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關(guān) 鍵 詞： 家用 動感單車 設計 包含 包括 包孕 蘊含 cad 圖紙 以及 說明書 仿單 資源描述：
內(nèi)容簡介： 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 家用動感單車的設計及仿真 姓 名 專 業(yè) 學 號 指導教師 鄭州科技學院電氣工程學院 二一六年四月 目 錄 摘 要 . . V 第 1 章 緒論 . 1 題的背景與意義 . 1 感單車概述 . 3 感單車的分類 . 4 感單車連接件的應用 . 5 感單車在國內(nèi)和國外的情況 . 5 感單車的設計趨勢 . 6 攜化設計 . 6 性化設計 . 6 第 2 章 動感單車總體設計 . 7 計原則 . 7 機工程設計 . 8 響動感單車性能的人體因素 . 9 感單車設計結(jié)構(gòu)要素分析 . 10 一車動態(tài)特性分析 . 12 感單車的構(gòu)成 . 13 感單車方案設計 . 14 第 3 章 動感單車主要計算 . 15 率的計算 . 15 動比 . 16 后帶輪之間的帶傳動設計 . 16 同步帶介紹 . 16 同步帶的特點 . 17 同步帶傳動的主要失效形式 . 17 同步帶傳動的設計準則 . 19 同步帶分類 . 20 同步帶計算選型 . 20 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） . 23 同步帶的設計 . 26 同步帶輪的設計 . 26 的設計 . 27 輪上力的計算 . 27 料 . 27 算軸的最小直徑 . 27 的結(jié)構(gòu)設計 . 27 的校核 . 28 的校核 . 29 承的校核 . 29 架的強度與剛度的計算 . 30 第 4 章 三維圖的設計 . 36 把組件 . 36 架 . 36 剛輪組件 . 37 椅組件 . 37 車裝配 . 38 結(jié) 論 . 39 參考文獻 . 40 致 謝 . 41 摘 要 全民健身，利國利民，隨著社會的發(fā)展人們開始越來越重視自己的身體健康，但在現(xiàn)在的中國由于生活水平層次不齊，所以并不是所以的人都能夠消費得起天天到健身房進行健身鍛煉的，所以設計一款適合廣大人民的需要，同時在普遍情況下能夠承受的單人或多人健身的動感單車是具有廣闊的市場空間的，但現(xiàn)在的市場上的健身器械雖大部分是單人式多功能的組合健身器械，但由于其不和市場的標價從而使得健身器械到現(xiàn)在為止依 然不能進入普通人家，為此設計一款價廉，且功能符合需要，實用的健身器械是我設計的主題，其中要注意避免像市場上的單人健身器械的利用率低的問題，同時滿足人們的需要，除此之外還要求外型美觀，安全耐用，工作平穩(wěn)，便于維護，制造加工方便，成本較低最為重要。 為此，我專門走訪了許多的健身房和一些健身專柜進行實地考察，同時上網(wǎng)收集資料，了解廣大健身教練和用戶的感受，同時調(diào)查他們的需要，總結(jié)各方面的要求，設計了該款多功能動感單車。 關(guān)鍵詞： 動感單車，健身， 機械設計 V of to to of to so it is so to it is to of a of in or is a on is is a of of is up to of a to is of my be to on of of in to of to is To I a of to of of 用動感單車的設計及仿真 1 第 1 章 緒論 題的背景與意義 動感單車，在經(jīng)濟發(fā)達的歐美國家中，動感單車占有很大的市場。很多人們都在家中備放動感單車，以備后用。而在我國，隨著近年來我國城市建設速度很快，邊遠地區(qū)有很多經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建筑，但是在短時間內(nèi)沒有公交車深入，人們又不喜歡長時間的步行，所以，動感單車便成為非常方便的工具。由于它折疊后體積小，高層住戶在上下班坐電梯時可拎帶，在住宅狹小的民居中，可將動感單車放置于床下，不占居住面積，節(jié)省空間。動感單車基本與普通單車相似，包括車把、車座、蹬板和輪子幾個部分，車身穩(wěn)固地聯(lián)結(jié)為一 個整體。與普通單車不同的是，它的結(jié)構(gòu)可以做很大的調(diào)整，使騎行的人感覺更舒適。上車之前，首先要決定座位的高度，通常這個高度以自己站在地面、抬起大腿并與地面水平時的高度為準，這樣在騎行的時候，大腿與小腿的夾角不會過小，從而減輕了膝蓋的負擔，避免其受到損傷；然后以座位的位置決定車把的位置，手扶在車把最前方，手肘靠在把位上最為合適，身體要緊湊，手臂伸向前方不覺得吃力就好。車把的高低也可以根據(jù)騎行者的身材升降。下面是一些動感單車具體的結(jié)構(gòu)解析。 動感單車的車頭：由把手及水壺架構(gòu)成，水壺架的設計時考慮長時間的健身運動隨 時需要補水的需求。擋泥板：位于車體與剎車系統(tǒng)間的擋泥板，這擋泥板的作用和普通單車是差不多的，是保護飛輪免受汗液與銹跡的侵蝕的。 飛輪：飛輪的主要作用是配重，也就是增加運動的負荷以起到一個加大訓練強度的作用。電子剎車系統(tǒng)：很多的動感單車上都配有電子剎車系統(tǒng)，這也讓很多動感單車運動者能夠在疲憊的時候更好的控制和把握節(jié)奏。曲柄和腳踏：這同樣是普通自行車的類似結(jié)構(gòu)，起到一個驅(qū)動的橋梁作用，動感單車大部分的作用都是通過這個體現(xiàn)出來。座椅：動感單車的座椅高度是可以方便調(diào)節(jié)的，這是為了讓不同身高的人適應同樣的單車，是非常 人性化的設計。車身固定框架：這是動感單車的一個整體框架支撐結(jié)構(gòu)，基本上所有的動感單車固定框架都是由金屬打造，這也是動感單車能夠支撐體重超標的人的主要原因。 功能編輯 可靠、牢固的部件：使用堅固、高質(zhì)量的配件及材料，正確的動感單車可經(jīng)受住高強度使用。易銹部分為不銹鋼結(jié)構(gòu)，飛輪使用鉻合金涂層家用動感單車的設計及仿真 2 處理，主體支架采用靜電噴涂技術(shù)可最大限度的防銹； 簡易維護：必確動感單車不僅外觀美觀，而且維護便捷； 使用簡便：簡易的插銷式調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供穩(wěn)定性和安全性；防滑多功能把手無需拆卸即可使用調(diào)節(jié)鈕及調(diào)節(jié)安全系 統(tǒng)安全的進行調(diào)節(jié)；兩個 處于不同部位的水壺架使用方便； 根據(jù)人類環(huán)境工程學設計的坐墊提供最大的舒適感：男女皆宜的坐墊適合初學者和有經(jīng)驗的使用者，專業(yè)化設計糾正坐姿，提供最大舒適感 雙向踏腳：雙向選擇的踏腳及簡易調(diào)節(jié)的踏腳綁帶滿足不同程度的使用者的需要，單車專用鞋和運動鞋均適用； 提供平滑、準確的阻力：汽車工業(yè)中最新的技術(shù)和材料被應用于阻力控制、飛輪和 皮帶，提供用戶一種平滑、流暢的舒適感和持續(xù)“真實”的單車體驗。 好處編輯 和平時的自行車雖然相近，但是在作用和功能上差得很多，動感單車沒有單車的一些缺點，譬如安全性、腰部的 長時間的酸痛等，在動感單車上都已經(jīng)得到了改良。動感單車是經(jīng)過科學的實驗設計采取人工力學工程的方法，選擇適合人體要求，不勞煩腰部，還能使得健身達到最大的效果，每個腳踏板上有兩個固定的鞋套，防止健身者在運動的時候?qū)⒛_甩出去，秉承安全設計的理念。有些動感單車具有拉伸功能，更能適合高矮胖瘦的各類人群。動感單車根據(jù)自己承受的鍛煉量分為：力度鍛煉和強度鍛煉。根據(jù)調(diào)整自行車的阻力來選擇適合自己的鍛煉強度。你也可以選擇自己適合的鍛煉方式有坐勢與站勢倆種方法，要選擇適合自己的方法，倆種方式都能夠有效的鍛煉自身的腿部肌肉，以及 腿部的力量與耐力，對促進骨骼的生長也挺有好處。如果你想對腿部增肌，建議采取力度鍛煉就好，如果想達到減肥燃脂的目的，建議選擇強度的鍛煉。無論這兩者的哪個，都建議大家一定要堅持持久鍛煉，不能憑空想象，還是要靠個人，鍛煉是沒有人能幫到你，別人告訴你的是成功的捷徑，但是路還是要自己去走。盡量一周騎動感單車 23 次，每次在半小時到四十五分鐘左右，再配上一些增肌粉的使用，那效果會更加明顯?？傊绻蠹蚁虢∩碓黾〉脑?，動感單車是一個不錯的項目，并不像別的訓練項目那樣無聊，大家一起鍛煉的話，就會讓鍛煉更加有意思了。 脂肪損 失原理和所有的有氧運動，等，紡絲也充分體內(nèi)細胞的移動之后激活，同時能量消耗，實現(xiàn)脂肪損失的目的。據(jù)教練，紡紗是最大的健身運動器材之一，體能的要求非常高，一般一個類可以消耗約 500卡路里的熱量，而且還散發(fā)出大量出汗，體內(nèi)的水分流失很快，所以要及時補水。但是，大量失水，并不意味著它是由“節(jié)約用水”來減肥，如果你把手腕家用動感單車的設計及仿真 3 在運動的時候，你會清楚地看到自己在運動，它完全是在當下脂肪的消耗。在與腿的臀部的中心鍛煉身體，腰部，背部，手臂肌肉可以得到充分的鍛煉，還要加強你的心臟和肺功能。 適合對象 起源于美國的動感單車沾染著 濃濃的美國味道，活力四射、熱情奔放，因此頗受 25 35歲的人群的青睞。不過在國外這項運動可沒有年齡限制，因為它設計上的科學性保證了參與者的安全，而且運動的強度完全是可控的，適應于所有有運動能力的人。不過建議膝蓋有損傷的人不參加此項運動，因為整個騎行過程中，膝關(guān)節(jié)的摩擦很大，再加上高強度的壓力，很容易形成潛在的傷害，在日后的運動過程中就會慢慢體現(xiàn)出來。心臟病和高血壓患者也最好不要參與，以免在高強度訓練中發(fā)生危險。 困擾錯誤觀念一：練動感單車會不會讓四肢粗壯？你可以去看看擁 有多年訓練經(jīng)歷的動感單車外籍教練，他們結(jié)實修長的外形會告訴你，絲毫不用擔心動感單車會讓你變成 巨無霸 。 錯誤觀念二：是不是出的汗越多，越能減肥？事實上，需要減的是脂肪，而不是水分。大量汗液的排出其實是身體水分的流失，而不一定表示身體脂肪得到大量消耗。 減肥姿勢 正確的姿勢應該是：身體稍向前傾，身體兩臂伸直，腹部收緊，采用腹式呼吸方法，雙腿和車的橫梁平行或稍向內(nèi)扣，膝、髖關(guān)節(jié)保持協(xié)調(diào)，身體不要左右擺動，注意把握騎行節(jié)奏。此外，蹬踏的姿勢也很重要。“ 人們常常以為 ， 常說的蹬踏 就等同于 腳往下踩 的意思 ，腳蹬子轉(zhuǎn)一圈 帶動飛輪前進 就完事了，不過正確的說法是 踩、拉、提、推 這 4樣 動作 連在一起才叫蹬踏 。”專業(yè)教練石波現(xiàn)身說法：“ 先用 腳掌 往 下踩， 然后 小腿 往 后收縮回拉， 接著往 上 方向 提，最后 向 前面 推 動 ， 這樣完成 蹬踏一周 360 度。 這樣 有節(jié)奏 的 蹬踏， 不但能夠省體力還可以加 速。”另一方面，人們生活水平的提高，健康與環(huán)保的意識已經(jīng)超越了物質(zhì)需求，我們進行動感單車這項研究，希望利用所學的專業(yè)知識來解決動感單車設計過程中的相關(guān)問題，豐富自身對于動感單車的理解，并從這項研究和學習中提升自身知識水平與見解。 感單車概述 如果站在使用者的角 度考慮，那么動感單車需要滿足以下特點。（ 1）較輕的質(zhì)量。（ 2）動感單車折疊后，體積變小，形狀規(guī)則，便于安放和提取。（ 3）折疊后可用手拖行。（ 4）使用時，展開后輪距應盡量地變大，擁有良好的縱向穩(wěn)家用動感單車的設計及仿真 4 定性，合理的車身尺寸，給予騎行者輕松舒適的騎行環(huán)境，擁有較大的調(diào)整范圍以便于滿足更多人群的需要。（ 5）車速應盡量等同于普通動感單車騎行時的車速。（ 6）折疊，展開應方便，不需借用外部工具，不需費很大力。（ 7）材料質(zhì)量良好，擁有絕佳的安全性能，折疊鉸帶要有較高的加工精度以保持長時間騎行的穩(wěn)定性。（ 8）豐富的色彩。 感單車的分類 根據(jù)折疊方式的不同 ，動感單車 大致分為以下幾類 。 （ 1） 車架大梁動感單車 目前來看，市場上最主要的折疊方式便是車架大梁折疊，通過折疊器，將大梁在腳踏板的中央對折，使前后輪并在一起，腳踏板可以豎立放置，座管及頭管上有伸縮裝置，可以改變動感單車的高度，從而達到減小動感單車體積的目的。這種折疊方式多采用鉸帶帶接，鉸帶帶接是曲面之間互相接觸，屬于低副。倘若設定承受載荷相同，鉸帶所承受的壓力相對較低，故可以傳遞較大的力。大梁在動感單車中起著支撐作用，鉸帶帶接可以滿足強度需求。 車架大梁動感單車體積較大，折 疊后體積略高于原體積的 50%，重量相對于其他類動感單車較重，不便攜帶，通常置于汽車后備箱，火車等地。由于體積與普通動感單車相似，車輪仍選擇大輪（或略小于普通車輪），可以保證舒適度。 （ 2） 前后叉動感單車 前后叉折疊屬于一種新型的折疊方式。相對于車架大梁折疊，前后叉動感單車在折疊后，體積更小，車輪依然可以在地面滾動，便于人們手拎攜帶。但是，前后叉折疊方式特殊，穩(wěn)定性一般，載重較低。由于為了折疊后體積變得更小，故采取安裝小輪。同時，由于輪徑偏小，速度相對于普通動感單車較慢，騎行略費力，道路適應能力低下（地面粗糙度 要很小才適合），騎行舒適度一般。 （ 3） 感單車 這種折疊方式與前后叉折疊相似。不同的是，此款動感單車采取的是特殊前后叉結(jié)構(gòu)，前后叉在兩個平面。這樣折疊后，動感單車的前輪和后輪不用前后緊貼，而是并排放置，更減小了動感單車折疊后的體積。與前后叉動感單車相似，車輪可在地面滾動，便于拖行。同樣由于折疊方式，采取小輪安裝，車家用動感單車的設計及仿真 5 速較慢，道路適應能力底下，騎行舒適度一般。 (4)旅行箱式動感單車 旅行箱式動感單車是目前為止，在全球范圍內(nèi)最徹底的折疊方式，開啟和折疊會在十幾秒內(nèi)完成。折疊后，形狀規(guī)則，動感單車可以像行 李箱一樣自由拖動，重量輕，約 8速可達 20 (5)感單車 克萊爾伯爵設計，由于展開后，車身呈 稱為 的車架由強化玻璃纖維制造，重量僅 疊后體積可縮小為 稱為世界上最輕的動感單車。由于折疊方式， 用小輪安裝，路面適應能力較差。若要保持較高的車速，需設計多級傳動。另外，車身不可安裝變速系統(tǒng)，騎行較費力。 感單車連接件的應用 （ 1）鉸帶結(jié)構(gòu)：鉸帶結(jié)構(gòu)是面與面的接觸，是 低副帶接，可以承受較大的載荷。但是在運動過程中，可能出現(xiàn)慣性力失衡的現(xiàn)象，從而使機構(gòu)的動載荷增加，穩(wěn)定性變差，只適用于低速場合。 (2)偏心凸輪：曲面接觸，結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑性能及摩擦性能較為優(yōu)秀，適用性強。 （ 3）軸承：軸承可以使軸無法平動，只能轉(zhuǎn)動。軸承起支撐作用，主要承擔徑向載荷。所以軸承提高了軸的承載能力，提高材料的強度。但是在轉(zhuǎn)動過程中，極易因摩擦而產(chǎn)生磨損，從而導致穩(wěn)定性變差。 感單車 在國內(nèi)和國外的情況 動感單車起源于歐洲，在 1892年，法國富豪 明第一臺動感單車 ，一時名聲大噪，隨后 1895年，法國出現(xiàn)第一家動感單車專賣店，不過當時動感單車多用于軍事用途，隨后很多公司均紛紛效仿生產(chǎn)動感單車，已知的企業(yè)有 地利） 國 )， 國）等。 19世紀 50 年代，動感單車發(fā)展?jié)u緩，主要是因為機車盛行。不過在 19世紀 60 年代，動感單車的熱情死灰復燃，引爆的原因是因為 1962 年面市的英國隨后，動感單車變得流行，世界各國數(shù)十家企業(yè)競家用動感單車的設計及仿真 6 相生產(chǎn)，動感單車進入了一個新的時代。目前 ，世界上生產(chǎn)動感單車的廠家超過 100家，且不斷增加，動感單車的市場也越來越大。 而在我國，動感單車仍處于起步階段。不過隨著社會的發(fā)展，環(huán)境與健康問題日益嚴重，擁堵的交通給人們也帶來了極大的困擾，人們迫切地需要一種靈巧輕便的交通工具。而動感單車恰好滿足這些要求。越來越多的人在短途代步時選擇動感單車，不僅減少環(huán)境污染，不懼交通擁堵問題，而且攜帶，停放都很方便。在假日旅游中，很多人都將動感單車放入汽車后備箱，騎行時再取出。這種健康的生活方式吸引了很多人。所以，動感單車在我國有著良好的發(fā)展前景。 感單車的 設計趨勢 攜化設計 由于動感單車在生活中經(jīng)常攜帶，所以它應該滿足輕巧，靈便的特點。并且要考慮穩(wěn)定性，貼合性及重力傳遞合理性。為了更好地實現(xiàn)設計需求，應該合理設計產(chǎn)品形態(tài)。在動感單車規(guī)劃設計的過程中，應該盡量保持折疊后具有規(guī)則的形態(tài)，傳動裝置折疊后可以隱藏于車體內(nèi)部。不僅為了美觀，也是為了便于攜帶。 性化設計 隨著人們對產(chǎn)品要求的提高，設計動感單車時，應考慮產(chǎn)品適應人與環(huán)境的要求。無論是輔助部分，還是功能主體部分，都應該達到人性化的設計要求。同時，要有個性化的造型及符合人體結(jié)構(gòu)的造 型，提升使用者的舒適度。例如，旅行箱式動感單車，相對于車架大梁動感單車，就顯得輕松許多，不過更理想的情況是可以考慮將動感單車設計成手推車等，使之融入到日常生活里 家用動感單車的設計及仿真 7 第 2 章 動感單車總體設計 計原則 動感單車的設計尺寸是根據(jù)人體尺寸來設計的 ,各個部分的定位均參照人體尺寸。人體的主要尺寸 :國標 出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項主要尺寸數(shù)據(jù)。 下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸 (摘自 國成年人人體尺寸 ): 表 2我國 成年人人體主要尺寸和坐姿人體尺寸 主要尺寸 男 (18 60歲 ) 女 (15 55歲 ) 百分位數(shù) 5 50 95 5 50 95 身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659 體重 8 59 75 42 52 66 上臂長 289 313 338 262 284 308 前臂長 216 237 258 193 213 234 大腿長 428 465 505 402 438 476 小腿長 338 369 403 313 344 376 坐姿尺寸 男 (18 60歲 ) 女 (15 55歲 ) 坐高 858 908 958 809 855 901 坐姿頸椎 615 657 701 579 617 657 坐姿眼高 749 798 847 695 739 783 坐姿肩高 557 598 641 518 556 594 坐姿肘高 228 263 298 215 251 284 坐姿大腿 112 130 151 113 130 151 坐姿膝高 456 493 532 424 458 493 小腿加足 383 413 448 342 382 405 坐深 421 457 494 401 433 469 臀膝距 515 554 595 496 529 570 坐姿下肢 921 992 1063 851 912 975 設計要點： 1. 座的形式與尺度及其功用有關(guān) 2. 座材的尺度必須參照人體測量學數(shù)據(jù)確定 家用動感單車的設計及仿真 8 3. 身體的主要重量應由臀部坐骨結(jié)節(jié)承擔 4. 座材前緣處，大腿與動感單車之間壓力應盡量減小 5. 腰椎下部應提供支承，設置適當?shù)目勘骋越档捅巢烤o張度 6. 器材墊必須有足夠的墊料和適當?shù)挠捕?，使其?助于體重壓力均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域 組成 動感單車 的功能是供人騎行，就發(fā)揮 動感單車 的功能作用而言，把人看作 動感單車 的組成部分是完全合理的。因此，人在騎車時組成了人一車系統(tǒng)，該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關(guān)系可由圖 1 機工程設計 1、人與支撐部件的關(guān)系 圖 2 支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是 動感單車 的構(gòu)架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證 動感單車 的整體性，實現(xiàn) 動感單車 的功能。從人機關(guān)系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關(guān)系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著性的設計參數(shù)。 2、 人與動力接受部件關(guān)系 受力部件主要是踏板和曲柄。功率是由上產(chǎn)生的曲柄旋轉(zhuǎn)的雙踏力下肢運動騎車者的腳。為了使工作和舒適感，必須坐人的體質(zhì)和紡紗和物理努力家用動感單車的設計及仿真 9 的紡紗元件之間的大小關(guān)系，能量轉(zhuǎn)化人體腿部肌肉的 收縮和起動問題之間運動的研究。 3、 人與傳動部件關(guān)系 傳動部件 包含了 滾珠、 帶 條和 帶 輪。 人們通過力帶和驅(qū)動滑輪由后輪驅(qū)動，從而使紡絲前進。傳輸設計的關(guān)鍵部分是具有傳動機構(gòu)的傳動效率高和可靠性，有可轉(zhuǎn)向。確保高的傳輸效率，以利用一定的強度和較大的輸出功率。 。 4、 人與工作部件關(guān)系 工作部分是一個輪子鋼圈和輪胎。大部分的輪胎膨脹時，少數(shù)是固體。一方面騎車人的肌肉力量的車輪，被有效地轉(zhuǎn)化為向前運動的同一地面接觸力 ;另一方面，騎車人的握力被轉(zhuǎn)換成由接地部產(chǎn)生的制動力。 在設計 動感單車 的各部分尺寸、車閘及變速器等時，應 該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設計出同騎車人手的大小或握力相適應的閘把、剎車力合適 的車閘，才不會 產(chǎn)生 失誤。 響 動感單車 性能的人體因素 影響 動感單車 性能的人體因素很多，如圖 1示?，F(xiàn)主要分析下述幾點： 1人的體格因素 以身高 H 為基本因素，其他身體的能力與 H 成比例，并有與 手臂、腿、氣管等的長度與身高成比例，從而以骨關(guān)節(jié)為中心所產(chǎn)生的力矩、步幅等，都取決于 H 的大小。肌肉、大動脈、骨骼的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與 肺活量測定 ，血容量，心臟容量等可以看作比例和 輸出性能，理論，彈跳力和 2的能力，和 實際上每個人不同的體質(zhì)，往往超過 20的偏差。 紡紗騎的動力，主要是騎車人的下肢肌力。當人們騎自行車，肌肉骨骼內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)化為肌肉收縮機械能。紡紗踏板旋轉(zhuǎn)是由輸出的腿部肌肉的收縮來完成，一般說長腿比人的青睞腿短。通過訓練某個人通過肌肉收縮，通常家用動感單車的設計及仿真 10 正比于肌肉的橫截面面積，大約每平方厘米 40產(chǎn)生的力可提高到 65 N。 人民的力量輸出 變化作為車手的身體素質(zhì)，力量，騎位置，如持續(xù)時間和速度比變化。平均成年男性的最大輸出功率約為 可以持續(xù) 10秒。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) 有約 紡絲是非常有節(jié)奏的運動，這往往保持與人的心臟節(jié)律的節(jié)奏有一定的關(guān)系。健康的心臟跳動 70次 /分，一般腳 60R /分鐘旋轉(zhuǎn)的節(jié)奏是比較合適的。設計確定常規(guī)設計參數(shù)的速度。 騎手自己的平衡功能是影響紡紗性能的一個重要因素，如果缺乏平衡功能，即使它是一個 很好的運動成績也平穩(wěn)旋轉(zhuǎn) ;如果我們有性能的良好平衡，但它可以一些缺陷上掩蓋紡絲設計。 影響制動人的因素的表現(xiàn)是主要的人的手和握力，男人和女人，成人和兒童，以及手柄的大小是不一樣的。據(jù)測試，而不會導致手制動感到疼痛申請時間長，只希望用約 10的最大握力就能獲得必要的減速 。 7 人的疲勞 人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有 動感單車 結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有 人的最大攝氧量。 感單車 設計結(jié)構(gòu)要素分析 影響 動感單車 性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素，如圖1了獲得 動感單車 較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結(jié)合起來，以使人一車協(xié)調(diào)。為此，著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。 1速比 家用動感單車的設計及仿真 11 大小 帶 輪的齒數(shù)比，與 帶 輪直徑比相一致，一般控制在 用速比關(guān)系可取得騎行時所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉(zhuǎn)速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉(zhuǎn)速下，得不到 必要的騎行速度（后輪轉(zhuǎn)速）。速比過大時，要求的踏力也大，容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，希望肌肉的負擔約為最大肌力的 10% ，按此選擇速比和曲柄轉(zhuǎn)速，可得到比較好的效果。 2曲柄長度 傳統(tǒng)的 動感單車 設計，一般從杠桿原理考慮比較多，對人研究少，認為曲柄越長越有力。曲柄過長后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離（前心距）。這樣勢必加長車架，影響了正確的坐車姿勢，使人感到臀部痛。若能按人的身長或下肢長來考慮曲柄長度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長度的基準，取人體身長的 1 10 ，也相當 于大腿骨長的 1 2 。 3 三接點位置 正確的騎車姿勢，是由騎車人和 動感單車 三個接點位置決定的，如圖 2-3(a）中所示的鞍座位置 A 、車把位置 B 、腳蹬位置 C 。按三點調(diào)整法， 等，一般 ( 3 ) 點，約為 5 4 鞍座位置 鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟無力；鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設計或校正鞍座位 置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配 帶 輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行，如圖2 b ）、（ c ）所示。 5 車閘 設計時，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設計不良。在 緊急情家用動感單車的設計及仿真 12 況下操縱時，理想的施閘力和減速度見表 2 圖 2表 2想的施閘力和減速度 閘把施閘力 /N 相對握力 % 減速度 說明 60 350 500 10 70 100 制下坡速度 全剎車 緊急全剎車 注： g=一車動態(tài)特性分析 1 動態(tài)穩(wěn)定性 動 感單車 的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。動態(tài)穩(wěn)定性影響到 動感單車 騎行中的動作，包括直進穩(wěn)定性和前后左右方向的穩(wěn)定性，見圖 1-5(a）。顯然，穩(wěn)定性對安全行駛是必不可少的特性。 2力學特性 動感單車 行駛在平地上轉(zhuǎn)彎的條件是側(cè)向力（與離心力平衡）與 動感單車總重量（人和車的重量）的合力作用線要通過輪胎與地面的接觸點。這當然與騎車人有關(guān)，但更重要的是 動感單車 的造型要有適合這種力學特征的結(jié)構(gòu)形式。 3 轉(zhuǎn)向特性 動感單車 轉(zhuǎn)彎時可能有三種情況： 家用動感單車的設計及仿真 13 人體和車身向內(nèi)傾的角度相等。即騎車人身體 的中心線和車子的中心線一致時， 動感單車 就可以轉(zhuǎn)彎，即所謂中傾旋轉(zhuǎn)，見圖 1-5(b) ；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角大時，此時的轉(zhuǎn)彎即所謂內(nèi)傾旋轉(zhuǎn)，見圖（ c）；騎車人的傾斜角比車子的傾斜角小時，此時的轉(zhuǎn)彎即所謂外傾旋轉(zhuǎn)，見圖 (d)。 感單車的構(gòu)成 動感單車的整體構(gòu)成由以下幾大模塊： (1)在行駛中，車身的造型對整個行駛的效率有著很大的影響，因為車身的造型直接影響到的是行進的阻力。此處設計的水陸動感單車的車體造型也已達到最小阻力位佳，通過流體力學，我們可以針對各種造型在水中行進時所受的阻力進行分析，核定最佳造型設計以達到最佳運動效率。 (2)通過機械設計我們可以比較確切的分析各種傳動系統(tǒng)的傳 動關(guān)系進而計算出總傳動系統(tǒng)的傳動效率進行核算。 (4)正常直線行駛時，導向機構(gòu)應不構(gòu)成阻力，設計的導向機構(gòu)應簡單便捷家用動感單車的設計及仿真 14 為好。 感單車方案設計 目前動感單車設計各式各樣，這里的設計主要從傳動系統(tǒng)方面來結(jié)合設計。分析以上性能需求，并根據(jù)本設計需要，針對推傳動系統(tǒng)的的 設計提出以下方案的特點及創(chuàng)新 : 1. 該方案采取大量三角形結(jié)構(gòu)，從而確保該產(chǎn)品的穩(wěn)定性及耐用性 到省力的效果。 3. 該產(chǎn)品人性化設計，提高了該產(chǎn)品的實用性。 家用動感單車的設計及仿真 15 第 3 章 動感單車主要 計算 率的計算 1、輸入功率的計算 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 力（ ， 但只能 能持續(xù) 10s 左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) 大約只有 動感單車 運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關(guān)系。健康人的心臟跳動為 70 次 一般腳踏以 60r/奏轉(zhuǎn)動較為合適。設計時以這一常用速度來確定相關(guān)設計參數(shù)。 但本次設 計內(nèi)容為一休閑式娛樂工具，故對體力要求不能有過多要求。我們根據(jù)腳踩蹬的力量來計算在娛樂為主的休閑前提下的輸出功率 。 以此為參考，正常人踩蹬動感單車的力量約為 3040N,娛樂情況下我們估算為 30N，踩蹬速度適當?shù)娜?1轉(zhuǎn) /秒， 故本次設計的人的輸出功率為 1 （ 180 2、 傳動效率 查機械設計手冊得： 踩踏關(guān)節(jié)的損失： 1 =傳動的損失： 2 =動軸承：3= 軸系效率： 4 = 由以上算出的總的傳動效率： = 4321 =以明輪的輸出功率為 家用動感單車的設計及仿真 16 動比 根據(jù)傳動比的一般分配原則，我們應該 使各級傳動的承載能力接近相等 ，考慮到在騎乘動感單車時一般分配的傳動比為 右，為了適應和習慣在陸地上的運動習慣及降低生產(chǎn)成本，我們這里就優(yōu)先選用帶傳動比為 傳動比。 后帶輪之間的帶傳動設計 同步帶介紹 同步帶是綜合了帶傳動、鏈條傳動和齒輪傳動的優(yōu)點而發(fā)展起來的新塑傳動帶。 它由一個工作面與鏈輪嚙合的帶齒的齒槽駕駛， 這是較高的拉伸強度，伸長率小的纖維材料或金屬材料的強層，從而使在傳輸過程日長皮帶保持不變，在帶之間及在鑄造的滑動，從而保證了主室滑輪傳送過程中，從動車輪滑移是步驟驅(qū)動器之間沒有差別。 同步帶傳動（見圖 ，傳動比準確，對軸作用力小，結(jié)構(gòu)緊湊，耐油，耐磨性好，抗老化性能好，一般使用溫度 80， v50m/s， P300kw,i10,對于要求同步的傳動也可用于低速傳動。 圖 同步帶傳動 皮帶驅(qū)動裝置是由環(huán)形帶齒的間距的內(nèi)周面設置，并與形成在相應的車輪保 持一致。它結(jié)合了皮帶傳動， 鏈傳動和 齒輪驅(qū)動自己的優(yōu)勢。旋轉(zhuǎn)，并通過肺泡齒輪嚙合來傳遞動力。皮帶驅(qū)動器具有準確的傳動比，非滑移率將是恒定的，穩(wěn)定的傳輸，吸收振動，噪聲，傳動比范圍，一般可達 1:10。允許高達 50M / S，從幾瓦的功率傳輸?shù)桨偾呔€速度。傳動效率高，一般可達 98以上，體積小巧，適合多軸傳動，不需潤滑，無污染，因此您可以在工作不允許污染和家用動感單車的設計及仿真 17 工作環(huán)境惡劣更多的地方低。該產(chǎn)品廣泛應用于各類紡織，機床，煙草，通訊電纜，輕工，化工，冶金，儀器儀表，食品，礦山，石油，汽車和機械傳動等行業(yè)。皮帶使用時，只需更換皮帶傳動摩擦傳動的 概念，擴大了皮帶傳動的范圍內(nèi)，從而成為其研究的一個相對獨立的對象的新方式傳輸帶，帶傳動的發(fā)展開辟了 新的途徑。 同步帶的特點 (1)、傳動準確，工作時無滑動，具有恒定的傳動比； (2)、傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力，噪聲低； (3)、傳動效率高，可達 能效果明顯； (4)、維護保養(yǎng)方便，不需潤滑，維護費用低； (5)、速比范圍大，一般可達 10，線速度可達 50m/s，具有較大的功率傳遞范圍，可達幾瓦到幾百千瓦； (6)、可用于長距離傳動，中心距可達 10 同步帶傳動的主要失效形式 在同步帶傳動中常見的失效形式有如下幾種： (1)、同步帶的承載繩斷裂破壞 在操作過程中脊髓損傷斷裂傳送帶是一種常見的故障模式。故障是在功率傳輸，在過大的張力的載體繩索的過程中的帶，而使主機被拉斷繩。也主動釣魚輪直徑當選過小，軸承繩索承受更大的循環(huán)彎曲疲勞應力的進入和退出與一掄 也會產(chǎn)生彎曲疲勞折斷 (見圖 圖 同步帶承載繩斷裂損壞 (2)、同步帶的爬齒和跳齒 根據(jù)對帶爬齒和跳齒現(xiàn)象的分析，帶的爬齒和眺齒是由于幾何和力學兩種家用動感單車的設計及仿真 18 因素所引起。因此為避免產(chǎn)生爬齒 和跳齒，可采用以下一些措施： 1、控制同步帶所傳遞的圓周力，使它小于或等于由帶型號所決定的許用圓周力。 2、控制帶與帶輪間的節(jié)距差 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 家用動感單車的設計及仿真 姓 名 專 業(yè) 學 號 指導教師 鄭州科技學院電氣工程學院 二一六年四月 目 錄 摘 要 . . V 第 1 章 緒論 . 1 題的背景與意義 . 1 感單車概述 . 3 感單車的分類 . 4 感單車連接件的應用 . 5 感單車在國內(nèi)和國外的情況 . 5 感單車的設計趨勢 . 6 攜化設計 . 6 性化設計 . 6 第 2 章 動感單車總體設計 . 7 計原則 . 7 機工程設計 . 8 響動感單車性能的人體因素 . 9 感單車設計結(jié)構(gòu)要素分析 . 10 一車動態(tài)特性分析 . 12 感單車的構(gòu)成 . 13 感單車方案設計 . 14 第 3 章 動感單車主要計算 . 15 率的計算 . 15 動比 . 16 后帶輪之間的帶傳動設計 . 16 同步帶介紹 . 16 同步帶的特點 . 17 同步帶傳動的主要失效形式 . 17 同步帶傳動的設計準則 . 19 同步帶分類 . 20 同步帶計算選型 . 20 同步帶的主要參數(shù)（結(jié)構(gòu)部分） . 23 同步帶的設計 . 26 同步帶輪的設計 . 26 的設計 . 27 輪上力的計算 . 27 料 . 27 算軸的最小直徑 . 27 的結(jié)構(gòu)設計 . 27 的校核 . 28 的校核 . 29 承的校核 . 29 架的強度與剛度的計算 . 30 第 4 章 三維圖的設計 . 36 把組件 . 36 架 . 36 剛輪組件 . 37 椅組件 . 37 車裝配 . 38 結(jié) 論 . 39 參考文獻 . 40 致 謝 . 41 摘 要 全民健身，利國利民，隨著社會的發(fā)展人們開始越來越重視自己的身體健康，但在現(xiàn)在的中國由于生活水平層次不齊，所以并不是所以的人都能夠消費得起天天到健身房進行健身鍛煉的，所以設計一款適合廣大人民的需要，同時在普遍情況下能夠承受的單人或多人健身的動感單車是具有廣闊的市場空間的，但現(xiàn)在的市場上的健身器械雖大部分是單人式多功能的組合健身器械，但由于其不和市場的標價從而使得健身器械到現(xiàn)在為止依然 不能進入普通人家，為此設計一款價廉，且功能符合需要，實用的健身器械是我設計的主題，其中要注意避免像市場上的單人健身器械的利用率低的問題，同時滿足人們的需要，除此之外還要求外型美觀，安全耐用，工作平穩(wěn)，便于維護，制造加工方便，成本較低最為重要。 為此，我專門走訪了許多的健身房和一些健身專柜進行實地考察，同時上網(wǎng)收集資料，了解廣大健身教練和用戶的感受，同時調(diào)查他們的需要，總結(jié)各方面的要求，設計了該款多功能動感單車。 關(guān)鍵詞： 動感單車，健身， 機械設計 V of to to of to so it is so to it is to of a of in or is a on is is a of of is up to of a to is of my be to on of of in to of to is To I a of to of of 用動感單車的設計及仿真 1 第 1 章 緒論 題的背景與意義 動感單車，在經(jīng)濟發(fā)達的歐美國家中，動感單車占有很大的市場。很多人們都在家中備放動感單車，以備后用。而在我國，隨著近年來我國城市建設速度很快，邊遠地區(qū)有很多經(jīng)濟開發(fā)區(qū)建筑，但是在短時間內(nèi)沒有公交車深入，人們又不喜歡長時間的步行，所以，動感單車便成為非常方便的工具。由于它折疊后體積小，高層住戶在上下班坐電梯時可拎帶，在住宅狹小的民居中，可將動感單車放置于床下，不占居住面積，節(jié)省空間。動感單車基本與普通單車相似，包括車把、車座、蹬板和輪子幾個部分，車身穩(wěn)固地聯(lián)結(jié)為一 個整體。與普通單車不同的是，它的結(jié)構(gòu)可以做很大的調(diào)整，使騎行的人感覺更舒適。上車之前，首先要決定座位的高度，通常這個高度以自己站在地面、抬起大腿并與地面水平時的高度為準，這樣在騎行的時候，大腿與小腿的夾角不會過小，從而減輕了膝蓋的負擔，避免其受到損傷；然后以座位的位置決定車把的位置，手扶在車把最前方，手肘靠在把位上最為合適，身體要緊湊，手臂伸向前方不覺得吃力就好。車把的高低也可以根據(jù)騎行者的身材升降。下面是一些動感單車具體的結(jié)構(gòu)解析。 動感單車的車頭：由把手及水壺架構(gòu)成，水壺架的設計時考慮長時間的健身運動隨 時需要補水的需求。擋泥板：位于車體與剎車系統(tǒng)間的擋泥板，這擋泥板的作用和普通單車是差不多的，是保護飛輪免受汗液與銹跡的侵蝕的。 飛輪：飛輪的主要作用是配重，也就是增加運動的負荷以起到一個加大訓練強度的作用。電子剎車系統(tǒng)：很多的動感單車上都配有電子剎車系統(tǒng)，這也讓很多動感單車運動者能夠在疲憊的時候更好的控制和把握節(jié)奏。曲柄和腳踏：這同樣是普通自行車的類似結(jié)構(gòu)，起到一個驅(qū)動的橋梁作用，動感單車大部分的作用都是通過這個體現(xiàn)出來。座椅：動感單車的座椅高度是可以方便調(diào)節(jié)的，這是為了讓不同身高的人適應同樣的單車，是非常 人性化的設計。車身固定框架：這是動感單車的一個整體框架支撐結(jié)構(gòu)，基本上所有的動感單車固定框架都是由金屬打造，這也是動感單車能夠支撐體重超標的人的主要原因。 功能編輯 可靠、牢固的部件：使用堅固、高質(zhì)量的配件及材料，正確的動感單車可經(jīng)受住高強度使用。易銹部分為不銹鋼結(jié)構(gòu)，飛輪使用鉻合金涂層家用動感單車的設計及仿真 2 處理，主體支架采用靜電噴涂技術(shù)可最大限度的防銹； 簡易維護：必確動感單車不僅外觀美觀，而且維護便捷； 使用簡便：簡易的插銷式調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供穩(wěn)定性和安全性；防滑多功能把手無需拆卸即可使用調(diào)節(jié)鈕及調(diào)節(jié)安全系 統(tǒng)安全的進行調(diào)節(jié)；兩個 處于不同部位的水壺架使用方便； 根據(jù)人類環(huán)境工程學設計的坐墊提供最大的舒適感：男女皆宜的坐墊適合初學者和有經(jīng)驗的使用者，專業(yè)化設計糾正坐姿，提供最大舒適感 雙向踏腳：雙向選擇的踏腳及簡易調(diào)節(jié)的踏腳綁帶滿足不同程度的使用者的需要，單車專用鞋和運動鞋均適用； 提供平滑、準確的阻力：汽車工業(yè)中最新的技術(shù)和材料被應用于阻力控制、飛輪和 皮帶，提供用戶一種平滑、流暢的舒適感和持續(xù)“真實”的單車體驗。 好處編輯 和平時的自行車雖然相近，但是在作用和功能上差得很多，動感單車沒有單車的一些缺點，譬如安全性、腰部的 長時間的酸痛等，在動感單車上都已經(jīng)得到了改良。動感單車是經(jīng)過科學的實驗設計采取人工力學工程的方法，選擇適合人體要求，不勞煩腰部，還能使得健身達到最大的效果，每個腳踏板上有兩個固定的鞋套，防止健身者在運動的時候?qū)⒛_甩出去，秉承安全設計的理念。有些動感單車具有拉伸功能，更能適合高矮胖瘦的各類人群。動感單車根據(jù)自己承受的鍛煉量分為：力度鍛煉和強度鍛煉。根據(jù)調(diào)整自行車的阻力來選擇適合自己的鍛煉強度。你也可以選擇自己適合的鍛煉方式有坐勢與站勢倆種方法，要選擇適合自己的方法，倆種方式都能夠有效的鍛煉自身的腿部肌肉，以及 腿部的力量與耐力，對促進骨骼的生長也挺有好處。如果你想對腿部增肌，建議采取力度鍛煉就好，如果想達到減肥燃脂的目的，建議選擇強度的鍛煉。無論這兩者的哪個，都建議大家一定要堅持持久鍛煉，不能憑空想象，還是要靠個人，鍛煉是沒有人能幫到你，別人告訴你的是成功的捷徑，但是路還是要自己去走。盡量一周騎動感單車 23 次，每次在半小時到四十五分鐘左右，再配上一些增肌粉的使用，那效果會更加明顯?？傊?，如果大家想健身增肌的話，動感單車是一個不錯的項目，并不像別的訓練項目那樣無聊，大家一起鍛煉的話，就會讓鍛煉更加有意思了。 脂肪損 失原理和所有的有氧運動，等，紡絲也充分體內(nèi)細胞的移動之后激活，同時能量消耗，實現(xiàn)脂肪損失的目的。據(jù)教練，紡紗是最大的健身運動器材之一，體能的要求非常高，一般一個類可以消耗約 500卡路里的熱量，而且還散發(fā)出大量出汗，體內(nèi)的水分流失很快，所以要及時補水。但是，大量失水，并不意味著它是由“節(jié)約用水”來減肥，如果你把手腕家用動感單車的設計及仿真 3 在運動的時候，你會清楚地看到自己在運動，它完全是在當下脂肪的消耗。在與腿的臀部的中心鍛煉身體，腰部，背部，手臂肌肉可以得到充分的鍛煉，還要加強你的心臟和肺功能。 適合對象 起源于美國的動感單車沾染著 濃濃的美國味道，活力四射、熱情奔放，因此頗受 25 35歲的人群的青睞。不過在國外這項運動可沒有年齡限制，因為它設計上的科學性保證了參與者的安全，而且運動的強度完全是可控的，適應于所有有運動能力的人。不過建議膝蓋有損傷的人不參加此項運動，因為整個騎行過程中，膝關(guān)節(jié)的摩擦很大，再加上高強度的壓力，很容易形成潛在的傷害，在日后的運動過程中就會慢慢體現(xiàn)出來。心臟病和高血壓患者也最好不要參與，以免在高強度訓練中發(fā)生危險。 困擾錯誤觀念一：練動感單車會不會讓四肢粗壯？你可以去看看擁 有多年訓練經(jīng)歷的動感單車外籍教練，他們結(jié)實修長的外形會告訴你，絲毫不用擔心動感單車會讓你變成 巨無霸 。 錯誤觀念二：是不是出的汗越多，越能減肥？事實上，需要減的是脂肪，而不是水分。大量汗液的排出其實是身體水分的流失，而不一定表示身體脂肪得到大量消耗。 減肥姿勢 正確的姿勢應該是：身體稍向前傾，身體兩臂伸直，腹部收緊，采用腹式呼吸方法，雙腿和車的橫梁平行或稍向內(nèi)扣，膝、髖關(guān)節(jié)保持協(xié)調(diào)，身體不要左右擺動，注意把握騎行節(jié)奏。此外，蹬踏的姿勢也很重要。“ 人們常常以為 ， 常說的蹬踏 就等同于 腳往下踩 的意思 ，腳蹬子轉(zhuǎn)一圈 帶動飛輪前進 就完事了，不過正確的說法是 踩、拉、提、推 這 4樣 動作 連在一起才叫蹬踏 ?！睂I(yè)教練石波現(xiàn)身說法：“ 先用 腳掌 往 下踩， 然后 小腿 往 后收縮回拉， 接著往 上 方向 提，最后 向 前面 推 動 ， 這樣完成 蹬踏一周 360 度。 這樣 有節(jié)奏 的 蹬踏， 不但能夠省體力還可以加 速?！绷硪环矫妫藗兩钏降奶岣?，健康與環(huán)保的意識已經(jīng)超越了物質(zhì)需求，我們進行動感單車這項研究，希望利用所學的專業(yè)知識來解決動感單車設計過程中的相關(guān)問題，豐富自身對于動感單車的理解，并從這項研究和學習中提升自身知識水平與見解。 感單車概述 如果站在使用者的角 度考慮，那么動感單車需要滿足以下特點。（ 1）較輕的質(zhì)量。（ 2）動感單車折疊后，體積變小，形狀規(guī)則，便于安放和提取。（ 3）折疊后可用手拖行。（ 4）使用時，展開后輪距應盡量地變大，擁有良好的縱向穩(wěn)家用動感單車的設計及仿真 4 定性，合理的車身尺寸，給予騎行者輕松舒適的騎行環(huán)境，擁有較大的調(diào)整范圍以便于滿足更多人群的需要。（ 5）車速應盡量等同于普通動感單車騎行時的車速。（ 6）折疊，展開應方便，不需借用外部工具，不需費很大力。（ 7）材料質(zhì)量良好，擁有絕佳的安全性能，折疊鉸帶要有較高的加工精度以保持長時間騎行的穩(wěn)定性。（ 8）豐富的色彩。 感單車的分類 根據(jù)折疊方式的不同 ，動感單車 大致分為以下幾類 。 （ 1） 車架大梁動感單車 目前來看，市場上最主要的折疊方式便是車架大梁折疊，通過折疊器，將大梁在腳踏板的中央對折，使前后輪并在一起，腳踏板可以豎立放置，座管及頭管上有伸縮裝置，可以改變動感單車的高度，從而達到減小動感單車體積的目的。這種折疊方式多采用鉸帶帶接，鉸帶帶接是曲面之間互相接觸，屬于低副。倘若設定承受載荷相同，鉸帶所承受的壓力相對較低，故可以傳遞較大的力。大梁在動感單車中起著支撐作用，鉸帶帶接可以滿足強度需求。 車架大梁動感單車體積較大，折 疊后體積略高于原體積的 50%，重量相對于其他類動感單車較重，不便攜帶，通常置于汽車后備箱，火車等地。由于體積與普通動感單車相似，車輪仍選擇大輪（或略小于普通車輪），可以保證舒適度。 （ 2） 前后叉動感單車 前后叉折疊屬于一種新型的折疊方式。相對于車架大梁折疊，前后叉動感單車在折疊后，體積更小，車輪依然可以在地面滾動，便于人們手拎攜帶。但是，前后叉折疊方式特殊，穩(wěn)定性一般，載重較低。由于為了折疊后體積變得更小，故采取安裝小輪。同時，由于輪徑偏小，速度相對于普通動感單車較慢，騎行略費力，道路適應能力低下（地面粗糙度 要很小才適合），騎行舒適度一般。 （ 3） 感單車 這種折疊方式與前后叉折疊相似。不同的是，此款動感單車采取的是特殊前后叉結(jié)構(gòu)，前后叉在兩個平面。這樣折疊后，動感單車的前輪和后輪不用前后緊貼，而是并排放置，更減小了動感單車折疊后的體積。與前后叉動感單車相似，車輪可在地面滾動，便于拖行。同樣由于折疊方式，采取小輪安裝，車家用動感單車的設計及仿真 5 速較慢，道路適應能力底下，騎行舒適度一般。 (4)旅行箱式動感單車 旅行箱式動感單車是目前為止，在全球范圍內(nèi)最徹底的折疊方式，開啟和折疊會在十幾秒內(nèi)完成。折疊后，形狀規(guī)則，動感單車可以像行 李箱一樣自由拖動，重量輕，約 8速可達 20 (5)感單車 克萊爾伯爵設計，由于展開后，車身呈 稱為 的車架由強化玻璃纖維制造，重量僅 疊后體積可縮小為 稱為世界上最輕的動感單車。由于折疊方式， 用小輪安裝，路面適應能力較差。若要保持較高的車速，需設計多級傳動。另外，車身不可安裝變速系統(tǒng)，騎行較費力。 感單車連接件的應用 （ 1）鉸帶結(jié)構(gòu)：鉸帶結(jié)構(gòu)是面與面的接觸，是 低副帶接，可以承受較大的載荷。但是在運動過程中，可能出現(xiàn)慣性力失衡的現(xiàn)象，從而使機構(gòu)的動載荷增加，穩(wěn)定性變差，只適用于低速場合。 (2)偏心凸輪：曲面接觸，結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑性能及摩擦性能較為優(yōu)秀，適用性強。 （ 3）軸承：軸承可以使軸無法平動，只能轉(zhuǎn)動。軸承起支撐作用，主要承擔徑向載荷。所以軸承提高了軸的承載能力，提高材料的強度。但是在轉(zhuǎn)動過程中，極易因摩擦而產(chǎn)生磨損，從而導致穩(wěn)定性變差。 感單車 在國內(nèi)和國外的情況 動感單車起源于歐洲，在 1892年，法國富豪 明第一臺動感單車 ，一時名聲大噪，隨后 1895年，法國出現(xiàn)第一家動感單車專賣店，不過當時動感單車多用于軍事用途，隨后很多公司均紛紛效仿生產(chǎn)動感單車，已知的企業(yè)有 地利） 國 )， 國）等。 19世紀 50 年代，動感單車發(fā)展?jié)u緩，主要是因為機車盛行。不過在 19世紀 60 年代，動感單車的熱情死灰復燃，引爆的原因是因為 1962 年面市的英國隨后，動感單車變得流行，世界各國數(shù)十家企業(yè)競家用動感單車的設計及仿真 6 相生產(chǎn)，動感單車進入了一個新的時代。目前 ，世界上生產(chǎn)動感單車的廠家超過 100家，且不斷增加，動感單車的市場也越來越大。 而在我國，動感單車仍處于起步階段。不過隨著社會的發(fā)展，環(huán)境與健康問題日益嚴重，擁堵的交通給人們也帶來了極大的困擾，人們迫切地需要一種靈巧輕便的交通工具。而動感單車恰好滿足這些要求。越來越多的人在短途代步時選擇動感單車，不僅減少環(huán)境污染，不懼交通擁堵問題，而且攜帶，停放都很方便。在假日旅游中，很多人都將動感單車放入汽車后備箱，騎行時再取出。這種健康的生活方式吸引了很多人。所以，動感單車在我國有著良好的發(fā)展前景。 感單車的 設計趨勢 攜化設計 由于動感單車在生活中經(jīng)常攜帶，所以它應該滿足輕巧，靈便的特點。并且要考慮穩(wěn)定性，貼合性及重力傳遞合理性。為了更好地實現(xiàn)設計需求，應該合理設計產(chǎn)品形態(tài)。在動感單車規(guī)劃設計的過程中，應該盡量保持折疊后具有規(guī)則的形態(tài)，傳動裝置折疊后可以隱藏于車體內(nèi)部。不僅為了美觀，也是為了便于攜帶。 性化設計 隨著人們對產(chǎn)品要求的提高，設計動感單車時，應考慮產(chǎn)品適應人與環(huán)境的要求。無論是輔助部分，還是功能主體部分，都應該達到人性化的設計要求。同時，要有個性化的造型及符合人體結(jié)構(gòu)的造 型，提升使用者的舒適度。例如，旅行箱式動感單車，相對于車架大梁動感單車，就顯得輕松許多，不過更理想的情況是可以考慮將動感單車設計成手推車等，使之融入到日常生活里 家用動感單車的設計及仿真 7 第 2 章 動感單車總體設計 計原則 動感單車的設計尺寸是根據(jù)人體尺寸來設計的 ,各個部分的定位均參照人體尺寸。人體的主要尺寸 :國標 出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項主要尺寸數(shù)據(jù)。 下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸 (摘自 國成年人人體尺寸 ): 表 2我國 成年人人體主要尺寸和坐姿人體尺寸 主要尺寸 男 (18 60歲 ) 女 (15 55歲 ) 百分位數(shù) 5 50 95 5 50 95 身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659 體重 8 59 75 42 52 66 上臂長 289 313 338 262 284 308 前臂長 216 237 258 193 213 234 大腿長 428 465 505 402 438 476 小腿長 338 369 403 313 344 376 坐姿尺寸 男 (18 60歲 ) 女 (15 55歲 ) 坐高 858 908 958 809 855 901 坐姿頸椎 615 657 701 579 617 657 坐姿眼高 749 798 847 695 739 783 坐姿肩高 557 598 641 518 556 594 坐姿肘高 228 263 298 215 251 284 坐姿大腿 112 130 151 113 130 151 坐姿膝高 456 493 532 424 458 493 小腿加足 383 413 448 342 382 405 坐深 421 457 494 401 433 469 臀膝距 515 554 595 496 529 570 坐姿下肢 921 992 1063 851 912 975 設計要點： 1. 座的形式與尺度及其功用有關(guān) 2. 座材的尺度必須參照人體測量學數(shù)據(jù)確定 家用動感單車的設計及仿真 8 3. 身體的主要重量應由臀部坐骨結(jié)節(jié)承擔 4. 座材前緣處，大腿與動感單車之間壓力應盡量減小 5. 腰椎下部應提供支承，設置適當?shù)目勘骋越档捅巢烤o張度 6. 器材墊必須有足夠的墊料和適當?shù)挠捕?，使其?助于體重壓力均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域 組成 動感單車 的功能是供人騎行，就發(fā)揮 動感單車 的功能作用而言，把人看作 動感單車 的組成部分是完全合理的。因此，人在騎車時組成了人一車系統(tǒng)，該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關(guān)系可由圖 1 機工程設計 1、人與支撐部件的關(guān)系 圖 2 支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是 動感單車 的構(gòu)架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證 動感單車 的整體性，實現(xiàn) 動感單車 的功能。從人機關(guān)系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關(guān)系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著性的設計參數(shù)。 2、 人與動力接受部件關(guān)系 受力部件主要是踏板和曲柄。功率是由上產(chǎn)生的曲柄旋轉(zhuǎn)的雙踏力下肢運動騎車者的腳。為了使工作和舒適感，必須坐人的體質(zhì)和紡紗和物理努力家用動感單車的設計及仿真 9 的紡紗元件之間的大小關(guān)系，能量轉(zhuǎn)化人體腿部肌肉的 收縮和起動問題之間運動的研究。 3、 人與傳動部件關(guān)系 傳動部件 包含了 滾珠、 帶 條和 帶 輪。 人們通過力帶和驅(qū)動滑輪由后輪驅(qū)動，從而使紡絲前進。傳輸設計的關(guān)鍵部分是具有傳動機構(gòu)的傳動效率高和可靠性，有可轉(zhuǎn)向。確保高的傳輸效率，以利用一定的強度和較大的輸出功率。 。 4、 人與工作部件關(guān)系 工作部分是一個輪子鋼圈和輪胎。大部分的輪胎膨脹時，少數(shù)是固體。一方面騎車人的肌肉力量的車輪，被有效地轉(zhuǎn)化為向前運動的同一地面接觸力 ;另一方面，騎車人的握力被轉(zhuǎn)換成由接地部產(chǎn)生的制動力。 在設計 動感單車 的各部分尺寸、車閘及變速器等時，應 該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設計出同騎車人手的大小或握力相適應的閘把、剎車力合適 的車閘，才不會 產(chǎn)生 失誤。 響 動感單車 性能的人體因素 影響 動感單車 性能的人體因素很多，如圖 1示?，F(xiàn)主要分析下述幾點： 1人的體格因素 以身高 H 為基本因素，其他身體的能力與 H 成比例，并有與 手臂、腿、氣管等的長度與身高成比例，從而以骨關(guān)節(jié)為中心所產(chǎn)生的力矩、步幅等，都取決于 H 的大小。肌肉、大動脈、骨骼的截面積以及肺泡的表面積等都可看成與 肺活量測定 ，血容量，心臟容量等可以看作比例和 輸出性能，理論，彈跳力和 2的能力，和 實際上每個人不同的體質(zhì)，往往超過 20的偏差。 紡紗騎的動力，主要是騎車人的下肢肌力。當人們騎自行車，肌肉骨骼內(nèi)部的化學能轉(zhuǎn)化為肌肉收縮機械能。紡紗踏板旋轉(zhuǎn)是由輸出的腿部肌肉的收縮來完成，一般說長腿比人的青睞腿短。通過訓練某個人通過肌肉收縮，通常家用動感單車的設計及仿真 10 正比于肌肉的橫截面面積，大約每平方厘米 40產(chǎn)生的力可提高到 65 N。 人民的力量輸出 變化作為車手的身體素質(zhì)，力量，騎位置，如持續(xù)時間和速度比變化。平均成年男性的最大輸出功率約為 可以持續(xù) 10秒。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) 有約 紡絲是非常有節(jié)奏的運動，這往往保持與人的心臟節(jié)律的節(jié)奏有一定的關(guān)系。健康的心臟跳動 70次 /分，一般腳 60R /分鐘旋轉(zhuǎn)的節(jié)奏是比較合適的。設計確定常規(guī)設計參數(shù)的速度。 騎手自己的平衡功能是影響紡紗性能的一個重要因素，如果缺乏平衡功能，即使它是一個 很好的運動成績也平穩(wěn)旋轉(zhuǎn) ;如果我們有性能的良好平衡，但它可以一些缺陷上掩蓋紡絲設計。 影響制動人的因素的表現(xiàn)是主要的人的手和握力，男人和女人，成人和兒童，以及手柄的大小是不一樣的。據(jù)測試，而不會導致手制動感到疼痛申請時間長，只希望用約 10的最大握力就能獲得必要的減速 。 7 人的疲勞 人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產(chǎn)生原因有人體因素，也有 動感單車 結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有 人的最大攝氧量。 感單車 設計結(jié)構(gòu)要素分析 影響 動感單車 性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素，如圖1了獲得 動感單車 較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結(jié)合起來，以使人一車協(xié)調(diào)。為此，著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。 1速比 家用動感單車的設計及仿真 11 大小 帶 輪的齒數(shù)比，與 帶 輪直徑比相一致，一般控制在 用速比關(guān)系可取得騎行時所必要的功率和必要的速度。速比要合適，如果太小，無論人的肌力有多大，由于不能充分提高轉(zhuǎn)速，所以就得不到大的輸出功率。也由于速比小，在限定的曲柄轉(zhuǎn)速下，得不到 必要的騎行速度（后輪轉(zhuǎn)速）。速比過大時，要求的踏力也大，容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，希望肌肉的負擔約為最大肌力的 10% ，按此選擇速比和曲柄轉(zhuǎn)速，可得到比較好的效果。 2曲柄長度 傳統(tǒng)的 動感單車 設計，一般從杠桿原理考慮比較多，對人研究少，認為曲柄越長越有力。曲柄過長后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距離（前心距）。這樣勢必加長車架，影響了正確的坐車姿勢，使人感到臀部痛。若能按人的身長或下肢長來考慮曲柄長度，則可使人省力和舒適。通常曲柄長度的基準，取人體身長的 1 10 ，也相當 于大腿骨長的 1 2 。 3 三接點位置 正確的騎車姿勢，是由騎車人和 動感單車 三個接點位置決定的，如圖 2-3(a）中所示的鞍座位置 A 、車把位置 B 、腳蹬位置 C 。按三點調(diào)整法， 等，一般 ( 3 ) 點，約為 5 4 鞍座位置 鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟無力；鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設計或校正鞍座位 置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配 帶 輪的中軸心為宜。人體各部尺寸都有一定的聯(lián)系，只要腋窩中心至中指的長度確定下來，鞍座高度便可大致確定。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行，如圖2 b ）、（ c ）所示。 5 車閘 設計時，閘把開擋、力率和閘把力要與人手的大小和握力相適應。靈敏度高的車閘，隨著閘把上力的增大，剎車力也按比例地增加。如果閘把力到達某一程度不發(fā)生剎車作用，繼而又驟然生效，說明這種車閘設計不良。在 緊急情家用動感單車的設計及仿真 12 況下操縱時，理想的施閘力和減速度見表 2 圖 2表 2想的施閘力和減速度 閘把施閘力 /N 相對握力 % 減速度 說明 60 350 500 10 70 100 制下坡速度 全剎車 緊急全剎車 注： g=一車動態(tài)特性分析 1 動態(tài)穩(wěn)定性 動 感單車 的穩(wěn)定是行駛過程中的穩(wěn)定，是一種動態(tài)平 溫馨提示:
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