【正文】 車架的整體結(jié)構(gòu) 前叉 的設(shè)計(jì) 前叉部件是整車重要的組成部分。它支撐前輪，加上轉(zhuǎn)向功能，可以保持騎行的平穩(wěn)。 該前叉為 普通型前叉 ，采用鋼焊焊接而成 ， 3 個(gè)管件之間相結(jié)合部位制作成相貫線，使管件間結(jié)合部位形成無縫隙結(jié)合，然后在氣體保護(hù)下用電弧焊的 方式在管材結(jié)合處焊合。 考慮到自行車的多功能，在前叉?zhèn)让姘惭b以后折疊輪椅用的座位部分。 前叉部件在自行車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動(dòng)車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導(dǎo)向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)，故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)。 同時(shí)前叉上裝有座板，折疊收攏，不會(huì)影響自行車的行走；將自行車前后輪旋轉(zhuǎn) 90 后，將座板打開，前后兩個(gè)座板之間用銷釘固定，變可以成為輪 椅的座板，使用方便，操作簡(jiǎn)單，安裝穩(wěn)固。 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 18 頁(yè) 裝 訂 線 圖 前叉及附 件 的結(jié)構(gòu) 把手的設(shè)計(jì) 把手是駕車者在行駛過程中控制方向的重要工具，其設(shè)計(jì)需考慮在踏步過程中，人的雙臂自然彎曲的角度，以及四指和拇指握住是的基本狀態(tài)。 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(zhǎng)時(shí)間不易疲勞 。 中等身材 (50%的人群 )的人最大肩寬 ,男為 ,女為 ， 此 ,車把的寬度可定為 ～ 。 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 ， 是手湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 19 頁(yè) 裝 訂 線 部的天然減振器 。 4)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 ， 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 10176。左右效果最好 ， 可以降低疲勞 ， 容易操作 ， 還使腕關(guān)節(jié)處于放松狀態(tài) 。 在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可以使用彎管機(jī)和縮管機(jī)來進(jìn)行生產(chǎn)，還可以根據(jù)不同需求對(duì)扶手的各種角度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。自行車把手 的結(jié)構(gòu) 如下 ： 圖 把手的 結(jié)構(gòu) 鞍座的設(shè)計(jì) 目 前 作為自行車設(shè)計(jì)中的鞍座設(shè)計(jì)，其必須符合人性化設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)，鞍座是騎車人為了驅(qū)動(dòng)操縱自行車而乘坐的座位。 大多數(shù)人長(zhǎng)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 cm2 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)處在鞍座外緣或緊挨外緣的位置。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。 前市場(chǎng)上存在的鞍座設(shè)計(jì)主要是由皮面、發(fā)泡、底殼、彈簧、卡子（固定在車上的部位） 這幾個(gè)部分組成。本自行車鞍座皮面采用軟 PVC 材料，通過對(duì)皮面表面紋理的處理，曲率應(yīng)該在一定的范圍內(nèi)，一方面使鞍座樣式多樣化，滿足不同消費(fèi)群體對(duì)設(shè)計(jì)風(fēng)格的需求；一方面通過紋理的處理了起到防滑的作用。鞍座的皮面并不是直接安裝在底殼上的，為了避免湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 20 頁(yè) 裝 訂 線 堅(jiān)硬的底殼給使用者坐骨區(qū)帶來的不適，中間加了一層發(fā)泡。發(fā)泡起緩沖抗震的作用，并且它的優(yōu)點(diǎn)就是不易變形，擠壓后還原能力強(qiáng)。大大減輕了坐骨區(qū)神經(jīng)壓迫的痛苦，無疑這個(gè)設(shè)計(jì)是對(duì)使用者身體安全的保障。 因此，鞍座的設(shè)計(jì)，應(yīng)該以舒適性為第一設(shè)計(jì)性原則。這種要求是不能使臀部有疼痛的感 覺，因此要增大鞍座面的受力面積，減少壓力，同時(shí)盡可能的使用減震彈簧。 鞍座的結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖 鞍座的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 腳蹬的設(shè)計(jì) 腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個(gè)將平動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置，自行車騎行時(shí)，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，然后由腳蹬軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄，中軸，鏈條飛輪，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前進(jìn)。因此腳蹬部件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，自行車的驅(qū)動(dòng)能否順利進(jìn)行。 圖 腳蹬 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 車把與鞍座之間的相對(duì)位置 車把與鞍座之間的相對(duì)位 置決定了騎乘者上半身的姿勢(shì)。車把過低會(huì)使騎行者的上肢承湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 21 頁(yè) 裝 訂 線 受很大的靜壓，時(shí)間稍長(zhǎng)手臂和手掌易發(fā)生疲勞，同時(shí)過低的上身也會(huì)壓迫腹部，但力容易傳遞到車。提高車把高度可使背部彎曲度變淺，可以避免對(duì)腹部的壓迫，但力不易傳遞到前輪。從生物力學(xué)角度來看， 當(dāng)人體脊柱處于非自然彎曲狀態(tài)時(shí)，會(huì)引起椎間盤壓力改變，致使腰部疼痛。所以良好的騎姿應(yīng)使騎乘者脊柱接近正常形態(tài)。在腰部增加適當(dāng)?shù)目勘晨梢愿纳仆尾渴芰ΓS持脊柱的正常形態(tài)，并有利于腿部蹬力的發(fā)揮。 鞍座與腳踏之間的相對(duì)位置 鞍座與腳踏之間的相對(duì)位置直接影響蹬踏方式， 由鞍座相對(duì)中軸軸心的位置和曲柄長(zhǎng)度決定。鞍座相對(duì)中軸軸心的位置是決定下肢肌肉群的肌力能否有效利用的一個(gè)關(guān)鍵，即是影響踏力和踏速能否獲得最佳配合的關(guān)鍵。鞍座的位置由鞍座的高度和坐管傾角共同決定。鞍座的高度與胯高關(guān)系緊密。大的坐管傾角使騎乘者重心靠前，有利于高速騎行，但不能長(zhǎng)時(shí)間騎行。曲柄長(zhǎng)度決定了大腿骨的運(yùn)動(dòng)角度和有關(guān)肌肉群的收縮程度。過長(zhǎng)的曲柄將引起肌肉的過度伸長(zhǎng)和過度縮短。曲柄過短將使寶貴的肌肉收縮力不能被充分利用。此外，曲柄的長(zhǎng)度還直接影響合理的踏速?，F(xiàn)在有兩種比較流行的確定曲柄長(zhǎng)度的方法，一種是從股骨 的頂端到地面距離的 %為所需曲柄的長(zhǎng)度，還有一種是取為身高的 1/10。 車輪的設(shè)計(jì) 為了騎行舒適和減少阻力 , 輪胎的柔軟性是最重要的因素。一般容易變形 , 即柔軟性好的輪胎 , 騎行性能也較好。車胎的花紋一直在變化，第一種自行車輪胎的花紋仿照摩托車輪胎 ,是間隙寬的球突形花紋（如下圖所示）這種輪胎在柏油路上滾動(dòng)的聲音大 , 并迫使你減速 , 但這種輪胎適宜在雪地、冰面和森林松土上行駛 , 盡管使用的時(shí)間較少 , 但它還是適于在士述地貌上使用的首選輪胎。為了盡量減少在光滑的硬路面上的滾動(dòng)阻力 , 球突呈交錯(cuò)排 列。第二種花紋呈“中突形” , 即輪胎側(cè)面為球突花紋 , 中間是一圈狹而光滑的突起 ,中突部?jī)蛇叺幕y是對(duì)稱的（如下圖所示）這種輪胎附著摩擦力強(qiáng) , 適用于松土路面 , 在平路上的滾動(dòng)阻力也較小 , 但是當(dāng)自行車轉(zhuǎn)彎或傾斜時(shí) , 輪胎與地之間的接觸是從中間突起轉(zhuǎn)移到側(cè)面 , 次時(shí)自行車的操縱穩(wěn)定性較差 , 并可能給騎車者帶來麻煩。最新、最好的輪胎花紋設(shè)計(jì)是一種中間當(dāng)平滑、并有許多小凹槽的花紋 , 側(cè)邊附近是一行凸形花紋。這種花紋從輪胎中間到側(cè)面的過渡較平緩 , 這就提高了各種狀態(tài)下的自行車操縱穩(wěn)定性。 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 22 頁(yè) 裝 訂 線 圖 車輪花紋 綜 合分析以上的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出來如下圖的輪胎紋理，這種紋理可以提高 各種狀態(tài)下的自行車操縱穩(wěn)定性，讓舒適性和操作性并存，并且發(fā)揮到極致。 圖 設(shè)計(jì)的車輪紋理 以下就是考慮到整體設(shè)計(jì)思路和綜合性能， 車輪的結(jié)構(gòu)如圖所示。 圖 車輪的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈輪 小輪盤的設(shè)計(jì) 小輪盤以內(nèi)螺紋旋擰固定在后軸的右端，與鏈輪保持同一平面，并通過鏈條與鏈輪相連接，構(gòu)成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上可分為單級(jí)飛輪和多級(jí)飛輪兩大類。小輪盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，和車把柄相識(shí)，通過簡(jiǎn)單命令完成。主要通過旋轉(zhuǎn)、拉伸切除材料實(shí)現(xiàn) ，最后倒圓角完善并湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 23 頁(yè) 裝 訂 線 保存到工作目錄，小輪盤 結(jié)構(gòu)如圖所示 。 圖 小輪盤 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈輪 大輪盤的設(shè)計(jì) 大輪盤用高強(qiáng)度鋼材制成，保證其達(dá)到需要的拉力 ， 結(jié)構(gòu)同小輪盤。 圖 大輪盤 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 鏈條 設(shè)計(jì) 鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和后輪上，帶動(dòng)自行車前進(jìn)。鏈條是由一些相同結(jié)構(gòu)連接而成，主要用“拉伸”命令完成 ， 草繪工作較為繁瑣，相同圖形較多，需要有耐心，完成后保存到工作目錄下，如圖 所示 。 圖 鏈條 結(jié)構(gòu) 湖北文理學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告紙 第 24 頁(yè) 裝 訂 線 折疊 后 的 輪椅座位設(shè)計(jì) 該自行車除滿足一般自行車的功能外，不騎車?yán)哿诵菹r(shí) 或腿部受傷騎不了時(shí) ，可以折疊起來作為輪椅坐，輪椅座位由兩部分組成，分別附在前叉和后叉轉(zhuǎn)軸上，座位結(jié)構(gòu)和大小如圖所示。 圖 折疊后輪椅座位結(jié)構(gòu) 人體工程學(xué)在自行車設(shè)計(jì)中應(yīng)用的思考 用人機(jī)工程學(xué)對(duì)現(xiàn)有的自行車分析，研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的自行車仍存在著某些不符合人的生理特而設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)使人們?cè)隍T車時(shí)容易產(chǎn)生疲勞，并且使人在騎車時(shí)的工作效率低下。把人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于自行車設(shè)計(jì)中，將有利于對(duì)自行車性能的提高。 人