一種綠色便捷的個(gè)人代步工具的設(shè)計(jì)

姜海濤 張世豪 劉鑫磊 馮穎

摘 要：對(duì)代步工具的發(fā)展歷程進(jìn)行了回顧，綜述了現(xiàn)有代步工具的種類(lèi)和特點(diǎn)。論述了在當(dāng)今交通工具多樣化的時(shí)代，代步工具設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循的主要原則。在此基礎(chǔ)上，介紹了一款綠色便捷的個(gè)人代步工具的設(shè)計(jì)方案，以安全、便捷、節(jié)能環(huán)保為主要特色，同時(shí)兼具健身功能和娛樂(lè)性。

關(guān)鍵詞：代步工具；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；環(huán)保節(jié)能

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 代步工具的發(fā)展過(guò)程及現(xiàn)狀

衣食住行是人類(lèi)日常生活的基本內(nèi)容。最初的“行走”是原始人類(lèi)的基本技能，但是隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和人類(lèi)智力水平的提高，人們對(duì)移動(dòng)速度緩慢、體力消耗較大的步行不再滿足，一直在探索解放勞動(dòng)力的便捷方式，各種形式的代步工具應(yīng)運(yùn)而生。最早的出行代步方式是在人類(lèi)能制造工具和馴服動(dòng)物之后，出現(xiàn)了以馬、馬車(chē)等畜力代替人力的工具；對(duì)于不適宜畜力行走的地區(qū)，人們發(fā)明了轎子和滑竿；在水路交通方面，人類(lèi)在幾千年前就能夠制造筏和獨(dú)木舟，繼而出現(xiàn)了木板船、帆船、輪船等。二百多年前，人類(lèi)社會(huì)發(fā)展到“半機(jī)械化時(shí)代”，自行車(chē)這種輕便靈活、簡(jiǎn)單實(shí)用的代步工具風(fēng)靡全世界，一直沿用至今。蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，為人類(lèi)帶來(lái)了火車(chē)和汽船，使代步工具的速度有了顯著提高，也奠定了現(xiàn)代交通工具的基礎(chǔ)，而如今大規(guī)模發(fā)展的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)已成為現(xiàn)代社會(huì)代步工具的主流[ 1，2 ]。

代步工具按照其動(dòng)力提供方式可分為燃油（氣）驅(qū)動(dòng)型、電力驅(qū)動(dòng)型以及非能耗型。

燃油（氣）驅(qū)動(dòng)型代步工具以汽車(chē)為典型代表，還包括飛機(jī)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)等，這類(lèi)交通工具以其速度快、載運(yùn)量大、快捷方便等特點(diǎn)成為現(xiàn)代社會(huì)客運(yùn)、貨運(yùn)的主要方式，但是與之接踵而來(lái)的是能源危機(jī)、大氣污染、環(huán)境持續(xù)惡化、全球氣溫上升、城市擴(kuò)張、交通擁堵、停車(chē)?yán)щy等一系列迫切需要解決的問(wèn)題，因此以燃油（氣）為動(dòng)力供應(yīng)的個(gè)人代步工具并不值得提倡。

以電力為動(dòng)力的代步工具近幾年來(lái)發(fā)展迅速，尤其在個(gè)人代步方面，各種電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)三輪車(chē)、電動(dòng)滑板車(chē)、助力車(chē)等如雨后春筍，層出不窮。和汽車(chē)相比，電動(dòng)車(chē)不需要消耗石油能源，能量利用率高，速度快，占地小，停放方便，在能源日益緊張交通越來(lái)越擁堵的情況下，電動(dòng)車(chē)的優(yōu)勢(shì)不言自明[ 3 ]。但電動(dòng)車(chē)每1～2天就需要進(jìn)行充電，雖然費(fèi)用不高但是操作麻煩；車(chē)用電池組1～2年需要進(jìn)行更換，電池中含有的鉛等重金屬在處理過(guò)程中會(huì)對(duì)環(huán)境造成較嚴(yán)重的污染。

另外一類(lèi)非能耗型代步工具與自行車(chē)類(lèi)似，即不需要額外消耗能源，只依靠人力驅(qū)動(dòng)，與傳統(tǒng)的自行車(chē)相比，這類(lèi)代步工具體積更小，材質(zhì)更輕，操作靈活，攜帶方便，外觀和造型上更美觀炫目，使用時(shí)更具備趣味性，價(jià)格更低廉，是短途個(gè)人代步的理想工具，包括市場(chǎng)上熱銷(xiāo)的各種輪滑鞋、滑板、活力板、滑板車(chē)等。

2 代步工具設(shè)計(jì)的主要原則

2.1 安全

安全性是對(duì)代步工具的基本要求，在設(shè)計(jì)時(shí)一方面要考慮將車(chē)輪懸架、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向的性能達(dá)到最好的程度，提高工具行駛時(shí)的穩(wěn)定性和舒適性；另一方面要考慮一旦發(fā)生事故時(shí)，能有專(zhuān)門(mén)的防范措施幫助駕駛者實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)。當(dāng)然，安全性還包括避免給經(jīng)常駕駛?cè)藛T帶來(lái)身體疲憊、交通噪音、空氣污染等身心損害。

2.2 便捷

停車(chē)位的稀缺已經(jīng)讓許多有車(chē)一族為尋找停車(chē)位浪費(fèi)了很多時(shí)間也傷透了腦筋，可隨身攜帶的代步工具成為一種不錯(cuò)的選擇，交通工具小型化成為其得以推廣普及的必要條件。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮盡量讓代步車(chē)體積小、質(zhì)量輕、可拆卸、可折疊，輕松帶入公寓或公司，塞進(jìn)儲(chǔ)物柜。這種便捷性在未來(lái)的需求當(dāng)中會(huì)越來(lái)越受到使用者的關(guān)注。

2.3 簡(jiǎn)約

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生活節(jié)奏日益加快，這就要求日常生活和工作中的產(chǎn)品簡(jiǎn)潔明快、易于操作。因此在代步工具設(shè)計(jì)時(shí)要避免繁雜的外形和功能以及花里胡哨的裝飾，要做到主體突出，設(shè)計(jì)要素明了，選用材質(zhì)充分考慮環(huán)保要求，一種外觀簡(jiǎn)約、功能簡(jiǎn)約、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約、操作簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)必將成為現(xiàn)代消費(fèi)者所喜愛(ài)的產(chǎn)品[ 4 ]。

2.4 美觀

現(xiàn)代社會(huì)人們?cè)陉P(guān)注產(chǎn)品實(shí)用功能的同時(shí)，產(chǎn)生了更多的審美需求。代步工具的設(shè)計(jì)在外觀上要注重形態(tài)、色彩、材質(zhì)這三個(gè)方面，同時(shí)也要使產(chǎn)品的形式美體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的人性化關(guān)懷，遵循可持續(xù)發(fā)展等設(shè)計(jì)觀念，做到內(nèi)在美和外在美的完整統(tǒng)一。

2.5 綠色

“綠色設(shè)計(jì)”就是保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中盡可能的減少對(duì)環(huán)境和資源的影響，主要可以考慮以下三個(gè)方面：不耗費(fèi)能源或提高能源的利用率；在使用過(guò)程中不會(huì)造成廢氣、噪聲等污染；產(chǎn)品報(bào)廢時(shí)盡可能的產(chǎn)生再利用的價(jià)值[ 5 ]。

3 一種綠色便捷的個(gè)人代步工具的設(shè)計(jì)

根據(jù)上述原則，參考市場(chǎng)上已有的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)了一種新型的個(gè)人代步小車(chē)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖可知，本代步小車(chē)是在普通滑板車(chē)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造完成的，其主要結(jié)構(gòu)及功能如下。

3.1 彈性框架結(jié)構(gòu)

代步小車(chē)板面下方連接的是彈性框架結(jié)構(gòu)，該框架是支撐板面以及安裝車(chē)輪的主體支架，分別位于小車(chē)的前后位置，其上部與板面固連，下部通過(guò)兩根軸分別安裝前后車(chē)輪。

后部框架的截面為倒三角形，并在板面下方安裝有加固板，主要目的是增加框架的剛性和穩(wěn)定性，使其可以承受駕駛?cè)藛T的重量。該框架的主要特點(diǎn)是在其立桿上裝有彈簧裝置，并且兩立桿之間有鉸接的橫梁，這些結(jié)構(gòu)使框架在具有足夠剛性的同時(shí)又具備一定的彈性，這種彈性可以吸收顛簸路面造成的震動(dòng)，增加行駛過(guò)程中的穩(wěn)定性和舒適性。

另外，在后部的橫梁上安裝有剎車(chē)裝置，想減速時(shí)，駕駛?cè)丝蓪⑷梭w重心向后方移動(dòng)，人體重力使鉸接的橫梁產(chǎn)生一定的變形，從而帶動(dòng)剎車(chē)裝置接觸地面，增大摩擦力，達(dá)到減速剎車(chē)的目的。

3.2 動(dòng)力裝置

本設(shè)計(jì)以人力為驅(qū)動(dòng)力，不消耗能源，不產(chǎn)生噪聲和污染，貫徹了節(jié)能環(huán)保的綠色設(shè)計(jì)理念。動(dòng)力裝置位于小車(chē)的中部，由腳踏板、助力輪、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪等部件組成。工作時(shí)，駕駛?cè)擞靡恢荒_踩動(dòng)踏板，踏板下方的連桿會(huì)驅(qū)動(dòng)助力輪轉(zhuǎn)動(dòng)，助力輪的作用是增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使踏板及連桿運(yùn)行到低位后可在慣性的作用下回復(fù)到原來(lái)位置。

助力輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)與其并列安裝且直徑相等的主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)輪通過(guò)鏈條帶動(dòng)后輪橫軸上的小從動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，小從動(dòng)輪通過(guò)軸帶動(dòng)兩后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)后輪驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式。這種驅(qū)動(dòng)方式具有動(dòng)力強(qiáng)勁的特點(diǎn)，適于坡路駕駛。

3.3 轉(zhuǎn)向裝置

轉(zhuǎn)向裝置位于小車(chē)前部，在前部板面上開(kāi)孔，安裝驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，轉(zhuǎn)盤(pán)下方通過(guò)豎軸與支架相連，支架與前輪軸相連。工作時(shí)，駕駛?cè)丝捎靡恢荒_轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，帶動(dòng)豎軸旋轉(zhuǎn)，從而使支架及前輪軸發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)的旋轉(zhuǎn)范圍由定位裝置限定，可避免由于偏轉(zhuǎn)角度過(guò)大而造成的傾倒等問(wèn)題。

本代步小車(chē)體積小，質(zhì)量輕，方便攜帶，在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮了節(jié)能環(huán)保、安全性、舒適性、便于操作、價(jià)格低廉等多方面因素，在代步的同時(shí)又兼具健身功能和娛樂(lè)性，是短途代步的理想選擇。

參考文獻(xiàn)：

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