【正文】 言 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 2~6 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。人們對于休閑車的需求也越來越高。選擇“綠色出行”也成為人們在選擇開私家車、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。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， 2021 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 %，比2021 年初下降了 %。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。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腳踏式休閑車設(shè)計(jì) –2– 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。 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（ Downhill bike） 英文簡稱為 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，主要用于度假場所。 （ 6）沙灘休閑車（ beach cruiser） 腳踏式休閑車設(shè)計(jì) –3– 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（ Crosscycling） 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? （ 8）雙人 /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器和控制器等。 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 2021 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。由此可見國外對休閑車的重視。 腳踏式休閑車設(shè)計(jì) –4– 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)格對休閑車有著深刻的影響，而國外設(shè)計(jì)者對此研究得比較透徹，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 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。 1948 年，日本設(shè)計(jì)了第一款競技休閑車，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，改變了人們對折疊休閑車的使用理念。隨后，國外對休閑車材料有了回歸性的研究， 2021 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 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，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)、國際市場人們用于旅游，娛樂，健身，運(yùn)輸方面的需要。 腳踏式休閑車設(shè)計(jì) –5– 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)了重新啟動(dòng)休閑車的趨勢，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 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)?？窟@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。 研究的基本思路和目的 （ 1）到圖書館里查閱相關(guān)知識的書籍，上網(wǎng)搜集國內(nèi)外腳踏式休閑車最前沿的知識，對論題進(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)潮等角度出發(fā)，以設(shè)計(jì)理論對休閑車的構(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 SolidWorks2021 三維軟件對休閑車主要零件進(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)測休閑車未來發(fā)展的趨勢。 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 SolidWorks2021 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。 腳踏式休閑車設(shè)計(jì) –6– 現(xiàn)代休閑車的發(fā)展歷程概述 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單的對車身簡單的改造，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，使人們在騎行使可以根據(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)，