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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(jì)開(kāi)題報(bào)告
題 目： 折疊式自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
系 別： 機(jī)電工程系
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
- 11 -
本科畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告
系別
機(jī)電工程系
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí)
姓名
學(xué)號(hào)
聯(lián)系方式
題目
折疊式自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、 選題背景（社會(huì)需求、生產(chǎn)實(shí)際的需求及必要性等）
自行車價(jià)格較為廉價(jià)，已然普遍到各家各戶，隨著“時(shí)尚、運(yùn)動(dòng)、健康、綠色、環(huán)?！崩砟畹纳钊肴诵?，自行車類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、材料、工藝、款式也跟隨市場(chǎng)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(jìn)入運(yùn)動(dòng)、休閑、娛樂(lè)、時(shí)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(shuō)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(biāo)的變化使其外觀更美；對(duì)自車上的每一個(gè)零件進(jìn)行精雕細(xì)琢的改進(jìn)，使其更合理、美觀；對(duì)自行車的材料上的選用與開(kāi)發(fā)。由此致使自行車功能上的變化也沒(méi)有很大的改變。
現(xiàn)今，我國(guó)經(jīng)濟(jì)基本處于長(zhǎng)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(huì)文化建設(shè)，其中，城市公用自行車既是城市建設(shè)的一個(gè)重要的投資點(diǎn)。而課題設(shè)計(jì)的折疊式自行車可讓如今越來(lái)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(huì)意義與社會(huì)價(jià)值。
二、課題設(shè)計(jì)
2.1課題的內(nèi)容
本題目是休閑娛樂(lè)類自行車,雙人并排坐自行車為主要設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)出可同時(shí)容納兩個(gè)人并排乘坐，并駕駛，動(dòng)力由兩個(gè)人共同提供，并且使用壽命長(zhǎng)，容易維修，可在路面長(zhǎng)時(shí)間行駛，安全性能高的自行車。對(duì)象多為親子或者情侶，因此應(yīng)達(dá)到省力，美觀，可營(yíng)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(guò)網(wǎng)絡(luò)，圖書館，實(shí)地考察，進(jìn)行了解，并綜合相關(guān)信息。掌握相對(duì)的市場(chǎng)行情，確定課題的研究社會(huì)意義及社會(huì)價(jià)值，知曉相關(guān)產(chǎn)品的工作原理及設(shè)計(jì)，從而應(yīng)用到本課題之中，做到保證本課題設(shè)計(jì)成果的時(shí)效性與先進(jìn)性。并又前期調(diào)查的總結(jié)，確定設(shè)計(jì)的主要方向，為接下來(lái)的設(shè)計(jì)工作做足準(zhǔn)備。
2.設(shè)計(jì)方案的選擇
經(jīng)上步驟確定課題設(shè)計(jì)的雙人并排坐自行車要點(diǎn)在：
a.保證該自行車運(yùn)行時(shí)雙人在體重較為懸殊時(shí)的行駛平衡
b.符合人體工程學(xué)，能達(dá)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(diǎn)確定相關(guān)設(shè)計(jì)方案，不同的問(wèn)題采取不同的應(yīng)對(duì)方案：
a. 采用三輪或四輪驅(qū)使機(jī)構(gòu)，保證自行車的運(yùn)行平穩(wěn)
b. 對(duì)于人體工程學(xué)，將經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的重心計(jì)算，確定合理的結(jié)構(gòu)，參考已有的自行車進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
c. 采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制車身大小，注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，多用自然圓角過(guò)度，輪胎設(shè)計(jì)合理，保證行駛平穩(wěn)，適當(dāng)增加吸振機(jī)構(gòu)
d. 調(diào)查市場(chǎng)上常見(jiàn)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(jiān)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(jì)，設(shè)計(jì)出適應(yīng)該車對(duì)象的外觀，并注重外表配色多樣化
3.設(shè)計(jì)工作的展開(kāi)
通過(guò)相關(guān)的資料以及之前步驟的準(zhǔn)備，以及已經(jīng)確定到的方案，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，精密計(jì)算，合理優(yōu)化。分析設(shè)計(jì)的受力，以及重心是否合理，以及力的計(jì)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(dòng)比的計(jì)算以及生產(chǎn)成本的計(jì)算，做出各個(gè)零件設(shè)計(jì)（部分標(biāo)配件直接確定標(biāo)配尺寸即可）。在零件選擇上，盡量采取標(biāo)配件為主，以減少生產(chǎn)成本，提高利潤(rùn)及普及率。該步驟使產(chǎn)品外形基本確定，說(shuō)明書基本完成。
4．最終檢驗(yàn)計(jì)算
對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行最終安全性計(jì)算，以及成本估算。人性化外觀設(shè)計(jì)，確保能夠吸引人眼球。推算產(chǎn)品前景，并進(jìn)行包裝性設(shè)計(jì)。
2.2課題的目的
課題主要以設(shè)計(jì)折疊式自行車的結(jié)構(gòu)為主，進(jìn)行一系列課題研究，從運(yùn)行原理到市場(chǎng)前景進(jìn)行有力的分析，讓該畢業(yè)設(shè)計(jì)達(dá)到可直接進(jìn)行生產(chǎn)的階段。填補(bǔ)市場(chǎng)上雙人并排坐自行車缺少的空缺，設(shè)計(jì)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(lái)。
社會(huì)上已有的折疊式自行車，而該設(shè)計(jì)比已有的前后座擁有更大的市場(chǎng)前景與相應(yīng)的社會(huì)意義。并且已有的折疊式自行車在平衡問(wèn)題上仍有欠缺，此次設(shè)計(jì)力求改變現(xiàn)狀，采取合理的方案，，以及驅(qū)動(dòng)時(shí)的省力與人性化問(wèn)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(kāi)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(yùn)輸工具的功能，開(kāi)始有了其他精神上的享受功能。本課題就休閑娛樂(lè)方向的自行車——折疊式自行車，有其一定的社會(huì)先進(jìn)性。從而避開(kāi)自行車行駛中的平衡問(wèn)題以及驅(qū)動(dòng)問(wèn)題等，降低設(shè)計(jì)難度，提高工作效率及節(jié)約設(shè)計(jì)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(jì)，便旨在要增加人與人之間的交流接觸，促進(jìn)人與人之間的互動(dòng)，從而達(dá)到其相應(yīng)的意義。而且該設(shè)計(jì)并排座則是在前后座的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步的表現(xiàn)出雙人設(shè)計(jì)的意義，對(duì)于其主要的使用群體，情侶及親子之間的互動(dòng)，有著比前后座更高的互動(dòng)力，能更好的營(yíng)造出溫馨浪漫的場(chǎng)景。
折疊式自行車在現(xiàn)今市場(chǎng)上依舊比較少見(jiàn)，其原因主要在于其市面已有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分不合理，使用的穩(wěn)定性不高。并且其價(jià)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(jiàn)。此次課題設(shè)計(jì)，力求設(shè)計(jì)出優(yōu)于市面原有的產(chǎn)品，完善折疊式自行車的缺點(diǎn)，真正意義上的讓折疊式自行車推廣出來(lái)。
此次的課題研究是個(gè)人能力一個(gè)綜合運(yùn)用，豐富設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，也是對(duì)自我能力的一次全面展示。通過(guò)計(jì)算各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)，全面的運(yùn)用了專業(yè)所學(xué)的知識(shí)，遇到問(wèn)題，努力思考，排除問(wèn)題的過(guò)程中，讓正要步入社會(huì)的我得到一次很好的綜合訓(xùn)練，鍛煉了自我的設(shè)計(jì)能力。而設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品因?yàn)橛衅湎冗M(jìn)性及實(shí)際應(yīng)用性，若資金許可，可接投入生產(chǎn)，達(dá)到從設(shè)計(jì)到實(shí)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(jī)械之一，是由許多簡(jiǎn)單機(jī)械組成的復(fù)雜機(jī)械。清朝康熙年間，黃履莊潛心研制了自行車?！肚宄笆反笥^》記載：“黃履莊所制雙輪小車一輛，長(zhǎng)三尺余，可坐一人，不須推挽，能自行。行時(shí)，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(jiàn)，他制造的自行車，前后各有一個(gè)輪子，騎車人手搖軸旁曲拐，車就能前進(jìn)，這是史料最早記載的自行車。黃履莊以后大約100年，法國(guó)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(guó)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(dòng)來(lái)推動(dòng)車子前進(jìn)。但仍然是前輪大，后輪小，看起來(lái)不夠協(xié)調(diào)，不穩(wěn)定。
1886年，英國(guó)的約翰.k.斯塔利，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度設(shè)計(jì)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(jìn)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(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用開(kāi)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(jì)的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。
1888年，愛(ài)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(lái)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(gè)劃時(shí)代的創(chuàng)舉，它增加了自行車的彈性，不會(huì)因路面不平而震動(dòng)；同時(shí)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(guó)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(diǎn)是采用菱形車架結(jié)構(gòu)，使得車身有更高的剛度和強(qiáng)度，后輪用鏈條驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)前叉直接把握方向。
1925年以后
世界自行車產(chǎn)量已達(dá)200萬(wàn)輛，其中英國(guó)占50%，成為當(dāng)時(shí)主要的輸出國(guó)。其后自行車得到廣泛的發(fā)展，結(jié)構(gòu)上也有了改進(jìn)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(yùn)作原理。
運(yùn)作時(shí)，由鞍座與車頭支撐起騎乘者，依靠騎乘者腿部的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)腳踏板，再由曲柄帶動(dòng)飛輪，通過(guò)鏈帶動(dòng)后輪鏈輪帶動(dòng)后輪整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，又因?yàn)檐囂橄鹉z材料，與地面有較大摩擦，后輪旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的與地面向后的摩擦力，從而驅(qū)使整輛單車向前運(yùn)動(dòng)。
3.3自行車的發(fā)展現(xiàn)狀
公路單車
用來(lái)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(jì)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(qiáng)，所以往往重量較輕，在公路上騎行時(shí)效率很高。由于車架無(wú)需加強(qiáng)又往往采用簡(jiǎn)單高效的菱形設(shè)計(jì)，公路車是最為優(yōu)美的自行車。
健身單車
健康、時(shí)尚、新概念 全新理念設(shè)計(jì)的健身自行車，最主要的特點(diǎn)就是手腳雙動(dòng)力，時(shí)速可達(dá)40km/h；做功方式多、健身效果好。騎行本自行車時(shí)，手腳可同時(shí)對(duì)自行車驅(qū)動(dòng)做功，也可單獨(dú)用手或腳驅(qū)動(dòng)做功。采用腳拉腳蹬直線式、手拉擺桿擺動(dòng)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(xiàng)國(guó)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(lè)之用。
死飛單車
死飛車起源于場(chǎng)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(ài)好者利用廢棄的場(chǎng)地車作為工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且價(jià)格低廉，同時(shí)需要一定的騎行技術(shù)，一般小偷無(wú)法偷走。這些特點(diǎn)使得它在英美等國(guó)家的自行車愛(ài)好者中很快流行開(kāi)來(lái)，并成為一種街頭文化。各大自行車品牌也進(jìn)行跟進(jìn)，開(kāi)發(fā)及推廣死飛車車種，使之在大眾中普及開(kāi)來(lái)，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(xiǎn)性，所以這些廠商開(kāi)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(jiǎn)稱DH。是一種極具挑戰(zhàn)性的活動(dòng)。騎手利用特制的DH自行車在山坡上滑翔，甚至墜山來(lái)尋求刺激?；顒?dòng)多在山脊、礦洞、雪地等地帶開(kāi)展。奧地利人利用DH創(chuàng)造出210.4KM/H的世界紀(jì)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(jìn)行此項(xiàng)活動(dòng)時(shí)必須佩戴頭盔、護(hù)甲等裝備。前叉減震的行程比山地自行車及XC自行車要長(zhǎng)。輪胎寬度一般超過(guò)2英寸。
驅(qū)動(dòng)單車
簡(jiǎn)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(diǎn)是乘用者為站立姿態(tài)，用雙腳驅(qū)動(dòng)踏板往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將驅(qū)動(dòng)力傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，Lbike與洛克車
不同之處在于前者踏板的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)踏板運(yùn)動(dòng)，由于乘用時(shí)人對(duì)車體的兩側(cè)用力均衡，車體運(yùn)行更加平穩(wěn)。
四、課題設(shè)計(jì)方案
4.1 方案的特點(diǎn)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(dòng)使動(dòng)力能更好的傳遞，達(dá)到省力的效果。
3. 該產(chǎn)品擁有儲(chǔ)物箱等人性化設(shè)計(jì)，提高了該產(chǎn)品的實(shí)用性。
4. 轉(zhuǎn)向由前輪控制轉(zhuǎn)向，并有通過(guò)鏈輪帶等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。
4.2 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖
六、設(shè)計(jì)主要步驟
第一章 緒論
第二章 自行車的運(yùn)動(dòng)原理
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第四章 檢驗(yàn)計(jì)算
第五章 總結(jié)
七、論文提綱（詳細(xì)說(shuō)明）
第一章 緒論
第二章 自行車的運(yùn)動(dòng)原理
第三章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第四章 檢驗(yàn)計(jì)算
第五章 總結(jié)
五、預(yù)期結(jié)果（是否能達(dá)到任務(wù)書要求）
預(yù)期產(chǎn)品設(shè)定：
1. 可同時(shí)搭乘至少兩人，并由二人提供產(chǎn)品運(yùn)行動(dòng)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(chǔ)物箱或者后備箱，可允許少量載重
4. 鏈輪驅(qū)動(dòng)，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(jiǎn)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(jì)成果
1. 開(kāi)題報(bào)告（包含文獻(xiàn)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(jì)說(shuō)明書
六、進(jìn)度計(jì)劃
序號(hào)
任務(wù)名稱
開(kāi)始時(shí)間
結(jié)束時(shí)間
1
選題
2
查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3
開(kāi)題
4
進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)
5
中期檢查
6
上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt
7
畢業(yè)答辯
七、參考文獻(xiàn)
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[13] 申永勝主編《機(jī)械原理教程》 北京、清華大學(xué)出版社1999
[14] 張偉社主編《機(jī)械原理》 西北工業(yè)大學(xué)出版社2001
[15] 鄒慧君主編《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》 高等教育出版社1998
[16] 趙松年主編《現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設(shè)計(jì)》 2000
[17] 楊家軍主編《機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)》 華中理工大學(xué)出版社2000
[18] 張春林主編《機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社1999
[19] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版2，3卷》 機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[20]卜炎主編《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）》 機(jī)械工業(yè)出版社1999
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
教研室審核意見(jiàn)：
教研室主任簽名： 年 月 日
備注：本開(kāi)題報(bào)告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）檔案袋存檔。