- 相關(guān)推薦
自行車(chē)創(chuàng )新設計論文
智能自行車(chē)的興起,使得人們越發(fā)關(guān)注自行車(chē)出行,然而,市面上的智能自行車(chē)大多為騎行愛(ài)好者設計，本文是對自行車(chē)創(chuàng )新設計研究的論文，一起來(lái)看看吧！
摘要：在當今迅速發(fā)展的時(shí)代，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng )新需要更豐富的跨學(xué)科知識體系，更復雜的技術(shù)力量支撐，更完善的創(chuàng )新理論基礎。創(chuàng )新技術(shù)能將多種領(lǐng)域的科學(xué)知識有機地結合起來(lái)，促使設計者拓寬思維，打破思維定勢，獲得突破性的創(chuàng )新知識，為產(chǎn)品創(chuàng )新提供創(chuàng )造性的設計方案。用計算機輔助技術(shù)進(jìn)行創(chuàng )新設計，首先需要清楚人是如何進(jìn)行思維的，這一點(diǎn)尤為重要。思維過(guò)程的模型包括:對象選例模型、約束聯(lián)想模型、分解綜合模型、抽象逆反模型。而創(chuàng )新與其中兩種思維模型有著(zhù)密切的關(guān)系，一是抽象和聯(lián)想，一是分解(分析)和綜合。這兩種思維操作，有助于設計出相應的創(chuàng )新性計算機輔助設計系統幫助人進(jìn)行創(chuàng )新設計。
關(guān)鍵詞：自行車(chē) 創(chuàng )新 設計 系統
創(chuàng )新性計算機輔助設計系統是將輔助設計與人工智能、計算機網(wǎng)絡(luò )、數據庫技術(shù)和工業(yè)設計結合起來(lái)，運用抽象、聯(lián)想、分析、綜合等模型，協(xié)助人研制開(kāi)發(fā)出含有新概念、新形狀、新功能、新技術(shù)的產(chǎn)品。重點(diǎn)研究方向是將信息技術(shù)與新技術(shù)運用到產(chǎn)品設計的過(guò)程中去。
理想的產(chǎn)品創(chuàng )新過(guò)程需要數據庫做有利支撐，除此之外還要求具備不斷搜索新數據庫的能力，及時(shí)將合適的新技術(shù)綜合到產(chǎn)品中去。這要求系統具有分解和綜合產(chǎn)品的能力，通過(guò)分解功能，根據子功能進(jìn)行聯(lián)想，用相關(guān)技術(shù)進(jìn)行替換;因此，創(chuàng )新過(guò)程實(shí)際上是一個(gè)不斷地分解與綜合的過(guò)程，在此過(guò)程中充分調用抽象與聯(lián)想功能尋找各種替換物，實(shí)現產(chǎn)品的創(chuàng )新。潘云鶴院士就特別強調，計算機輔助設計的發(fā)展重點(diǎn)在于通過(guò)對產(chǎn)品概念和功能的分析與綜合，形成一種發(fā)散性思維，通過(guò)聯(lián)想和類(lèi)比，將適合的新技術(shù)找出來(lái)替代原有技術(shù)的過(guò)程。
現代自行車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)越來(lái)越注重創(chuàng )新，例如色彩的設計，新材料、新工藝、新結構的應用以及多功能設計。本文以大家都比較熟悉的自行車(chē)為對象，在研究自行車(chē)發(fā)展史、結構功能、傳動(dòng)機構、派生形式等多方面資料的基礎上，開(kāi)發(fā)自行車(chē)計算機輔助設計的創(chuàng )新軟件。充分利用面向對象技術(shù)、計算機動(dòng)畫(huà)技術(shù)及多媒體仿真技術(shù)，提供多種自行車(chē)設計方案，準確而生動(dòng)地模擬出自行車(chē)創(chuàng )新設計過(guò)程，能夠促使人們積極思考、分析、探索，提高創(chuàng )新能力。同時(shí)對提高設計質(zhì)量，縮短設計周期，增強設計的直觀(guān)性、形象性，以便集中精力用于創(chuàng )造性研究，具有重要意義和應用價(jià)值。本論文的宗旨是為大學(xué)生提供一個(gè)以自行車(chē)為對象的輔助創(chuàng )新設計仿真教學(xué)軟件，以便他們用此軟件進(jìn)行自行車(chē)的方案設計，培養創(chuàng )新精神和創(chuàng )新設計的能力。
1國內外研究現狀及發(fā)展趨勢
1.1創(chuàng )新技術(shù)
(1)計算機輔助創(chuàng )新技術(shù)
創(chuàng )新理論的研究經(jīng)歷了50年代的分解研究和創(chuàng )立階段，70年代的系統開(kāi)發(fā)階段，80年代的綜合化、專(zhuān)門(mén)化研究階段。九十年代以來(lái)，以為理論基礎的計算機輔助創(chuàng )新技術(shù)在歐美國家得到了廣泛研究與應用，成為國外知名企業(yè)在尖端技術(shù)領(lǐng)域中解決技術(shù)難題、實(shí)現創(chuàng )新的有效工具。TRIZ稱(chēng)為發(fā)明創(chuàng )造方法學(xué)，是將人們思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程科學(xué)化，為問(wèn)題的創(chuàng )造性解決提供正確探索方法的科學(xué)方法。由Invention Machine公司開(kāi)發(fā)的計算機輔助創(chuàng )新軟件TechOptimizer通過(guò)建立問(wèn)題分析定義、工程學(xué)原理知識庫、創(chuàng )新原理、系統改善預測等四大模塊，有效地輔助設計人員在產(chǎn)品的概念設計、方案設計階段提出無(wú)妥協(xié)的創(chuàng )新設計方案，成為企業(yè)提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和經(jīng)濟效益的重要手段。
(2)機械創(chuàng )斷設計技術(shù)
隨著(zhù)人工智能、智能CAD、認識科學(xué)及思維科學(xué)等領(lǐng)域的迅速發(fā)展及自身需要，許多專(zhuān)家與學(xué)者對各自研究領(lǐng)域的創(chuàng )造性思維、設計開(kāi)發(fā)等問(wèn)題表現出濃厚的興趣，機械創(chuàng )新設計和新型機構的創(chuàng )新構思已逐步提上議程并日益受到重視。
機械創(chuàng )新設計大多是結構方案的創(chuàng )新設計。結構方案設計極富創(chuàng )造性，是形象思維和抽象思維綜合作用的結果。機械創(chuàng )新設計過(guò)程中，應探索機械產(chǎn)品創(chuàng )新發(fā)明的機理、模式及方法，描述創(chuàng )新過(guò)程，將之程序化、定量化、符號化、算法化。而機構系統方案設計過(guò)程不僅涉及大量的理論推導和數據計算，而且需要專(zhuān)家系統和智能工程的支持，完成知識庫的設計，推理機及人機接口的開(kāi)發(fā)。利用運動(dòng)仿真，精確反映機構的運動(dòng)狀態(tài)，及時(shí)將參數改變對運動(dòng)帶來(lái)的影響顯示在屏幕上，為設計者正確判斷、選擇方案提供有益的幫助。
美國、德國等國家首先提倡重視機械創(chuàng )新設計，并己取得顯著(zhù)的成果，形成了獨特的設計體系和風(fēng)格。美國Johnson PC.教授于八十年代初較早從設計方法學(xué)的觀(guān)點(diǎn)總結出機械創(chuàng )新設計的過(guò)程和方法，認為必須在結構形式綜合上投入創(chuàng )造性力量以及在材料和尺寸的優(yōu)選上投入大量技術(shù)支持。他運用連桿機構分類(lèi)法、邏輯模塊法、蘊含綜合法、線(xiàn)圖法以及人腦智暴法、自行質(zhì)疑法、形態(tài)矩形法、比擬法等創(chuàng )造性思維法進(jìn)行了大量的工業(yè)事例創(chuàng )新設計并獲得成功。
國內肖云龍教授結合大量機電新產(chǎn)品的設計，對創(chuàng )新設計的基本特征、設計原理與創(chuàng )新方法等做了方法學(xué)上的較系統而通俗的闡述。
目前，機械方案創(chuàng )新設計的計算機支持已取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。國際上，以發(fā)明創(chuàng )造方法學(xué)為理論基礎的計算機輔助創(chuàng )新技術(shù)目前在歐美國家有著(zhù)廣泛的研究與應用;智能技術(shù)廣泛應用于這一領(lǐng)域。國內專(zhuān)家已研制出智能化的計算機輔助機構創(chuàng )新設計軟件系統，但它主要針對桿機構的結構類(lèi)型綜合、擴大設計空間、優(yōu)化方案選擇。華中理工大學(xué)機械CAD中心、清華大學(xué)等院校。在產(chǎn)品方案設計專(zhuān)家系統方面做了大量的工作，先后實(shí)現多個(gè)方案設計專(zhuān)家系統和開(kāi)發(fā)工具，對總體方案設計思想、知識表達、求解策略和控制結構等方面進(jìn)行了詳細的描述�？偟膩�(lái)說(shuō)，目前，對于機械創(chuàng )新技術(shù)，雖然進(jìn)行了許多相關(guān)的理論方面的研究或探索，但是在實(shí)用化方面尚有許多工作待做。
1.2自行車(chē)的創(chuàng )新設計研究
自行車(chē)的創(chuàng )新設計研究主要包括以下幾個(gè)方面:生物力學(xué)、結構功能、造型設計、傳動(dòng)系統、新型材料、能源驅動(dòng)等。
(1)自行車(chē)的生物力學(xué)研究
近年來(lái)，自行車(chē)創(chuàng )新以人機工程學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，主要集中在生物力學(xué)特性的研究方面對騎行中的自行車(chē)做了受力分析，指出騎行開(kāi)始時(shí)蹬踏力可達到人體體重的三倍。Hull和他的合作者們研究了騎行生物力學(xué)，用五桿平面機構模擬具有圓鏈輪驅動(dòng)的腳蹬自行車(chē)系統，探討了腳蹬力和腳蹬速率如何影響騎行過(guò)程以及鉸鏈力矩節奏的關(guān)系。RayP.S .Han著(zhù)眼于非圓鏈輪驅動(dòng)系統運動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與研究，并對人體作用進(jìn)行評估，包括關(guān)節力矩、腿的角加速度、輸出力等。通過(guò)將兩自由度的五桿模型簡(jiǎn)化為桿件長(cháng)隨曲柄變化的等效四桿機構，再求解兩鏈輪臂連桿頂部的位置，得到非圓驅動(dòng)鏈輪的形狀。同時(shí)建議將橢圓鏈輪和圓鏈輪結合起來(lái)運用:在低速狀態(tài)下，使用前者，在高速狀態(tài)下，切換到后者。Redfield對腳踏數據進(jìn)行測量，估計出曲柄轉角和腳踏角的關(guān)系。國內研究人員鄧國光從力學(xué)角度較為詳細地研究了自行車(chē)運動(dòng)員的蹬踏方式，并用微機控制閉環(huán)系統—自行車(chē)運動(dòng)訓練測試臺得出的數據，研究出曲柄旋轉角與蹬踏角的關(guān)系。
(Z)自行車(chē)的多種創(chuàng )新形式
在造型設計方面，現代自行車(chē)創(chuàng )新更注重色彩設計、新結構、新材料、新工藝的應用以及多功能的設計。設計上由原來(lái)的粘接成型車(chē)架到整體成型車(chē)架再到混合型車(chē)架;風(fēng)格上表現出多樣性和仿生性，出現“羚羊型”、“鹿角型”、“白天鵝型”等仿生自行車(chē)，“淑女型”等輕便自行車(chē);而盡可能減少空氣阻力與增強視覺(jué)效果的“流線(xiàn)型”結構和改變駕駛者姿態(tài)的“躺式”造型是自行車(chē)造型發(fā)展的新趨勢。
在能源驅動(dòng)方面，出現太陽(yáng)能驅動(dòng)、蒸汽驅動(dòng)、夜光型、以及很有發(fā)展前景的電力驅動(dòng)自行車(chē)。電動(dòng)自行車(chē)作為一種有效替代燃油汽車(chē)的綠色環(huán)保交通工具，在減輕或消除城市環(huán)境污染方面發(fā)揮作用。
碳纖維、復合材料、鎂合金、鋁合金等新型材料因其優(yōu)良的材料特性而被有效地運用到自行車(chē)特別是賽車(chē)上。開(kāi)發(fā)生產(chǎn)碳纖維自行車(chē)和鎂鋁合金自行車(chē)是當今自行車(chē)工業(yè)領(lǐng)域致力研究的課題。
非圓鏈輪傳動(dòng)以其在大中心距傳動(dòng)和繞性傳動(dòng)上比變速齒輪傳動(dòng)更具獨到特性而運用于自行車(chē)上。國內外自行車(chē)大賽上常能欣賞到以帶傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)、軸傳動(dòng)、棘輪棘爪傳動(dòng)、無(wú)鏈傳動(dòng)等多種傳動(dòng)形式設計的新型自行車(chē)。
自行車(chē)的結構形式多種多樣，封閉式、獨輪式、三輪式、雙輪式、多人式等等。而折疊式電動(dòng)自行車(chē)以其結構簡(jiǎn)便、攜帶方便成為行業(yè)人士的關(guān)注焦點(diǎn);全懸臂式前后叉避震賽車(chē)成為運動(dòng)比賽的亮麗風(fēng)景線(xiàn)。
多功能自行車(chē)是高科技發(fā)展的結果，將多種特性有效地集中于一輛自行車(chē)上，為人們的使用提供了極大的方便，如水陸兩用、多檔變速、登山越野、健身保健、智能電動(dòng)等等。
專(zhuān)家預測，電動(dòng)、環(huán)保、折疊、鎂合金材質(zhì)為特色的自行車(chē)將成為二十一世紀市場(chǎng)的先鋒產(chǎn)品，有取代登山車(chē)及避震車(chē)的趨勢。
1.3動(dòng)畫(huà)仿真技術(shù)
無(wú)論是從自行車(chē)設計本身，還是從創(chuàng )新軟件開(kāi)發(fā)的角度，動(dòng)畫(huà)仿真技術(shù)都是一個(gè)有利的工具。系統模擬以及動(dòng)畫(huà)技術(shù)常用于表現真實(shí)對象或模擬對象隨時(shí)間變化的行為。利用計算機造型和仿真技術(shù)，構造出產(chǎn)品或裝置的幾何模型和功能模型，對它們進(jìn)行運動(dòng)學(xué)及其他性能的分析和模擬，可以使設計思想更加直觀(guān)清晰，設計過(guò)程更加合理，從而降低制造成本和試驗強度，避免危險性操作。
動(dòng)畫(huà)仿真有二維圖形動(dòng)畫(huà)、三維線(xiàn)框圖動(dòng)畫(huà)和三維實(shí)體圖動(dòng)畫(huà)。二維實(shí)現不存在消隱和陰影處理;三維實(shí)體動(dòng)畫(huà)效果最形象、最生動(dòng)，但要進(jìn)行消隱和陰影等復雜處理，畫(huà)面刷新的計算量很大。當仿真軟件用于系統性能分析時(shí)，一般不考慮實(shí)體是否有碰撞干涉，采用二維圖形動(dòng)畫(huà)即可，以大大縮短動(dòng)畫(huà)刷新時(shí)間，加快模型執行速度;當仿真用于處理設備的運轉過(guò)程時(shí)，三維實(shí)體動(dòng)畫(huà)是最佳選擇。從性質(zhì)上看，動(dòng)畫(huà)仿真主要有如下兩種方式叫:
(1)關(guān)鍵幀動(dòng)畫(huà)。在這種方式下，先運行仿真程序，實(shí)體運行軌跡連同仿真時(shí)鐘全部保存，仿真運行結束后，作為動(dòng)畫(huà)的驅動(dòng)數據實(shí)現模型畫(huà)面的刷新。這種后處理動(dòng)畫(huà)輸出方式需要大量的存儲開(kāi)銷(xiāo)，并且由于動(dòng)畫(huà)畫(huà)面不是基于圖形模型描述，難免出現動(dòng)畫(huà)畫(huà)面與模型的不一致性。另外，也不能在仿真運行過(guò)程中實(shí)時(shí)監控，不能及時(shí)根據動(dòng)畫(huà)顯示的仿真結果修改仿真模型，不具備動(dòng)畫(huà)與仿真的交互能力。
(2)實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)。在這種方式下，動(dòng)畫(huà)刷新與仿真模型在時(shí)間上、數據上同步執行，仿真運行結果及時(shí)通過(guò)動(dòng)畫(huà)顯示出來(lái);兩者交互，用戶(hù)可中斷運行中的仿真程序，修改模型，運行仿真程序時(shí)，直接看到修改處引起的變化。因此，相對于較傳統的動(dòng)畫(huà)技術(shù)，實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)仿真保證了由實(shí)體的狀態(tài)、事件、活動(dòng)、進(jìn)程組成的抽象空間和由文本、圖形組成的形象空間完全一致。
目前，國外在動(dòng)畫(huà)仿真研究領(lǐng)域比較先進(jìn)，但相關(guān)文獻大都針對特定問(wèn)題進(jìn)行單項動(dòng)畫(huà)仿真研究，有關(guān)動(dòng)畫(huà)仿真軟件的資料也只是介紹使用方法和操作過(guò)程。美國在動(dòng)畫(huà)仿真技術(shù)上卓越的體現是波音777飛機的設計。波音公司采用法國達索/IBM的CATITS三維設計與仿真系統，用并行方式處理，實(shí)現三維數字化定義，用三維實(shí)體模型數字化預裝配檢驗干涉情況，其精度達到前所未有的程度。
我國在計算機動(dòng)畫(huà)和動(dòng)畫(huà)仿真方面的研究及應用起步較晚，主要處于引進(jìn)、吸收和消化階段。目前主要應用領(lǐng)域是二維動(dòng)畫(huà)片制作、電視廣告、影視片頭制作，少量用于視覺(jué)模擬和計算機輔助教學(xué)。與國外相比，無(wú)論在研究開(kāi)發(fā)還是在應用的普及范圍上都存在較大差距。我國引進(jìn)的三維計算機動(dòng)畫(huà)有法國的Explofe、美國的Advanced Visualiger, Softmage 3D和加拿大的Alias Animator，微機上運行的3D MAX三維動(dòng)畫(huà)系統等。自行研制的動(dòng)畫(huà)仿真軟件有IMSS 25和HMPS X28等。IMSS (Integrated ManufacturingSimulation Software)由清華大學(xué)自動(dòng)化系和航天航空部204所共同研制，用于制造系統性能分析的一體化制造，具有二維動(dòng)畫(huà)功能;HMPS (HorizontalMachining Process Simulator)由清華大學(xué)自動(dòng)化系、華中理工大學(xué)機械工程系以及精密儀器系合作開(kāi)發(fā)，以機械加工中心加工過(guò)程為仿真對象，具有三維實(shí)體圖的動(dòng)畫(huà)功能。
2創(chuàng )新設計理論及方法
設計在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期中占有相當重要的位置，從根本上說(shuō)，決定著(zhù)產(chǎn)品的品質(zhì)、質(zhì)量及成本。只有基于認識理論上的設計過(guò)程模型才是充分可靠的。將智能過(guò)程模擬出來(lái)，必須從思維出發(fā)。而創(chuàng )造性思維反映著(zhù)物質(zhì)屬性和內在、外在的有機聯(lián)系，是一種可以物化的思想心理活動(dòng)。在產(chǎn)品的創(chuàng )新設計中，最關(guān)鍵的便是創(chuàng )造性構思與最佳方案的選擇。為了進(jìn)行自行車(chē)創(chuàng )新設計，本章在檢索、閱讀、整理國內外相關(guān)文獻的基礎上，介紹有關(guān)創(chuàng )新設計的理論及方法。
2.1設計方法
2.1.1設計技術(shù)的發(fā)展
設計技術(shù)從發(fā)展歷程上看可以分為三個(gè)發(fā)展階段:傳統設計、現代設計和先進(jìn)設計。
傳統設計首先主要以人工設計形式為代表，后以計算機輔助設計(CAD)為代表。傳統CAD技術(shù)依靠算法的結構性能分析和計算機輔助繪圖這兩大特征，在產(chǎn)品設計中獲得了廣泛應用。它能完成如最優(yōu)化設計、有限元分析、計算機繪圖等各種計算型工作，但難以勝任推理型工作。
事實(shí)上，新產(chǎn)品的研究與開(kāi)發(fā)是一種智能行為，是人的創(chuàng )造力與環(huán)境條件交互作用的過(guò)程，需要充分應用多學(xué)科知識、實(shí)踐經(jīng)驗、分析推理、運籌決策、綜合評價(jià)才能取得圓滿(mǎn)結果。智能CAD系統則是在傳統CAD基礎上融入了知識處理系統，能夠提供推理、知識庫管理、查詢(xún)結構等多方面的信息處理功能。將人工智能與數值處理有機結合起來(lái)，計算機就能更多地參與到方案決策、結構設計、性能分析、圖形處理等設計的全過(guò)程當中。
計算機集成制造系統(CIMS)在八十年代迅速發(fā)展，先進(jìn)制造技術(shù)應運而生。先進(jìn)設計技術(shù)以人機智能設計系統為代表，更強調系統的集成性，對設計全過(guò)程提供一體化的計算機支持。人機智能設計系統相對于現代設計技術(shù)階段的設計型專(zhuān)家系統，具有如下更充分的優(yōu)越性:
(1)人機智能設計系統是一種面向整個(gè)設計過(guò)程的開(kāi)放性知識體系結構。
(2)人機智能設計系統能夠處理多領(lǐng)域、多種描述形式的知識，是集成化的大規模知識處理環(huán)境。
(3)考慮專(zhuān)家思維、推理和決策的模型以及設計產(chǎn)品的模型，讓計算機在更大范圍內、更高水平上對人類(lèi)專(zhuān)家群體的推理過(guò)程進(jìn)行模擬，做出準確而具體的設計決策。
2.1.2設計分類(lèi)
設計的本質(zhì)是革新和創(chuàng )造。根據設計活動(dòng)中創(chuàng )造性的大小，可將設計分為三類(lèi):常規設計、革新設計和創(chuàng )新設計。
常規設計以成熟技術(shù)為基礎，在工業(yè)生產(chǎn)中大量存在。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，提高產(chǎn)品競爭力，必須改進(jìn)舊產(chǎn)品，改進(jìn)生產(chǎn)加工工藝、研制新品種。創(chuàng )新設計和革新設計都具有創(chuàng )造性，但前者在設計探索中最富有挑戰性，沒(méi)有現成的設計規劃，甚至沒(méi)有類(lèi)似的已有設計作為借鑒，很大程度上憑借設計者的靈感去創(chuàng )造。創(chuàng )新設計的成果一般具有較高的社會(huì )價(jià)值，形式新穎且獨特，值得提倡。后者也稱(chēng)為改進(jìn)設計，是為增加原有產(chǎn)品的功能或適用范圍，提高性能或改進(jìn)結構、尺寸而進(jìn)行的部分創(chuàng )造性活動(dòng)。
設計是一項思維活動(dòng)，與人的思維密切相關(guān)。關(guān)于思維科學(xué)，著(zhù)名學(xué)者錢(qián)學(xué)森先生有過(guò)深入而系統的研究。他將人的思維劃為三種形式:邏輯思維、形象思維和靈感思維，并指出人的每種思維活動(dòng)過(guò)程并非單純的一種思維在起作用〔川。這三種思維形式在創(chuàng )造性方面有不同的表現:靈感思維最強，形象思維次之，邏輯思維最次。靈感思維的突發(fā)性、偶然性、獨創(chuàng )性、模糊性往往是科學(xué)研究發(fā)生重大突破，對人類(lèi)產(chǎn)生重大影響。通常，常規設計主要是通過(guò)邏輯思維實(shí)現的。創(chuàng )新設計通常是采用發(fā)散而不是聚合的思維過(guò)程的設計，這使得形象思維乃至靈感思維在創(chuàng )新設計中顯得尤為重要和突出。
這樣，我們可以知道了，(1)設計型專(zhuān)家系統基本屬于常規設計和革新設計的范疇，主要模擬人類(lèi)專(zhuān)家的邏輯思維，解決的主要問(wèn)題是模式設計以及方案設計(precept design)。 (2)人機智能設計系統包括創(chuàng )新設計和革新設計，主要模擬人類(lèi)專(zhuān)家的形象思維和靈感思維，解決創(chuàng )造性設計問(wèn)題，以及并行設計(concuurrent design)。
2.2創(chuàng )造性思維和創(chuàng )新原理
創(chuàng )造性思維指能對客觀(guān)事物之間的聯(lián)系進(jìn)行新的探索，并能創(chuàng )造出新的思維形態(tài)(如概念、假設、原理和理論等)來(lái)概括、反映這些聯(lián)系的思維過(guò)程。其本質(zhì)是在社會(huì )實(shí)踐需要的制約下，在一定心理結構和操作中，對存儲信息和外來(lái)信息，經(jīng)過(guò)鑒別和篩選，重新聯(lián)接和組合的過(guò)程。
創(chuàng )造性思維具有目的性、求異性、突變性等特征，表現為邏輯思維和非邏輯思維兩種基本類(lèi)型。邏輯思維主要運用概念、判斷、推理的思維形式，包括歸納邏輯、演繹邏輯和數理邏輯，對產(chǎn)品創(chuàng )新進(jìn)行程序化、量化或公式化分析。變換合成法是一典型的以邏輯思維為基礎的創(chuàng )新技法。非邏輯思維包括聯(lián)想、形象思維、靈感、創(chuàng )造性想象等多種方式，經(jīng)過(guò)理性分析后的知覺(jué)材料，在頭腦中重新加以組合和聯(lián)想，從而形成新構思、新形象。許多重大理論的發(fā)現直接來(lái)源于這種直覺(jué)思維。但在整個(gè)產(chǎn)品創(chuàng )新過(guò)程中，兩種思維是相互結合進(jìn)行的。在感性認識與實(shí)踐的基礎上，利用有意識的邏輯思維獲得和完善對產(chǎn)品創(chuàng )新問(wèn)題的理性認識，進(jìn)一步地，利用潛意識活動(dòng)能力，開(kāi)展非邏輯思維，將理性認識綜合化、形象化、具體化，繼而又用邏輯思維予以完善、修正和檢驗。我們能從具有創(chuàng )造力的人群中發(fā)現他們具有的共性:
(1)善于從全局出發(fā)，站在較高的水平來(lái)明確問(wèn)題，制定系統性的發(fā)展策略。這種能力是他們沖破常規，從外面的特定領(lǐng)域進(jìn)行思考與處理。而最好的新念頭往往來(lái)自于能夠把設計從一種產(chǎn)品轉向另一種產(chǎn)品的過(guò)程中。
(2)極具個(gè)性，沒(méi)有單一固定的方式。他們寧愿自己去提出問(wèn)題而不是由別人來(lái)提問(wèn)。
(3)完成創(chuàng )新性設計，并非機遇或偶然事件，而是始于對原有產(chǎn)品模型及系統的熟悉掌握與深入研究，其發(fā)展是必然的結果。
人工智能專(zhuān)家與心理學(xué)家對創(chuàng )造性思維的認知過(guò)程本質(zhì)作了深入的研究，提出了基于事例的推理、類(lèi)比移植推理以及分解綜合推理等幾種典型的人工智能創(chuàng )造性思維模式。
2.2.1創(chuàng )造性思維模式
(1)基于事例的推理
基于事例的推理是一種認知行為，通過(guò)借鑒先前的成功或不成功的范例來(lái)指導現在的問(wèn)題求解。它是一種基于記憶的重要的設計思維模擬方法。事例庫模擬了人腦的記憶，其中存儲過(guò)去的經(jīng)歷，并按照一定的方式組織，以便需要時(shí)被迅速提取。提取過(guò)程就是檢索相關(guān)事例的過(guò)程，檢出的事例可能與新事例不一致，需加以修改、預測，若仍然不合適新情況，仍需進(jìn)一步修改。最后將正確解答納入事例庫，新的索引被建立和存儲，形成新知識。這種創(chuàng )造性思維模式是在原有基礎上進(jìn)行局部調整，屬于革新設計。
(2)類(lèi)比移桂推理
類(lèi)比推理指依據兩個(gè)事物之間的相關(guān)性，從己知一對象的某種性質(zhì)推出另一對象具有某種相應性質(zhì)的推理過(guò)程。即提取一個(gè)新事例情境的某些己知特征，與事先記憶的事例情境逐一比較，若相似則推出該情境具有與事例情境的其它特征相類(lèi)似的特征。類(lèi)比推理的核心是一個(gè)匹配過(guò)程(遵循語(yǔ)義相似性原則和結構一致性原則)和一個(gè)映射過(guò)程(映射內在特征而非外在表現)。類(lèi)比移植包含繼承、改進(jìn)、變異及創(chuàng )新，可以在技術(shù)結構、技術(shù)原理、思想方法、不同技術(shù)領(lǐng)域間或同一技術(shù)領(lǐng)域內不同結構之間等方面進(jìn)行移植。類(lèi)比推理的主要特征是:
(1)屬或然性推理，能得到繼承性和創(chuàng )新性結論;
(2)核心強調情境間的相似聯(lián)系，而不是命題的真假。結論需驗證正確性;
(3)存在的聯(lián)系是內在的相關(guān)性，而不是外在的表現;
(4)是一種極具創(chuàng )造力的思維方法，體現原理層創(chuàng )新，繼承中創(chuàng )新的思想。在產(chǎn)品設計中的應用體現是創(chuàng )新設計。
(3)分解蛛合推理
分解綜合推理是一種復合推理模式，包括邏輯思維(分解過(guò)程)和形象思維(求解過(guò)程、綜合過(guò)程)。這種思維模式最具創(chuàng )新力，因為分解過(guò)程能夠依據已有的知識經(jīng)驗將新問(wèn)題分解為一系列老問(wèn)題，具備強勁的解決新問(wèn)題的能力;求解過(guò)程的基于事例的推理模式和類(lèi)比推理模式都具有創(chuàng )新能力;綜合過(guò)程采用不同的策略得到不同結果，更具有創(chuàng )新力。
在創(chuàng )造性思維過(guò)程中，必然繼承原有的科學(xué)知識的概念、命題、原理和定律，并與之發(fā)生種種邏輯聯(lián)系;必然有新的事實(shí)、新的聯(lián)系等內容假如于其中�；谑吕耐评砼c類(lèi)比推理的本質(zhì)區別在于，前者強調新問(wèn)題與事例間的邏輯聯(lián)系，按一定的索引方式檢索己有的事例，其創(chuàng )造性是后來(lái)的修改。而后者強調新問(wèn)題與類(lèi)比問(wèn)題之間的形象聯(lián)系，依據兩者在某方面的類(lèi)似性，推理出一者的解具有與另一者的解相類(lèi)似的結構。分解綜合推理體現創(chuàng )造性思維過(guò)程解決問(wèn)題的完整過(guò)程，前兩項推理過(guò)程側重于創(chuàng )造性思維過(guò)程的求解過(guò)程。
2.2.2創(chuàng )新原理
創(chuàng )造性思維只有在一定原理的約束和導向下才能得到有效的創(chuàng )造性結果。G. S. Altshuller通過(guò)對上萬(wàn)件發(fā)明專(zhuān)利的研究與分析，抽出40個(gè)發(fā)明創(chuàng )造所遵循的原理，成為解決技術(shù)矛盾的關(guān)鍵。下列幾項原則具有指導性意義:
(1)綜合:組合相同性質(zhì)的物體;將相近性質(zhì)的作業(yè)在同一時(shí)間內組合;使物體具有復合功能。如電子計算機是大規模集成電路技術(shù)、計算數學(xué)、精密機械的綜合;激光技術(shù)是光學(xué)、機械、電學(xué)的技術(shù)綜合等。
(2)還原:圍繞產(chǎn)品功能進(jìn)行創(chuàng )新。如在應用系統化設計法進(jìn)行原理方案設計，先從功能分析入手，利用創(chuàng )造性構思等方法求解多種方案，然后進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟評價(jià)，通過(guò)選擇和優(yōu)化，求得最佳方案。
(3)類(lèi)比:借鑒成熟的原理與技術(shù)加以比較，找到相似點(diǎn)。
(4)移植:多種技術(shù)的移植嫁接，形成新技術(shù)、新材料、新產(chǎn)品、新工藝。如系統間相互替換(機械系統、光學(xué)系統、聽(tīng)覺(jué)系統、嗅覺(jué)系統、場(chǎng)強等)，機構間的相互利用(氣壓機構、水壓機構、油壓機構、機械機構等)。
(5)離散:將原有產(chǎn)品技術(shù)進(jìn)行分離，形成新構思。如隱形眼鏡是鏡片與鏡框分離的結果;音箱是揚聲器與收錄機分離的結果。
(6)強化:如采用金屬粉末熱噴涂強化工藝，提高機械零件表面強度、硬度和耐磨性;采用復合材料增強結構剛度、穩定性、減震性。
(7)換元:如采用材料替代、零件替代、方法替代、包裝替代、品牌替代等。
(8)迂回:面臨困難時(shí)擴大搜索范圍，從其它領(lǐng)域尋找啟發(fā)，激發(fā)創(chuàng )意，解決問(wèn)題。
(9)逆反:突破傳統的思維定勢，進(jìn)行逆向思維，引出新的創(chuàng )意。
(10)仿形:從產(chǎn)品造型上模仿。如鳥(niǎo)的翅膀與飛機機翼，海洋生物的流線(xiàn)型軀體與潛艇造型等。
(11)群體:依靠群體智慧，相互啟發(fā)，集思廣益。
2.3創(chuàng )新設計
現代設計的核心是創(chuàng )新設計，根據以往的設計經(jīng)驗、新興技術(shù)所提供的新原理、新方法進(jìn)行產(chǎn)品的分析、設計。開(kāi)發(fā)創(chuàng )新思維，學(xué)習和掌握創(chuàng )新設計方法，是現代設計的需要。正向、逆向、側向等多種思維有助于我們從不同深度、廣度進(jìn)行思考，提出創(chuàng )新構思和解決問(wèn)題的方法。創(chuàng )新設計的方法有很多，如智力思維法、推理思維法、聯(lián)想思維法、組合創(chuàng )新法等。文則將面向產(chǎn)品創(chuàng )新設計的CAD方法歸納為基于分解的功能方案設計方法、面向功能單元的結構設計方法、面向全過(guò)程的設計方法。前兩類(lèi)是創(chuàng )新設計過(guò)程的兩個(gè)主要階段，第三類(lèi)主要從設計方法學(xué)角度論述計算機輔助設計方法的設計過(guò)程模型。
2.3.1基于分解的功能方案設計方法
技術(shù)創(chuàng )新時(shí)，首先要明確新產(chǎn)品應該具備的功能。產(chǎn)品的功能方案設計處于整個(gè)設計過(guò)程的最初階段，但是地位最重要。對功能的各種可能方案進(jìn)行優(yōu)選，關(guān)鍵是進(jìn)行廣泛而深入的功能分析和功能分解，包括設計目標的辨認和確定，功能的描述和定界，并用多種實(shí)體結構(功能載體)去實(shí)現。將抽象的產(chǎn)品設計轉化為具體的、現實(shí)的功能，充分體現著(zhù)人的創(chuàng )造性活動(dòng)。
功能邏輯分解法和功能行為狀態(tài)分解法是目前研究的兩種典型方法。功能邏輯分解法的關(guān)鍵在于如何建立一個(gè)豐富功能定義庫以及定義一個(gè)功能塊關(guān)系描述定義集。功能行為狀態(tài)分解法是基于行為的分解，關(guān)鍵是如何將功能一行為一狀態(tài)一基本物理模型有機地結合在一起，是功能分解具有認知理論的依據。
2.3.2面向功能單元的結構設計方法
這種方法強調如何將功能性的描述轉化為能實(shí)現這些功能的具有形狀、尺寸以及相互關(guān)系的零部件的描述，其核心是一個(gè)映射過(guò)程。采用功能一結構一裝配三個(gè)層次的轉換方法，即建立一個(gè)中間結構層，完成從功能視圖向裝配體視圖的遷移。
2.3.3面向全過(guò)程的設計方法及模型
對于面向全過(guò)程的設計方法及模型，根據其發(fā)展過(guò)程有三種觀(guān)點(diǎn):
(1)面向對象設計模型
面向對象設計模型代表設計方法學(xué)的組裝創(chuàng )新設計階段。它認為設計過(guò)程應是從功能分解的高層向低層不斷進(jìn)行基于專(zhuān)家經(jīng)驗知識庫的虛功能特化和再分解的過(guò)程。特化過(guò)程指當知識庫存在能夠滿(mǎn)足虛功能對象的時(shí)候，產(chǎn)生該對象的實(shí)例。再分解過(guò)程指在不滿(mǎn)足的情況下，按照知識庫中的分解方法將虛功能再次分解為子虛功能，直到全由特化對象實(shí)例來(lái)完成，形成多叉樹(shù)結構，分叉點(diǎn)是分解，葉結點(diǎn)是特化。
(2)一般性的設計理論模型GDT (General Design Theory)
GDT模型體現創(chuàng )新設計方法學(xué)的創(chuàng )新思維過(guò)程(分解、映射、綜合)，代表開(kāi)環(huán)設計階段。它認為設計核心是分解—映射—綜合的過(guò)程。功能目錄列出了所有基本功能單元和一對多對應的實(shí)現方案，該模型以功能目錄為依據，基本組成都出自功能目錄庫。
(3)逐步求精模型
逐步求精模型認為設計應從需求描述(包括功能、行為、屬性等方面)入手。這種描述在設計過(guò)程中不斷被細化、修正和測試，直到產(chǎn)品成形，形成一個(gè)不斷遞歸循環(huán)的子單元設計過(guò)程。該模型能充分體現人的創(chuàng )新思維模式:繼承中創(chuàng )新、反復迭代、代表工程設計方法學(xué)的閉環(huán)控制創(chuàng )新設計階段。第三章自行車(chē)創(chuàng )新發(fā)展
自行車(chē)是人們日常生活中不可缺少的代步工具，其造價(jià)低廉、維修簡(jiǎn)單、使用方便，無(wú)污染，深受人們喜愛(ài)。目前，國內自行車(chē)行業(yè)紛紛加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)步伐，出現了花色繁多，系列品種趨于齊全、結構新穎的新局面。為了進(jìn)行自行車(chē)創(chuàng )新設計，本章通過(guò)收集、整理有關(guān)文獻，介紹自行車(chē)創(chuàng )新的發(fā)展現狀及其創(chuàng )新內容。
2.4自行車(chē)的發(fā)展歷史
自行車(chē)歷史淵源久長(cháng)。據史料文字記載，大約公元前2300年，中國、埃及、印度都出現過(guò)人類(lèi)原始的自行車(chē)雛形。意大利龐貝城中的壁畫(huà)是最早的圖形記載。世界上第一輛真正的自行車(chē)是由法國人米狄·德，西福拉克于1790年發(fā)明的兩輪腳蹬自行車(chē)。鏈條式驅動(dòng)裝置的發(fā)明者是英國人丁·斯塔利和勞森。1888年英國人鄧洛普將實(shí)心輪胎改為充氣輪胎，使行駛更為便輕。但縱觀(guān)早期自行車(chē)發(fā)展，由于沒(méi)有系統的理論作指導，制造技術(shù)相對落后，自行車(chē)發(fā)展很緩慢。
隨著(zhù)社會(huì )發(fā)展、科技進(jìn)步和人類(lèi)審美觀(guān)念的不斷變化，自行車(chē)產(chǎn)品在近代和現代得到了迅速發(fā)展，造型日趨完美，功能日趨完善。在造型設計、動(dòng)力驅動(dòng)、新型材料、傳動(dòng)方式、結構功能等多方面不斷改造與創(chuàng )新。
3.良好的發(fā)展前景。
3.1傳動(dòng)系統
自行車(chē)傳動(dòng)系統的形式多樣，曾出現過(guò)杠桿驅動(dòng)、雙重曲柄式、腳蹬上下式、無(wú)鏈傳動(dòng)、軸傳動(dòng)、棘輪棘爪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、鏈條鑄輪傳動(dòng)等各種形式。許多方式都因傳動(dòng)效率不高或不適合而被淘汰，但自行車(chē)的齒輪傳動(dòng)方式、鏈條鏈輪傳動(dòng)方式等依然適用，并在此基礎上持續發(fā)展。
變速傳動(dòng)是機械傳動(dòng)系統的一個(gè)分支，其理論發(fā)展已有60多年的歷史。非圓鏈輪傳動(dòng)作為一種變速比傳動(dòng)，以其獨特的優(yōu)點(diǎn)，在近十年期間，得到國內外有心人士的關(guān)注，將它有效的運用到自行車(chē)上。國內王展國的角速度凸圓鏈輪傳動(dòng)裝置，根據人腳踏作用力的變化情況，設定曲柄位置，設定在最佳受力夾角處，使人力腳踏容易發(fā)揮較大腳踏力且鏈輪傳動(dòng)比加大，從而提高傳動(dòng)效率。日本奧特克公司開(kāi)發(fā)的新型自行車(chē)驅動(dòng)裝置，將傳統的圓形鏈條輪改造成橢圓形，把傳動(dòng)方式由鏈條改為齒輪傳動(dòng)。這種騎行時(shí)腳的運動(dòng)軌跡是橢圓形，便于腿發(fā)力且節約運行距離。IPD公司己生產(chǎn)出凸輪驅動(dòng)系統;日本島野公司有非圓鏈輪產(chǎn)品。這些非圓鏈輪傳動(dòng)系統的優(yōu)點(diǎn)在于人騎車(chē)時(shí)省力、舒適、不易疲勞，是一種很有發(fā)展前景的自行車(chē)。
3.2新型材料
運用在自行車(chē)上的材料多種多樣，目前比較流行的材質(zhì)有鋼材、鋁合金、鎂合金、欽合金、高分子碳纖維材料、復合材料等。
鋁合金是目前最看好的材質(zhì)，在80年代初期就己經(jīng)開(kāi)始被大量運用在自行車(chē)制造上，雖然鋁合金車(chē)架重量輕、延伸性相當好，但應力較集中，所以性能較差。近年來(lái)鋁合金材質(zhì)在車(chē)架上運用了新技術(shù)，其中漸進(jìn)式抽管法最被看好，即分數次將鋁材逐漸抽薄，減少重量而又不損失強度，消除了車(chē)架接縫處的潛在斷裂處。
英國設計者Kirk Precision大膽地利用新型材料—高純度鎂，通過(guò)鎂合金澆注成模方法，再結合高科技制造設備和計算機輔助設計手段，成功地將大規模制造的優(yōu)勢運用到傳統手工制造的自行車(chē)行業(yè)中來(lái)，生產(chǎn)出比相同大小和重量的鋼管車(chē)架質(zhì)量更輕、剛度更高，性能更佳、動(dòng)感更強的合金管車(chē)架。
欽合金在航空工業(yè)上普遍被運用，同時(shí)也漸漸被自行車(chē)行業(yè)所注意。欽合金穩定性高、不易氧化.強度高、抗腐蝕性好.吸震性也十分好，如此多的優(yōu)點(diǎn)和制造難度使得欽合金車(chē)架的價(jià)格一直十分昂貴.
復合材料在運動(dòng)器材方面蓬勃發(fā)展，加上制造技術(shù)漸趨成熟，引起有心人士投入復合材料代替金屬的開(kāi)發(fā)。
碳纖維是一種纖維補強的熱固樹(shù)脂，屬于非金屬材料，它重量輕、可塑性大、耐牢性卓越，防震性能好，與同質(zhì)量的金屬相比有更優(yōu)良的強度與剛硬度;將碳纖維管狀物與鋁合金接頭這兩種截然不同性能的物體以高分子接著(zhù)劑膠合組成一體化成型車(chē)架，最適用于競賽型的自行車(chē)。碳纖維自行車(chē)的國內外發(fā)展狀況如下所述。
80年代中期，意大利、法國、英國和美國利用復合材料和工程塑料方面的技術(shù)優(yōu)勢.相繼開(kāi)發(fā)成功了用碳纖維管和鋁合金接頭粘接成車(chē)架的碳纖維自行車(chē)。隨后，歐美等國對自行車(chē)進(jìn)行計算機輔助受力分析和強度計算，使計算機外形更符合人機工程學(xué)的要求，研制出碳纖維整體車(chē)架成型工藝。90年代初，國外廠(chǎng)商將粘接型和整體性進(jìn)行混合技術(shù)，即用碳纖維管和多通接頭作“底”.外敷纏繞碳纖維層，使多通接管掩埋在里面，外部看起來(lái)似整體成型。以確保自行車(chē)的強度。
臺灣最大的自行車(chē)廠(chǎng)商—捷安特Giantl公司與臺灣材料研究室共同開(kāi)發(fā)碳纖維自行車(chē)，成功開(kāi)發(fā)一種新穎的鋁合金金屬壓注接頭膠接碳纖維自行車(chē)構架。隨后.公司于1993年聯(lián)合開(kāi)發(fā)整體碳纖維自行車(chē)構架，便臺灣自行車(chē)工業(yè)發(fā)展上一新臺階。近年來(lái)臺灣自行車(chē)業(yè)者將諸多新開(kāi)發(fā)的高科技材料大量運用于傳統的自行車(chē)產(chǎn)品.提高功能性和實(shí)用性，大幅度減輕自行車(chē)重量，使產(chǎn)品的附加價(jià)值大為增加。
1993年，我國天津飛鴿自行車(chē)(集團)公司和北京環(huán)航復合材料公司聯(lián)合投資開(kāi)發(fā)粘接型碳纖維自行車(chē)。深圳中華自行車(chē)公司自行研制可焊接碳纖維自行車(chē)。但整體成型碳纖維車(chē)架?chē)鴥饶壳斑�是空白。
3.3動(dòng)力班動(dòng)
(1)電動(dòng)自行本
電動(dòng)自行車(chē)被譽(yù)為“綠色交通工具”，它充分運用了當今的新技術(shù)、新材料，尤其是采用集成電路，電子元器件，提高了自行車(chē)控制器的質(zhì)量，具有很好的可靠性、安全性和靈活性。
電動(dòng)自行車(chē)以蓄電池能源進(jìn)行電力驅動(dòng)，通過(guò)控制系統驅動(dòng)電動(dòng)輪轉動(dòng)，從而達到騎行目的。采用的電池主要有三類(lèi):鉛酸電池、鎳鍋電池、鎳氫電池。電動(dòng)自行車(chē)是高新技術(shù)產(chǎn)品，只有當電池、電機、控制器、充電器等技術(shù)達到較高的水平時(shí)方可大量生產(chǎn)。目前，電力自行車(chē)是自行車(chē)行業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品中最大的熱點(diǎn)。
a.國外電動(dòng)自行車(chē)發(fā)展狀況
美國ZAP、尤尼克、克萊斯勒等多家著(zhù)名汽車(chē)公司都己開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)出了相當數量電力助動(dòng)車(chē)，美國通用汽車(chē)公司為電動(dòng)自行車(chē)提供新型電池。德國的奔馳公司、法國的標志公司也把眼光投入到這一產(chǎn)品上來(lái)了。日本除積極開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)外，積極開(kāi)發(fā)出各類(lèi)電動(dòng)自行車(chē)，產(chǎn)值己超過(guò)了越野車(chē)、迷你車(chē)，僅次于居第一位的輕便車(chē)。日本三菱重工業(yè)公司最近推出了電動(dòng)自行車(chē)新產(chǎn)品，加入經(jīng)濟競爭的行列。1997年，日本最大的自行車(chē)廠(chǎng)家“石橋”、“宮田”、“丸石”等也相繼加入電動(dòng)自行車(chē)的競爭行列。日本把電動(dòng)自行車(chē)作為最有發(fā)展前景的綠色交通工具來(lái)發(fā)展。
b.臺灣電動(dòng)自行車(chē)發(fā)展狀況
臺灣自行車(chē)產(chǎn)業(yè)頗具實(shí)力。美利達公司開(kāi)發(fā)出鉛酸電池自行車(chē)，市場(chǎng)銷(xiāo)路很好;奇能、巨馬和瑞祥等多家電動(dòng)機車(chē)制造廠(chǎng)商，均致力于開(kāi)發(fā)一種超輕型專(zhuān)供短程使用的電動(dòng)自行車(chē)。瑞祥公司推出第二代電動(dòng)自行車(chē)的重量只在52公斤以下，奇能公司的全新設計EPED電動(dòng)自行車(chē)重量只有30多公斤。
最近，為推動(dòng)高科技電動(dòng)自行車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，自行車(chē)工業(yè)研發(fā)中心已著(zhù)手部署第三代電動(dòng)自行車(chē)開(kāi)發(fā)設計，將在馬達、控制器、電池等方面大幅強化效能的提升。個(gè)性化電動(dòng)輔助自行車(chē)與折疊式電動(dòng)輔助自行車(chē)等兩型車(chē)款將進(jìn)一步減輕重量。
c.國內電動(dòng)自行車(chē)發(fā)展狀況
我國電動(dòng)自行車(chē)開(kāi)發(fā)尚處起步階段，但還是比較重視電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。廣州和汕頭南澳縣是國家重點(diǎn)開(kāi)發(fā)電動(dòng)車(chē)的基地;政府和常州建立了中外合資常州山康電動(dòng)車(chē)有限公司和常州電動(dòng)車(chē)充換電有限公司。早在1996年政府就支持和鼓勵電動(dòng)車(chē)發(fā)展。目前，已有20多家企業(yè)參與電動(dòng)車(chē)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)，各種電動(dòng)自行車(chē)、電力助動(dòng)車(chē)、高性能電池、電機和控制器等相繼面世。上海于近日取得電力助動(dòng)車(chē)在電池研制關(guān)鍵技術(shù)上的重要突破，一些專(zhuān)業(yè)企業(yè)也已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)，其使用壽命可達到充電400-500次，一次充電可行使40-50公里。
(2)太陽(yáng)能自行車(chē)
太陽(yáng)能自行車(chē)是將太陽(yáng)能直接變成電能，驅動(dòng)電機行駛的自行車(chē)。主要由太陽(yáng)電池、直流電機、蓄電池和自行車(chē)組成。太陽(yáng)能電池是自行車(chē)的發(fā)電機，蓄電池把太陽(yáng)能變成的電能儲存起來(lái)，供自行車(chē)啟動(dòng)時(shí)較大的啟動(dòng)電流，或陰雨天和晚上使用。
太陽(yáng)能電池是固態(tài)器件，吸收陽(yáng)光并將光能直接轉變成電能，完全依靠?jì)炔康墓腆w結構完成這一功能，沒(méi)有任何活動(dòng)部件。要求太陽(yáng)能電池能提供120瓦功率的電源。南京航空航天大學(xué)范炳鶴教授研制出大面積硅太陽(yáng)電池應用集成電路技術(shù)，把N型硅和P型硅與連接導線(xiàn)一起集成在光學(xué)玻璃基板上，組成305毫米X 305毫米方形太陽(yáng)能電池，工作電壓12伏，輸出功率5千瓦。他本人自裝了一輛太陽(yáng)能自行車(chē)，太陽(yáng)能電源由NPS硅太陽(yáng)電池和復旦大學(xué)BEST全密封維護蓄電池組合成。
太陽(yáng)能自行車(chē)是新生事物，集中“能源、環(huán)保、交通和新材料”四大領(lǐng)域的優(yōu)勢，不斷完善后將成為特色小康型交通工具。
(3)落汽自行車(chē)
德國機械工程師赫爾貝特.勒特里希研制成一種以蒸汽為動(dòng)力的新型自行車(chē)。該車(chē)前輪左側部位裝有一只立式蒸汽鍋，右側部位裝有一臺活塞蒸汽機。蒸汽機所產(chǎn)生的傳動(dòng)力則是依靠一只摩擦輪傳遞到前輪上的。此自行車(chē)還配有氣壓表、蒸汽鍋加熱點(diǎn)火器、安全閥門(mén)、強制式給水泵、手動(dòng)式供水泵、儲水箱及煤氣罐等裝置。為確保蒸汽鍋安全，騎車(chē)者還可以通過(guò)車(chē)上的一只目鏡，檢查蒸汽鍋內的水位情況。
(4)夜光自行車(chē)
加拿大的科研人員為使夜間騎自行車(chē)的人能在微弱光線(xiàn)的大街小巷中安全行駛，專(zhuān)門(mén)設計并制造了一種夜光自行車(chē)。這種自行車(chē)并無(wú)任何結構上的改變，只是在自行車(chē)兩只輪的輪圈上，粘貼一層涂有發(fā)光的彈性錫箔之類(lèi)的膜。實(shí)驗證明，這種車(chē)在夜間行駛時(shí)，可以在150米之內被人們發(fā)現，即使是以每小時(shí)80公里的速度急馳的汽車(chē)，也來(lái)得及緊急處理情況，從而排除夜間的交通事故。
3.4造型
現代自行車(chē)造型設計的一大特點(diǎn)就是應用新材料、新工藝、新結構。有種無(wú)輻條、前后輪均為碳素鋼輪的自行車(chē)，其前輪略小，后輪略大，造型整體呈前傾狀態(tài)，高速行駛時(shí)，能減少空氣阻力具有較強的速度感和力感。1999年臺北自行車(chē)展示會(huì )上，Elebike公司展出了由工程學(xué)院的學(xué)生設計的兩人同時(shí)駕駛的新型三輪電動(dòng)自行車(chē)。車(chē)的前輪有一個(gè)轉矩，電池安裝在座墊下面，車(chē)駕與擋泥板創(chuàng )造出一種優(yōu)美的流線(xiàn)形�！傲缪蛐汀�、“白天鵝型”等使自行車(chē)造型趨于多樣化�！傲骶�(xiàn)型”結構造型以及改變駕駛者的姿態(tài)的“身尚式”造型是自行車(chē)造型發(fā)展的新趨勢。
3.5結構
自行車(chē)的結構多樣，金屬板、塑料的組合式、管式、組成式、軸傳動(dòng)機構、橡膠車(chē)架、碳精纖維車(chē)架、無(wú)幅條車(chē)輪、單輪車(chē)式、曲柄式往復運動(dòng)機構、鋼絲幅條車(chē)輪、無(wú)滾珠軸承、蛇腹車(chē)架、雙管車(chē)架、雙圓棒車(chē)架、蜂窩結構、玻璃纖維車(chē)架、流線(xiàn)型結構、整體車(chē)輪、驅動(dòng)部與后軸的整體連結、無(wú)螺絲安裝、帶式驅動(dòng)機構、流式驅動(dòng)機構等m。而折疊式自行車(chē)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型結構的自行車(chē).結構更簡(jiǎn)便，性能更高.
(1)獨轉健身自行豐
一種獨輪健身自行車(chē)，由搖動(dòng)手柄、腳踏，輪子和保護架構成，搖動(dòng)手柄和腳踏分別與棘爪傳動(dòng)機構的棘爪固定，棘輪與車(chē)輪同軸轉動(dòng)。使用者通過(guò)兩手的前后搖動(dòng)和腳踩腳踏兩種方式連續驅動(dòng)車(chē)輪行走。
(2)折圣式自行豐
德國斯圖嘉特市車(chē)輛設計鍛造公司最近開(kāi)發(fā)成功一種隨意放入任何一種行李箱內的微型折疊式自行車(chē)。它裝有可調式支承座的鞍管和車(chē)架上的避震器可迅速從車(chē)架上卸下，車(chē)架通過(guò)一種新式中軸活絡(luò )關(guān)節一步折疊到位。車(chē)架制造采用“中空事骨架件”方法，既有效提高車(chē)架抗扭強度.又可顯著(zhù)減輕車(chē)架重量。
日本成功制造出總重量?jì)H為6. 5千克的一種新型的安全可靠的折盛式輕便自行車(chē)，堪稱(chēng)世界上最輕量的自行車(chē)。車(chē)體材料采用堅固而較輕的欽合金，所有框架采用中空工藝加工，框架管子的壁厚僅有1毫米，此外，輪胎采用了聚氨酷橡膠等輕量材料，所有部位盡可能設法變輕.折疊設計方面，對折疊后的高度、厚度都進(jìn)行了嚴格調查比較，產(chǎn)品最終實(shí)現了能滿(mǎn)足多種情況下的攜帶與放置。
臺灣展開(kāi)發(fā)公司推出的折疊式電動(dòng)自行車(chē)獲日本外觀(guān)及結構專(zhuān)利權。全車(chē)僅32公斤，攜帶方便、機動(dòng)性高。該車(chē)采用微電腦控制器，剎車(chē)自動(dòng)斷電，電源歸零起動(dòng)，具有電量指示燈，啟動(dòng)扭力大，速度可達25公里/hr，充電時(shí)間4-6小時(shí)，平地續航力可達40公里。前輪配置的12. 5英寸避震器已獲臺灣專(zhuān)利權，是目前臺灣行程尺寸最短的避震器。
我國柯思達發(fā)明的折疊自行車(chē)系列產(chǎn)品，性能上具有折疊迅速、結構簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，與同類(lèi)產(chǎn)品相比，體積小1/2，重量輕1/3，折疊時(shí)間為2-4秒，可隨意掛靠，攜帶便利。
3.6功能
自行車(chē)除了作為一種交通工具，還具有健身、娛樂(lè )、競賽等多方面功能。隨著(zhù)高新技術(shù)的不斷提高，一運用越來(lái)越廣泛，功能越來(lái)越完備，出現了水陸兩用自行車(chē)、多檔變速自行車(chē)、登山越野自行車(chē)等多功能型自行車(chē)。
(1)多檔變速自行車(chē)
變速裝置的形式很多，內裝、外裝、手動(dòng)無(wú)級變速、電氣式自動(dòng)無(wú)級變速、流體變速、細繩式、帶式、隨動(dòng)式、離合器式、磁力式、連桿式、摩擦離合器式、摩擦板式、離心力式、異型電機式、柱塞式、和諧傳動(dòng)、行星齒輪式、照相機光圈式、改變鏈輪徑、凸輪偏心式(帶行星齒輪和鏈輪)、橡膠變速式、滾珠螺絲變速等等。
外裝變速器直接接觸外部空間，變速的范圍較大，多用于山地車(chē)。內裝變速器暗藏于后花鼓中，由于設計的空間有限，變速的范圍較有限，一般用于城市內騎行的輕便車(chē)。森威系列中的摩擦式換檔變速器，采用低接觸式走線(xiàn)方式和擺動(dòng)機構，實(shí)現前、后自動(dòng)定位定檔工NDEX調速。它選用高強度的壓鑄鋁、塑脂件，采用旋轉手柄、GD型飛輪，具有預撥功能，使得工NDEX系統達到平順、準確的變速性能。最新產(chǎn)品中還有通過(guò)電腦感應和微型馬達來(lái)自動(dòng)進(jìn)行變速的全自動(dòng)內變速系統。通過(guò)變速把上的電腦液晶FLGHT DECK電子顯示系統實(shí)現顯示時(shí)間、平均速度、騎行總距離等17種的功能。
(2)山地自行牟
山地自行車(chē)適于行駛在不平整的路面上。由Bertone公司和通用(GM)的子公司歐寶聯(lián)合開(kāi)發(fā)的山地自行車(chē)，用一根管材構成的龍骨代替了傳統的四邊形車(chē)架。此車(chē)將后輪，車(chē)鏈連接腳蹬子的中軸作成一體，減震器安裝在鎂管中，從而使得24速換檔機構中的鏈條張緊力不受到車(chē)輪跳動(dòng)的影響，解決了后懸掛系統的自行車(chē)經(jīng)常遇到的問(wèn)題。
(3)遭震賽車(chē)
在登山自行車(chē)、下坡賽車(chē)上，為了降低自行車(chē)車(chē)輛重量，發(fā)揮乘騎者的最大極限，提高耐沖擊性，普遍采用高性能的前后叉避震設計，懸吊式后避震系統和彈簧壓迫式的傳動(dòng)系統。在把手、避震座管、立管等各部分均采用創(chuàng )新的材料，使自行車(chē)的“減震”功能幾乎可以與機車(chē)相媲美。同時(shí)，為了減少抗風(fēng)阻系數，以往管狀的車(chē)身已逐漸為扁平的設計所代替。第四章車(chē)架造型設計
自行車(chē)創(chuàng )新設計包括所示的各個(gè)方面，本論文重點(diǎn)討論車(chē)架造型、傳動(dòng)系統方案設計。本章首先研究車(chē)架造型設計。
4自行車(chē)造型個(gè)性化設計程序與方法
4.1自行車(chē)造型個(gè)性化設計的基本方法
4.1.1目標消費群體分析
根據上一章分析的內容，自行車(chē)的消費行為取決十目標消費群體的兩方面個(gè)性:其中動(dòng)機、態(tài)度、消費觀(guān)決定了其購買(mǎi)自行車(chē)的類(lèi)型、使用情境和檔次;而個(gè)性氣質(zhì)以及感知尺度決定了自行車(chē)的風(fēng)格特征。因此，設計自行車(chē)或零件造型，需要先分析目標消費群體這兩方面的信息。
具體的過(guò)程是，首先了解影響消費群體購買(mǎi)自行車(chē)行為的客觀(guān)因素，如當地的社會(huì )文化、目標消費群體所處的社會(huì )階層、當地的地理環(huán)境等等;其次，分析目標消費群體的購買(mǎi)動(dòng)機、態(tài)度及其消費觀(guān)，判斷適合目標消費群體使用的自行車(chē)的功能和檔次;最后分析目標消費群體的個(gè)性與氣質(zhì)，以及市場(chǎng)上競爭對手產(chǎn)品的風(fēng)格特征，判斷出合適的自行車(chē)造型風(fēng)格特征。
4.1.2自行車(chē)消費動(dòng)機需求的分類(lèi)
建立基十使用情境的自行車(chē)個(gè)性尺度模型，需要首先了解消費者的購買(mǎi)動(dòng)機，不同動(dòng)機的消費者，對自行車(chē)的各種屬性的態(tài)度會(huì )有很大不同。根據上文提及的“影響自行車(chē)消費的客觀(guān)因素”，以及第二章提及的現代自行車(chē)的功能特性差異，筆者對消費者購買(mǎi)自行車(chē)的使用的動(dòng)機需求概括為“代步”、“休閑”、“旅游”、“表演”、“競速”、“極限運動(dòng)”、“運輸”七類(lèi)，而其中“運輸”需求，因為自行車(chē)的速度、運輸能力、機動(dòng)性能等限制，已逐漸被電動(dòng)車(chē)、汽車(chē)等其他交通工具代替。因此建立模型時(shí)，動(dòng)機需求中放棄了“運輸”這一項。
4.1.2.1代步
從自行車(chē)發(fā)明以來(lái)，代步就是自行車(chē)最基本的功能。通過(guò)蹬踏自行車(chē)，可以加快到達目的地的速度，節省時(shí)間和體能。時(shí)至今口，人們使用自行車(chē)的動(dòng)機還有不少是用十代步。屬十代步范圍的動(dòng)機有:上下班、上學(xué)放學(xué)、購物、買(mǎi)菜、走訪(fǎng)親友，參加其他活動(dòng)等等口常生活以及公務(wù)活動(dòng)，自行車(chē)僅僅作為交通工具來(lái)使用。
4.1.2.2休閑
休閑是現代社會(huì )發(fā)展的特征之一。隨著(zhù)科技進(jìn)步，文明程度提高，我國用工時(shí)間不斷規范和縮短，普通人有越來(lái)越多的休息時(shí)間。五天工作制和各種傳統節口的制定，都為大眾提供了更多進(jìn)行休閑活動(dòng)的機會(huì )。過(guò)去休閑方式以看電視，瀏覽報紙，等被動(dòng)休息為主，而現在人們的觀(guān)念逐漸發(fā)生改變，意識到需要積極主動(dòng)地尋找適合自己的活動(dòng)方式，因此利用自行車(chē)進(jìn)行休閑活動(dòng)成為現在的熱門(mén)休閑活動(dòng)之一�！靶蓍e”和“代步”兩種動(dòng)機的差別是:“休閑”中自行車(chē)已不僅是交通工具，在人們參與的活動(dòng)中扮演重要的角色。屬十休閑范圍的動(dòng)機有:外出兜風(fēng)、公園內騎行、短距離的戶(hù)外活動(dòng)(如露營(yíng)、野炊、登山、越野)等等。自行車(chē)為人們的休閑活動(dòng)增添了樂(lè )趣，貼近了自然，越來(lái)越受到人們的歡迎。
4.1.2.3旅游
旅游也屬十廣義休閑的一種，產(chǎn)生“旅游”動(dòng)機的原因與“休閑”類(lèi)似，而在自行車(chē)“旅游”動(dòng)機中，更關(guān)心的是通過(guò)自行車(chē)游歷其他地區，攜帶大量行李，在遠離自己住所的其他環(huán)境中體驗不一樣的生活。很多時(shí)候，使用自行車(chē)旅游的人會(huì )被稱(chēng)為“驢友”。屬十旅游范圍的動(dòng)機有:騎行至外地，或者在外地騎行;到旅游景點(diǎn)地區游覽等等。
4.1.2.4表演
表演指使用者利用自行車(chē)進(jìn)行某些需要經(jīng)過(guò)訓練、常人難以做到的動(dòng)作，并配合音樂(lè )、道具、場(chǎng)景以取悅觀(guān)眾。這些活動(dòng)需要使用者有很好的靈活性，掌握大量的操控技巧，以保持自己在自行車(chē)上的平衡，因此用十表演的自行車(chē)零件非常專(zhuān)業(yè)。屬十“表演”動(dòng)機的范圍有:平地花式BMX,攀爬、街式等，或者一些DH自行車(chē)活動(dòng)。
4.1.2.5競速
競速屬十專(zhuān)業(yè)運動(dòng)范疇，指在特定的場(chǎng)地中，在盡可能短的時(shí)間內完成指定路線(xiàn)的騎行，并與其他競速選手競爭完成時(shí)間，速度最快者獲勝。競速動(dòng)機基本表現在參加自行車(chē)比賽的行為上。隨著(zhù)我國自行車(chē)水平的不斷發(fā)展，國內各種專(zhuān)業(yè)和業(yè)余的自行車(chē)比賽數量口益增加，如“禧碼諾車(chē)迷節”、“黃山賽”等，因為競速動(dòng)機而購買(mǎi)自行車(chē)的消費者也越來(lái)越多。屬十“競速”動(dòng)機的范圍有:山地自行車(chē)比賽、公路自行車(chē)比賽、個(gè)人計時(shí)賽、鐵人二項比賽等等。
4.1.2.6極限運動(dòng)
極限運動(dòng)是特別的自行車(chē)運動(dòng)，使用者通過(guò)自行車(chē)挑戰極高難度的路況和動(dòng)作，以超越人類(lèi)極限為目標，追求過(guò)程中的刺激感。極限活動(dòng)具有很大的危險性，因此要求自行車(chē)及護具的強度要足夠勝任。屬十“極限運動(dòng)”動(dòng)機的范圍有:自由騎、墜山、街式等高強度的山地騎行活動(dòng)，以及平地花式等以技巧性為主的騎行活動(dòng)。
4.1.3自行車(chē)造型特征的設計
自行車(chē)的造型設計需要服從十功能，具有很大的局限性。但是局限并不代表無(wú)法設計。自行車(chē)框架是最重要的設計部件，在滿(mǎn)足功能需求及成本的前提下，其選用的材料、管材線(xiàn)條的造型、車(chē)架和前叉外管的涂裝都屬十可塑造的部分。同日寸，坐墊、座桿、把組的形狀、涂裝也影響整車(chē)的風(fēng)格。然后是自行車(chē)的其他系統部分，屬十造型的細節設計。如曲柄的表面、快拆、后撥、剎把、火器等，出色的設計可以起點(diǎn)綴的作用，讓整車(chē)風(fēng)格更加協(xié)調。對整車(chē)造型影響不大的零件有:花鼓、腳踏、飛輪、前撥、碗組等體積較小，功能性遠大十造型表征性的零部件。
4. 2設計原則
自行車(chē)設計要從材料強度、騎行運動(dòng)學(xué)、加工工藝，可靠性等各個(gè)方面進(jìn)行考慮，這些因素都直接影響著(zhù)車(chē)架的外觀(guān)美感、強度大小和彈性?xún)?yōu)劣。而車(chē)架造型很大程度上決定著(zhù)自行車(chē)騎行好壞、易轉性能、騎行舒暢感等。車(chē)架管材的長(cháng)短、構成的角度等影響整體自行車(chē)的特性。除考慮車(chē)架的造型結構尺寸外，尤其應該考慮自行車(chē)與人的協(xié)調關(guān)系，以及身體尺寸與自行車(chē)各部件之間的關(guān)系。主要的基本技術(shù)參數有:前管軸線(xiàn)與地面夾角。、立管軸線(xiàn)與地面夾角p、傳動(dòng)中心距C、前后輪中心距D、中接頭中心離地距離E等。只有這些參數均趨于合理，才能保證自行車(chē)的穩定性和操縱性。下面以賽車(chē)為例，討論如何確定車(chē)架設計方案。
4.2.1基本原則
(1)賽車(chē)的性能是通過(guò)人來(lái)體現的，它的結構設計應以人為主，充分考慮到人體工程學(xué)、自行車(chē)運動(dòng)學(xué)、形態(tài)美學(xué)等方面的知識。
(2)賽車(chē)車(chē)架的形狀和尺度與其功能有關(guān)。要求外形尺寸合適，以提高騎行舒適性;要求所受阻力最小，騎行的輸出性能最佳。
(3)要求有足夠的剛性和強度，并且盡量減少重量。具有良好的抗沖擊、耐疲勞性，以保證壽命使用。
4.2.2形態(tài)設計
碳纖維賽車(chē)車(chē)架造型采用流線(xiàn)型整體結構，其性能分析有以下優(yōu)點(diǎn):互磨擦、流線(xiàn)型結構:可最大限度地減少空氣阻力，提高騎行速度。整體式結構:人體做功力傳遞效率高。避免了普通車(chē)架因部件多，相接觸變形造成的人體動(dòng)力傳遞損耗。
4.2.3結構尺寸確定
(1)車(chē)架規格
運動(dòng)員下肢(大腿、小腿、腳)的長(cháng)短，決定車(chē)架的高度。上肢(上臂、下臂和手腕)的長(cháng)短與胸之和，決定車(chē)架的長(cháng)度。
(2)前角和后角
前角指前管對于車(chē)架的傾斜度。前角為710時(shí)，操縱性和穩定性都比較好，確定其范圍為650 -750。賽車(chē)車(chē)架的前角更陡，采用730-750，這樣在騎行時(shí)反應快，速度靈活。坐管角取與前角相同，陡的角度可使騎車(chē)者前撲在中軸的上方，從而獲得較大的蹬力。后角指立管軸線(xiàn)與地面夾角。后角決定了騎行者在自行車(chē)上的重心位置，一般認為在680 -73。范圍內。當傳動(dòng)中心距設定的值較小時(shí)，角度偏小，反之偏大。
(3)前又翹度
前叉翹度指前管中心線(xiàn)和前輪軸之間的垂直距離。為提高自行車(chē)的的導向靈活性，一般取較小的值。
(4)上管長(cháng)度
從鞍立管接頭到前叉接頭的長(cháng)度，角度較陡的賽車(chē)車(chē)架相應地使上管縮短了。這樣可使騎車(chē)者能下?lián)渲?zhù)雙手握住車(chē)把騎行，以減小風(fēng)的阻力并增強腳踏的力量。
(5)轉距
為了減少自行車(chē)的重量，提高運動(dòng)性能，必須考慮盡量縮短輪距。前、后輪中心距的尺寸大小與傳動(dòng)中心距有關(guān)，當傳動(dòng)中心距較小時(shí)前、后輪中心距可取小一些，反之取大一點(diǎn)。
(6)后心距
從保證車(chē)架的剛性和良好的加速性能出發(fā)，盡量縮短后心距。
5傳動(dòng)系統方案設計
根據創(chuàng )新性基本原理和思維活動(dòng)方式中的發(fā)散思維，自行車(chē)傳動(dòng)形式不局限于機械傳動(dòng)，還有液動(dòng)、氣動(dòng)、磁動(dòng)、電動(dòng)等多種新型式。機械動(dòng)力傳動(dòng)的具體形式又有鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、軸傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)、棘輪棘爪傳動(dòng)，等等，可供設計者參考選擇。
鏈傳動(dòng)是一種具有中間繞性件的非共轆嚙合傳動(dòng)，一般分為動(dòng)力驅動(dòng)和運輸傳動(dòng)兩種方式。有滾子鏈、齒形鏈、雙節距長(cháng)環(huán)滾子鏈。自行車(chē)鏈條與相同節距規格的傳動(dòng)用滾子鏈相比，寬度窄、重量輕、精度低、機械性能低，但價(jià)格便宜。
鏈條鏈輪傳動(dòng)因為有其它傳動(dòng)形式所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)而成為現代自行車(chē)傳動(dòng)系統的主要表現形式。
鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)都無(wú)彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比準確，傳動(dòng)效率高。對要求轉速恒定的兩軸傳動(dòng)和多軸傳動(dòng)，采用鏈和齒輪都很適宜。鏈條對軸作用力較小，鏈預緊力比帶傳動(dòng)小得多，減輕軸和軸承上的壓力，減小磨損。同時(shí)結構尺寸較緊湊，裝拆方便。
當然，鏈傳動(dòng)也存在其無(wú)法克服的缺點(diǎn)。當空間限制要求有中心距小;瞬時(shí)傳動(dòng)比要求恒定;傳動(dòng)比大;轉速極高;噪聲要求小的時(shí)候，鏈傳動(dòng)的使用性能不如齒輪傳動(dòng)。當空間限制要求有中心距很長(cháng);轉速極高;無(wú)潤滑油，噪聲要求小的時(shí)候，鏈傳動(dòng)的使用性能不如帶傳動(dòng)。當要求運動(dòng)連續光滑時(shí)，鏈傳動(dòng)的使用性能不如軸傳動(dòng)。
鏈的使用壽命受到鉸鏈磨損的限制。磨損使鏈節距增大，擺動(dòng)速度不斷變化，工作中的銷(xiāo)軸和套筒之間的接觸中心幾乎不能形成流體動(dòng)力潤滑油膜，且摩擦系數高，會(huì )出現局部粘著(zhù)現象。為提高使用壽命和效率，需設置張緊裝置(張緊輪、張緊軌道)來(lái)補償由磨損引起的滾子鏈伸長(cháng)。由于鏈傳動(dòng)具有由多邊形效應引起的運轉不均勻性并產(chǎn)生沖擊力，傳動(dòng)平穩性欠佳，因此，必須使鏈和鏈輪質(zhì)量減小，鏈節距和鏈環(huán)長(cháng)在充分利用鏈的強度條件下限制到最小值。
鏈輪齒形設計對提高傳動(dòng)鏈條承載能力，實(shí)現共輛嚙合鏈傳動(dòng)具有重要的作用。美國摩斯公司推出的鏈輪采用30度壓力角的漸開(kāi)線(xiàn)齒形，形成HV鏈傳動(dòng)專(zhuān)利產(chǎn)品，具有良好的高速性能，鏈輪最高轉速可達12000r/min，傳遞的最大功率可達4000kw。因此，針對配用鏈條的結構特點(diǎn)，按照鏈傳動(dòng)的嚙合機理，研究鏈輪的齒形是鏈輪發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。
非圓鏈輪技術(shù)近年來(lái)得到發(fā)展與運用。變速自行車(chē)采用非圓驅動(dòng)鏈輪有助于減少自行車(chē)鏈輪大拐處在垂直位置時(shí)對傳動(dòng)效率的不利影響，便于腿發(fā)力且節約運動(dòng)距離。
結語(yǔ)
自行車(chē)產(chǎn)品有其特殊性，它的結構既承擔物理功能，又直接體現外觀(guān)。它的個(gè)性化和其他產(chǎn)品相比較有一定的難度，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，這種產(chǎn)品的形式和內涵存在著(zhù)變化的可能性，也具有一定的典型性和代表性。從1818年第一臺自行車(chē)誕生開(kāi)始，它就沒(méi)停止過(guò)發(fā)展的腳步，至今已經(jīng)有十幾類(lèi)不同功能、造型的自行車(chē)。自行車(chē)用途的多樣化，和自行車(chē)部件接口的標準化，讓現代自行車(chē)的造型充滿(mǎn)了無(wú)數的可能性，每一種，甚至每一輛自行車(chē)都擁有自己獨特的個(gè)性。因此要研究自行車(chē)個(gè)性，需要從它的構件、使用情境，消費者的需求等方面入手，通過(guò)分析目標消費群體的消費心理，消費過(guò)程，找對自行車(chē)的受眾及個(gè)性化需求，才能提高競爭力。
影響消費者購買(mǎi)自行車(chē)的因素有很多，內部因素有消費者自身的個(gè)性，氣質(zhì)，消費觀(guān)，外部因素有社會(huì )文化，生活環(huán)境，人口因素等等。消費者的動(dòng)機、態(tài)度消費觀(guān)決定了自行車(chē)的種類(lèi);消費者的個(gè)性、氣質(zhì)決定了自行車(chē)的風(fēng)格;消費者的感觀(guān)尺度決定了自行車(chē)的效果尺度。分析自行車(chē)造型的個(gè)性化，要從兩方面入手。一是按消費者的動(dòng)機需求劃分，這是根據自行車(chē)的使用情境進(jìn)行分析;二是按自行車(chē)的造型和涂裝等風(fēng)格劃分，這是根據目標消費人群的需求和個(gè)性進(jìn)行分析。通過(guò)兩種分析結合，就可以對某一自行車(chē)的個(gè)性找到其目標消費群體，或者通過(guò)分析目標消費群體，確定他們樂(lè )意接受的自行車(chē)的個(gè)性風(fēng)格。
中國屬十自行車(chē)消費大國，自行車(chē)曾經(jīng)是國人眼里的“大件”商品。但在汽車(chē)文化盛行的今天，自行車(chē)逐漸失去了國人的關(guān)注。而八十年代后國外自行車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，以及國內同行停滯不前，使得國產(chǎn)自行車(chē)水平漸漸與國際水平脫節，國內許多廠(chǎng)商面臨巨大的生存壓力。如何提高自行車(chē)的技術(shù)和質(zhì)量，發(fā)展自行車(chē)產(chǎn)品的個(gè)性化，是國內自行車(chē)產(chǎn)業(yè)的當務(wù)之急。
參考文獻：
[1]劉燦軍. 實(shí)用傳感器. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2004
[2]何希才. 傳感器及其應用. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2001
[3]陳雪麗. 單片機原理及接口技術(shù). 西安: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005
[4]李勛, 劉源, 李靜東. 單片機實(shí)用教程. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2006
[5]刁文興. 自行車(chē)電子里程表的初步設計. 南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2004, 6: 25-28
[6]王煒，陳學(xué)武，陸建.城市交通持續發(fā)展理論體系研究 [M]．北京:科學(xué)出版社，2004
【自行車(chē)創(chuàng )新設計論文】相關(guān)文章：
技術(shù)創(chuàng )新論文05-11
科技創(chuàng )新方面論文08-25
科技創(chuàng )新結題論文08-25
創(chuàng )新管理論文07-02
談創(chuàng )新議論文10-15