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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 1 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 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 2 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 3 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 4 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 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 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 5 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 6 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 7 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 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 驅動單車 8 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 9 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 10 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 11 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