摘要
随着科技的发展，生活质量的提高，消费者的需求更加多样化。自行车从1818年诞生开始，就没有停止过发展的脚步，现在已经演变为十几类造型、功能不同的自行车。消费者对自行车的需求也从原来单一的代步功能，发展到现在集休闲、娱乐、健身、竞技、收藏等各式各样的需求。自行车产业发展日新月异，技术和设计与上世纪八十年代之前相比有了很大提高，如今自行车企业越来越重视产品的个性化。在现代工业设计领域，产品形态仿生设计是一种重要设计方法。论文从多方搜集了大量信息，对我国自行车行业现状进行分析，通过研究消费者消费兴趣，在对理论学习的基础上，以自行车所具备的娱乐、休闲、时尚的特性为出发点，从自行车的结构、外型及功能入手，考虑现代生活的需求，运用仿生的造型设计方法，来设计符合现代人们生活方式和审美惯的,具有现代产品设计的通用设计语言的,体现都市运
动新元素的自行车。
关键词：自行车仿生设计形态创新
I
《我设计的自行车》教学设计及课 《我设计的自行车》第一课时教学设计 一、教学目标： 1、知能目标：通过对自行车结构、功能的初步认识，指导学生设计自行车，用画笔描绘或运用各种综合材料创作自行车。 2、方法目标：引导学生富有创意的运用各种类型的材料，在创作中体验设计自行车的乐趣；在创作与探索中，捕捉创作灵感，逐步形成创造性的构思。 3、情感目标：通过讨论交流，相互启发，培养学生的动手能力和创新精神，激发学生对未来美好生活的向往。 二、教学重点：初步认识自行车的大体结构及功能，并在此基础上能够大胆创新。 三、教学难点：创造性的利用各种方法或材料，设计制作出有新意的自行车。 四、教学准备： 教师：课前指导学生预习：了解有关自行车的知识；收集自行车的图片、模型。 学生：彩笔、油画棒、水彩笔、画纸、各种可制作自行车的材料。（易拉罐、一次性餐盘、旧光盘、、吸管、橡皮泥、瓶盖等）。 五、教学过程
一、组织教学 二、导入阶段 同学们，今天老师带来一份礼物，请大家观看一段视频好吗？出示视频。 学生观看。 同学们我们刚才看到的是关于什么的表演？（是一段自行车特技表演）。 同学们真是太聪明了！今天老师就和大家一起了解一下自行车，板书：自行车。 三、探究阶段 1、了解自行车历史 你们知道最早的自行车发明距今有多少年的历史吗？大家可以猜猜看！ （自行车的发明距的确今有200多年的历史了）。 有哪位同学知道最原始的自行车是有什么材料做出来的？ 师出示最原始的用木头做的自行车。 师讲解：我们现在看到的就是最原始的自行车。它是由法国人西夫拉克制造的。 师讲自行车发明小故事：1790年，有个法国人名叫西夫拉克，他特别爱动脑筋。有一天，他行走在巴黎的一条街道上，因为前一天
创新创意作品 便携式自行车市场调研报告 河南工业大学
目录 自行车市场现状 (3) 便携式自行车市场分析图 (3) 便携式自行车市场供给与需求分析 (5) 全球便携式自行车设计说明 (6) 便携式自行车设计欣赏 (7) 未来世界的便携式自行车说明和欣赏 (9) 1. 膝上型电脑充电自行车 (10) 2. 可折叠背包式自行车 (11) 3. 太阳能自行车 (11) 4. 便携式折叠自行车 (11) 5. 宝马概念自行车 (12) 6. 水陆两用自行车 (13) 7. 全天候自行车 (14) 8蚱蜢可折叠电动自行车 (14) 9. 风能赛(自行)车 (15) 10. 计算机辅助与指纹识别防盗自行车 (15) 11. 可调节生态友好型自行车 (16) 12. 本田独轮车 (16) 设计定位 (17) 效果图 (17) 设计说明 (18)
便携式自行车市场调研报告 自行车市场现状 近几年我国的自行车市场面临着越来越严峻的考验，内有人民币升值，原料上涨，劳动力成本上涨导致成本大幅增加，外有金融危机所引起的市场萎缩所残留下来的影响，在未来的发展趋势是逐渐增长还是日渐衰退，做了简单的调查，得到的调查结论如下： 1、生产企业和销售商都对自行设市场未来发展前景表示乐观。 生产商和销售商的经营状况稳定，灵位有唱过70%的企业和经营商认为目前的行业持续稳定，大有持续发展的潜力。 2、品牌受到企业、消费者、零售商的共同关注。 有超过20%的企业把培育自有品牌的作为未来培养的发展计划，而经营上把品牌列为价格之后第二大竞争要素，品牌则是消费者除了价格之外第二大关注的因素。 3、自行车和便携式自行车的主要市场仍然集中在城市和城镇，但是农村发展的潜力很大。虽然目前自行车市场主要是在城镇和城市，但是很多销售商认为目前的城市和城镇的市场已经饱和，而随着农村经济的不断发展，农村作为一个新的发展市场，具有很大的潜力。 4、便携式自行车，方便、休闲、时尚，成为年轻人追求的新方向。 目前，随着便携式自行车的越来越普遍化，在造型功能、色彩方案上，都实行了流行的样式和方案，收到了年青一代的追逐，发展了新的市场潜力。 在未来的发展战略上，29.6%企业和销售商都认为在提高产品的质量档次上，26。4%认为在开发新的产品上，另外还有22/4%认为应该开发新的国外市场和新的自主品牌和营销网络等其他原因。 便携式自行车市场分析图示 2003-2009年行业固定资产发展状况
车辆结构与原理 课程设计 题目自行车结构的创新设计（女）专业 年级 姓名 学号 同组成员 指导老师
目录 任务书................................................................................ 错误!未定义书签。第一章绪论 (2) 1.1 研究背景及意义 (2) 1.2 自行车的发展现状 (2) 1.2.1 自行车的发明与演变 (2) 1.2.2 自行车交通发展现状 ................................. 错误!未定义书签。 1.3 折叠自行车的优点和前景 (3) 1.3.1折叠自行车的优点 (4) 1.3.2折叠自行车的市场前景 (4) 第二章设计方案的确定 (5) 2.1 自行车结构创新来源 (5) 2.2 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 (6) 2.4.2确定折叠方式 (7) 2.4.3确定传动机构 (8) 第三章折叠自行车结构设计 (9) 3.1 结构分析 (9) 3.1.1设计中的不同点 (9)
青岛版小学科学五年级下册《自行车的科学》教学设计【教学内容】青岛版五年级下册第五单元第二十二课。 【教学目标】 1.能在观察中发现和提出问题，在交流动手中探究并想办法解决问题;能搜集、整理各种信息资料。能对所提出的问题进行科学的解释和比较。 2.知道科学技术是不断发展的；干预大战，大胆设想，勇于改革创新，善于观察，愿意合作与交流。 3.了解自行车的发展史；知道自行车中综合运用了简单机械的原理；了解新型材料在自行车中的运用。 【教学重难点】 教学重点：通过小组合作发现自行车的结构功能及简单的机械原理。 教学难点：会选择适合自己的问题进行研究。 【教具、学具】 教师准备：课件(有关自行车的图片、视频资料)、实验记录表。轻便车、山地车、电力自行车、变速车、折叠自行车各一辆。螺丝刀、钳子、锤子、扳手若干。 学生准备：课前了解自行车的发展史,收集各种自行车的图片资料。 【教学过程】 一、创设情境提出问题 1.教师谈话：今天老师给你们带来了一场精彩的自行车比赛，想看吗？(想！) 2.教师播放自行车比赛视频资料，学生观赏。 3.教师：看到这场比赛你有什么感受? 4.学生交流。 预设： ①这场比赛真激烈呀！ ②想不到自行车能骑这么快！ ③选手们的车技真好呀！ ④想不到自行车骑起来这么灵便？ ……
预设4. 学生发现自行车车身喷漆,车圈镀铬、锌等金属材料不仅能防锈，而且美观。 1.学生汇报交流自己的发现。(车架涂漆是为了防锈美观。) 2.教师引导：除了漆之外还有哪些地方有保护作用?(学生交流：链条、齿轮抹油等。) 3.教师展示课件并提出问题引导学生思考：反光镜、车铃、轮胎等又有什么作用呢？（学生讨论交流：为行驶安全设计。） 此处，教师适时对学生进行自行车行驶安全教育。 3.教师小结：看来，自行车的设计,不但讲究科学美观，还要安全实用。 预设5. 学生发现自行车轮胎表面、橡胶紧套车等表面有花纹，目的是增大摩擦力。 1.学生汇报自己的发现。 2.引出问题让学生思考:车轮设计成圆形，各转动部件加润滑油的目的是什么?引导学生思考交流,理解是减小摩擦。 3.教师小结：设计师对自行车的设计非常科学，增大有益的摩擦，减少有害的摩擦。 （二）了解自行车的发展 教师：真是人多力量大！大家竟然从平平常常的自行车里发现了这么多的科学原理。看来，你们都是爱观察、善动脑筋的好学生。现在，让我们追溯历史，看看自行车又是怎样发展的呢？课前你们一定搜集了许多相关资料。来，与全班同学一起分享吧！ 学生运用多种形式展示自己所搜集的有关自行车发展史的图片、录像或文字资料。 教师:同学们真了不起，自己动手搜集了这么多丰富的资料。我也搜集到一些资料，跟大家一起交流交流好吗？ 课件播放有关自行车发展的历史资料。 让学生观看之后谈感想，激发学生用学到的知识改善生活的热情。
我对仿生学及仿生机械学的认识 一、仿生学及仿生机械学简介 仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造新技术。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。 仿生学（bionics）在具有生命之意的希腊语言bion上，加上有工程技术涵义的ices而组成的词语。大约从1961年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构（游泳时能使身体表面不产生紊流）应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。 仿生学的诞生是建筑在生物科学的进步、以及与电子学的相互渗透的基础上。实际上它是一门涉及广阔领域的综合性的边缘学科，若以电子学为中心来考虑，就构成了仿生电子学，若以机械学为中心来考虑，则构成了仿生机械学。
如果把传统的机械称之为一般机械的话，仿生机械应该是指添加有人类智能的一类机械。在物理和机械机能方面，一般机械要比人类的能力要强许多，但在智能方面却比人类要低劣的多。因此，若把人——机结合起来，就有可能使一般机械进化为仿生机械。从这一角度出发，可以认为仿生机械应该是既具有像生物的运动器官一样精密的条件，又具有优异的智能系统，可以进行巧妙的控制，执行复杂的动作。 仿生机械学是以力学或机械学作为基础的，综合生物学、医学及工程学的一门边缘学科，它既把工程技术应用于医学、生物学，又把医学、生物学的知识应用于工程技术。仿生机械学的研究动向包括以下几种： （1）生物材料力学和机械力学 以骨或软组织（肌肉、皮肤等）作为对象，通过模型实验方法，测定其应力、变形特性，求出力的分布规律。还可根据骨骼、肌肉系统力学的研究，对骨和肌肉的相互作用等进行分析。 另外，生物的形态研究也是一大热门。因为生物的形态经过亿万年的变化，往往已形成最佳结构，如人体骨骼系统具有最少材料、最大强度的构造形态，可以通过最优论的观点来学习模拟建造工程结构系统。 （2）生物流体力学 主要涉及生物的循环系统，关于血液动力学等的研究已有很长的历史，但仍有许许多多的问题尚未解决，特别是因为它的研究与心血管疾病关系十分密切，已成为一门倍受关注的学科。 （3）生物运动学 生物的运动十分复杂，因为它与骨骼和肌肉的力学现象、感觉反馈及中枢控制牵连在一起。
《我设计的自行车》教案 教学目标： 1.通过对自行车结构，功能的初步认识，指导学生设计自行车的草图，或运用各种综合材料创作自行车。 2.引导学生富有创意的运用各种类型的材料，在创作在体验设计自行车美感，在创作与探索中，捕捉创作灵感，逐步形成创造性的构思。 3.通过讨论交流，相互启发，培养学生的动手能力和创新精神。 教学重难点： 重点：把自己有新意的自行车的设计想法，用绘画的方法画出设计草图。 难点：创造性的利用各种材料，设计制作出有新意的自行车。 课前准备： 教师：各种自行车的图片资料。 学生：一些吸管，废光盘之类的材料。 教学过程： 一、引导阶段 1.在学生设计自行车之前，先让学生欣赏一些自行车的图片，主要是让学生简单了解自行车的结构，最好能向学生介绍一下自行车的发明过程。 2.要求学生开展积极的讨论，在边讨论边构思在逐步形成自己的设计灵感，培养学生的创新精神。 二、发展阶段 1.启发学生从自行车的功能出发，进行设计构思，在造型设计上可以借助自然界物体的外形进行改装，或是想象中的抽象造型。 2.指导学生在设计自行车的草图时，相互讨论，相互补充，使设计的草图更完美。 3.当学生在设计的过程中，老师积极肯定学生好的有创意的造型，对有个性的表现给予及时表扬。 4.指导学生在制作自行车时，注重自行车整体造型的美观，同时让学生体验造型的艺术魅力。 三、作品展示 班级进行优秀作品展示，并请作者讲述设计思路一级创作心得。
四、教师小结 五、收拾与整理 指导学生将各种不同类型材料归类，放回原处，收拾整理桌面，地面，保持教室清洁。六、课后拓展 鼓励学生课后找各种材料，如：丝带，毛线，铅丝，铅笔，碎花布等，积极尝试，表达自己的丰富多彩的想象，设计出更有创意，更美观的自行车。
机械械创新设计案例 新型自行车的开发 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，在此基础上开发了多种新型自行车。 1)助力车 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，电源则采用干电池。 2)考虑宜人性的新型车 英国发明家伯罗斯发明躺式三轮车(图例10—2)，车上座位根据人体工程学设计，躺式蹬车省力，时速可达50km。 摇杆式自行车(图例10—3)将回转蹬踏变为两脚往复蹬踏，这样能充分使人蹬车时在90°-120°范围内做有用功，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。
3)传动系统的变异 链传动易磨损掉链。新开发的齿轮传动自行车(图例10—4)脚蹬带动齿轮通过传动轴将运动传至后轮，提高传动效率。传动体包覆，无绞人裙摆、裤脚之忧。上海凯瑞驰自行车公司已生产这种自行车系列。 根据需要将单速车改型为变速车，最多可达15种变速。开发自适应调速装置，在上坡或蹬踏阻力大处自动调至低速挡。
4)塑料自行车 工程塑料的引入对自行车性能有很大改进。碳纤维自行车采用碳纤维模压做成整体无骨架式车身(图例10—5)。其特点是强度高，避免有焊接薄弱点；无横梁，重心低，行车便于控制；流线外形，风阻小；重量轻(约11kg ，比金属架车轻1.5kg)；速度快(比金属架车每公里快3s)。
在巴塞罗那奥运会，一名美国车手骑着定做的一辆碳纤维自行车取得金牌并破世界纪录。 全塑自行车 图例10—6所示为，其车架、车轮皆为塑料整体结构，一次模压成型；车把为整流罩式全握把，整车呈流线型。日本伊嘉制作公司开发的全塑自行车整车重量仅7.5kg。 高速自行车 美国加利福尼亚大学学生弗朗斯等人设计的半躺式Dexter Hysol“猎豹”自行车车速达68．73mi1e／h，创世界新纪录。(猎豹奔跑时速可达68mi1e／h。 图例10—7所示的这种高速自行车具有以下特点： (1)采用“躺式”，骑车者能发挥最大动力，并减小风阻面积； (2)双级链传动升速； (3)以高强度碳纤维复合材料注塑整体车座和大梁。采用碳纤维车把和立柱，铝制链套和中轴套，连同碳纤维车外罩，全车总重量只有29.5lb(约13.4kg)。 (4)采用Hysol宇航粘合剂取代传统紧固件,既减轻重量，又使载荷和应力均布在更大面积上，
第一讲 1、机械创新设计与现代设计、常规设计有什么差异和关联？创新设计方法:充分发挥设计者的创造力,利用人类现有相关科学技术知识,实现创新构思,获得新颖性、创造性、实用性成果.特点：强调发挥创造性，提出新方案，提供新颖。独特的设计方法，获得具有创新性、新颖性、实用性的成果。现代设计:以计算机为工具，运用各类工程应用软件及现代设计理念进行的机械设计。 常规设计：常规设计是以应用公式、图标为先导，已成熟的技术为基础，借助设计经验等常规方法进行设计 关联： 机械常规设计始终是最基本的机械设计方法，在强调现代设计、创新设计时不可忽视其重要性。 创新设计的基础——常规、现代设计方法的综合、灵活运用。现代设计方法仅仅借助了先进、高效的计算机应用手段，提高了设计过程的效率，但没有脱离常规设计的思维。 2.现代创新人才应具备那些基本素质？ (1) 具备必须的基础知识和专业知识 (2) 不断进取与追求的精神 (3) 合理的创新思维方式（突破传统定式） (4) 善于捕捉瞬间的灵感（创新的必备条件） (5) 掌握一定的创新技法 3.学习机械创新设计的内容有那些？ 1.机构的创新设计 2.机构应用创新设计 3.机构组合设计产生新机构系统 4.机械结构的创新设计 5.利用反求原理进行创新设计 6.利用仿生原理进行创新设计 第二讲 1简述创造性思维四大特性
(方法的开放性；过程的自觉性；解决问题的顿悟性；结果的独特性)。 影响创造性思维形成与发展的主要因素包括哪些？ (1)天赋能力：与生俱来的所有神经元 (2)生活实践：后天实践活动具有的重大意义 (3)科学地学习与训练科学、简单易行的专业学习与训练 2．了解和阐述创造性思维、创造活动、创造能力三者的关系。3.理解综合、分离创造原理的特性和基本实施途径。 概念：有目的的将复杂对象分解，提取核心技 术，并利用于其他新事物。 特征：1）与综合创造原理对立，但不矛盾； 2）冲破事物原有形态的限制，在分离中产生新的技术价值； 3）实质上综合法与分离法两者无明显界限，实践中常常相互贯穿，共同促成新事物。 实施途径：1）基于结构的分解；2）基于特性、原理的列举分离 第三讲 1．学习创造原理的基础知识有什么实际意义？ 2．物场三要素是指什么？（两个物与一个场）比较完全物场（三个要素齐全的场）、不完全物场（三要素中有两个要素存在的场）、非物场（三要素中仅有一个要素的场）的异同。 3．列举三种所熟悉的创造理论，简述其实施的基本途径。 （1）物场要素变换：电磁场取代机械场 （2）物场要素补建：超声波加工（特种加工工艺） 第四讲 1、实施群体集智法应遵循哪些原则？提出自己运用此法的技巧。（要求从不同角度提两点） 1.自由思考原则：解放思想、消除顾虑 2.延迟评判原则：过早的结论会压制不同的 想法，可能扼杀有创造性的萌芽 3.以量求质原则：相关统计表明，一批设想 的价值含量与总数量成非线性正比。 4.综合改善原则：充分利用信息的增值。 ２．为什么设问探求法特别强调“善于提问”？简述所学的九种基本提问。 ●学习者的基本技能 ●创造者分析、解决问题的基础 ①有无其他用途;②能否借用（直接）;③能否改变使用（间接）;④能否扩大（改良）; ⑤能否缩小（改良）;⑥能否代用;⑦能否重新调整;⑧能否颠倒;⑨能否组合
探讨仿生原理与创新设计（小二号，黑体） 学□□生：×××（五号，宋体） □□摘□要：（小四号，黑体）（正文：五号，宋体） □□关键词：（小四号，黑体）（正文：五号，宋体） □□那些仔细观察过大自然的人，肯定会对各种不同形状和颜色的动植物非常熟悉，而且会清楚地知道哺乳动物、鸟类和昆虫身体构造的区别。各种动物具有不同的身体构造，这种现象绝非偶然。在漫长的过程中，大自然创造了不同种类的动物和植物，通常情况下，它们都可以很好地适应周围的生存环境。我们将这样的进程称为进化过程。 动植物与各种工程技术产品之间存在着一些共同点，即工程技术产品也必须与其使用的环境相适应。例如，我们无法穿着精致的高跟凉鞋去登山。 这样，人们开始为日常生活中碰到的很多问题，寻找聪明的解决办法。对动植物的观察可以使人获得启发，从而找到解决问题的办法，并将其转化到技术中。仿生学就是这样产生的。 一、仿生学（一级标题顶格书写）（小三号，黑体） □□（正文：小四号，宋体） （一）大自然带来的启发什么是仿生学？ 仿生学是由“生物学”和“技术”这两个概念组成的。生物学是研究生命体的科学，因此仿生学是将生物学和工程技术相结合的交叉学科，也可以将仿生学描述为：从大自然中获得灵感，然后用它来发明新技术。 那些仔细观察过大自然的人，肯定会对各种不同形状和颜色的动植物非常熟悉，而且会清楚地知道哺乳动物、鸟类和昆虫身体构造的区别。各种动物具有不同的身体构造，这种现象绝非偶然。在漫长的过程中，大自然创造了不同种类的动物和植物，通常情况下，它们都可以很好地适应周围的生存环境。我们将这样的进程称为进化过程。 动植物与各种工程技术产品之间存在着一些共同点，即工程技术产品也必须与其使用的环境相适应。例如，我们无法穿着精致的高跟凉鞋去登山。 这样，人们开始为日常生活中碰到的很多问题，寻找聪明的解决办法。对动植物的观察可以使人获得启发，从而找到解决问题的办法，并将其转化到技术中。仿生学就是这样产生的。 （二）仿生学研究的主要内容 力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速； 分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激
《我设计的自行车》美术教案公开 表现授课人：董莉单位：奇台县第四小学xx、9----人教版新课程标准小学美术三年级上册设计思路：《我设计的自行车》是人教版小学美术第五册第14课，属于“设计应用”，“造型表现”领域。本节课针对学生对自行车了解程度和现有自行车的特点和存在的弊端，让学生从设计者的角度重新审视自行车，创作出有个人独特风格的自行车。在观察与体验中发现问题，解决问题，从而充分发挥想像力，进行未来自行车的设计练习。这也是提高学生创新能力、想像能力和造型能力的一课，学生将通过一些图文的展示和信息的交流，拓展认知，启发思维，合作探究，借助绘画等形式创作出造型独特、功能先进的自行车。学情分析：三年级的孩子大多9岁左右，正处于对世界好奇、活泼好动的年纪，具有一定观察力和动手能力和同学交流讨论能得到很好的启发，利用这一点，我会在课堂上充分让他们交流。他们平时在生活中接触过很多交通工具，包括自行车。但并没有因此而产生明确的设计概念，对自行车的组成部分、功能并不了解，但这个年龄的孩子最大的特征是想象丰富，思维开阔，对色彩敏感，也能进行简单的形体组合。但学生在设计过程中存在想的多、动手少、实践难的问题。教学目标：知识与技能目标：通过对自行车结构、功能的初步认识，指导学生设计自行车的草图，利用绘画的方式创作自行车。过程与方法目标：通过讨
论交流，相互启发，培养学生发现问题解决问题的能力、观察能力和想像能力，激发学生的创造性思维形成创造性构思。情感态度、价值观目标：引导学生富有创意的设计自行车，在创作中学会鉴赏美，提高审美能力。激发学生对生活对运动的热爱之情。教学重点：掌握自行车的基本构造，设计一辆具有更多功能的自行车。教学难点：学生创新思维的拓展和未来自行车的设计及表现。课型：造型、表现设计、应用课时：1课时教学方法: 启发法、交流法、讨论法教学用具：学具—设计车”小组交流自行车的新变化，各小组汇报 。 （二）、出示新概念自行车，通过课件欣赏（课件-新式自行车），请学生说说这些作品的优秀之处。生讨论回答。 三、学生练习阶段，教师巡回指导。作品要求 1、发挥想象力，可以从结构、色彩、造型、功能上进行改造。 2、给你的自行车命名并写上简短的设计说明。）师：板书课题：我设计的 四、作业评价阶段 （一）、提出问题，供学生在评价时思考：师：肯定学生的优秀表现并提出意见。生：学生讨论。 （二）、课堂小结说收获
以自行车为例看产品的创新设计 1 引言 创新设计即充分发挥人的创造才能，利用技术原理进行创新构思的设计实践活动，其目的是为人类社会提供富有新颖性和先进性的产品.因此，创新设计的基本特征是新颖性和先进性."新颖性"就是设计者不拘于前人或别人已有的成就，敢于根据从未尝试过的想法去进行新的探索，设计出别具一格的产品"先进性"就是设计的产品不仅应标新立异，而且在技术水平上比现有的类似产品要超前一步，即在功能、性能、结构等方面显示出新的特点和实质性的改进. 任何一种设计都离不开创新，工业设计领域中，无论是对传统产品的改进性设计，还是对新产品的开发性设计都需要创新.我们此次设计的主题，自行车的设计也包涵着诸多的创新成分. 2 自行车的认识 自行车拉丁文为Bicyoletta ，是"快"和"步行人"的意思，中文译名为"自行车"这种代步工具起源于欧洲.自1815 年法国人制造了第一台自行车起，自行车经过了多次的改良，才成为现在我们日常生活中的样式.图1 为最早的自行车. 就近代自行车而言，随着科学技术的发展进行了如下几次重大技术改革: 1)增添了变速装置，出现了多级变速，最多达到10 -21 个档位，可以随意调节，适应不同的地形和气候条件，给旅游和竞赛带来了极大的方便; 2) 材质的改进，向质轻、坚固的方向发展，提高了速度; 3) 结构形式的改进，区分了自行车的型号、类别，现在流行的有踏板式自行车、折叠式自行车、椭圆牙盘自行车和多人旅行自行车等; 4) 动力的改进，国际上已经出现全电控制自行车、液压传动自行车、太阳能自行车等，从而使现代交通工具丰富了许多.本次的设计课题就是在此基础上对自行车做出创新概念上的开发设计. 3.1 发现问题 在对自行车进行创新设计之前，必须对现有自行车的功能、结构、使用要求等因素作必要的了解和分析，预测未来的市场需求，利用头脑风暴法等创新思维和创新方法，对未来自行车进行畅想，找到进行创新设计的方向.进而利用创新的理论和方法进一步完成设计任务。其工作流程如图2所示.
自行车的创新 一、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，驾驶者骑在车座土，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” 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1，只要反复蹬踏悬在前支架上的踏板，驾驶者不用蹬地就可驱动车子前进。 1865年，法国人拉利门特将回转曲柄置于前轮上，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。 1879年，链传动、后轮驱动的自行车产生。这时期，随着科技的发展，自行车的技术突飞猛进。如：菱形钢管支架，滚动轴承的应用，充气轮胎的使用。从此，自行车成为普遍的交通工具。 二、新型自行车 1、助力车：为节省人力而开发，最受欢迎的是电动车。现在普遍流行的电动车是采用后轮驱动，使用充电电池为能源。 2、考虑人性的车：根据人机工程学的设计，英国发明家发明了躺式三轮车，优点是蹬车省力，使用舒适。 3、变速车：根据路面状况和使用者的自身情况的不同，可以改变传动比，以达到适应使用者需求的目的。 4、减震车：适合山地运动。 6、塑料自行车：整体用工程塑料制造，特点是强度高，重心低，风阻小，重量轻，速度快。 6、多功能自行车：根据需求增加辅助功能，如在自行车上加车灯、饮水器、载人载物装置等。
7、小型自行车：方便搬上高楼或放在汽车后厢。现在流行的主要是可折叠式的小型自行车。 此外，自行车的辅助装置也越来越多。如用于运动的自行车脚蹬，自行车测速码表等等。 以下为几款新型自行车： 上图所示自行车具备变速和减震的功能，而且改进了刹车装置，去掉了一些不必要的装置如后车架，是一款新潮的运动型自行车，适用与野外游玩时使用。 上图所示自行车为一款迷你型的折叠自行车，多处折叠机构和多处可拉伸装
我设计的自行车人教新课标三年级美术上册教 案 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
我设计的自行车 教学目标： 1.通过对自行车结构，功能的初步认识，指导学生设计自行车的草图，或运用各种综合材料创作自行车。 2.引导学生富有创意的运用各种类型的材料，在创作在体验设计自行车美感，在创作与探索中，捕捉创作灵感，逐步形成创造性的构思。 3.通过讨论交流，相互启发，培养学生的动手能力和创新精神。 教学重难点： 1.把自己有新意的自行车的设计想法，用绘画的方法画出设计草图。 2.创造性的利用各种材料，设计制作出有新意的自行车。 教具学具： 绘画工具 教学课时： 2课时 课堂类型： 造型表现设计应用 教学过程： 一、组织教学：检查学生用具准备情况 二、讲授新课： 1.引导阶段
在学生设计自行车之前，先让学生欣赏一些自行车的图片，主要是让学生简单了解自行车的结构，最好能向学生介绍一下自行车的发明过程。 要求学生开展积极的讨论，在边讨论边构思在逐步形成自己的设计灵感，培养学生的创新精神。 2.发展阶段 启发学生从自行车的功能出发，进行设计构思，在造型设计上可以借助自然界物体的外形进行改装，或是想象中的抽象造型。 指导学生在设计自行车的草图时，相互讨论，相互补充，使设计的草图更完美。 三、学生作画，教师辅导： 1.当学生在设计的过程中，老师积极肯定学生好的有创意的造型，对有个性的表现给予及时表扬。 2.指导学生在制作自行车时，注重自行车整体造型的美观，同时让学生体验造型的艺术魅力。 四、课后拓展： 鼓励学生课后找各种材料，如：丝带，毛线，铅丝，铅笔，碎花布等，积极尝试，表达自己的丰富多彩的想象，设计出更有创意，更美观的自行车。
机设10-3班 黄思博 李达 刘春阳 李育辉
【摘要】依据自行车的行驶原理，从力学角度分析骑自行车遇到的如何省力、刹车问题，并对自行车的设计进行了讨论。1自行车行驶原理 自行车为后轮驱动，骑车人脚蹬踏板在后轮上产生力矩M。在M的作用下产生一车轮对地面的圆周力F o，而地面对车轮的反作用力F t即为驱动力，F t＝M／R，R为车轮半径，如图1示。 车子在水平道路上等速前进时，必须克服滚动阻力F f和空气阻力Fω，所以自行车的行驶方程为F t=F f+Fω。它的驱动条件是F t≥F f+Fω。同时，车要有效前进还必须满足附着条件F t≤Fψ，Fψ=Gψ，ψ为附着系数。一般自行车的设计都采用后轮驱动，从行驶条件看是合理的。因为人车系统质心的位置偏于后侧，则后轮承受较大的荷载能产生比较大的附着力，有利于满足附着条件。 2骑车省力技巧
当自行车在平坦的路面上沿直线匀速前进时，根据行驶方程式F t=F f+Fω，驱动力应与行驶阻力相等，则骑车人蹬踏板的力F应保持不变。但用前脚掌蹬车时感觉比用后脚跟蹬车费力。这是什么原因呢 原来，骑车时上半身基本保持不变，只有脚和腿在周而复始地运动。如图2（a），当用前脚掌蹬踏板时，脚以踝关节为支点摆动c设静坐标系固定在大链轮中心O处，动坐标系固定在踏板轴中心口处，则相对运动是脚的摆动，牵连运动是踏板相对大链轮作圆周运动。此时小腿肌肉收缩做功，大腿仅以较小幅的动作上下随动。而用脚后跟蹬踏板时，力的作用线沿小腿过膝关节，如图2（b）所示。设坐标系位置不变，牵连运动仍为圆周运动，但相对运动变为大腿绕髓关节摆动。此时，大腿上肌肉群收缩做功，大腿运动幅度较大。固为肌肉产生的力与肌肉的生理横截面积成正比，栩比之下，大网肌肉的生理横截面积远比小腿肌
关于多功能婴儿车的创新设计 一、项目名称 多功能婴儿车 二、项目创新背景及意义 随着经济的发展和技术的进步,人们对婴儿用品的需求也越来越多样化,婴儿车作为一种传统的婴儿用品,是一种为婴儿户外活动提供便利而设计的工具车,在现代社会中也有着广泛的市场需求。尽管现在的婴儿车的品牌和种类十分的丰富,但市场上的婴儿车依旧是以传统的婴儿车为主,其有着功能单一,使用不太方便的缺点。当然,现在市场上也出现了一些多功能婴儿车,不过大多数产品在功能方面还有着较大的局限性。 三、现有婴儿车功能及不足分析 1.从常规使用功能方面分析 婴儿车,作为一个消费产品首先要满足它最基本的使用要求,即手推行走功能。此外,婴儿车作为一种婴儿的户外活动用品,必须能够对婴儿起到保护作用,保护的首要原则是要保护婴幼儿身体不受到伤害，因此婴儿车必须要产品质量好,结构结实稳定，安全性能高。其应用场所主要是室外,在室内,婴儿车通常是不会被使用的,这就意味着婴儿车需要存放。存放婴儿车必然会占用一定空间,我们当然希望存放婴儿车的空间尽可能的小,毕竟室内空间都是比较有限的,这
就需要婴儿车能够折叠缩小体积,折叠功能现在的婴儿车大多已经具备,但是一些产品的折叠效果并不理想,在折叠方面仍具有可以发挥 的空间。婴儿车,必然要有婴儿,按照婴儿在婴儿车中的姿势,婴儿车可以分为分全躺式婴儿车和半躺式的婴儿车,这两种姿势的婴儿车有着各自的优缺点,因此我们希望婴儿车的姿势最好能够变换。 2.从多功能和易用的方面考虑. 常规的婴儿车在平地上行走还算灵活，一旦遇到要上台阶就必须得几个人抬着走才行了,并且现在城市里建筑都以楼房为主,仍有大 量的住宅楼是没有配备电梯的,带着婴儿车上楼梯就会变得十分困难,这是现有婴儿车都具有的不足。婴儿不能自己控制排尿,特别是外出的时候,婴儿尿湿了尿片，父母都不能方便的察觉。时间长了,不但婴儿会感到不适,而且对婴儿的皮肤也不好,因此婴儿车最好有一个检 测装置来判读婴儿是否尿尿,并发出信号提醒父母,这是现有婴儿车 都不具备的。随着汽车的普及,汽车已经进入普通家庭,在汽车上携带婴儿的方法通常就是抱着,其实这种方法既不方便又不安全,最好的 方法是使用婴儿汽车安全座椅,如果能够赋予婴儿车汽车安全座椅的功能,对婴儿车而说也是十分不错的创新。为了能够在户外为婴儿提供更舒适的环境,也为了更好的照顾婴儿,还可以为婴儿车增加摇篮 功能。 此外,婴儿车通常都还具有遮阳、防风防雨、车轮锁、音乐播放等其他功能,而这些功能都是大多数现有婴儿车具备的功能,这里就 不再详细分析。
14我设计的自行车 教材分析：人教版新课标小学美术三年级上册第十四课 教学目标： 1、通过对自行车结构，功能的初步认识。 2、培养学生富有创意的运用各种类型的材料，在创作在体验设计自行车美感，在创作与探索中，捕捉创作灵感，逐步形成创造性的构思。 教学重难点： 1、通过对自行车结构，功能的初步认识，指导学生设计自行车草图。 2、创造性的利用各种材料，设计制作出有新意的自行车。 教具学具： 1. 教师准备教具：各种自行车的图片资料课件。 2. 学生准备学具：一些吸管，废光盘等。 教学过程： 一、导入 师:小朋友今天哆啦a梦要带大家去参加自行车王国呢。介绍自行车的发明第一人人和国产第一辆自行车。今天我们也要来设计一辆自行车，导入课题我设计的自行车。（课件展示第一辆自行车和国产第一辆自行车。） 二、讲授新课： 1、了解自行车的结构和用途
师：老师给大家带来了很多自行车的图片，请同学们仔细看图片，并思考三个问题：自行车的基本结构包括那几个部分，这几个部分都有什么功能，每个部分可以用概括成什么样的形状？ 生：思考讨论，回答。 师：及时鼓励学生，并且适当进行小结。例如：车头-像T字-掌握方向，轮子-圆形-前进行走，坐垫-椭三角形-坐在上面，脚踏板-方形-引导轮子滚动。） 2、探索 师：下面老师还带来了很多设计新颖的自行车，请同学们仔细观察并思考，这些自行车与普通的自行车有什么区别？他们实用吗？好看吗？ 生：学生说出相同点不同点，如相同点是基本的结构都有，不同点是在装饰方法上更不同。或者整体造型或者材质运用上不想同等。 师：总结。如轮子圆形才能前进，设计成方形只能观赏，可以多在外形上创新，借鉴动植物的机理造型等。 三，学生创作 师：同学们下面拿出你自己手中带来的工具试着自己也设计一辆自己喜欢的自行车吧！并提醒学生注意工具使用安全等。并对同学们在制作过程中出现的问题给予全班性讲解。并对有个性的表现给予及时表扬。 五、作品展示
《前驱无链条老人自行车》设计报告 1
<机械创新设计方法>结课报告设计题目: 前驱无链条老人自行车 学生姓名: xxx 学号: xxxxxxxxxx 班级: 机械本科0804 任课教师:xxx 年 6 月 6 日
一．设计任务书(设计原由,设计技术条件,设计内容,设计对象说明)现在市场上的自行车种类繁多,可是适合年纪大的人的缺很少。于是,我就想设计一种自行车,能够适合年纪大的人代步用,有时候出去购买生活用品和买菜的时候骑,外出散步的时候骑,方便老人们的日常生活。这款自行车名字为前轮驱动老人自行车。 这次设计是经过solidworks制图软件绘制出来。该设计改变了以往自行车的后轮链条驱动和三角鞍坐垫,改为前轮无链条驱动和背靠座椅,增加了传动效率和行驶时的舒适性。该自行车使用3个轮子,增加了行驶时的平稳性。 二．功能原理与工作原理分析 功能原理:脚踩前轮驱动,驱动自行车行驶。 工作原理:靠背式座椅借助椅子的反作用力,可全身发力,脚踩前轮的踏板,驱动前轮运动,带动自行车向前行驶。 三．国内外同类产品现状 近年来,自行车创新以人机工程学为出发点,主要集中在生物力学特性的研究方面对骑行中的自行车做了受力分析,指出骑行开始时蹬踏力可达到人体体重的三倍。国外研究人员HILL等研究了骑行生物力学,用五杆平面机构模拟具有圆链轮驱动的脚蹬自行车系统,探讨了脚蹬力和脚蹬速率如何影响骑行过程以及铰链力矩节奏的关系。国内研究人员邓国光从力学角度较为详细地研究了自行车运动员的蹬踏方式, - 1 -
并用微机控制闭环系统—自行车运动训练测试台得出的数据,研究出曲柄旋转角与蹬踏角的关系。 在能源驱动方面,出现太阳能驱动、蒸汽驱动、夜光型、以及很有发展前景的电力驱动自行车。电动自行车作为一种有效替代燃油汽车的绿色环保交通工具,在减轻或消除城市环境污染方面发挥作用。 在传动方面,非圆链轮传动以其在大中心距传动和绕性传动上比变速齿轮传动更具独到特性而运用于自行车上。国内外自行车大赛上常能欣赏到以带传动、圆锥齿轮传动、轴传动、棘轮棘爪传动、无链传动等多种传动形式设计的新型自行车。 在材料方面,碳纤维、复合材料、镁合金、铝合金等新型材料因其优良的材料特性而被有效地运用到自行车特别是赛车上。开发生产碳纤维自行车和镁铝合金自行车是当今自行车工业领域致力研究的课题。 国内外各种企业机构都在开发新型自行车,可是面向的都是中青少年,各种高效率、高舒适性、高稳定性的自行车,适合年轻人去使用的,对于老年人这方面还属于一个不大不小的空白,如果能够多研究适合年纪大的人使用的新型自行车,我觉得还是很有市场前景的。 四．机构方案评价 - 2 -
模拟与仿生——从家具的创新设计谈起 一、我国家具设计中存在的问题 由于参展企业来自全国不同的地区,既有南方的也有北方的,所以这些企业基本上代表了中国家具工业的整体水平。从展出家具产品的设计与制作工艺的水平看，国内顶尖家具企业的产品质量已接近或达到国际水平,但具本民族文化内涵的产品仍然不多,说明近年来我国家具业的发展已取得了长足进步,但整体水平仍有待进一步提高;参展展品中,采用了新技术、新材料、有创意的产品售价较高,而样式落后、缺乏创意的产品其售价较低,例如在展会期间见到一套办公家具,4米多长、造型厚重、带拐角的长条形大班台,再附带两个文件柜、一个茶水柜,从用材到做工都很好,但其批发价仅5千元，如此价廉原因只有一个,那就是产品造型落伍,无设计创意的附加值;这次展会期间曾亲眼目睹了这样一件事,在展会评优过程中,一位展商向展会主办者投诉另一展商的展品有抄袭嫌疑,据说这种现象在历年的展会中时有发生。 为什么我们并不落后的设备(很多是从意大利、德国进口)生产出的与欧洲品牌质量不相上下的家具在国际市场上缺少竞争力呢?不仅如此,近年来国内也普遍存在着家具市场疲软的问题。也许我们可以从新加坡著名家具企业家林作新博士德国科隆观展回来后所说的一席话中找到一些答案。他说,缺乏创意、无自己设计风格的亚洲(含中国)产品在欧洲市场上售价非常低廉,例如质量和欧洲水平相当接近的餐台椅,但市场售价却与欧洲品牌相差近10倍,用句不客气的话讲就是“简直与卖木材无异”。究其原因即在于我们的产品多是仿欧美样式设计的,没有自己的设计风格,缺乏自己民族的鲜明个性与时代语言,同时企业也没有创立自己的品牌。 二、从大自然中汲取灵感是家具创新设计的重要源泉 图1
仿生学原理在机械设计中应用 仿生学原理在机械设计中的应用 摘要：本文主要分析了仿生学原理分别从外形仿生、结构仿生和功能仿生三个方面进行分析。并就仿生学原理在机械设计中的实际应用进行了探讨。 关键词：仿生学；原理；机械；设计目前仿生学原理被应用到了很多的领域和行业。机械仿生设计作为一种新型的设计方法短期内已经从集合多门学科逐步发展形成更深更广的产品设计理念它为产品设计的多元化发展提供了新的可能它的发展与进步使得产品设计的道路越走越宽。 仿生学原理 外形仿生外形仿生是实际生活中用的最多的一种方法尤其是用于机械设计中居多。动物经过长期的土壤生活进化拥有了很强的挖掘功能他们的外观形状和其在挖掘过程中所表现出来的力学性能给人们提供了参考。一些动物挖掘和脱土减阻相当强如土狗、老鼠和公鸡等这些动物的爪趾内轮廓线主要表现为变曲率曲线。穿山甲的挖掘功能也相当强其爪尖为圆锥楔形不仅可以减少应力集中也强化了其爪部与土体的机械强度提高了爪部对土壤的耐磨性；再者在 确保了楔入力足够大的前提下增大了顶端的过渡圆角使土壤压实形状被改变减少了土壤的粘附。
结构仿生 表面不光滑仿生设计 防粘一些土壤动物虽说生活在粘湿的环境中但因为自身独特的生物构造身体很少会有土留在上面这些防粘特性就集中表现在体表的呈现着鳞片形的几何非光滑形态上。又因土壤动物具有疏水性护蜡层和蜡质层其鳞片形的非光滑体表可进一步增加其疏水性大大降低了土壤动物在土壤中运动时的土壤粘附度。 一般我们在土方工程中经常见到的亲水性金属材料就是借鉴了这种生物的非光滑表面来减少粘附、降低阻碍的。 防磨损地面触土机械部件常常会因为磨料磨损而导致部分功能失效。那些生活在粘湿土壤中的动物体表的几何体光滑性不强这些特征能有效的降阻和减粘并且相当耐磨。土壤动物因为体表触土部位几何形状单元体密布它们在进行运动时能有效降低体表上正压力的作用减少摩擦。 而且表面不光滑有助于将磨料对表面的犁削运动转化为滚动运动减阻、耐磨效果明显。如果地面触土机械部件的表层运用这种结构和组成机理就能使得其抗磨性变强。 涂层仿生设计 现实生活中用到的一些耐磨涂层就是模拟了人类的皮肤、血管壁以及海螺壳等层状结构设计而成。我们经常见到的耐磨涂层的结构体系主要有一种成分、多种成分、梯度涂层、多层涂层超晶体和二元处理等几种。最近几年计算机系统中所用到的薄涂层