面向三维打印的个性化自行车设计与制造(附件)
自行车是传统产业，具有100多年的历史，由于环保以及交通的问题，自行车再度成为世界各国特别是发达国家居民喜爱的交通、健身工具。世界自行车行业的重心正从传统的代步型交通工具向运动型、山地型、休闲型转变，在美、欧、日等发达国家，自行车是一种较普遍的运动、健身、休闲和娱乐性产品。在我国也是一种非常便利的交通方式，上下班和郊游经常使用，因此对于自行车的设计与制造就显得尤为重要。 本文以自行车的设计与制造为研究内容，首先通过归纳，对于自行车有很好的了解，掌握。其次，分析了解自行车各部分零件结构，通过人机工程学的应用奠定理论基础。最后，结合实际设计出的造型来组建自行车并对其进行运动仿真。关键词 自行车，三维建模，人机工程学，模型制造，个性化仿真 目录
1 引言 1
2 自行车的介绍 1
2.1 自行车的主要系统 1
2.2 自行车的造型 2
2.2.1 自行车的个性化造型 2
2.2.2 自行车的功能性 4
2.2.3 自行车的材料 5
2.3 课题研究目的 6
3 人车系统结合 6
3.1 人机工程学定义 6
3.2 人与自行车的联系 6
3.3 自行车主要结构尺寸选择 8
4 各系统结构造型建模 9
4.1 导向系统 9
4.1.1 车把的造型设计 9
4.1.2 前叉的造型设计10
4.1.3 前轮的造型设计10
4.2 驱动系统 12
4.2.1 脚蹬的造型设计12
4.2.2 飞轮的造型设计13
4.2.3 链条的造型设计13
4.3 制动系统及其他配件14
4.3.1 车闸的造型设计14
4.3.2 车座的造型设计14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
动系统 12
4.2.1 脚蹬的造型设计12
4.2.2 飞轮的造型设计13
4.2.3 链条的造型设计13
4.3 制动系统及其他配件14
4.3.1 车闸的造型设计14
4.3.2 车座的造型设计14
4.4 自行车完整三维预览14
5 部分造型3D打印 15
5.1 3D 打印技术 15
5.2 自行车装配方法15
5.3 实物模型制造16
6 个性化的运动仿真17
6.1 自行车运动原理应用17
6.2 个性化造型装配18
6.2.2 装配体的主要配合方式19
6.2.3 个性化运动仿真20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
自行车发明至今已有200多年的历史。到如今倡导绿色生活，提倡新能源的21是世纪，自行车作为一款环保绿色的替补工具已经十分流行，交通运输，出行替步，运动健身，比赛展览等各种领域自行车占的比重相当之大，在公用设施里面也是一种极为便利的交通工具，在街道路口随时可见各种公用的自行车，供人们在上下班和郊游时经常使用，甚至在健身房也有大批量的动感单车出现，其方便占地量小以及时尚运动量大的特点深受广大爱好者的喜欢。
基于自行车的广泛用途，在生活中地位至关重要，我们以Solidworks为画图软件，先构建好自行车的三维模型，再讲各个零部件组合装配起来、分析和仿真，深入了解。尤其是对于自行车的个性化设计，随着经济发展，普通而且结构单一的自行车已经满足不了现在的生活，个性化、多元化、规模化是现在的趋势，因此设计一款自行车需要从这三个方面入手。
2 自行车的介绍
2．1 自行车的主要系统
自行车的车架、轮胎、链条等零件为主要部件，按照其作用来分，可以分为三大系统：导向系统、驱动系统、制动系统[1]。其中支架是自行车的骨架，他负责各零部件的链接以及支撑作用。其性能要求也是整辆车的第一大关，舒适性以及协调性都由它来实现。将自行车转化为人体的构成，支架就相当于人体的骨骼，而驱动部分就相当于血液，传递动力。制动系统相当于大脑，统筹运动的命令。
如图1 自行车的组成结构
图1 自行车的组成结构
(1) 导向系统
导向系统主要负责控制自行车运动方向，有前轮、前叉、前轴等。骑车人坐在车座上双脚踩与脚蹬，双手扶住车把，这便是一个稳定的三角形结构，可以使人舒适的操控龙头方向并且根据前方路况来判断。还可以调整前叉的高度来达到自己合适的身高范围。
(2) 驱动系统
驱动系统是自行车的运动部件，有飞轮、链轮、脚蹬等。由骑车人的脚向踏板施加压力并经过曲柄、链条传播送至飞轮，使其发生传动力。设计时一般向前踏时传动开始，向后踏时则无动力传递，其飞轮是不固定的。
(3) 制动系统
制动系统是自行车的安保部件，由车闸部件组成。通过控制车闸使自行车减速、迫停，起到安全防护作用。由骑车人的手臂握紧手刹，通过钢丝线传递到车闸对钢圈施力。
(4) 其他配件
其他配件：可以添加各种功能性配件，比如车灯，车铃，水壶以及支架等部件，已达到美观实用的目的。
2．2 自行车的造型
2.2.1 自行车的个性化造型
自行车的造型就如同一个人身上的服装，不同的款式体现出它们不同的风格以及各自的作用。比如美利达的车型定位：勇士系列属于城市娱乐级，公爵系列属于山地入门级，挑战者系列属于专业入门级，再往上的车型还有名驹，卡本，龙腾，至尊等。如下图所示：
图2 美利达勇士560D车型
图3 美利达公爵600车型
图4 美利达挑战者600车型
图5 美利达96至尊车型
车型就对应着品牌，而一款好的品牌想要被人熟知就应该要有其独特的个性化，因此，设计一款个性化的自行车目的就是站在消费者的角度，更多的为消费者考虑，以满足其生理和心里上的需求[2]。就像挑战者车型，铝合金技术被大为推广，在其管型底部状似双管合一，锥形端面的独特管型，比传统的圆形管具有更强的抗弯、抗扭刚性效果。而对每一个框架都采用了平滑的平面焊接技术，即二次焊接。在不影响磨削强度的前提下，焊接平面各焊点。此外被大量选纳的tfs车架供给的蛙腿，弹性后下叉技巧，其有点
1 引言 1
2 自行车的介绍 1
2.1 自行车的主要系统 1
2.2 自行车的造型 2
2.2.1 自行车的个性化造型 2
2.2.2 自行车的功能性 4
2.2.3 自行车的材料 5
2.3 课题研究目的 6
3 人车系统结合 6
3.1 人机工程学定义 6
3.2 人与自行车的联系 6
3.3 自行车主要结构尺寸选择 8
4 各系统结构造型建模 9
4.1 导向系统 9
4.1.1 车把的造型设计 9
4.1.2 前叉的造型设计10
4.1.3 前轮的造型设计10
4.2 驱动系统 12
4.2.1 脚蹬的造型设计12
4.2.2 飞轮的造型设计13
4.2.3 链条的造型设计13
4.3 制动系统及其他配件14
4.3.1 车闸的造型设计14
4.3.2 车座的造型设计14
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动系统 12
4.2.1 脚蹬的造型设计12
4.2.2 飞轮的造型设计13
4.2.3 链条的造型设计13
4.3 制动系统及其他配件14
4.3.1 车闸的造型设计14
4.3.2 车座的造型设计14
4.4 自行车完整三维预览14
5 部分造型3D打印 15
5.1 3D 打印技术 15
5.2 自行车装配方法15
5.3 实物模型制造16
6 个性化的运动仿真17
6.1 自行车运动原理应用17
6.2 个性化造型装配18
6.2.2 装配体的主要配合方式19
6.2.3 个性化运动仿真20
结论 22
致谢 23
参考文献 24
1 引言
自行车发明至今已有200多年的历史。到如今倡导绿色生活，提倡新能源的21是世纪，自行车作为一款环保绿色的替补工具已经十分流行，交通运输，出行替步，运动健身，比赛展览等各种领域自行车占的比重相当之大，在公用设施里面也是一种极为便利的交通工具，在街道路口随时可见各种公用的自行车，供人们在上下班和郊游时经常使用，甚至在健身房也有大批量的动感单车出现，其方便占地量小以及时尚运动量大的特点深受广大爱好者的喜欢。
基于自行车的广泛用途，在生活中地位至关重要，我们以Solidworks为画图软件，先构建好自行车的三维模型，再讲各个零部件组合装配起来、分析和仿真，深入了解。尤其是对于自行车的个性化设计，随着经济发展，普通而且结构单一的自行车已经满足不了现在的生活，个性化、多元化、规模化是现在的趋势，因此设计一款自行车需要从这三个方面入手。
2 自行车的介绍
2．1 自行车的主要系统
自行车的车架、轮胎、链条等零件为主要部件，按照其作用来分，可以分为三大系统：导向系统、驱动系统、制动系统[1]。其中支架是自行车的骨架，他负责各零部件的链接以及支撑作用。其性能要求也是整辆车的第一大关，舒适性以及协调性都由它来实现。将自行车转化为人体的构成，支架就相当于人体的骨骼，而驱动部分就相当于血液，传递动力。制动系统相当于大脑，统筹运动的命令。
如图1 自行车的组成结构
图1 自行车的组成结构
(1) 导向系统
导向系统主要负责控制自行车运动方向，有前轮、前叉、前轴等。骑车人坐在车座上双脚踩与脚蹬，双手扶住车把，这便是一个稳定的三角形结构，可以使人舒适的操控龙头方向并且根据前方路况来判断。还可以调整前叉的高度来达到自己合适的身高范围。
(2) 驱动系统
驱动系统是自行车的运动部件，有飞轮、链轮、脚蹬等。由骑车人的脚向踏板施加压力并经过曲柄、链条传播送至飞轮，使其发生传动力。设计时一般向前踏时传动开始，向后踏时则无动力传递，其飞轮是不固定的。
(3) 制动系统
制动系统是自行车的安保部件，由车闸部件组成。通过控制车闸使自行车减速、迫停，起到安全防护作用。由骑车人的手臂握紧手刹，通过钢丝线传递到车闸对钢圈施力。
(4) 其他配件
其他配件：可以添加各种功能性配件，比如车灯，车铃，水壶以及支架等部件，已达到美观实用的目的。
2．2 自行车的造型
2.2.1 自行车的个性化造型
自行车的造型就如同一个人身上的服装，不同的款式体现出它们不同的风格以及各自的作用。比如美利达的车型定位：勇士系列属于城市娱乐级，公爵系列属于山地入门级，挑战者系列属于专业入门级，再往上的车型还有名驹，卡本，龙腾，至尊等。如下图所示：
图2 美利达勇士560D车型
图3 美利达公爵600车型
图4 美利达挑战者600车型
图5 美利达96至尊车型
车型就对应着品牌，而一款好的品牌想要被人熟知就应该要有其独特的个性化，因此，设计一款个性化的自行车目的就是站在消费者的角度，更多的为消费者考虑，以满足其生理和心里上的需求[2]。就像挑战者车型，铝合金技术被大为推广，在其管型底部状似双管合一，锥形端面的独特管型，比传统的圆形管具有更强的抗弯、抗扭刚性效果。而对每一个框架都采用了平滑的平面焊接技术，即二次焊接。在不影响磨削强度的前提下，焊接平面各焊点。此外被大量选纳的tfs车架供给的蛙腿，弹性后下叉技巧，其有点
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