自行车工程与创新
自行车的发展历史
自行车的发展历史自行车是一种受欢迎的交通工具，它在过去的几个世纪里经历了许多变革和改进。
下面将详细介绍自行车的发展历史。
1. 早期自行车的起源早在19世纪初，自行车的雏形就已经出现。
1817年，德国工程师卡尔·冯·德拉辛（Karl Drais）发明了一种称为“德拉辛车”的木制车辆。
这辆车没有脚蹬，骑手需要用脚来推动车辆前进。
这被认为是世界上第一辆自行车。
2. 轮子的进化随着时间的推移，自行车的设计逐渐改进。
1839年，英国工程师柯克帕特里克·麦克米兰（Kirkpatrick Macmillan）在车轮上添加了脚蹬，使骑行更加方便。
这种设计被广泛应用于早期自行车。
3. 安全自行车的出现安全自行车是自行车发展历史中的重要里程碑。
1865年，英国发明家约翰·肖（John Starley）设计了一辆名为“安全自行车”的车辆。
这辆自行车采用了现代自行车的基本结构，包括两个相同大小的轮子、链条传动和脚蹬。
安全自行车的出现使得骑行更加稳定和安全。
4. 自行车产业的崛起随着安全自行车的出现，自行车产业开始迅速发展。
1885年，德国工程师戈特利布·达姆勒（Gottlieb Daimler）发明了一种内燃机，为自行车添加了动力。
这种发动机使得自行车能够更快地行驶，为自行车运动的发展打下了基础。
5. 自行车的改进和创新自行车在20世纪持续改进和创新。
1903年，法国发明家保罗·德·维尔（Paulde Vivie）设计了一种名为“变速器”的装置，使得骑行者可以根据需要调整齿轮比例。
这种创新提高了自行车的适应性和性能。
6. 自行车的现代化随着科技的进步，自行车在20世纪后期进一步现代化。
1960年代，轻量化材料如铝合金和碳纤维开始应用于自行车的制造，使得自行车更加轻便和耐用。
此外，电动自行车的出现也为骑行提供了更多的选择。
7. 自行车的未来发展随着人们对环保交通方式的需求增加，自行车在未来有着广阔的发展前景。
更快更舒适的10款自行车
10款富有创新精神的自行车自行车是接近完美的车辆，但是这没有阻止人们继续探索，将其设计为速度更快、更舒适的运动休闲自行车或更适合于上下班需要的自行车。
下面就是10款富于创新精神的自行车。
1．瓦尔纳风暴（Varna Tempest）上世纪70年代，乔治•吉奥吉夫（Georgi Georgiev）从贝尔格莱德来到多伦多，当在《大众机械师》杂志上读到一篇关于“人力速度锦标赛”（这是一项互相竞逐最快脚踏车的比赛）的文章时，他心中一亮。
自那以后，他一直尝试着设计自己的款式，他从身边的世界里汲取灵感，造型出一款流线型碳纤和凯夫拉纤维外壳的低棱线卧式自行车。
“我观察自然，观察那些在液体、空气或水里高效移动的东西，比如说海豚。
”他如是说道。
瓦尔纳风暴每年吉奥吉夫都带着最新版瓦尔纳自行车来到内华达，在这儿，加拿大车手山姆•惠廷汉姆（Sam Whittingham）把自己塞进车里，尝试创造速度纪录。
9月，惠廷汉姆打破了自己的纪录，踩着这辆瓦尔纳风暴，最高时速达到了82.819迈。
为了强调他的流线型自行车设计的高效性，吉奥吉夫放言：“我们用一半的马力就能达到80迈以上。
”2．AutoVelo2010年国际自行车设计大赛优秀奖获得者AutoVelo由SpeedStudio Design的创立者埃里克•斯托达德（Erik Stoddard）打造，这是一款混合动力的电动卧式自行车，它效法汽车上的座位安置，比传统车型要更为挺直。
“大多数卧式自行车座位离地更近，但是 AutoVelo实际上模仿了小型SUV的乘坐位置，因此你会离地更高，这样你在骑行时可以看到别人，别人也能看到你。
”斯托达德解释道。
“它是为那些喜欢驾车但又想在拥挤的城市环境中穿梭自如的人设计的。
”AutoVelo相对于其他卧式自行车，另一项微调是，斯托达德设计的踏板驱动的是前轮，而不是后轮；不过，有一个马达可以转动后轮。
他还缩短了传统卧式自行车的轮距，以增强车子的机动性，从而更易于在城市交通中穿行。
自行车创新设计方案
自行车创新设计方案一、引言自行车作为人们日常生活中常见的交通工具，其设计理念和功能不断得到创新和提升。
本文将介绍自行车创新设计方案，包括智能化设计、环保材料、轻量化设计、多样化功能以及美学与人体工程学等方面的创新设计。
二、智能化设计1. 智能导航系统：通过GPS定位技术，为骑行者提供实时位置和路线信息，帮助规划最佳路线。
2. 智能防盗系统：采用物联网技术，实现自行车与手机或其他设备的连接，方便远程监控和报警。
3. 智能健康监测系统：通过传感器技术，监测骑行者的心率、速度、距离等健康数据，为骑行者提供个性化健身建议。
三、环保材料1. 使用可再生材料：如竹子、塑料等可再生材料制造自行车，降低对环境的影响。
2. 环保涂层技术：采用环保涂层技术，减少对环境的污染。
3. 推广使用环保出行方式：如共享单车等，减少对交通拥堵和环境污染的影响。
四、轻量化设计1. 材料轻量化：采用高强度轻质材料，如碳纤维、铝合金等，降低自行车的重量。
2. 结构优化：通过优化设计，减少不必要的零部件和结构，降低重量。
3. 能源效率：采用高效驱动系统和电池，减少能源消耗，提高骑行效率。
五、多样化功能1. 多模式骑行：提供不同骑行模式，如山地模式、城市模式等，满足不同路况和骑行需求。
2. 健身功能：增加阻力和坡度调节等功能，提高锻炼强度和效果。
3. 娱乐功能：添加音响、照明等娱乐设备，增加骑行的乐趣。
六、美学与人体工程学1. 美学设计：结合现代美学理念，设计出符合大众审美且具有个性的自行车外观。
2. 人体工程学：根据人体工程学原理，优化座椅、把手等关键部件的设计，提高骑行的舒适性和稳定性。
同时，考虑不同人群的身高、体型等因素，提供个性化的骑行体验。
3. 安全防护：结合人体工程学设计，提高自行车的安全性能。
例如，优化车架结构以增强抗冲击能力；采用符合人体工程学的刹车系统，保证快速而稳定的制动效果；设计合适的把手高度和角度，提供舒适的握感和操控性。
自行车发展历史
自行车发展历史
自行车的发展历史可以追溯到19世纪。
以下是一些重要的里程碑事件：
1817年：德国发明家卡尔·冯·德莱森（Karl Drais）设计了一种称为“莱森车”的木质车辆，它由两个轮子和一个可以踩踏的平台构成。
1861年：法国发明家皮埃尔·米秋（Pierre Michaux）发明了第一辆正式的脚踏自行车。
这种自行车使用了一个踏板，使骑行更加容易。
1869年：英国工程师詹姆斯·斯塔彭斯（James Starley）设计了一辆更加现代化的自行车，称为“安全车”。
它采用了一个小轮子和一个大轮子的设计，提供了更好的稳定性和平衡性。
1885年：德国工程师卡尔·本茨（Karl Benz）发明了第一辆内燃机动力自行车。
这种自行车使用了一个引擎来提供额外的动力。
1890年：空气充气轮胎被广泛采用，大大提高了骑行的舒适性。
20世纪初：自行车成为一种受欢迎的交通工具，越来越多的人开始使用自行车作为主要的交通方式。
1920年代：自行车竞赛开始兴起，骑行运动成为一项受欢迎
的体育项目。
20世纪后半叶：随着汽车的普及，自行车的使用率逐渐下降。
然而，自行车作为一种健康的运动方式和环保的交通工具，近年来重新受到人们的关注。
到目前为止，自行车已经经历了许多改进和创新，包括轻量化材料的使用、电动自行车的出现以及自行车共享服务的兴起。
自行车仍然在全球范围内被广泛使用。
基于TRIZ理论的自行车进化过程分析与创新设计
(e)
图2 自行车演化发展
（2）自行车进化的四个阶段
伴随人类需求对产品形式、功能、质量、审美 的不断提高，自行车设计不断创新，人类需求的质 量、数量及对产品形式的不断变化，迫使自行车设 计不得不根据需求变化及实现的可能，增加自行车 的辅助功能，改变其实现形式。从历史的观点看， 自行车处于进化之中。自行车的进化分为如下四个 阶段：
TRIZ 理论主要内容包括：技术系统进化理论、 40 个发明创造原理、39 项技术特性、冲突矩阵、 物质——场分析、76 个发明问题标准解决方法、 发明问题解决算法(ARIZ) 以及工程效应知识库 等。在产品设计进化过程中，上述各内容都能从不 同方面对设计人员提供创新方案的指导。
代技术，以应对未来的市场竞争；处于退出期的产 品，企业利润急剧下降，应尽快淘汰。这些可以为 企业产品规划提供具体的、科学的支持。
图 5 折叠过程
5、 小结
TRIZ中的技术进化理论中的S曲线、技术系统
进化法则、技术系统进化模式与自行车设计过程紧
密结合，将使自行车创新设计更容易实现。技术系
统进化理论不仅能够预测技术的发展，而且还能展
现预测结果实现的产品的可能的结构状态。由于技
术进化模式与法则具有可传递性，对于任意产品创
(a)
(b)
[5] Kim. Y.S, Cochran.D.S. “Reviewing TRIZ from the perspective of axiomatic design”. J.Eng.Design. 2000,(12):79-94
[6] 檀润华.创新设计：发明问题解决理论[M].北 京：机械工业出版社，2002.P74-85.
因此，自行车的功能已不再是简单的代步工 具，向着便携化、健身化、娱乐化、轻质化形式发 展，呈现出多样化的功能与形式，如图8、图9、图 10、图11所示。自行车车架材质的选用上也趋于轻 质化。镁合金材料是制造高档轻便型自行车及电动 车减重节能的理想材料，具有较高的强度、刚度、 减震性、机械加工性能和可回收性。
自行车的发展历史
自行车的发展历史引言概述：自行车是一种受人们爱慕的交通工具，它的发展历史可以追溯到几个世纪前。
本文将从五个方面详细介绍自行车的发展历史，包括起源、进化、材料、设计和未来发展。
一、起源1.1 早期起源：自行车的起源可以追溯到18世纪末，当时的法国工程师尼科尔·卡吕斯·卡普尔发明了第一辆具有踏板的自行车原型，被称为“卡普尔自行车”。
1.2 踏板改进：随着时间的推移，人们开始改进自行车的踏板设计，使其更加方便使用。
1866年，法国发明家皮埃尔·米歇尔·欧古斯特·米耶尔成功地将踏板与前轮相连，形成为了现代自行车的雏形。
1.3 制动系统的引入：自行车的发展还包括制动系统的引入。
1870年代，法国工程师雷纳德·福尔克斯发明了第一种刹车系统，为骑行者提供了更大的安全保障。
二、进化2.1 链条传动系统：自行车的进一步发展是引入链条传动系统。
1885年，英国工程师约翰·肯特·斯塔尔利发明了第一辆使用链条传动系统的自行车，这一创新使得骑行更加高效和舒适。
2.2 空气轮胎：1890年代，空气轮胎的发明进一步改善了自行车的性能。
空气轮胎能够提供更好的减震效果，使得骑行更加平稳和舒适。
2.3 多速变速器：20世纪初，多速变速器的浮现使得骑行者可以根据路况和个人需求调整骑行阻力，提供更好的骑行体验。
三、材料3.1 钢材时代：自行车最初的材料主要是钢铁，这种材料坚固耐用，但相对较重。
3.2 铝合金的应用：随着科技的进步，铝合金开始被广泛应用于自行车的创造中。
铝合金材料具有轻质、耐腐蚀和刚性好等优点，使得自行车更加轻便和耐用。
3.3 碳纤维的革命：近年来，碳纤维作为一种新型材料被引入到自行车创造中。
碳纤维具有分量轻、强度高和抗疲劳性好等优势，使得自行车更加轻盈灵便。
四、设计4.1 折叠自行车：为了满足城市居民对便携性的需求，折叠自行车应运而生。
这种设计使得自行车可以便捷地折叠起来，方便携带和储存。
自行车的创新设计
目录前言1、从人因工程学的角度出发，对自行车车座设计进行改进分析。
2、从人因工程学的角度出发，对自行车靠背设计进行改进分析。
3、从人因工程学的角度出发，对自行车车把设计进行改进分析。
真正具有现代形式的自行车诞生于1874年。
如今自行车在很多国家只是作为运动健身的工具，但是从上世纪20年代自行车传入我国以来，由于经济、人口状况与地理条件等方面的原因，自行车在一个很长时期内一直作为中国百姓的主要交通工具。
当前我国自行车产量、出口量均占世界总量60%以上，国内消费量也居世界第一。
自行车的历史已经超过了一百年，但是从人因工程学的角度进行分析，我们可以发现，现在的自行车设计仍然存在缺陷，需要改进。
二、问题及改进2.1 鞍座设计不合理——鞍座太平坦，太窄，太硬鞍座设计要素分析尺寸决定鞍座宽度的因素主要是人体的生理结构，如坐骨结节的距离、骨盆的大小等等。
其中起关键作用的是坐骨结节间的距离。
这段距离基本上决定了鞍座后部的宽度，它的宽度保证人体坐骨结节在鞍座上时的距离位置：过小容易使结节间软组织受到挤压，过大容易影响鞍座的的平衡。
坐骨结节一般9—12厘米。
因为女性的髋骨要宽于男性，在设计时鞍座宽度要比男性的宽一些。
弧度弧度是指从鞍座后部过渡到鞍座鼻部弧线的弯曲程度。
由鞍座的宽度、长度以及骑乘者大腿内侧的脂肪厚度、髋臼窝的深浅和鞍座的用途等决定。
垫料垫料是自行车鞍座舒适与否的一个重要因素。
它决定了鞍座的变形程度。
如果垫料过软，坐骨结节就会陷入到鞍座中，导致人体组织的麻木和缺血：如果垫料太硬，将会导致人体组织的疼痛。
所以，垫料的柔软程度和大小是设计中一个非常重要的因素。
另外，包覆材料的透气性、防水性、防变形性等也是应该考虑的因素。
当人骑在鞍座上时坐骨生殖区（位于坐骨结节和耻骨联合部之间，分布有大量的血管、神经和软组织）靠在平坦的座面上，鞍座会压迫到坐骨神经区的组织和脂肪；坐骨神经区的组织里含有丰富的血管、软组织和大量的神经及神经末梢，在骑行时，上躯体的部分重量压迫到这些血管和神经，造成人体会阴区的疼痛和麻木；而且会阴区深层中含有泌尿组织、血管及生殖动脉和传导神经，这样也会造成生殖区域的麻木和缺血，严重的会导致生殖系统障碍。
自行车结构的创新设计说明书
- -车辆构造与原理课程设计题目自行车构造的创新设计〔女〕专业年级XX学号同组成员指导教师目录任务书错误!未定义书签。
第一章绪论21.1 研究背景及意义21.2 自行车的开展现状21.2.1 自行车的创造与演变21.2.2 自行车交通开展现状错误!未定义书签。
1.3 折叠自行车的优点和前景31.3.1折叠自行车的优点41.3.2折叠自行车的市场前景4第二章设计方案确实定52.1 自行车构造创新来源52.2 主要技术要求错误!未定义书签。
2.3 研究方法错误!未定义书签。
2.4 设计过程错误!未定义书签。
2.4.1确定设计纲要62.4.2确定折叠方式72.4.3确定传动机构8第三章折叠自行车构造设计93.1 构造分析93.1.1设计中的不同点93.1.2车的折叠过程113.2 关节机构133.2.1车头把手机构123.2.2前身下部构造133.2.3车身与鞍座构造133.2.4传动机构143.3 基于人体工程学的自行车把手、车座的关系153.4 受力计算16第四章设计的改进194.1 车头把手不能折叠194.2 齿轮箱太大194.3 脚踏板的位置安排得还不够合理19第五章总结与展望205.1 总结205.2 展望20参考文献21任务书第一章绪论1.1 研究背景及意义“当今社会.由于污染、交通拥挤等问题的出现.在城市交通车的设计上便捷与环保成为一大趋势.城市出现大量折叠自行车的踪影。
〞折叠自行车形态巧妙、绿色环保.既能够很好节省空间又满足人们快节奏生活的需要.为未来理想短途交通工具。
根据女士自行车开展趋势.分析折叠自行车折叠方式.从人性化和美观中出发.设计更便捷、更加适合女性使用的折叠自行车。
1.2 自行车的开展现状在种类繁多的现代交通工具中.自行车一直和人们日常生活关系最密切的产品之一。
自行车自诞生至今已有200多年的历史。
从作为玩耍、娱乐的用具开场.经由交通工具、运输工具到今天的休闲、娱乐、健身的伙伴.甚至成为人们生活艺术的化身。
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自行车创新（一）
此处为电机高性 能电池。
此处为线 路
自行车创新（二） 变速系统改造
相信大多数骑过山地车的人 都知道山地车变速系统，变速慢 不能完成瞬间变速。而且稍有不 慎就会损坏牙盘，所以我们对变 速系统进行改造。 将牙盘取消，将中轴的中 间加工为带齿的齿轮
由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘 骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保 持车身平衡。 驱动（传动或行走）系统：由脚蹬、中轴、 牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部 件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄， 链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从 而使自行车不断前进。 制动系统：它由车闸部件组成、乘骑者可以 随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶, 确保行车安全。
自行车结构图示
自行车人体工程学设计（一）
增加腰部 受力缓冲， 灌灌问 减小脊柱 受力。
自行车人体工程学设计（二）
改进后的车把与 鞍座要保证一定 的高度落差，以 避免骑乘时整个 手臂处于伸直状 态，使肌肉紧张。 并且，车把应设 计成平把，因为 手握弯把会使手 腕弯曲，产生手 腕偏差。
将后轴换成电 动自行车用永 磁无刷直流电 机，优点是体 积小，结构简 单
将此处调直 并与中轴垂 直
将里面放上连杆齿轮两 头都放上侧齿齿轮，前 后各放一个轴承。侧齿 齿轮与连杆垂直，与中 轴齿轮咬合
自行车创新（二） 变速系统改造
将此处开长方形空，保 证与后面三个侧齿齿轮 能够吻合。在另一边加 固车架，切口周围放加 强筋。
压缩空气抵住三个齿轮吻合。 此时为最高档，离开最小的 为中档，离开中间的齿轮为 最低档，变速非常灵活，而 将牙盘取消，放入三个 且这种传动不会掉链子。润 大小不同的侧齿齿轮， 滑也方便。 侧齿齿轮要求能重叠。