任元清，陈 丽，赵竞远，张锐环，杨金娣，沈宇亮，潘善俱

(嘉兴学院 机电工程学院，浙江 嘉兴 314001)



智能便携式折叠代步电动车研究

任元清，陈 丽，赵竞远，张锐环，杨金娣，沈宇亮，潘善俱

(嘉兴学院 机电工程学院，浙江 嘉兴 314001)

智能便携式折叠代步电动车，主要由车箱体及动力装置、电机车轮和减震弹簧以及车架等结构组成。当人需乘坐时，将折叠好的下箱体顺时针旋转180°做前车板，并将车把手拉伸出来作为电动车的方向盘，将上箱面逆时针旋转180°做后车板，并将座椅拉伸出来，然后插上钥匙启动，进行自我驾驶。主要对智能便携式折叠代步电动车的原理方案以及主要性能参数进行了分析与计算。采用计算机模拟仿真技术，验证了技术原理的正确性。

智能便携式；折叠电动车；原理设计；参数计算

目前，大部分老年人都是乘坐公共交通工具出行，而现在关于老年人与非老年人在公交车上的让座矛盾日益突出，同时也要满足城市公共交通供需平衡关系[1-2]，所以决定设计一个低速安全的老年人出行代步工具，这样不仅解决了我国人口众多、出行不便且交通压力大的问题，还解决了老年人与非老年人之间的让座矛盾。便携式折叠代步电动车的适用人群不仅仅是老年人，还可以面向大众群体，由于规模较大城市的出行压力很大，而便携式折叠代步电动车的折叠空间大，整体体积并不大，可以如自行车一样自由地穿梭在人群中，既省心又省力，在不需要它的时候，可以进行折叠，不会占用很大空间，所以对于年轻人和中年人群体，也是既安全又可靠的代步工具。

1 原理方案设计

1.1 基本构造

智能便携式折叠代步电动车主要由车箱体及动力装置、电机车轮、连接轴、减震弹簧、座椅、车架等部分组成。其中动力装置为蓄电池，电机车轮3由电动机和车轮组合在一起，节省了材料组成传动装置。1板1和2板上2与2板下5连接在同一根轴上，组合并旋转，2板上2和3板4也连接在同一根连接轴上，进行组合并旋转。两个座椅分别嵌在2板上2和3板4中，座椅椅腿设计为滑槽，便可调节驾驶高度。减震弹簧安放在2板上2和2板下5，对其进行减震，提高驾驶舒适性。

1.2 工作原理

当两人乘坐时，折叠打开过程如下:先将箱体竖直放置，通过拉动把手6使得1板1顺时针旋转180°，然后水平放置并对其进行固定，拉伸把手6，调节到适合自己的驾驶高度，再将3板下9绕连接在2板下4的连接杆10转动并水平放置，在将连接杆10锁死，然后把嵌在2板上2和3板上8的座椅7拉伸到适合自己的高度，即可将电动车折叠展开。

当一人乘坐时，有两种展开方案。方案一:前面步骤不变，只需将嵌在3板上9中的座椅拉伸，再将嵌在座椅7中的座椅面向四周展开，再进行固定，这样就可以形成一个储物盒，便可以用来放置物品，然后固定就可以了，这样在一个人乘坐时，可以将驾驶员的随身物品放置在储物盒中，提高驾驶安全性。方案二:通过拉动把手6使得1板1顺时针旋转180°，然后水平放置并对其进行固定，然后直接拉伸嵌在3板上8的座椅，使其替代2板作为驾驶位，这样就省去了再展开3板的步骤，更加方便[3-5]。

1.3 仿真验证

采用计算机模拟仿真技术，对采用技术原理方案的可行性进行了验证，模拟仿真系列截图如图1所示。结果表明，本设计的技术原理方案正确。

图1 模拟仿真系列截图Fig.1 Analog simulation series screenshots

2 性能分析与参数计算[3-5]

2.1 轴的弯曲应力计算

设人的体重为F1，连接板5的轴1直径为D1，轴的弯曲所许用应力为[σ]:

W=Mmax=Fd1

(1)

最大弯曲应力：σ max=Mmax/W≤[σ]1

(2)

轴的弯曲应力计算σ max=49.9 MPa

轴的弯曲所许用应力为[σ]=80 MPa，轴的强度验算σ max< [σ]，满足要求。

2.2 板的计算

板厚度15 mm，长a500 mm，宽b400 mm，剪切强度80 N/mm，抗弯强85 N/mm，弹性模量72 000 N/mm，[f]=300 MPa。截面惯性矩I和截面抵抗矩W分别为:

W=bh2/6

(3)

I=ab3/12

(4)

M=Fd2

(5)

2.2.1 抗弯强度计算

f=M/W<[f]

(6)

f-面板的抗弯强度计算值(N/mm2)；

M-面板的最大弯距(N.mm)；

W-面板的净截面抵抗矩；

[f]-面板的抗弯强度设计值，取15.00 N/mm2；

q-荷载设计值(kN/m)。

经计算得到面板抗弯强度计算值f=118.5 MPa，面板的抗弯强度验算f<[f]，满足要求。

2.2.2 抗剪计算

T=3Q/2bh<[T]

(7)

截面抗剪强度计算值T=140.8 MPa，截面抗剪强度设计值 [T]=400 MPa，面板抗剪强度验算 T < [T]，满足要求。

3 规格及系列化设计

为了满足不同人群的需要，进行了规格及系列化的初步设计。

A.全部展开式:车长1 315 mm，宽510 mm，高845 mm。双人座椅。

B.半展开式:车长865 mm，宽510 mm，高855 mm。单人座椅。

4 结语

第一，老年人和年轻人的便捷代步工具，可以载两个人，低速安全可靠，平稳舒适，操作难度低，省心省力。第二，压缩空间更大，空间占有率更小，适合摆放。第三，方便携带，无须工具可直接瞬间折叠。第四，易拆装电池，方便驾驶人随身携带，方便随时充电，动力充足。

[1] 董建华.超微型可折叠电动汽车关键技术研究[D].郑州:郑州大学，2014.

[2] 马荣国.城市公共交通系统发展问题研究[D].西安:长安大学，2003.

[3] 濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社，2013.

[4] 刘鸿文.材料力学1[M]. 北京:高等教育出版社，2010.

[5] 陈秀宁，施高义.机械设计课程设计[M].杭州:浙江大学出版社，2013.

Research on intelligent portable folding vehicle

REN Yuan-qing, CHEN Li, ZHAO Jing-yuan, ZHANG Rui-huan, YANG Jin-di, SHEN Yu-liang, PAN Shan-ju

(College of Mechanical and Electrical Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China)

Intelligent portable folding electric vehicle is mainly composed of the car body and power plant, motor wheel and shock absorber spring and frame structure. When people need to ride, to make clockwise rotation 180° of the folding of box as the front plate, and pull the handle out as the electric car steering wheel, rotated 180° counter clockwise of the upper side of the box, and stretch the seat out, and then plug in the key to start. Principle program and the main performance parameters of the intelligent portable folding electric vehicle were analyzed and calculated. The correctness of the technical principle is verified by computer simulation technology.

Intelligent portable; Folding electric vehicle; Principle design; Parameter calculation

2017-03-07

任元清(1996-)，男，嘉兴学院机电工程学院机械(卓越)141班本科学生，研究方向为机械设计(校级SRT科研)。

U484

A

1674-8646(2017)10-0012-02