多功能折叠自行车的设计分析论文[合集5篇]

第一篇：多功能折叠自行车的设计分析论文

1概述

目前市场上的折叠自行车功能单一，很多折叠自行车更多的是在外观造型上进行样式的变化，或是采用多次折叠以减少占用空间，很少在其他使用功能上进行改革和创新。虽然有人提出将折叠自行车变身为提箱，或是变身为购物车，但其变形操作较复杂。笔者根据现今存在的问题，设计了一款集自行车、轮椅、推车3种功能于一体且操作较简单的多功能折叠自行车。该折叠自行车可作普通折叠自行车使用，通过3处折叠减小空间占用;也可变成一辆新式轮椅，解决了腿脚不便人员的困扰;还可通过折叠变身为购物推车推进超市，不必担心自行车的寄存。

2多功能折叠自行车的结构设计

多功能折叠自行车采用单轴扁流线工字型车架，可减轻重量及空气阻力，前后对称，方便折叠实现多功能变换。它由后车轮架1、后车座上的横螺栓2、后车座3、车篮与车座固定的螺栓、垫片和螺母组件4、车篮5、座包6、后车架上的快速夹持螺母和滚子组件7、折叠构件8、中间车架9、前车架上的快速夹持螺母和滚子组件10、车头11、前车座12、前车轮架13、前车座上的横螺栓14、车轮15、轮椅推圈16、脚踏17,链轮18,链条19等组成。

该中间车架为由中间轴1和分别位于中间轴两端的套管2连接而成的工字型结构，该折叠构件可前后对称折叠，减少了单车的存放空间。

上端为穿过中间车架一端的套管并与座包连接的座包轴4，该座包轴通过后车架上的快速夹持螺母和滚子组件可转动地与中间车架一端的套管连接，后车轮架的中部带有与后车座连接的支撑架3，下部前端设有与链轮连接的V形杆5，下部后端只设有一根与车轮连接的连接杆1，后车座上还安装有横螺栓2。当自行车变轮椅时拆下横螺栓，翻转后车座，再通过横螺栓把车篮与车座连起。同样前车座上的横螺栓也把车篮与前车座连起，这样车篮就变成了轮椅的坐垫。

前车轮架结构与后车轮架结构类似。上端为穿过中间车架一端并与车头连接的车把轴，车把轴通过快速夹持螺母和滚子组件可转动地与中间车架另一端的套管连接，前车轮架的中部带有与前车座连接的支撑架，下部前端只设有一根与车轮连接的连接杆。前车轮架与后车轮架都采用单边与车轮固定，以解决链条不能折叠的问题。

多功能折叠自行车的车篮为梯形结构，上口为400 X 400的正方形，下口为400 X 300的长方形，车篮的结构如图4所示。车篮包括呈梯形结构的车篮框架13，车篮框架上安装有可绕一边转动的上口盖10，上口盖的上边在变形为轮椅时安装有海绵坐垫9，并通过折叠构件连接有背靠架7，海绵坐垫9、背靠架和车篮框架的表而上都装有牛皮布6。上口盖的下边两端在变形为轮椅时分别通过横螺栓3与后车座4,前车座8连接;车篮底部的后端可转动地安装有一对连杆14，这对连杆的底端安装有万向轮1;车篮底部的前端安装有可绕车篮底部翻转的脚踏15，该脚踏设有可扣在车篮上口边框的弹性挂扣。

前车座8、后车座4通过翻转构件及横螺栓与前车轮架12、后车轮架2连接;车轮一侧还安装有便于手推的轮椅推圈。

以上所述的折叠构件、快速夹持机构以及翻转构件为大家所熟知，文中不再对其结构进行赘述。

3自行车变轮椅变推车的原理

前车座8、后车座4，前车轮12、后车轮2以及车头5为自行车变为轮椅时的变换位置。将自行车前车轮架12、后车轮架2上的快速夹持机构松开，前车轮架、后车轮架相对回转900，松开前、后车座上的横螺栓，将车座向上翻转900，并通过横螺栓将前、后车座连接固定在车篮的上口盖10两侧，前、后车座变成轮椅扶手。在车篮上放上海绵坐垫9，拉开背靠架7，车篮即刻变成轮椅坐垫。放下车篮上的万向轮1和脚踏15，并将车头5取下移至中间车架折叠处，车头变成轮椅推手，自行车即刻变形成轮椅。

当自行车作小推车使用时，只需把变成轮椅坐垫的上口盖打开，车篮即刻变身为推车车篮。4结论

本文设计的多功能折叠自行车具有易于实现多功能变换的特点，可集自行车、轮椅、推车于一体，实现功能的多样化;结构比较简单，无需其他繁杂的操作即可简易地完成变形;可实现3次对称折叠，其体积较小，便于携带。同时尺寸设计合理，可满足1.4 m-1.9 m身高骑行者的使用要求。

第二篇：多功能数字钟设计

课程设计任务书

课程设计名称学生姓名专业班级设计题目多功能数字钟设计

一、课程设计目的1、综合运用EDA技术，独立完成一个课题的设计，考察运用所学知识，解决实际问题的能力；

2、结合理论知识，考察阅读参考资料、文献、手册的能力；

3、进一步熟悉EDA技术的开发流程，掌握文件编辑、编译、仿真、下载验证等环节的实现方法和

应用技巧；

4、锻炼撰写研究报告、研究论文的能力；

5、通过本实践环节，培养科学和严谨的工作作风。

二、设计内容、技术条件和要求

l、能进行正常的时、分、秒计时功能，分别由6个数码显示24小时、60分钟的计数器显示。

2、能利用实验系统上的按钮实现“校时”、“校分”功能；

（1）按下“SA”键时，计时器迅速递增，并按24小时循环；

（2）按下“SB”键时，计时器迅速递增，并按59分钟循环，并向“时”进位；

（3）按下“SC”键时，秒清零；抖动的，必须对其消抖处理。

3、能利用扬声器做整点报时：

（1）当计时到达59’50”时开始报时，频率可为500Hz；

计满23小时后回零；计满59分钟后回零。

（2）到达59’59”时为最后一声整点报时，整点报时的频率可定为lKHz。

4定时闹钟功能

5、用层次化设计方法设计该电路，用硬件描述语言编写各个功能模块。

6、报时功能。报时功能用功能仿真的仿真验证，可通过观察有关波形确认电路设计是否正确。

三、时间进度安排

1周：(1)完成设计准备，确定实施方案；(2)完成电路文件的输入和编译；(4)完成功能仿真。

2周：(1)完成文件至器件的下载，并进行硬件验证；(2)撰写设计说明书。

四、主要参考文献

(1)谭会生、瞿遂春，《EDA技术综合应用实例与分析》，西安电子科技大学出版社，2004

(2)曹昕燕、周凤臣等，《EDA技术实验与课程设计》，清华大学出版社，2006

指导教师签字：2012年9月1日

第三篇：基于多功能手机充电器的设计论文

目 录

引言..................................................1

1概述............................................21.1

电池的应用现状...............................31.2

充电器的设计背景.............................3

1.2.1

手机充电器市场需求情况及发展趋势..........3

1.3

论文的主要内容...............................4 2

锂离子电池特性..................................52.1

锂离子电池充电器系统分析.................6

2.1.1

锂离子快速充电特性........................6

2.1.2

锂离子电池快速充电特性....................7 3

充电器的基本设计..............................9

3.1

充电器的充电时间....................................9

3.1.1

锂离子的充电方式..........................9

3.1.2

设计电路注意事项..........................9

3.2

充电器工作原理...........................10

3.2.1 滤波整流...........................................11 4 总 结....................................................13 致 谢...........................................................14 参考文献...........................................................15 附录一 充电器的电路全图.........................................16 附表一 元器件的数量、规格、封装........................17

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引 言

随着现在手机的多功能化发展趋势，手机耗电量逐步增加，这就提高了对电池的要求，但是另一方面，电池随着手机体积的缩小而变得越来越小，而电池供电技术却并没有随之提高，这就带来了待机时间减少的问题，给经常外出的人使用手机但来了不少的麻烦。为了解决这一问题，许多人在购买手机时候采用了双电双充的配置方案，用来解决耗电量的问题。这样不但提高了手机购置成本，而且使用当中并不像想象中的那样方便，不是忘了携带第二块电池就是忘了充电，使得外出是因为电池电量不足影响手机的正常使用，为了解决这一问题。本文介绍了一种多功能手机充电器。

1概述

目前，市场上手机充电器种类繁多，但其中也有很多质量低劣的不合格产品。在去年产品质量国家监督抽查结果中，将近40％的厂家生产的充电器不合格。其主要问题出现在: 与交流电网电源的连接，电源端子骚扰电压，辐射骚扰场强和充电电压几个方面。另外，一些产品的低温性能、额定容量、放电性能、安全保护性能等方面存在质量问题。这些质量问题会影响到手机的正常使用，还会影响手机的使用寿命，严重时还可能伤害消费者。现在市场上发现有一些假冒伪劣手机电池便携式充电器。这些充电器由于价格非常低，携带方便，有许多手机用户更愿意使用这些充电器来对电池进行充电。劣质充电器实际上就是一个没有安全保证的简易变压器，由于内部缺少保护电路等保证安全的零配件，因而重量较原装品轻很多。但实际上，由于现在的手机电池多采用锂离子电池或镍氢电池作电芯，对充电器的电压、电流特性及安全保护有很高的要求。这些假冒伪劣充电器由于设计简单，采用劣质材料，加工手段粗糙，对手机电池的性能和寿命有很大损害。没有保护电路的充电器，由于不能保证充电时电流的稳定，因而会有烧坏电池甚至爆炸的危险。目前手机充电器主要有旅行充电器，座式充电器和车载充电器。厂家生产的原装旅行充电器和座式充电器，设计上都采用越来越精密的保护电路或开关电路设计，对电池的充电起到了良好的保护作用。车载充电器可以方便用户在汽车上为手机充电，一端插入点烟器，另一端连接手机，但不宜在汽车中长期充电，因为汽车中温度较高。

1.1电池的应用现状

锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度（精度高于1％）。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。

锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。所有或者部分这些功能都可以在充电芯片中实现，当然，也可利用ASIC、分立器件、或在微处理器的基础上用软件实现。

1.2充电池的设计背景

因为所有手机充电器其实都是由一个稳定电源（主要是稳压电源、提供稳定工作电压和足够的电流）加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。手机常用锂离子（lion）电池的充电器采用的是恒流限压充电制，充电电流一般采用C2左右。但是每个品牌的锂电池不可能完全一样，里面的芯片铁定有些差别。而万能充为了满足所有电池，不可能只针对诺基亚一款电池设计，它是根据自己的电板设计，所以有时候它显示充电满了，可是实际还差好多。最重要的是，用得久了，就会影响电池的寿命，因为电池总是“吃不饱”。万能充不能提供恒流限压充电制，所以最好不要用它。尤其是市场上有一些10块钱左右的万能充，对电池手机的危害极大，简直就是毒瘤！

1.2.1手机充电器市场需求情况及发展趋势

1.目前，手机充电器可分为单槽形状和双槽型充电器，单槽形充电器正在受到双槽形的攻击。双槽形充电器除了具有慢速充电、快速充电、放电及镍镉、镍氢锂电池兼充的标准功能外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制，严防过充的新功

能，因而消费者应将倾向于选择双槽型充电器。

2.随着手机种类的日益增多，各种充电器因机型不同，电源端口的大小也不相同，从而不能互换使用，给消费者带来了不便。标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座（端口）的充电器。而且，生产的手机的电源端口将统一为适用于标准充电器的规格。这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电器。由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。

3.手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。相比于以前的充电器，今后生产的产品将会在各项功能完善的同时进一步降低本身的待机耗电量。为了达到这一目标，可以设计一个判断AC适配器是否连接负荷（手机）的IC，当未连接负荷时，将AC适配器的直流输出方（2级电路）切换到高阻抗电路上。通过采取这一措施可以大幅减少待机时2级电路的消耗电流（可以达到数十μA）。另外，还可以在输入交流100V方（1级电路）中设置切换电路。在未连接负荷时，通过开关切换电路来减少供应给直流输出方（2级电路）的功率从而减少耗电量。

4.现在市场上的大部分充电器，只是针对锂电池或镍氢电池充电的，但是随着市场的发展，自动识别两种电池而进行相应的充电进程的充电器正在逐步占据主流。可以自动分辨锂电池或镍氢电池的座充能“防止将锂电放电的错误动作”，如果在充锂电池时不小心按到了座充上的“放电钮”，好的座充可以辨识出来是锂电池，因此不会做放电动作；差的座充则不管三七二十一地进行放电，这就会造成锂电池寿命的折损。

1.3论文的主要内容

本文内容直接介绍了当今时代的手机充电器和最流行的手机电池——锂离子电池，结合市场需求本文详细介绍了充电器的发展和锂离子电池的特性等。本着这两点我详细的分析了充电器的工作原理，并设计出了一款多功能手机充电器。锂离子电池特性

电子技术的不断发展导致各种电子产品向小型化发展，如手机、数码相机、笔记本电脑等的推广普及。而电子产品的小型化必须伴随着电源的小型化。金属锂是所有金属中最轻，氧化还原电位最低，质量能量密度最大的：这都推动了锂离子电池的发展。另外由于人们环境保护意识的日益增强，对铅、镉等有毒金属的使用日益受到限制，这也成了锂离子电池发展的推动力之一。以下是锂离子电池的特性

1）工作电压高。通常单节锂离子电池的电压为3.7 V。单体电池即可为3 V的逻辑电路供电。对于要求较高供电电压的电子设备，电池组所需串联电池数也可大大减少。

2）体积小、重量轻、比能量高。通常锂离子电池的比能量可达镍镉电池的2倍以上，与同容量镍氢电池相比，体积可减少30%，重量可降低50%，有利于便携式电子设备小型轻量化。

3）寿命长。锂离子电池采用碳负极，在充放电过程中，碳负极不会生成金属锂，从而可以避免电池因内部金属锂短路而损坏。目前，锂离子电池的寿命可达1200次以上，远远高于各类电池。

4）安全快速充电。锂离子电池与金属锂电池不同，它的负极用特殊的碳电极代替金属锂电极，因此允许快速充电。采用1 C充电速率，可在两小时内充足电，而且安全性能大大提高。（注：充电率C表示充电的速度。若不考虑充电过程的损耗，充电率可表示为：C=充电电流(mA)/电池容量(mAh)(1.1)若电池的容量为500 mAh，C=1，则充电电流为500 mA。但实际的充电过程是一个电化学反应过程，有一定的损耗（如发热），故实际充电电流要比计算值大30%左右。短充电时间，可采用1 C、2 C充电率，一般最大充电率可达4 C。）

5）允许温度范围宽。锂离子电池具有优良的高低温放电性能，可在-20~+60℃之间工作。高温放电性能优于其它各类电池。此外，锂离子电池还具有自放电电流小、无记忆效应和无环境污染等优点，综合性能优于铅酸、镍镉、镍氢和金属锂电池，被称为性能最好的电池。

尽管锂离子电池具有上述诸多优点，但还是存在有如下的缺点。

1）与干电池无互换性。锂离子电池虽然有电压高的好处，但也有很难和干电池互换 的缺点。当蓄电池放完电时，一般的想法是用干电池暂时取代，但由于这两者电压不 同，不能直接代换。

2）无法急速充电。锂离子电池不能像镍镉电池那样，用1

5分钟急速充足电。锂离子电池的充电方法是：最初以恒定电池充电，最后则以恒定电压完成充电。现在各电池公司推荐的充电速率是1 C，这样，充电时间约需2小时，第一个小时可充入电池额定容量的80%左右。

3）内部阻抗高。因为锂离子电池的电解液为有机溶液，其电导率比镍镉电池、镍氢电池的水溶液电解液小得多，所以，锂离子电池的内部阻抗比镍镉电池或镍氢电池约大10倍。直径18 mm、长650 mm的单节电池的阻抗为50 m?。

4）工作电压变化较大。电池放电到额定容量的80％时，镍镉电池的电压变化很小(约0%），锂离子电池的电压变化很大（约40%）。对电池供电的设备来说，这是严重的缺点。但是由于锂离子电池放电电压变化比较大，很容易据此检测电池的剩余电量。

5）放电速率较大时，容量下降较大。放电速率为0.5 C时，锂离子电池和镍镉电池容量的减少量相当，但放电速率大于1 C时，锂离子电池的容量严重减少。

同其优点相比，这些缺点不应成为主要问题，特别是用于一些高科技、高附加值的产品中。因此锂离子电池具有广泛的应用价值，其经济价值相当可观。

2.1锂离子电池充电器系统分析

2.1.1锂离子电池快速充电特性

1)恒流充电特性

锂离子电池由锂离子移动产生氧化-还原反应，充电效率几乎为100%。若继续进行恒流充电，充电电压有可能升高超过使用电压。原因是若超过一定电压，金属锂析出并发生电解液的分解，当然电压会超过使用电压。

2)充电电压/电流特性

对完全放电的蓄电池进行恒流充电时，以充电量为参数，表示其电流与电压之间的关系，即为充电电压/电流特性。对于根据电压决定充电电量的锂离子电池，需要设定安全的最高电压进行充电，适宜用恒压充电方式。

3)充电终期电压的温度特性

电池的充电电压一般为负温度特性，因此需要对充电电压进行补偿。对于锂离子电池，完全充电电压与安全使用的充电电压有较大的差值，因此充电器不需要进行温度补偿。

4)充电温度与放电容量

由于充电时的温度不同各种电池的充电效率是不同的。放电容量表示进行标准的充电后的放电容量。锂离子电池的电解液几乎不发生分解，充电效率高，在5~45℃温度范围内进行充电时容量不会有较大差别。下面根据锂离子电池的充电特性，结合锂离子电池快速充电状态曲线，如图2.1所示，对各个状态分别加

以说明。图2.1中所标示的数据是根据多种市场产品总结得到的较为典型的值。

图2.1锂离子电池快速充电状态曲线图

2.1.2锂离子电池快速充电状态

1）涓流充电状态

在该状态下，充电器检测电池电压是否较低，如果是则采用涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电直至电池电压上升到一个安全值。2)恒流充电状态涓流充电后，充电器转入恒流充电状态。该状态下，充电电流保持不变的较大的值，通常是涓流充电电流的10倍或更大。电池的最大充电电流决定于电池的容量，通常选用1 C充电速率。比如1000 mAh的电池采用1000 mA电流充电。为了缩短充电时间，也可采用2 C或更高的速率在恒流充电和涓流充电状态下，充电器连续监控电池的电压和温度，并且可以采用以下两种恒流充电终止法，终止恒流充电。

（1）电池最高电压终止法

当单节锂电池的电压达到4.2 V，恒流充电状态应立即终止。

（2）电池最高温度终止法

在恒流充电过程中，当电池的温度达到60℃时，恒流充电状态应立即终止。

2）恒压充电状态

恒流充电终止后，充电器立即转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压保持恒定。因为锂离子电池对充电电压精度的要求比较高，单节电池恒压充电电压应在规定值的±1%之间变化，因此要求锂离子电池充电器输出电压有较高的精度。在恒压充电过程中，充电器连续监控电池的电压、温度、充电电流和充电时间。常用的恒压充电终止方法有以下四种：

(1)电池最高电压:当锂离子电池的电压达到4.2 V时，恒压充电状态自动终止。

(2)电池最高温度:当锂离子电池的最高温度达到60℃时，恒压充电状态自动终止。

(3)最长充电时间:为了确保锂离子电池安全充电，除了设定最高电压和最高温度外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电。

(4)最小充电电流:在恒压充电过程中，锂离子电池的充电电流逐渐减小，当充电电流下降到一定数值（通常为恒流充电电流的1/10）时，恒压充电状态自动终止。

3）维护充电状态

电池充足电后，若电池仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。充电器应以非常小的电流对电池充电或是监测电池电位以备对电池再充电，这种状态称为维护充电状态。

3充电器的基本设计

3.1充电时间

对于便携式电源系统中的充电器进行设计时，首先是决定充电时间。调查该电源系统不使用的时间，若该时间足够长，采用普通充电方式即可；若时间较短，要采用快速充电方式。充电时间与充电方式有着密切的关系。对于锂离子电池采用恒流恒压快速充电方式。

3.1.1锂离子电池的充电方式

锂离子电池的充电方式基本上采用恒流恒压充电方式。充电的恒压设定值随负极9活性物质的不同而异。锂离子电池的容量与充电电压有关，充电电压越高，蓄积的电量也越多，实际上电池的容量增大了。然而，充电电压增高，电解液进行分解，在负极就会析出金属锂，为此，充电电压的精度要控制在±1%以内。由于充电电流不能太大，因此，用快速充电方式在1小时内充满电较困难，可用定时器采用以下的控制方式。

1)总时间的控制方式

每次都以一定时间进行充电，因此，不管放电状态的深浅程度如何都是以这种时间进行充电，单独用这种方式不能进行良好的充电。可以作为与其他充电控制备用的并用方式。考虑到充电电流的大小和电池温度，总的设定时间为3~10小时。

2)电压检测+定时器方式 这种方式是达到设定电压后。对于放电量浅的电池充电电压上升快，可比总时间控制方法提早完成充电，定时器设定时间为1~5小时。

3)电流检测+定时器方式

这种方式是达到设定电流后，经过由定时器设定的时间停止充电。电压检测与电流检测只是检测的电压与电流不同，其考虑与使用方法完全相同。

4)电流检测方式

这是以恒流恒压充电，在恒压范围检测出较低的0.1 C的电流时停止充电的方式，不会发生过充电。

3.1.2设计注意事项

1)过充电

系统设计时最需要注意的问题是防止过充电，即锂离子还

原而金属锂析出。为此，对充电器要采取相应措施。

2)保护电路

锂离子电池有过充电的安全性与过放电时的电池劣化问题，这要在电池与负载或与充电器之间增设保护电路。当电池进入过充电或放电状态时，电池脱离外部电路。对于2节以上串联的电池组，还需要对每节电池的电压进行监视。

3)充电器上限电压

即使电池中增设了保护电路对电池采取了安全措施，但还希望在充电器方设定上限电压值，当超出通常的充电电压范围电路无输出的双重保护。

4)充电温度范围

在使用温度范围以外进行充电时，电池的功能会被破坏。因此，在温度过高时应立即采取自动断电。

5)避免大电流充电

大电流充电时，金属锂要析出，因此，即使在充电初期也必须以0.1 C以下的电流充电。

3.2工作原理

锂离子电池的充电过程分两个阶段进行,首先用恒流充电到4.2V+0.05V,即转入4.2V+(-)0.05V恒压的第二阶段充电,恒压充电电流会随着时间的推移而逐渐降低,待充电电流降到0.1CmA时，表明电池已冲到额定容量的93%或者94%，此时即可以为基本充满，如果继续充下去，充电电流会慢慢降到0，电池完全充满。恒流充电率为0.1CmA到1.5CmA(CmA：当电池额定容量为1000mAb时，则1.0CmA充电率表示充电电流为1000CmA;1.5CmA充电电流为1500mA，以次类推)。标准充电率为0.5CmA，约需2小时可将电池电压（放电到3.0V的电池）充到4.2V，再转入恒压充1小时左右，即可结束充电。整个充电过程约需3小时，当充电率为105CmA时，第一阶段的充电时间只约需1/2小时。

该电路很简洁（附录一），采用了一块软封装的集成块并标有AE3102字样，通过对其8个引脚分析，是集成了两个运放。

开关电源部分采用抑制振荡型开关电源，它的简单工作原理是把220V交流电整流滤波成峰值电压300V左右的三角波（滤波电容C1不用），利用稳压器组成电平开关，控制开关管Q1的振荡与停止。此开关电源初级电流很小，Q1的C极反峰电压也较低，因此可以使用Vceo大于300V的TO-92封装的小型开关管，以缩小体积降低成本。

1）开关电源部分：

Q1和开关变压器组成间歇振荡器。充电器加电后，220V市电经D1半波整流后在Q1的C极上形成一个300V左右的直流电压，经过变压器初级加到Q1的C极，同时该电压还经启动电阻R2为Q1的B极提供一个偏置电压。由于正反馈作用，Q1的IC迅速上升

而饱和，在Q1进入饱和期间，开关变压器次级绕组产生的感应电压使D2导通，向负载输出一个约9V左右的直流电压。开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。

2）充电部分：

手机电池残留电压（约3V）经R17、R15分压后，（1.3V）加至IC（AE3102）③脚，手机电池残留电压同时经R16点亮LED1，经LED1稳压后的电压(1.8V)加至IC②脚，此电压低于IC③脚电压，IC①脚输出低电平。此低电平使Q2导通，进行充电。R8的作用是使LED1的稳压值更稳定，LED1同时作电源指示。

IC内第Ⅱ运放与④脚的C5组成振荡电路。由⑦脚输出振荡方波，通过R12使LED2闪烁，指示充电。

随着电池电压上升，当经R17、R15分压后的（③脚）电压高于LED1的稳压（②脚）电压时，IC①脚输出高电平，使Q2截止，并点亮LED3指示充电结束。此时，LED2熄灭。

D4是防止电池反接损坏电路；R18是过流保险电阻；R6是在充电结束后进行小电流补充之用，说明书要求此时间约为0.5小时。

多功能部分：

该充电器使用了方便的电池夹，其两个电极可任意分开大小，适应多种手机锂电。在充电器侧面还留有小灵通充电接口。在充电器的另一个侧面，有一个极性转换开关，只有电池极性与充电极性相符时，测试灯LED1才会点亮。

3.2.1滤波整流

反馈绕组C2 D3是怎样滤波整流的？我画了一个简单的示意图如图二，或许这样就可以清晰的看出原理了：正如文章中开关电源部分的解释：开关变压器的反馈绕组产生的感应脉冲经D3整流、C2滤波后产生一个与振荡脉冲个数呈正比的直流电压。此电压若超过稳压管Z1的稳压值，Z1便导通，此负极性整流电压便加在Q1的B极，使其迅速截止。Q1的截止时间与其输出电压呈反比。Z1的导通／截止直接受电网电压和负载的影响：电网电压越低或负载电流越大，Z1的导通时间越短，Q1的导通时间越长，反之，电网电压越高或负载电流越小，D3的整流电压越高，Z1的导通时间越长，Q1的导通时间越短。

如图（2）滤波整流电路

4总

结

经过三个多月的不懈努力，手机多功能充电器的论文（设计）终于完成。在整个论文（设计）过程中，我遇到了很多的难题，但都在指导老师和同学的帮助下得到了顺利的解决。通过此次论文（设计），从不断的学习过程中我深刻体会到：无论是论文撰写，还是实际操作实践都是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时的含糊不清到最后能够对整个论文有深刻的认识，从中我体会到实践对于学习的重要性和“实践出真知”的深刻含义。在大学的课堂上明白的只是理论，没有经过彻底的实践考察，对知识的理解还不够明确。然而，通过此次的论文撰写和实物的操作，让我真正做到了理论与实践的完美相结合。

总之，通过此次毕业论文（设计）的顺利完成，让我深刻体会到要更好的做好一个完整的事情，不仅仅需要基础知识的牢固，而且要有有系统的思维方式和巧妙的工作方法。在对待我们要解决的问题时，我们不仅仅要有毅力和耐心，而且，还要善于运用所拥有的资源来充实自己。同时，我们在对待一个新事物的时候，一定要从整体考虑，一定要一步一个脚印，这样所取得的成果才能更见成效！

致 谢

本文是在指导老师齐仁龙老师的悉心指导下完成的，齐仁龙老师在学术上严格要求，老师的教诲和鼓励，及在学术上一丝不苟的精神，本人受益匪浅，在此向齐仁龙老师表示衷心的感谢和敬意！

同时，也要感谢本设计小组的陈坤同学，感谢他在我遇到困难时的热情帮助，在课程设计中，我们积极的交流与探讨也使我受益非浅，希望在以后的学习道路中我们能够共同进步。

参考文献

[1] 付植桐.电子技术（第二版）[M].北京：高等教育出版社 ,2003 [2] 林钢．常用电子元器件［M］．北京：机械工业出版社,2004 [3] 陆绮荣.电子测量技术［M］.北京：电子工业出版社.2007 [4] 李良荣.EWB9电子设计技术［M］.机械工业出版社,2007 [EB/OL]http://hi.baidu.com/tmind/blog/item/d80e781b55b72fd1ad6e753c.Html

附录1

Clt-688原理图

附表一

基于多功能手机充电器的设计材料

名称 元器件 数量

D1.D2.D4 R3 R6 C1 C2 Z1 C3 R2.R10 R1 Q1 C4 R7 R14 R11 R12 IC R13 R6 Q2 R9 R8 R17 R15 R16 D3 R4 C5 LED 4007 7.2 3.3k 2.2u 9v1 332 470 47k 13001 100u 21k 1M 680 2.2k AE3102 5.6K 10K 8550 510 2.2K 29.4k 24K 3.6K 4148 47k 104 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3

第四篇：自行车设计中人机工程学分析

自行车设计中人机工程学分析

一、人d自行车系统组成

自行车的功能是供人骑行，就发挥自行车的功能作用而言，把人看作自行车的组成部分

是完全合理的。因此，人在骑车时组成了人d车系统，该人-车系统中的人t车界面关系可由图

12b13来进行分析。

1·人与支撑部件关系

支撑部件主要有车架、前叉、鞍座和车把等，是自行车的构架。支撑部分将其他零部件固定在相互间正确的位置上，保证自行车的整体性，实现自行车的功能。

从人机关系来看，鞍座、车把和车架等的位置和大小，以及它们间的相互关系，与骑车人的位置和肌肉的动作有着密切的联系。人坐的位置怎样更合适，车架多高使人脚蹬起来用力才方便，如何保证人的上身有正确姿势，手握车把的距离多长才合适等，都是决定于人体特性的设计参数。

2·人与动力接受部件关系

动力接受部件主要是脚蹬和曲柄。动力是靠骑车人的双脚踩在脚蹬上，下肢运动的力使曲柄转动而产生的。为了使人省力和有舒适感，必须在骑自行车人的体格和体力与自行车元件的尺寸关系上下功夫，即研究人体下肢肌肉的收缩运动与曲柄转动之间的能量转换问题。

3·人与传动部件关系

传动部件主要是滚珠、链条和链轮。人的作用力是通过链条和链轮传动而带动后轮转动，从而使自行车前移。传动部分的设计关键是要有较高的传动效率和可靠性，且有易操纵的变速机构。保证较高的传动效率，才能使人用一定的肌力而获得较大的输出功率。

4·人与工作部件关系

工作部件就是车轮，即车圈、轮胎等。绝大部分轮胎是充气的，少数是实心的。车轮一方面把骑车人的肌肉力量，有效地转换为同地面接触而向前运动的力;另一方面将骑车人的握力转换为与接地部分所产生的刹车阻力。在设计自行车的各部分尺寸、车闸及变速器等时，应该着眼于骑车人一动力一传动一工作的连贯性，才可能设计出同骑车人手的大小或握力相适应的闸把、刹车力适当的车闸，才不会发生刹车阻力不够而造成失误现象。

二、影响自行车性能的人休因素

影响自行车性能的人体因素很多，如图12-14所示。现主要分析下述几点:

1·人的体格因素

以身高H为基本因素，其他身体的能力与H成比例，并有与H'、H'成比例的特性。如手臂、腿、气管等的长度与身高成比例，从而以骨关节为中心所产生的力矩、步幅等，都取决于H的大小。肌肉、大动脉、骨铬的截面积以及肺泡的表面积等都可看成与H'成比例。肺活量、血液量、心脏容量等都可看成与H'成比例。体格对出力性能的影响，从理论上讲，弹跳能力与H成比例，速度能力与H，成比例，作功能力和H'成比例。但实际上因每个人身体素质不同，常有20乃以上的偏差。

2·人的下肢肌力

自行车骑行的原动力，主要是骑车人的下肢肌力。人骑车时，骨铬肌肉内部的化学能转换为肌肉收缩的机械能。自行车脚蹬的转动就是通过腿肌收缩出力而完成的，一般说腿肌长的人比腿肌短的人有利。肌肉收缩时产生的力，一般与肌肉的截面积成比例，约为每平方厘米40~5ON，通过一定训练的人可提高到65N。

3·人的输出功率

"人输出的功率随着骑车人的体格、体力、骑车姿势、持续时间和速比等的变化而变化。一般成年男人的最大输出功率约为0·7马力(0·5lkW)，能持续10，左右。如果持续时间长，其值要小得多，持续lh，大约只有0·1~0·2马力(0·07~0·1SkW)。

4·人的脚踏速度

自行车运动是很有节奏的，其节奏常常与人的心脏节律保持一定关系。健康人的心脏跳动为70次/min，一般脚踏以60r/min节奏转动较为合适。设计时以这一常用速度来确定相关设计参数。

5·人的平衡机能

骑车人本身的平衡机能是影响自行车性能的重要因素，如果缺少平衡机能，哪怕是运动性能很好的自行车也不能平稳行驶;若人有很好的平衡机能，却可掩盖自行车设计上的某些缺陷。

6·人的手和握力

影响刹车性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和儿童，手的大小和握力都不相同。据试验，为了长时间施闸而不致使手有疼痛的感觉，希望只用最大握力的10%左右便能得到必要的减速度。

7·人的疲劳

人体疲劳和疼痛是对骑车出力性能的不利因素，其产生原因有人体因素，也有自行车结构因素。疲劳和疼痛一般是由于部分肌肉负担过大，骑车姿势不合适，以及体重对鞍座的体压分体不合适等引起的。此外，影响出力因素还有人的最大摄氧量。

三、自行车设计结构要素分析

影响自行车性能的因素除了上述人的因素外，还有许多机械因素，如图12-15所示。为了获得自行车较佳的性能，必须把人的因素与机械因素有机地结合起来，以使人--车协调。为此，着重分析与人体相关的结构要素。

1·速比

大小链轮的齿数比，与链轮直径比相一致，一般控制在2·3~4·0的范围内。利用速比关系可取得骑行时所必要的功率和必要的速度。速比要合适，如果太小，无论人的肌力有多大，由于不能充分提高转速，所以就得不到大的输出功率。也由于速比小，在限定的曲柄转速下，得不到必要的骑行速度(后轮转速)。速比过大时，要求的踏力也大，容易使人疲劳。为了保持不疲倦的持续骑行，希望肌肉的负担约力最大肌力的10始，按此选择速比和曲柄转速，可得到比较好的效果。

2·曲柄长度

传统的自行车设计，一般从杠杆原理考虑比较多，对人研究少，认为曲柄越长越有力。曲柄过长后，为了不使脚蹬碰到前泥板，不得不加大中轴至前轴的距离(前心距)。这样势必加长车架，影响了正确的坐车姿势，使人感到臀部痛。若能按人的身长或下肢长来考虑曲柄长度，则可使人省力和舒适。通常曲柄长度的基准，取人体身长的1/10，也相当于大腿骨长的 1/2。

3·三接点位置

正确的骑车姿势，是由骑车人和自行车三个接点位置决定的，如图12-16(a)中所示的鞍座位置A、车把位置B、脚蹬位置C。按三点调整法，AB和AC约等，一般AB=(AC一 3)cm，A点略低于B点，约为5cm。

4·鞍座位置

鞍座装得过低，骑行时双脚始终呈弯曲状态，腿部肌肉得不到放松，时间长了就会感到疲软无力;鞍座装得过高，骑行时腿部的肌肉拉得过紧，脚趾部分用力过多，双脚也容易疲劳。骑车时适当的用力部位是脚掌。设计或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窝部位中心紧靠鞍座中部，使手的中指能触到装配链轮的中轴心为宜。人体各部尺寸都有一定的联系，只要腋窝中心至中指的长度确定下来，鞍座高度便可大致确定。行驶较快的车，鞍座位置要向前移动，行驶较慢的车，鞍座位置要向后移动，否则都不利于骑行，如图12-16(b)、(c)所示。

5·车闸

设计时，闸把开挡、力率和闸把力要与人手的大小和握力相适应。灵敏度高的车闸，随着闸把上力的增大，刹车力也按比例地增加。如果闸把力到达某一程度不发生刹车作用，继而又骤然生效，说明这种车闸设计不良。在紧急情况下操纵时，理想的施闸力和减速度见表12-4。

四、人-车动态特性分析

1·动态稳定性

自行车的稳定是行驶过程中的稳定，是一种动态平衡的稳定性。动态稳定性影响到自行车骑行中的动作，包括直进稳定性和前后左右方向的稳定性，见图12-17(a)。显然，稳定性对安全行驶是必不可少的特性。

2·力学特性

自行车行驶在平地上转弯的条件是侧向力(与离心力平衡)与自行车总重量(人和车的重量)的合力作用线要通过轮胎与地面的接触点。这当然与骑车人有关，但更重要的是自行车的造型要有适合这种力学特征的结构形式。

3·转向特性

自行车转弯时可能有三种情况:

人体和车身向内倾的角度相等。即骑车人身体的中心线和车子的中心线一致时，自行车就可以转弯，即所谓中倾旋转，见图12-17(b);骑车人的倾斜角比车子的倾斜角大时，此时的转弯即所谓内倾旋转，见图12t17(c);骑车人的倾斜角比车子的倾斜角小时，此时的转弯即所谓外倾旋转，见图12-17(d)。

第五篇：教学设计(展开与折叠)

知识与技能

1．经历正方体的展开与折叠的过程，体验长方体、正方体等图形展开与折叠之间的关系加深对长方体和正方体的认识。

2．感受立体图形与平面图形的关系，建立长方体或正方体中的面与展开图中的面的对应关系。

过程与方法

1．在想象、操作等活动中，经历和体验立体图形与平面图形的相互转化过程，渗透转化和对应的数学思想，发展空间观念。

2．在展开与折叠、展示交流与汇报活动中渗透数学的转化、对应思想。3．培养学生多角度探究问题和空间思维的能力，积累数学活动经验。情感、态度与价值观

激发学生探究知识的强烈愿望，使学生在不断体验数学的活动中获得探究过程和创造过程带来的乐趣，建立正确的学习数学的观念。

备重点难点

重点：借助长方体和正方体的展开图，进一步掌握长方体和正方体的特征。难点：判断一个展开图能否折叠成正方体或长方体。

教案设计

设计说明

1．教材的意图不仅仅是要求学生掌握本节课的基本知识和基本技能，更重要的是要教给学生探索知识的方法和策略，鼓励学生在教师的引导下自主探索和研究数学知识，这样做的意义就在于将学生的独立思考、展开想象、自主探索，交流讨论，分析判断等探索活动贯穿于课堂教学的全过程，使学生不断获得和积累数学活动经验，培养学生的学习兴趣和学习能力。

2．在教学中要通过操作和想象，让学生亲身经历和充分体验立体图形与平面图形之间的相互转化过程，建立展开图中的面与长方体、正方体的面的对应关系。

课前准备

教具准备 PPT课件、长方体和正方体模型 学具准备 长方体和正方体纸盒 教学过程 一．激趣引入 明确目标

师交待学习目标：

1.通过动手剪一剪、折一折，体验正方体展开与折叠之间的对应关系，加深对长方体、正方体的认识。

2.会根据长方体、正方体的特点或动手操作等方法判断某一图形折叠后能否围成长方体或正方体。

设计意图：师交代学习目标的作用：让学生明确这节课要做什么，学会什么。二．合作交流 探究新知 活动一 展开

提出活动要求：把一个正方体沿着棱剪开，得到一个展开图。1.教师做示范并操作指导。

第一、必须沿着棱剪；第二、各个面相互连接，不能剪散；

2.学生动手剪，教师指导有困难的学生，并把一个剪得好的长方体展开图展示在黑板上。

3.小组交流剪出的不同的形状的展开图。

4.全班交流；黑板上的这些不同形状的平面展开图，你发现了什么？ 5.教师小结：同一个正方体，剪法不同得到的平面展开图也不同，共有11种不同的展开图。（大屏幕出示11种展开图）

（设计意图：让学生经历展开的过程，同学的合作和要求展开的结果尽量不相同给了学生展开过程中思考的空间，有利于培养学生的空间观念，同时也让学生感悟同是正方体展开的结果是多样的。）

活动二 折叠

提出活动要求：同伴合作，把同伴的展开图重新折叠成正方体。1.同桌各自交换展开图动手折一折。2.找规律：（看大屏幕11种图形）师：观察11种图形看一看有什么规律？

生：有六个中间是四个正方形的，两侧各有一个，但是形状不同。生：有三个中间是三个正方形的，两侧分别是两个和一个。生：有一个是中间是两个正方形的。两侧分别是两个。生：有一个是两排个有三个正方形的，但是错开的，不是并列的。

3.教师小结：总结这种方法叫“数字巧记法”第一种是1、4、1 第二种是2、3、1 第三种是2、2、2 第四种是3、3 记住这种方法可以帮助我们快速地判断某一图形折叠后能否围成长方体或正方体。

4.尝试练习（书15页第二题）

（1）学生独立思考，动手操作进行判断。

能围成正方体的在课本上打√，不能围成正方体的打×。

（2）反馈、辨析。

①把你认为不能围成正方体的找出来。说说自己的想法！（鼓励学生想象折叠的过程）

多媒体课件演示。生：数，小正方形的个数；

看，小正方形的排列方式； 想，在心里折一折。②找出能围成正方体的图形。利用“数字巧记法”进行验证。5探究长方体的展开与折叠。

(1)过渡：通过前面的学习，我们知道了立体图形可以转化为平面图形，平面图形也可以转化为立体图形，探讨了正方体的展开图上的面与正方体上的面的对应关系，那么长方体的展开与折叠又会是什么样的呢？

(2)组织学生将长方体纸盒展开，观察展开图的特点并交流展示。6，尝试练习（书中第三题）

（1）学生独立思考完成。（2）小组交流答案。（3）利用附页中的图形验证答案。

（设计意图：创设情境，给予学生折叠的需要。学生经历把平面图形折叠成立体图形的过程，感受立体图形与平面图形的相互转化。）活动三 找相对的面

活动要求：利用正方体和长方体的特点尝试找一找正方体和长方体相对的面。

学生小组学习，集体订正。

设计意图：通过操作和想象，让学生经历和充分体验展开与折叠的过程，进一步认识立体图形与平面图形的关系，加强感悟立体图形中的面与展开图中的面的对应关系，渗透转化与对应思想，培养学生的空间观念。

三．巩固应用，及时反馈

1．完成教材15页“练一练”1题。学生小组内合作交流，全班汇报。

2．笑笑制作了一个如下图所示的正方体礼品盒，其对面图案都相同，那么这个正方体的平面展开图可能是（）。

3．先观察，再连线。

4．下面是一个正方体的展开图，在正方体的六个面上写着“祝你学习进步”六个字，请你说出每个字相对的面上是哪个字。

（设计意图：这四道练习题的设计，是给学生一个开放的思考空间，把已经初步形成空间观念进一步巩固。）

四 课堂总结 谈谈收获

这节课我们学习了什么？通过这节课的学习，你有什么收获？ 板书设计

展开与折叠