自行车创新设计机械创新设计教案资料.ppt
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1、自行车创新设计机械创新设计1自行车的演变史 17世纪初期人们开始研究用人力驱动车轮的交通工具。机械师加赛纳首先提出一种手驱动的方式,驾驶者骑在车座上,用力拉一条绕在车上并能带动轮子转动的环状绳子,使车前进。1816年至1818年在法国出现了两轮间用木梁联接的双轮车,骑车者骑坐在梁上,用两脚交替蹬地来推动车子前进。这种车称为“趣马”(Hobby Horse),如图例10la。当时它是贵族青年的玩物,不久就过时了。一种真正的双轮自行车(Bicycle)是1830年由苏格兰铁匠麦克米伦发明的。他在两轮小车的后轮上安装曲柄,曲柄与脚踏板用两根连杆相连,如图例101b,只要反复蹬踏悬在前支架上的踏板,驾
2、驶者不用蹬地就可驱动车子前进。趣马曲柄+连杆+脚踏板式n n为了提高骑行的速度,法国人拉利门特在为了提高骑行的速度,法国人拉利门特在18651865年进行了改进,将回转曲柄置于年进行了改进,将回转曲柄置于前轮上,骑行者直接蹬踏曲柄驱车前进。此时前轮装在车架前端可转动的叉座前轮上,骑行者直接蹬踏曲柄驱车前进。此时前轮装在车架前端可转动的叉座上,能较灵活地把握方向;后轮上有杠杆制动,骑行者对车的控制能力加强了,上,能较灵活地把握方向;后轮上有杠杆制动,骑行者对车的控制能力加强了,如图例如图例101c101c。这种自行车脚踏板转动一周,车子前进的距离与前轮周长相等。这种自行车脚踏板转动一周,车子前进
3、的距离与前轮周长相等。n n为了加快速度,人们不断增大前轮直径为了加快速度,人们不断增大前轮直径(但为了减轻重量,同时将后轮缩小但为了减轻重量,同时将后轮缩小),有的前轮大至有的前轮大至56in(1.42m)56in(1.42m)、64in(1.63m)64in(1.63m),甚至,甚至80in(2.03m)80in(2.03m),如图例,如图例101d101d。如。如此结构使骑行者上下车很不方便且不安全,影响了这种此结构使骑行者上下车很不方便且不安全,影响了这种“高位自行车高位自行车”的使用。的使用。回转曲柄式回转曲柄式n n18791879年英格兰人劳森又重新考虑采用后轮驱动,设计了链传动
4、的自行年英格兰人劳森又重新考虑采用后轮驱动,设计了链传动的自行车,采用较大的传动比,从而排除了采用大轮子的必要性,使骑行者车,采用较大的传动比,从而排除了采用大轮子的必要性,使骑行者安全地骑坐在合适高度的座位上,它称为安全自行车,如图例安全地骑坐在合适高度的座位上,它称为安全自行车,如图例101e101e。在这时期随着科学技术的发展,自行车结构还做了不少改进。如采用在这时期随着科学技术的发展,自行车结构还做了不少改进。如采用受力合理的菱形钢管支架,这样既提高了强度,又能减轻重量;用滚受力合理的菱形钢管支架,这样既提高了强度,又能减轻重量;用滚动轴承提高效率;动轴承提高效率;18881888年邓
5、洛普引人充气轮胎,使自行车行走更加平年邓洛普引人充气轮胎,使自行车行走更加平稳。由此,自行车逐渐定型,成为普遍使用的交通工具。稳。由此,自行车逐渐定型,成为普遍使用的交通工具。n n由于不断提出新的需求,经过种种改革,使自行车的功能和结构逐步由于不断提出新的需求,经过种种改革,使自行车的功能和结构逐步完善起来,而从开始研究到定型差不多经过了完善起来,而从开始研究到定型差不多经过了8080年。年。2 2新型自行车的开发新型自行车的开发n n随着科学技术发展,人们生活水平不断提高,发现原有自行车有不少随着科学技术发展,人们生活水平不断提高,发现原有自行车有不少缺点,同时也根据需要提出一些希望点,在
6、此基础上开发了多种新型缺点,同时也根据需要提出一些希望点,在此基础上开发了多种新型自行车。自行车。n n 1)1)助力车助力车n n 为省力开发出多种助力车,为避免对环境的污染,电动车较受欢迎,为省力开发出多种助力车,为避免对环境的污染,电动车较受欢迎,小巧的电机和减速装置放于后轮毂中,直接驱动车轮,电源则采用干小巧的电机和减速装置放于后轮毂中,直接驱动车轮,电源则采用干电池。电池。n n 2)2)考虑宜人性的新型车考虑宜人性的新型车n n英国发明家伯罗斯发明躺式三轮车英国发明家伯罗斯发明躺式三轮车(图例图例102)102),车上座位根据人体工,车上座位根据人体工程学设计,躺式蹬车省力,时速可
7、达程学设计,躺式蹬车省力,时速可达50km50km。n n摇杆式自行车摇杆式自行车(图例图例103)103)将回转蹬踏变为两脚往将回转蹬踏变为两脚往复蹬踏,这样能充分使人蹬车时在复蹬踏,这样能充分使人蹬车时在90-12090-120范围内范围内做有用功,而去除做无用功的动作。两摆杆通过做有用功,而去除做无用功的动作。两摆杆通过链条分别带动超越离合器使后轮转动。链条分别带动超越离合器使后轮转动。n n 3)传动系统的变异n n链传动易磨损掉链。新开发的齿轮传动自行车链传动易磨损掉链。新开发的齿轮传动自行车(图例图例10104)4)脚蹬带动齿轮通过传动轴将运动传至后轮,提高传动效脚蹬带动齿轮通过传
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