親子自行車造型畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘 要3第一章 緒論51.1親子自行車的行業(yè)51.2選題依據(jù)與研究意義51.3 課題的研究及研究現(xiàn)狀6第2章 Solidworks的概述92.1 Solidwork軟件的介紹92.2自上而下設(shè)計(jì)的概念和方法92.2.1自下而上特點(diǎn)92.2.2自上而下的特點(diǎn)102.3自上而下設(shè)計(jì)分類102.4骨架感念12第3章 親子自行車的一般設(shè)計(jì)123.1親子自行車的新型材料123.2親子自行車造型133.3親子自行車結(jié)構(gòu)133.4親子自行車功能133.5人與自行車系統(tǒng)133.5.1人與支撐部件的關(guān)系143.6.1基本原則15第4章 親子自行車零件的作用及三維建模164.1 親子自行車簡(jiǎn)介164.2三維建模1

2、64.2.1親子自行車零件車架164.2.2親子自行車零件車把174.2.3自行車零件前叉184.2.4自行車零件鞍座194.2.5自行車零件車輪194.2.6自行車零件踏板組合件204.2.7自行車零件孩子座椅224.2.8自行車零件后座、擋泥板、鏈盒234.3親子自行車整車三維模型25第5章 Solidworks simulation對(duì)自行車的結(jié)構(gòu)分析265.1 Solidworks Simulation265.2線性靜態(tài)分析265.3結(jié)構(gòu)分析2654對(duì)自行車的力學(xué)分析275.4.1對(duì)前叉的分析過(guò)程275.3 運(yùn)行結(jié)果28結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝32摘 要在制圖軟件中，Solidworks

3、軟件自上而下方法的研究已成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，逐漸成為一種趨勢(shì)。在 Solidworks環(huán)境中 ,通過(guò)產(chǎn)品 、部件和零件三者之間參數(shù)關(guān)聯(lián) ,采用一種基于裝配約束的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)部件的參數(shù)化建模 ,闡述了這種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法中的關(guān)鍵技術(shù) ,包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分 、尺寸分析 、關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 、基于布局草圖的設(shè)計(jì)和方程式的添加 ;運(yùn)用部件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法構(gòu)建了一個(gè) Solidworks 部件庫(kù) 。采用這種方法 ,有利于產(chǎn)品的修改和系列化 ,提高設(shè)計(jì)效率。本文在參閱了國(guó)內(nèi)外大量對(duì)參數(shù)化設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)基礎(chǔ)之上，以親子自行車自上而下設(shè)計(jì)為例，進(jìn)一步探討了自上而下的發(fā)展和過(guò)程。并根據(jù)參數(shù)化過(guò)程中出現(xiàn)的API函數(shù)進(jìn)行闡

4、述，讓設(shè)計(jì)人員從繁瑣的繪圖工作中解脫出來(lái)，集中精力選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。關(guān)鍵詞：Solidworks；裝配約束；自上而下；部件庫(kù)；親子自行車ABSTRACTIn drawing software, the method of top-down design research has become the focus of research and development, Top-down, and gradually become a trend. The thesis discusses the parametric modeling method of co

5、mponent s completed by adopting the parametric method based o n assembly constraint through t heir parametric links of product component s and part s under the SolidWorks. Meanwhile , it introduces the key technique of this method , including the partition of product structure , dimension analysis ,

6、 relating design , assembly design based on layout sketch and t he accession of equation. The thesis creates a component s library in t he SolidWorks by using t he method of parametric design for component s. Adopting t his method will be in favor of t he modification and serial design of a product

7、, and raise t he design efficiency. Based on a large number of domestic parametric design based on the literature, parent child bicycle of parametric design, for example, further discusses the development and the process parameters. And according to the parametric process, API design personnel from

8、drawing work freed, concentrate on selection and optimal design parameters, improve product quality, shorten the product design cycle.KEYWORDS：SolidWorks；assembly constraint ；Top-down；component s library；parent child bicycle 第一章 緒論1.1親子自行車的行業(yè)自行車歷史淵源久長(zhǎng)。在現(xiàn)今社會(huì)中，生活節(jié)奏越來(lái)越快，交通狀況越來(lái)越差，污染與能源消耗越來(lái)越嚴(yán) 重，自行車作為一種包含

9、了交通代步、鍛煉身體、旅游、比賽以及少量貨物運(yùn)送的工具，越來(lái)越受到人們的青睞。同時(shí)現(xiàn)在的社會(huì)，大人忙于工作、玩手機(jī)，與孩子的交流也很少，嚴(yán)重影響了孩子的健康成長(zhǎng)。親子自行車的出現(xiàn)既可以有助于大人們鍛煉身體，又可以加強(qiáng)與孩子之間的交流，對(duì)于這個(gè)社會(huì)是一種很好的福音。1.2選題依據(jù)與研究意義親子自行車是一種最普及的大眾化的輕便交通工具，其造價(jià)低廉、維修簡(jiǎn)單、使用方便，無(wú)污染，并且可以加強(qiáng)父母與孩子之間的感情，深受人們喜愛(ài)。親子自行車已經(jīng)慢慢的深入每個(gè)家庭。如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、騎車輕快、美觀舒適的親子自行車成為當(dāng)前各自行車生產(chǎn)廠家熱切關(guān)心的問(wèn)題，自下而上設(shè)計(jì)法是比較傳統(tǒng)的方法，先設(shè)計(jì)并造型零件，然后

10、將之插入裝配體，接著使用配合來(lái)定位自行車參數(shù)零件。若想更改零件，必須單獨(dú)編輯零件，這些更改可以在裝配體中看見。自上而下法在Solidworks也成“關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)”，是指在裝配體的布局草圖上布置設(shè)計(jì)信息，然后把信息傳遞到下級(jí)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，從開始就把零部件作為系統(tǒng)的一部分并考慮零部件之間的相互作用，隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，更為的細(xì)節(jié)信息成為可能并被包含到設(shè)計(jì)當(dāng)中。通過(guò)在一個(gè)布局草圖中表達(dá)整體設(shè)計(jì)意圖，就很容易做出正確的設(shè)計(jì)修改。運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)完成自行車骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同時(shí)，利用Solidworks的建模功能，建立三維模型。該技術(shù)在機(jī)械工程、化工設(shè)備。汽車制造等很多領(lǐng)域有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。Solidwor

11、ks是美國(guó)Solidworks公司的一款高性能三維機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一個(gè)方便的可視化平臺(tái)，設(shè)計(jì)創(chuàng)建自行車的三維模型，把整個(gè)自行車系統(tǒng)拆分成相互獨(dú)立且整體統(tǒng)一的模塊，模塊內(nèi)部的零件又可以實(shí)現(xiàn)互換的柔性化裝配。1.3 課題的研究及研究現(xiàn)狀近年來(lái)，關(guān)于自行車設(shè)計(jì)和以及在對(duì)Solidworks的力學(xué)分析，國(guó)內(nèi)外在這些方面的不斷的研究,對(duì)于自行車方面的研究國(guó)內(nèi)主要有：王建華1等人對(duì)運(yùn)動(dòng)自行車整個(gè)車架結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)，讓運(yùn)動(dòng)自行車適應(yīng)人體的特征，從而發(fā)揮騎車者體能技術(shù)發(fā)揮。謝慶森、林俊聰2等人在基于Pro/E的自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)主要是縮短自行車設(shè)計(jì)的周期，提高自行車設(shè)計(jì)的水平，提出了自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)理論，闡述了系

12、統(tǒng)的構(gòu)建原理和系統(tǒng)框架。張祥林、鄧?yán)?等人研究面向裝配的自行車CAD系統(tǒng)研究，其為了提高自行車設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量,而基于UG 建立了自行車CAD 系統(tǒng), 引入了參數(shù)化模板和裝配接口模型，還闡述了參數(shù)化建模、自動(dòng)裝配、干涉檢查等關(guān)鍵技術(shù)在該系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。陳東祥、胡冬梅4的碩士論文基于Pro/Engineer的自行車參數(shù)化計(jì)系統(tǒng)中是對(duì)當(dāng)前我國(guó)CAD技術(shù)應(yīng)用日益普及和推廣，而自行車CAD二次開發(fā)相對(duì)落后的現(xiàn)狀，利用ProEngineer提供的二次開發(fā)工具ProToolkit和VisualC+60的集成開發(fā)環(huán)境，對(duì)ProEngineer進(jìn)行二次開發(fā)，建立了一個(gè)快速的自行車設(shè)計(jì)系統(tǒng)。采用三維造型技術(shù)與參

13、數(shù)化設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，通過(guò)ProToolkit應(yīng)用程序設(shè)計(jì)模塊，進(jìn)入自行車零件模型庫(kù)，對(duì)零件模型進(jìn)行調(diào)用、修改、再生等操作，從而實(shí)現(xiàn)自行車產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)。林霜5的論文主要研究與分析自行車設(shè)計(jì)中的人機(jī)因素，從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā),對(duì)自行車設(shè)計(jì)的發(fā)展、自行車設(shè)計(jì)中人的因素和自行車設(shè)計(jì)人機(jī)關(guān)系進(jìn)行分析和研究。利用三維造型軟件設(shè)計(jì)出自行車,借助人機(jī)分析軟件結(jié)合自行車結(jié)構(gòu)和人的因素進(jìn)行分析自行車設(shè)計(jì)的合理性和舒適性。鄧?yán)?研究參數(shù)化模板的自行車快速設(shè)計(jì)方法，是針對(duì)自行車的設(shè)計(jì)建立了基于UG的專用CAD系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)自行車零部件進(jìn)行ABC分析和幾何形狀分析,建立了描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模板,創(chuàng)建了完善的零部件

14、數(shù)據(jù)庫(kù),開發(fā)了不同款式自行車車架的快速設(shè)計(jì)模塊和零部件自動(dòng)裝配模塊,實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品配置、模具明細(xì)表以及其它產(chǎn)品相關(guān)信息的管理,快速生成工程圖,有效地指導(dǎo)分析和生產(chǎn),并為知識(shí)的再利用提供基礎(chǔ)。王璞7主要研究?jī)和孕熊?，是以兒童為中心的前提下提出了兒童參與設(shè)計(jì)的方式、分析了兒童參與自行車設(shè)計(jì)的組織過(guò)程,并構(gòu)建了兒童自行車用戶參與設(shè)計(jì)的任務(wù)模型和思維模型。對(duì)兒童參與設(shè)計(jì)中界面的設(shè)計(jì)依兒童年齡層次不同,提出了不同的設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見。 實(shí)踐部分對(duì)兒童自行車進(jìn)行了模塊化的劃分,歸納出適于兒童參與設(shè)計(jì)的基本模塊部分。建立了兒童自行車個(gè)性化設(shè)計(jì)的基本模塊庫(kù)與個(gè)性化模塊庫(kù)。宋賢敦8自針對(duì)自行車設(shè)計(jì)，從自行車的使用要求

15、，及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行展開闡述。林俊聰9研究與開發(fā)自行車模塊化概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)，而此文是在研究模塊化設(shè)計(jì)和概念化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上,針對(duì)自行車設(shè)計(jì)的特點(diǎn),探討了自行車的模塊化概念設(shè)計(jì)的理論和實(shí)現(xiàn)。分析了自行車模塊化概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),并把該系統(tǒng)拆分成3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng):基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、自行車模塊化數(shù)據(jù)庫(kù)、用戶交互接口。鄧國(guó)光10從力學(xué)角度較為詳細(xì)地研究了自行車運(yùn)動(dòng)員的蹬踏方式，并用微機(jī)控制系統(tǒng)自行車運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練測(cè)試臺(tái)得出的數(shù)據(jù)，研究出曲柄旋轉(zhuǎn)角與蹬踏角的關(guān)系。劉軍、耿國(guó)強(qiáng) 11的主要研究了Solidworks自上而下設(shè)計(jì)方法。林修成、張朝陽(yáng)12的論文是對(duì)自行車行駛穩(wěn)定性及后進(jìn)動(dòng)性的力學(xué)分析，文章首先根據(jù)拉格朗H方

16、程，得到廣義坐標(biāo)下的車輪運(yùn)動(dòng)的拉格朗H方程，然后根據(jù)廣義坐標(biāo)下的拉格朗H微分方程研究車輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，車輪初始的不穩(wěn)定性，在直線行駛中的穩(wěn)定性，抗沖擊性以及自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)的后進(jìn)動(dòng)問(wèn)題傾翻的問(wèn)題，從而回答了自行車在彎道行駛車身處于顛倒?fàn)顟B(tài)，在重力作用下而不致。李立順、孟祥德等人13的論文基于Solidworks的整車自裝卸車虛擬設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真，主要介紹了基于Solidworks軟件進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)仿真的基本方法，綜合利用Solidworks的參數(shù)化、變量化建模技術(shù)以及自下而上和自上而下相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，完成了整體自裝卸車的虛擬設(shè)計(jì)，證明了這種方法可有效提高設(shè)計(jì)效率，具有良好的應(yīng)用前景。付永

17、忠14基于Solidworks的自頂而下裝配體設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)仿真，改論文指出了傳統(tǒng)的自下而上裝配體設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)，并提出自頂而下裝配體與運(yùn)動(dòng)仿真相結(jié)合的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。鄭向華15基于Solidworks的機(jī)械手運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，本文在上料機(jī)械手設(shè)計(jì)與研究的基礎(chǔ)上，具體進(jìn)行了機(jī)械手仿真動(dòng)畫設(shè)計(jì)。楊艷紅、周紅生等人 16的碩士論文液壓傳動(dòng)自行車車自頂向下設(shè)計(jì)及傳動(dòng)分析，液壓傳動(dòng)自行車是一種新型的交通工具，通過(guò)繪制液壓傳動(dòng)自行車的概念草圖，基于參數(shù)化特征建模技術(shù)多層次的裝配模型，利用自頂向下設(shè)計(jì)方法完成液壓傳動(dòng)自行車的骨架模型及整機(jī)設(shè)計(jì)，并對(duì)液壓泵和馬達(dá)傳動(dòng)原理進(jìn)行分析。結(jié)果表明，自頂向下設(shè)計(jì)方法為提高產(chǎn)品的快速

18、更新設(shè)計(jì)提供了一條新路子。國(guó)外在自行車方面的研究：Soden和Adeyefai17對(duì)騎車中的自行車做了受力分析，指出騎車開始是蹬踏力可達(dá)到人體體重的三倍。Hull和他的合作者們18研究了騎車生物力學(xué)，用五趕平面機(jī)構(gòu)模擬具有圓鏈輪驅(qū)動(dòng)的腳蹬自行車系統(tǒng)，探討了腳蹬力和腳蹬速率如何影響騎行過(guò)程以及鉸鏈力矩節(jié)奏的關(guān)系。第2章 Solidworks的概述2.1 Solidwork軟件的介紹Solidworks 是一款非常優(yōu)秀的三維制圖軟件，易學(xué)易用，目前是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快、技術(shù)發(fā)展最快、市場(chǎng)前景最好、性能價(jià)格比最優(yōu)的軟件。在全球銷量已達(dá)到30萬(wàn)套，排名處于3D CAD軟件銷售榜首，遙遙領(lǐng)先與其他同類產(chǎn)品

19、。一套基于Windows 的CAD 桌面集成系統(tǒng),是由美國(guó)SolidWorks 公司在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械CAD 軟件的基礎(chǔ)上,在Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)械三維CAD 軟件。SolidWorks 的基本特性與以前的桌面CAD 機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)相比較具有以下特性：1.具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的Windows用戶界面；2.具有獨(dú)特的特征管理員歷史樹；3.雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制；4.支持Internet 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；5.提供了VB、VBA(宏記錄)、Visual C+、Delphi等支持OLE(Object Linking and Embedding, 對(duì)象鏈接與嵌入)或COM（

20、ComponentObject Model,組件對(duì)象模型）的開發(fā)語(yǔ)言接口用于SolidWorks 的二次開發(fā),創(chuàng)建出用戶定制的專用SolidWorks 功能模塊。雖然SolidWorks 所提供的功能非常強(qiáng)大，但要使其在我國(guó)企業(yè)中真正發(fā)揮作用，使常用的或重復(fù)的任務(wù)自動(dòng)化，提高效率，就必須對(duì)其進(jìn)行本地化、專業(yè)化的二次開發(fā)工作，而且這在虛擬工程中也是十分必要的。2.2自上而下設(shè)計(jì)的概念和方法Solidworks的設(shè)計(jì)方法有兩種，自下而上設(shè)計(jì)和自上而下設(shè)計(jì)。2.2.1自下而上特點(diǎn)自下而上設(shè)計(jì)是指獨(dú)立于裝配體設(shè)計(jì)的零件，并把這些零件組裝成裝配體。通常，創(chuàng)建完成裝配體后，會(huì)發(fā)現(xiàn)模型不符合要求，只有手工調(diào)

21、整每一個(gè)相關(guān)模型。隨著裝配數(shù)量的增加，檢測(cè)和更正這些錯(cuò)誤會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間。如果出現(xiàn)重大設(shè)計(jì)變更，就會(huì)影響到大量零部件，必須手工辨別和修正每一個(gè)零部件來(lái)滿足設(shè)計(jì)的調(diào)整，所以這種設(shè)計(jì)方法一般應(yīng)用在已有的產(chǎn)品的建?；蛘邩?biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)。自下而上設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn):自下而上設(shè)計(jì)方法是最基本的設(shè)計(jì)方法，首先單獨(dú)設(shè)計(jì)零件，然后由零件組裝裝配體，裝配體驗(yàn)證通過(guò)后生成工程圖。簡(jiǎn)單：由于零部件單獨(dú)設(shè)計(jì)，彼此之間沒(méi)有相互關(guān)聯(lián)參考，所以建模簡(jiǎn)單，不容易出錯(cuò)，即使出現(xiàn)錯(cuò)誤也容易判斷和修改。對(duì)硬件要求低：零部件之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)參考，修改局限于單個(gè)零件或裝配體，所以運(yùn)算量比較小，對(duì)于硬件的要求相對(duì)較低自下而上設(shè)計(jì)缺點(diǎn):不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)流

22、程：自下而上設(shè)計(jì)流程與產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程整好相反，因此不適合進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)。局限性強(qiáng)：設(shè)計(jì)修改局限于單個(gè)零部件，不能總攬全局進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改修改單個(gè)零部件后，相關(guān)零部件不能自動(dòng)更新，需要進(jìn)行手工干預(yù)。完全融合到產(chǎn)品研發(fā)中。2.2.2自上而下的特點(diǎn)自上而下的設(shè)計(jì)方法就是從整機(jī)、分系統(tǒng)、子系統(tǒng)等不同的父子模塊按順序入手，按照實(shí)際裝配的工藝過(guò)程，綜合考慮各個(gè)模塊之間的約束因素，最后逐層將詳細(xì)設(shè)計(jì)動(dòng)作分解到每個(gè)零件的設(shè)計(jì)方法。自上而下的特點(diǎn)全局性強(qiáng)：總圖修改后，設(shè)計(jì)變更能自動(dòng)傳遞到相關(guān)零部件，從而保證設(shè)計(jì)一致。效率高：一處修改而全局變化。在系列零件設(shè)計(jì)中效率更高：主參數(shù)修改零部件自動(dòng)更新所有工程圖自動(dòng)更新，一

23、套新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，現(xiàn)在用幾個(gè)小時(shí)就能完成原來(lái)幾周的工作量。復(fù)雜：零部件之間有大量的關(guān)聯(lián)參考，會(huì)增加零部件的復(fù)雜度，有時(shí)候甚至因?yàn)檎也坏絽⒖荚搭^而無(wú)法修改。對(duì)工程師要求高：由于參考關(guān)聯(lián)復(fù)雜，要求工程師能夠熟練操作軟件，熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和變化趨勢(shì)。對(duì)總工程師的要求更高，如果初始布局不合理，則需要進(jìn)行大量修改，甚至因?yàn)闊o(wú)法修改而導(dǎo)致整體崩潰。對(duì)硬件要求高：關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)帶來(lái)大量關(guān)聯(lián)計(jì)算，尤其是總圖的更新，會(huì)導(dǎo)致全部相關(guān)零部件自動(dòng)更新，對(duì)于計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)速度提出了很高的要求。2.3自上而下設(shè)計(jì)分類SolidWorks的自上而下設(shè)計(jì)方法主要分為三類：關(guān)聯(lián)參考、外部參考法和布局。下面分別進(jìn)行介紹。1.關(guān)

24、聯(lián)參考關(guān)聯(lián)參考法是基礎(chǔ)的自上而下設(shè)計(jì)方法，它通過(guò)零部件之間的關(guān)聯(lián)參考來(lái)傳遞設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)，從而達(dá)到修改一個(gè)零部件，則相關(guān)零部件根據(jù)關(guān)聯(lián)自動(dòng)更新的目的。優(yōu)點(diǎn)：關(guān)聯(lián)參考方便快捷，可以同步更新。缺點(diǎn)：關(guān)聯(lián)是單向的，并且當(dāng)關(guān)聯(lián)很多時(shí)不易查找參考源和修改錯(cuò)誤。應(yīng)用范圍：主要應(yīng)用在部件級(jí)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，關(guān)聯(lián)盡量控制在一定的范圍內(nèi)，這樣容易進(jìn)行控制和修改。2.外部參考法（即主零件法）在一個(gè)主零件中完成整體設(shè)計(jì)，然后使用多體或分割的方法，將主零件分解為多個(gè)局部并傳遞到單獨(dú)的零部件中，對(duì)分解后的零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，最后在裝配體內(nèi)進(jìn)行匯總以完成設(shè)計(jì)。優(yōu)點(diǎn)：所有相關(guān)零部件在同一個(gè)主零件中完成，這樣就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的關(guān)聯(lián)參考，并且修

25、改容易。缺點(diǎn)：如果零部件之間有復(fù)雜的相互運(yùn)動(dòng)，或者零部件非常多，這樣設(shè)計(jì)就很困難。適用范圍：零部件之間的關(guān)聯(lián)非常多而且復(fù)雜、部件之間相互沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，在這種情況下，如果使用關(guān)聯(lián)參考法，就會(huì)造成關(guān)聯(lián)太多、太復(fù)雜而無(wú)法管理的情況。3.布局布局符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程，先進(jìn)行裝配體布局，然后進(jìn)行任務(wù)分解和分派，詳細(xì)設(shè)計(jì)后在進(jìn)行匯總。首先，根據(jù)初始參數(shù)，在裝配體內(nèi)進(jìn)行總體布局（也可以稱之為“骨架模型“繪制布局草圖）、定義草圖塊，同時(shí)完成圖塊間的裝配關(guān)系。驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正確后開始建立零部件的虛擬結(jié)構(gòu)，把主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)形狀傳遞到相應(yīng)的零部件中。然后把設(shè)計(jì)任務(wù)（包含設(shè)計(jì)信息的子裝配體）分派到項(xiàng)目組成員手中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)

26、，當(dāng)詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行匯總生成總裝配體，驗(yàn)證完成后生成相應(yīng)的工程圖。在需要修改設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)修改總體布局，所有相關(guān)零件會(huì)自動(dòng)更新。優(yōu)點(diǎn)：符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程，設(shè)計(jì)具有全局觀，總圖修改，所有相關(guān)零件自動(dòng)更新。缺點(diǎn)：關(guān)聯(lián)參考復(fù)雜，對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)整體實(shí)力和圖檔管理能力要求高。適用范圍：模塊化傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和有復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)。2.4骨架感念骨架法即在組裝件裝配環(huán)境中建立一個(gè)骨架零件模型，該模型確定了整個(gè)組件中各個(gè)零件之間的布局關(guān)系、約束關(guān)系及其特征等重要設(shè)計(jì)信息，主要元件模型的建立與裝配都基于該骨架模型。骨架法適用于有動(dòng)態(tài)機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品，方便在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)的控制機(jī)校驗(yàn)。第3章 親子自行車的一般設(shè)計(jì)3.1

27、親子自行車的新型材料運(yùn)用在親子自行車上的材料多種多樣，目前比較流行的材質(zhì)有鋼材、鋁合金、鎂合金、欽合金、高分子碳纖維材料、復(fù)合材料等。鋁合金是目前最看好的材質(zhì)，在80年代初期就己經(jīng)開始被大量運(yùn)用在自行車制造上，雖然鋁合金車架重量輕、延伸性相當(dāng)好，但應(yīng)力較集中，所以性能較差。近年來(lái)鋁合金材質(zhì)在車架上運(yùn)用了新技術(shù)，其中漸進(jìn)式抽管法最被看好，即分?jǐn)?shù)次將鋁材逐漸抽薄，減少重量而又不損失強(qiáng)度，消除了車架接縫處的潛在斷裂處。英國(guó)設(shè)計(jì)者Kirk Precision大膽地利用新型材料高純度鎂，通過(guò)鎂合金澆注成模方法，再結(jié)合高科技制造設(shè)備和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)手段，成功地將大規(guī)模制造的優(yōu)勢(shì)運(yùn)用到傳統(tǒng)手工制造的自行車行

28、業(yè)中來(lái)，生產(chǎn)出比相同大小和重量的鋼管車架質(zhì)量更輕、剛度更高，性能更佳、動(dòng)感更強(qiáng)的合金管車架。欽合金在航空工業(yè)上普遍被運(yùn)用，同時(shí)也漸漸被自行車行業(yè)所注意。欽合金穩(wěn)定性高、不易氧化.強(qiáng)度高、抗腐蝕性好.吸震性也十分好，如此多的優(yōu)點(diǎn)和制造難度使得欽合金車架的價(jià)格一直十分昂貴.復(fù)合材料在運(yùn)動(dòng)器材方面蓬勃發(fā)展，加上制造技術(shù)漸趨成熟，引起有心人士投入復(fù)合材料代替金屬的開發(fā)。碳纖維是一種纖維補(bǔ)強(qiáng)的熱固樹脂，屬于非金屬材料，它重量輕、可塑性大、耐牢性卓越，防震性能好，與同質(zhì)量的金屬相比有更優(yōu)良的強(qiáng)度與剛硬度;將碳纖維管狀物與鋁合金接頭這兩種截然不同性能的物體以高分子接著劑膠合組成一體化成型車架，最適用于競(jìng)賽型

29、的自行車。碳纖維自行車的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r如下所述。80年代中期，意大利、法國(guó)、英國(guó)和美國(guó)利用復(fù)合材料和工程塑料方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì).相繼開發(fā)成功了用碳纖維管和鋁合金接頭粘接成車架的碳纖維自行車。隨后，歐美等國(guó)對(duì)自行車進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助受力分析和強(qiáng)度計(jì)算，使計(jì)算機(jī)外形更符合人機(jī)工程學(xué)的要求，研制出碳纖維整體車架成型工藝。90年代初，國(guó)外廠商將粘接型和整體性進(jìn)行混合技術(shù)，即用碳纖維管和多通接頭作“底”.外敷纏繞碳纖維層，使多通接管掩埋在里面，外部看起來(lái)似整體成型。以確保自行車的強(qiáng)度。3.2親子自行車造型現(xiàn)代親子自行車造型設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)就是應(yīng)用新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)。在原有的自行車基礎(chǔ)上，保證大人的正常騎車空間

30、，增加孩子的座位、把手和腳蹬。外觀偏卡通，前面一個(gè)親子籃，可以放置小孩玩具；后面是普通的后座，可以攜帶出行用品等。3.3親子自行車結(jié)構(gòu)親子自行車的結(jié)構(gòu)多樣，金屬板、塑料的組合式、管式、組成式、軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、橡膠車架、碳精纖維車架、無(wú)幅條車輪、單輪車式、曲柄式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋼絲幅條車輪、無(wú)滾珠軸承、蛇腹車架、雙管車架、雙圓棒車架、蜂窩結(jié)構(gòu)、玻璃纖維車架、流線型結(jié)構(gòu)、整體車輪、驅(qū)動(dòng)部與后軸的整體連結(jié)、無(wú)螺絲安裝、帶式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、流式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。3.4親子自行車功能親子自行車除了作為一種交通工具，還具有健身、娛樂(lè)等多方面功能。隨著高新技術(shù)的不斷提高，運(yùn)用越來(lái)越廣泛，功能越來(lái)越完備。自行車創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括所示

31、的各個(gè)方面，本論文重點(diǎn)討論車架造型、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)。本章首先研究車架造型設(shè)計(jì)。3.5人與自行車系統(tǒng) 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(shí)組成了人一車系統(tǒng)，該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關(guān)系可由圖來(lái)進(jìn)行分析。圖3.1人與自行車的關(guān)系3.5.1人與支撐部件的關(guān)系支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構(gòu)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(shí)現(xiàn)自行車的功能。從人機(jī)關(guān)系來(lái)看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關(guān)系，與騎車人的位置和肌肉的動(dòng)作有著性的設(shè)計(jì)參數(shù)。 3.5.2人與

32、動(dòng)力接受部件關(guān)系 動(dòng)力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動(dòng)力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上，下肢運(yùn)動(dòng)的力使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)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(guān)系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運(yùn)動(dòng)與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)換問(wèn)題。 3.5.3人與傳動(dòng)部件關(guān)系 傳動(dòng)部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過(guò)鏈條和鏈輪傳動(dòng)而帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前移。傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要有較高的傳動(dòng)效率和可靠性，且有易操縱的變速機(jī)構(gòu)。保證較高的傳動(dòng)效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。 3.5.4人與工作部件關(guān)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

33、數(shù)是實(shí)心的。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉(zhuǎn)換為同地面接觸而向前運(yùn)動(dòng)的力；另一方面將騎車人的握力轉(zhuǎn)換為與接地部分所產(chǎn)生的剎車阻力。在設(shè)計(jì)自行車的各部分尺寸、車閘及變速器等時(shí)，應(yīng)該著眼于騎車人動(dòng)力傳動(dòng)工作的連貫性，才可能設(shè)計(jì)出同騎車人手的大小或握力相適應(yīng)的閘把、剎車力適當(dāng)?shù)能囬l，才不會(huì)發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象。 3.6親子自行車設(shè)計(jì)原則自行車設(shè)計(jì)要從材料強(qiáng)度、騎行運(yùn)動(dòng)學(xué)、加工工藝，可靠性等各個(gè)方面進(jìn)行考慮，這些因素都直接影響著車架的外觀美感、強(qiáng)度大小和彈性優(yōu)劣。而車架造型很大程度上決定著自行車騎行好壞、易轉(zhuǎn)性能、騎行舒暢感等。車架管材的長(zhǎng)短、構(gòu)成的角度等影響整體自行車的特性。除考慮車

34、架的造型結(jié)構(gòu)尺寸外，尤其應(yīng)該考慮自行車與人的協(xié)調(diào)關(guān)系，以及身體尺寸與自行車各部件之間的關(guān)系。3.6.1基本原則(1)自行車的性能是通過(guò)人來(lái)體現(xiàn)的，它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)以人為主，充分考慮到人體工程學(xué)、自行車運(yùn)動(dòng)學(xué)、形態(tài)美學(xué)等方面的知識(shí)。(2)車架的形狀和尺度與其功能有關(guān)。要求外形尺寸合適，以提高騎行舒適性;要求所受阻力最小，騎行的輸出性能最佳。(3)要求有足夠的剛性和強(qiáng)度，并且盡量減少重量。具有良好的抗沖擊、耐疲勞性，以保證壽命使用。第4章 親子自行車零件的作用及三維建模4.1 親子自行車簡(jiǎn)介自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車等部件，其基本部件缺一不可。其中，車架是自行的車的骨架，它所承受的人或貨物的重量

35、最大。按照各部件工作特點(diǎn)，大致可將其分為導(dǎo)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)：1.導(dǎo)向系統(tǒng)：有車把、前輪、前叉等部件組成。騎乘者可以通過(guò)操縱車把來(lái)改變行駛方向并保持車身平衡。2.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：有腳蹬、曲柄、鏈條、飛輪、后輪等部件組成。人腳的腳蹬力是靠腳蹬通過(guò)曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪等部件傳動(dòng)的，從而使自行車不斷前進(jìn)。3.制動(dòng)系統(tǒng)：由車閘部件組成、乘者可以隨時(shí)操縱車閘，使行駛的 減速、始、停，以確保行車安全。此外，為了安全和美觀，以及從實(shí)用出發(fā)，還裝配了車燈，支架等部件。下面將在這一節(jié)中詳細(xì)介紹自行車主要部件的具體情況。4.2三維建模4.2.1親子自行車零件車架車架部件是構(gòu)成自行車的基本結(jié)構(gòu)體，也是自行車的骨

36、架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。車架就相當(dāng)于人的骨架，有了車架才能選用安裝車輪等零件完成整車設(shè)計(jì)。車架為了減輕管重量，提高強(qiáng)度，其材料通常由鐵、鋁合金等材料一般采用普通碳素銅管，較高檔的自行車采用低合金鋼管制造，為了減少快速行駛的阻力，有的自行車還采用流線型的鋼管經(jīng)過(guò)焊接、組合而成，根據(jù)管材的長(zhǎng)短構(gòu)成的角度等影響整體自行車的特性。比如，直線騎行較好的自行車、易轉(zhuǎn)的自行車、騎行舒暢的自行車等，決定這些因素的很多都來(lái)自于車架，同時(shí)車架的形狀決定了自行車的整體外觀、類型和騎行性能。自行車車架的結(jié)構(gòu)形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。由于自行車是依靠人體自身的驅(qū)動(dòng)

37、力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受自行車在行駛中所產(chǎn)生的沖擊載荷以及能否舒適、安全地運(yùn)載人體的重要結(jié)構(gòu)體，車架部件制造精度的優(yōu)劣，將直接影響乘者的安全、平穩(wěn)和輕快。圖4.1自行車車身4.2.2親子自行車零件車把車把屬于自行車的導(dǎo)向部件，乘者可以通過(guò)操縱車把來(lái)改變行駛方向并保持車身平衡。車把按形狀可分為平把、下垂把、上翹把等，按使用時(shí)手握的位置相對(duì)于把橫管的位置可分為前置式和后置式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按不同的車種選擇合適的車把。親子自行車宜采用下垂把，以手前置式為宜。圖4.2自行車車把4.2.3自行車零件前叉前叉是自行車的導(dǎo)向部件之一。前叉在自行車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前

38、管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導(dǎo)向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)，故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)。車胎充足氣后，車輪與道路的接觸面積小，摩擦阻力相應(yīng)減小，使得行駛較輕松。但是，一旦遇上高低不平的道路，就會(huì)顛簸不穩(wěn)，特別是前叉震動(dòng)更加厲害。因此，近幾年來(lái)，人們又研究出了具有減震作用的前叉避震前叉。避震前叉將自行車的車架和前輪彈性的連接在一起，可吸收并緩解因路面不平而傳遞給車架的沖擊和震動(dòng)，保持騎行的舒適和平穩(wěn)。由于減震裝雹具有緩沖作用，可以避免某些零件因過(guò)分震動(dòng)而損壞。圖4.3自

39、行車前叉4.2.4自行車零件鞍座鞍座是保證長(zhǎng)時(shí)間騎行不疲勞的關(guān)鍵部件，運(yùn)動(dòng)車一般采用無(wú)彈簧式鞍座一一鞍座面下應(yīng)采用較硬的海綿，形狀以狹長(zhǎng)為宜。鞍座的長(zhǎng)度、寬度的鞍梁的結(jié)構(gòu)是以車型和乘者的性別、習(xí)慣來(lái)確定。鞍座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮乘者舒適。鞍座依靠鞍管與車架做鋼性連接，用來(lái)承受人體的重量。具體來(lái)說(shuō)：鞍座面：是人體體重的支撐面，具有良好的強(qiáng)度和彈性，它由鞍座面皮和墊皮組成。鞍座架：又稱鞍梁，是鞍座的主體，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，一般由前后撐板，左右鞍撐，上下梁組成，并連接和支撐鞍面。鞍座簧：實(shí)質(zhì)上是鞍座架的一部分。它支撐著鞍座架和鞍座面，起著緩沖和減震的作用。鞍座簧的形式有立簧、臥簧和拉簧等幾種。鞍座夾：

40、又稱鞍座卡，是由夾緊螺釘，座夾和夾板等組成，用來(lái)將鞍座固定在鞍簧上。自行車的座墊下安裝彈簧，可以利用它的緩沖作用以減小震動(dòng)。圖4.4自行車鞍座4.2.5自行車零件車輪自行車的車輪屬于導(dǎo)向系統(tǒng)（前輪）也屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（后輪），其種類型主要分為傳統(tǒng)型（輻條型）和實(shí)體型。車輪的輻條一般是等徑的，為了減輕重力，也有制成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力將輻條制成扁流線型。圖4.5自行車車輪4.2.6自行車零件踏板組合件踏板是自行車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，是自行車驅(qū)動(dòng)力蹬力的“傳點(diǎn)”。在這組組合件中包含中軸、曲柄等多種零件，具體組裝三維模型1、腳蹬部件腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個(gè)將平

41、動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置，自行車騎行時(shí)，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，然后由腳蹬軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄，中軸，鏈條飛輪，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前進(jìn)。因此腳蹬部件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，自行車的驅(qū)動(dòng)能否順利進(jìn)行。2、腳踏板腳踏板可分為整體式腳踏板和組合式腳踏板。無(wú)論什么款式的腳踏板都必須有腳踏面，必須安全可靠，并且具有一定的防滑性能，制造材料可以選用橡膠、塑料或金屬。腳踏板必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。腳踏板是整個(gè)車子，旋轉(zhuǎn)部位的動(dòng)力源。圖4.6自行車腳蹬3、鏈條鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在鏈輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和后輪上，帶動(dòng)自行車前進(jìn)。創(chuàng)建一個(gè)新的裝配體，在前視

42、基準(zhǔn)面創(chuàng)建一個(gè)自行車草圖，在該草圖中繪制關(guān)鍵零件，并把每個(gè)零件生成塊，其中塊的名稱修改成零件的名稱，每個(gè)塊只需要表達(dá)零件的關(guān)鍵形狀、尺寸和位置即可，不需要畫上全部的細(xì)節(jié)。圖4.7自行車鏈條4、鏈輪鏈輪需用高強(qiáng)度鋼材制成，保證其達(dá)到需要的拉力強(qiáng)度。4.2.7自行車零件孩子座椅 親子自行車包括大人與小孩，小孩不用費(fèi)力蹬車，只需設(shè)計(jì)一個(gè)座椅、一個(gè)把手和一個(gè)腳蹬就可以圖4.8自行車孩子座椅4.2.8自行車零件后座、擋泥板、鏈盒自行車的部件除了上述的幾種主要部件，還包括擋泥板、撐腳、車閘等附件，具體功用、造型如下所述：、擋泥板：擋泥板屬可選擇性部件，休閑自行車一般都會(huì)安裝，在親子自行車中也會(huì)有擋泥板，有

43、時(shí)也可采用窄形擋泥板。圖4.9自行車擋泥板2、后座后座又稱貨架，其功用主要用來(lái)承載，一般自行車都有安裝。圖4.10自行車后座3、車閘車閘是保證騎乘者安全的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是剎車的制動(dòng)點(diǎn)不在輪緣上，不會(huì)損壞車圈的電鍍層。車間按制動(dòng)點(diǎn)的位置來(lái)分，可以分為輪緣閘和軸閘兩大類，我們重點(diǎn)介紹最常見的輪緣閘。輪緣閘是一種通過(guò)機(jī)械杠桿、推桿、拉桿或鋼絲繩等直接將高摩擦因素的閘皮壓向車圈邊緣后輪胎，將轉(zhuǎn)動(dòng)中的車輪剎停的裝置。輪緣閘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)方便，因此被廣泛使用。但是，如果接觸車圈輪緣不正，或雨水淋濕的影響，會(huì)降低摩擦，從而影響制動(dòng)的效果。常見的有：普通閘：優(yōu)點(diǎn)為接觸面合理，制動(dòng)力矩大，制動(dòng)靈敏，剎車性能可

44、靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和安裝修理方便。鉗形閘：當(dāng)剎車時(shí)，其左右閘叉和閘皮就像鉗子一樣，緊緊地鉗住車圈的兩個(gè)端邊，達(dá)到使車減速或停的目的。優(yōu)點(diǎn)是剎車時(shí)力臂大，制動(dòng)效果好，傳動(dòng)零件少，調(diào)節(jié)和維修方便，重力輕，外形美觀。懸臂閘：優(yōu)點(diǎn)為懸臂閘剎車時(shí)的力矩比鉗形閘更大。制動(dòng)性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。重力輕，調(diào)節(jié)和維修方便。前觸閘：前觸閘是靠杠桿原理制動(dòng)的。當(dāng)手握緊閘把時(shí)，閘把的另一頭梅接頭、拉桿、拉管向下壓，使閘皮向下壓至與輪胎接觸，產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力。其缺點(diǎn)是剎車教果與輪胎充氣程度有關(guān)。充氣不足時(shí)，會(huì)使摩擦力減小，影響剎車效果。腳閘：優(yōu)點(diǎn)為由于剎車是用腳力的，所以在腳閘上產(chǎn)生的正壓力越大，剎車效果越好。4.擋鏈盒圖4.11

45、自行車擋鏈盒4.3親子自行車整車三維模型自行車設(shè)計(jì)在某種程度上是一種積累的過(guò)程。企業(yè)已有自行車產(chǎn)品以及國(guó)內(nèi)外自行車樣車的車型數(shù)據(jù)。蘊(yùn)涵著設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。對(duì)于設(shè)計(jì)新產(chǎn)品具有很重要的借鑒作用。本文的自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是要將自行車車型尺寸及結(jié)構(gòu)型式數(shù)據(jù)信息和產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程集成起來(lái)，創(chuàng)造出一種透明度很高的虛擬環(huán)境，能適應(yīng)復(fù)雜多變的變形設(shè)計(jì)的需求，保證在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中使產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有一致性定義的條件下，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理和過(guò)程控制。整車模型及其構(gòu)成的整車模型庫(kù)是在零件模型庫(kù)的基礎(chǔ)上建立的，整車模型通過(guò)車架、車把、前叉等模型的自由組裝，可以形成多種多群的類型，這些類型之間又存在著相似的關(guān)系，因

46、此，將相似的模型歸為一組，找出最具代表性的，將之存放到模型庫(kù)中，構(gòu)成整車模型庫(kù)。利用車架模型的不同，完全可以歸結(jié)為兩種造型，而其他被替換掉的整車模型類型，可以通過(guò)系統(tǒng)完成后的整車修改模塊來(lái)重新生成，即通過(guò)相近造型的零件模型的替換再生得到。圖4.1自行車的布局草圖第5章 Solidworks simulation對(duì)自行車的結(jié)構(gòu)分析5.1 Solidworks SimulationSolidworks Simulation作為SolidworksCOSMOSWork的新名詞，是與Solidworks完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)。它提供了單一屏幕解決方案來(lái)進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析、扭曲分析、熱分析和優(yōu)化分析

47、，憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，使用戶能夠使用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速解決大型問(wèn)題。Solidworks Simulation提供了多種捆綁包，可滿足各項(xiàng)分析需要。5.2線性靜態(tài)分析線性分析是指當(dāng)載荷作用于物體表面上時(shí)，物體發(fā)生變化，載荷的作用將傳到整個(gè)物體。外部載荷會(huì)引起內(nèi)力和反作用力，使物體進(jìn)入平衡狀態(tài)。線性靜態(tài)分析有兩個(gè)假設(shè)。1.靜態(tài)假設(shè)。所有載荷被緩慢且逐漸應(yīng)用，直到它們達(dá)到其完全量值。在達(dá)到完全量值后，載荷保持不變。2.線性假設(shè)。載荷和所引起的反應(yīng)力之間的關(guān)系是線性。5.3結(jié)構(gòu)分析首先，什么是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)？結(jié)構(gòu)要處理比較靜態(tài)的物體。因?yàn)橐粋€(gè)產(chǎn)品有了外型（造型設(shè)計(jì)）以后，就要做機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)處理其運(yùn)動(dòng)特

48、性。然后，這樣的的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上是否堅(jiān)固，就成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要課題了。在結(jié)構(gòu)分析中主要有三個(gè)方面：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估由于結(jié)構(gòu)的速度、成本、耐久性、可靠性的要求不斷提高，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)，以減輕產(chǎn)品重量為最高原則。這樣，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命的評(píng)估就變得越來(lái)越復(fù)雜，越來(lái)越重要來(lái)了。結(jié)構(gòu)優(yōu)化將設(shè)計(jì)問(wèn)題的力學(xué)特性與數(shù)值方法中的各種相似的手段相結(jié)合，然后將高度非線性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一系列近似的帶狀顯示約束問(wèn)題，最后通過(guò)數(shù)學(xué)規(guī)劃法來(lái)解答。3.有限元法以有限元分析為基礎(chǔ)?？梢苑治霎a(chǎn)品零件或組裝系統(tǒng)，以確保整個(gè)產(chǎn)品是符合設(shè)計(jì)要求的。有限元模型和產(chǎn)品的幾何模型是相關(guān)的，通過(guò)建模和分析后，計(jì)算出結(jié)構(gòu)反應(yīng)（變形、應(yīng)力、

49、溫度等）。54對(duì)自行車的力學(xué)分析在現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)中，理論力學(xué)，材料力學(xué)及工程力學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中越來(lái)越發(fā)揮出其強(qiáng)大的作用。面對(duì)日益創(chuàng)新與進(jìn)步的社會(huì)，在社會(huì)生活中人們?cè)絹?lái)越重視自身所得的生活環(huán)境與生活質(zhì)量，這就要求像自行車、汽車、家用電器等這些與日常生活密不可分的產(chǎn)品的質(zhì)量性和安全性。而設(shè)計(jì)前的產(chǎn)品分析就是希望借助先進(jìn)的生產(chǎn)科技，最大化的節(jié)省企業(yè)的資源，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量再設(shè)計(jì)前給予基本的保障，使其在以后的使用過(guò)程中能夠做到使顧客用的放心，安心。在機(jī)械行業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，生產(chǎn)及使用都涉及到機(jī)械材料、加工制造、日常使用等無(wú)時(shí)無(wú)刻不在影響著機(jī)械產(chǎn)品本身性能。當(dāng)產(chǎn)品的在使用過(guò)程中因?yàn)楫a(chǎn)品本身的問(wèn)題給顧客的

50、家庭或者企業(yè)本身帶來(lái)的傷害都是巨大的。所以在機(jī)械行業(yè)中對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工之前做好預(yù)防工作是很有必要的。結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，本身依靠所用材料本身的性能，對(duì)材料本身給予評(píng)定。對(duì)加工過(guò)程中所產(chǎn)生的力的變形，是得材料在由材料半成品成品的過(guò)程中所產(chǎn)生的不利于使用者或者工作人員的事情發(fā)生。由此可見，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行必要的產(chǎn)品力學(xué)分析，使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中即可清楚明白在生產(chǎn)實(shí)際的過(guò)程中材料會(huì)有哪些不利的因素產(chǎn)生，對(duì)生產(chǎn)者或者是使用者會(huì)造成什么樣的影響。并且在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡量的去解決可以解決的問(wèn)題，使其在以后的生產(chǎn)中和使用中減少或者避免事故的產(chǎn)生。結(jié)構(gòu)分析的主要內(nèi)容是對(duì)產(chǎn)品在某一材料下，對(duì)該材料在加工過(guò)

51、程中由于受到一定的力的情況下有可能產(chǎn)生的力學(xué)變形及這些變形可能會(huì)造成的事故或者是影響。根據(jù)結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合具體的情況，對(duì)可能或者將要出現(xiàn)的情況進(jìn)行一定的合理評(píng)估，設(shè)計(jì)并解決由于結(jié)構(gòu)問(wèn)題所出現(xiàn)的不良現(xiàn)象。5.4.1對(duì)前叉的分析過(guò)程前叉所受的分力以及輪子對(duì)其的作用力。由此對(duì)前叉的材料及受力情況進(jìn)行分析。1首先確定前叉的材料類型：對(duì)于自行車的材料主要有鋼，鋁合金，鈦合金，鎂合金，鈧合金，碳纖維等等，進(jìn)過(guò)對(duì)比該自行車前叉的材料選擇的是鋁合金，這鋁合金的各個(gè)屬性如表5-1所示屬性數(shù)值單位彈性模量2.1e+011牛頓/m2抗剪模量7.9e+010密度7700牛頓/m3張力強(qiáng)度723825600牛頓/m2X壓縮強(qiáng)度牛頓/m2熱膨脹系數(shù)620422000牛頓/m2熱導(dǎo)率50W/(m*k)比熱460J/（kg*k）材料阻尼