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廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目： 折疊式自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計 系 別： 機電工程系 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)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(shè)計制造及其自動化 班級 姓名 學(xué)號 聯(lián)系方式 題目 折疊式自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、 選題背景（社會需求、生產(chǎn)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)?！崩砟畹纳钊肴诵模孕熊囶惍a(chǎn)品的設(shè)計、材料、工藝、款式也跟隨市場需求，新材料、精加工、巧構(gòu)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(lǐng)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(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(shè)，其中有一大部分投入到公益社會文化建設(shè)，其中，城市公用自行車既是城市建設(shè)的一個重要的投資點。而課題設(shè)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(shè)精神建設(shè)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(shè)計 2.1課題的內(nèi)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(shè)計對象，設(shè)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(yīng)達到省力，美觀，可營造出溫馨浪漫的氣氛。 課題的主體內(nèi)容有： 1.資料的收集 通過網(wǎng)絡(luò)，圖書館，實地考察，進行了解，并綜合相關(guān)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(guān)產(chǎn)品的工作原理及設(shè)計，從而應(yīng)用到本課題之中，做到保證本課題設(shè)計成果的時效性與先進性。并又前期調(diào)查的總結(jié)，確定設(shè)計的主要方向，為接下來的設(shè)計工作做足準備。 2.設(shè)計方案的選擇 經(jīng)上步驟確定課題設(shè)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(xué)，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(jīng)由上述要點確定相關(guān)設(shè)計方案，不同的問題采取不同的應(yīng)對方案： a. 采用三輪或四輪驅(qū)使機構(gòu)，保證自行車的運行平穩(wěn) b. 對于人體工程學(xué)，將經(jīng)過嚴密的重心計算，確定合理的結(jié)構(gòu)，參考已有的自行車進行機構(gòu)設(shè)計 c. 采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制車身大小，注重細節(jié)設(shè)計，多用自然圓角過度，輪胎設(shè)計合理，保證行駛平穩(wěn)，適當(dāng)增加吸振機構(gòu) d. 調(diào)查市場上常見的自行車，參考其材料選擇，確定相應(yīng)的材料，要求成本低與堅固耐用耐磨，并且普及 e. 利用網(wǎng)絡(luò)媒體，學(xué)習(xí)概念自行車設(shè)計，設(shè)計出適應(yīng)該車對象的外觀，并注重外表配色多樣化 3.設(shè)計工作的展開 通過相關(guān)的資料以及之前步驟的準備，以及已經(jīng)確定到的方案，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，精密計算，合理優(yōu)化。分析設(shè)計的受力，以及重心是否合理，以及力的計算，確定省力結(jié)構(gòu)，借助人體工程學(xué)，擬定外形結(jié)構(gòu)，并做好車輛傳動比的計算以及生產(chǎn)成本的計算，做出各個零件設(shè)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(chǎn)成本，提高利潤及普及率。該步驟使產(chǎn)品外形基本確定，說明書基本完成。 4．最終檢驗計算 對產(chǎn)品進行最終安全性計算，以及成本估算。人性化外觀設(shè)計，確保能夠吸引人眼球。推算產(chǎn)品前景，并進行包裝性設(shè)計。 2.2課題的目的 課題主要以設(shè)計折疊式自行車的結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計出低成本，耐用，結(jié)構(gòu)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(shè)計比已有的前后座擁有更大的市場前景與相應(yīng)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(shè)計力求改變現(xiàn)狀，采取合理的方案，，以及驅(qū)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(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。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(shè)計難度，提高工作效率及節(jié)約設(shè)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(shè)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(yīng)的意義。而且該設(shè)計并排座則是在前后座的基礎(chǔ)上更進一步的表現(xiàn)出雙人設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)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(dǎo)致市面上多為折疊式自行車自行車較為少見。此次課題設(shè)計，力求設(shè)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(shè)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(shè)計，全面的運用了專業(yè)所學(xué)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(xùn)練，鍛煉了自我的設(shè)計能力。而設(shè)計出的產(chǎn)品因為有其先進性及實際應(yīng)用性，若資金許可，可接投入生產(chǎn)，達到從設(shè)計到實際生產(chǎn)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(fù)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(fù)行如初，隨住隨挽日足行八十里。”由此可見，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(zhuǎn)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(diào)，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(xué)，運動學(xué)的角度設(shè)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(jié)構(gòu)，還改制了許多生產(chǎn)自行車部件用的機床，為自行車的大量生產(chǎn)和推廣應(yīng)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(shè)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(chǎn)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(jié)構(gòu)，使得車身有更高的剛度和強度，后輪用鏈條驅(qū)動，并通過前叉直接把握方向。 1925年以后 世界自行車產(chǎn)量已達200萬輛，其中英國占50%，成為當(dāng)時主要的輸出國。其后自行車得到廣泛的發(fā)展，結(jié)構(gòu)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(chǎn)受到影響。 3.2自行車的原理 上圖為普通自行車的基本結(jié)構(gòu)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(fù)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(zhuǎn)，又因為車胎為橡膠材料，與地面有較大摩擦，后輪旋轉(zhuǎn)帶來的與地面向后的摩擦力，從而驅(qū)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(shè)計更大考量高速，往往使用可減低風(fēng)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(shè)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(shè)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(yīng)于中老年人作代步健身的交通工具之用，也可適應(yīng)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(shù)，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(shù)，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?；顒佣嘣谏郊埂⒌V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 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(fù)運動，并通過傳動機構(gòu)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(zhuǎn)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(cè)用力均衡，車體運行更加平穩(wěn)。 四、課題設(shè)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(jié)構(gòu)，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(shè)計，提高了該產(chǎn)品的實用性。 4. 轉(zhuǎn)向由前輪控制轉(zhuǎn)向，并有通過鏈輪帶等轉(zhuǎn)向機構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)向。 4.2 設(shè)計方案簡圖 六、設(shè)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(jié)構(gòu)設(shè)計 第四章 檢驗計算 第五章 總結(jié) 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(jié)構(gòu)設(shè)計 第四章 檢驗計算 第五章 總結(jié) 五、預(yù)期結(jié)果（是否能達到任務(wù)書要求） 預(yù)期產(chǎn)品設(shè)定： 1. 可同時搭乘至少兩人，并由二人提供產(chǎn)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(zhuǎn)向 3. 產(chǎn)品自帶儲物箱或者后備箱，可允許少量載重 4. 鏈輪驅(qū)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(jié)構(gòu)較為簡單便于維修，產(chǎn)品耐用 7. 生產(chǎn)成本低，易于推廣 8. 設(shè)有可拆卸防雨棚 設(shè)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(shè)計說明書 六、進度計劃 序號 任務(wù)名稱 開始時間 結(jié)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(shè)計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設(shè)計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設(shè)計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計及設(shè)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(xué)與藝術(shù)設(shè)計》 長沙湖南大學(xué)出版社，2004 [2]阮寶湘/郡祥華《工業(yè)設(shè)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(shè)計課程設(shè)計》 北京機械工業(yè)出版社，2005 [4].閆衛(wèi)．工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)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(chǎn)品造型設(shè)計表現(xiàn)技法.人民郵電出版社，2002.9，第一版 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