下载
加入VIP
  • 专属下载特权
  • 现金文档折扣购买
  • VIP免费专区
  • 千万文档免费下载

上传资料

关闭

关闭

关闭

封号提示

内容

首页 仿生学在电动车设计中的应用

仿生学在电动车设计中的应用.doc

仿生学在电动车设计中的应用

我的爱流离失
2017-10-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《仿生学在电动车设计中的应用doc》,可适用于工程科技领域

仿生学在电动车设计中的应用仿生设计作为一种极具特色且应用广泛的设计方法在电动车这个新的设计领域中必将起到不可替代的重要作用。仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行设计同时结合仿生学的研究成果为设计提供新的思想、原理、方法和途径。形态仿生设计的应用这种设计方法是对生物体的整体形态或某一部分特征进行模仿、变形、抽象等借以达到造型的目的。车身的仿生造型并没有优化电动车的某些性能仅是赋予车体某种形态含有一定的隐喻意义。这种隐喻意义可能出自设计师个人的喜好也可能是考虑到大众的喜好或某一消费人群的偏爱而赋予车体某一特定的生物造型。例如为体现车辆的高速行驶感车身造型常模仿猎豹、老虎等猛兽的形态这些形态并不能降低风阻、提高车速也不能加强车辆其它方面的性能。它仅仅是设计师赋予车身外观的某种隐喻含义为设计添加一些特殊的趣味内涵迎合消费人群的视觉与心理需求。又如摩托车的造型犹如一只匍匐蓄势的猎豹厚重结实的车身仿佛猛兽强健的肌肉充满了力量。它不仅让人感到驾驶时风驰电掣的速度还让使用者对产品安全、稳定的性能充满信心。图玛莎拉蒂GT款汽车造型图为玛莎拉蒂GT款汽车车身正侧面的造型犹如一条张嘴的小鱼两个后视镜好象驼类或是奶牛的两只耳朵让人产生亲近感拉近人与车之间的距离。这是一种由外而内的设计流程。先以产品的隐喻意义来探讨产品的外在形态再进而讨论产品内部的结构意义。利用这种设计方法时首先根据消费人群的心理找到对应的生物体然后选取该生物体的整体形态或某一部分的细节形态进行分析、调整、变换。这种对生物体外部形态的分析可以是抽象的也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是材料和加工工艺方面的问题。功能仿生设计的应用这种设计方法是对生物体的整体形态或某一部分特征进行模仿、变形、抽象等借以达到设计目的。车身的仿生设计有助于某项或某几项功能的实现或提升。例如电动车的电池成本非常高容量不大且其功率较汽油发动机小。为了得到相应的速度和行驶里程必须要减轻车身的重量并降低车辆行驶中地面和空气的阻力。这里有一些常见的手段:采用玻璃钢、铝合金等轻质材料以减轻整车重量。通过行驶中空气产生的升力抵消一部分车的重力。减小前脸面积降低车辆行驶中的风阻。通过光滑流畅的车身形态减小车辆行驶中空气的摩擦阻力。又如美国最近生产了一款燃料电动车两侧的造型仿鸟类的翅膀通过行驶过程中空气对车身产生的升力抵消车体的一部分重量从而达到节约功耗提升车辆行驶速度的目的。图模仿白暨豚头部造型的电动车图是一款电动车。该车前脸造型模仿白暨豚的头部造型白暨豚在漫长的进化过程中形成了良好的外部形态以便在大海中高速、自如地游动。白暨豚与汽车在运行中具有类同的流体力学特征以及空气动力特征。利用它头部狭窄、光滑流畅的造型减少车辆行驶中的空气阻力。该车被要求运行于起伏不平地形。所以在设计过程中对车的接近角大小和前悬的尺寸有严格的要求。白暨豚有狭长的吻部在设计过程中对吻部进行了抽象缩短了它的长度。车轮在转动时会带起灰尘或泥浆所以前轮的后部必须被遮蔽以避免泥浆溅入驾驶室。为此设计者选择了白暨豚头部弓起、吻部向下的形态进行模仿在前脸的下部形成一道弧形用以遮挡向后掠起的灰尘或泥浆。车头中部的凸起仿自白暨豚的额头它在造型上与下部的凸起相呼应并起到横向加强筋的作用优化了车头力学性能防止运行中产生不必要的震动和意外撞击。这类设计是先找到对应物的生物原理通过对生物的感知形成对生物体的感性认识再从功能出发对照生物原形进行定性的分析。结构仿生设计的应用这种设计方法是从对生物结构如骨骼、关节、肌肉组织等进行了解发现并解释生物机能产生的原因通过研究生物的结构形态在感性认识的基础上除去无关因素并加以简化提取生物模型最终将生物体本身的结构原理应用到设计上。例如车身上的各个覆盖件都附着在车架上车架就好比动物的骨骼而附着于车架的覆盖件是动物的表皮传动系统是动物的肌肉电动机就是心脏。现在有些汽车造型设计师是先决定车的外观再反推车身的内部结构整个设计过程就好像由表皮到肌肉、骨骼让人觉得有悖于常理。而根据结构仿生设计的流程设计师可以先按特定种类电动车功能的要求选择具有对应特征生物的骨骼进行分析、变化将其运用于车架的造型。在此基础上再决定钢瓶、燃料电池组、电动机控制器、电动机和传动系统等内部功能构件的布置然后确定座舱空间及其空间的划分最后用各种覆盖件将车体封闭。图模仿鲨鱼鳃裂的车身侧面通风口如图车身侧面的通风口模仿了鲨鱼的鳃裂。这种模仿不仅限于形态的模仿还有其功能上的意义。汽车在高速行驶时阻力来源于空气对车身正面的阻力以及侧面的摩擦而且车身底部的升力也使汽车行驶的平稳性大大降低。侧翼的导流口可减少汽车高速行进时侧面空气的阻力增强行驶中的稳定性。这是一种由内而外的设计方法先不必理会产品的最终形态是什么从电动车的内部结构出发实现汽车功能及其运动方式然后再慢慢延伸为特定造型。这种设计方法暗合建筑师沙利文在上世纪初提出的口号“形式追随功能”。运动仿生设计的应用世界著名的设计师西特米德设计了一种回转平衡行走的货车用于北极周围运送给养和器材。他就是反思大象的重量与其游牧的习性产生的灵感:大象行进时其质量是通过踝关节和脚间距离来分配到每一个脚掌和扇形跗骨上由于脚的收缩重量可以减轻而不致于陷入泥泞。根据这个仿生原理他在行走这一方式上复制出了象脚的自然功能可以交错扩张和收缩的机械从而使巨大质量的车辆可以如动物般行驶。蜘蛛共有条腿在行走的时候总会条腿撑着地这样可以保持稳定的动态平衡。依靠这种优势蜘蛛可以在不同的路况下像在平地上一样行走。仿生蜘蛛机构正是基于这一特点而设计的。仿生蜘蛛机构由减速系统、定轴轮系机构、空间连杆机构、触摸开关电路组成。它可以模拟蜘蛛的爬行可以在路况较差的情况下平衡行走且力矩大运动精确是一种值得重视的仿生机构。该方案通过齿轮定轴轮系机构将原动力通过一个空间运动转化为连杆的空间运动。而空间的运动正是模拟了蜘蛛的生物运动包括抬腿、向前迈腿、向后蹬腿完成一个循环从而实现行走。机构的平衡性通过调整连杆的不同步调来实现。触摸开关是模仿蜘蛛的神经系统:当有人触摸其身体的时候电动机开始工作蜘蛛向前行走模拟它受惊吓疾步前行的状态。

用户评价(0)

关闭

新课改视野下建构高中语文教学实验成果报告(32KB)

抱歉,积分不足下载失败,请稍后再试!

提示

试读已结束,如需要继续阅读或者下载,敬请购买!

文档小程序码

使用微信“扫一扫”扫码寻找文档

1

打开微信

2

扫描小程序码

3

发布寻找信息

4

等待寻找结果

我知道了
评分:

/5

仿生学在电动车设计中的应用

VIP

在线
客服

免费
邮箱

爱问共享资料服务号

扫描关注领取更多福利