【正文】 24= dR??? ? ，對 45 號鋼，取 ??? =80 paM Z 為銷數(shù)， R 為載荷，直徑 d=10mm， l=18~95mm(為 5 的倍數(shù) )。 圖 23 大體框架圖 腳踏式休閑車設(shè)計 –16– 圖 24 底盤尺寸圖 驅(qū)動、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計 驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計 考慮到我國鏈條的生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀，以及國際上許多國家的鏈節(jié)距 均用英制單位，我國鏈條標(biāo)準(zhǔn) GB/T12431997 中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位。但是，現(xiàn)行自行車，尤其是休閑、代步用普通自行車在這方面發(fā)展得不盡如“人意”，存在的問題主要是自行車的一些零部件尺寸不適于人。具體的構(gòu)型及尺寸數(shù)據(jù)分別見圖 23 大體框架圖、圖 24 底盤尺寸圖。到這里，尺寸方案已經(jīng)初步確定。底盤尺寸方案的確定是休閑車底盤設(shè)計方案中首先要解決的問題。 底盤尺寸的初步確定 休閑車底盤應(yīng)有合理的設(shè)計方案，合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的人機工程學(xué)分析，確保能滿足使用者的舒適、美觀以及安全性要求 。 身體部位 舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)尺寸 /cm 肩關(guān)節(jié) 前后擺： 40 肩高 男： 女： 上下擺： 25 上臂長 男： 女： 肘關(guān)節(jié) 彎曲角度： 110 大腿長 男： 女： 軀干 后傾角度： 90 小腿加足高 男： 女： 腳踏式休閑車設(shè)計 –15– 一般狀態(tài)下，站姿時自然視線低于水平面 10176?；谝陨系姆治觯x擇了 50 %的人群騎車時舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的尺寸，其數(shù)據(jù)見 表 21。 對女性來說，會陰與車座前端的磨擦，容易引起感染和疾病。 一方面騎車者的上身重量有相當(dāng)一部分要由胳膊支撐 ， 另一方面軀干前傾的姿勢使本來前凸的腰椎拉直甚至向后凹，破壞了正常的腰椎曲線 。左右效果最好，可以降低疲勞，并且容易操作，還使腕關(guān)節(jié)處于放松狀態(tài)。 傳統(tǒng)的自行車把手為水平，這不符合人機工程學(xué)原理，因為這樣將會使手腕處于背屈狀態(tài)，腕部酸痛，握力減小，長時間操作還會引起腕道綜合癥、腱鞘炎等癥狀。 至于把手與車閘的表面設(shè)計，應(yīng)保證能準(zhǔn)確抓握，不產(chǎn)生滑動，所以它們的表面不能太光滑，要有一定的粗糙度。 車閘的設(shè)計精度較高，而人手的抓握直徑在 13 cm 左右，所以，車閘直徑可定為 13 cm 左右，長度約等于把手長度。 把手的長度主要取決于手掌寬度，掌寬一般為 ～ cm，因此把手的長度可定為 12 cm 左右。把 手的直徑太小，則扭矩隨之減小 。 把手的設(shè)計應(yīng)使操作者掌心處略有空隙，以減少壓力和摩擦力的作用。指球肌和大、小魚際是肌肉豐富的部位，是手部的天然減振器。 現(xiàn)行自行車的把手很多都是橄欖形的，其實這并不符合人機工程學(xué)原理，因為當(dāng)手握把手時，手的屈肌和伸肌共同完成握把。 中等身材 (50 %的人群 )的人最大肩寬，男為 cm ，女為 cm，因此，車把的寬度可定為 ～ cm。 腳踏式休閑車設(shè)計 –13– ② 車把的寬度。 自行車的車把如果偏低，騎車者必須彎下腰，時間久了，就會感到腰酸背疼，胳膊疲勞。 所以，靠背應(yīng)選用強度較好，質(zhì)量較輕的材料 (如 ABS 塑料 ) ，并具有 適當(dāng)?shù)膹椥裕栽黾邮孢m感。 ④ 靠背的重量及材料。 設(shè)為 99176。 寬度由腰圍決定，腰圍以 50 %的女性的腰圍為依據(jù)，靠背寬度為腰圍的 1/ 3 ， 50 %的女性腰圍為 77. 2 cm，所以靠背寬度可定為 26 cm。 為了使背部下方骶骨 和臀部有適當(dāng)?shù)暮笸箍臻g，座面上方與靠背下部之間留一開口部分，其高度至少為 12. 5 cm。 靠背由肩靠和腰靠兩部分構(gòu)成，腰靠的凸出部分壓入腰凹內(nèi)，以保證腰部得到充分支持，其水平截面為曲率不大的圓弧形，以適合于腰圓。的靠背還可防止骨盆的旋轉(zhuǎn)，增加坐姿的穩(wěn)定性，基于上述原因與原理，可考慮在自行車的鞍座后面設(shè)置一個適當(dāng)?shù)目勘?，靠背的具體尺寸如上圖 211 所示。要減輕腰部的不適感，在保證人體操作靈活性的同時，應(yīng)使人騎車時的坐姿接近自然坐姿。良好的坐姿，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤上，肌肉組織承受均勻的靜負荷，脊椎形狀最接近自然狀態(tài) 。另外坐墊材料必須透氣，且不易打滑，座墊應(yīng)縫制或釘在鞍座上，使其對起坐時的動載有良好的彈性響應(yīng)。 座墊的軟硬應(yīng)以股骨頭剛好與座墊相接近，幾近接觸而無壓力為宜。但是座墊不可過軟，過軟不僅增加了身體的不穩(wěn)定性，而且容易使人產(chǎn)生疲勞 。 長時間騎車，臀部不舒服的另外一個原因就是座墊軟硬不合適所致?；诖耍鎯A角設(shè)置成可調(diào)式，能在后傾與前傾坐姿的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，并可在任意角度鎖緊，騎車者可根據(jù)需要調(diào)整鞍座傾角。以內(nèi)，屬坐姿的最小舒適范圍。前傾角在 15176。以內(nèi)為宜。另一方面則可防止坐者從座緣滑出座面。 ③ 座面傾角。人體的會陰中心離坐骨結(jié)節(jié)約半個大腿厚，鞍座總長由坐姿時臀部后緣到坐骨結(jié)節(jié)間距加上坐骨結(jié)節(jié)中心到會陰點間距加適當(dāng)余量而定。人體處于坐姿時，坐骨結(jié)節(jié)離臀部后緣約 10～ 12 cm，據(jù)此，車座后端的長度范圍定為 10～ 12 cm。 根據(jù)人體解剖學(xué)中的數(shù)據(jù)，可確定該寬度以 6～ 8 cm 為宜，具體尺寸如圖 21 所示。據(jù)此，車座寬度的適宜范圍 :男式普通單車為 24～ 26 cm ，女式普通單車為 26～ 29 cm 較合適。 車座后端的寬度應(yīng)根據(jù)人體坐骨結(jié)節(jié)間距 (50 %的人群 )加適當(dāng)余量而定。所以車座后端應(yīng)在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上適當(dāng)加寬。 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 cm 的坐骨結(jié)節(jié)承受，故車座后端寬度過小就會使坐骨結(jié)節(jié)處在鞍座外緣。之所以如此，一部分原因是前傾式的騎車姿勢使騎車者會陰與車座前端產(chǎn)生磨擦，時間一久就會感到不舒服 。所以在保證高效的同時，有必要從人機工程學(xué)的角度對其做一些“人性化”的改善。 隨著技術(shù)的進一步發(fā)展，日趨完善化的設(shè)計更強調(diào)人的效能、安全、舒適和身心健康，在設(shè)計高效機的同時，充分考慮人的因素，反映人的需要，把人與機密切結(jié)合起來。 人機工程學(xué)將人類的需求和能力置于設(shè)計技術(shù)體系的核心位置，為產(chǎn)品，系統(tǒng)和環(huán)境的設(shè)計提供了與人類相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù)。 2021 年 8 月，國際人機工程學(xué)學(xué)會（ International Ergonomics Association）對本學(xué)科所轄的定義為：人機工程 學(xué)是研究人與系統(tǒng)中相互之間因素的相互作用，以及應(yīng)用相關(guān)理論，原理，數(shù)據(jù)和方法來設(shè)計以達到優(yōu)化人類和系統(tǒng)效能的科學(xué)。 腳踏式休閑車設(shè)計 –9– 圖 12 路上昆蟲概念車 腳踏式休閑車設(shè)計 –10– 2 休閑車設(shè)計的要點 人體工程學(xué)分析及車身底盤尺寸的初定 人性化設(shè)計在休閑車中的應(yīng)用 人機工程學(xué)座位一門新興的科學(xué)，是在 20 世紀(jì) 50 年代前后才發(fā)展起來的。這樣的設(shè)計則要求新型概念輪胎所以的材料本身的硬度更大，韌性好，不易變形，這也為未來材料的設(shè) 計運用埋下了伏筆。 這里值得提出的是，在很多的概念休閑車設(shè)計中，都會取消休閑車車輪的輻條。在站著騎時“肯陶洛斯”將會通過陀螺儀和微型計算機用后輪獨立保持平衡 ，而且復(fù)雜的動力學(xué)平衡系統(tǒng)使雙輪成所需角度在公路外越野。 據(jù) Segway 公司網(wǎng)站報道，“肯陶洛斯”繼承了經(jīng)典 Segway 二輪車的全部主要性能，除此之外，它還擁有一系列附加特性。 腳踏式休閑車設(shè)計 –8– IBDC（ international bicycle design petition）由中國臺灣地區(qū)經(jīng)濟部技術(shù)處主辦全球休閑車設(shè)計比賽，是目前概念休閑車設(shè)計的一個重要比賽，大賽從 1995 年舉辦至今，已經(jīng)經(jīng)過了 15 界，有最初的亞洲范圍為主的競賽，成為今天真正意 義上的國際大賽。并且，隨著新興材料的 開發(fā)技術(shù)越發(fā)成熟，舊的材料加工工藝將會被完善，而新興材料更會更大面積的運用于休閑車設(shè)計上，除此之外，各種高科技產(chǎn)品將會有指向性的運用于各種休閑車上。休閑車的發(fā)展會朝著科技發(fā)展的方向前進，其設(shè)計系統(tǒng)會朝導(dǎo)向一體化自行定位，隨環(huán)境變速，趣味性發(fā)展。未來的休閑車會從人性化出發(fā)對休閑車設(shè)計更加的考究。從最初的休閑車的鏈條蓋封閉設(shè)計，到 T 型的鞍座設(shè)計，以及帶扣環(huán)的腳踏設(shè)計，無一不體現(xiàn)出人性化設(shè)計。根據(jù)不同使用人群和消費者量身定做的休閑車功能設(shè)備，逐漸完善人們的生活，而未來休閑車的功能化發(fā)展則會更多樣化。經(jīng)過 100 年的演變和改進和發(fā)展，休閑車的設(shè)計無論從人機工程，色彩，造型等方面都有了很大的改進，休閑車設(shè)計開始朝簡潔、輕盈、美觀、多樣化、個性化和人性化的方向發(fā)展。從此，“速降競技”作為體育比賽中的一個新項目嶄露頭腳，運動 員騎山地車沿著規(guī)定的下坡線路高速滑降，速度快者為勝，吸引了眾多的愛好者。當(dāng)時，一群熱衷于騎沙灘自行車在山坡上玩樂的年輕人，突發(fā)奇想：“要是能騎著休閑車從山上飛馳而下，一定非常有趣了。在戰(zhàn)后 60 年代，科技迅速發(fā)展，各國設(shè)計師紛紛運用了新型材料于休閑車上。瑞典微型休閑車公司生產(chǎn)一種輕便折疊休閑車，車身廠 米，重 公斤，用一只手可以提起來，車身有六個“關(guān)節(jié)”。 （ 3） 運動車的騎行速度越快，騎行方式也由直坐式變成仰坐式，有些還模仿汽車的做法，設(shè)計出具備有流線型外殼。商標(biāo)，標(biāo)牌也采用滌綸貼花使車身變得五光十色。 （ 2） 花色由單一向多色發(fā)展：車架出現(xiàn)彩斑，彩色或兩色過度等，色調(diào)明快，色彩變化無窮。泥板，連蓋用不銹鋼，塑料制成。菱形車架又出現(xiàn)了后叉和上管相接的加強式，上梁下移等多種形式，使車架結(jié)構(gòu)更緊湊、更新穎，并且強度更高。 隨著科技的不斷發(fā)展和新材料，與工藝的不斷出現(xiàn)，休閑車也在發(fā)展變化著，大體上休閑車變化將從以下幾個方便改進。除此之外，休閑車還出現(xiàn)了各種分類例如，載重車，兒童車等等。其設(shè)計風(fēng)格延續(xù)了“安全”的風(fēng)格，在結(jié)構(gòu)上從新進行設(shè)計，首先加上了封閉的鏈蓋，加上摩電燈，后貨架等設(shè)計，完善了休閑車整體性。 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。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，完善基本功能等方面來達到使用的目的。 腳踏式休閑車設(shè)計 –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 年的時間。設(shè)計過程中嚴(yán)格遵循相應(yīng)設(shè)計要求及設(shè)計準(zhǔn)則。 此次選題主要是設(shè)計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，主要涉及主要危險截面強度分析，軸、鏈、輪的校核，零件公差配合等。 （ 3）到機械廠相關(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。 （ 2）從人機工程學(xué)，設(shè)計風(fēng)潮等角度出發(fā)，以設(shè)計理論對休閑車的構(gòu)造和發(fā)展進行研究，為休閑車設(shè)計提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。這種改變能使騎車人省力不少。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動，而由騎車人上下踏動踏板，踏板與一根曲軸相連，曲軸帶動輪子轉(zhuǎn)動。它采用了連桿傳動，提高了傳動的機械強度，并設(shè)有內(nèi)變速擋裝置，爬坡快速、省力。例如在鞍座設(shè)計上，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。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。 腳踏式休閑車設(shè)計 –5– 近年來，由于休閑車經(jīng)濟，使用性強，無污染，還能增強體質(zhì)，所以外國又出現(xiàn)了重新啟動休閑車的趨勢，因而我國不少名牌休閑車還遠銷到歐美，亞非，拉美等國家。 目前大部分省，市，自治區(qū)都能生產(chǎn)休閑車，其生產(chǎn)能力可達每分鐘生產(chǎn) 76 輛（ 1994年數(shù)據(jù)）。 此時，休閑車不再是一種奢侈品，而是一種文明，進步時髦的象征。在上海的洋人非常熱衷于使用休閑車，平時用于交通，閑暇時便于娛樂?！? 當(dāng)時使用休閑車的人非常少，即使有，也是黃發(fā)碧眼的洋人。又一種，人如踏動天平，亦系前后輪，轉(zhuǎn)動如飛，人可省里走路。 與此同時，休閑車也在此時進入了上海灘。 19 世紀(jì) 50 年代上海在洋務(wù)運動的帶領(lǐng)下，在滬的中國人親身體驗到了西方的先進科技。 我國休閑車行業(yè)很發(fā)達，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。 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。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。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。由此可見國外對休閑車的重視。不僅如此，美國參議院還通過法案，用稅收優(yōu)惠鼓勵雇主給騎車上班的雇員每月 40 美元到 100 美元的補 貼。美國去年的休閑車銷售量達到 2021 萬輛。 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，以此激勵并促使休閑車成為重要交通工具。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。 附件：如菜籃，后