自行車的機(jī)械設(shè)計(jì)分析大作業(yè)

1、分析自行車的設(shè)計(jì)過(guò)程自行車是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的一種機(jī)械產(chǎn)品，它的存在， 使得人們?cè)诙叹嚯x的行程中，帶來(lái)了很大的方便。隨著科技 的進(jìn)步和發(fā)展，人們?cè)谠O(shè)計(jì)自行車的時(shí)候，也越來(lái)越多的考 慮到自行車的人機(jī)學(xué)等一些理論和設(shè)計(jì)實(shí)踐的匹配。通過(guò)這 一學(xué)期機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)的學(xué)習(xí)，我們從以下幾方面來(lái)分析自 行車的設(shè)計(jì)過(guò)程。一、 功能原理分析 （由王昭春同學(xué)完成）1 復(fù)雜功能原理分析 自行車是人類發(fā)明的最成功的一種人力機(jī)械之一， 是由許多簡(jiǎn)單機(jī)械組成的復(fù)雜機(jī)械。自行車主要是由車 體部分（車架，車把，鞍座等） ，行動(dòng)部分和安全部分 （車閘、車燈、車鈴等）組成的。行動(dòng)部分是自行車的 主要組成部分，它是由復(fù)雜的機(jī)構(gòu)構(gòu)成。根

2、據(jù)機(jī)械原理 和機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)，我們可以將其分解成簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)。 即：曲柄、鏈條，飛輪等。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，牙盤， 中軸，鏈條飛輪，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前進(jìn)。2）鏈條:鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。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)。3）飛輪:飛輪以內(nèi)螺紋旋擰固定在后軸的右端，與鏈輪保持 同一平面，并通過(guò)鏈條與鏈輪相連接，構(gòu)成自行車的驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)。自行車的上述設(shè)計(jì)過(guò)程滿足功能原理的復(fù)雜功能分析。2關(guān)鍵技術(shù)功能分析自行車的分類

3、是很多的，不同的自行車其關(guān)鍵的技術(shù) 也是不一樣的。最傳統(tǒng)的自行車的原動(dòng)力是人力驅(qū)動(dòng)。但 是在上坡的時(shí)候，人的驅(qū)動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到自行車所需的速 度，并且在上時(shí)間和遠(yuǎn)距離的行程下，人的驅(qū)動(dòng)力會(huì)逐漸 降低。為了改變以上的不足，我們可以從自行車的結(jié)構(gòu)解 決以上問(wèn)題。輕質(zhì)高速自行車，即將自行車的質(zhì)量降低， 在行駛的過(guò)程中通過(guò)氣流使得自行車的速度增加。輕質(zhì)的 車身，需要輕質(zhì)的材料，目前在我國(guó)輕質(zhì)材料不豐富，加 工輕質(zhì)材料的工藝不高。所以以上的自行車的制造成本較 高，大多數(shù)用于競(jìng)技比賽?；谝陨蠈?duì)設(shè)計(jì)，材料和制造工藝三者之間的矛盾， 根據(jù)功能原理的技術(shù)矛盾分析法，得到了在日常生活中被 人們常用的電動(dòng)自行車的技

4、術(shù)功能。電動(dòng)自行車是一種以 一半電力驅(qū)動(dòng)和一半人力驅(qū)動(dòng)的環(huán)保電動(dòng)交通工具。電動(dòng) 自行車可以自動(dòng)偵測(cè)雙腳施力狀況，在需要時(shí)以適當(dāng)?shù)膭?dòng) 力輔助踏踩，自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力和速度。3綜合技術(shù)功能分析 為了減少自行車的震動(dòng)，英國(guó)工程師發(fā)明了一種減震的自 行車，其主要的原理是在原來(lái)基礎(chǔ)上，拋棄了傳統(tǒng)的輻條 式車輪設(shè)計(jì)，而是在輪軸與輪圈之間。內(nèi)置了彈簧片，弓|入彈簧力的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)減震效果。近日四川大學(xué)工程技術(shù)人員在基本的自行車上，引入 一種LED投影儀的物理效應(yīng)，安裝在自行車使得人們?cè)谕?上更好地看清前面的路。其將 LED投影儀把方格網(wǎng)投射到 自行車前方地面上。隨著路面狀況的變化，網(wǎng)格時(shí)而彎曲， 時(shí)而平坦，通過(guò)改變

5、形狀突出前方存在的潛在危險(xiǎn)。該投 影儀被安裝在自行車車把上。自行車靜止不動(dòng)時(shí)，投影儀 可由內(nèi)置電池充電。自行車移動(dòng)時(shí)，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)也可為它 供電。投影儀只有一個(gè)按鈕，按第一次是開(kāi)啟投影儀，按 第二次是改變投影模式，按住兩秒可關(guān)閉投影儀。在平坦的路上 在崎嶇的路上上述兩款自行車，其應(yīng)用功能原理綜合技術(shù)的物理效應(yīng) 引入法，達(dá)到了不同的目的，使得自行車在使用的過(guò)程中 達(dá)到了進(jìn)一步的優(yōu)化。二、實(shí)用化設(shè)計(jì)(由李越同學(xué)完成)當(dāng)自行車有了代步功能后，還需要在很多地方做一些優(yōu) 化，以滿足人們多方面的需求，帶來(lái)更好的使用體驗(yàn)。具體可在以下幾點(diǎn)進(jìn)行實(shí)用化設(shè)計(jì)：1).手柄要有一定的摩擦力，適合手握的弧線造型，安 裝自

6、行車前燈、轉(zhuǎn)向燈，自行車尾部加后視鏡，增加安全性2).座椅下方需要有減震器， 通過(guò)氣壓、液壓油、膠棒、彈簧來(lái)起到減震作用。從而保證了騎行者在各種復(fù)雜的地面條件下的速度和安全。同時(shí)也使騎行者感覺(jué)更加舒適。3).后座可以模仿摩托車座位，增加舒適度，前后有儲(chǔ)物籃，方便攜帶東西4).自行車的腳蹬可自動(dòng)縮回，以免在推車的時(shí)候刮到腿部。5).設(shè)計(jì)成折疊樣式，在不用的時(shí)候自行車可以折疊，使用時(shí)會(huì)有安全鎖鎖住，防止誤操作折疊6 ).車架的材料可以用鋁合金和鎂合金這樣就減輕了車 的自重，騎車時(shí)會(huì)感覺(jué)更加輕便。運(yùn)輸時(shí)也方便。而且它的 平穩(wěn)性也很好。7) .輪胎要適應(yīng)各種天氣變化，在雨雪天氣出行時(shí)，自 行車車胎要有

7、很強(qiáng)的防滑功能，也能很好地耐磨。夏天能隔 熱，防止輪胎爆裂。山地車為適應(yīng)爬坡，越野輪胎做得又寬 多刺，可以增大摩擦力。而公賽為了適應(yīng)比賽爭(zhēng)取速度輪胎 做得又細(xì)以光滑，可以減小摩擦力。代步自行車，車輪取于 山地車與賽車之間，便于行施，又可以適應(yīng)不同道路防滑。48) .擋泥板的形狀要選好。山地車擋泥板形狀和普通自行車的形狀不一樣，因?yàn)榉乐棺冃魏笥绊戃囕喺＾D(zhuǎn)動(dòng)磨車 輪，所以不會(huì)采用普通自行車的“包裹式擋泥板”而采用越 野摩托車的“開(kāi)放式擋泥板”，從而避免了擋泥板對(duì)車本身 靈活性影響。這也是為什么現(xiàn)在很多山地車專用擋泥板都是 后邊翹得高高的離車輪比較遠(yuǎn)的原因。9) .代步自行車的輪圈是用鋼做的，但現(xiàn)

8、在鋼質(zhì)輪圈因 質(zhì)量大，剛性強(qiáng)度不足等原因已經(jīng)淘汰，只能在廉價(jià)劣質(zhì)的 自行車上找到。鋁質(zhì)輪圈取代了鋼，因?yàn)殇X較輕、較強(qiáng)、防 銹，而且能提供更好的剎車性能。10) .剎車方式為線拉 V剎，它是現(xiàn)代中低端山地車還有旅行車折疊車等經(jīng)常使用的一種剎車，造價(jià)低，剎車力大， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易維護(hù)，重量較碟剎也輕。11).與普通自行車相比，山地車加了變速器。山地車的牙盤齒數(shù)與飛輪齒數(shù)相比所得的比值稱之為傳動(dòng)比，傳動(dòng)比高, 騎行者爬坡有力、輕松。而山地車的傳動(dòng)比不再單一，從而使山地車的速度可變，這能使騎車人本身不論實(shí)在爬坡 平路還是下坡，都能通過(guò)變速，而達(dá)到最省力狀態(tài)。12). 輻條選用不銹鋼材料的。不銹鋼強(qiáng)度高并且

9、不會(huì)起 銹，從而增加了其耐腐蝕性能，壽命得以延長(zhǎng)。普通的車輪 使用鍍鉻或鍍鋅碳鋼輻條，這類輻條強(qiáng)度不如不銹鋼，并且 有起銹趨勢(shì)。達(dá)到了這些要求后，自行車的功能也就很豐富了，完全 可以滿足人們的正常生活。也許用過(guò)之后就會(huì)愛(ài)上騎自行車 這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)， 這是健康環(huán)保的， 可以減肥鍛煉身體， 沒(méi)有尾氣， 低碳環(huán)保。三、 人機(jī)學(xué)設(shè)計(jì) (由王丹同學(xué)完成) 將人機(jī)學(xué)應(yīng)用到自行車的設(shè)計(jì)中，使自行車與人能夠更 好的匹配，從而使人有更安全更舒適的騎行。1 從舒適角度1) 自行車扛帶沒(méi)有橫梁的搬運(yùn)起來(lái)不怎么方便，尤其對(duì)于力氣較 小的女性朋友來(lái)說(shuō)，扛著自行車下樓梯十分吃力。聰明 的設(shè)計(jì)師為無(wú)梁自行車設(shè)計(jì)了這套方便的扛帶，

10、平時(shí)可 以捆在車上，使用時(shí)只需將其拴在車把和車座之間即可。 扛帶形成了類似于扁擔(dān)的結(jié)構(gòu)，讓您可以輕松地扛著自 行車行走，而不至于無(wú)從下手，厚厚的護(hù)肩還可以保護(hù)肩部不受傷害(Ps:國(guó)內(nèi)的騎行愛(ài)好者很需要一款這樣的產(chǎn)品,那些好幾千乃至好幾萬(wàn)的自行車都是必須要放在家里才放心的。)2) 加熱車把天氣轉(zhuǎn)涼，騎車的人都會(huì)漸漸覺(jué)得非常凍手。尤其是騎電動(dòng)自行車和摩托車的人，感覺(jué)更加強(qiáng)烈。這款加熱 車把可以幫您解決這個(gè)難題。它有不同的型號(hào)可以替換 常見(jiàn)的各種車把，加熱的溫度分為六檔，您可以根據(jù)天 氣自行選擇。除了給您的雙手帶去溫暖之外，它還可以 改善手部血液循環(huán)，讓手部操縱更加靈活，進(jìn)而有效減 少因?yàn)槭謨鼋┝硕?/p>

11、失控帶來(lái)的危險(xiǎn)。3 ) “成長(zhǎng)”自行車伴隨孩子成長(zhǎng)的不只有身高、智力或者家門口的 老樹(shù)，還有這輛名為“成長(zhǎng)“的自行車。它不同于一 般的折疊自行車，這輛特別設(shè)計(jì)的車除了擁有輕便的 鋁制框架、鮮艷的顏色搭配外，其最大特點(diǎn)便是多處 可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：車把、車座、大梁等等都可以根 據(jù)孩子的身體特點(diǎn)隨意調(diào)整，并且完全符合最佳人機(jī) 工學(xué)設(shè)計(jì)。在孩子的成長(zhǎng)過(guò)程中，這輛車可以一直提 供舒適的騎行感受，同時(shí)還可以節(jié)省了換車的費(fèi)用， 說(shuō)不定還可以為童年回憶增添不可缺少的記憶。能在人機(jī)學(xué)上實(shí)現(xiàn)升縮，確實(shí)花了很的心思，只是制作成本增高了許多。3）多車筐自行車自行車除了當(dāng)作交通工作之外，還承擔(dān)著帶人載物 的功能。在比利

12、時(shí)設(shè)計(jì)展上，這輛“全身”都是車筐的 休閑自行車獲得了許多人的關(guān)注。設(shè)計(jì)師將車子原來(lái)的 框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，除了車輪和車座子外，其余地方 增添了許多籃框結(jié)構(gòu)，全車載重量最大可達(dá)150千克騎上這樣的自行車，您再也不用擔(dān)心東西沒(méi)地方。2從安全角度1）指示作用1.1自行車夜光裝飾貼紙為了讓夜間騎行自行車更為安全，來(lái)自美國(guó)布魯克 林的設(shè)計(jì)師推出了一款夜光的自行車裝飾貼紙。與其他 同類型的產(chǎn)品一樣，這款貼紙會(huì)在夜間發(fā)光， 提醒行人、 駕駛員或其他騎行者注意避讓。除此之外，它也有多種 形狀可供使用，能夠幫助人們根據(jù)自己的愛(ài)好、需要等將自行車裝扮地更加個(gè)性、獨(dú)特。2.2背包轉(zhuǎn)向燈由于自行車沒(méi)有像汽車一樣的轉(zhuǎn)向

13、燈，在轉(zhuǎn)彎時(shí)騎 車人通常會(huì)打手勢(shì)告知后面的車輛和行人。不過(guò)手勢(shì) 畢竟不夠明顯，有時(shí)候還是容易發(fā)生意外。為了更多人的安全，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)了這款帶有轉(zhuǎn)向燈的背包。整 套系統(tǒng)由位于車把處的無(wú)線操控器和帶有LED燈的背包組成。當(dāng)您想要轉(zhuǎn)彎時(shí)，只需按動(dòng)操控器上的按鈕，背包后醒目的LED燈便會(huì)顯示即將轉(zhuǎn)向的方向。 此外， 當(dāng)您剎車或突遇緊急情況時(shí)，LED還會(huì)顯示紅色燈以提 醒后面車輛和行人。這項(xiàng)設(shè)計(jì)獲得了 2010年的紅點(diǎn)獎(jiǎng)2）護(hù)頭作用一一智能時(shí)尚頭盔現(xiàn)在，注重安全性能的汽車大都會(huì)配備安全氣囊，以 保證在發(fā)生車禍的時(shí)候給司機(jī)和乘客做緩沖保護(hù)，而設(shè) 計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單許多的自行車就沒(méi)那么講究了。所以，設(shè)計(jì) 師便給自行車潮人們?cè)O(shè)計(jì)了這款時(shí)尚頭盔一一化身為漂 亮圍脖的它配有傳感器，當(dāng)感應(yīng)到發(fā)生撞擊的時(shí)候，圍 脖內(nèi)的安全氣囊便會(huì)啟動(dòng)， 形成一個(gè)充氣頭盔保護(hù)頭部 就算是平時(shí)用不上，把它當(dāng)作一款時(shí)尚單品使用，倒還挺百搭的四、商品化設(shè)計(jì)（由汪蕊同學(xué)完成）安全性普 通 型老式家庭型變速自行車山地自行車死飛愛(ài)好者上班代步車休閑娛樂(lè)型兒童自行車折疊式便攜自行車手腳并用健身型便 攜 型市場(chǎng)細(xì)分上班族學(xué)生一族老人代步質(zhì)量年紀(jì):20-50質(zhì)量好、便攜且有 前置籃筐可放置雜物關(guān)注價(jià)格年紀(jì):13-27有后座可以帶人，價(jià)格相對(duì)低廉質(zhì)量和安全性年紀(jì):40-60保證安全性健身需求者觀光游覽客騎行愛(ài)好者健身專用耐用專業(yè)性年紀(jì):25-4