電動代步車座椅底板設計的初步結論

座椅底板輕量化的設計，首先，針對新、舊設計的座椅底板承受正向力的負 載，藉由 Solid Works COSMOS X-Press 分析應力、應變、位移與安全係數，並 擷取其座椅底板重量(kg)與最小安全係數兩項，彙整如表 20 所示。

後

前

前

後

表 20 新、舊設計的座椅底板承受正向力後的強度比較表

座椅底板編號 座椅底板重量 kg 最小安全係數 底板的板厚 mm NO.1(舊設計 XL4)

4.7 kg FS=2.3 主板 4.0/副板 4.0

NO.2(舊設計 ML4)

2.4 kg FS=1.5 主板 3.5/副板 3.0

NO.3(新設計一)

(新設計一~新設計十一的外 型皆一致)

2.8 kg FS=2.9 主板 3.5/副板 3.5

NO.4(新設計二) 2.5 kg FS=1.4 主板 3.0/副板 3.0 NO.5(新設計三) 2.4 kg FS=1.9 主板 3.0/副板 2.5 NO.6(新設計四) 2.3 kg FS=1.6 主板 3.0/副板 2.0 NO.7(新設計五) 2.2 kg FS=1.8 主板 3.0/副板 1.5 NO.8(新設計六) 1.9 kg FS=1.1 主板 2.5/副板 1.5 NO.9(新設計七) 2.0 kg FS=1.0 主板 2.5/副板 2.0 NO.10(新設計八) 2.1 kg FS=1.2 主板 2.5/副板 2.5 NO.11(新設計九) 2.5 kg FS=1.4 主板 3.5/副板 3.0 NO.12(新設計十) 2.4 kg FS=1.9 主板 3.5/副板 2.5 NO.13(新設計十一) 2.3 kg FS=1.6 主板 3.5/副板 2.0

座椅底板承受正向力的強度分析結果：

新設計的座椅底板使用低碳鋼板製作，分為主板與副板兩塊，以 CO

2

焊接加工。設定座椅底板承受 550LB(250kg)的正向力，位置於座椅底板 的中央。分析的結果如表 20 所示，編號 NO.1 與 NO.2 為舊有的設計。NO.3~

NO.13 共 11 款為新設計，其差異為主板與副板的厚度調整不同。

承受 550LB(250kg)的正向力，設定座椅底板上的最小安全係數不得 低於 1.5，低於 1.5 視為失敗。由表 20 中發現 NO.3、NO.5、NO.6、NO.7、

NO.12 與 NO.13 符合最小安全係數不得低於 1.5 的要求。但基於成本考量，需 選擇重量最輕的座椅底板 NO.7(主板 3.0mm/副板 1.5mm)。

再將舊設計座椅底板 NO.1、NO.2，與新設計座椅底板 NO.7(主板 3.0mm/

副板 1.5mm)比較，如表 21 所示。座椅底板重量方面，舊設計座椅底板

(XL4)NO.1 為 4.7 kg，舊設計座椅底板 NO.2(ML4)為 2.4 kg，而新設計座椅底 板 NO.7(新設計五)僅 2.2 kg。

安全係數方面，舊設計座椅底板(XL4)NO.1 的安全係數為 2.3，舊設計座 椅底板 NO.2(ML4)的安全係數為 1.5，而新設計座椅底板 NO.7(新設計五)雖只 有 1.8，不及舊設計座椅底板(XL4)的 2.3，但已達本文設定的安全係數 1.5，

承受正向力的強度已經足夠。

表 21 新、舊設計的座椅底板的重量比較表

座椅底板編號 座椅底板重量 kg 最小安全係數 底板的板厚 mm NO.1(舊設計 XL4)

4.7 kg FS=2.3 主板 4.0/副板 4.0

NO.2(舊設計 ML4)

2.4 kg FS=1.5 主板 3.5/副板 3.0

NO.7(新設計五)

2.2 kg FS=1.8 主板 3.0/副板 1.5

座椅底板承受彎矩的強度分析結果：

再由表 20 中找出，新設計座椅底板重量與舊設計(ML4)相同的做比較。新設 計座椅底板 NO.5、NO.12 與舊設計(ML4)均為 2.4kg。如表 22 所示。

新設計座椅底板承受彎矩後的最小安全係數，不論在哪個方向上，皆大於舊 設計(ML4)的 FS=0.78(前壓後拉)、FS=0.54(左壓右拉)與 FS=1.00(左前、左後與 右前壓，右後拉)。此顯示新設計座椅底板，承受彎矩的能力大於舊設計(ML4) 的座椅底板。

表 22 新、舊設計的座椅底板承受彎矩的強度比較表

表 23 新、舊設計的座椅底板承受彎矩的強度比較表(部分)

座椅底板編號 座椅底板重量 最小安全係數 底板的板厚 mm NO.1(舊設計 XL4)

4.7 kg

FS=2.51(前壓，後拉) FS=2.41(左壓，右拉) FS=2.35(左前、左後 與右前壓，右後拉)

主板 4.0/副板 4.0

NO.12(新設計十)

2.4 kg

FS=1.85(前壓，後拉) FS=1.89(左壓，右拉) FS=1.75(左前、左後 與右前壓，右後拉)

主板 3.5/副板 2.5

第五章 結論

9. 動力模組測試實驗，可以得知零件的品質水準或性能特性，以及相 互間搭配的限制。

10. 可由座椅底板的設計，了解造型與結構強度之間的影響。例如，板 材的折邊(I 值，慣性矩)增加，使得結構強度相對地增加。

5.2 本論文未來可以延續的方向

本論文的研究，僅侷限於馬達性能、動力模組搭配與座椅底板的設計上，對 於一部電動輪椅或電動代步車，仍有很多值得研究與探討的組件、性能和機構。

現將可能的方向大致歸納如下：

1. 輪胎與地面的磨擦係數研究，改善雨天駕駛、急速轉彎下坡或跨越段差 (階梯)的性能。

2. 重心位置與機械結構的關係，改善長久以來三輪形式的代步車，重心不 穩定的情形。

3. 如何使控制器、馬達、變速箱、車體重量和承載重量等五個因子，以尋 找出最佳化的設計，進而達到節能的目標。

4. 前置式動力模組與後置式動力模組，對改善操控性或跨越段差(階梯)的 影響。

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