自行车创新设计

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10—2)，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10—3)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10—4)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10—5)。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10—6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68．73mi1e／h，创世界新纪录。(猎豹奔跑时速可达68mi1e／h。

图例10—7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10—8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×8.5in×8.5in，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。