【摘要】：在老齡化和資源匱乏問題日益嚴重的當今社會,電動代步產品可以緩解老年人出行不便的問題,對提高老年人的生活質量以及緩解社會壓力方面有極大作用,因此結合目前代步車存在的特點,設計一款具有實際價值的代步產品具有重要意義。本課題提出了一種可實現(xiàn)自動折疊的便攜式代步車的設計方案,并利用多目標優(yōu)化、有限元技術和廓線優(yōu)化等方法對折疊機構、折疊車架和鎖緊裝置進行了優(yōu)化設計,包括以下內容:(1)對老年人人體尺寸和需求進行分析,并根據(jù)相關標準確定了便攜式代步車的設計參數(shù)。利用機構組合的方法完成了主要機構的方案設計,將各機構進行連接得到整車的初步方案,并建立了整車的三維模型。(2)基于多目標優(yōu)化算法對車架所采用六連桿折疊機構進行了桿長優(yōu)化。對折疊機構展開和折疊狀態(tài)分別進行尺寸綜合。建立折疊機構的優(yōu)化模型,確定設計參數(shù),以折疊程度最高為目標建立目標函數(shù),根據(jù)功能要求和整車剛度等要求建立約束條件,采用MATLAB中多目標優(yōu)化算法,計算得到最優(yōu)結果,優(yōu)化后的折疊高度降低了12%。(3)分析便攜式代步車的使用工況和折疊車架的結構特征,對折疊車架進行了輕量化設計。利用AnsysWorkbench對折疊車架進行了靜力學分析,基于優(yōu)化設計理論和靜力學分析結果,建立了折疊車架的優(yōu)化模型,采用分步優(yōu)化的方法對車架的各部分零件進行了結構尺寸優(yōu)化,優(yōu)化后折疊車架的質量減輕了28.4%,輕量化效果明顯。(4)分析制動機構中鎖緊裝置存在的沖擊問題,利用解析法對其進行優(yōu)化設計。建立鎖緊裝置從動件的運動方程,針對裝置存在的沖擊問題,利用五次多項式曲線進行鎖緊凸輪廓線優(yōu)化。在ADAMS中對鎖緊裝置進行了運動仿真,驗證優(yōu)化結果。優(yōu)化后從動件的加速度大幅減小,機構剛性沖擊消除,同時發(fā)現(xiàn)這類鎖緊裝置存在運動不確定的現(xiàn)象并指出了出現(xiàn)的具體位置。通過上述的研究分析,為便攜式代步車的折疊機構和鎖緊裝置的優(yōu)化設計提供了一定參考。
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH112
【圖文】：

不夠便捷；美國 2018 年推出的四輪折疊式代步車通過連桿機構實現(xiàn)整車的自動折疊，折疊后的尺寸較小，如圖1.1 所示，采用電磁制動，時速在 10km/h 以下，該車折疊簡便，折疊時間短，其折疊機構的構件多，結構較復雜，價格較為昂貴。圖 1.1 美國新型便攜式代步車以色列的一款可折疊代步車[8]，折疊后的形狀猶如行李箱，如圖 1.2 所示，拖行方便，可放置在汽車后備箱等運輸空間內，采用手動折疊，制動方式為電磁制動，時速在 10km/h 以下。該車采用的折疊機構在手動折疊時較為費力，并且該車的輪數(shù)為三輪，易出現(xiàn)側翻，穩(wěn)定性不夠。

圖 1.2 以色列便攜式代步車的老齡化較為嚴重，其代步車的研究起步較早并且代步車的應現(xiàn)了很多其他種類的代步車，如太陽能電動車、越障四驅萬向日本推出的一款可快速裝拆的四輪代步車[9]，可拆分成三部分進，具有較強的越障性能，可以用手機進行操控，時速在 6km/h 以。該車的越障功能與手機操控功能較為先進，但其拆分式的折車的裝拆對人的體力和拼裝技術都有要求，價格也較為昂貴。

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本文編號：2729280