折疊式自行車的結構設計-分圖【三維UG】【10張CAD圖紙、說明書】【GC系列】

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廣東技術師范學院天河學院 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目： 折疊式自行車的結構設計 系 別： 機電工程系 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 姓 名： 學 號： 指導教師： 年 月 日 - 11 - 本科畢業(yè)論文開題報告 系別 機電工程系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 姓名 學號 聯(lián)系方式 題目 折疊式自行車的結構設計 一、 選題背景（社會需求、生產實際的需求及必要性等） 自行車價格較為廉價，已然普遍到各家各戶，隨著“時尚、運動、健康、綠色、環(huán)保”理念的深入人心，自行車類產品的設計、材料、工藝、款式也跟隨市場需求，新材料、精加工、巧構思、高品質和高附加值的自行車精品不斷涌現(xiàn)。自行車不但成為人們的代步交通工具，而且進入運動、休閑、娛樂、時尚領域，并融入更多的科技、文化元素，成為所有家庭的必備用具。自行車發(fā)展，在使用功能上說變化已很少了，現(xiàn)代自行車的主要發(fā)展在于車架的造型行變化，表面的處理如烤漆、商標的變化使其外觀更美；對自車上的每一個零件進行精雕細琢的改進，使其更合理、美觀；對自行車的材料上的選用與開發(fā)。由此致使自行車功能上的變化也沒有很大的改變。 現(xiàn)今，我國經濟基本處于長期較快穩(wěn)定的發(fā)展，有廣闊的資金投入城市化建設，其中有一大部分投入到公益社會文化建設，其中，城市公用自行車既是城市建設的一個重要的投資點。而課題設計的折疊式自行車可讓如今越來越淡薄的人與人之間相互拉近彼此距離，符合現(xiàn)今城市建設精神建設的主要需求。相信該課題的研究尤其良好的發(fā)展前景，也有其一定的社會意義與社會價值。 二、課題設計 2.1課題的內容 本題目是休閑娛樂類自行車,雙人并排坐自行車為主要設計對象，設計出可同時容納兩個人并排乘坐，并駕駛，動力由兩個人共同提供，并且使用壽命長，容易維修，可在路面長時間行駛，安全性能高的自行車。對象多為親子或者情侶，因此應達到省力，美觀，可營造出溫馨浪漫的氣氛。 課題的主體內容有： 1.資料的收集 通過網絡，圖書館，實地考察，進行了解，并綜合相關信息。掌握相對的市場行情，確定課題的研究社會意義及社會價值，知曉相關產品的工作原理及設計，從而應用到本課題之中，做到保證本課題設計成果的時效性與先進性。并又前期調查的總結，確定設計的主要方向，為接下來的設計工作做足準備。 2.設計方案的選擇 經上步驟確定課題設計的雙人并排坐自行車要點在： a.保證該自行車運行時雙人在體重較為懸殊時的行駛平衡 b.符合人體工程學，能達到省力，輕松駕駛 c.安全性能高，方便維修 d.制造成本低，材料耐用，便于普及 e.造型美觀，引人注目，適合各年齡階層 經由上述要點確定相關設計方案，不同的問題采取不同的應對方案： a. 采用三輪或四輪驅使機構，保證自行車的運行平穩(wěn) b. 對于人體工程學，將經過嚴密的重心計算，確定合理的結構，參考已有的自行車進行機構設計 c. 采用合理的結構設計，控制車身大小，注重細節(jié)設計，多用自然圓角過度，輪胎設計合理，保證行駛平穩(wěn)，適當增加吸振機構 d. 調查市場上常見的自行車，參考其材料選擇，確定相應的材料，要求成本低與堅固耐用耐磨，并且普及 e. 利用網絡媒體，學習概念自行車設計，設計出適應該車對象的外觀，并注重外表配色多樣化 3.設計工作的展開 通過相關的資料以及之前步驟的準備，以及已經確定到的方案，進行結構設計，精密計算，合理優(yōu)化。分析設計的受力，以及重心是否合理，以及力的計算，確定省力結構，借助人體工程學，擬定外形結構，并做好車輛傳動比的計算以及生產成本的計算，做出各個零件設計（部分標配件直接確定標配尺寸即可）。在零件選擇上，盡量采取標配件為主，以減少生產成本，提高利潤及普及率。該步驟使產品外形基本確定，說明書基本完成。 4．最終檢驗計算 對產品進行最終安全性計算，以及成本估算。人性化外觀設計，確保能夠吸引人眼球。推算產品前景，并進行包裝性設計。 2.2課題的目的 課題主要以設計折疊式自行車的結構為主，進行一系列課題研究，從運行原理到市場前景進行有力的分析，讓該畢業(yè)設計達到可直接進行生產的階段。填補市場上雙人并排坐自行車缺少的空缺，設計出低成本，耐用，結構人性化，易推廣，外形美觀的成品出來。 社會上已有的折疊式自行車，而該設計比已有的前后座擁有更大的市場前景與相應的社會意義。并且已有的折疊式自行車在平衡問題上仍有欠缺，此次設計力求改變現(xiàn)狀，采取合理的方案，，以及驅動時的省力與人性化問題。 2.3課題的意義 現(xiàn)今人類已經不再滿足于物質上的需要，開始追求精神層面的享受。于是，自行車也在不僅僅止于交通運輸工具的功能，開始有了其他精神上的享受功能。本課題就休閑娛樂方向的自行車——折疊式自行車，有其一定的社會先進性。從而避開自行車行駛中的平衡問題以及驅動問題等，降低設計難度，提高工作效率及節(jié)約設計成本。但是，這卻大大降低了雙人自行車原有的拉近人與人之間距離的意圖，原本自行車雙人或者多人設計，便旨在要增加人與人之間的交流接觸，促進人與人之間的互動，從而達到其相應的意義。而且該設計并排座則是在前后座的基礎上更進一步的表現(xiàn)出雙人設計的意義，對于其主要的使用群體，情侶及親子之間的互動，有著比前后座更高的互動力，能更好的營造出溫馨浪漫的場景。 折疊式自行車在現(xiàn)今市場上依舊比較少見，其原因主要在于其市面已有結構設計部分不合理，使用的穩(wěn)定性不高。并且其價格也比同為雙人的前后座自行車要高，至此導致市面上多為折疊式自行車自行車較為少見。此次課題設計，力求設計出優(yōu)于市面原有的產品，完善折疊式自行車的缺點，真正意義上的讓折疊式自行車推廣出來。 此次的課題研究是個人能力一個綜合運用，豐富設計經驗，也是對自我能力的一次全面展示。通過計算各個零部件的設計，全面的運用了專業(yè)所學的知識，遇到問題，努力思考，排除問題的過程中，讓正要步入社會的我得到一次很好的綜合訓練，鍛煉了自我的設計能力。而設計出的產品因為有其先進性及實際應用性，若資金許可，可接投入生產，達到從設計到實際生產的歷程。 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1 自行車的發(fā)展歷史 自行車是人類發(fā)明的最成功的一種人力機械之一，是由許多簡單機械組成的復雜機械。清朝康熙年間，黃履莊潛心研制了自行車?！肚宄笆反笥^》記載：“黃履莊所制雙輪小車一輛，長三尺余，可坐一人，不須推挽，能自行。行時，以手挽軸旁曲拐，則復行如初，隨住隨挽日足行八十里?！庇纱丝梢?，他制造的自行車，前后各有一個輪子，騎車人手搖軸旁曲拐，車就能前進，這是史料最早記載的自行車。黃履莊以后大約100年，法國人西夫拉克1790年才制成了木制自行車。 真正具有現(xiàn)代形式的自行車是在1874年誕生的。英國人羅松在這一年里，別出心裁地在自行車上裝上了鏈條和鏈輪，用后輪的轉動來推動車子前進。但仍然是前輪大，后輪小，看起來不夠協(xié)調，不穩(wěn)定。 1886年，英國的約翰.k.斯塔利，是一位機械工程師，從機械學，運動學的角度設計出了新的自行車樣式，為自行車裝上了前叉和車閘，前后輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使用了橡膠車輪。斯塔利不僅改進了自行車的結構，還改制了許多生產自行車部件用的機床，為自行車的大量生產和推廣應用開辟了寬闊的前景，因此他被后人稱為“自行車之父”。斯塔利所設計的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。 1888年，愛爾蘭的獸醫(yī)鄧洛普，從醫(yī)治牛胃氣膨脹中得到啟示，他把家中花園里用來澆水的橡膠管粘成圓形，打足了氣，裝在自行車輪子上，前往參加騎自行車比賽，居然名列前茅，引起了人們極大的興趣。充氣輪胎是自行車發(fā)展史上一個劃時代的創(chuàng)舉，它增加了自行車的彈性，不會因路面不平而震動；同時大大地提高了行車速度，增大了車輪與路面的摩擦力。這樣，就根本上改變了自行車的騎行性能，完善了自行車的使用功能。 同樣是1888年，英國考文垂市的約翰.k.斯塔利生產出了第一輛現(xiàn)代自行車——“安全”自行車。其主要特點是采用菱形車架結構，使得車身有更高的剛度和強度，后輪用鏈條驅動，并通過前叉直接把握方向。 1925年以后 世界自行車產量已達200萬輛，其中英國占50%，成為當時主要的輸出國。其后自行車得到廣泛的發(fā)展，結構上也有了改進和提高。第二次世界大戰(zhàn)后，汽車工業(yè)高速發(fā)展，自行車生產受到影響。 3.2自行車的原理 上圖為普通自行車的基本結構圖，從而我們可以了解到自行車的基本運作原理。 運作時，由鞍座與車頭支撐起騎乘者，依靠騎乘者腿部的往復運動，帶動腳踏板，再由曲柄帶動飛輪，通過鏈帶動后輪鏈輪帶動后輪整體進行旋轉，又因為車胎為橡膠材料，與地面有較大摩擦，后輪旋轉帶來的與地面向后的摩擦力，從而驅使整輛單車向前運動。 3.3自行車的發(fā)展現(xiàn)狀 公路單車 用來在平滑公路路面上使用的車種，由于平滑路面阻力較小，公路自行車的設計更大考量高速，往往使用可減低風阻的下彎把手，較窄的高氣壓低阻力外胎，擋位較高，且輪徑比一般的登山越野車都大，由于車架和配件不需像山地車一樣需要加強，所以往往重量較輕，在公路上騎行時效率很高。由于車架無需加強又往往采用簡單高效的菱形設計，公路車是最為優(yōu)美的自行車。 健身單車 健康、時尚、新概念 全新理念設計的健身自行車，最主要的特點就是手腳雙動力，時速可達40km/h；做功方式多、健身效果好。騎行本自行車時，手腳可同時對自行車驅動做功，也可單獨用手或腳驅動做功。采用腳拉腳蹬直線式、手拉擺桿擺動式做功方式，既提高了自行車的行駛速度，又鍛煉了腿部肌肉、臂部肌肉。獲得多項國家專利，適應于中老年人作代步健身的交通工具之用，也可適應于年輕人作旅游娛樂之用。 死飛單車 死飛車起源于場地自行車，飛輪是固定的，向前踩車子向前，向后踩則車子向后，后有一些另類的自行車愛好者利用廢棄的場地車作為工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且價格低廉，同時需要一定的騎行技術，一般小偷無法偷走。這些特點使得它在英美等國家的自行車愛好者中很快流行開來，并成為一種街頭文化。各大自行車品牌也進行跟進，開發(fā)及推廣死飛車車種，使之在大眾中普及開來，成為都市最流行的自行車款式。純粹的死飛車需要一定的技術，并有危險性，所以這些廠商開發(fā)的產品，是死飛和活飛兩用的，并裝有剎車，以保證安全。 速降單車 速降自行車，也稱落山自行車。英文簡稱DH。是一種極具挑戰(zhàn)性的活動。騎手利用特制的DH自行車在山坡上滑翔，甚至墜山來尋求刺激?；顒佣嘣谏郊?、礦洞、雪地等地帶開展。奧地利人利用DH創(chuàng)造出210.4KM/H的世界紀錄。速降自行車的車架角度與山地自行車有所區(qū)別，零件與山地自行車一樣都為英制單位。進行此項活動時必須佩戴頭盔、護甲等裝備。前叉減震的行程比山地自行車及XC自行車要長。輪胎寬度一般超過2英寸。 驅動單車 簡化掉傳統(tǒng)的腳蹬子和車座的自行車，車的體積更小，更加便于攜帶，如洛克車、Lbike等，他們的共同特點是乘用者為站立姿態(tài)，用雙腳驅動踏板往復運動，并通過傳動機構將驅動力傳遞給驅動輪，Lbike與洛克車 不同之處在于前者踏板的轉動軸在腳掌中間，雙腳的腳掌和腳跟分別用力、同步（不是交替）驅動踏板運動，由于乘用時人對車體的兩側用力均衡，車體運行更加平穩(wěn)。 四、課題設計方案 4.1 方案的特點及創(chuàng)新 1. 該方案采取大量三角形結構，從而確保該產品的穩(wěn)定性及耐用性 2.鏈條傳動使動力能更好的傳遞，達到省力的效果。 3. 該產品擁有儲物箱等人性化設計，提高了該產品的實用性。 4. 轉向由前輪控制轉向，并有通過鏈輪帶等轉向機構驅動轉向。 4.2 設計方案簡圖 六、設計主要步驟 第一章 緒論 第二章 自行車的運動原理 第三章 結構設計 第四章 檢驗計算 第五章 總結 七、論文提綱（詳細說明） 第一章 緒論 第二章 自行車的運動原理 第三章 結構設計 第四章 檢驗計算 第五章 總結 五、預期結果（是否能達到任務書要求） 預期產品設定： 1. 可同時搭乘至少兩人，并由二人提供產品運行動力 2. 二人均可以操縱行駛方向，并且保證車的平穩(wěn)轉向 3. 產品自帶儲物箱或者后備箱，可允許少量載重 4. 鏈輪驅動，省力，易駕駛易上手，乘坐駕駛舒適 5. 體積合理，可確保道路安全行駛 6. 結構較為簡單便于維修，產品耐用 7. 生產成本低，易于推廣 8. 設有可拆卸防雨棚 設計成果 1. 開題報告（包含文獻綜述），外文資料的翻譯 2. 完成裝配工程圖、主要零件工程圖 3. 完成設計說明書 六、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結束時間 1 選題 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 七、參考文獻 [1]何燦群《人體工學與藝術設計》 長沙湖南大學出版社，2004 [2]阮寶湘/郡祥華《工業(yè)設計人體工程》 北京機械工業(yè)出版社 2005.05 [3] 王三明主編《機械原理與設計課程設計》 北京機械工業(yè)出版社，2005 [4].閆衛(wèi)．工業(yè)產品造型設計程序與實例.機械工業(yè)出版社，2003.2，第一版 [5]. 沈法，王慶斌，楊足，丁熊．計算機輔助產品造型設計表現(xiàn)技法.人民郵電出版社，2002.9，第一版 [6].張展，王虹．產品設計.上海人民美術出版社，2002.1，第一版 [7].王玉林，蘇全忠，曲遠方．產品造型設計材料與工藝.天津大學出版社，1994.12，第一版 [8].程能林，產品造型設計手冊.機械工業(yè)出版社，1994.8，第一版 [9].朱序璋.人機工程學.西安:西安電子科技大學出版社.1999年11月 [10].劉春榮.人機工程學應用.上海:上海人民美術出版社.2004年7月 [11]丁玉蘭《人機工程學第三版》 北京理工出版社, 2005 [12] 鄒慧君主編《機械原理》 北京高等教育出版社1999 [13] 申永勝主編《機械原理教程》 北京、清華大學出版社1999 [14] 張偉社主編《機械原理》 西北工業(yè)大學出版社2001 [15] 鄒慧君主編《機械原理課程設計手冊》 高等教育出版社1998 [16] 趙松年主編《現(xiàn)代機械創(chuàng)新產品分析與設計》 2000 [17] 楊家軍主編《機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計》 華中理工大學出版社2000 [18] 張春林主編《機械創(chuàng)新設計》 機械工業(yè)出版社1999 [19] 機械設計手冊編委會《機械設計手冊新版2，3卷》 機械工業(yè)出版社，2004 [20]卜炎主編《機械傳動裝置設計手冊（上冊）》 機械工業(yè)出版社1999 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。 廣師天河學院 本科畢業(yè)論文（設計）任務書 系 別 機電工程系 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 本機制102 學生姓名 張奇志 學號 2010030743207 指導教師 朱亞峰 職稱 講師 題 目 折疊式自行車的結構設計 論文（設計）的主要任務與具體要求（有實驗環(huán)節(jié)的要提出主要技術指標要求） 該課題首先對目前折疊式自行車的國內外發(fā)展狀況進行分析，展望折疊式自行車結構設計的方向和發(fā)展趨勢，然后簡述折疊式自行車結構設計的關鍵技術問題，最后提出自己的設計方案。 主要完成 1、完成折疊式自行車結構設計的綜述，外文資料的翻譯（2000字符）； 2、完成折疊式自行車的選型、組成與設計的方案擬定； 3、完成一套相應部件的總裝圖和零件圖（相當于2張A0圖）設計，完成所有參數(shù)、尺寸的計算； 4、完成設計說明書（至少8000字以上）。 進度安排（包括時間劃分和各階段主要工作內容） 序號 設計各階段名稱 日期（教學周） 1. 下達任務書 第七學期第10周 2. 檢索收集課題最新資料 第七學期第11周 3. 完成開題報告及相關外文翻譯資料 第七學期第15周 4. 完成總體設計方案 第七學期第17周 5. 中期檢查 第八學期第3周 6. 完成畢業(yè)設計及畢業(yè)設計說明書 第八學期第11周 7. 畢業(yè)答辯 第八學期第13-14周 注意：上述進度中第1、2、3、4、5、6各項均應在校內完成； 主要參考文獻 [1]鄧衛(wèi)斌,黃景明.??自行車折疊設計探討研究[J]. 科技資訊. 2010(31) [2]鄒慧君編著.機械系統(tǒng)設計原理[M]. 科學出版社, 2003 [3]申永勝主編.機械原理教程[M]. 清華大學出版社, 1999 [4]陳志剛,田景倫編.工程力學[M]. 重慶大學出版社, 1997 [5]王克揚編著.助力自行車[M]. 人民郵電出版社, 1996 指導教師簽名 系（教研室）審核意見 任務接受人（簽名） 2013年 月 日 審核人簽名： 年 月 日 年 月 日 備注：1、本任務書一式三份，由指導教師填寫相關欄目，經系審核同意后，系、指導教師和學生各執(zhí)一份。 2、本任務書須裝入學生的畢業(yè)論文（設計）檔案袋存檔。 寧XX大學 畢業(yè)設計(論文) 折疊式自行車的設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 本題目是折疊式自行車，休閑娛樂類自行車,為主要設計對象，設計出可折疊式，動力由兩個人共同提供，并且使用壽命長，容易維修，可在路面長時間行駛，安全性能高的自行車。對象多為親子或者情侶，因此應達到省力，美觀，可營造出溫馨浪漫的氣氛。 折疊式自行車在現(xiàn)今市場上依舊比較少見，其原因主要在于其市面已有結構設計部分不合理，使用的穩(wěn)定性不高。，至此導致市面上多為折疊式自行車較為少見。此次課題設計，力求設計出優(yōu)于市面原有的產品，完善折疊式自行車的缺點，真正意義上的讓折疊式自行車推廣出來。 關鍵詞：自行車，折疊式自行車，健身，機械設計 47 Abstract This? topic? is?folding bicycle,?bicycle?for leisure and entertainment,?as the main design?object,?design a?common?folding,?power?provided by the twoperson,?and?long service life,?easy to?repair,?but?the road?long time,?high safety performance?bicycle.?Objects are?parent-child?or?lovers,?and should therefore be?to?saving,?beautiful appearance,?can?create a warm and?romantic atmosphere. Folding bicycle?in?the current market?is still relatively?rare,?the main reason?is that?the?market has been?part of the structural design?is unreasonable,?the use of?stability is not high.?Now?on the market,?leading to?a relatively rare?for?folding bicycle.?This topic design,?and strive to design?better than the market?existing products,?improve the?folding bicycle?shortcomings,?the true sense of the?folding bicycle?spread?out?to. Key Words: bicycle,?folding?bike,?fitness,?mechanical design 目 錄 摘 要 2 Abstract 3 目 錄 4 第1章 緒論 5 1.1 課題研究背景 5 1.2 課題研究目的 6 1.3課題的意義 6 1.4 種類發(fā)展現(xiàn)狀 7 1.5 自行車的設計分析 12 第2章 人體工程學與自行車設計 17 2.1 設計原則 17 2.2 人機工程設計設計 19 2.3 影響自行車性能的人體因素 20 2.4 自行車設計結構要素分析 22 2.5人一車動態(tài)特性分析 25 第3章 折疊式自行車總體方案 27 3.1折疊式自行車的構成 27 3.2 折疊式自行車方案設計 28 第4章 折疊式自行車機械部分計算 29 4.1功率的計算 29 4.2傳動比 30 4.3前后鏈輪之間的鏈傳動設計 30 4.3.1 設計要求 30 4.3.2 設計過程 30 4.4 軸的設計 33 4.4.1鏈輪上力的計算 33 4.4.2材料 33 4.4.3計算軸的最小直徑 33 4.4.4軸的結構設計 33 4.5軸的校核 34 4.6鍵的校核 35 4.7 軸承的校核 36 第5章 三維圖的設計 38 結 論 43 參考文獻 45 致 謝 47 第1章 緒論 1.1 課題研究背景 自行車價格較為廉價，已然普遍到各家各戶，隨著“時尚、運動、健康、綠色、環(huán)保”理念的深入人心，自行車類產品的設計、材料、工藝、款式也跟隨市場需求，新材料、精加工、巧構思、高品質和高附加值的自行車精品不斷涌現(xiàn)。自行車不但成為人們的代步交通工具，而且進入運動、休閑、娛樂、時尚領域，并融入更多的科技、文化元素，成為所有家庭的必備用具。自行車發(fā)展，在使用功能上說變化已很少了，現(xiàn)代自行車的主要發(fā)展在于車架的造型行變化，表面的處理如烤漆、商標的變化使其外觀更美；對自車上的每一個零件進行精雕細琢的改進，使其更合理、美觀；對自行車的材料上的選用與開發(fā)。由此致使自行車功能上的變化也沒有很大的改變。 現(xiàn)今，我國經濟基本處于長期較快穩(wěn)定的發(fā)展，有廣闊的資金投入城市化建設，其中有一大部分投入到公益社會文化建設，其中，城市公用自行車既是城市建設的一個重要的投資點。而課題設計的折疊式自行車可讓如今越來越淡薄的人與人之間相互拉近彼此距離，符合現(xiàn)今城市建設精神建設的主要需求。相信該課題的研究尤其良好的發(fā)展前景，也有其一定的社會意義與社會價值。 1.2 課題研究目的 課題主要以設計折疊式自行車的結構為主，進行一系列課題研究，從運行原理到市場前景進行有力的分析，讓該畢業(yè)設計達到可直接進行生產的階段。填補市場上雙人并排坐自行車缺少的空缺，設計出低成本，耐用，結構人性化，易推廣，外形美觀的成品出來。 社會上已有的雙人自行車欠缺并排座設計，而該設計比已有的前后座擁有更大的市場前景與相應的社會意義。并且已有的折疊式自行車在平衡問題上仍有欠缺，此次設計力求改變現(xiàn)狀，采取合理的方案，解決雙人乘坐時，若重量過于懸殊的平衡問題，以及驅動時的省力與人性化問題。 1.3課題的意義 現(xiàn)今人類已經不再滿足于物質上的需要，開始追求精神層面的享受。于是，自行車也在不僅僅止于交通運輸工具的功能，開始有了其他精神上的享受功能。本課題就休閑娛樂方向的自行車——折疊式自行車，有其一定的社會先進性。先進市場上，出現(xiàn)的雙人自行車，多位前后座設計，從而避開自行車行駛中的平衡問題以及驅動問題等，降低設計難度，提高工作效率及節(jié)約設計成本。但是，這卻大大降低了雙人自行車原有的拉近人與人之間距離的意圖，原本自行車雙人或者多人設計，便旨在要增加人與人之間的交流接觸，促進人與人之間的互動，從而達到其相應的意義。而且該設計并排座則是在前后座的基礎上更進一步的表現(xiàn)出雙人設計的意義，對于其主要的使用群體，情侶及親子之間的互動，有著比前后座更高的互動力，能更好的營造出溫馨浪漫的場景。 折疊式自行車在現(xiàn)今市場上依舊比較少見，其原因主要在于其市面已有結構設計部分不合理，使用的穩(wěn)定性不高。并且其價格也比同為雙人的前后座自行車要高，至此導致市面上多為雙人前后座自行車較為少見。此次課題設計，力求設計出優(yōu)于市面原有的產品，完善折疊式自行車的缺點，真正意義上的讓折疊式自行車推廣出來。 此次的課題研究是個人能力一個綜合運用，豐富設計經驗，也是對自我能力的一次全面展示。通過計算各個零部件的設計，全面的運用了專業(yè)所學的知識，遇到問題，努力思考，排除問題的過程中，讓正要步入社會的我得到一次很好的綜合訓練，鍛煉了自我的設計能力。而設計出的產品因為有其先進性及實際應用性，若資金許可，可接投入生產，達到從設計到實際生產的歷程。 1.4 種類發(fā)展現(xiàn)狀 自行車是人類發(fā)明的最成功的一種人力機械之一，是由許多簡單機械組成的復雜機械。清朝康熙年間，黃履莊潛心研制了自行車。《清朝野史大觀》記載：“黃履莊所制雙輪小車一輛，長三尺余，可坐一人，不須推挽，能自行。行時，以手挽軸旁曲拐，則復行如初，隨住隨挽日足行八十里?！庇纱丝梢?，他制造的自行車，前后各有一個輪子，騎車人手搖軸旁曲拐，車就能前進，這是史料最早記載的自行車。黃履莊以后大約100年，法國人西夫拉克1790年才制成了木制自行車。 公路單車 用來在平滑公路路面上使用的車種，由于平滑路面阻力較小，公路自行車的設計更大考量高速，往往使用可減低風阻的下彎把手，較窄的高氣壓低阻力外胎，擋位較高，且輪徑比一般的登山越野車都大，由于車架和配件不需像山地車一樣需要加強，所以往往重量較輕，在公路上騎行時效率很高。由于車架無需加強又往往采用簡單高效的菱形設計，公路車是最為優(yōu)美的自行車。 健身單車 健康、時尚、新概念 全新理念設計的健身自行車，最主要的特點就是手腳雙動力，時速可達40km/h；做功方式多、健身效果好。騎行本自行車時，手腳可同時對自行車驅動做功，也可單獨用手或腳驅動做功。采用腳拉腳蹬直線式、手拉擺桿擺動式做功方式，既提高了自行車的行駛速度，又鍛煉了腿部肌肉、臂部肌肉。獲得多項國家專利，適應于中老年人作代步健身的交通工具之用，也可適應于年輕人作旅游娛樂之用。 死飛單車 死飛車起源于場地自行車，飛輪是固定的，向前踩車子向前，向后踩則車子向后，后有一些另類的自行車愛好者利用廢棄的場地車作為工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且價格低廉，同時需要一定的騎行技術，一般小偷無法偷走。這些特點使得它在英美等國家的自行車愛好者中很快流行開來，并成為一種街頭文化。各大自行車品牌也進行跟進，開發(fā)及推廣死飛車車種，使之在大眾中普及開來，成為都市最流行的自行車款式。純粹的死飛車需要一定的技術，并有危險性，所以這些廠商開發(fā)的產品，是死飛和活飛兩用的，并裝有剎車，以保證安全。 速降單車 速降自行車，也稱落山自行車。英文簡稱DH。是一種極具挑戰(zhàn)性的活動。騎手利用特制的DH自行車在山坡上滑翔，甚至墜山來尋求刺激?；顒佣嘣谏郊?、礦洞、雪地等地帶開展。奧地利人利用DH創(chuàng)造出210.4KM/H的世界紀錄。速降自行車的車架角度與山地自行車有所區(qū)別，零件與山地自行車一樣都為英制單位。進行此項活動時必須佩戴頭盔、護甲等裝備。前叉減震的行程比山地自行車及XC自行車要長。輪胎寬度一般超過2英寸。 驅動單車 簡化掉傳統(tǒng)的腳蹬子和車座的自行車，車的體積更小，更加便于攜帶，如洛克車、Lbike等，他們的共同特點是乘用者為站立姿態(tài)，用雙腳驅動踏板往復運動，并通過傳動機構將驅動力傳遞給驅動輪，Lbike與洛克車 不同之處在于前者踏板的轉動軸在腳掌中間，雙腳的腳掌和腳跟分別用力、同步（不是交替）驅動踏板運動，由于乘用時人對車體的兩側用力均衡，車體運行更加平穩(wěn)。 現(xiàn)今，我國經濟基本處于長期較快穩(wěn)定的發(fā)展，有廣闊的資金投入城市化建設，其中有一大部分投入到公益社會文化建設，其中，城市公用自行車既是城市建設的一個重要的投資點。而課題設計的折疊式自行車可讓如今越來越淡薄的人與人之間相互拉近彼此距離，符合現(xiàn)今城市建設精神建設的主要需求。相信該課題的研究尤其良好的發(fā)展前景，也有其一定的社會意義與社會價值。簡化掉傳統(tǒng)的腳蹬子和車座的自行車，車的體積更小，更加便于攜帶，如洛克車、Lbike等，他們的共同特點是乘用者為站立姿態(tài)，用雙腳驅動踏板往復運動，并通過傳動機構將驅動力傳遞給驅動輪，Lbike與洛克車 不同之處在于前者踏板的轉動軸在腳掌中間，雙腳的腳掌和腳跟分別用力、同步（不是交替）驅動踏板運動，由于乘用時人對車體的兩側用力均衡，車體運行更加平穩(wěn)。 現(xiàn)今，我國經濟基本處于長期較快穩(wěn)定的發(fā)展，有廣闊的資金投入城市化建設，其中有一大部分投入到公益社會文化建設，其中，城市公用自行車既是城市建設的一個重要的投資點。而課題設計的折疊式自行車可讓如今越來越淡薄的人與人之間相互拉近彼此距離，符合現(xiàn)今城市建設精神建設的主要需 課題主要以設計折疊式自行車的結構為主，進行一系列課題研究，從運行原理到市場前景進行有力的分析，讓該畢業(yè)設計達到可直接進行生產的階段。填補市場上雙人并排坐自行車缺少的空缺，設計出低成本，耐用，結構人性化，易推廣，外形美觀的成品出來。 社會上已有的雙人自行車欠缺并排座設計，而該設計比已有的前后座擁有更大的市場前景與相應的社會意義。并且已有的折疊式自行車在平衡問題上仍有欠缺，此次設計力求改變現(xiàn)狀，采取合理的方案，解決雙人乘坐時，若重量過于懸殊的平衡問題，以及驅動時的省力與人性化問題。 1.5 自行車的設計分析 1.5.1設計流程 自行車是對人們活動起輔助作用的工具，首先必須能夠承受人們活動帶來的各種力量和沖擊。設計師在設計初期就應該考慮到自行車對外部沖擊的承受力，否則就不能充分體現(xiàn)自行車的實用功能。因此設計師應在充分了解自行車構造的基礎上進行設計，以達到既美觀又實用的目的。為實現(xiàn)這個目的構筑了如下的設計流程。 1概念化階段 概念化階段是整體設計的理念和宗旨，是保證今后具體設計得以順利進行的前提條件。對自行車設計概念化進行設定的過程，涉及自行車相關的功能性、構造和材料以及形狀等問題。對于“某種設計為什么應該采取那樣的形狀或構造？”“為什么應該用那樣的材料生產？”等問題，概念化階段都要做出總體的說明。設計的概念化要充分反映設計師的理念和價值，發(fā)揮他們的創(chuàng)造性，所以它不應是其他人的意見，而應該是設計師自己的想法。 2體化階段 具體化階段是按照在概念化階段設定的設計方案，解決家具的構造、功能和美觀問題并創(chuàng)造出其基本形狀。在這個階段要畫很多草圖、圖樣，做出模型，還要選擇材料，討論自行車的構造以及其他一些細節(jié)問題等。自行車設計的具體化階段就是創(chuàng)造出產品形狀的過程，簡單地講就是做出自行車造型的外觀圖樣，并對其進行論證。 3整體外觀階段 自行車設計的關鍵是將重點放在符合整體的外觀和核心架構的設計上。產品的外觀、自行車的造型以及穩(wěn)定的構造應該既反映設計師的精湛設計，又能實現(xiàn)人們對舒適的要求，這就是設計家具的重點。為實現(xiàn)這一目標，我們以在具體化階段提出的產品外觀為基準做出了如下的骨架模型?？梢哉f這是為實現(xiàn)自頂向下的設計方式而做出的基本模型。自行車設計的關鍵是將重點放在符合整體的外觀和核心架構的設計上。產品的外觀、自行車的造型以及穩(wěn)定的構造應該既反映設計師的精湛設計，又能實現(xiàn)人們對舒適的要求，這就是設計家具的重點。為實現(xiàn)這一目標，我們以在具體化階段提出的產品外觀為基準做出了如下的骨架模型?？梢哉f這是為實現(xiàn)自頂向下的設計方式而做出的基本模型。 從這個骨架模型中，我們不僅可以看到體現(xiàn)著產品概念的外觀，還可以獲得產品各種配件位置和連接的信息，如核心架構（Core），傾斜度(Tilt)，底座（Base），扶手（ArmRest）等。這可以由設計師在設計產品并做出草圖的同時，從3個角度，即曲面（Surface），曲線（Curve），基準面（DatumPlane）來表現(xiàn)。這種骨架模型是與上面提到的三個階段中對家具設計的內容相聯(lián)系的，用于設計師很少接觸的筋（Rib），凸臺（Boss），體格構造等的設計中。當然這對于沒有相關基本知識的設計師來說幾乎是不可能的事情，但只要是在內部開發(fā)過2個以上模型產品的設計師，都可以親自完成模型各部分器具設計。 4計檢驗階段 通過以上各階段步驟完成的產品設計并不是完美的。尤其是自行車與人體結構有著密切的關系，可以說人們對產品設 自行車設計合理性和適用性的評判是很重要的。因此應該對設計進行檢驗。對于自行車的設計來說，自行車的大腿——底座（Base）部分能否穩(wěn)定地支撐人體體重是很重要的。當然除此之外對Back，即支撐人體背部的器材背部分和ArmRest，即扶手部分的檢驗也是很必要的。 對自行車底座（Base）的說明通過以上一系列說明，我們可以了解設計師對產品零部件進行親自設計的整個過程。當然比起專門的零部件設計者來說，他們的設計可能還存在著不足，但是這拓展了設計師的工作領域，重要的是創(chuàng)造產品的設計師通過參與產品的整個開發(fā)過程，可以開發(fā)出更具親和力，符合人體工程學的產品。 1.5.2 設計要素 1實用性 實用性就是泛指滿足人們生活需求開始與發(fā)展的?，F(xiàn)代家具不但要可靠、適用、安全，更重要的是滿足它的使用功能與舒適度。無論是靜負荷類家具或動負荷類家具，都應根據人體工效學的基本法則，結合人體的生理和心理的需求，設計出合理的家具尺度的和空間分割距離，給消費者創(chuàng)造一種最大限度的舒適和方便以及安全感、視覺美感等，最終回歸到最佳實用效果的目的上來?，F(xiàn)代家具賦予人們的美感是，通過人們的視覺、觸覺感官來體會與感應的。而家具的實用性程度，則是通過人們的反復使用、接觸與鑒別驗證的。現(xiàn)代家具設計師水平的高低，只有通過努力探索、長期實踐與不斷總結，才能使自己的設計作品逐步達到日臻完善的設計追求目的。 2 藝術性 現(xiàn)代家具已不單純是簡單的日用消費品，家具產品作為一種文化現(xiàn)象發(fā)展到今天，它已經是現(xiàn)代人類生活中調劑居室環(huán)境的藝術品、裝飾品、是融藝術與實用于一體的一代全新消費品。同時也是直接影響到室內陳設藝術效果和現(xiàn)代居室文化品味的重要樂章和主旋律。為此，現(xiàn)代家具設計師就必須從這一高度來認真研究與分析家具設計的要素中的藝術性問題。家具設計過程中，不可或缺地要靈活借用實用美術設計中的一些基本做法，其中如產品外觀形體穩(wěn)定的均衡；線型的諧和與靈氣；裝飾紋樣的生動與形象逼真；五金輔件的格調的選擇；都需要設計師在實踐工作中，不斷提高自己的實用美術學科修養(yǎng)水平，才能適應當前中國國內市場國際化的激烈競爭態(tài)勢。沒有好的產品設計，便沒有較多市場份額的占有。 3 工藝性 誠如以上所述，當前，我國家具工業(yè)產品的科技制造含量已經發(fā)生了巨大變化，幾代構造特點的不同工藝構造款式的家具，都在不同的陳設環(huán)境與商場中頻煩亮相、爭奇斗妍。發(fā)展最為突出的是板式家具，或稱實木家具。70年代自行車設計 宣傳比較多的KD型家具，今天已經發(fā)展到具有國際先進水平的RTA型家具。筆者可以斷言，板塊構成，實木裝飾型的新一代板式家具將會在我國家具工業(yè)產品系列中，長期占有一席之地，其發(fā)展前景也是舉足輕重的。 早在1995年的《家具》雜志編委年會上，業(yè)內著名學者專家就曾針對中國國內家具業(yè)發(fā)展趨勢，明確提出了今后我國家具工業(yè)新產品設計開發(fā)目標應本著“板式家具高檔化，實木家具藝術化，現(xiàn)代家具時裝化，設計手法個性化”的設計理論導向和真知灼見。姑且不論上述論點正確與否，但有一點勿庸置辯，現(xiàn)代家具，無論其工藝構成特點與含量如何，企業(yè)為適應國內市場國際化的竟爭需要，愈來愈趨向多品種、小批量、短周期的設計與生產方式。為便于家具實現(xiàn)工業(yè)化生產，又要兼顧到這類產品的工藝特殊性，形勢迫使我們家具設計師在完成造型設計的同時，還必須把握與駕馭產品工藝設計一環(huán)的工作。先迸的技術設備是實現(xiàn)造型工藝的具體手段，由于科技的發(fā)展，給復雜的造型工藝提供了可靠保證，設計師匠心獨造和綜合技術，可以創(chuàng)造出新的造型表現(xiàn)形式，傳統(tǒng)的加工方式，技術與造型的關系是同等的，現(xiàn)代家具設計師，則必須是家具工業(yè)生產領域內先進設備與高工藝水平加工技藝的熟知者與掌握者。從事專業(yè)設計的工程技術人員，應該是具有新型結構工藝制造學方面的復合型人材，方能挑起歷史賦予我們的重任。 4 經濟性 現(xiàn)代家具設計中，經濟性設計亦應是設計師不容忽視的一個重要設計環(huán)節(jié)，這其中也包涵了工藝性設計的外延與內涵，諸如加工手段與方法、材料的選擇與構成,工藝程序排列等等。板式家具設計中的單塊構件下料法(配料法)與零部件綜合下料法，前后兩者對比，后一種方法可節(jié)約原料8-10%。其中，同樣也包括人造板材類型的選擇與應用；裝飾貼在材料的應用方法與成本節(jié)約問題。 舉一例，毗鄰的兩家工廠設計一種雷同的巴洛克風格的休閑器材，由于其中一家工廠不注重研究產品設計中的經濟性沒計內容和方法，忽視了物耗成本這一價值規(guī)律，結果是兩家工廠的材料利用率相差3-5%。誠然，這其中不乏含有設計師水平高低之別?，F(xiàn)代家具設計師只有在設計實踐中，將實用性、藝術性、工藝性、經濟性(目標成本法則)有機地結合與靈活運用，才能實現(xiàn)不斷推出好的產品,奉獻給廣大消費者有機地結合與靈活運用，才能實現(xiàn)不斷推出好的產品,奉獻給廣大消費者 第2章 人體工程學與自行車設計 2.1 設計原則 自行車的設計尺寸是根據人體尺寸來設計的,各個部分的定位均參照人體尺寸。人體的主要尺寸:國標GB10000-1988給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項主要尺寸數(shù)據。 下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸(摘自GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》): 主要尺寸 男(18～60歲) 女(15～55歲) 百分位數(shù) 5 50 95 5 50 95 身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659 體重∕kg 48 59 75 42 52 66 上臂長 289 313 338 262 284 308 前臂長 216 237 258 193 213 234 大腿長 428 465 505 402 438 476 小腿長 338 369 403 313 344 376 坐姿尺寸 男(18～60歲) 女(15～55歲) 坐高 858 908 958 809 855 901 坐姿頸椎 615 657 701 579 617 657 坐姿眼高 749 798 847 695 739 783 坐姿肩高 557 598 641 518 556 594 坐姿肘高 228 263 298 215 251 284 坐姿大腿 112 130 151 113 130 151 坐姿膝高 456 493 532 424 458 493 小腿加足 383 413 448 342 382 405 坐深 421 457 494 401 433 469 臀膝距 515 554 595 496 529 570 坐姿下肢 921 992 1063 851 912 975 表 我國成年人人體主要尺寸和坐姿人體尺寸 設計要點： 1. 座的形式與尺度及其功用有關 2. 座材的尺度必須參照人體測量學數(shù)據確定 3. 身體的主要重量應由臀部坐骨結節(jié)承擔 4. 座材前緣處，大腿與自行車之間壓力應盡量減小 5. 腰椎下部應提供支承，設置適當?shù)目勘骋越档捅巢烤o張度 6. 器材墊必須有足夠的墊料和適當?shù)挠捕龋蛊溆兄隗w重壓力均勻地分布于坐骨結節(jié)區(qū)域 組成自行車的功能是供人騎行，就發(fā)揮自行車的功能作用而言，把人看作自行車的組成部分是完全合理的。因此，人在騎車時組成了人一車系統(tǒng)，該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關系可由圖1-1來進行分析。 2.2 人機工程設計設計 1、人與支撐部件的關系 圖1-1 人-車界面關系 支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證自行車的整體性，實現(xiàn)自行車的功能。從人機關系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著性的設計參數(shù)。 2、人與動力接受部件關系 　　動力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上，下肢運動的力使曲柄轉動而產生的。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運動與曲柄轉動之間的能量轉換問題。 3、人與傳動部件關系 　　傳動部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動而帶動后輪轉動，從而使自行車前移。傳動部分的設計關鍵是要有較高的傳動效率和可靠性，且有易操縱的變速機構。保證較高的傳動效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。 4、人與工作部件關系 　　工作部件就是車輪，即車圈、輪胎等。絕大部分輪胎是充氣的，少數(shù)是實心的。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉換為同地面接觸而向前運動的力；另一方面將騎車人的握力轉換為與接地部分所產生的剎車阻力。在設計自行車的各部分尺寸、車閘及變速器等時，應該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設計出同騎車人手的大小或握力相適應的閘把、剎車力適當?shù)能囬l，才不會發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象。 2.3 影響自行車性能的人體因素 影響自行車性能的人體因素很多，如圖1-2 所示?，F(xiàn)主要分析下述幾點： 1．人的體格因素 以身高 H 為基本因素，其他身體的能力與 H 成比例，并有與H2、 H3成比例的特性。如手　　臂、腿、氣管等的長度與身高成比例，從而以骨關節(jié)為中心所產生的力矩、步幅等，都取決于H的大小。肌肉、大動脈、骨骼的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與 H2成比例。肺活量、血液量、心臟容量等都可看成與 H3成比例。體格對出力性能的影響，從理論上講，彈跳能力與H成比例，速度能力與 H2成比例，作功能力和 H3成比例。但實際上因每個人身體素質不同，常有20％以上的偏差。 2．人的下肢肌力 自行車騎行的原動力，主要是騎車人的下肢肌力。人騎車時，骨骼肌肉內部的化學能轉換為肌肉收縮的機械能。自行車腳蹬的轉動就是通過腿肌收縮出力而完成的，一般說腿肌長的人比腿肌短的人有利。肌肉收縮時產生的力，一般與肌肉的截面積成比例，約為每平方厘米40--50N ，通過一定訓練的人可提高到65N 。 圖1-2 影響自行車性能的人體因素 3．人的輸出功率 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（ 0.51 kw ) ，能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh ，大約只有 1.0-0.7馬力（0.07-0.15kw）。 4．人的腳踏速度 自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關系。健康人的心臟跳動為70 次／min ，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉動較為合適。設計時以這一常用速度來確定相關設計參數(shù)。 5．人的平衡機能 騎車人本身的平衡機能是影響自行車性能的重要因素，如果缺少平衡機能，哪怕是運動性能很好的自行車也不能平穩(wěn)行駛；若人有很好的平衡機能，卻可掩蓋自行車設計上的某些缺陷。 6．人的手和握力 影響剎車性能的人的因素主要是人的手和握力，男性和女性，成年人和兒童，手的大小和握力都不相同。據試驗，為了長時間施閘而不致使手有疼痛的感覺，希望只用最大握力的10％左右便能得到必要的減速度。 7 ．人的疲勞 人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產生原因有人體因素，也有自行車結構因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有人的最大攝氧量。 2.4 自行車設計結構要素分析 影響自行車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素，如圖1-3所示。為了獲得自行車較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結合起來，以使人一車協(xié)調。為此，著重分析與人體相關的結構要素。 1．速比 大小鏈輪的齒數(shù)比，與鏈輪直徑比相一致，一般控制在2.3-4.0的范圍內。利用速比關系可取得騎行時所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉速下，得不到必要的騎行速度（后輪轉速）。速比過大時，要求的踏力也大，容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，希望肌肉的負擔約為最大肌力的10% ，按此選擇速比和曲柄轉速，可得到比較好的效果。 2．曲柄長度 傳統(tǒng)的自行車設計，一般從杠桿原理考慮比較多，對人研究少，認為曲柄越長越有力。曲柄 過長后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離（前心距）。這樣勢必加長車架，影響了正確的坐車姿勢，使人感到臀部痛。若能按人的身長或下肢長來考慮曲柄長度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長度的基準，取人體身長的 1／10 ，也相當于大腿骨長的 1／2 。 3 ．三接點位置 　　 正確的騎車姿勢，是由騎車人和自行車三個接點位置決定的，如圖1-4(a）中所示的鞍座位置 A 、車把位置B 、腳蹬位置C 。按三點調整法，AB 和AC 約等，一般 AB = ( AC 一 3 ) cm , A點略低于B點，約為5cm 。 圖1-3 影響自行車的機械因素 4 ．鞍座位置 鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟 無力；鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設計或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配鏈輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行，如圖1-4 ( b ）、（ c ）所示。 5 ．車閘 設計時，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設計不良。在緊急情況下操縱時，理想的施閘力和減速度見表1-1 。 圖1-4自行設計的結構要素 表1-1　理想的施閘力和減速度 閘把施閘力/N 相對握力% 減速度 說明 60 350 500 10 70 100 0.1g 0.6g 0.8g 控制下坡速度 全剎車 緊急全剎車 注：g=9.8m/s2 2.5人一車動態(tài)特性分析 　　 1 ．動態(tài)穩(wěn)定性 　　 自行車的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定性影響到自行車騎行中的動作，包括直進穩(wěn)定性和前后左右方向的穩(wěn)定性，見圖 1-5(a）。顯然，穩(wěn)定性對安全行駛是必不可少的特性。 　　 2．力學特性 　　 自行車行駛在平地上轉彎的條件是側向力（與離心力平衡）與自行車總重量（人和車的重量）的合力作用線要通過輪胎與地面的接觸點。這當然與騎車人有關，但更重要的是自行車的造型要有適合這種力學特征的結構形式。 　　 3 ．轉向特性 　　 自行車轉彎時可能有三種情況： 圖1-5 人-車系統(tǒng)動態(tài)特性 人體和車身向內傾的角度相等。即騎車人身體的中心線和車子的中心線一致時，自行車就可以轉彎，即所謂中傾旋轉，見圖1-5(b) ；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角大時，此時的轉彎即所謂內傾旋轉，見圖（c）；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角小時，此時的轉彎即所謂外傾旋轉，見圖(d))。 第3章 折疊式自行車總體方案 3.1折疊式自行車的構成 折疊式自行車的整體構成由以下幾大模塊： (1).車身 在行駛中，車身的造型對整個行駛的效率有著很大的影響，因為車身的造型直接影響到的是行進的阻力。此處設計的水陸自行車的車體造型也已達到最小阻力位佳，通過流體力學，我們可以針對各種造型在水中行進時所受的阻力進行分析，核定最佳造型設計以達到最佳運動效率。 (2).傳動系統(tǒng) 通過機械設計我們可以比較確切的分析各種傳動系統(tǒng)的傳動關系進而計算出總傳動系統(tǒng)的傳動效率進行核算。 (4).導向機構 正常直線行駛時，導向機構應不構成阻力，設計的導向機構應簡單便捷為好。 3.2 折疊式自行車方案設計 目前自行車設計各式各樣，這里的設計主要從傳動系統(tǒng)方面來結合設計。分析以上性能需求，并根據本設計需要，針對推傳動系統(tǒng)的的設計提出以下方案： 1、方案的特點及創(chuàng)新 1. 該方案采取大量三角形結構，從而確保該產品的穩(wěn)定性及耐用性 2.鏈條傳動使動力能更好的傳遞，達到省力的效果。 3. 該產品擁有儲物箱等人性化設計，提高了該產品的實用性。 4. 轉向由前輪控制轉向，并有通過鏈輪帶等轉向機構驅動轉向。 2、 設計方案簡圖 第4章 折疊式自行車機械部分計算 4.1功率的計算 1、輸入功率的計算 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（ 0.51 kw ) ，但只能能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh ，大約只有 1.0-0.7馬力（0.07-0.15kw）。自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關系。健康人的心臟跳動為70 次／min ，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉動較為合適。設計時以這一常用速度來確定相關設計參數(shù)。但本次設計內容為一休閑式娛樂工具，故對體力要求不能有過多要求。我們根據腳踩蹬的力量來計算在娛樂為主的休閑前提下的輸出功率 。 以此為參考，正常人踩蹬自行車的力量約為30~40N,娛樂情況下我們估算為30N，踩蹬速度適當?shù)娜?轉/秒， 故本次設計的人的輸出功率為 （180mm為一般自行車的踩踏杠的長度）。 2、 傳動效率 查《機械設計手冊》得： 踩踏關節(jié)的損失：=0.97 鏈傳動的損失：=0.96 滾動軸承：= 軸系效率：=0.98 由以上算出的總的傳動效率： ==0.83 所以明輪的輸出功率為 4.2傳動比 根據傳動比的一般分配原則，我們應該使各級傳動的承載能力接近相等，考慮到在騎乘自行車時一般分配的傳動比為2.5左右，為了適應和習慣在陸地上的運動習慣及降低生產成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動比為2.5的傳動比。 4.3前后鏈輪之間的鏈傳動設計 4.3.1 設計要求 確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)、鏈輪齒數(shù)、、鏈輪結構、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、潤滑方式、張緊裝置 已知設計條件：低速平穩(wěn)運轉，傳遞功率,主動鏈輪轉速，從動鏈輪轉速，傳動2.5。 4.3.2 設計過程 （1）選擇鏈輪齒數(shù)、 在17-114之間選取齒數(shù)。 （2）計算當量的單排鏈的計算功率 根據鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動的功率修正為當量的單排計算功率 ，查《機械設計》表9-6得 ，查《機械設計》圖9-13得 ，由于是單排鏈，所以 故 （3）確定鏈條型號和節(jié)距 鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉速由《機械設計》圖9-11得到。然后由《機械設計》表9-1確定鏈條節(jié)距p 。 確定鏈條型號為：08A 確定鏈條節(jié)距為：12.7 （4）計算鏈節(jié)距和中心距 初選中心距，按下式計算鏈節(jié)數(shù) 將圓整為偶數(shù) 鏈傳動的最大中心距為： 式中，為中心距計算系數(shù)，查《機械設計》表9-7得=0.24907 （5）計算鏈速，確定潤滑方式 根據鏈速V，查《機械設計》圖9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑 （6）計算鏈傳動在軸上的壓軸力 有效圓周力N 壓軸力==1.10x59.49=65.439 N （7）設計總結 鏈輪 大鏈輪 小鏈輪 齒數(shù) 45 18 分度圓直徑() 181.43 73.41 齒頂圓直徑() 186 80.00 齒根圓直徑() 173.51 65.49 分度圓弦齒高() 3.00 4.00 齒側凸緣直徑() <164.25 <58.71 節(jié)距() 12.7 軸間距() 623.148 鏈長() 1270 鏈節(jié)數(shù)() 130 鏈速() 0.57 鏈號 08A 4.4 軸的設計 4.4.1鏈輪上力的計算 軸上傳遞的功率=X0.96X0.97X0.97=30.63 w 轉矩=9550000=9550000x30.63/150=1950110N.mm 4.4.2材料 可選軸的材料為45鋼，調質處理。 4.4.3計算軸的最小直徑 查《機械設計》表15-3可取=120， 由于軸的直徑小于100mm，且由3個鍵槽，故將軸徑增加15%，即 d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm 將軸徑圓整為標準直徑，取d=10 mm 4.4.4軸的結構設計 1、軸的外形結構 2、根據軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。 （1）、根據飛輪內徑可得d67=30 mm，根據飛輪的寬度可得出L67=20 mm，右側采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。 （2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據裝配關系取L45=L910=15 mm 。 （3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據裝配關系，計算得L56=L89=383 mm 。 （4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據裝配關系，計算得L23=L910=33 mm。 （5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機械設計手冊》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預緊，故取L12=L1213=19 mm。 （6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據裝配關系計算得出，L34=L1011=40 mm。 至此已經確定了軸的各段長度和直徑。 4.5軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通常可驗算傳動軸中點處撓度（誤差<%3）. 當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應進行鍵側擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數(shù)疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 ：通過受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 4.6鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 4.7 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據設計要求，應該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ②軸傳遞的轉矩 ∴ 受力 根據受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數(shù)，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 第5章 三維圖的設計 車把組件 車架 前輪組件 后輪組件 座椅組件 鏈條組件 整車截圖 結 論 經過幾個月的努力，通過這次的畢業(yè)設計，我對機電一體化系統(tǒng)設計方案的擬定有了一定的認識，機械傳動部件的選用原則，機械傳動部件設計計算方案的原理等方面都有了一定的認識。并且在指導老師和同學的幫助下完成了此次折疊式自行車的畢業(yè)設計，從最開始查找各種關于本次畢業(yè)設計的資料到確定總體方案，機械傳動部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個學習的過程，更是一個實踐的過程。此次設計，我認為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學習，時刻學習；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。 在大學四年當中，我接觸和吸收了大量機械知識，通過此次的畢業(yè)設計設計，讓我能有機會把學到的理論知識用到實踐中。在今后的學習生活中，這次畢業(yè)設計的經歷將起到重要幫助作用，通過設計使我更加接近生產實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關機械設計方面的知識。 參考文獻 參考文獻 [1]何燦群《人體工學與藝術設計》 長沙湖南大學出版社，2004 [2]阮寶湘/郡祥華《工業(yè)設計人體工程》 北京機械工業(yè)出版社 2005.05 [3] 王三明主編《機械原理與設計課程設計》 北京機械工業(yè)出版社，2005 [4].閆衛(wèi)．工業(yè)產品造型設計程序與實例.機械工業(yè)出版社，2003.2，第一版 [5]. 沈法，王慶斌，楊足，丁熊．計算機輔助產品造型設計表現(xiàn)技法.人民郵電出版社，2002.9，第一版 [6].張展，王虹．產品設計.上海人民美術出版社，2002.1，第一版 [7].王玉林，蘇全忠，曲遠方．產品造型設計材料與工藝.天津大學出版社，1994.12，第一版 [8].程能林，產品造型設計手冊.機械工業(yè)出版社，1994.8，第一版 [9].朱序璋.人機工程學.西安:西安電子科技大學出版社.1999年11月 [10].劉春榮.人機工程學應用.上海:上海人民美術出版社.2004年7月 [11]丁玉蘭《人機工程學第三版》 北京理工出版社, 2005 [12] 鄒慧君主編《機械原理》 北京高等教育出版社1999 [13] 申永勝主編《機械原理教程》 北京、清華大學出版社1999 [14] 張偉社主編《機械原理》 西北工業(yè)大學出版社2001 [15] 鄒慧君主編《機械原理課程設計手冊》 高等教育出版社1998 [16] 趙松年主編《現(xiàn)代機械創(chuàng)新產品分析與設計》 2000 [17] 楊家軍主編《機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計》 華中理工大學出版社2000 [18] 張春林主編《機械創(chuàng)新設計》 機械工業(yè)出版社1999 [19] 機械設計手冊編委會《機械設計手冊新版2，3卷》 機械工業(yè)出版社，2004 [20]卜炎主編《機械傳動裝置設計手冊（上冊）》 機械工業(yè)出版社1999 致 謝 本次畢業(yè)設計涉及的全部內容是在指導老師XX老師的悉心指導下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 在指導老師XX老師的悉心指導下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 本次畢業(yè)設計涉及的全部內容是在指導老師XX老師的悉心指導下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。 通過本次設計我可以更加系統(tǒng)的了解自行車方面的知識；能夠加強自行車結構設計；能夠加強自行車功能部件的選型和設計計算；能夠加強自行車的方法和理論；能夠檢驗自己能否將三年學習的理論知識轉化為實際應用；能夠培養(yǎng)自己自學和與人合作的能力。