一种具有自动刹车功能的摇摆车设计

作者:李斌 刊名:机械设计 上传者:张灵菲

【摘要】为减小摇摆车在下坡状态下速度失控而给幼儿带来意外伤害,在分析摇摆车存在的问题后,提出利用重力和杠杆原理实现自动刹车功能的构思,并结合车体尺寸、外形、颜色、材料等因素对摇摆车进行了整体设计,通过制作模型对其进行测试,最终验证其功能的可行性。

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摇摆车又名扭扭车,操作简单,无需动力装置,充分利用了惯性原理,集环保、娱乐、健身为一体,深受幼儿的喜爱。市场调查研究发现,大多数摇摆车都注重从幼儿心理角度进行设计,对安全性的考虑不够。据统计,中国每年有高达数万起幼儿伤害事故是由玩具的不安全和使用过程中的失误造成的[1]。如下坡时,幼儿在没有家长的陪护骑摇摆车滑下,如来不及蹬地就会出现摔伤的危险。幼儿玩具设计上如何防止或减轻误操作是对幼儿基本的人文关怀[2]。现实要求玩具设计不仅考虑外观设计,还要考虑儿童的安全性[3]。文中以下坡状态为背景,进行摇摆车的整体设计。1下坡时摇摆车自动刹车功能下坡时,幼儿对摇摆车控制能力较弱,设计摇摆车的重点就放在下坡坡度大小和自动减缓车体下移之间的关系上进行设计。该摇摆车自动刹车功能的提出就是在此思路指导下,综合考虑了重力作用和杠杆原理相结合的方式,来有效阻止摇摆车下坡时的运动状态,自动刹车结构如图1所示。!图2a为0状态下刹车装置情形,图2b为摇摆车与地面成15时的刹车装置情形,通过选取两种状态对比示意,说明自动设置功能实现的可行性。该装置在自动刹车功能上,是随着坡度的大小,来带动刹车部件有效地制止摇摆车车轮转动,从而达到刹车的目的。当摇摆车与地面产生一定角度时,在重力的作用下,重力锤就会作用杠杆,从而推动刹车件,制止车轮转动。2摇摆车车体设计构思2.1摇摆车车体尺寸分析因2~3岁幼儿生理尺寸变化较大,结合图3[4],根据幼儿行为特点(幼儿习惯叉开腿坐着,或俯卧用肘部支撑着玩耍),产品设计应考虑该阶段多数幼儿感觉较舒适的范围之内,即产品长度尺寸满足大多数幼儿。根据幼儿坐在车子上的位置分析,车把手到坐垫最适合的距离应在142~244mm范围之内,坐高为269mm左右。依据前期市场调查,结合2~3岁幼儿身体主要尺寸,摇摆车的总长度在700mm以内,宽度在244mm以上,高度在360~550mm之间。因此玩具的车体长、宽、高尺寸规定为650,300,440mm。车轮位于底座内部,底座高于地平面30~50mm,防止车轮给幼儿腿脚造成意外伤害。2.2摇摆车车头设计分析从安全性考虑,摇摆车在细节设计上进行了圆滑处理,避免出现薄片、棱角等不安全因素[5]。其把手充分借鉴同类产品的方向盘把手设计,在握手处需要肌理和颜色区分,可增大手部摩擦力,使幼儿灵活地左右旋转。在方向盘中央设计一个音量调节按钮和一个USB接口。2.3车体主体色选取分析色彩是依附于产品形体的包装[6]。依据儿童心理倾向分析,男孩和女孩的颜色爱好略有不同,但多数趋向于暖色调为主,因此在颜色的选用上,橘黄色被确定为主要色,其色调温暖、靓丽,区分明显、识别性强等特点,这对幼儿在户外活动有利,便于家长看护幼儿,提高安全意识。2.4摇摆车材料选取分析幼儿玩具材料要尽量选用能保障产品安全性的无毒材料[7]。因此,选择玩具的整体外壳采用ABS塑料注塑成型。ABS塑料无毒、无味,具有较好的冲击强度[8]。车轮和车体的联接部件采用不锈钢材料,车轮边缘、把手、蹬脚采用耐老化、耐臭氧性的乙丙橡胶。坐垫内部采用海绵材料填充,以增加舒适度,外部采用天然皮革,具有一定的耐磨效果[9]。3摇摆车的设计制图根据文中分析,摇摆车可以进入设计阶段。在整个设计过程中,把握好外形边缘的圆滑处理,并且严格按照适合幼儿人体工程学的尺寸进行设计。图4为摇摆车的三视图;图5为摇摆车的彩色效果图。图1自动刹车结构示意图图2自动刹车原理实现分析图(a)0刹车状态(b)15刹车状态图32~3岁幼儿身体主要尺寸图4外形三视图4实物模型制作摇摆车的实物模型制作是根据文中

参考文献

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