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1、#+机械械创新设计案例新型自行车的开发 随着科学技术发展,人们生活水平不断提高,发现原有自行车有不少缺点,同时也根据需要提出一些希望点,在此基础上开发了多种新型自行车。 1)助力车 为省力开发出多种助力车,为避免对环境的污染,电动车较受欢迎,小巧的电机和减速装置放于后轮毂中,直接驱动车轮,电源则采用干电池。 2)考虑宜人性的新型车英国发明家伯罗斯发明躺式三轮车(图例102),车上座位根据人体工程学设计,躺式蹬车省力,时速可达50km。摇杆式自行车(图例103)将回转蹬踏变为两脚往复蹬踏,这样能充分使人蹬车时在90-120范围内做有用功,而去除做无用功的动作。两摆杆通过链条分别带动超越离合器使后
2、轮转动。3)传动系统的变异 链传动易磨损掉链。新开发的齿轮传动自行车(图例104)脚蹬带动齿轮通过传动轴将运动传至后轮,提高传动效率。传动体包覆,无绞人裙摆、裤脚之忧。上海凯瑞驰自行车公司已生产这种自行车系列。 根据需要将单速车改型为变速车,最多可达15种变速。开发自适应调速装置,在上坡或蹬踏阻力大处自动调至低速挡。4)塑料自行车工程塑料的引入对自行车性能有很大改进。碳纤维自行车采用碳纤维模压做成整体无骨架式车身(图例105)。其特点是强度高,避免有焊接薄弱点;无横梁,重心低,行车便于控制;流线外形,风阻小;重量轻(约11kg,比金属架车轻1.5kg);速度快(比金属架车每公里快3s)。在巴塞
3、罗那奥运会,一名美国车手骑着定做的一辆碳纤维自行车取得金牌并破世界纪录。全塑自行车图例106所示为,其车架、车轮皆为塑料整体结构,一次模压成型;车把为整流罩式全握把,整车呈流线型。日本伊嘉制作公司开发的全塑自行车整车重量仅7.5kg。高速自行车美国加利福尼亚大学学生弗朗斯等人设计的半躺式Dexter Hysol“猎豹”自行车车速达6873mi1eh,创世界新纪录。(猎豹奔跑时速可达68mi1eh。图例107所示的这种高速自行车具有以下特点:(1)采用“躺式”,骑车者能发挥最大动力,并减小风阻面积;(2)双级链传动升速; (3)以高强度碳纤维复合材料注塑整体车座和大梁。采用碳纤维车把和立柱,铝制
4、链套和中轴套,连同碳纤维车外罩,全车总重量只有29.5lb(约13.4kg)。(4)采用Hysol宇航粘合剂取代传统紧固件,既减轻重量,又使载荷和应力均布在更大面积上,增加强度,减少振动。 (5)运用空气动力学原理对车外罩形状进行优化设计,形成笼罩骑车者的流线型封闭舱,提高空气动力学效率30以上。图例108所示为巡警用自行车,车上装有内藏式无线电通话设备、手电筒支架,还配备了便于上被追击用的电动助力装置。 双人自行车成家庭型自行车(双人前后蹬踏,中间有几个孩子的车座)由两个人驱动,分别设有单向离合器,使驱动力同时推动车轮而不互相干涉。 7)小型自行车为便于搬上高楼或放在汽车后厢外出旅游运动,开
5、发了多种折叠式小型自行车。美国开发的一种便于携带的折叠式自行车,折叠后最小体积仅27in 8.5in8.5in,可放于汽车或火车座位底下,打开只需15s。其它类型的自行车旅行箱式折叠自行车旅行箱式折叠自行车1旅行箱式折叠自行车2具有革新精神的自行车三合一自行车世界上最小的折叠自行车3几点启示 1)小小普通的自行车可以有多种新型原理和结构,而且还会不断改进、翻新。可见处处有创新之物,创新设计是大有可为的。 2)人类和社会的需要是创造发明的源泉。社会的需要促使了自行车的演变,也正是社会的需要产生了各种新型功能和结构的自行车。紧紧抓住社会的需要,将使创新设计史具有生命力。 3)不断发展的科学理论和新技术的引入,使产品日趋先进和完善。如高速自行车的开发中考虑到空气动力学和人体力学,采用了新型材料和先进结构,还应用计算机辅助手段进行优化,故具有先进的性能。实践证明,充分利用先进设计理论和科学技术是创新设计中必须重视的问题。