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折叠自行车附属功能的延伸研究分析学位论文
Abstract
Cyclingisclosedconnectedwithhuman’slife.In1791,theFrenchWestFlachiGramsinventedtheprimitivebike,ithadnogearingbutonlytwowheels,Peopleridingonit,needtwopedalstodrivetheroll-forward.Withtheinnovationandimprovementofscience,thebicyclenowadayshasdevelopedfromalargevolumeintoafoldingone,moreover,ithasstartedtograduallyincreasetheancillaryfunctions.Cyclingisnolongerasimplemeansoftransport,theadditionoftheancillaryfunctionscansolvesomeproblemsthatpeopleencounterwhenout.Withtheenhancementoftoday'slivingrequirements,thesubsidiaryfunctionsareextendedonaninnovativebreakthroughinbicycledesign.
KeyWords：
Foldingbike,Accessoryfunction,Extensionsdesign
引言
在生活质量日益提高的经济形势下，产品的技术创新设计是一种必要的趋势。
如果折叠自行车不加入其它功能设计的层面，即使它已经是有折叠功能了，但，它还是一种普通的代步交通工具。
现代折叠自行车附属功能的设计对折叠自行车而言无疑是一项新的突破，通过人的功能利用与人机工程学来实现自身的价值，在其中还需感官的审美的参与。
所谓的附属功能的延伸设计是指在自行车可以折叠的功能基础上再延伸出另一个功能，使得自行车在完成代步和折叠的同时还能完成另外一个满足消费者需求的功能设计，并且始终遵守人机工程学讨论功能的设计，再围绕色彩，结构，材质等各方面因素来实现折叠自行车附属功能的延伸设计。
1.折叠自行车附属功能的延伸研究分析综述
1.1课题研究背景及课题来源
自行车的起源最早是在1791年，法国人西弗拉克发明了最原始的自行车，它只有两个轮子而没有转动装置，到了1886年英国人詹姆斯把自行车前后轮改为大小相同，并增加了链条，使其车型与现代自行车基本相同，自自行车诞生200多年以来，自行车设计的发展非常迅速。
从没有两轮的转动装置的设计发展到现在可折叠自行车的设计，目前折叠式的自行车已经风靡全球。
进入21新世纪以来，随着计算机的辅助设计和制造技术的日益发展，自行车的设计同时有着极大的提高。
从手工制图到电脑二维制图，再来就是现在的3D制图，并且在产品投入生产之前还通过人机工程等各方面的实践考察。
与此同时，自行车的材料也在不断发展，车架从主要的铝质和钢质到工程合成塑料，热塑性材料，不锈钢等合成材料的运用，这些都提高了自行车的质量。
车架也有极少数使用镁合金，更有极少数高档产品使用碳纤维材料制造。
同时，折叠车的外形设计也都有了各式各样的款式，有简约的，有华丽的，有时尚的等等。
然而，由于各种新颖奇特的造型设计的出现，舒适度的好与差便成了鉴定自行车是否好的标准，同时可以减少使用者在使用时所造成的肌肉损伤。
因此，人机工程学在此显得尤为重要，鞍座与车架的设计，以及把手的设计都要追随人体的结构来进行设计，还要考虑使用者的骑行习惯，使用过程等因素，而且还要把这些因素都用来作为车架和鞍座以及把手设计的引导线。
本课题研究的来源于新世纪的发展，附属功能设计的增加将填补自行车行业更多的空白，营造更多利润。
1.2国内外发展的现状
1.2.1国外的发展现状
自18世纪以来自行车诞生后国外的设计就雨后春笋般地冒出来，而且一款比一款前卫和新潮。
折叠自行车附属功能的设计在现代看来已经开始受到设计师们的青睐，并且有一个发展的趋势，例如，在比利时的设计展上，设计师则把原先自行车的框架处理轮子和车座外都进行了改造，他在自行车车架上增加了许多篮筐的结构，使得自行车可以装载大约150千克重量的物品，解决的了购物时收纳的问题；还有在全球自行车设计大赛中，韩国设计师则设计出一辆手推车式的自行车，跟随购物的孩子还可以继续坐在车上，在购物时车上有一个很大的购物框可放置物品，购物完后则可以随即变换为自行车，直接将货物装载回家；另外的是国外还有一个设计师把背包和自行车结合起来，如图一所示，在想行走时把自行车折叠成一个背包样式背着走，当行走劳累时则可以把自行车装换为自行车来代步，这就解决了许多喜欢外出旅行者行走劳累的一些问题。
类似以上自行车的附属功能设计属于一个比较兴起的设计，虽然国外已经开始研究设计了，但是还是有很多空白的地方需要设计师的补充。
图一（背包折叠车）
1.2.2国内的发展现状
随着国外工业革命的兴起，自行车这一产品也随之流入九州各地，再加上后来的对外开放，中国的自行车制造业和设计理念都随之增加和改善。
但是，和国外的先进技术与设计相比较，还是有很大的差异，而且国内的设计都比较停留在造型外观的设计或者是颜色的搭配，以及倾向与携带方便轻巧的设计，不过折叠的技术设计还是有令人感到惊叹的地方。
在20世纪初的中国，台湾是折叠自行车的“起源地”。
但是对于折叠自行车附属功能的研究就没有十分明确的一个兴起，也就是附属功能的出现还是处于雾里看花的现状，因此，折叠自行车附属功能的延伸设计还是占据比较大的发展空间。
1.3课题的研究内容
目前的自行车已经有一个附属功能了，那就是折叠功能，而这个课题则是把折叠自行车附属功能做一个延伸的设计研究。
本课题的研究内容分为三个部分：
第一，确定折叠自行车所要研究附属功能延伸的主题。
通过对生活的观察和走访调查来决定。
第二，对符合使用这一附属功能的人群做个调查。
人群的定位，环境的定位调查，人、机、环境三方面联合的调查。
第三，进行人机工程的分析进行各种不一样的方案草图的设计，并且进行分析，验证理论的有效性。
同时还要对外观和色彩，以及材料做个研究的分析。
2.折叠自行车附属功能延伸的功能与外观设计
当今的自行车设计都已经有了很快速的发展，折叠行车离现今也有几十年的历史了，现在自行车新功能的加进以及外观的创新设计都使得自行车行业出现新高潮。
这些功能的出现都可以考虑用到折叠自行车上，并且实现它的使用价值。
2.1折叠自行车附属功能的设计分析
2.1.1国外折叠自行车附属功能的设计
现代的自行车功能设计都十分新颖，并且这些设计的创新都逐渐开始被认为是一种新生活的与娱乐的新设计。
越来越多的设计都不只是物质的，它还是一种精神的。
功能的设计创新是都是随着社会科技而发展的，这也是最难的一项，它必须要设计师深入社会，处身与消费群体中调查体验，从发现问题到解决问题是很为重要的，生活的积累都会带给设计师无限的灵感。
例如图二的这辆购物自行车，它除了作为一辆自行车外，它还具有载物的附属功能。
在去超市购物的时候，可以骑车去的同时，自行车还可以作为一个购物手推车使用，这种功能的创新设计可以轻松解决购物时从商场离停车地点的这段路所造成物品沉重的问题。
图二（购物折叠车）
类似图二的国外附属功能延伸的设计对于国内的设计来讲有一个提醒的效果，提醒设计师在设计折叠车的时候可以多想想其他附属的功能创新，使其可以更好的满足消费者的日常需求。
在此，本课题将针对折叠自行车附属功能的延伸做出创新的设计，使其在作为代步工具的同时还可以满足消费者的其他需求。
2.1.2本课题的折叠自行车附属功能的创新设计
现代的科技发达，城市里的高楼都拔地而起，虽然这是社会发展的一个很好的景象，但是这导致了许多具有大自然景色的地方被高楼所代替。
即使社会再怎么飞速发展，喜欢绘画的人们还是不会变，可惜的是要想绘画到具有乡村气息的景色，或者是那些充满大自然气息的地方就得要骑车到很远的地方去寻找。
需然可以用相机代替，但是全身心地投入那个美妙的大自然去画画写生，这种感觉是不能用相机所能代替的。
而去外面写生的时候就要带画架，这是画家必不可少的画具。
而外出的时候要是可以有自行车作为代步的话这就可以省很多的腿力。
在此就出现了画架和自行车之间相结合的关系，但是在外出时会可能去很远的地方写生，这就要搭车去了，而车到的只可以是一个地方的车站，如果自行车很大的话在外出坐车时就会很不方便携带，所以就最好是可以折叠的自行车，并且自行车还可以折叠出画架来使用。
综上所述，本课题是折叠自行车附属功能的延伸设计——画架。
（1）画架折叠自行车制作过程图：
图三（画架制作）图四（画架制作中）图五（画架支撑架）
图六（画架焊接）图七（画架焊接）图八（画架支撑架焊接完成）
图九（画架支撑架焊接完）图十（脚架焊接）图十一（脚架焊接）
图十二（车架完成）图十三（画板槽）图十四（画板槽折叠）
图十五（脚架切割）图十六（车座制作）图十七（车座内部）
图十八（画架折叠车完成）图十九（画架折叠车喷漆完成）
图二十是本课题原来折叠车，图二十一是设计后的折叠车。
设计后的自行车是把车鞍设计在红色的杠杆部位，车鞍可以右侧打开（延车前进方向），然后从红色的地方把车座向车前进的方向扭转，在打开的车鞍里便可以打开画架，从中再升高自合适高度。
图二十图二十一
（2）局部使用分析：
图二十二（打开车座）图二十三（打开画板槽）图二十四（扭转车架）
图二十五（翻开画板槽）图二十六（拉伸画架）图二十七（卡住画架）
图二十八（架入调色盒）图二十九（固定调色盒）
这就是本课题的折叠自行车附属功能的延伸设计的创新点，它解决了外出写生的画迷们行走劳累的问题同时，还解决他们携带画架不便的困难，一箭双雕。
功能的创新是不可以只停留在表面的满足消费者需求这样的层面上，装饰性和精神层面也是要求设计师考虑到的，也就是还要满足他们审美与功能实质的需求，在设计的时候就要考虑到储藏和使用时等所遇到的各种问题。
2.2折叠自行车附属功能延伸设计的色彩搭配分析
从色彩构成的角度来看，立体的色彩需要搭配得当，否则就会出现色调混乱的情形。
色彩的混乱就是指使用了5种以上的色彩，并且都不是按照“蒙赛尔”色环上的色彩来进行搭配使用。
色彩的构成在自行车上的使用是不可或缺的，自行车属于交通工具，那么它就需要强烈的色彩来搭配使其有强烈的视觉冲击力，符合交通工具色彩的醒目要求。
例如图三十的后背式折叠自行车的颜色，橙色与白色是车的主色调。
橙色使用在大范围的面积上，这起到醒目的作用，可以使得自行车在街道等其他地方显得显而易见，还有有保护安全的作用；白色，它的使用让车的色彩不会变得单调无趣，反而显得淡雅、简约，使用者在使用的时候心情也会随之有起伏，刺激视觉效果。
图三十（后背式折叠车）
色彩的运用不一样也是有所讲究的，不是什么颜色都可以随便使用搭配在不一样的地方。
例如图三十一新颖别致的雨罩地毯自行车，它的前方可以放很多东西，并且还有一个很大的雨罩罩着，即使在雨天也不怕淋湿里面的物品。
车的色彩选取了白色和黑色。
黑色的使用是在前面的雨罩和支撑架，以及车轮和车鞍的地方，之所以选择这个地方来搭配黑色，是因为这些都是要承受重量的地方，而黑色在是视觉上就已经给人一种重量感，加上使用在这些承重的地方就更加使得车有稳重感，不会有轻飘的视觉错觉的出现；白色的使用就是在车架上面，这个色彩就让车在视觉上有了新的调剂，并且都表现出车的淡雅之感。
图三十一（雨罩地毯自行车）
2.3折叠自行车附属功能延伸设计的材质分析
2.3.1自行车材质运用分析
现代的科技发达了，材料的研发也越来越多，而且人们对材质的追求也是越来越注重了。
并且还要做到的是在选材时必须是无毒，然后是环保的。
自行车的材料好于差就是决定它档次高低的一个依据。
据了解，典型的低、中、高档次的自行车构架分别是由碳钢、铬钼合金及铝合金和碳纤维制造。
而碳纤维是一种新型的复合材料，它有重量轻、强度高、钢度大的优点，而且具有可设计性和易成型性,这就可以使设计的结构有更高的结构效率，重要的是它还是一种环保的材料，它是采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成，这可以减少对环境的污染。
图三十二就是碳纤维材料制作的产品。
图三十二（碳纤维材料制作的产品）
无论是自行车还是折叠自行车，车架都是他们的骨架，它在很大的程度上决定了自行车的造型和性能。
目前，美国、英国和我国台湾等地都已经开发和生产出碳纤维的自行车架了。
在80年代的时候，意大利、法国、英国和美国就利用他们现今的科技技术把碳纤维管和铝合金接头粘接成车架制造出碳纤维自行车。
这样的车架重量与铬钼钢车架相比较就显得更为轻,在强度、刚度这两方面还会比铬钼钢车架高,因此一经研制成功,便被用作专门的比赛用车。
即使是比赛用车用的材料，但是试想一下，将比赛用车的材料运用到我们折叠的自行车上也再好不过了，因为在折叠车折叠起来的时候已经减少了储存时的空间，假若材料上再使用碳纤维的材质就使得车的重量会大大减少，携带起来也会更加方便，轻松。
图三十三是碳纤维自行车HMK561，还获得了IF设计奖。
虽然是一辆电动自行车，但是这也证明了碳纤维的使用很广泛，它还被使用在飞机之类的交通工具上。
图三十三（碳纤维自行车HMK561）
2.3.2本课题折叠自行车材质运用分析
本课题的折叠自行车采取的是铁质材质，之所以采取是因为个人能力有限，只可以采取市场上常见易寻的材质来进行制造。
但是，如果可以无需考虑个人情况的时候，是会采用碳纤维来作为车架与画架的材质。
因为画架的加上后就使得车在原来基础上增加了其他的材质，这会使得车的重量有所增加，而增加后就会携带是不方便，于是，碳纤维的使用就是很好的选择，在使用后，重量一定会比其他材质的车架要轻，非常时候户外写生的使用，大大减少使用者的负担。
画架采取了碳纤维的材质还可以有防腐的作用，使用旧后不会容易报废。
2.3.3本章小结
折叠车的设计研究是要求考虑很多方面的，而且在增加了附属功能的延伸后更加需要多方位的思考才可以使得设计变得更加好，而且还不能忘记环保这个概念。
还有的是在设计的时候还需要遵守人机工程学的要求，这样的设计才可以达到好的一个层次。
3.折叠自行车的尺寸与人体尺寸之间关系的研究
对于折叠自行车来说，它与人体的接触有车鞍，脚踏还有把手。
车鞍的高度和与车头的距离是使用者在骑车时是否感到舒服的关键。
医学报告有指出假若车鞍的设计不当，也就是使用者在坐上车鞍后骑车时腰部过于弯曲，而且脚踏离车鞍的距离比较短，车鞍与脚踏之间的相对位置是直接影响蹬踏的方式，方式不对了就会使得人的下半身容易产生疲劳或者产生泌尿系统和生殖系统的疾病，同时也会影响到腰部的健康。
图三十四是本课题骑车的姿势，各部分尺寸的决定都通过了实际测试所得。
图三十四图三十五图三十六
（1）坐管长度，坐管对自行车来说是非常重要的，倘若坐管太短，手管也会随之有所改变，这会导致人体在使用的时候因为坐管短而座位低使得膝盖的承受力要加大，再来就是手管的变低导致把手离地面的距离变近，人体使用时肩膀的压力加大会损伤肩肌肉。
图三十五所示，车管有34.5cm长，手管有90cm长（车管和手管都可调节长度），这各数据的决定是通过实际的检验而得出，它是符合人体的正常高度，不会显得过低或者过高，符合成人以上的普遍高度。
（2）车鞍离把手的距离，车鞍离把手的距离是不可以太过于靠近，否则膝盖就会很容易顶到把手，就会造成一些危险。
图二十七所示，它们之间的距离是30cm，经过测试也是可以行得通，不会过于靠近。
（3）画架的尺度，图三十六所示，画架分为5节，其中两个是可以上下伸缩调节高度的靠画板使用的，另一个是作为坐管和收藏画架使用的，另一个就是横着架画板的横杆，在来就是横杠杆里还有一个用来固定上下活动关节的挡扣，起到固定画架的高度不会随意滑落的作用。
画架的总长是72.1cm，对于外出使用时已经可以的了，这是经过调查所得出的长度决定。
人机工程学的利用在很早以前就已经有了，这是工业学科里比不可少的一个检测，它可以是产品设计达到更好的预期，同时还可以减少一些不必要的问题，例如本课题的折叠自行车附属功能延伸的设计——画架，在设计的时候，它的高度是低了，不符合外出写生的需求，经过了实际的使用检验，修改了画架的高度，使其处于一个相对合理的高度。
4.结论
总而言之，折叠自行车附属功能的延伸渐渐开始成为一个很好发展领域，而且它的发展也会随着科技的发展而突飞猛进。
折叠车附属功能的延伸在设计的时候要注重了解人机工程这方面的知识，因为在使用过程中是必然会遇到一些有关人机这类的问题，设计师还必须从使用者本身来进行考虑。
设计出的产品要以使用者为主要的研究对象。
在结构上遵循人机学之余，还要在色彩上进行细心的搭配，双管旗下达到最好效果。
因为色彩的选择在交通工具中是非常注重的，鲜艳的色彩是交通工具设计必须要考虑的，醒目的色彩有提醒的作用，对于交通安全来讲是在适合不过的了，而且视觉上的刺激是可以更好地把产品表现的具有时尚感和潮流感，但是有一项要注意的是，选择色彩是不可以用过多的颜色，使产品在视觉上产生混乱的感觉，要跟随“蒙赛尔”色环来进行搭配。
在选材方面就需要多注意时下新兴的材料，从而选择重量较轻，耐腐蚀的材料，因为自行车是属于一种长期使用的交通工具，而不是短期一次性的产品，所以质量的耐用是至关重要的，所以选材的时候是不可掉以轻心，要多注重安全以及质量的问题。
在此希望往后的设计可以为社会和国家做出更好的回报。
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