Вопрос перегруженности дорог в городе сегодня является очень существенной проблемой. По статистическим данным за 2014 год [1] в крупных городах России (Москва, Санкт-Петербург) уровень загруженности дорог с 8:00 до 20:00 находится в диапазоне выше 6 баллов (серьёзные пробки).Данная ситуация обусловлена целым рядом причин, одной из которых является перенасыщенность городского пространства личным автотранспортном. Это влечёт за собой множество проблем, связанных не только с состоянием загруженности дорог, но и с их состоянием, а также с экологией окружающей среды.
Для решения подобных проблем ещё в 2001 году было представлено электрическое самобалансирующееся экологически чистое транспортное средство - Segway (рисунок 2), получившее большую популярность во многих странах [2].
Оно обладает целым рядом преимуществ перед автомобилями: во- первых, это цена - около 70 - 100 тыс. рублей; во-вторых, не требует постоянного технического обслуживания; в-третьих, экономит средства на топливе. Можно также добавить, что Segway позволяет владельцу значительно экономить время при поиске парковочных мест (ведь его можно оставить и в офисе), а главное, это транспортное средство позволяет избежать многочисленных пробок и вовремя добраться до места назначения.
Однако наряду с достоинствами перед автомобилями данного транспортного средства (экологичность, мобильность, малые габариты, манёвренность и т.д.) имеется и ряд недостатков: малый заряд батареи (рассчитан примерно на 20 километров пути), сравнительно низкая скорость (около 20 км/ч), незащищённость ездока от плохих погодных условий [3].
О «низкой» скорости можно сказать следующие: во время пика загруженности дорог в крупных городах России средняя скорость автомобиля не превышает 18 км/ч [1]. В следствие этого замечания можно сделать вывод, что Segway позволит добраться, например, от окраины Москвы до центра быстрее, чем на автомобиле.
После Segway в 2012 году была представлена новая разработка - Solowheel [4]. Solowheel или Моноколесо - это электрический самобалансирующийся моноцикл с одним колесом, и расположенными по обе стороны от колеса подножками.По сравнению с Segway данное транспортное средство значительно улучшило свои характеристики. Улучшение показателей произошло в основном за счёт уменьшения габаритов, что позволило увеличить скорость (до 30 км/ч) и расстояние, которое колесо может преодолеть (до 30 км) [5].
Также можно выделить ряд преимуществ моноколёс по сравнению с «сигвеями» [6]:
1. Меньшая цена - в среднем на 10 - 20 тыс. руб.;
2. Большая скорость - в среднем на 5 - 10 км/ч;
3. Меньшие габариты;
4. Больший запас хода;
5. Большая скорость заряда батареи - в среднем на 0.5 - 1 час.
Важно отметить, что моноколесо, также как и сигвей, способно
перевозить массу до 120 кг [6].
В настоящее время в России электрические транспортные средства только набирают популярность, но рост интереса к ним с каждым годом всё больше и больше. Особенно это заметно в последнее время, после значительного увеличения цен на горючее топливо и ухудшения ситуации с загруженностью дорог в крупных городах нашей страны.
Результатом выполнения данной выпускной квалификационной работы является подтверждение актуальности создания и развития персонального экологически чистого транспорта. На основе изученной литература и патентов зарубежных компаний производителей разработана учебная модель данного транспортного средства.
Каждый раздел данной выпускной квалификационной работы раскрывает процесс разработки «Моноколеса». Основная её часть посвящена разработке структурной и функциональной схем. Здесь подробно раскрывается каждый блок и элемент, описывается её функции и назначение в системе. Выбор и сравнение необходимых технических элементов системы стабилизации подробно описан в соответствующем разделе. К каждому элементу системы предъявляются определённые технические требования, которые и служили основанием для его приобретения.
Следующие раздел посвящены разработке зубчатой передачи моноколеса. Здесь представлен расчёт редуктора, их обоснование и результаты. Далее отведено место процессу 3 D-моделирования разрабатываемого транспортного средства. В этой части представлены этапы разработки и его результаты.
Результатом работы служит конструкторская документация - а именно, принципиальная электрическая схема системы стабилизации и сборочный чертёж разработанной 3D-модели колеса.
В разделе «финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение» рассмотрена экономическая целесообразность разработки: проанализирован целевой потребительский рынок, оценена стоимость ресурсов научного исследования (материально-технических, финансовых, информационных и человеческих), определены возможные альтернативы исследования и выбран наиболее рациональный путь с экономической точки зрения. Разработан план-график научно-исследовательских работ и сформирован бюджет исследований. Более того, проведено сравнение с потенциальными конкурентами и определена общая экономическая эффективность проекта.
В разделе «социальная ответственность» проведён анализ рабочего места сотрудника (студента) на предмет возникновения вредных и опасных факторов, негативное воздействие на окружающую среду, а также возможные чрезвычайные ситуации. Результатом проделанной работы являются обнаруженные вредные и опасные факторы, а также нормы определённые для каждого из них.
В результате разработана учебная модель электрического персонального транспортного средства типа «Моноколесо». Разработка выполнена в соответствии с техническим заданием. Следующим этапом является разработка алгоритма управления, написание программного кода, проектирование корпуса транспортного средства.
Полученные знания и опыт по разработке подобных транспортных средств планируется использовать в профессиональной производственной деятельности и научных работах.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
