基于軟質(zhì)材料的微型電動(dòng)車設(shè)計(jì)研究

崔昊天

摘要：在國(guó)家大力發(fā)展新能源汽車的大環(huán)境下，電動(dòng)汽車、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車等新能源交通工具逐漸走進(jìn)人們的日常生活。在市場(chǎng)的催動(dòng)下，電動(dòng)自行車現(xiàn)在中國(guó)的保有量非常高，但因?yàn)橄嚓P(guān)的法律法規(guī)不夠健全，造成了整體雜亂無章的局面。針對(duì)這種現(xiàn)狀，本設(shè)計(jì)將對(duì)象鎖定在行駛在非機(jī)動(dòng)車道上的微型電動(dòng)車，以設(shè)計(jì)出全新的并且符合國(guó)家相關(guān)法律規(guī)定的微型電動(dòng)自行車為目標(biāo)。文章從實(shí)際背景開始，引出研究的問題：在新電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件（新國(guó)標(biāo)）的相關(guān)規(guī)定下，設(shè)計(jì)出輕量化、安全、美觀而且可以為駕駛?cè)藛T和乘坐人員提供全天候駕駛環(huán)境的新型微型電動(dòng)車，并將此設(shè)計(jì)定義為電動(dòng)自行車，滿足非機(jī)動(dòng)車道的相關(guān)行駛規(guī)定。之后基于材料的創(chuàng)新性使用，經(jīng)過對(duì)輕質(zhì)材料的調(diào)研分析，最終確定以軟質(zhì)車身材料作為主要的設(shè)計(jì)元素。文章最后部分為整個(gè)的設(shè)計(jì)流程，本設(shè)計(jì)旨在以軟質(zhì)車身材料的使用為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一款可折疊、并且能為駕駛?cè)藛T提供全天候駕駛環(huán)境的，同時(shí)又滿足國(guó)家相關(guān)規(guī)定的新型微型電動(dòng)車。

關(guān)鍵詞：微型電動(dòng)車設(shè)計(jì);軟質(zhì)車身材料;可折疊;全天候

1微型電動(dòng)車的現(xiàn)狀分析

1.1國(guó)內(nèi)現(xiàn)有微型電動(dòng)車的種類

按照有無外殼的分類方法，本文中將現(xiàn)有的微型電動(dòng)車分為無外殼電動(dòng)自行車、有外殼電動(dòng)自行車和有外殼四輪電動(dòng)車三種。

無外殼的電動(dòng)自行車單價(jià)在1500元—3500元不等，可乘坐人數(shù)為單人和多人，外殼材料多為塑料和玻璃鋼，這樣的微型電動(dòng)自行車質(zhì)量輕、體積小，較為便捷，但是無法為駕駛者提供封閉的駕駛空間和駕駛條件，安全系數(shù)較低。

有外殼電動(dòng)自行車大多數(shù)有較為結(jié)實(shí)的硬質(zhì)外殼，有些是使用硬質(zhì)的骨架、外包防水的帆布等軟質(zhì)材料作為外殼，分為載物與載人兩種。可為駕駛員以及其他的乘坐人員提供全天候的車內(nèi)環(huán)境，時(shí)速較高，整車質(zhì)量較重。這種類型的電動(dòng)自行車單價(jià)區(qū)間在3500元—5500元不等，整車的質(zhì)量150kg—300kg之間，最高時(shí)速30km/h—45km/h。外殼的材料多為塑料、金屬等。

第三種為有殼的四輪電動(dòng)車，這類電動(dòng)車擁有制作較為完整的外飾和內(nèi)飾，整車接近現(xiàn)在的小型汽車，時(shí)速高，具有很好的續(xù)航能力，可為乘坐人員提供較為舒適的駕駛條件，但是整車質(zhì)量較大，相對(duì)于汽車來說，安全系數(shù)較低，而且對(duì)第三方造成危險(xiǎn)的系數(shù)較高。這種類型的電動(dòng)車價(jià)格較高，8000元—25000元不等，普遍可容納兩人及以上的人同時(shí)乘坐，最高時(shí)速50km/h，質(zhì)量500kg—900kg不等，外殼的材料多為塑料、玻璃鋼和金屬。

通過對(duì)市面上現(xiàn)有的微型電動(dòng)車的外殼材料進(jìn)行分析，將現(xiàn)有的外殼分為輕質(zhì)材料外殼和硬質(zhì)材料外殼兩大類，并且同時(shí)調(diào)研分析不同材料的加工工藝。

軟質(zhì)材料外殼一般使用金屬管作為支架，金屬管之間用螺絲固定，然后將帆布或者其他軟質(zhì)材料包裹金屬骨架。價(jià)格在100元—200元不等。以遮風(fēng)擋雨為主，價(jià)格較低，制作簡(jiǎn)單。

多數(shù)硬質(zhì)材料外殼使用的材料有兩大類，金屬材料和非金屬材料。其中非金屬材料多為塑料和玻璃鋼。車殼的加工方式為ABS塑料板真空吸塑，價(jià)格在960元—1000元/套;紅色車殼的成型工藝為塑料滾塑成型，滾塑電動(dòng)車殼、電動(dòng)三輪車殼、塑料車殼加工成本高的是吹塑、注塑模具是成本的1/3到1/4。這兩種不同的加工方式都具有各自的特點(diǎn)，滾塑成型和其他模具工藝相比，滾塑工藝提供了更多的設(shè)計(jì)空間。在正確的設(shè)計(jì)理念之下，可以將幾部分零件組合成一個(gè)完整的模具，這種做法大大降低了高昂的裝配成本。

金屬材料的外殼主要架構(gòu)為金屬框架外加金屬蒙皮，這樣的外殼強(qiáng)度較高，使用周期較長(zhǎng)，制作成本低且安全性較高，但是外殼整體的重量較重。此類型的車棚優(yōu)點(diǎn)是由鍍鋅管與異形管焊接而成，部分為螺絲固定，車窗為鋼化玻璃。

將現(xiàn)在市面的微型電動(dòng)車以及老年人用車的情況進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的微型電動(dòng)車有以下主要三方面的問題，包括電動(dòng)車其自身存在的兩方面問題以及在行駛過程當(dāng)中給第三方帶來的問題。首先自身原因包括：（1）很多情況下無法給駕駛員提供全天候的駕駛環(huán)境，甚至有些駕駛?cè)藛T需要完全暴露在外面，使得現(xiàn)今的微型電動(dòng)車存在很多安全隱患。（2）大多數(shù)具有全封閉或者半封閉駕駛空間的微型電動(dòng)車存在自身質(zhì)量過大的問題，不符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但是質(zhì)量上符合標(biāo)注的車型又無法為駕駛?cè)藛T與其他乘坐人員提供全天候的車內(nèi)環(huán)境。（3）對(duì)于除其之外的在非機(jī)動(dòng)車道上行駛的其他車輛以及行人等第三方，有硬質(zhì)外殼的微型電動(dòng)車由于其時(shí)速相對(duì)來說較高，可能會(huì)給第三方帶來很多安全問題，增加了其本身與第三方在路面行駛過程當(dāng)中的危險(xiǎn)系數(shù)。

通過對(duì)現(xiàn)有的微型電車的整體調(diào)研與分析，對(duì)現(xiàn)有的車型尤其是現(xiàn)有的微型電動(dòng)車的車殼進(jìn)行一定的了解，在分析現(xiàn)有微型電動(dòng)車優(yōu)缺點(diǎn)的過程當(dāng)中，為今后的設(shè)計(jì)任務(wù)尋找機(jī)會(huì)點(diǎn)。在了解了現(xiàn)在多數(shù)微型電動(dòng)車外殼的材料以及相應(yīng)的加工工藝、價(jià)格等相關(guān)信息的基礎(chǔ)上，為之后對(duì)輕質(zhì)材料的研究提供了更有針對(duì)性的研究。

1.2國(guó)內(nèi)現(xiàn)有微型電動(dòng)車現(xiàn)存問題

隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隨之帶來的交通問題也越來越多。城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量的快速增加，不僅給城市的交通帶來了巨大的壓力，由機(jī)動(dòng)車釋放出的尾氣等一系列問題也給環(huán)境帶來了很大的危害。國(guó)家現(xiàn)在需要大力發(fā)展公共交通系統(tǒng)，但是公共交通系統(tǒng)不夠快捷方便，換乘較為費(fèi)時(shí)。現(xiàn)有的個(gè)人自主交通又存在較多的問題，例如現(xiàn)有的小型電動(dòng)車大多數(shù)存在不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做工差、安全系數(shù)較低等諸多問題。

據(jù)調(diào)查，新的電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范中（GB17761-2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》），國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)把限速提高到25km/h，整車質(zhì)量（不合電池重量）將改為不能大于55kg。

新的電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將電動(dòng)自行車分為3類：智動(dòng)型、助動(dòng)型、電動(dòng)型。限制質(zhì)量分別為40kg、50kg和55kg。

本設(shè)計(jì)將目標(biāo)鎖定在新的電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范（GB17761-2018《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》），嘗試尋找出新的微型電動(dòng)車設(shè)計(jì)的可能。

微型電動(dòng)車作為城市個(gè)人的代步工具已逐漸步入人們的生活，各種兩輪、三輪、四輪的微型電動(dòng)車層出不窮，作為非機(jī)動(dòng)車，其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足非機(jī)動(dòng)車道的行駛要求。現(xiàn)階段，由于相關(guān)法律法規(guī)不夠完善，以及巨大的市場(chǎng)需求，使得現(xiàn)在市面上的微型電動(dòng)車雜亂無章。對(duì)現(xiàn)在市面的微型電動(dòng)車以及老年人用車的情況進(jìn)行總結(jié)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的微型電動(dòng)車有以下主要兩方面的問題，包括電動(dòng)車其自身存在的問題以及在行駛過程當(dāng)中給第三方帶來的問題。

首先，自身原因包括：（1）電池續(xù)航能力不足。（2）很多情況無法給駕駛員提供全天候的駕駛環(huán)境，甚至有些駕駛?cè)藛T完全暴露在外面，使得現(xiàn)今的微型電動(dòng)車存在很多安全隱患，這是由于現(xiàn)在的電池技術(shù)不夠成熟以及使用的材料過于單一所造成的;其次，對(duì)于除其之外的在非機(jī)動(dòng)車道上行駛的其他車輛以及行人等第三方帶來很大的安全問題，現(xiàn)有的微型電動(dòng)車有些沒有外部保護(hù)有些有硬質(zhì)的外殼，和汽車不同，微型電動(dòng)車與行人等第三方發(fā)生接觸的可能性很多，所以未來微型電動(dòng)車可能需要一種全新的或者是其他的材料代替現(xiàn)用的材料，可以更加輕量化，不僅可以保護(hù)駕駛?cè)藛T，同時(shí)也可以對(duì)第三方起到一定的保護(hù)作用。本設(shè)計(jì)從材料的角度出發(fā)，全新的材料應(yīng)用可能使得微型電動(dòng)車擁有完全不同的造型語(yǔ)義，研究出更加輕量化、安全、美觀而且可以為駕駛?cè)藛T和乘坐人員提供全天候駕駛環(huán)境的新型微型電動(dòng)車。

由于現(xiàn)有的個(gè)人自主交通、公共交通系統(tǒng)都存在著諸多問題，通過對(duì)各方面條件的總結(jié)與分析，找到設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)為：在新電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件（新國(guó)標(biāo)）的相關(guān)規(guī)定下，設(shè)計(jì)出輕量化、安全、美觀而且可以為駕駛?cè)藛T和乘坐人員提供全天候駕駛環(huán)境的新型微型電動(dòng)車，并將此設(shè)計(jì)定義為電動(dòng)自行車，滿足非機(jī)動(dòng)車道的相關(guān)行駛規(guī)定。

2輕質(zhì)材料及其在微型電動(dòng)車設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可行性分析

2.1輕質(zhì)材料的優(yōu)勢(shì)分析

輕質(zhì)材料，無論是金屬輕質(zhì)材料還是非金屬輕質(zhì)材料在很多領(lǐng)域都得到非常廣泛的應(yīng)用，在保證一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，輕質(zhì)材料的質(zhì)量更加輕便。例如在汽車制造業(yè)，鋁合金、鋁鎂合金等輕質(zhì)金屬材料得到了廣泛應(yīng)用，車身在不斷減輕質(zhì)量的同時(shí)強(qiáng)度更高，可以更好的保護(hù)車內(nèi)人員的安全。

新型輕量化車身材料具有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以降低加工成本，還可以降低車身自身的質(zhì)量，從而提高燃油的有效使用效率。由此可以說明，將高強(qiáng)度鋼、金屬泡沫材料、塑料、碳纖維等輕質(zhì)材料應(yīng)用在電動(dòng)汽車車身上具有非常重要意義。同樣，在保證強(qiáng)度的情況下，輕量化材料對(duì)于減小微型電動(dòng)車質(zhì)量，提高電池使用的效率具有重要意義。在電動(dòng)車動(dòng)力不足、行駛里程較短等問題的制約下，例如鎂合金、鋁合金、高強(qiáng)度鋼、金屬泡沫材料以及塑料和高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)化材料對(duì)于電動(dòng)車的研究有著十分重要的意義。對(duì)于體積較小、載重能力有限的微型電動(dòng)車車身來說，材料應(yīng)該向更加輕、降低成本、快速回收效益、更易成型、穩(wěn)定性較高的方向發(fā)展。

根據(jù)各種輕質(zhì)材料不同的特征屬性和用途，將其分為骨架類輕質(zhì)材料與蒙皮類輕質(zhì)材料。

首先骨架類輕質(zhì)材料可分為金屬類與非金屬類兩種。金屬骨架類輕質(zhì)材料例如高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金等金屬材料，在當(dāng)今汽車制造業(yè)中，車身材料的使用依然以鋼材為主。鋁材具有很好的吸能性，在發(fā)生碰撞時(shí)安全性有明顯的優(yōu)勢(shì)，而且質(zhì)量要比鋼材小很多。鎂是比鋁質(zhì)量更輕的金屬材料，鎂合金具有質(zhì)量輕、易加工、強(qiáng)度較高等優(yōu)點(diǎn)。以上的金屬材料加工成型的工藝類似，都具有強(qiáng)度較高、精度也很高的特點(diǎn)。但是金屬材料加工模具制造費(fèi)用太高，而且需要大批量的生產(chǎn)，成本較高，不適合產(chǎn)量較小、生產(chǎn)周期短的產(chǎn)品。

非金屬骨架類輕質(zhì)材料包括眾所周知的碳纖維、玻璃鋼等高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料。除了鋼、鎂鋁合金等金屬材料，高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料，特別是碳纖維與玻璃鋼，在汽車生產(chǎn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。碳纖維是一種具有輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、高剛性等優(yōu)點(diǎn)的材料，同時(shí)碳纖維具有良好的耐腐蝕、耐蠕變等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是碳纖維材料本身的成本較高。玻璃鋼具有較好的耐腐蝕性與絕緣性，并且比強(qiáng)度較高，雖然沒有碳纖維材料的優(yōu)點(diǎn)多，但是使用玻璃鋼作為車身材料，加工模具成本低，加工工藝較為簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期較短，可以滿足小批量生產(chǎn)的需要，因此玻璃鋼是很有前途的車用輕量化材料。

其次是蒙皮類輕質(zhì)材料可分為硬質(zhì)蒙皮類輕質(zhì)材料與軟質(zhì)蒙皮類輕質(zhì)材料。碳纖維、塑料等硬質(zhì)蒙皮材料。塑料作為一種高分子材料，在人們的生活中得到了非常廣泛的應(yīng)用，它不但可以代替很多昂貴的有色金屬材料和合金材料，而且成本較低、質(zhì)量較輕。近年來，塑料在汽車和電動(dòng)自行車上的應(yīng)用越來越多，無論是在汽車內(nèi)飾還是外飾等方面，塑料作為覆蓋件應(yīng)用非常廣泛。碳纖維作為一種高強(qiáng)度復(fù)合材料，在交通工具的各個(gè)部件上都得到了很好的運(yùn)用，具有輕質(zhì)量、高強(qiáng)度、高剛性等特點(diǎn)，同時(shí)碳纖維具有良好的耐腐蝕、耐蠕變等優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是碳纖維材料本身的成本較高。

軟質(zhì)蒙皮類輕質(zhì)材料包括常用的一些防水、防火的復(fù)合型軟布材料和充氣膜結(jié)構(gòu)等軟質(zhì)輕質(zhì)材料。例如，很多越野車以及很多敞篷車的軟質(zhì)頂棚，都具有很好的防水、保溫、隔熱等功能。軟質(zhì)的材料還在嬰兒車等產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用。比較典型的例子是寶馬的概念車Gina的外飾材料是一種名為聚亞胺酯涂層萊卡的復(fù)合型軟質(zhì)材料，具有很好的延展性并且可以防火，質(zhì)地柔軟。還有像很多嬰兒車的布篷使用的是滌綸或者是晴綸材料的布料。

2.2微型電動(dòng)車應(yīng)用輕質(zhì)材料可能性分析

充氣結(jié)構(gòu)（又名充氣膜結(jié)構(gòu)，是指在以高分子材料制成的薄膜制品中充入空氣后而形成一定空間的結(jié)構(gòu)。充氣式結(jié)構(gòu)又可分為氣承式膜結(jié)構(gòu)和氣囊式膜結(jié)構(gòu)），容易與外部環(huán)境發(fā)生觸碰（磕碰、剮蹭等）的部位用其他軟質(zhì)材料包裹（各種彈性體、橡膠、苯板、海綿等）。其中較為典型的是著名的“水立方”游泳館，充氣結(jié)構(gòu)的建筑可以快速成型，施工周期短，有很好的保溫性。

充氣結(jié)構(gòu)還未被使用在車身外飾材料上，但具有很多先天優(yōu)勢(shì)的條件。充氣結(jié)構(gòu)按照不同的成型方式，將其分為三種：（1）充氣充骨架（氣囊式膜結(jié)構(gòu)），外加其他輕質(zhì)、軟質(zhì)材料包裹。典型的例子是氣肋式充氣帳篷。這種充氣結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度高、剛性大、氣密性較好、組裝方便、防雨隔熱、成型快、框架內(nèi)無硬物等特點(diǎn)。（2）整體充氣式結(jié)構(gòu)，也稱氣承式膜結(jié)構(gòu)。采用此方法進(jìn)行成型的充氣帳篷具有剛性大、穩(wěn)定、隔音、隔熱、成型回收速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等特點(diǎn)，是最為普遍的充氣膜結(jié)構(gòu)。（3）有硬質(zhì)框架的充氣膜結(jié)構(gòu)。這樣的充氣膜結(jié)構(gòu)在理論上屬于氣囊式膜結(jié)構(gòu)的一種，較為典型的例子就是“水立方”，其采用了一種名為ETF的材料，可防火。

如果采用充氣膜結(jié)構(gòu)作為車身的材料，整個(gè)車身的主題可實(shí)現(xiàn)自主自由的收放，便于大量停放，有著其他材料所不能實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)特征和造型語(yǔ)言。但是充氣膜結(jié)構(gòu)表面與其他硬質(zhì)材料相比，其防劃傷、防刮蹭的程度較低，因而研究了相應(yīng)的充氣結(jié)構(gòu)防劃傷漏氣的處理方法。具體的方法有三種：（1）多氣室。多氣室結(jié)構(gòu)可以有效防止充氣結(jié)構(gòu)某一點(diǎn)產(chǎn)生微孔漏氣導(dǎo)致其徹底失去相應(yīng)的功能這樣的情況。（2）內(nèi)部防劃傷處理。所謂內(nèi)部防劃傷處理就是在充氣膜結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面增涂防劃傷的涂料，可有效減緩其漏氣的速度。例如，MPN、ES膠料均為噴涂在內(nèi)壁的保護(hù)涂層，當(dāng)直徑在6mm以下的尖銳物體刺入時(shí)迅速被膠料涂層緊密包裹而不會(huì)漏氣;當(dāng)尖銳物體被拔出時(shí)，穿孔被膠料涂層瞬間填充和密封好，可以有效地解決被刺扎造成的泄氣和慢漏現(xiàn)象。（3）表面防劃傷處理。在充氣結(jié)構(gòu)的表面覆蓋防劃傷、防刺傷的軟質(zhì)材料，達(dá)到較好的防劃效果。例如“聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺”，是一種新型高科技合成纖維，質(zhì)量?jī)H為鋼絲的1/5左右，但其強(qiáng)度是鋼絲的5倍左右，韌性約是鋼絲的2倍。這種材料具有超高強(qiáng)度，不僅如此，其還具有耐酸耐堿、耐高溫、重量輕、抗老化、絕緣、使用壽命較長(zhǎng)等特征，在防彈制品、建材、復(fù)合材料、特種防護(hù)服裝、電子設(shè)備等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

通過調(diào)查與研究，在一定程度上解了硬質(zhì)、軟質(zhì)輕質(zhì)材料的不同特性。總結(jié)出充氣結(jié)構(gòu)質(zhì)地軟、彈性大，不僅可以作為骨架，還可以作為提供保溫、隔熱的蒙皮。重要之處在于充氣結(jié)構(gòu)可以最大程度上滿足新電動(dòng)自行車通用技術(shù)條件當(dāng)中對(duì)于整車重量的限制（除去電池整車重量小于55kg）。并且與其他輕質(zhì)材料相比，充氣結(jié)構(gòu)具有成本低、成型快的特點(diǎn)。但是充氣結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與硬質(zhì)的骨架類結(jié)構(gòu)相比較低，所以最后的設(shè)計(jì)形式可能是以充氣結(jié)構(gòu)為主，其他輕質(zhì)材料為輔的形式。另外通過對(duì)實(shí)例的調(diào)查與研究，了解了現(xiàn)有的電動(dòng)自行車的一些基本信息。加之對(duì)之前內(nèi)容的分析，總結(jié)如下幾點(diǎn)：

1）充氣結(jié)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)較輕，但是強(qiáng)度不夠，在保證整車質(zhì)量（除電池）不超過55kg的情況下，車的四周應(yīng)用硬質(zhì)的輕質(zhì)材料，增加車體強(qiáng)度，保證駕駛?cè)藛T的安全。

2）設(shè)計(jì)為雙人電動(dòng)自行車。

3基于軟質(zhì)材料的微型電動(dòng)車設(shè)計(jì)實(shí)踐

3.1設(shè)計(jì)原則與設(shè)計(jì)定位

目標(biāo)用戶：由于微型電動(dòng)車使用范圍較廣，沒有特定的使用人群，所以此次設(shè)計(jì)在一定程度上為通用化設(shè)計(jì)，以便適合更多的人使用。使用者需要具有一定的駕駛能力，且對(duì)于微型電動(dòng)車有一定的需要。

設(shè)計(jì)定位：整車可折疊，可以為駕駛?cè)藛T提供全天候的駕駛環(huán)境，不借助人力就可完成整車的收放過程。設(shè)計(jì)定位為該設(shè)計(jì)的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2輕質(zhì)材料在造型設(shè)計(jì)中的應(yīng)用和表現(xiàn)

設(shè)計(jì)任務(wù)中的關(guān)鍵點(diǎn)為：（1）車身充氣后與折疊后的具體流程和方式，尤其是前窗玻璃的活動(dòng)路徑具體是什么;（2）設(shè)計(jì)出具有充氣成型工藝特征的造型。

根據(jù)以上關(guān)鍵點(diǎn)的總結(jié)，首先制作了更加符合設(shè)計(jì)的意象板（如圖1）。意象板中的造型更加柔軟，更加能夠體現(xiàn)最終想達(dá)到的效果，其中氣泡的造型非常接近該設(shè)計(jì)表面紋理的特點(diǎn)，很自然，在加上氣球一樣柔軟的材料，共同構(gòu)成了設(shè)計(jì)特點(diǎn)。新的意象板明確了設(shè)計(jì)主要的造型語(yǔ)言為“BUBBLE”，所以將新的設(shè)計(jì)方案命名為“BUBBLE”。

確定了新的造型風(fēng)格之后開始草圖繪制。首先繪制了一個(gè)預(yù)想的方案（如圖2），圖中車身側(cè)面鼓起的部分是一個(gè)一個(gè)的小氣室，這些氣室形成了該設(shè)計(jì)獨(dú)有的造型風(fēng)格，由充氣結(jié)構(gòu)形成特殊的表面機(jī)理;同時(shí)又是充氣結(jié)構(gòu)的一部分，具有很好的保溫效果。在這些氣室，有些透明有些不透明，這些透明的部分就形成了該車的側(cè)窗。

在外飾設(shè)計(jì)方面首先設(shè)計(jì)了特有的紋理元素，并將其運(yùn)用到這個(gè)車身的造型當(dāng)中（如圖2）。在內(nèi)飾設(shè)計(jì)方面，如圖2所示，考慮到車身如何折疊時(shí)，為了整體降低車身的高度，內(nèi)飾中的儀表盤、方向盤等部件和前窗玻璃都需要同時(shí)降低高度，所以設(shè)計(jì)時(shí)將前窗玻璃與內(nèi)飾中的儀表盤與方盤設(shè)計(jì)為整體圍繞一個(gè)中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，在儀表盤的下部有一個(gè)氣囊，在整車開始充氣時(shí)，前窗玻璃與內(nèi)飾中的儀表、方向盤就會(huì)隨著氣囊體積不斷變大的同時(shí)圍繞著同一個(gè)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，反之車身充氣結(jié)構(gòu)放氣，它們的高度也將降低，這樣的方式可以解決內(nèi)飾部件與前窗玻璃在折疊時(shí)的問題，內(nèi)飾中的座椅以同樣的方式解決（如圖3）。

確定設(shè)計(jì)方向，便開始了更加深入的設(shè)計(jì)，對(duì)現(xiàn)有的方案進(jìn)行跟進(jìn)一步的完善。在設(shè)計(jì)的雛形確定之后，第一輪的方案設(shè)計(jì)了9個(gè)方向，最終選擇了A方案進(jìn)行深入發(fā)展。以A設(shè)計(jì)方向?yàn)榛A(chǔ)，又深化出4個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案。并從中選出B方案作為后期設(shè)計(jì)的主要方向（如圖4）。

外飾方案雛形基本上確定了最終設(shè)計(jì)的主要造型特征與整體比例。設(shè)計(jì)具有特有的奶瓶紋理，并將其作為主要的設(shè)計(jì)元素運(yùn)用到這個(gè)車身的造型當(dāng)中。在造型與功能設(shè)計(jì)完成到這個(gè)程度之后，解決了很多問題，例如預(yù)設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的種種問題，也考慮清楚了很多問題。確定了最終的PACKAGE。如圖5所示，整車的高度為1480mm，長(zhǎng)2430mm，最大寬度為1200mm，軸距為1760mm;折疊后車高910mm。設(shè)計(jì)舍棄了之前靠沖氣囊完成前窗折疊，改為轉(zhuǎn)軸，并將這一特征放大。最終確定的車身充氣形式為：車身后部的充氣結(jié)構(gòu)先充氣，連動(dòng)著整個(gè)前窗升起，這樣的形式最大優(yōu)點(diǎn)就是可以快速充起一個(gè)完整的駕駛空間，駕駛?cè)藛T可以很快進(jìn)入車內(nèi)進(jìn)行駕駛，剩下的車門部分在車輛行駛的過程當(dāng)中完成充氣。側(cè)門靠近轉(zhuǎn)軸的部分不充氣，只是一層透明的材料，可以最大程度的保證駕駛?cè)藛T的視野，同時(shí)這塊透明材與車身是靠防雨拉鏈連接，可拉開透氣也可以全部拆下。

圖6中所示，為該車特有的電池充電樁，這樣的充電樁設(shè)立在小區(qū)或者該車專用的停車場(chǎng)地，車輛沒有電時(shí)可以及時(shí)換裝充好電的電池并繼續(xù)行駛，此外該車的電池也可以使用家中的電源充電，方便快捷。之所以如此設(shè)計(jì)主要的原因是：（1）如果電池出現(xiàn)問題可以及時(shí)維修，這樣的方式相比電池放在底盤的方式要方便得多。（2）在某些場(chǎng)所設(shè)立電池充電樁不僅可以給駕駛?cè)藛T提供方便，同時(shí)也降低了車輛滯留的時(shí)間。

如圖6所示，方案中側(cè)門部分，前1/5的部分為透明材料，這樣做的原因首先是為了保證駕駛?cè)藛T的側(cè)面視野，其次是為了使內(nèi)部的環(huán)境更加透氣。此外，對(duì)于側(cè)窗的設(shè)計(jì)與之前相比也有不同，之前側(cè)門板上的奶瓶裝紋理實(shí)質(zhì)上都是一個(gè)個(gè)充滿空氣的氣泡，具有很好的保溫效果，但是經(jīng)過工廠調(diào)研之后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的透明膜材料如果是兩層并且中間充滿空氣，透明度和清晰度都不是很好。所以側(cè)門上的透明的奶瓶裝紋理部分，都為單層的透明膜，這樣做就可以保證駕駛?cè)藛T的側(cè)面視野。如圖6所示，是現(xiàn)在常用的透明膜，雖然理論上會(huì)有透明度很多，但是實(shí)際上隨膜厚度的增加其透明度就會(huì)降低，所以最終決定側(cè)窗部分改為單層膜。

考慮到整車的折疊方式，設(shè)計(jì)了前窗玻璃在折疊或者展開時(shí)的運(yùn)動(dòng)路徑;左右氣泵可獨(dú)立完成整車的收放工作，對(duì)比設(shè)計(jì)定位（設(shè)計(jì)定位：整車可折疊，可以為駕駛?cè)藛T提供全天候的駕駛環(huán)境，不借助人力就可完成整車的收放過程），此次設(shè)計(jì)滿足了最初提出的所有問題，故選擇此方案作為設(shè)計(jì)的最終方案原型。

最終的外飾設(shè)計(jì)方面，將側(cè)門氣泡的造型語(yǔ)言用N7整車的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中（如圖10所示）這樣的造型使得轉(zhuǎn)向燈從任何角度都可以看到，保證了行車的安全。后輪包圍也經(jīng)過了重新的設(shè)計(jì)，使其從造型上看更加的柔軟，材料上選擇強(qiáng)度較高的硬質(zhì)泡沫，這樣的材料具有一定的強(qiáng)度，但是對(duì)于第三方來說，發(fā)生碰撞時(shí)依然是一種較為軟質(zhì)的材料。車身后部的凸起部分是電池箱的箱蓋，可揭開后將充好電的電池放入（如圖8）。前輪的擋泥板與防撞部分材料都為硬質(zhì)的泡沫，上面會(huì)覆蓋一層質(zhì)地較軟的橡膠材料，這樣做不僅可以使其質(zhì)感更加軟，還可以使其在真的發(fā)生撞擊后不會(huì)完全碎裂。造型上，繼續(xù)沿用了整車上的圓筒造型，在前防撞板上還布置了很多橡膠材料的橡膠粒，不僅從造型上豐富了細(xì)節(jié)并且還具有使用價(jià)值（如圖7）。在車身結(jié)構(gòu)方面，為了使整個(gè)充氣結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，設(shè)計(jì)了多氣室結(jié)構(gòu)，每個(gè)氣室間都配有單項(xiàng)閥門，確保在發(fā)生漏氣的情況時(shí)能夠最大程度的保證車身的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的完整，車身下部還設(shè)置了工具箱可以進(jìn)行快速修補(bǔ)與維修（如圖8）。整車的充氣與折疊流程如圖9所示。

開門方式設(shè)計(jì)以駕駛?cè)藛T手臂開門的舒適程度為出發(fā)點(diǎn)，經(jīng)過篩選后選出了較為合適的方案（如圖11）。車門的轉(zhuǎn)軸位于整個(gè)車門的3/4的位置，開啟方式如圖12所示。這樣開門方式舒適很多，并且可以滿足前后排人員方便的進(jìn)出車內(nèi)。圖12中設(shè)計(jì)方案門板處有一段是凹陷的，這部分是開門的轉(zhuǎn)軸，其充氣量較門板上其他部分要少很多，所以剛性較低時(shí)才可打開。車的開門方式。和普通的開門方式一樣，但由于車身上沒有硬質(zhì)的部分，所以側(cè)門沒有硬質(zhì)的轉(zhuǎn)軸，側(cè)門與車身的連接處的加工工藝為超聲波焊接，強(qiáng)度很高。

內(nèi)飾方面，首先去掉了前排座椅傳統(tǒng)意義上的靠背，改為類似雙人摩托車駕駛員后面的小靠背，造型上只是一個(gè)加高的凸起，這樣的設(shè)計(jì)原因有：（1）方便后排人員進(jìn)出。（2）前窗玻璃落下時(shí)不會(huì)遇到障礙，而且可以提高其降低的高度（如圖13）。其次，去掉了體積較大、較為復(fù)雜的儀表設(shè)計(jì)，改為在前轉(zhuǎn)軸上設(shè)計(jì)一個(gè)凹槽，這樣做的目的是可以省去復(fù)雜的儀表設(shè)備，降低整車質(zhì)量，而且發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的駕駛?cè)藛T很多時(shí)候都是使用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行導(dǎo)航操作。車內(nèi)的信息包括電量、時(shí)速等信息都可以通過網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙等方式共享到移動(dòng)設(shè)備上（如圖14）。

整車設(shè)計(jì)方面，由于設(shè)計(jì)為充氣的車身結(jié)構(gòu)，在折疊后整車體積大大降低，在一定占地面積范圍內(nèi)可大量存放，有效提高空間使用率（圖13）。

4結(jié)論

文章以新電動(dòng)自行車、摩托車通用技術(shù)條件作為出發(fā)點(diǎn)，旨在嘗試一種全新的車身材料帶來的一種全新微型電動(dòng)車使用方式。文章中，先是通過對(duì)現(xiàn)有的微型電動(dòng)車的研究與分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的微型電動(dòng)車由于相關(guān)的法律法規(guī)不健全，之后確定以即將頒布的新電動(dòng)自行車、摩托車通用技術(shù)條件（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）作為基本的出發(fā)點(diǎn)開始進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

文章的主題是軟質(zhì)車身材料的創(chuàng)新性應(yīng)用的微型電動(dòng)車設(shè)計(jì)，之后對(duì)現(xiàn)有的車身材料進(jìn)行分析，對(duì)現(xiàn)有的軟質(zhì)材料進(jìn)行分析，通過層層篩選，最終確定以充氣結(jié)構(gòu)作為這次設(shè)計(jì)的主要研究對(duì)象并加以充分運(yùn)用。最終通過設(shè)計(jì)，從數(shù)十個(gè)草圖方案中選出方案雛形，嚴(yán)格按照由設(shè)計(jì)定位所得出的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)方案進(jìn)行不斷深化，經(jīng)過不斷的修改完善、準(zhǔn)確PACKAGE的制作與探討，最終得出結(jié)果。此次設(shè)計(jì)具有一定的前瞻性，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的不斷試錯(cuò)、修改與完善，最終設(shè)計(jì)出一款充氣的新型的微型電動(dòng)車。