机械创新设计方法结课报告老人自行车Word格式.docx
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2011年6月6日
一．设计任务书（设计原由，设计技术条件，设计内容，设计对象说明）
现在市场上的自行车种类繁多，但是适合年纪大的人的缺很少。
于是，我就想设计一种自行车，能够适合年纪大的人代步用，有时候出去购买生活用品和买菜的时候骑，外出散步的时候骑，方便老人们的日常生活。
这款自行车名字为前轮驱动老人自行车。
这次设计是通过solidworks制图软件绘制出来。
该设计改变了以往自行车的后轮链条驱动和三角鞍坐垫，改为前轮无链条驱动和背靠座椅，增加了传动效率和行驶时的舒适性。
该自行车使用3个轮子，增加了行驶时的平稳性。
二．功能原理与工作原理分析
功能原理：
脚踩前轮驱动，驱动自行车行驶。
工作原理：
靠背式座椅借助椅子的反作用力，可全身发力，脚踩前轮的踏板，驱动前轮运动，带动自行车向前行驶。
三．国内外同类产品现状
近年来，自行车创新以人机工程学为出发点，主要集中在生物力学特性的研究方面对骑行中的自行车做了受力分析，指出骑行开始时蹬踏力可达到人体体重的三倍。
国外研究人员HILL等研究了骑行生物力学，用五杆平面机构模拟具有圆链轮驱动的脚蹬自行车系统，探讨了脚蹬力和脚蹬速率如何影响骑行过程以及铰链力矩节奏的关系。
国内研究人员邓国光从力学角度较为详细地研究了自行车运动员的蹬踏方式，并用微机控制闭环系统—自行车运动训练测试台得出的数据，研究出曲柄旋转角与蹬踏角的关系。
在能源驱动方面，出现太阳能驱动、蒸汽驱动、夜光型、以及很有发展前景的电力驱动自行车。
电动自行车作为一种有效替代燃油汽车的绿色环保交通工具，在减轻或消除城市环境污染方面发挥作用。
在传动方面，非圆链轮传动以其在大中心距传动和绕性传动上比变速齿轮传动更具独到特性而运用于自行车上。
国内外自行车大赛上常能欣赏到以带传动、圆锥齿轮传动、轴传动、棘轮棘爪传动、无链传动等多种传动形式设计的新型自行车。
在材料方面，碳纤维、复合材料、镁合金、铝合金等新型材料因其优良的材料特性而被有效地运用到自行车特别是赛车上。
开发生产碳纤维自行车和镁铝合金自行车是当今自行车工业领域致力研究的课题。
国内外各种企业机构都在开发新型自行车，但是面向的都是中青少年，各种高效率、高舒适性、高稳定性的自行车，适合年轻人去使用的，对于老年人这方面还属于一个不大不小的空白，如果能够多研究适合年纪大的人使用的新型自行车，我觉得还是很有市场前景的。
四．机构方案评价
评价指标
具体项目
机构方案评价
1
2
3
A
运动性能
1.运动规律、轨迹
2.运转速度、运转程度
前轮转动驱动自行车行驶；
速度高
转盘带动链条驱动前轮转动，带动自行车行驶；
速度一般
转盘带动链条驱动后轮转动，带动自行车行驶；
B
工作性能
1.效率高低
2.使用范围
效率要比传统自行车高；
使用于老人使用
效率一般；
适合中青少年
效率高；
C
动力性能
1.承载能力
2.传力特性
3.振动噪声
承载能力大；
骑起来比较省力；
几乎没噪声
承载能力一般；
骑起来比较舒适；
传动一般；
D
经济性
1.加工难易
2.维护方便性
3.能耗大小
生产简单；
维护简单；
很省力
生产比较简单；
省力
E
结构紧凑
1.尺寸
2.重量
3.结构复杂性
体积小；
重量小；
结构很简单
体积中等；
重量中等；
结构复杂
重量大；
结构一般
五．三种方案的机构（结构）构型（要求绘制机构运动简图或示意图；
）
方案一：
前驱无链条老人自行车
方案二：
前轮驱动自行车
方案三：
传统后轮驱动自行车
六．确定最佳方案并阐述所选方案功能及工作原理
我觉得最佳方案是第一种前驱无链条式，因为本次创新的目的就是设计一款自行车适合年纪大的人使用。
应该把高效率性、舒适性和平稳性放在首位。
这款自行车将传统的三角鞍座改了靠背座椅，将蹬踏角度由身体前倾改为稍向后仰式，有效地免除对会阴部的挤压。
传动方面取消了传统的链条，改为前轮驱动，传动效率要比传统自行车要高，骑起来更加的省力，前轮驱动的重心要比传统自行车要低，行驶的时候就会更加的平稳，更加的舒适。
这款自行车的结构比较简单生产简单，价格也将会比传统自行车要便宜，普通的家庭都能够买的起。
而且这款自行车更加环保。
七．结构设计（另附图纸）（包括所承担工作所起的作用；
3D建模的零件名称，数量，将相应的图剪贴在实验报告中；
完成工作所遇到的问题及解决方法）
本人在这次设计中主要承担设计和画部分零件的工作，零件包括前轮、踏板、后轮、龙头。
前轮
踏板（2个）
后轮（2个）
龙头
前驱无链条老人自行车装配图
八．本项设计的创新点
把传统自行车的三角鞍座合理地改进成了靠背座椅，并运用人体工程学、机械动力学原理，将自行车的驱动方式由后轮变为前轮。
这样一来，骑车人可倚在靠背椅上，将蹬踏角度由身体前倾式，改为稍向后仰式，有效地免除了对会阴部的挤压损伤。
靠背式座椅可根据骑车人腿的长短进行推拉调整，这跟汽车座椅有些类似。
靠在椅背上，借助椅子的反作用力，可全身发力，拐弯十分自如。
同时，前驱动自行车取消了传统的车链，传动效率比链条高出许多，骑起来格外省力。
此外，由于前驱动车的重心比传统自行车要低不少，前方稍有情况双脚便可平稳着地，提高了安全性。
如果采用铝合金或碳纤维材料制作，在重量方面会降低不少。
这种自行车专门为老年人而开发的，非常人性化，如果能够开发生产这种自行车，更体现了社会对老年人的关怀，也给大家一个献孝心的机会。
九．本项设计的应用和发展前景
这种自行车结构简单，价格也相对其他种类自行车要低，传动效率比普通自行车链条传动的高，骑起来也比较省力。
各种设计都方便老人使用，对健康也有好处，可以用来出门代步用。
体现了社会和人民对老年人的关怀，现在的人们工作都比较忙，很少有时间去照顾父母，有了这种自行车，给老人们提供了很大的便利，出门购物买菜都方便了许多，实在是送给父母的最好礼物。
响应“低碳”生活，用自行车代步既能代步用，又能锻炼身体，还可以促进环保事业的发展，减少城市交通的压力。
世界上同类的自行车产品较少，很有发展前景。
十．完成此次《机械创新设计方法》结课报告的收获和体会
通过这次设计实验，让我们学习到很多东西，打破了之前的一些思维定势，把创造力解放出来，突破思维定势的约束，之前都是看人家设计的东西是多么多么的好，使用起来是多么的方便，以为设计是很复杂很困难的一件事。
学习了这门课后，我发现原来设计创新没有想象的那么困难，每个人都有创新力，每个人都可以创新，都可以设计，一点也不神秘和复杂，只要把你平时的想法付诸于行动，并且肯钻研进去，你也可以成为一个小小发明家。
这个设计的来源是我看见爷爷年纪大了，不方便去骑以前的那种老式凤凰自行车去出门买菜，只有走路去，我觉得比较累，于是我就想设计一种适合老人们骑的自行车，方便他们出门买东西。
在设计过程中，我使用了Solidworks绘图软件来绘制，在绘图过程中也遇到了许多困难，但在同组同学的讨论和钻研下克服了这些问题，也让我们更加熟练的掌握Solidworks这款绘图软件。
通过这次设计实验，让我们把书本上学习到了机械设计、机械原理等知识和实际联系到一起，加深了我们对书本知识的理解，也培养了我的创新的能力和遇到困难不放弃的精神，这次实验让我们受益匪浅。
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