自行車造型畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在制圖軟件中，Solidworks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

2、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)展和過程。并根據(jù)參數(shù)化過程中出現(xiàn)的API函數(shù)進(jìn)行闡述，讓設(shè)計(jì)人員從繁瑣的繪圖工作中解脫出來，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。</p><p&

3、gt;　　關(guān)鍵詞：Solidworks；裝配約束；自上而下；部件庫(kù)；自行車</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In drawing software, the method of top-down design research has become the focus of research and development,

4、Top-down, and gradually become a trend. The thesis discusses the parametric modeling method of component s completed by adopting the parametric method based o n assembly constraint through t heir parametric links of prod

5、uct component s and part s under the SolidWorks. Meanwhile , it introduces the key technique of this method , including the partition of product structure , dimension ana</p><p>　　KEYWORDS：SolidWorks；assembl

6、y constraint ；Top-down；component s library；bicycle </p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1自行車的行業(yè)</b></p><p>　　自行車歷史淵源久長(zhǎng)。據(jù)史料文字記載，大約公元前2300年，中國(guó)、埃及、印度都出現(xiàn)過人類原始的自

7、行車雛形。意大利龐貝城中的壁畫是最早的圖形記載。世界上第一輛真正的自行車是由法國(guó)人米狄·德，西福拉克于1790年發(fā)明的兩輪腳蹬自行車。鏈條式驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)明者是英國(guó)人丁·斯塔利和勞森。1888年英國(guó)人鄧洛普將實(shí)心輪胎改為充氣輪胎，使行駛較為輕便。自行車的發(fā)展，從車型看，20世紀(jì)60年代初期以普遍車輕便車為主，到70年代開始流行小輪車，80年代則是山地車的天下。而近10年來的世界自行車市場(chǎng)結(jié)合城市輕便車和山地車兩者優(yōu)點(diǎn)而

8、設(shè)計(jì)的混合型自行車。隨著全球環(huán)保綠色浪潮的興起以及人們由于生活節(jié)奏加快而對(duì)交通工具速度上的要求進(jìn)一步提升。自行車市場(chǎng)向高檔化方向的發(fā)展，已成為全球自行車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，我國(guó)共有自行車整車廠和零件廠1081家。自行車整車廠數(shù)量占行業(yè)企業(yè)總數(shù)的1/3，整個(gè)自行車行業(yè)。國(guó)有、三資和組裝型企業(yè)三足鼎立，年生產(chǎn)能力為6000多萬輛。經(jīng)過80多年的發(fā)展，我國(guó)自行車行業(yè)取得了驕人的進(jìn)步，自行車的款式和種類不斷得到豐富。目前行業(yè)產(chǎn)品范圍主要包

9、括各種類型、檔次、功能的自行車、助力自行車、童</p><p>　　1.2選題依據(jù)與研究意義</p><p>　　自行車從發(fā)明伊始就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，無污染，深受人們喜愛。至今它仍然是一些國(guó)家的城市和農(nóng)村的重要交通工具。而自行車的用途已由單一的代步載貨工具向娛樂、健身、旅游等方向發(fā)展。如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理、騎車輕快、美觀舒適的自行車成為當(dāng)前各

10、自行車生產(chǎn)廠家熱切關(guān)心的問題，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，然后將之插入裝配體，接著使用配合來定位自行車參數(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。通過在一

11、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。最后應(yīng)用Solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真功能，使得自行車設(shè)計(jì)直觀、快捷、高效。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</p><p>　　1.3 課題的研究及研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，關(guān)于自行車設(shè)計(jì)和以及在對(duì)Sol

12、idworks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，闡述了系統(tǒng)的構(gòu)建原理和系統(tǒng)框架。張祥林、鄧?yán)赱3]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)

13、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Pro／Engineer提供的二次開發(fā)工具Pro／Toolkit和VisualC++6．0的集成開發(fā)環(huán)境，對(duì)Pro／En

14、gineer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)與參數(shù)化</p><p>　　第2章 Solidworks的概述</p><p>　　2.1 Solidwork軟件的介紹</p><p>　　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)

15、到30萬套，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。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：</p><p>　　1.具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的Windows用戶界面

16、；</p><p>　　2.具有獨(dú)特的特征管理員歷史樹；</p><p>　　3.雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制；</p><p>　　4.支持Internet 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；</p><p>　　5.提供了VB、VBA(宏記錄)、Visual C++、Delphi等支持OLE(Object Linking and Embedding, 對(duì)象鏈

17、接與嵌入)或COM（ComponentObject Model,組件對(duì)象模型）的開發(fā)語言接口用于SolidWorks 的二次開發(fā),創(chuàng)建出用戶定制的專用SolidWorks 功能模塊。</p><p>　　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。</p&

18、gt;<p>　　2.2自上而下設(shè)計(jì)的概念和方法</p><p>　　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)。</p><p>　　2.2.1自下而上特點(diǎn)</p><p>　　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)整每一個(gè)相關(guān)模型。隨著裝配數(shù)量

19、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)。</p><p><b>　　自下而上設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn):</b></p><p>　　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)證通過后

20、生成工程圖。</p><p>　　簡(jiǎn)單：由于零部件單獨(dú)設(shè)計(jì)，彼此之間沒有相互關(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。</p><p>　　對(duì)硬件要求低：零部件之間沒有關(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</p><p><b>　　自下而上設(shè)計(jì)缺點(diǎn):</b></p>

21、<p>　　不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程：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)。</p><p>　　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。</p><p>　　2.2.2自上而下的特點(diǎn)</p><p>　　自上而下的設(shè)計(jì)方法就是

22、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。</p><p><b>　　自上而下的特點(diǎn)</b></p><p>　　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。</p><p>　　效率高：一處修改而全局變

23、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)就能完成原來幾周的工作量。</p><p>　　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^而無法修改。</p><p>　　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

24、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法修改而導(dǎo)致整體崩潰。</p><p>　　對(duì)硬件要求高：關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)帶來大量關(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。</p><p>　　2.3自上而下設(shè)計(jì)分類</p><p>　　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

25、布局。下面分別進(jìn)行介紹。</p><p><b>　　1.關(guān)聯(lián)參考</b></p><p>　　關(guān)聯(lián)參考法是基礎(chǔ)的自上而下設(shè)計(jì)方法，它通過零部件之間的關(guān)聯(lián)參考來傳遞設(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。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：關(guān)聯(lián)參考方便快捷，可以同步更新。</p><p>　　缺點(diǎn)：

26、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。</p><p>　　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。</p><p>　　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)。</p&

27、gt;<p>　　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</p><p>　　關(guān)聯(lián)參考，并且修改容易。</p><p>　　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)</p><p><b>　　計(jì)就很困難。</b></p><p>　　適用范圍：零部件之間的關(guān)聯(lián)

28、非常多而且復(fù)雜、部件之間相互沒有運(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)雜而無法管理的情況。</p><p><b>　　3.布局</b></p><p>　　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。</p><p>　　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

29、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)，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)，通過修改總體布局，所有相關(guān)零件會(huì)自動(dòng)更新。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程，設(shè)計(jì)具有

30、全局觀，總圖修改，所有相關(guān)零件自動(dòng)更新。</p><p>　　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。</p><p>　　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)。</p><p><b>　　2.4骨架感念</b></p><p>　　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，

31、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)。</p><p>　　第3章 自行車的一般設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1自行車的新型材料</p><p>　　運(yùn)用在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

32、合金、高分子碳纖維材料、復(fù)合材料等。</p><p>　　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。</p><p>　　英國(guó)設(shè)計(jì)者Kirk Preci

33、sion大膽地利用新型材料—高純度鎂，通過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業(yè)中來，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。</p><p>　　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

34、得欽合金車架的價(jià)格一直十分昂貴.</p><p>　　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)。</p><p>　　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，

35、最適用于競(jìng)賽型的自行車。碳纖維自行車的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r如下所述。</p><p>　　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

36、作“底”.外敷纏繞碳纖維層，使多通接管掩埋在里面，外部看起來似整體成型。以確保自行車的強(qiáng)度。</p><p>　　臺(tái)灣最大的自行車廠商—捷安特Giantl公司與臺(tái)灣材料研究室共同開發(fā)碳纖維自行車，成功開發(fā)一種新穎的鋁合金金屬壓注接頭膠接碳纖維自行車構(gòu)架。隨后.公司于1993年聯(lián)合開發(fā)整體碳纖維自行車構(gòu)架，便臺(tái)灣自行車工業(yè)發(fā)展上一新臺(tái)階。近年來臺(tái)灣自行車業(yè)者將諸多新開發(fā)的高科技材料大量運(yùn)用于傳統(tǒng)的自行車產(chǎn)品.提高功

37、能性和實(shí)用性，大幅度減輕自行車重量，使產(chǎn)品的附加價(jià)值大為增加。</p><p>　　1993年，我國(guó)天津飛鴿自行車(集團(tuán))公司和北京環(huán)航復(fù)合材料公司聯(lián)合投資開發(fā)粘接型碳纖維自行車。深圳中華自行車公司自行研制可焊接碳纖維自行車。但整體成型碳纖維車架國(guó)內(nèi)目前還是空白。</p><p><b>　　3.2自行車造型</b></p><p>　　現(xiàn)代自

38、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)。有種無輻條、前后輪均為碳素鋼輪的自行車，其前輪略小，后輪略大，造型整體呈前傾狀態(tài)，高速行駛時(shí)，能減少空氣阻力具有較強(qiáng)的速度感和力感。1999年臺(tái)北自行車展示會(huì)上，Elebike公司展出了由工程學(xué)院的學(xué)生設(shè)計(jì)的兩人同時(shí)駕駛的新型三輪電動(dòng)自行車。車的前輪有一個(gè)轉(zhuǎn)矩，電池安裝在座墊下面，車駕與擋泥板創(chuàng)造出一種優(yōu)美的流線形。“羚羊型”、“白天鵝型”等使自行車造型趨于多樣化?！傲骶€型”結(jié)構(gòu)造型

39、以及改變駕駛者的姿態(tài)的“身尚式”造型是自行車造型發(fā)展的新趨勢(shì)。</p><p><b>　　3.3自行車結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　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

40、輪、驅(qū)動(dòng)部與后軸的整體連結(jié)、無螺絲安裝、帶式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、流式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等m。而折疊式自行車是近幾年發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)的自行車.結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便，性能更高.</p><p>　　(1)獨(dú)轉(zhuǎn)健身自行豐</p><p>　　一種獨(dú)輪健身自行車，由搖動(dòng)手柄、腳踏，輪子和保護(hù)架構(gòu)成，搖動(dòng)手柄和腳踏分別與棘爪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的棘爪固定，棘輪與車輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。使用者通過兩手的前后搖動(dòng)和腳踩腳踏兩種方式連續(xù)驅(qū)動(dòng)車輪行走。

41、</p><p><b>　　(2)折圣式自行豐</b></p><p>　　德國(guó)斯圖嘉特市車輛設(shè)計(jì)鍛造公司最近開發(fā)成功一種隨意放入任何一種行李箱內(nèi)的微型折疊式自行車。它裝有可調(diào)式支承座的鞍管和車架上的避震器可迅速?gòu)能嚰苌闲断?，車架通過一種新式中軸活絡(luò)關(guān)節(jié)一步折疊到位。車架制造采用“中空事骨架件”方法，既有效提高車架抗扭強(qiáng)度.又可顯著減輕車架重量。</p>

42、<p>　　日本成功制造出總重量?jī)H為6. 5千克的一種新型的安全可靠的折盛式輕便自行車，堪稱世界上最輕量的自行車。車體材料采用堅(jiān)固而較輕的欽合金，所有框架采用中空工藝加工，框架管子的壁厚僅有1毫米，此外，輪胎采用了聚氨酷橡膠等輕量材料，所有部位盡可能設(shè)法變輕.折疊設(shè)計(jì)方面，對(duì)折疊后的高度、厚度都進(jìn)行了嚴(yán)格調(diào)查比較，產(chǎn)品最終實(shí)現(xiàn)了能滿足多種情況下的攜帶與放置。</p><p>　　臺(tái)灣展開發(fā)公司推出的

43、折疊式電動(dòng)自行車獲日本外觀及結(jié)構(gòu)專利權(quán)。全車僅32公斤，攜帶方便、機(jī)動(dòng)性高。該車采用微電腦控制器，剎車自動(dòng)斷電，電源歸零起動(dòng)，具有電量指示燈，啟動(dòng)扭力大，速度可達(dá)25公里/hr，充電時(shí)間4-6小時(shí)，平地續(xù)航力可達(dá)40公里。前輪配置的12. 5英寸避震器已獲臺(tái)灣專利權(quán)，是目前臺(tái)灣行程尺寸最短的避震器。</p><p>　　我國(guó)柯思達(dá)發(fā)明的折疊自行車系列產(chǎn)品，性能上具有折疊迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，與同類產(chǎn)品相比，體積小

44、1/2，重量輕1/3，折疊時(shí)間為2-4秒，可隨意掛靠，攜帶便利。</p><p><b>　　3.4自行車功能</b></p><p>　　自行車除了作為一種交通工具，還具有健身、娛樂、競(jìng)賽等多方面功能。隨著高新技術(shù)的不斷提高，運(yùn)用越來越廣泛，功能越來越完備，出現(xiàn)了水陸兩用自行車、多檔變速自行車、登山越野自行車等多功能型自行車。</p><p>

45、;　　(1)多檔變速自行車</p><p>　　變速裝置的形式很多，內(nèi)裝、外裝、手動(dòng)無級(jí)變速、電氣式自動(dòng)無級(jí)變速、流體變速、細(xì)繩式、帶式、隨動(dòng)式、離合器式、磁力式、連桿式、摩擦離合器式、摩擦板式、離心力式、異型電機(jī)式、柱塞式、和諧傳動(dòng)、行星齒輪式、照相機(jī)光圈式、改變鏈輪徑、凸輪偏心式(帶行星齒輪和鏈輪)、橡膠變速式、滾珠螺絲變速等等。</p><p>　　外裝變速器直接接觸外部空間，變速的

46、范圍較大，多用于山地車。內(nèi)裝變速器暗藏于后花鼓中，由于設(shè)計(jì)的空間有限，變速的范圍較有限，一般用于城市內(nèi)騎行的輕便車。森威系列中的摩擦式換檔變速器，采用低接觸式走線方式和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)前、后自動(dòng)定位定檔工NDEX調(diào)速。它選用高強(qiáng)度的壓鑄鋁、塑脂件，采用旋轉(zhuǎn)手柄、GD型飛輪，具有預(yù)撥功能，使得工NDEX系統(tǒng)達(dá)到平順、準(zhǔn)確的變速性能。最新產(chǎn)品中還有通過電腦感應(yīng)和微型馬達(dá)來自動(dòng)進(jìn)行變速的全自動(dòng)內(nèi)變速系統(tǒng)。通過變速把上的電腦液晶FLGHT DEC

47、K電子顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)間、平均速度、騎行總距離等17種的功能。</p><p><b>　　(2)山地自行牟</b></p><p>　　山地自行車適于行駛在不平整的路面上。由Bertone公司和通用(GM)的子公司歐寶聯(lián)合開發(fā)的山地自行車，用一根管材構(gòu)成的龍骨代替了傳統(tǒng)的四邊形車架。此車將后輪，車鏈連接腳蹬子的中軸作成一體，減震器安裝在鎂管中，從而使得24速換檔機(jī)

48、構(gòu)中的鏈條張緊力不受到車輪跳動(dòng)的影響，解決了后懸掛系統(tǒng)的自行車經(jīng)常遇到的問題。</p><p><b>　　(3)遭震賽車</b></p><p>　　在登山自行車、下坡賽車上，為了降低自行車車輛重量，發(fā)揮乘騎者的最大極限，提高耐沖擊性，普遍采用高性能的前后叉避震設(shè)計(jì)，懸吊式后避震系統(tǒng)和彈簧壓迫式的傳動(dòng)系統(tǒng)。在把手、避震座管、立管等各部分均采用創(chuàng)新的材料，使自行車的“

49、減震”功能幾乎可以與機(jī)車相媲美。同時(shí)，為了減少抗風(fēng)阻系數(shù)，以往管狀的車身已逐漸為扁平的設(shè)計(jì)所代替。第四章車架造型設(shè)計(jì)</p><p>　　自行車創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括所示的各個(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)。</p><p>　　3.5人與自行車系統(tǒng) </p><p>　　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

50、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)系可由圖來進(jìn)行分析。</p><p>　　圖3.1人與自行車的關(guān)系</p><p>　　3.5.1人與支撐部件的關(guān)系  </p><p>　　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

51、的整體性，實(shí)現(xiàn)自行車的功能。從人機(jī)關(guān)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(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)換問題。 3

52、.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

53、力；另一</p><p>　　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。主要的基本技術(shù)參數(shù)有:前管軸線與地面夾角、

54、立管軸線與地面夾角p、傳動(dòng)中心距C、前后輪中心距D、中接頭中心離地距離E等。只有這些參數(shù)均趨于合理，才能保證自行車的穩(wěn)定性和操縱性。下面以大眾車為例，討論如何確定車架設(shè)計(jì)方案。</p><p><b>　　3.6.1基本原則</b></p><p>　　(1)自行車的性能是通過人來體現(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)

55、。</p><p>　　(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。</p><p>　　(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。</p><p>　　3.6.2結(jié)構(gòu)尺寸確定</p><p><b>　　(1)車架規(guī)

56、格</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)員下肢(大腿、小腿、腳)的長(zhǎng)短，決定車架的高度。上肢(上臂、下臂和手腕)的長(zhǎng)短與胸之和，決定車架的長(zhǎng)度。</p><p><b>　　(2)前角和后角</b></p><p>　　前角指前管對(duì)于車架的傾斜度。前角為710時(shí)，操縱性和穩(wěn)定性都比較好，確定其范圍為650 -750。賽車車架的前角更陡，

57、采用730-750，這樣在騎行時(shí)反應(yīng)快，速度靈活。坐管角取與前角相同，陡的角度可使騎車者前撲在中軸的上方，從而獲得較大的蹬力。后角指立管軸線與地面夾角。后角決定了騎行者在自行車上的重心位置，一般認(rèn)為在680 -73。范圍內(nèi)。當(dāng)傳動(dòng)中心距設(shè)定的值較小時(shí)，角度偏小，反之偏大。</p><p><b>　　(3)前又翹度</b></p><p>　　前叉翹度指前管中心線和前

58、輪軸之間的垂直距離。為提高自行車的的導(dǎo)向靈活性，一般取較小的值。</p><p><b>　　(4)上管長(zhǎng)度</b></p><p>　　從鞍立管接頭到前叉接頭的長(zhǎng)度，角度較陡的賽車車架相應(yīng)地使上管縮短了。這樣可使騎車者能下?lián)渲p手握住車把騎行，以減小風(fēng)的阻力并增強(qiáng)腳踏的力量。</p><p><b>　　(5)轉(zhuǎn)距</b>

59、;</p><p>　　為了減少自行車的重量，提高運(yùn)動(dòng)性能，必須考慮盡量縮短輪距。前、后輪中心距的尺寸大小與傳動(dòng)中心距有關(guān)，當(dāng)傳動(dòng)中心距較小時(shí)前、后輪中心距可取小一些，反之取大一點(diǎn)。</p><p><b>　　(6)后心距</b></p><p>　　從保證車架的剛性和良好的加速性能出發(fā)，盡量縮短后心距。</p><p&g

60、t;　　第4章 自行車零件的作用及三維建模</p><p><b>　　4.1 自行車簡(jiǎn)介</b></p><p>　　自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車等24個(gè)部件中，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)：</p><p>　　1.導(dǎo)向系統(tǒng)：有

61、車把、前輪、前叉等部件組成。騎乘者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。</p><p>　　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)。</p><p>　　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。</p><p&g

62、t;　　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。</p><p><b>　　4.2三維建模</b></p><p>　　4.2．1創(chuàng)建布局草圖</p><p>　　創(chuàng)建一個(gè)新的裝配體，在前視基準(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

63、稱修改成零件的名稱，如圖4.1自行車布局草圖。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)。</p><p>　　4.2.2自行車零件——車架</p><p>　　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)。</p><p>

64、;　　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)過焊接、組合而成，根據(jù)管材的長(zhǎng)</p><p>　　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</p><p>　　自行車、騎行舒暢的自行車等，決定這些因素的很多都來自于車架，同時(shí)車架的

65、</p><p>　　形狀決定了自行車的整體外觀、類型和騎行性能。</p><p>　　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。</p><p>　　由于自行車是依靠人體自身的驅(qū)動(dòng)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

66、穩(wěn)和輕快。</p><p>　　4.2.3自行車零件——車把</p><p>　　車把屬于自行車的導(dǎo)向部件，乘者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。</p><p>　　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。運(yùn)動(dòng)形自行車宜采用平把和下垂把，以手前置式為宜。<

67、;/p><p><b>　　圖4.2自行車車把</b></p><p>　　4.2.4自行車零件——前叉</p><p>　　前叉是自行車的導(dǎo)向部件之一。</p><p>　　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

68、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。</p><p>　　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)。</p><p>　　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。</p><p>　　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，人們又研究出

69、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分震動(dòng)而損壞。</p><p>　　4.2.5自行車零件——鞍座</p><p>　　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。

70、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)慣來確定。鞍座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮乘者舒適。</p><p>　　鞍座依靠鞍管與車架做鋼性連接，用來承受人體的重量。具體來說：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。</p><p>　　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。</p&

71、gt;<p>　　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。</p><p>　　鞍座夾：又稱鞍座卡，是由夾緊螺釘，座夾和夾板等組成，用來將鞍座固定</p><p>　　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)。</p><p>　　4.2.6自行車零件—

72、—車輪</p><p>　　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。</p><p>　　傳統(tǒng)的自行車車輪由輪胎（內(nèi)胎、外胎）、輻條，花轂等組成，其結(jié)構(gòu)造型其中，車輪的外胎又分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面寬，能全部裹住內(nèi)胎，著地面積比較大，能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，著地面積小適宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優(yōu)

73、點(diǎn)。外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地自行車的外胎寬度特別寬，花紋較深也是適應(yīng)越野山地用。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。</p><p>　　但近幾年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了脫離傳統(tǒng)的車輪——實(shí)體車輪，整個(gè)車輪都是一體的。這些造型奇特的車輪一般都用在運(yùn)動(dòng)型自行車上。</p><p>　　兩種類型的車輪相較，輻條

74、車輪較輕，但實(shí)體車輪更符合空氣動(dòng)力學(xué)原理。</p><p>　　4.2.7自行車零件——踏板組合件</p><p>　　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</p><p><b>　　1、腳蹬部件</b></p><p>　　腳蹬部件

75、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，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。</p><p><b>　　2、腳踏板</b></p><p>　　腳踏板可分為整體式腳踏板和組合式腳

76、踏板。無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。</p><p>　　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，過去的踏板其鞋底板自出力點(diǎn)中央至曲柄的距離都超過５２哪。近年來國(guó)外有新品，踏板軸的長(zhǎng)度縮短為４７ｒａｍ是可增加力矩的。</p><p><b>　　3、曲柄</b></p&

77、gt;<p>　　曲柄的長(zhǎng)度使用上，原則以下肢長(zhǎng)來調(diào)配，此外還得考慮項(xiàng)目的應(yīng)用，一般曲柄大眾化的尺寸，都是從16.5 cm起，每隔0.25 cm為一標(biāo)準(zhǔn)，到17.5 cm，(165、167.5、170、172.5、175)等五種，但實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)其尺寸的要求更為精密化。</p><p><b>　　4、鏈條</b></p><p>　　鏈條又稱車鏈、滾子

78、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)。4.2創(chuàng)建布局草圖</p><p>　　創(chuàng)建一個(gè)新的裝配體，在前視基準(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，如圖4.1自行車布局草圖。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)。</p><p><b>　　5

79、、鏈輪</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　6、飛輪</b></p><p>　　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，并通過鏈條與鏈輪相連接，構(gòu)成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　飛輪從結(jié)構(gòu)上可分為單級(jí)飛輪和多級(jí)飛

80、輪兩大類。</p><p>　　單級(jí)飛輪又稱為單鏈輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈等零件組成。單級(jí)飛輪的工作原理：當(dāng)向前踏動(dòng)腳踏是，鏈條帶動(dòng)飛輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)飛輪內(nèi)齒和千斤相含，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過千斤傳到芯子，芯子帶動(dòng)后軸和后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，自行車就前進(jìn)了。當(dāng)停止踏動(dòng)腳踏板時(shí)，鏈條和外套都不旋轉(zhuǎn)，但后輪在慣性作用下仍然帶動(dòng)芯子和千斤向前轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)飛輪內(nèi)齒產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，由此將芯子壓縮到芯子的槽口內(nèi)，千斤又

81、壓縮了千斤簧。當(dāng)千斤齒頂滑到飛輪內(nèi)齒頂端時(shí)，千斤簧被壓縮得最多，再稍微向前滑一點(diǎn)，千斤被千斤簧彈到齒根上，發(fā)出“嗒嗒”的聲響。芯子轉(zhuǎn)動(dòng)加快，千斤也很快在各個(gè)飛輪內(nèi)齒上滑動(dòng)，發(fā)出“嗒嗒”的聲音。當(dāng)反向踏動(dòng)腳踏時(shí)，外套反向轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)加速千斤的滑動(dòng)。使“嗒嗒”聲響的更急促。</p><p>　　多級(jí)飛輪是自行車變速裝置中的一個(gè)重要部件。多級(jí)飛輪是在單級(jí)飛輪的基礎(chǔ)上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鏈輪結(jié)合，組成各種不同的傳遞比

82、，從而改變了自行車的速度。</p><p>　　4.2.8自行車零件——后座、擋泥板、鏈盒</p><p>　　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：</p><p><b>　?。薄跄喟澹?lt;/b></p><p>　　擋泥板屬可選擇性部件，休閑自行車一般都會(huì)安裝，

83、但運(yùn)動(dòng)車一般以不裝擋泥板為宜，有時(shí)也可采用窄形擋泥板。</p><p><b>　　2、后座</b></p><p>　　后座又稱貨架，其功用主要用來承載，一般自行車都有安裝，運(yùn)動(dòng)車則很少安裝。后座的造型非常多，圖2-11及是比較常見的造型</p><p><b>　　3、車閘</b></p><p&g

84、t;　　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。</p><p>　　輪緣閘是一種通過機(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

85、響制動(dòng)的效果。常見的有：</p><p>　　普通閘：優(yōu)點(diǎn)為接觸面合理，制動(dòng)力矩大，制動(dòng)靈敏，剎車性能可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和安裝修理方便。</p><p>　　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)

86、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。</p><p><b>　　4.當(dāng)鏈盒</b></p><

87、p>　　4.3自行車整車三維模型</p><p>　　自行車設(shè)計(jì)在某種程度上是一種積累的過程。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)過程集成起來，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

88、條件下，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理和過程控制。</p><p>　　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，可以通過系統(tǒng)完成后的整車修改模塊來重

89、新生成，即通過相近造型的零件模型的替換再生得到。</p><p>　　圖4.1自行車的布局草圖</p><p>　　4.4自行車的爆炸視圖 </p><p>　　裝配爆炸圖是將裝配到一起的零部件分別移開，使設(shè)計(jì)人員可以更好地對(duì)裝配關(guān)系進(jìn)行分析和觀察?，F(xiàn)在不少CAD三維軟件，都可形象地模擬出裝配體各零件間的裝配和拆卸過程，并直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)畫。如圖所示，自行車的爆炸圖。該

90、軟件除可自動(dòng)根據(jù)裝配關(guān)系生成爆炸圖外，還提供了自動(dòng)和手動(dòng)相結(jié)合的方法生產(chǎn)爆炸圖，在手動(dòng)調(diào)整中可以對(duì)每個(gè)零件移出的方向、距離等進(jìn)行設(shè)定。</p><p>　　第5章 Solidworks simulation對(duì)自行車的結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　5.1 Solidworks Simulation</p><p>　　Solidworks Simulation作為So

91、lidworksCOSMOSWork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，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)快速解決大型問題。Solidworks Simulation提供了多種捆綁包，可滿足各項(xiàng)分析需要。</p><p><b>　　5.2線性靜態(tài)分析</b></p&

92、gt;<p>　　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)。</p><p>　　線性靜態(tài)分析有兩個(gè)假設(shè)。</p><p>　　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。</p><p>　　2.線性假設(shè)。載荷和所

93、引起的反應(yīng)力之間的關(guān)系是線性。</p><p><b>　　5.3結(jié)構(gòu)分析</b></p><p>　　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)來處理其運(yùn)動(dòng)特性。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。</p><p>　　在結(jié)構(gòu)分析中主要有三個(gè)方面：</

94、p><p><b>　　結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估</b></p><p>　　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)估就變得越來越復(fù)雜，越來越重要來了。</p><p><b>　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化</b></p><p>　

95、　將設(shè)計(jì)問題的力學(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題轉(zhuǎn)化為一系列近似的帶狀顯示約束問題，最后通過數(shù)學(xué)規(guī)劃法來解答。</p><p><b>　　3.有限元法</b></p><p>　　以有限元分析為基礎(chǔ)。可以分析產(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，通過建模和分析后，計(jì)算出結(jié)構(gòu)反應(yīng)（變形、應(yīng)

96、力、溫度等）。</p><p>　　5．4對(duì)自行車的力學(xué)分析</p><p>　　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)過程中越來越發(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)絹碓街匾曌陨硭玫纳瞽h(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

97、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程中能夠做到使顧客用的放心，安心。</p><p>　　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、日常使用等無時(shí)無刻不在影響著機(jī)械產(chǎn)品本身性能。當(dāng)產(chǎn)品的在使用過程中因?yàn)楫a(chǎn)品本身的問題給顧客的家庭或者企業(yè)本身帶來的傷害都是巨大的。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。</p>&l

98、t;p>　　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)過程中即可清楚明白在生產(chǎn)實(shí)際的過程中材料會(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)過程中盡量的去解決可以解決的問題，使其在以后的生產(chǎn)中和使用中減少或

99、者避免事故的產(chǎn)生。</p><p>　　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)問題所出現(xiàn)的不良現(xiàn)象。</p><p>　　5.4.1對(duì)前叉的分析過程</p><p>　　前

100、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。</p><p>　　1．首先確定前叉的材料類型：</p><p>　　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</p><p><b>　　5.3 運(yùn)行結(jié)果</b><

101、;/p><p>　　給前叉使加10MPa的載荷，則運(yùn)行的結(jié)果如圖所示：</p><p>　　可以看出，該零件上沒有顯示紅色的區(qū)域，說明它的安全系數(shù)大于1。實(shí)際上，該零件可以采用強(qiáng)度稍差的材料或是修正部分尺寸等措施來降低安全系數(shù)。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　目前，參數(shù)化設(shè)計(jì)已成為最熱門的應(yīng)用

102、技術(shù)之一，能否實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)也成為評(píng)價(jià)產(chǎn)品優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)，這是因?yàn)樗虾唾N近現(xiàn)代概念設(shè)計(jì)以及并行設(shè)計(jì)思想，工程設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)開始階段可快速草擬產(chǎn)品的零件圖，通過對(duì)產(chǎn)品形狀及大小的約束最后精確成圖。同一系列產(chǎn)品的第二次設(shè)計(jì)可直接通過修改第一次設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)參數(shù)不但可以驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果，而且影響產(chǎn)品的整個(gè)開發(fā)周期，設(shè)計(jì)參數(shù)可來自于其他系統(tǒng)。但國(guó)內(nèi)目前處于研究階段，本文就液壓缸的參數(shù)化設(shè)計(jì)為例，介紹了SolidWorks的二次開發(fā)工具和參

103、數(shù)化思想。在設(shè)計(jì)過程中重點(diǎn)了解液壓缸的結(jié)構(gòu)，這樣才能在參數(shù)化建模過程中知道要將那些參數(shù)設(shè)為變量。本此設(shè)計(jì)的的重點(diǎn)是基于VBA的SolidWorks的二次開發(fā)，VBA語言的應(yīng)用是整個(gè)參數(shù)化的主體。在此過程中用的工具就是SolidWorks自帶的宏。通過宏的錄制、編輯、運(yùn)行，掌握了API中一些函數(shù)的功能。從而實(shí)現(xiàn)液壓缸的各部件參數(shù)化，最終完成裝配體。</p><p>　　在SolidWorks軟件開發(fā)中，參數(shù)化設(shè)計(jì)方

104、法的研究已成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)，但目前的所有軟件還沒有一種完美地解決現(xiàn)今存在的一些問題。隨著各種參數(shù)化技術(shù)的相互融合，各種新技術(shù)的不斷發(fā)展，相信最終會(huì)出現(xiàn)能較完美實(shí)現(xiàn)參數(shù)化功能的技術(shù)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王建華、楊文通、胡鳳來.運(yùn)動(dòng)自行車車架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì). 北京工業(yè)大學(xué) ：185～230 </p>

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