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1、我的毕业设计山地自行车管理资料山地自行车的设计摘 要山地车，英文名叫“mountain bike”，缩写为MTB。山地自行车设计是一项十分重要的工作，也是一门专业的抖学。国外山地自行车工业发达的国家都在自行车设计中投入了大量人力、物力和财力，也取得了很好的效果。我国虽然被称为自行车生产王国，但在产品设计工作上与国外先进水平相比还存在差距。为了迅速提高我国自行车水平，必须在设计工作中下功夫。山地自行车设计涉及到大量计算和技术问题，本设计将利用PROE、CAD等软件从模型出发到一整部山地自行车的成型的介绍。将从山地自行车设计的技术经济指标、山地自行车设计的使用要求和步骤、山地自行车设计人员要求、山

2、地自行车影响出功率的机械因素、山地自行车行驶阻力、山地自行车安全要求、山地自行车设计的配合要求八个方面。关键词：山地自行车，PROE，CAD，机械因素THE DESIGN OF THE MOUNTAIN BIKEABSTRACTMountain bike, called mountain bike English, abbreviation for MTB. Mountain bike design is a very important work, is also a kind of professional shaking learn. Foreign mountain bike indu

3、stry developed countries are in bicycle design invested a huge human, material and financial resources, and good results have been achieved. Although China is called the kingdom of bicycles, but production product design work compared with foreign advanced level also has the disparity. In order to q

4、uickly raise our bicycle level in design work, we must make great efforts.Mountain bike design involves substantial computation and technical problems, this design will use PROE, such as CAD software to a whole department from the model of the mountain bike molding introduction. Mountain bike design

5、 from technical and economic indexes, the use of the mountain bike design requirements and steps, mountain bike design personnel requirements, mountain bike influence the mechanical factors, the power of the mountain bike driving resistance, mountain bike safety requirements, mountain bike with eigh

6、t aspects of design requirements.KEY WORDS: Mountain bike，PROE，CAD，Mechanical factors目录 工艺性 3 前轴 6 拟制技术任务 8 滚动阻力 15 注射机型号的确定 26参考文献 35前言自行车，又称脚踏车或单车，是通常二轮的小型陆上车俩。一般以人骑上脚踩踏板驱动。英文bicycle或bike的bi意指二而cycle意指轮。在中国大陆、台湾、新加坡，通常称为“自行车”或“脚踏车”，在香港、澳门则通常称为“单车”。很多国家和地区认为自行车是车辆，常常要求适当配备甚至是要向政府相关部门登记领取车牌后始得上路。有些地

7、方要求夜间行车时自行车要使用车灯。中华人民共和国的交通法规将自行车列为一种非机动车。在香港，自行车属于“非机动车辆”，无须领有牌照，但在路上行驶时，须遵守和机动车辆一样的交通规则。自行车是一中种面对生活的态度，也中种纯真梦想的执着。自行车在我国是很普及的代步和运载工具。一辆好的自行车首先要有好的车架、好的零件组成，然后还要有良好的组装技术。将这三个因素科学地加以组合后，才能算是一辆好的自行车。由于各国生活水平的差异，使用自行车的目的各不相同，有些国家的骑行者以旅游、锻炼身体以及少年儿童体育运动为主要目的，一般使用多速车、越野车和山地车；有些国家的自行车主要作为交通工具，多使用轻便车和多速车。总

8、的来说，自行车是朝着美、轻、牢、新、廉方向发展。美是造型美观、色彩鲜艳、华丽而不俗；轻是自重轻、骑行轻；牢是强度高；新是款式新、品种多；廉是成本低、竞争力强。有目的的了解学习有关的自行车各部件之间的连接方式，一方面，在使用上能我们更清楚自行车本身的构造，以便更好的、更安全方便的使用自行车，也能更好的对他进行维护和保养。在一方面，对于一个从事学习工业设计的人来说，更多的了解一些机械构造，内部原理等知识，可以使我们在设计产品的时候，形成一个完整的思路，是我们的美好的外观造型构思与事物本身的构造形成一个完美的结合。 第1章 自行车设计的技术经济指标自行车设计的基本任务是根据使用者的要求结合制造部门的

9、可能性，创造性地运用有关科学技术和知识，设计出受用户欢迎的产品。因此，设计自行车时，首先应该选择合理的结构，同时还应符合有关技术经济指标的要求。社会对自行车使用的要求是多方面的，因此，自行车的技术经济指标包括的内容也较多，这里就提出下列最常用的若干内容。 使用寿命自行车属日用消费品，不同类型的自行车均有相应的使用寿命要求，因为自行车的易损零部件，在运转中要磨耗、变形或损坏，不但增加了维修工作量，甚至会失去使用价值。因此，设计自行车时应根据不同的使用要求，对寿命问题予以重视。 行驶安全性这是自行车设计者必须考虑的内容，随着车辆的增多和车祸的经常发生，国内外对自行车的行驶安全性越来越加重视， 国际

10、自行车标准已有明确的安全标准要求，不符合安全要求的自行车严格禁止行驶。 当然，骑车事故的发生原因是多方面的，但首先要从产品设计结构上保证达到安全标准的要求。 产品标准化这是指自行车产品的系列化，部件通用化和零件标准化。在各企业都在大力开展新品种的新形势下，标准化工作就显得更为重要了， 目前我国自行车标准化主要存在二个问题，首先是国家标准未能完全很好的贯彻， 不少人认为只要达到自行车质量鉴定40项就行了，这是一种不全面的观点，何况我国现行的40项内容有其历史和客观的原因，从目前来看很有修改的必要。 因此，我国自行车首先应当符合国家标准的要求，同时，要使新开发的产品符合标准化要求， 标准要先行，如

11、果各厂由于没有明确标准就自行设计，待社会上形成一定数量后，再统一标准就困难了。因此， 产品设计，首先要查找和依据有关标准。 工艺性自行车设计时要考虑加工工艺的合理性，特别批量生产的品种， 工艺合理性显得更为重要。所设计的自行车在保证使用要求的情况下，应该能用最少的工时，材料和加工费用制造出来。在保证达到使用的前提下，自行车重量愈低，表明结构更合理，所消耗的材料也越少，因此，重量常作为比较同类型自行车的指标之一，对于生产量大的自行车，重量是很主要的技术经济指标。目前我国自行车普遍比国外先进国家的同类型产品重12公斤/辆，这就需要在产品设计上下功夫。自行车的外形应合乎比例、和谐平整、美观大方，以增

12、加使用者对自行车的美观感。贴花、色彩等也是吸引消费者的重要方面。现在消费者购买自行车时，主要依据是牌号、价格、外形和美观程度。在自行车日趋饱和，市场竞争更加剧烈与的新形势下，产品设计工作对外形和美观的考虑与研究就更加重要了。 强度和最大容许负荷设计自行车中的每个零部件时，必须保证足够的强度。任何一个零件在使用时都不应产生断裂损坏和发生的残余变形， 否则将不能正常地使用甚至引起事故。对于不同类型的自行车，最大允许负荷有不同的含义，例如轻便车主要用途为代步，普通车除作代步又需能适量载重。自行车如有过大的允许负荷能力，虽然能扩大其使用范围，但将使自行车零件的尺寸和强度随着增大，是不经济的，因此要合理

13、选择而设计。 成本自行车制造成本能综合地表示出很多项技术经济指标的结果。例如重量、自行车制造工艺性、新工艺采用情况和标准化通用化程度等。成本的高低，表示了经济上是否合理，所以产品设计要有经济观点，十分重视和努力降低自行车制度成本。 骑行轻快和舒适自行车既要有一定的刚度，也要有相应的弹性，否则就会影响骑行性能和使骑行者容易产生疲劳，因此对架、前叉和鞍座等主要部件都要与人的体形结合起来考虑，使之达到骑行舒适的要求。自行车以人力驱动，所以在产品结构和传动速比，直至轮胎的形状和花纹都要符合轻快的要求，特别是轻便车、运动车和赛车等，轻快的指标就更为重要。第2章 自行车设计的使用要求 设计的基本要求自行车

14、设计的最终目的是满足使用要求，不同类型的自行车和各部件均有其特定的性能，达到其性能和度用要求是自行车设计应予考虑的根本要素。 设计的主要部件 车架车架是构成自行车的基体联接着自行车的其余各个部件并承受骑者的体重及自行车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架结构可由设计人员创新，但与其他部件相关的安装尺寸，应严格控制。 前叉前叉有三个作用。第一个作用是支承前轮所受的重量， 第二个作用是将车把转向动作传送到前轮，使自行车能按骑者的意愿方向行驶；第三个作用是前义下端压有弯度，能

15、促使自行车有自己向前直驶的性能，减轻骑车者操纵强度，并起一些缓冲作用。前叉装在车架前管内，能在管内灵活转动，前叉的上端与车把紧固地连结在一起，下端与前轴连接，与前轮以前轴为中心自由转动，组成转动机构。 车把车把是连接着前叉，可转动前叉，在使用性能上主要是操纵自行车的行驶方向，并作为骑车者的扶手，支承着一部分骑车者的重量，在车把上安装着制动手把和车铃，控制制动和信号。车把的形式很多，但归纳起来为固定式和可转式两种。车把因装在自行车正前方，要求美观合适，必须能承受一定的颠簸撞击性能。 前轴前轴是承受由前叉传来的自行车本身及骑车者的部分(约40% )重量，并通过前花盘、 辐条、车圈及轮胎，将重量传落

16、地面和推动前轮旋转前进的支承， 必须有足够的强度和转动的灵活性能。 后轴后轴有三个作用，第一个作用是承受由立管和平叉传来的自行车本身及骑车者的一大部分(约60 )重量，并通过后花盘、链条、车圈及轮胎，将重量传落地面；第二个作用是推动前轮旋转前进；第三个作用是驱动全车前进的主动轴承。因此，后轴必须具有比前轴更大的强度，并需保持轴承转动灵活。 同时为了调整链条的松紧度，后轴必须能前后调整，并能在合适的位置上紧固而保持不动。 中轴中轴是传动机构，承受骑车者的脚踏力量。 传动力遥过脚蹬、曲柄、链条、链轮传到后轮，驱动全车前进。 脚蹬脚蹬是承受骑车者的蹬踏，然后通过传动机构驱车前进。 在运转中脚蹬本身能

17、自转，以保持脚掌用力位置的不变， 脚蹬的结构与规格是否合适，将直接影响到骑车者的放脚位置是否舒适，足胫关节和小腿肌肉的作用状况是否最佳， 这是设计者要考虑的因素。 飞轮飞轮有两个作用，一个是当骑车者用力踏动脚蹬时，飞轮能将踏力传到后轴身上，推动全车前进；另一个作用是在行驶途中当骑车者不踏动脚蹬时，自行车因受惯性影响，仍继续前进，但飞轮外套并不随着后轴身转动，脚蹬也不旋转，可使骑行者获得休息机会和便于上下车。 变速器自行车在行驶时遇到的道路情况是复杂的，有时风速和风向对骑行者影响也很大，因此，自行车在不同的行驶条件下，应有不同的速比，就需要安装变速器，变速器有内、外变速两种，内变速器一般在后轴内

18、，也有利用中轴变速。 前后轮前后轮总称车轮，一个作用是承受自行车本身和骑车者的全部重量，另一个作用是车轮旋转推动自行车前进及转向，因此必须具有足够的强度，以免在行驶中受到震动发生折断，同时要求车轮必须圆正，可保持在旋转时平稳，此外车轮结构要有适当弹性，以增强避震性，提高骑行者的舒适性。 鞍座鞍座是承受骑车者的体重作用，要有足够的强度和弹性，不同型号的自行车对鞍座的要求也不完全一致， 对鞍座的要求是坚固、舒适，既能使骑行者提高输出功率的作用，同时减少骑行者的疲劳，提高行驶性能。 前后闸前后闸是保证骑行安全的关键部件，有普通闸、钳形阐、触闸、抱阐、涨闸、脚闸、盘闸等多种结构、形式、但不管何种结构，

19、都要切实保证达到制动性能的要求。第3章 自行车设计步骤仅借人力，主要以脚蹬驱动，至少有两个车轮的车辆称自行车。我国自行车分为普通型、载重型、运动型、赛车型、轻便型和特种型六种。特种型又可分为串列车、杂技车、残疾车和其他车等。自行车属民用机械产品，一辆自行车犹如一台机器，有其一定的技术、经济和使用要求，因此，有相应的设计步骤。如果仅设计自行车的某一部件，有的步骤可以简化，但总的要求还是相同的。通常，自行车设计的过程包括拟制技术任务、技术设计和工作图设计三个阶段，但有时根据设计工作的繁简，也可以分为二个阶段，即技术设计内容分别插入另二个阶段中。将自行车设计分成几个阶段来进行，就有可能保证设计工作的

20、周密性、全面性，使设计工作有秩序地进行，从而减少或避免发生因总体设计考虑不周而返工的情况，有效地保证设计工作的质量和进度。 拟制技术任务拟制前应进行市场调研，了解分析使用要求，同时广泛收集国内外有关资料确定设计方案。一般自行车的技术任务书大体包括以下内容:;，、使用特征和优缺点的详细叙述;，并确定其轮廓尺寸和重量;。 技术设计根据已确定技术任务书的要求，设计自行车的具体结构。技术设计的组成内容如下:(表明各部件外形和相互位置);(表明各零件的位置、结构形式和主要尺寸);(包括传动系统的计算和主要件强度的初步计算书);。技术设计工作一般是分头进行，并由主任设计员统一掌握。在自行车总图或部件装配图

21、以及其它工作每告一段落，应征求有关人员的意见，或进行适当的讨论，以便加以修正，然后按规定程序进行审查。 工作图设计自行车的工作图设计是绘制全部设计零件的工作图、部件图和制订必要的技术文件。这些资料是以后制订工艺文件，并且是生产车间及技术检验在生产过程各个阶段的指导性文件。工作图设计工作一般包括以下三个步骤:。零件设计是在已被批准的技术设计中的部件装配图的基础上来进行的;。零件图作完以后，便开始作部件装配图，也就是绘制检验装配图，同时绘制整车的总图;。技术文件包括部件明细表、零件明细表、标准件明细表、主要外购件汇总表、图样目录、鉴定大纲和产品说明书等。工作图设计是一件十分细致的工作，设计人员要加

22、强与工艺人员的联系;在完成以上各项工作以后，设计任务还未完全完成，在样品试制过程还可能会发现一些设计上的问题，需要在试制结束后作全面调整，因为样品试制的目的是考核产品设计。样品鉴定中提出的有关产品设计问题应在鉴定结束后根据鉴定书进行修正。就是自行车定型投产后，设计人员仍应随时收集制造和使用部门的意见，以便对自行车作进一步的改进和提高，并为以后的设计工作积累资料和经验。第4章 影响自行车输出功率的机械因素 曲柄长度曲柄长度决定了脚蹬轴的前后水平距离和上下垂直距离。由此也确定了大腿骨的运动角度和有关肌肉群的收缩程度。由于肌肉的收缩使两个骨骼夹着关节而运动、肌肉的收缩力是通过骨骼而起作用的，表现在手

23、碗或脚的端部的力量，就是肌力。肌力的大小与肌肉的伸长和收缩程度有密切关系。肌肉的收缩一般在自然伸长状态时能够发挥最大的力量。如果伸长超过此限，肌肉的收缩力下降。肌肉收缩时长度缩短30%左右为宜，超过此限，收缩力大减。考虑这些肌肉的特性及其相应的肌力，对于一定长度的骨骼，就容易予测出相应的曲柄长度。对一定长度的骨骼，过长的曲柄将引起肌肉的过度伸长和过度缩短，都是不利的。反之，曲柄过短，可贵的肌肉收缩力又不能充分地利用。曲柄的长度也直接影响合理的踏速，即曲柄转速。如果踏速增高，而骨骼的运动角范围不相应地缩小，那么，肌肉收缩的速度就跟不上，收缩力就下降。曲柄长度可取股骨长的二分之一左右。也有把曲柄长

24、度的基准定为身高的十分之一。 车架立管的倾角车架立管与水平面之间的夹角称之立管倾角。如果鞍座到中轴中心的距离不变，立管倾角确定鞍座相对于中轴的前后位置。立管延长线和鞍座上表面的交点为鞍座的位置。一般情况下，骑车人股关节的位置大致地与鞍座位置一致。对于骑车人来说，下肢的关节相对中轴中心的位置，是决定下肢肌肉群的肌力有效利用的一个关键，也即踏力和踏速能否获得最佳的配合的一个关键。随着踏速的提高，如果股关节的股骨运动角范围不相应地缩小，由于肌肉运动速度跟不上，下肢肌力就不能充分发挥。在膝关节也存在同样情况。实验证明:高速自行车股关节相对中轴的位置应该前移，即立管倾角增大。反之，股关节位置后移，立管倾

25、角减小。 鞍座的高度鞍座的高度是指鞍座管延长线与鞍座上表面的交点到中轴中心的距离。鞍座高度与立管倾角一起，全面地确定了鞍座相对于中轴的位置。它也确定了骑车人下半身的姿势，支配着自行车的出力性能。为了有效地产生必要的踏力和踏速，下肢骨骼应保持合理的运动角范围。鞍管高度是一个重要因素，骑行者虽然可适当调整，但首先在设计时要合理确定。自行车车座调整到最佳的高度可以省力对身体也有很多益处，一般来说车座较低并有5-10度的后倾最便于长途旅游。 有自行车旅游特别是长途旅游，掌握好自行车技术是很重要的，目的是为了节省体力，保证安全。自行车车座的调整，是自行车技术的一个重要方面。自行车车座应调整到什么高度为最

26、佳呢?一般说来，以车座较低并有5-10度的后倾最便于长途旅游。因为低车座好处很多：一是低车座蹬车灵活，可用脚的不同部位轮流用力，这样可使脚的各种肌肉轮流休息，延长耐久长;二是车座低，人的位置相对降低，可减少空气阻力，也便于伏在车把上，改进空气流张;三是车座低，微后倾，可使身体挺直，臀部受力均匀，减少疲劳感，同时又可减轻双臂的负担，保护手腕;四是车座低于有利于安全，在遇到紧急情况时，双腿伸直便可着地，这样可避免造成危险。因此，旅游时对车座的调整，应以低车座为最佳，这对保持体力、速度、耐力都有很大的好处。此外，自行车旅游选择好适当的速度也是非常重要的。一般来讲，普通自行车，在体力正常、道路平坦等条

27、件下的长途旅游，速度应何持在每小时15公里左右，体力好的可加快到每小时20公里。自行车旅游贵在保持速度，选择适当的速度，切忌忽快忽慢，有劲拼命骑，没劲步步停的现象。途中休息也可保持每二至三个小时一次，不要想停就停，应坚持到时间或预定地点再休息。在特殊的道路条件下行行车，适当地掌握行车速度更为重要。无论是山间小路，还是又长又陡的下坡道，车速度既不可太快，也不可太慢，应因地制宜选择速度。坐垫前后位置的设定其实相当简单：先在坐垫上坐好，将脚掌放在踏板上正确的位置，然后踩个几下，接着将踏板摆成水平，这是前脚的“膝盖下点”所垂下的垂直线要刚好通过踏板的中心位置（也就是踏板轴），这样就完成了！如果垂线没有

28、通过踏板的中心位置，就要依次调整坐垫的位置。坐垫位置就太过前面，坐垫位置太过前面或后面会影响到腿部的踩踏出力，与膝盖的磨耗也息息相关，所以不可不小心。这个位置当然也不是死的，而是有一点弹性：如果位置再后面一点点，可以让大腿的出力更好更直接，适合喜欢“大脚踩踏”方式的高出力型猛男；如果位置再前面一点点则可以染膝盖与小腿的回转更顺畅，适合喜欢“她会转速”的朋友（踩踏出力小一些、但踩踏速度快一些）。但不管是向前向后，超过的话很容易就会伤及膝盖与肌肉。一般车友最容易犯的错误是将坐垫放在过于后面的位置，这样做好像能燃车子看起来更俊更酷，踩踏是好像也比较容易有那种扎实的踩踏感，但这样硬操的结果，长期下来其

29、实对膝盖时会有所损伤的。 车把的位置车把和鞍座的位置影响了骑车人上半身的姿势。为了使腿部的肌力有效地转换为踏力，往往利用上身肌肉群的肌力，成为作用在车把上提力，它与下车身的肌力、相应的部分体重(骑车人的另一部分体重作用在鞍座上)相平衡。骑车人上半身的合理姿势还应考虑骑行舒适性和迎风面积等因素。车把的水平位置离地高度约等于骑车人股骨的长度。如果车把位置太高，会增加车架长度;过低，将妨碍车把的转向。车把的垂直位置应略高放鞍座，如果长期骑行车把位置低于鞍座位置的自行车，对身体是不利的。综上所述，中轴、鞍座和车把三者的位置称为车架的三支点，支配着骑车人的姿势，对自行车的出力性能影响很大，是自行车设计工

30、作的重要课题。关龄车架三支点的研究，除考虑出力性能外，还要考虑骑车人的疲劳程度、身体局部疼痛，驾驶方便程度和安全性能等因素。 速比自行车的传动采用增速方式，习惯上指链轮与飞轮牙数之比。速比应根据人体的动力特性和骑行条件的配合迸行设计，以取得良好的出力性能。如果速比过小，无论腿部有多大肌力，有多大剩余踏力可使，由于踏速超过肌肉收缩运动的极限速度，就出现“负转”现象(输出功率虽然够大，但脚跟不上曲柄转动)，就得不到大的输出功率，即使两只脚勉强地飞快踩动，很快就会疲劳。反之，如果速比过大，踏速过低而踏力过大，尽管骑车人有足够的输出功率，由于曲柄转速与踏力配合不当，结果腿部肌力不够，也不能发挥更大的作

31、用，而且难以持久。当自行车载物或上坡时，骑行阻力增大，当然需要增大输出功率和后轮的驱动力矩、降低行驶速度，采用减小速比就增加了转矩比、减少了踏力，可减轻肌肉负担，并保持正常的踏速。保持不疲劳的长途骑行，肌肉的负担约为最大肌力的10%左右，以此为目标选择速比和曲柄转速，是比较合理的。自行车安装变速器，能更好地适应各种骑行条件，提高出力性能。速比行程为车轮与速比的乘积。 第5章 自行车行驶阻力 滚动阻力相当于车轮在路面上滚动时所引起的能量损失。它由滚动时轮胎断面产生变形、胎面与路面之间相对滑动、路面变形、由于路面不平而引起的振荡损失等因素组成。 人和车的总重量如果负荷过大，充气轮胎的沉陷率过大，一

32、方面滚动阻力显著增加，另一方面轮胎本身内部揉动很大，从而促使帘布层和橡胶层的老化。骑自行车时，要减轻人的重量是不现实的，就要设法减轻车的重量。 轮胎结构和材质胎冠的厚度和胎肩的厚度越大，滚动阻力系数越大。胎冠的花纹呈线型、细条型、帘线的支数细，其滚动阻力系数往往较小，多用于运动车。普通车对路面的抓着力、雨天的刹车力、防止侧滑能力、耐久性等有较高需求，往往采用块形花纹和帘线支数粗的轮胎，而其滚动阻力相应也增大。因此，设计人员应根据具体的车型选用相应的轮胎。 车轮的规格包括车轮尺寸和轮胎宽度。当车轮直径较小时，由于曲率半径小，所以轮胎接地部分变形量增大，滚动阻力增大。另外，不平或碍障物比较敏感的路面会使滚动阻力显著增大。宽轮胎往往用于不平的道路和软性路面上。 轮胎结构和材质胎冠的厚度和胎肩的厚度越大，滚动阻力系数越大。胎冠的花纹呈线型、细条型、帘线的支数细