1、吉 林 農(nóng) 業(yè) 科 技 學(xué) 院學(xué) 士 學(xué) 位 設(shè) 計(jì) 說 明 書論 文 題 目：腳踏式休閑車設(shè)計(jì) 年 級(jí) 專 業(yè)：20* 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名：* 學(xué) 號(hào)：* 指 導(dǎo) 教 師：于振文 評(píng) 閱 教 師： 明哲、蔣俊香 完 成 日 期：*年6月16日 吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院腳踏式休閑車設(shè)計(jì)腳踏式休閑車設(shè)計(jì)學(xué) 生: *專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師: 于振文摘 要經(jīng)過了追求物質(zhì)生活的年代，人們開始追求真正健康的生活方式。選擇“綠色出行”也成為人們?cè)谶x擇開私家車、坐公交車之外的一個(gè)選擇。休閑車無噪音、無污染、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、使用和維修方便，既能作為代步和運(yùn)載貨物的工

2、具，又能用于體育鍛煉，因而為人們所廣泛使用。此次的研究目的是設(shè)計(jì)一種新型的腳踏式休閑車，可供四人騎行，使其行駛平穩(wěn)省力。這種休閑車主要適應(yīng)于人們?cè)诮∩怼⑦\(yùn)動(dòng)、休閑、旅游等戶外活動(dòng)使用，并且更多的是讓人們環(huán)保意識(shí)的增加和崇尚自然的心態(tài)使然。休閑車設(shè)計(jì)涉及到大量計(jì)算和技術(shù)問題，本設(shè)計(jì)將利用SolidWorks2011、Auto CAD 2007等軟件從模型出發(fā)到一整部休閑車成型的介紹。雖然在當(dāng)今社會(huì)，有更多可選擇的新型交通工具可供人選擇，但在提倡低碳生活的今天，休閑車作為綠色交通工具更被人們所青睞。因此對(duì)休閑車進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析研究具有重要意義。- -腳踏式休閑車設(shè)計(jì)Pedal Type Recr

3、eational Vehicle Design Name: *Major: Mechanical Design, Manufacturing and AutomationTutor: YuzhenwenAbstract After the pursuit of material life，people begin to pursue the true health life style. " Green travel" has become in the choice to open the car，bus outside of a choice. Recreational

4、 vehicle no noise，no pollution，light weight，simple structure，low cost，convenient to use and repair， as both travel and cargo carrying tool，and can be used for physical exercise，which are widely used for people. The aim of this study is to design a new pedal type recreational vehicle，but 4riding，so t

5、hat the smooth running and labor. This recreational vehicle is mainly suitable for the people in the fitness，sports，leisure，tourism，and other outdoor activities，and more it is to let the people environmental protection consciousness increase and advocating the natural attitude.Recreational vehicle d

6、esign involves a large number of calculations and technical problems，this design will use the SolidWorks2011，Auto CAD 2007software from a model to a whole recreational vehicle molding introduction. Although in today's society，have more choice of new vehicles to choose from，but in the low carbon

7、life today，recreational vehicle as a green vehicle，more people favor. So the recreational vehicle design and analysis research has important significance.- II -目 錄摘 要IAbstractII1 引言11.1 選題背景11.2 休閑車的總類和組成21.3 目前休閑車的研究現(xiàn)狀31.4 研究的基本思路和目的51.5 現(xiàn)代休閑車的發(fā)展歷程概述61.5.1 現(xiàn)代休閑車的發(fā)展61.5.2 休閑車向多樣化、人性化、高科技化路線發(fā)展71.5.3

8、概念休閑車的發(fā)展72 休閑車設(shè)計(jì)的要點(diǎn)102.1 人體工程學(xué)分析及車身底盤尺寸的初定102.1.1 人性化設(shè)計(jì)在休閑車中的應(yīng)用102.1.2 底盤尺寸的初步確定152.2 驅(qū)動(dòng)、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)162.2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)162.2.2 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)182.3 自行車鏈條的設(shè)計(jì)192.3.1 自行車鏈條的特點(diǎn)及主要的失效形式192.3.2 鏈條的各參數(shù)的確定203 休閑車各部分的選材及質(zhì)量評(píng)估213.1 常用材料及特點(diǎn)213.2 材料的選擇243.3 連接件分析校核243.4 休閑車行駛阻力分析254 最終設(shè)計(jì)尺寸及3D模型的完成274.1 軸、鏈、輪及標(biāo)準(zhǔn)件的校核裝配27參 考 文 獻(xiàn)29

9、致 謝30腳踏式休閑車設(shè)計(jì)1 引言1.1 選題背景休閑車是一個(gè)很泛的概念，包含山地車、折疊車、三輪車以及四輪、多輪休閑車等等。休閑車大家族之一的休閑車更因?yàn)橛猛緩V泛而被熟知。休閑車又叫腳踏車或單車，一般以人騎上腳踩踏板驅(qū)動(dòng)；休閑車則一般有26個(gè)輪子，由手搖或座式、躺式腳踏等不限方式驅(qū)動(dòng)。英文bicycle或bike的bi意指二而cycle意指輪。在中國大陸、臺(tái)灣、新加坡，通常稱為“休閑車”或“腳踏車”，在香港、澳門則通常稱為“單車”。學(xué)術(shù)上通常將小型陸上車倆統(tǒng)稱為休閑車，在表達(dá)上具有靈活、限制少、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。因而此次選題涉及到休閑車、山地車等概念問題時(shí)統(tǒng)一用休閑車概述，這里不再贅述。經(jīng)過了

10、追求物質(zhì)生活的年代，人們開始追求真正的健康的生活方式。人們對(duì)于休閑車的需求也越來越高。選擇“綠色出行”也成為人們?cè)谶x擇開私家車、坐公交車之外的一個(gè)選擇。休閑車無噪音、無污染、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、使用和維修方便，既能作為代步和運(yùn)載貨物的工具，又能用于體育鍛煉，因而為人們所廣泛使用。從休閑車的誕生，已經(jīng)將近兩百年的歷史了。從最初的木制到鐵制，蹬地前進(jìn)到蹬踏前進(jìn)，單一車種到多車種從1791年到1888年，休閑車的發(fā)明和改進(jìn)，經(jīng)歷了近100年中這些發(fā)明者的不懈奮斗，基本奠定了現(xiàn)代休閑車的雛形。時(shí)至今日，休閑車已成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的代步工具。此次的選題源于緩解緊張的生活節(jié)奏。

11、進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們的生活節(jié)奏變得越來越快，工作的壓力，家庭的負(fù)擔(dān)，生活的艱辛，令原本就脆弱的生命不堪重負(fù)。于是在休閑之余，如何釋放心情，緩解緊湊的生活步伐，已悄然成為現(xiàn)代人的需求。而在今天這個(gè)提倡低碳環(huán)保的時(shí)代，休閑車則成為了休閑時(shí)光的良好選擇。休閑車是人們?nèi)粘Ｉ钪嘘P(guān)系最密切的交通工具之一。休閑車在20世紀(jì)初至少20世紀(jì)中期，是人們的主要出行交通工具，隨著社會(huì)現(xiàn)代化進(jìn)程的發(fā)展，摩托車，小轎車等各式新型交通工具逐步進(jìn)入了人們的生活，逐漸代替了休閑車。20年前，北京市休閑車出行比例曾為60%以上。然而，經(jīng)過城市交通機(jī)動(dòng)化浪潮多年蕩滌，2009年年初，有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，北京市民的休閑車出行比例只有

12、19.7%，比2008年初下降了0.6%。過去20年間，北京市休閑車出行在交通出行方式中所占的比例呈逐年遞減趨勢(shì)。然而隨著汽車數(shù)量的不斷增加，馬路上常常被擠得水泄不通。引擎聲、喇叭聲讓人得不到片刻安寧。更為可怕的是，汽車排放出的有害氣體正逐漸的地毀壞著人類生存的環(huán)境。相比較而言，休閑車無污染、無噪聲、占地少、價(jià)格低廉，有利于身體健康。而哥本哈根世界氣候大會(huì)的召開，更是提出了低碳生活，這促使休閑車以公共的形式回歸成了必然的趨勢(shì)因此，休閑車設(shè)計(jì)，一方面要滿足消費(fèi)者的需求，使休閑車具有功能性，人性化，另一方面要符合當(dāng)前社會(huì)科技發(fā)展的要求，具有時(shí)代性。腳踏式休閑車是一種基本的出行交通工具。雖然在當(dāng)今社

13、會(huì)，有更多可選擇的新型交通工具可供人選擇，但在提倡低碳生活的今天，腳踏式休閑車作為綠色交通工具更被人們所青睞，并成為人們生活中不可分割的一部分。因此，對(duì)于休閑車的設(shè)計(jì)則更應(yīng)該以人為本，使得休閑車更具功能性，實(shí)用性和娛樂性，同時(shí)滿足各個(gè)不同消費(fèi)群體的個(gè)性要求。因此對(duì)腳踏式休閑車進(jìn)行人性化設(shè)計(jì)和分析研究是具有重要意義的。1.2 休閑車的總類和組成休閑車的種類很多，按照輪胎直徑大小分，休閑車可以分為五類輪徑71厘米（28英寸）的休閑車，輪徑69厘米（27英寸）的休閑車，輪徑66厘米（26英寸的休閑車），輪徑61厘米（24英寸）的休閑車和小輪徑（61厘米以下的），如輪徑51厘米的，41厘米的，30厘米

14、的，25厘米的等）休閑車。若按照休閑車使用環(huán)境，按照乘騎的輕便程度和載重量的多少分化，休閑車總類可分為以下幾種：（1）公路休閑車（Road bicycle）用來在平滑公路路面上使用的車種，輪徑一般比較大，在公路上行駛的效率比較高。（2）場(chǎng)地休閑車（Track bicycle）用于室內(nèi)比賽車（用于橢圓形的軌道），一般來說，這種車沒有剎車系統(tǒng)(煞車)，沒有變速器，且沒有可逆轉(zhuǎn)的飛輪。（3）山地休閑車（Mountain bike）設(shè)計(jì)為騎乘于山區(qū)的車種，通常具有變速器可以根據(jù)齒輪變化檔位，一般情況下都具有變速器，有些安裝于前叉部位，有些安裝于坐墊部分，并且輪胎的紋理都經(jīng)過了防滑設(shè)計(jì)。（4）落山休閑車

15、（Downhill bike）英文簡(jiǎn)稱為DH。是山地休閑車的一個(gè)分支，一般來說其配置與山地休閑車相同，但是避震設(shè)施更完善，其主要用途用于從山地向下沖刺的極限運(yùn)動(dòng)。（5）臥式休閑車（Recumbent）一種休閑用的休閑車，與傳統(tǒng)休閑車結(jié)構(gòu)不一樣，主要用于度假場(chǎng)所。（6）沙灘休閑車（beach cruiser）其輪胎的紋理比較大，且一般情況下沒有手剎（配置倒剎），常常用于海邊或者其他旅游場(chǎng)所，由于常適用于海邊，因此其主要講究的是烤漆和防銹噴漆。（7）公路休閑車（Cross-cycling）起源于公路車，其主要特點(diǎn)是坐墊位置高，輪胎橫截面薄，騎行受到的阻力最小，在高速公路上騎行熟讀相當(dāng)?shù)目臁＃?）雙

16、人/多人旅行協(xié)力車（Tandem bicycle）由兩人以上協(xié)同出力，由第一位控制方向，后者只用騎行。（9）折疊車（Folding bicycle）可折疊式的休閑車，折疊后占用面積小，常用作短途代步工具。休閑車的組成大部分的休閑車都由以下零件所構(gòu)成休閑車體部分：包括前叉（前叉避震）、車架，前叉碗組，車把，鞍座等，為休閑車的主體。休閑車的傳動(dòng)部分：包括了鏈條，曲柄，飛輪，大齒盤，轉(zhuǎn)動(dòng)中軸，由人驅(qū)動(dòng)腳踏，通過以上零件，驅(qū)動(dòng)休閑車的前行。轉(zhuǎn)動(dòng)部分：包括輪胎，車圈，內(nèi)胎，輻條，花鼓燈。警示裝置：包括車閘剎車、摩電燈、車玲、反光片等。附件：如菜籃，后貨架，打氣筒，備用內(nèi)胎等，同時(shí)許多高檔變速車還配有變速

17、器和控制器等。1.3 目前休閑車的研究現(xiàn)狀休閑車是歐洲工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，從1790年法國人西布拉克制造的第一臺(tái)休閑車起。休閑車由原先單純出行工具，發(fā)展成了現(xiàn)在的休閑，娛樂，短途換乘工具。隨著世界倡導(dǎo)綠色環(huán)保以及健康的意思增加，休閑車重新回到了人們的視線。在歐美許多國家，政府通過修路、制定法規(guī)和優(yōu)化道路管理保障騎車者的安全，以此激勵(lì)并促使休閑車成為重要交通工具。同時(shí)，休閑車也成為歐美市民喜愛的運(yùn)動(dòng)方式。美國去年的休閑車銷售量達(dá)到2000萬輛。休閑車即是代步工具，又是健身工具，騎休閑車上班成為一種健康的生活時(shí)尚。不僅如此，美國參議院還通過法案，用稅收優(yōu)惠鼓勵(lì)雇主給騎車上班的雇員每月40美元到100美

18、元的補(bǔ)貼。在瑞士，騎休閑車旅行蔚然成風(fēng)，既可鍛煉身體，又可以擁抱美麗的大自然，盡情欣賞秀麗的風(fēng)光，以及參觀沿途的名勝古跡，這與在高速公路上驅(qū)車呼嘯而過相比，完全是另外一番情趣。由此可見國外對(duì)休閑車的重視。在休閑車研究上，國外建立了一整套詳細(xì)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)體系，今一百年來的設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)休閑車有著深刻的影響，而國外設(shè)計(jì)者對(duì)此研究得比較透徹，在休閑車設(shè)計(jì)創(chuàng)新方面，以用戶的舒適，方便，安全，等人性化設(shè)計(jì)為考慮起點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，1930年，第一臺(tái)用于軍用使用的折疊休閑車誕生，開拓了折疊車的歷史。其次，國外對(duì)休閑車的材料研究處于領(lǐng)先地位。在20世界初期，歐洲休閑車基本完成了完善休閑車各部件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，在20

19、世紀(jì)40年代，鋁合金的休閑車在歐洲研制成功，并于50年代開始出現(xiàn)于各大市場(chǎng)。1948年，日本設(shè)計(jì)了第一款競(jìng)技休閑車，并且在1956年設(shè)計(jì)更現(xiàn)代的女性休閑車。20世紀(jì)70年代，英國人Brompton發(fā)明了小型的鋁合金折疊休閑車，改變了人們對(duì)折疊休閑車的使用理念。隨后，國外對(duì)休閑車材料有了回歸性的研究，2008年，歐洲有竹子制作成的休閑車，還有寶馬公司設(shè)計(jì)的眾多概念休閑車。我國休閑車行業(yè)很發(fā)達(dá)，年產(chǎn)量超過3000輛以上，全國的休閑車超過1.5億，因此素有休閑車王國之稱。當(dāng)近代中國遭遇西方文明的侵襲，上海成為最先接觸西方文明的城市。19世紀(jì)50年代上海在洋務(wù)運(yùn)動(dòng)的帶領(lǐng)下，在滬的中國人親身體驗(yàn)到了西方

20、的先進(jìn)科技。電報(bào)，煤氣燈、電燈、火輪車、縫紉機(jī)等新鮮的科技文化帶給了國人便捷與新奇。與此同時(shí)，休閑車也在此時(shí)進(jìn)入了上海灘。據(jù)上海新報(bào)1868年11月24日記載：“茲見上海地方有休閑車幾輛，乃一人坐于車上，一輪在前，一輪在后，人用兩腳尖點(diǎn)地，引輪而走。又一種，人如踏動(dòng)天平，亦系前后輪，轉(zhuǎn)動(dòng)如飛，人可省里走路。獨(dú)一人見之，相見者多矣。”當(dāng)時(shí)使用休閑車的人非常少，即使有，也是黃發(fā)碧眼的洋人。從休閑車的發(fā)展歷程看，此時(shí)此刻，休閑車在歐洲也屬于新型交通工具，但5是僅幾年后就已經(jīng)在上海可以見到，可見休閑車的魅力所在。在上海的洋人非常熱衷于使用休閑車，平時(shí)用于交通，閑暇時(shí)便于娛樂。后來隨著上海人口的逐漸增多

21、，休閑車也慢慢的進(jìn)入平常人家，到1900年左右，休閑車在上海已有幾百輛之多。此時(shí)，休閑車不再是一種奢侈品，而是一種文明，進(jìn)步時(shí)髦的象征。新中國成立后，我過休閑車生產(chǎn)得到迅速恢復(fù)和發(fā)展，創(chuàng)建了“永久”“飛鴿”等民族品牌，在上海，廣州，天津，青島等地的休閑車廠逐漸興建起來，并形成一定的生產(chǎn)能力。目前大部分省，市，自治區(qū)都能生產(chǎn)休閑車，其生產(chǎn)能力可達(dá)每分鐘生產(chǎn)76輛（1994年數(shù)據(jù)）。若將休閑車排成一行，每輛車以2米距離計(jì)算，我國一年生產(chǎn)的休閑車可以繞地球兩圈，大大滿足了國內(nèi)、國際市場(chǎng)人們用于旅游，娛樂，健身，運(yùn)輸方面的需要。近年來，由于休閑車經(jīng)濟(jì)，使用性強(qiáng)，無污染，還能增強(qiáng)體質(zhì)，所以外國又出現(xiàn)了重

22、新啟動(dòng)休閑車的趨勢(shì)，因而我國不少名牌休閑車還遠(yuǎn)銷到歐美，亞非，拉美等國家。但是，國內(nèi)休閑車的研究發(fā)展屬于跟風(fēng)狀態(tài)，一般只停留在產(chǎn)品的色彩搭配和對(duì)其他國外品牌風(fēng)格研究，或者直接抄襲國外的車型進(jìn)行二次開發(fā)。有的老式車型在國外流行了近10年左右才逐漸在中國市場(chǎng)流行，而許多廠商直接生搬硬套的以國外設(shè)計(jì)的尺寸適用于國內(nèi)使用人群上，這就造成了很多外觀和使用上的難題。當(dāng)然，國內(nèi)的休閑車研究生產(chǎn)也取得了驕人成果。例如在鞍座設(shè)計(jì)上，鞍座變成了T型，可使車架短小，而且螺絲直接連接鞍座，減少了調(diào)整工作量；車把研制成圓把，寬度為40厘米，比原來車把窄了10厘米，使得騎乘者有如開汽車的愉悅感。其次，90年代初我國也研制

23、成功了無鏈條休閑車，他克服了鏈條傳動(dòng)中，牙盤磨損、鏈打滑、掉鏈的缺點(diǎn)。它采用了連桿傳動(dòng)，提高了傳動(dòng)的機(jī)械強(qiáng)度，并設(shè)有內(nèi)變速擋裝置，爬坡快速、省力。隨后，新車型踏板式休閑車也在我國研制成功。該車改變了傳統(tǒng)的騎行方式，騎車人的腳步不再作圓周運(yùn)動(dòng)，而由騎車人上下踏動(dòng)踏板，踏板與一根曲軸相連，曲軸帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)。靠這種方式，克使騎車人做的集重比運(yùn)用到兩個(gè)點(diǎn)上，全化為使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力。這種改變能使騎車人省力不少。1.4 研究的基本思路和目的（1）到圖書館里查閱相關(guān)知識(shí)的書籍，上網(wǎng)搜集國內(nèi)外腳踏式休閑車最前沿的知識(shí)，對(duì)論題進(jìn)行深入、全面的了解，穩(wěn)步為論文的進(jìn)行打下良好基礎(chǔ)。 （2）從人機(jī)工程學(xué)，設(shè)計(jì)風(fēng)潮等角度

24、出發(fā)，以設(shè)計(jì)理論對(duì)休閑車的構(gòu)造和發(fā)展進(jìn)行研究，為休閑車設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。應(yīng)用SolidWorks2011三維軟件對(duì)休閑車主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其裝配合理，并確定車身各部分的尺寸使之與選用的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行配合。（3）到機(jī)械廠相關(guān)部門調(diào)查研究現(xiàn)有休閑車的現(xiàn)狀，做大量的資料整理，優(yōu)化并選材。（4）從人性化設(shè)計(jì)角度出發(fā)，對(duì)休閑車色彩，形態(tài)，使用方式，材料以及休閑車外型變化所受到的設(shè)計(jì)風(fēng)格進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)休閑車未來發(fā)展的趨勢(shì)。此次選題主要是設(shè)計(jì)腳踏式休閑車車身的造型，根據(jù)車身力學(xué)分析、人體工程學(xué)確定尺寸，主要涉及主要危險(xiǎn)截面強(qiáng)度分析，軸、鏈、輪的校核，零件公差配合等。本次設(shè)計(jì)基于SolidWorks201

25、1三維軟件，通過參數(shù)化的設(shè)計(jì)，更加方便設(shè)計(jì)者后期進(jìn)行修改。設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格遵循相應(yīng)設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)前就要進(jìn)行休閑車材料的選材，按照選材標(biāo)準(zhǔn)與選材原則進(jìn)行選材。1.5 現(xiàn)代休閑車的發(fā)展歷程概述1.5.1 現(xiàn)代休閑車的發(fā)展人類從木質(zhì)材制造出第一輛休閑車發(fā)展到基本定型的近代休閑車，用了近100年的時(shí)間。后來人們又花了整整一百年的時(shí)間對(duì)休閑車進(jìn)行不斷的改造，充實(shí)，完善和創(chuàng)新。20世紀(jì)之前的休閑車只是簡(jiǎn)單的對(duì)車身簡(jiǎn)單的改造，傳動(dòng)，完善基本功能等方面來達(dá)到使用的目的。例如，在休閑車上裝上變速裝置，使人們?cè)隍T行使可以根據(jù)路面條件的不同而選擇不同的速度。200多年來，休閑車無論在結(jié)構(gòu)造型，用材和用途方面

26、都發(fā)生了巨大的變化。從二戰(zhàn)結(jié)束后，50年起休閑車開始重新設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)風(fēng)格延續(xù)了“安全”的風(fēng)格，在結(jié)構(gòu)上從新進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先加上了封閉的鏈蓋，加上摩電燈，后貨架等設(shè)計(jì)，完善了休閑車整體性。此外，對(duì)男女士休閑車的設(shè)計(jì)風(fēng)格分別也逐漸明顯，男性風(fēng)格主要以硬朗的橫條三角車架為主，深色系列為色彩；而女士休閑車沿用了典型“荷蘭”風(fēng)格設(shè)計(jì)彎梁車架設(shè)計(jì)，便于女士上車，色彩除了黑色外，還另外采用了其他彩色系列。除此之外，休閑車還出現(xiàn)了各種分類例如，載重車，兒童車等等。從功能上對(duì)人們的需要進(jìn)行完善設(shè)計(jì)。隨著科技的不斷發(fā)展和新材料，與工藝的不斷出現(xiàn)，休閑車也在發(fā)展變化著，大體上休閑車變化將從以下幾個(gè)方便改進(jìn)。結(jié)構(gòu)造型上

27、發(fā)生顯著變化：出現(xiàn)了菱形車架，U形車架，整體塑料車架，雙管環(huán)形車架。菱形車架又出現(xiàn)了后叉和上管相接的加強(qiáng)式，上梁下移等多種形式，使車架結(jié)構(gòu)更緊湊、更新穎，并且強(qiáng)度更高。（1） 休閑車材質(zhì)發(fā)生重大突破：改變了過去只用鋼材的局面，車架用塑料，碳纖維，鋁合金等。泥板，連蓋用不銹鋼，塑料制成。中軸部件鏈輪，鏈條也用塑料制品等。（2） 花色由單一向多色發(fā)展：車架出現(xiàn)彩斑，彩色或兩色過度等，色調(diào)明快，色彩變化無窮。同一色彩分為有光，無光兩大類。商標(biāo)，標(biāo)牌也采用滌綸貼花使車身變得五光十色。品種更加豐富：有了不同總類的變速車，又出現(xiàn)了各種不同樣式的山地車。（3） 運(yùn)動(dòng)車的騎行速度越快，騎行方式也由直坐式變成仰

28、坐式，有些還模仿汽車的做法，設(shè)計(jì)出具備有流線型外殼。（4） 休閑車由整體式發(fā)展為折疊式，便于攜帶。瑞典微型休閑車公司生產(chǎn)一種輕便折疊休閑車，車身廠0.83米，重8.5公斤，用一只手可以提起來，車身有六個(gè)“關(guān)節(jié)”。10秒鐘內(nèi)可以疊或打開，可帶乘坐公共汽車。在戰(zhàn)后60年代，科技迅速發(fā)展，各國設(shè)計(jì)師紛紛運(yùn)用了新型材料于休閑車上。1970年誕生于美國西岸的舊金山。當(dāng)時(shí)，一群熱衷于騎沙灘自行車在山坡上玩樂的年輕人，突發(fā)奇想：“要是能騎著休閑車從山上飛馳而下，一定非常有趣了。”于是便開始越野休閑車的設(shè)計(jì)制，正式命名為山地車則是在兩年后的事。從此，“速降競(jìng)技”作為體育比賽中的一個(gè)新項(xiàng)目嶄露頭腳，運(yùn)動(dòng)員騎山地

29、車沿著規(guī)定的下坡線路高速滑降，速度快者為勝，吸引了眾多的愛好者。休閑車雖然始于歐洲，但美國人發(fā)明的山地車卻一掃傳統(tǒng)的休閑車概念，將一股新風(fēng)吹遍全球。經(jīng)過100年的演變和改進(jìn)和發(fā)展，休閑車的設(shè)計(jì)無論從人機(jī)工程，色彩，造型等方面都有了很大的改進(jìn)，休閑車設(shè)計(jì)開始朝簡(jiǎn)潔、輕盈、美觀、多樣化、個(gè)性化和人性化的方向發(fā)展。1.5.2 休閑車向多樣化、人性化、高科技化路線發(fā)展設(shè)計(jì)者從第一輛休閑車設(shè)計(jì)出來起，考慮到第一個(gè)除騎行外的功能是裝載隨身物品，隨后出現(xiàn)了載貨架；為了騎行更快速安全，出現(xiàn)了變速齒輪，變速器，避震器；為了騎行更舒適，設(shè)計(jì)者改變了騎行方式。根據(jù)不同使用人群和消費(fèi)者量身定做的休閑車功能設(shè)備，逐漸完

30、善人們的生活，而未來休閑車的功能化發(fā)展則會(huì)更多樣化。人性化設(shè)計(jì)的口號(hào)是上世紀(jì)90年代提出的，而休閑車的設(shè)計(jì)亦是如此。從最初的休閑車的鏈條蓋封閉設(shè)計(jì)，到T型的鞍座設(shè)計(jì)，以及帶扣環(huán)的腳踏設(shè)計(jì)，無一不體現(xiàn)出人性化設(shè)計(jì)。根據(jù)不同的適用人群，騎行的姿勢(shì)也各有不同，比賽用車以流線型為主，而民用型休閑車以舒適為主。未來的休閑車會(huì)從人性化出發(fā)對(duì)休閑車設(shè)計(jì)更加的考究。從單速休閑車到三速，五速，發(fā)展到現(xiàn)在的二十七速的變速休閑車；變速器也由原來的旋鈕式發(fā)展為轉(zhuǎn)把式，指撥式，定位指撥式；避震器也由原來的單一后下叉避震，發(fā)展為雙肩前叉避震，鞍管避震等。休閑車的發(fā)展會(huì)朝著科技發(fā)展的方向前進(jìn)，其設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)朝導(dǎo)向一體化自行定

31、位，隨環(huán)境變速，趣味性發(fā)展。目前世界環(huán)境倡導(dǎo)無污染交通工具，因此休閑車成為綠色交通工具最佳產(chǎn)品，世界各國開始更重視休閑車的使用，因此對(duì)休閑車的設(shè)計(jì)要求則更高，它和其他產(chǎn)品一樣，伴隨著科技的進(jìn)步而發(fā)展的，其設(shè)計(jì)方向更傾向于人性化設(shè)計(jì)，多元化，形式多樣化，高科技化，功能化，輕量化，復(fù)古化設(shè)計(jì)發(fā)展。并且，隨著新興材料的開發(fā)技術(shù)越發(fā)成熟，舊的材料加工工藝將會(huì)被完善，而新興材料更會(huì)更大面積的運(yùn)用于休閑車設(shè)計(jì)上，除此之外，各種高科技產(chǎn)品將會(huì)有指向性的運(yùn)用于各種休閑車上。1.5.3 概念休閑車的發(fā)展人們?cè)趯?duì)日常休閑車設(shè)計(jì)的開發(fā)的同時(shí)，也對(duì)概念休閑車的發(fā)展很關(guān)注。IBDC（international bicy

32、cle design competition）由中國臺(tái)灣地區(qū)經(jīng)濟(jì)部技術(shù)處主辦全球休閑車設(shè)計(jì)比賽，是目前概念休閑車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要比賽，大賽從1995年舉辦至今，已經(jīng)經(jīng)過了15界，有最初的亞洲范圍為主的競(jìng)賽，成為今天真正意義上的國際大賽。圖1-1 “肯陶洛斯”四輪車如圖1-1所示，美國Segway公司推出一種奇特交通工具，取名為“肯陶洛斯”（半人半馬），現(xiàn)在只有它的原型，暫時(shí)還沒有開始批量生產(chǎn)，但是“肯陶洛斯”仍然引起人們極大興趣。據(jù)Segway公司網(wǎng)站報(bào)道，“肯陶洛斯”繼承了經(jīng)典Segway二輪車的全部主要性能，除此之外，它還擁有一系列附加特性。首先應(yīng)指出的是，“肯陶洛斯”是四輪車，但是騎車者不

33、僅可以變成半彎腰姿勢(shì)騎車，而且可以站著騎車。在站著騎時(shí)“肯陶洛斯”將會(huì)通過陀螺儀和微型計(jì)算機(jī)用后輪獨(dú)立保持平衡，而且復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)平衡系統(tǒng)使雙輪成所需角度在公路外越野。Segway公司證實(shí)，“肯陶洛斯”騎行者可以輕松地沿高低不平的路面行駛，逾越凹坑和洼地，能方便地改變車速，可加速到約35千米/小時(shí)，而原來的Segway二輪車行駛速度不越過20千米/小時(shí)。這里值得提出的是，在很多的概念休閑車設(shè)計(jì)中，都會(huì)取消休閑車車輪的輻條。如圖1-2所示，這樣設(shè)計(jì)的好處是減少風(fēng)力對(duì)輻條的阻力，并且不會(huì)發(fā)生輻條在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中夾到意外物品的可能。這樣的設(shè)計(jì)則要求新型概念輪胎所以的材料本身的硬度更大，韌性好，不易變形

34、，這也為未來材料的設(shè)計(jì)運(yùn)用埋下了伏筆。同時(shí)，該概念休閑車設(shè)計(jì)的座椅位置符合人體工程學(xué)，乘坐的姿勢(shì)可以讓使用者感覺輕便舒服。圖1-2 路上昆蟲概念車 2 休閑車設(shè)計(jì)的要點(diǎn)2.1 人體工程學(xué)分析及車身底盤尺寸的初定2.1.1 人性化設(shè)計(jì)在休閑車中的應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)座位一門新興的科學(xué)，是在20世紀(jì)50年代前后才發(fā)展起來的。然而，今天它已成為一切工程技術(shù)人員必不可少的工具。2000年8月，國際人機(jī)工程學(xué)學(xué)會(huì)（International Ergonomics Association）對(duì)本學(xué)科所轄的定義為：人機(jī)工程學(xué)是研究人與系統(tǒng)中相互之間因素的相互作用，以及應(yīng)用相關(guān)理論，原理，數(shù)據(jù)和方法來設(shè)計(jì)以達(dá)到優(yōu)化人

35、類和系統(tǒng)效能的科學(xué)。人機(jī)工程學(xué)專家旨在設(shè)計(jì)和優(yōu)化任務(wù)，工作，產(chǎn)品，環(huán)境和系統(tǒng)，使之滿足人們的需要，能力和限度。人機(jī)工程學(xué)將人類的需求和能力置于設(shè)計(jì)技術(shù)體系的核心位置，為產(chǎn)品，系統(tǒng)和環(huán)境的設(shè)計(jì)提供了與人類相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù)。追求實(shí)現(xiàn)人類和技術(shù)完善和諧融合的目標(biāo)。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，日趨完善化的設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)人的效能、安全、舒適和身心健康，在設(shè)計(jì)高效機(jī)的同時(shí)，充分考慮人的因素，反映人的需要，把人與機(jī)密切結(jié)合起來。但是，現(xiàn)行自行車，尤其是休閑、代步用普通自行車在這方面發(fā)展得不盡如“人意”，存在的問題主要是自行車的一些零部件尺寸不適于人。所以在保證高效的同時(shí)，有必要從人機(jī)工程學(xué)的角度對(duì)其做一些“人性化”的改

36、善。（1） 車座的分析與改進(jìn)大多數(shù)人長時(shí)間騎自行車，都會(huì)感到臀部疼痛。之所以如此，一部分原因是前傾式的騎車姿勢(shì)使騎車者會(huì)陰與車座前端產(chǎn)生磨擦，時(shí)間一久就會(huì)感到不舒服;一部分原因則是車座的尺寸與人體尺寸不符所致。 根據(jù)人體組織的解剖特性可知，坐骨結(jié)節(jié)處是人體最能耐受壓力的部位，身體的主要重量均由骨盆下的兩塊面積約為25 cm的坐骨結(jié)節(jié)承受，故車座后端寬度過小就會(huì)使坐骨結(jié)節(jié)處在鞍座外緣。這樣，身體的壓力使得坐骨結(jié)節(jié)被迫分離的趨勢(shì)過大，由此導(dǎo)致臀部的疼痛感。所以車座后端應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上適當(dāng)加寬。1 車座寬度。 車座后端的寬度應(yīng)根據(jù)人體坐骨結(jié)節(jié)間距(50 %的人群)加適當(dāng)余量而定。 女性骨盆的坐骨結(jié)節(jié)

37、間距約為23 cm ，男性骨盆坐骨結(jié)節(jié)間距約為20 cm。據(jù)此，車座寬度的適宜范圍:男式普通單車為2426 cm ，女式普通單車為2629 cm較合適。 鞍座前端細(xì)部寬度由會(huì)陰加較小余量確定，這個(gè)寬度不可過寬，否則會(huì)對(duì)會(huì)陰產(chǎn)生較大磨擦。 根據(jù)人體解剖學(xué)中的數(shù)據(jù)，可確定該寬度以68 cm為宜，具體尺寸如圖2-1所示。圖2-1 靠背示意圖（單位：cm）2 車座長度。人體處于坐姿時(shí)，坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣約1012 cm，據(jù)此，車座后端的長度范圍定為1012 cm。鞍座總長不同于一般工作椅的座深，鞍座的總長只需給騎車者以有限的支承穩(wěn)定性即可，因?yàn)榘白^長勢(shì)必影響大腿前后擺動(dòng)的靈活性。人體的會(huì)陰中心離坐骨

38、結(jié)節(jié)約半個(gè)大腿厚，鞍座總長由坐姿時(shí)臀部后緣到坐骨結(jié)節(jié)間距加上坐骨結(jié)節(jié)中心到會(huì)陰點(diǎn)間距加適當(dāng)余量而定。50 %的人體大腿厚約為13 cm，故在座長度范圍為2224 cm(余量約取5. 5 cm)。3 座面傾角。鞍座后傾一定的角度，一方面可使背部抵靠靠背，獲得支持，從而降低背肌靜壓;另一方面則可防止坐者從座緣滑出座面。鞍座后傾的角度不可太大，如果太大，身體勢(shì)必前屈作業(yè)，致使脊椎拉直，破壞正常腰椎曲線，形成一種費(fèi)力姿勢(shì)，一般后傾角在3°以內(nèi)為宜。另外，研究還表明，人在騎車時(shí)身體適當(dāng)前傾，人體的迎風(fēng)面積減小，更有利于發(fā)力和加速，如果靠背角為90°，前傾角在15°以內(nèi)，則相

39、當(dāng)于前傾座面與靠背夾角在105°以內(nèi)，屬坐姿的最小舒適范圍。 靠背對(duì)于脊椎部還能起適度的支持作用，肌肉緊張較小，背部壓力在椎骨上分布也較均勻。基于此，座面傾角設(shè)置成可調(diào)式，能在后傾與前傾坐姿的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，并可在任意角度鎖緊，騎車者可根據(jù)需要調(diào)整鞍座傾角。4 座墊。 長時(shí)間騎車，臀部不舒服的另外一個(gè)原因就是座墊軟硬不合適所致。鞍座加上座墊，人坐于其上，臀部壓力值大為降低，接觸支承面增大，使壓力分散。但是座墊不可過軟，過軟不僅增加了身體的不穩(wěn)定性，而且容易使人產(chǎn)生疲勞;過硬又會(huì)導(dǎo)致臀部痛楚或麻木。 座墊的軟硬應(yīng)以股骨頭剛好與座墊相接近，幾近接觸而無壓力為宜。測(cè)試數(shù)據(jù)表明:此時(shí)

40、臀部下陷約18 mm。另外坐墊材料必須透氣，且不易打滑，座墊應(yīng)縫制或釘在鞍座上，使其對(duì)起坐時(shí)的動(dòng)載有良好的彈性響應(yīng)。（2） 靠背的分析與設(shè)計(jì)長時(shí)間騎自行車的人感覺腰部最累，這是因?yàn)轵T車時(shí)，人處于一種前屈運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，坐姿屬于非自然姿勢(shì)。良好的坐姿，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤上，肌肉組織承受均勻的靜負(fù)荷，脊椎形狀最接近自然狀態(tài);而人處于非自然姿勢(shì)時(shí)，椎間盤內(nèi)壓力分布不均衡，故腰部產(chǎn)生酸痛、疲勞等不適感。要減輕腰部的不適感，在保證人體操作靈活性的同時(shí)，應(yīng)使人騎車時(shí)的坐姿接近自然坐姿。通常情況下，設(shè)置適當(dāng)?shù)目勘晨墒蛊诮档停笥?0°的靠背還可防止骨盆的旋轉(zhuǎn)，增加坐姿的穩(wěn)定性，基于上述原因與原

41、理，可考慮在自行車的鞍座后面設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)目勘常勘车木唧w尺寸如上圖2-1-1所示。1 靠背的高度。 靠背由肩靠和腰靠?jī)刹糠謽?gòu)成，腰靠的凸出部分壓入腰凹內(nèi)，以保證腰部得到充分支持，其水平截面為曲率不大的圓弧形，以適合于腰圓。 由于成年人腰椎部的中心位置約在座位上方2326 cm處，腰椎支點(diǎn)略高于此尺度，腰靠的高度至少要等于腰椎支點(diǎn)的高度，以支持背部重量，所以腰靠的高度在座面上方2632 cm處為宜。 為了使背部下方骶骨和臀部有適當(dāng)?shù)暮笸箍臻g，座面上方與靠背下部之間留一開口部分，其高度至少為12. 5 cm。2 靠背的寬度。 寬度由腰圍決定，腰圍以50 %的女性的腰圍為依據(jù)，靠背寬度為腰圍的1/

42、 3 ，50 %的女性腰圍為77. 2 cm，所以靠背寬度可定為26 cm。3 靠背的角度。 設(shè)為99°，該傾角的作用與座面傾角的作用相同。4 靠背的重量及材料。 靠背不易過重，太重，一方面增加了自行車的重量，另一方面則使自行車的重心后移，人騎車上坡時(shí)，容易引起翻車事故。 所以，靠背應(yīng)選用強(qiáng)度較好，質(zhì)量較輕的材料(如ABS塑料) ，并具有適當(dāng)?shù)膹椥裕栽黾邮孢m感。（3） 車把的分析與改進(jìn)1 車把的高度。 自行車的車把如果偏低，騎車者必須彎下腰，時(shí)間久了，就會(huì)感到腰酸背疼，胳膊疲勞。 車把的高度應(yīng)保證騎車者在騎車時(shí)處于自然坐姿或接近自然坐姿，并使頸關(guān)節(jié)、胸關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)和

43、肘關(guān)節(jié)處于舒適的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。2 車把的寬度。 經(jīng)實(shí)踐測(cè)量，當(dāng)車把的寬度接近于騎車者的最大肩寬時(shí)，人能夠自然舒適地握住車把，并能保持長時(shí)間不易疲勞。 中等身材(50 %的人群)的人最大肩寬，男為43.1 cm ，女為39.7 cm，因此，車把的寬度可定為39.743.1 cm。3 把手。 現(xiàn)行自行車的把手很多都是橄欖形的，其實(shí)這并不符合人機(jī)工程學(xué)原理，因?yàn)楫?dāng)手握把手時(shí)，手的屈肌和伸肌共同完成握把。 從手掌的解剖特征看，掌心部分的肌肉最少，指骨間肌和手指部分是神經(jīng)末稍滿布的部位;指球肌和大、小魚際是肌肉豐富的部位，是手部的天然減振器。 橄欖形的把手將會(huì)使掌心受壓受振，引起難以治愈的痙攣，也會(huì)引起疲

44、勞和操縱失誤。 把手的設(shè)計(jì)應(yīng)使操作者掌心處略有空隙，以減少壓力和摩擦力的作用。圖2-2 把手示意圖（單位：cm）圖2-2-a的把手形狀不合適，應(yīng)取圖2-2-b。把手的直徑太小，則扭矩隨之減小;若太大，則會(huì)減小握力，降低靈活性與作業(yè)速度，并使指端骨彎曲增加，長時(shí)間操作還會(huì)導(dǎo)致疲勞，比較合適的直徑為34 cm ，因此可把車把的直徑定為大端4 cm左右，小端3 cm左右。 把手的長度主要取決于手掌寬度，掌寬一般為7.19.7 cm，因此把手的長度可定為12 cm左右。4 車閘。 車閘的設(shè)計(jì)精度較高，而人手的抓握直徑在13 cm左右，所以，車閘直徑可定為13 cm左右，長度約等于把手長度。 車閘與把手

45、形成一個(gè)角度，此角度的設(shè)計(jì)因素是抓握空間，當(dāng)抓握空間寬度在4.58.0 cm時(shí)抓力最大，據(jù)此，可計(jì)算出車閘與把手的交角為40°。 至于把手與車閘的表面設(shè)計(jì)，應(yīng)保證能準(zhǔn)確抓握，不產(chǎn)生滑動(dòng)，所以它們的表面不能太光滑，要有一定的粗糙度。5 把手的彎度。 傳統(tǒng)的自行車把手為水平，這不符合人機(jī)工程學(xué)原理，因?yàn)檫@樣將會(huì)使手腕處于背屈狀態(tài)，腕部酸痛，握力減小，長時(shí)間操作還會(huì)引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀。 測(cè)試表明，把手與水平位置成10°左右效果最好，可以降低疲勞，并且容易操作，還使腕關(guān)節(jié)處于放松狀態(tài)。（4） 普通自行車的整體分析與改進(jìn)人的上體后傾一定角度的坐姿是最接近于腰椎曲度的正常姿勢(shì)

46、，而目前幾乎所有的自行車都使人的上身前傾，這就是為什么長時(shí)間騎車者的胳膊和腰感到很疲勞的原因所在。 一方面騎車者的上身重量有相當(dāng)一部分要由胳膊支撐，另一方面軀干前傾的姿勢(shì)使本來前凸的腰椎拉直甚至向后凹，破壞了正常的腰椎曲線。同時(shí)，因胸部向前傾伏，這勢(shì)必會(huì)增加會(huì)陰與車座前端的磨擦，長期如此，可導(dǎo)致泌尿生殖系統(tǒng)損傷、充血或發(fā)生局部炎癥。 對(duì)女性來說，會(huì)陰與車座前端的磨擦，容易引起感染和疾病。 所以對(duì)于休閑、代步用普通自行車而言，座面傾角可調(diào)整成后傾，這樣前傾式的騎車姿勢(shì)可適當(dāng)后傾一定角度。基于以上的分析，選擇了50 %的人群騎車時(shí)舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的尺寸，其數(shù)據(jù)見表2-1。表2-1 50%的人群在舒適

47、調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的尺寸身體部位舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)角度/°身體部位舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)尺寸/cm肩關(guān)節(jié)前后擺：40 肩高男：59.8女：55.6上下擺：25上臂長男：31.3女：43.8肘關(guān)節(jié)彎曲角度：110大腿長男：46.5女：43.8軀干后傾角度：90小腿加足高男：41.3女：38.2一般狀態(tài)下，站姿時(shí)自然視線低于水平面10°，坐姿時(shí)自然視線低于水平線15°。2.1.2 底盤尺寸的初步確定休閑車底盤應(yīng)有合理的設(shè)計(jì)方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進(jìn)行必要的人機(jī)工程學(xué)分析，確保能滿足使用者的舒適、美觀以及安全性要求。在模型設(shè)計(jì)中，尺寸方案不合理，后續(xù)的配合零件設(shè)計(jì)就無法保證。底

48、盤尺寸方案的確定是休閑車底盤設(shè)計(jì)方案中首先要解決的問題。根據(jù)上述要求，參考一些優(yōu)秀設(shè)計(jì)者的尺寸數(shù)據(jù)。到這里，尺寸方案已經(jīng)初步確定。考慮到休閑車的用途范圍及所加工的工件大小，所以這樣一個(gè)類似汽車的構(gòu)架。具體的構(gòu)型及尺寸數(shù)據(jù)分別見圖2-3大體框架圖、圖2-4 底盤尺寸圖。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，日趨完善化的設(shè)計(jì)更強(qiáng)調(diào)人的效能、安全、舒適和身心健康，在設(shè)計(jì)高效機(jī)的同時(shí)，充分考慮人的因素，反映人的需要，把人與機(jī)密切結(jié)合起來。但是，現(xiàn)行自行車，尤其是休閑、代步用普通自行車在這方面發(fā)展得不盡如“人意”，存在的問題主要是自行車的一些零部件尺寸不適于人。所以在保證高效的同時(shí)，有必要從人機(jī)工程學(xué)的角度對(duì)其做一些“

49、人性化”的改善。圖2-3 大體框架圖圖2-4 底盤尺寸圖2.2 驅(qū)動(dòng)、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.2.1 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)考慮到我國鏈條的生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀，以及國際上許多國家的鏈節(jié)距均用英制單位，我國鏈條標(biāo)準(zhǔn)GB/T1243-1997中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位。同時(shí)，在國際GB/T1243-1997中規(guī)定了最大和最小齒槽形狀及其極限參數(shù)。節(jié)距P=12.7mm齒高=4mm小齒輪齒數(shù)Z=16滾子直徑=7.92mm齒側(cè)圓弧半徑=0.12×7.92×（16+2）=17.11mm滾子定位圓弧半徑=0.505×=4.00mm滾子定位角=分度圓直徑d=65.10mm齒頂圓直徑=75mm

50、齒根圓直徑df=d-d1=65.10-7.92=57.18mm確定的最大軸凸緣直徑=P×-1.04×h2-0.76=50.53mm齒寬=0.93b1=0.93×7.85=7.30mm齒側(cè)倒角=0.13×12.7=1.65mm齒側(cè)半徑=P=12.7mm材料：15、20號(hào)鋼中心距=468mm鏈長節(jié)數(shù)=112抗拉載荷8000N銷軸：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（GB/T119-1986）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)按銷的抗剪切強(qiáng)度校核，對(duì)45號(hào)鋼，取=80Z為銷數(shù)，R為載荷，直徑d=10mm，l=1895mm(為5的倍數(shù))。最終成型的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)見圖2-5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖。圖2-5驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖此次休閑車

51、采用模塊化設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)亦完全可以外購，選擇合適的廠家獲得配件。2.2.2 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這里制動(dòng)系統(tǒng)所用的零件均可以通過市場(chǎng)外購，因此不再贅述。導(dǎo)向系統(tǒng)采用雙人同時(shí)控制，可以最大限度的增加轉(zhuǎn)向力，避免事故的發(fā)生。而且在使用者的以后使用中通過練習(xí)，更加可以增加人際切合度，使得騎行更加順暢，大大降低不安全因素。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，在故障發(fā)生率上更加優(yōu)于其他產(chǎn)品。具體的原理見圖2-6導(dǎo)向系統(tǒng)圖。圖2-6 導(dǎo)向系統(tǒng)圖2.3 自行車鏈條的設(shè)計(jì)2.3.1 自行車鏈條的特點(diǎn)及主要的失效形式自行車鏈條的特點(diǎn)： 自行車鏈條的傳動(dòng)屬于鏈傳動(dòng)中的單排鏈,具有中間撓性件的傳動(dòng)類型.自行車鏈條的制造和安裝的要求較

52、低,對(duì)應(yīng)的鏈輪和飛輪齒的受力較好,承載能力較大,有一定的緩沖和減振功能,中心距較大而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.同時(shí)鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高,鏈條對(duì)前后軸的拉力較小,尺寸更為緊湊,能在惡劣的環(huán)境下工作.它的缺點(diǎn)是不能保持瞬間傳動(dòng)比的恒定,工作時(shí)有噪音，摩損后會(huì)發(fā)生跳齒等。但總的說來，自行車傳動(dòng)系統(tǒng)中利用鏈條來傳動(dòng)是利大于弊的。自行車鏈傳動(dòng)的主要失效形式有：鏈條的疲勞破壞：在傳動(dòng)過程中，鏈條元件受變應(yīng)力的作用，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，鏈條發(fā)生疲勞斷裂，滾子發(fā)生沖擊疲勞斷裂。鏈條鉸鏈磨損：導(dǎo)致這種磨損的主要原因是因?yàn)殒湕l的總長伸長，從兒使鏈條的垂度增加，增大動(dòng)載荷，發(fā)生振動(dòng)，引起跳齒，加大噪音以及其它破壞。鏈

53、條鉸鏈膠合：潤滑不當(dāng)或轉(zhuǎn)速過高時(shí)，組成鉸鏈副的銷軸和襯套的磨損表面易發(fā)生膠合破壞。鏈條的靜強(qiáng)度破壞：低速重載的鏈條過載時(shí)，易發(fā)生靜強(qiáng)度不足而破壞。2.3.2 鏈條的各參數(shù)的確定根據(jù)GB/T 1243-1997 選擇 自行車ISO鏈號(hào) 08A-1-112，GB/T 1243-1997（因鏈條必須符合變速要求）。參數(shù)為節(jié)距P=12.7mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b18.2mm，內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b12.4mm，排距pt=14.38，抗拉載荷為13.8kN。內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1=7.85mm，滾子直徑d1=7.92mm，銷軸直徑d2=3.98mm，內(nèi)鏈節(jié)高度h2=12.07mm，中心距a0=468mm。3 休閑車各部分的選材

54、及質(zhì)量評(píng)估3.1 常用材料及特點(diǎn)材料是實(shí)現(xiàn)休閑車設(shè)計(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，離開了材料及輔助材料的材性與工藝，其設(shè)計(jì)只能是一種抽象存在，無法體現(xiàn)其存在的意義和價(jià)值。就其主要構(gòu)件車架而言，休閑車車架的材料有已往使用的鉻鋁鋼以外、還有鋁、鈦、碳纖、鎂等不斷出現(xiàn)新材料。其中鋼制的車架最便宜，不過重量也最重，表面的油漆脫落后便有生銹的危險(xiǎn)，所以平時(shí)在保養(yǎng)上要下功夫。再高級(jí)點(diǎn)就是鋁合金，重量較輕，但是需要較粗的管徑才能達(dá)到與鋼管相同的強(qiáng)度，為大部分登山車所采用。表面拋光后整臺(tái)車呈現(xiàn)銀白色，很好看。碳纖維車架的特點(diǎn)是可以一體成型，不需要焊接，不過每個(gè)車架需要特殊的模具制造，成本也很高。鈦合金不但重量輕，不生銹，強(qiáng)度高

55、，材料特性最佳，不過原料昂貴，加工困難。（1） 鉻鉬鋼(FeCrMo)在休閑車的100年歷史當(dāng)中，鐵素材是剛性與重量方面都均衡的理想素材。鐵制車架的最大特征是可在各種成份，各種粗細(xì)厚薄的鐵管中，任意選擇所需要的鐵管進(jìn)行加快。因此可以選擇最適合于的尺寸、剛性、騎感的車架，這對(duì)于數(shù)毫米的差異也敏感的老車手來說是很有好處的。它的最大的缺點(diǎn)是比起其它的素材重(過去)。但是最近的鐵素材車架經(jīng)過熱處理，把薄的管道做成粗的管來使用，其重量不會(huì)輸給輕的合金。（2） 鋁合金(A1-Mg-Si，AlZnMg一(Cu)用鋁合金制作的車架。輕而價(jià)格低是它的優(yōu)點(diǎn)。但是從輕來說，當(dāng)前與鐵素材比較相差并不大。老車手對(duì)它的反

56、應(yīng)是雖輕但易彎曲。雖然經(jīng)過多次改進(jìn)，但是始終克服不了楊氏彈性模量低的缺點(diǎn)。最近的鋁合金車架，為了提高楊氏彈性模量，加大管道外徑，使用扁平管，或者對(duì)鋁管進(jìn)行熱處理等，制造出輕而有剛性的車架，這種最新的鋁合金車架對(duì)車手來說，具有足夠的輕量與剛性。鋁合金是純鋁中加入Mg，zn，si，cu等金屬的合金。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，加入其他金屬后顯著提高了機(jī)械性能。鋁合金車架的優(yōu)點(diǎn)：1 可以制作重量輕的車架鋁的比重輕但不夠硬，為了增強(qiáng)強(qiáng)度把它制成合金并施予熱處理。熱處理采用時(shí)效析出增強(qiáng)法，簡(jiǎn)單地說，在金屬內(nèi)形成一種妨礙金屬變形的物質(zhì)。在某種高溫下進(jìn)行熱處理時(shí)，會(huì)引起時(shí)效析出，若沒有經(jīng)過這個(gè)程

57、序的車架，也會(huì)引起常溫時(shí)效。就是說把車架放置在房間內(nèi)也會(huì)逐漸變強(qiáng)。2 長時(shí)問使用外觀不怎么變化。鋁本身是很容易受腐蝕的金屬，在空氣中幾乎不存在沒有被氧化的鋁，放置在空氣中馬上被氧化而形成很薄的氧化膜。該氧化膜幾乎是無色因此外觀上不容易發(fā)現(xiàn)變化(有時(shí)會(huì)發(fā)白)。鋁合金車架的缺點(diǎn)：1 鋁是彈性率及剛性低的材料。因此采用粗的管道，或者改變形狀如crossover管、padded管等。2 需要進(jìn)行熱處理必需進(jìn)行熱處理，否則強(qiáng)度不夠。（3） 鈦、鈦合金(Ti，TiAV)美國在60年代首次使用鈦合金來制作白行車車架。鈦合金給人的印象是輕而硬。早期的鈦合金車架，作為比賽用車，剛性不足，其車架不適合于長距離賽車。鈦金屬給一些人錯(cuò)覺，貴而稀有，實(shí)際上鈦是地球上埋藏量豐富的元素之一。只是由于合金的制作成本高，價(jià)格才較貴。鈦