畢業(yè)論文終稿-折疊式自行車的結構設計（送全套CAD圖紙 資料打包）

買文檔就送全套 CAD 圖紙 QQ:414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯寧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2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(chǎn)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，機械設計圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯AbstractThis 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 design4目 錄摘 要.2Abstract.3目 錄.4第 1 章 緒論.51.1 課題研究背景 .51.2 課題研究目的 .61.3 課題的意義 .61.4 種類發(fā)展現(xiàn)狀 .71.5 自行車的設計分析 .12第 2 章 人體工程學與自行車設計.172.1 設計原則 .172.2 人機工程設計設計 .192.3 影響自行車性能的人體因素 .202.4 自行車設計結構要素分析 .222.5 人一車動態(tài)特性分析 .25第 3 章 折疊式自行車總體方案.273.1 折疊式自行車的構成 .273.2 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.294.1 功率的計算 .294.2 傳動比 .304.3 前后鏈輪之間的鏈傳動設計 .304.3.1 設計要求 .304.3.2 設計過程 .304.4 軸的設計 .334.4.1 鏈輪上力的計算 .334.4.2 材料 .33圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯4.4.3 計算軸的最小直徑 .334.4.4 軸的結構設計 .334.5 軸的校核 .344.6 鍵的校核 .354.7 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.476圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯8圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯10圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯12圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯14圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 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)?！崩砟畹纳钊肴诵?，自行車類產(chǎn)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(zhì)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?，F(xiàn)今，我國經(jīng)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(chǎn)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。16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(qū)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(jīng)不再滿足于物質(zhì)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(qū)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(chǎn)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(jīng)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，鍛煉了自圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯我的設計能力。而設計出的產(chǎn)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(chǎn)，達到從設計到實際生產(chǎn)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18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(qū)動做功，也可單獨用手或腳驅(qū)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。死飛單車圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯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(chǎn)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。活動多在山脊、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(qū)動單車20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(qū)動踏板往復運動，并通過傳動機構將驅(qū)動力傳遞給驅(qū)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(qū)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(jīng)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(qū)動踏板往復運動，并通過傳動機構將驅(qū)動力傳遞給驅(qū)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(qū)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)?，F(xiàn)今，我國經(jīng)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，其圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯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(chǎn)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(qū)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22樣的材料生產(chǎn)？”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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品外觀為基準做出了如下的骨架模型。可以說這是為實現(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(chǎn)品概念的外觀，還可以獲得產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)容相聯(lián)系的，用于設計師很少接觸的筋（Rib） ，凸臺圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（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(nèi)部開發(fā)過 2 個以上模型產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品的設計師通過參與產(chǎn)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(chǎn)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(jù)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。現(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24別驗證的?，F(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(chǎn)品作為一種文化現(xiàn)象發(fā)展到今天，它已經(jīng)是現(xiàn)代人類生活中調(diào)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(nèi)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(chǎn)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(diào)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(nèi)市場國際化的激烈競爭態(tài)勢。沒有好的產(chǎn)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(chǎn)品的科技制造含量已經(jīng)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(jīng)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(chǎn)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(nèi)著名學者專家就曾針對中國國內(nèi)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(chǎn)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圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯見。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(nèi)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(chǎn)方式。為便于家具實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，又要兼顧到這類產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)領域內(nèi)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(jīng)濟性現(xiàn)代家具設計中，經(jīng)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(nèi)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(chǎn)品設計中的經(jīng)濟性沒計內(nèi)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(jīng)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(chǎn)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(chǎn)品,奉獻給廣大消費者26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(jù)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(jù)。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(1860 歲) 女(1555 歲)百分位數(shù) 5 50 95 5 50 95圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯身高 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(1860 歲) 女(1555 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(jù)確定283. 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?，使其有助于體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 圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯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(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(chǎn)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。302.3 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。現(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(chǎn)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(zhì)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(nèi)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(chǎn)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 。圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯圖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32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(jù)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(chǎn)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(diào)。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(nèi)。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。圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯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 110 ，也相當于大腿骨長的 12 。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(diào)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34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圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯閘把施閘力/N相對握力% 減速度 說明6035050010701000.1g0.6g0.8g控制下坡速度全剎車緊急全剎車注：g=9.8m/s22.5 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： 36圖 1-5 人-車系統(tǒng)動態(tài)特性人體和車身向內(nèi)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(nèi)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：圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯(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。383.2 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(jù)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(chǎn)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(chǎn)品擁有儲物箱等人性化設計，提高了該產(chǎn)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(qū)動轉向。2、 設計方案簡圖圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯第 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(nèi)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(jù)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 3040N,娛樂情況下我們估算為 30N，踩蹬速度適當?shù)娜?1 轉/秒，故本次設計的人的輸出功率為 wP912.308.4321 （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： =0.971鏈傳動的損失： =0.962滾動軸承： =340軸系效率： =0.98 4由以上算出的總的傳動效率：= =0.8398.07.96.034321 所以明輪的輸出功率為 wPS 15.289.8.04.2 傳動比根據(jù)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(chǎn)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、PL1z2中心距 、壓軸力 、潤滑方式、張緊裝置aPF已知設計條件：低速平穩(wěn)運轉，傳遞功率 ,主動鏈輪轉速 ，wP912.3min/601r從動鏈輪轉速 ，傳動 2.5。min/1502rn4.3.2 設計過程（1）選擇鏈輪齒數(shù) 、1z2在 17-114 之間選取齒數(shù)。451z182=z圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯（2）計算當量的單排鏈的計算功率 caP根據(jù)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 PKZAca，查機械設計表 9-6 得 工 況 系 數(shù)AK 0.1AK，查機械設計圖 9-13 得 主 動 鏈 輪 齒 數(shù) 系 數(shù)Z 52.Z，由于是單排鏈，所以 多 排 鏈 系 數(shù)P 0.1P故 kwPKZAca 01763.92.350（3）確定鏈條型號和節(jié)距 鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈的計算功率 和主動鏈輪轉速 由機械設計圖 9-11caP1n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)pa)503(0=0pL)1329()503()24-18(5)3(2)-(20110 azzpL將 圓整為偶數(shù)0PPL鏈傳動的最大中心距為：42mzLpfaP 148.623)45(-13027.490.)(-2211 式中， 為中心距計算系數(shù)，查機械設計表 9-7 得 =0.249071f（5）計算鏈速，確定潤滑方式 smpnzv /57.016245106根據(jù)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 N49.57.031210vPFe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) )/(mz 45 18分度圓直徑( )d/ 181.43 73.41齒頂圓直徑( )a 186 80.00齒根圓直徑( )mdf/ 173.51 65.49分度圓弦齒高( )ha/ 3.00 4.00齒側凸緣直徑( )dg/ <164.25 <58.71節(jié)距( )mp/ 12.7軸間距( )a 623.148鏈長( )L/ 1270圖紙預覽請見文檔里的插圖，原稿更清晰，可編輯鏈節(jié)數(shù)( )PL 130鏈速( )smv/ 0.57鏈號 08A4.4 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.mm4.4.2 材料可選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)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 mm4.4.4 軸的結構設計1、軸的外形結構2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。44（1） 、根據(jù)飛輪內(nèi)徑可得 d67=30 mm，根據(jù)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(jù)裝配關系取 L45=L910=15 mm 。（3） 、5 處為一定位軸肩，故取 d56=d