【正文】 rks 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： Windows 用戶界面； ； ； Inter 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享； VB、 VBA(宏記錄 )、 Visual C++、 Delphi 等支持 OLE(Object Linking and Embedding, 對(duì)象鏈接與嵌入 )或 COM（ ComponentObject Model,組件對(duì)象模型）的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言接口用于 SolidWorks 的二次開(kāi)發(fā) ,創(chuàng)建出用戶定制的專(zhuān)用 SolidWorks 功能模塊。 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(zhuān)業(yè)化的二次開(kāi)發(fā)工作，而且這在虛擬工程中也是十分必要的。 自上而下設(shè)計(jì)的概 念和方法 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)。 自下而上特點(diǎn) 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(lái)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)。 自下而上設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn) : 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(guò)后生成工程圖。 簡(jiǎn)單：由于零部件單獨(dú)設(shè)計(jì)，彼此之間沒(méi)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。 對(duì)硬件要求低：零部件之間沒(méi)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 自下而上設(shè)計(jì)缺點(diǎn) : 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)。 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。 自上而下的特點(diǎn) 自上而下的設(shè)計(jì)方法就是從整機(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(guò)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。 自上而下的特點(diǎn) 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。 效率高：一處修改而全局變化。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(lái)幾周的工作量。 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(wú)法修改。 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(wú)法修改而導(dǎo)致整體崩潰。 對(duì)硬件要求高：關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)帶來(lái)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。 自上而下設(shè)計(jì)分類(lèi) SolidWorks 的 自上而下 設(shè)計(jì)方法主要分為三類(lèi)：關(guān)聯(lián)參考、外部參考法和布局。 下面分別進(jìn) 行介紹。 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(guò)零部件之間的關(guān)聯(lián)參考來(lái)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。 優(yōu)點(diǎn)：關(guān)聯(lián)參考方便快捷，可以同步更新。 缺點(diǎn)：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。 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。 （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)。 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 關(guān)聯(lián)參考，并且修改容易。 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) 計(jì)就很困難。 適用范圍：零部件之間的關(guān)聯(lián)非常多而且復(fù)雜、部件之間相互沒(méi)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(wú)法管理的情況。 布局符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)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。 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(chēng)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(kāi)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(guò)修改總體布局，所有相關(guān)零件會(huì)自動(dòng)更新。 優(yōu)點(diǎn)：符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程，設(shè)計(jì)具有全局觀，總圖修改，所有相關(guān)零件自動(dòng)更新。 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。 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)。 骨架感念 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，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)。 第 3 章 自行車(chē)的一般設(shè)計(jì) 自行車(chē)的新型材料 運(yùn)用在自行車(chē)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、欽合金、高分子碳纖維材料、復(fù)合材料等。 鋁合金是目前最看好的材質(zhì)，在 80 年代初期就己經(jīng)開(kāi)始被大量運(yùn)用在自行 車(chē)制造上，雖然鋁合金車(chē)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(lái)鋁合金材質(zhì)在車(chē)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(chē)架接縫處的潛在斷裂處。 英國(guó)設(shè)計(jì)者 Kirk Precision 大膽地利用新型材料 — 高純度鎂，通過(guò)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(chē)行業(yè)中來(lái)，生產(chǎn)出比相同大小和重量的鋼管車(chē)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(chē)架。 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(chē)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)和制造難度使得欽合金車(chē)架的價(jià)格一直十分昂貴 . 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(kāi)發(fā)。 碳纖維是一種纖維補(bǔ)強(qiáng)的熱固樹(shù)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(chē)架，最適用于競(jìng)賽型的自行車(chē)。碳纖 維自行車(chē)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r如下所述。 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(kāi)發(fā)成功了用碳纖維管和鋁合金接頭粘接成車(chē)架的碳纖維自行車(chē)。隨后，歐美等國(guó)對(duì)自行車(chē)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(chē)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(lái)似整體成型。以確保自行車(chē)的強(qiáng)度。 臺(tái)灣最大的自行車(chē)廠商 — 捷安特 Giantl 公司與臺(tái)灣 材料研究室共同開(kāi)發(fā)碳纖維自行車(chē)，成功開(kāi)發(fā)一種新穎的鋁合金金屬壓注接頭膠接碳纖維自行車(chē)構(gòu)架。隨后 .公司于 1993 年聯(lián)合開(kāi)發(fā)整體碳纖維自行車(chē)構(gòu)架，便臺(tái)灣自行車(chē)工業(yè)發(fā)展上一新臺(tái)階。近年來(lái)臺(tái)灣自行車(chē)業(yè)者將諸多新開(kāi)發(fā)的高科技材料大量運(yùn)用于傳統(tǒng)的自行車(chē)產(chǎn)品 .提高功能性和實(shí)用性，大幅度減輕自行車(chē)重量，使產(chǎn)品的附加價(jià)值大為增加。 1993 年，我國(guó)天津飛鴿自行車(chē) (集團(tuán) )公司和北京環(huán)航復(fù)合材料公司聯(lián)合投資開(kāi)發(fā)粘接型碳纖維自行車(chē)。深圳中華自行車(chē)公司自行研制可焊接碳纖維自行車(chē)。但整體成型碳纖維車(chē)架?chē)?guó)內(nèi)目前還是空白。 自行車(chē)造 型 現(xiàn)代自行車(chē)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(wú)輻條、前后輪均為碳素鋼輪的自行車(chē)，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(chē)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(chē)。車(chē)的前輪有一個(gè)轉(zhuǎn)矩，電池安裝在座墊下面，車(chē)駕與擋泥板創(chuàng)造出一種優(yōu)美的流線形?！傲缪蛐汀?、“白天鵝型”等使自行車(chē)造型趨于多樣化?！傲骶€型”結(jié)構(gòu)造型以及改變駕駛者的姿態(tài)的“身尚式”造型是自行車(chē)造型發(fā)展的新趨勢(shì)。 自行車(chē)結(jié)構(gòu) 自行車(chē)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(chē)架、碳精纖維車(chē)架、無(wú)幅條車(chē)輪、單輪車(chē)式、曲柄式往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、鋼絲幅條車(chē)輪、無(wú)滾珠軸承、蛇腹車(chē)架、雙管車(chē)架、雙圓棒車(chē)架、蜂窩結(jié)構(gòu)、玻璃纖維車(chē)架、流線型結(jié)構(gòu)、整體車(chē)輪、驅(qū)動(dòng)部與后軸的整體連結(jié)、無(wú)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(chē)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型結(jié)構(gòu)的自行車(chē) .結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便，性能更高 . (1)獨(dú)轉(zhuǎn)健身自行豐 一種獨(dú)輪健身自行車(chē)，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(chē)輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。使用者通過(guò)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(chē)輪行走。 (2)折圣式自行豐 德國(guó)斯圖嘉特市車(chē)輛設(shè)計(jì)鍛造公司最近開(kāi)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(chē)。它裝有可調(diào)式支承座的鞍管和車(chē)架上的避震器可迅速?gòu)能?chē)架上卸下，車(chē)架通過(guò)一種新式中軸活絡(luò)關(guān)節(jié)一步折疊到位。車(chē)架制造采用“中空事骨架件”方法，既有效提高車(chē)架抗扭強(qiáng)度 .又可顯著減輕車(chē)架重量。 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(chē)，堪稱(chēng)世界上最輕量的自行車(chē)。車(chē)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。 臺(tái)灣展開(kāi)發(fā)公司推出的折疊式電動(dòng)自行車(chē)獲日本外觀及結(jié)構(gòu)專(zhuān)利權(quán)。全車(chē)僅 32公斤，攜帶方便、機(jī)動(dòng)性高。該車(chē)采用微電腦控制器，剎車(chē)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 46 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(zhuān)利權(quán) ，是目前臺(tái)灣行程尺寸最短的避震器。 我國(guó)柯思達(dá)發(fā)明的折疊自行車(chē)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(lèi)產(chǎn)品相比，體積小 1/2，重量輕 1/3，折疊時(shí)間為 24 秒，可隨意掛靠，攜帶便利。 自行車(chē)功能 自行車(chē)除了作為一種交通工具，還具有健身、娛樂(lè)、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(lái)越廣泛，功能越來(lái)越完備，出現(xiàn)了水陸兩用自行車(chē)、多檔變速自行車(chē)、登山越野自行車(chē)等多功能型自行車(chē)。 (1)多檔變速自行車(chē) 變速裝置的形式很多，內(nèi)裝、外裝、手動(dòng)無(wú)級(jí)變速、電氣式自動(dòng)無(wú)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。 外裝變速器直接接觸外部空間，變速的范圍較大，多用于山地車(chē)。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(chē)。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(guò)電腦感應(yīng)和微型馬達(dá)來(lái)自動(dòng)進(jìn)行變速的全自動(dòng)內(nèi)變速系統(tǒng)。通過(guò)變速把上的電腦液晶 FLGHT DECK 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。 (2)山地自行牟 山地自行車(chē)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(kāi)發(fā)的山地自行車(chē)，用一根管材構(gòu)成的龍骨代替了傳統(tǒng)的四邊形車(chē)架。此車(chē)將后輪，車(chē)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)構(gòu)中的鏈條張緊力不受到車(chē)輪跳動(dòng) 的影響，解決了后懸掛系統(tǒng)的自行車(chē)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。 (3)遭震賽車(chē) 在登山自行車(chē)、下坡賽車(chē)上，為了降低自行車(chē)車(chē)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(chē)的“減震”功能幾乎可以與機(jī)車(chē)相媲美。同時(shí)，為了減少抗風(fēng)阻系數(shù)，以往管狀的車(chē)身已逐漸為扁平的設(shè)計(jì)所代替。第四章車(chē)架造型設(shè)計(jì) 自行車(chē)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(chē)架造型