旋钮，可以有效限定最高时速；10、加速柄有效调节车速，前进和后退。
硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。
黑鳍鲨HQS-11
黑鳍鲨HQS-11由永康市黑鳍鲨工贸有限公司生产的四轮电动代步车，前轮采用独立悬挂减震系统，采用无刷差速后轮驱动，后轮带有超长双减震，前后加有超长减震，行驶更加安全，稳定，舒适。
阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。
康扬KS-100
康扬KS-100作为德国康扬公司生产的电动代步车中典型车型具有以下特点：
1.德国品牌，台湾原装，外观时尚，迷你型scooter，轻便小巧，德国机械产品，品质出众；2.免工具快速拆卸，外出旅行最便利，超小车身，进出电梯、逛商场超灵活；3.KS-100最高时速6公里，最大续航力10-12公里；4.安全载重：
115kg氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。
5、层次分析
根据问卷调查等方式构造如下简单用户需求层次模型：
用户需求
安全性好
加速性能较好
经济性好
乘坐舒适
对环境影响小
外形美观
图1用户需求树形图
构建判断矩阵，需求元素的判断尺度如下表所示：
重要性比较
比较结果
重要性比较
比较结果
i和j同样重要
1
I比j重要的多
7
i比j重要些
3
I比j极端重要
9
I比j明显重要
5
介于以上比较的中间
2,4,6,8
表1需求元素比较的判断尺度
通过对问卷调查的结果分析以及网上查询等途径归纳得出各个性能的重要性，并由此得到如下的矩阵：
继而计算:
得到：
归一化处理得：
可直接求得矩阵A的特征根为：
（公式为
，可用matlab直接求得）
故而最大值为：
则：
C.I.=（6.1225-6）/（6-1）=0.0245
123456789釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。
000.580.901.121.241.321.411.45怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。
表2R.I.取值表
由表2知R.I.的值为1.24
故C.R.=0.0245/1.24=0.0198<0.1矩阵满足一致性的要求
由此可得安全性，加速性能，经济性，舒适性，对环境影响以及美观性的重要性权值依次为：
。
6、需求转换
依据问卷调查中所涉及到的用户信息、问卷分析以及市场上现有的车型进行需求转换，主要是采用了QFD方法中的质量屋工具，对应于6项用户需求提出以下6种针对性较强的技术特征：
谚辞調担鈧谄动禪泻類。
1、发动机功率
2、发动机噪声
3、轮胎及减震装置
4、制动等控制器性能
5、代步车外形和尺寸
6、耗电量
构建质量屋如下图所示：
图2用户需求转换质量屋
由屋顶表示出的各技术特征之间的相关矩阵为：
由质量屋中部表示的各个用户需求项与各技术特征项的相互关系：
可得：
计算出技术特征的权重向量为
跟据对技术特征、成本和设计时间三项目标的约束对比分析（层次分析两两比较法），得到它们的相对权重分别为0.109，05816，0.309。
嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。
通过问卷调查分析可知能接受的价格大致为4000~10000，故可将这几项技术特征的成本控制为3000，改进设计的时间为50天熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。
各项技术特征的成本和时间：
单位成本/元
1000
500
400
600
350
150
需要的时间/天
8
5
4
6
5
2
表3技术特征需要的成本和时间
本次改进设计模型可表达为：
约束于
迭代计算得技术特征改进率最优值为：
X=[0.9912,0.3056,0.8564,0.9156,0.8026,0.2489]
用户需求满意度为0.98，总成本为2879.5元，时间为30天。
质量屋的建立对于比较模糊的用户需求和技术特征分析能够进行一定的量化，给出一个具体的方案，但是由于各种方面的限制，无法获得全面准确的信息，并缺乏实际的经验，所以以上的一些参数还是存在缺陷的。
鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。
7、参数设计
1.设计目标
根据国家规定的《电动代步车安全技术条件标准SN-T1658-2005》中的技术要求以及在上一步通过用户需求的质量屋转换后的优化目标值，再综合参考已有的6款车型的相关技术参数，我们初步确定所要设计的电动代步车主要参数的目标如下：
纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。
电动机功率：
250～400W
最高车速：
不大于20km/h
爬坡度：
不小于12o
续航里程：
15～30Km
充电时间：
8～10h
制动距离：
小于两倍车长
最小转弯半径：
回转一周外侧车轮所绕半径不大于2.5倍轴距
最大噪声：
62分贝
整车外形：
不大于1800mm
900mm
1800mm
整车质量：
60～90kg
载重：
110～150kg
座椅宽度和高度均可调节
2.设计原则
通过对用户的问卷调查和市场上的已有车型的对比分析，我们知道目前在我们国内电动代步车还是主要用于家庭老年人的出行以及家庭妇女的购物等，而极少用于娱乐休闲或作为交通工具。
在此基础之上，我们可以看到，平常使用代步车的均为城市中的人群，在城市里有着比较好的道路条件，有利于代步车的行走，而农村较差的道路状况，对于动力较小的电动代步车是个极大的挑战。
因此我们确定我们设计的电动代步车主要面向城市人群。
在考虑各方面因素之后，我们确定了以下几条原则：
颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。
1）由于我们面向的是广大老年人以及家庭妇女，因此电动代步车在设计时在满足动力性、安全性、舒适性和经济性等各方面的基本要求的基础上，应重点考虑满足老人身体要求的安全性和舒适性，采取人性化设计，而对通过性、经济性可以稍微放松；濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。
2）电动代步车应有良好的启动加速性以及制动性能，便于在交通状况复杂的城市中行走，同时尽量简化代步车的操作，使其更加便于老年人乘坐；銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。
3）在设计时应多于与市场上现有车型比较，使代步车在用户比较看重的方面有明显的长处和优势，同时在部件的选取上多采用通用性部件，降低成本，提高代步车的竞争力。
挤貼綬电麥结鈺贖哓类。
3.具体参数
（1）车型、驱动、布置形式的选择
我们设计的代步车面向的群体是广大的中老年人以及家庭妇女，所以我们确定代步车为普通型，即各方面参数按普通车型的参数选取。
而因后轮驱动有较好的动力性且城市道路行驶条件较好，同时考虑电池及电机的放置方便，选择后置后轮驱动形式。
又因四轮行驶稳定性较高，能很好地满足代步车最为重要的安全性与舒适性，所以选择四个车轮。
最终的车型为
赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。
（2）主要尺寸参数的选择
在选取尺寸参数主要是参考现有同类型的车的参数：
轴距选择L=850mm，因为是后置后轮驱动，选择比例系数C=0.55，则初选总长为La=L/C=850/0.55=1545mm；为了保证一定的通过性，选择前悬为LF=350mm,后悬为LR=300mm，则实际总长为La=LF+LR+L=1500mm。
车标准总高1250mm。
车总宽700mm，再考虑了总质量和稳定性后选择前后轮距均为600mm。
塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。
尺寸数据统计如下：
单位mm
轴距
前悬
后悬
总长
总高
总宽
前轮距
后轮距
850
350
300
1500
1250
700
600
600
（3）主要质量参数的选择
我们设计的电动代步车为单人的，即核载人数为一人。
尽量减小整车质量不但减少消耗同时能节省更多的功率来增加载客量和载货量，参考实际车型选择整车装备质量m0=80kg；因为是核载一人，所以考虑人体体重及必
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