【精品毕设】基于仿生原理的自行车形态创新设计

6. 水陆两用自行车
水陆两用自行车 这款外观奇特的自行车是专为荷兰海尔蒙德市而设计，是一种水陆两用自行车。因 为海尔蒙德市内有许多运河，而且这些运河就是该市道路系统的一部分，因此这种水陆 两用自行车可以让海尔蒙德人既可以陆上骑车，也可以在运河中前行。这款自行车由 GBO Design 公司设计，它看起来比传统的自行车体积要大得多。这似乎会影响它的应用范围， 但是它的确是实现两栖旅行的一个迷人的解决方案。
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10. 风能赛(自行)车
风能赛(自行)车 图中这款自行车看起来很奇怪，而且似乎很不实用。但事实上并非如此。这是一种 由风能提供动力的多座自行车，它实际上应该被称为三轮车更合适。这款自行车是设计 师古斯塔夫-温科勒自儿时以来的理想，现在他将这种理想变成了现实。实现理想令他非 常兴奋，尽管他的创作并没有考虑到对骑车者的保护。
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5. 宝马概念自行车
宝马概念自行车 毫不奇怪，著名汽车生产商宝马汽车也会设计一些外观超酷的概念自行车。尽管不 清楚这些概念自行车究竟是为谁而设计，但是它们的独特外观、色彩和理念为 21 世纪的 自行车设计提供了不少的灵感。
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13. 网络自行车
网络自行车 这辆名为“网络自行车”的事物虽然不会将你从 A 处带到 B 处，但是它却可以让你更 舒服。一些互联网沉迷者可能有一日会突然发现自己的身体状况越来越糟糕，体形已不 成样子，这主要是因为他们总是长期地坐在电脑前不运动的缘故。网络自行车可以让身 体变形的网虫们在浏览网页的同时踩自行车踏板来锻炼身体。自行车与电脑相连，当你 踩踏板踩得慢时，电脑就会限制你上网的带宽。它将根据你的努力程度对你进行有效惩 罚和奖励。8 / 16源自9 16 种新奇自行车创意

自行车设计在未来科技与时尚的结合方面展现了许多创新的可能性。

以下是一些关于自行车设计创新与未来科技、时尚结合的想法：
1. 智能化技术：随着智能技术的不断发展，可以将智能功能融入自行车设计中。

例如，添加智能导航系统，通过连接手机或导航设备，提供实时的导航和路况信息。

还可以集成健康监测传感器，为骑行者提供心率、速度、里程等数据。

2. 可穿戴设备融合：自行车设计可以与可穿戴设备相结合，例如智能手表或智能眼镜。

这些设备可以提供个性化的骑行数据和实时反馈，帮助骑行者管理健康、记录骑行历程，并与其他骑行爱好者进行社交互动。

3. 材料创新：未来的自行车设计可以探索新材料的应用。

例如，使用轻质复合材料制造车架，有效降低重量并增强刚性；采用可再生材料或环保材料，以减少对环境的影响。

4. 环保和清洁能源：未来的自行车设计可以考虑利用清洁能源作为动力来源，如太阳能或电动助力系统。

这有助于减少对化石燃料的依赖，并降低对环境的污染。

5. 独特外观和个性化设计：自行车设计也可以与时尚元素相结合，打造独特的外观和个性化的设计。

通过运用创意的图案、颜色和材质，提供多样化的选择，满足骑行者对个性和时尚的追求。

6. 人机交互体验：未来的自行车设计可以更加注重人机交互体验，通过智能显示屏、语音交互等技术，提供更直观、便捷的用户界面，使骑行过程更加智能化和舒适。

总之，将未来科技与自行车设计结合，可以实现更智能、环保和时尚的骑行体验。

这些创新能够提升自行车的功能性、可持续性，并满足骑行者对个性化和时尚的追求。

随着科技的进步和设计的不断演进，我们可以期待未来自行车设计带来更多令人惊喜的创新。

自行车的创新设计作品名称：自行车的创新设计院校名称：哈尔滨理工大学作者姓名：张简一、李鹏飞、高荣娜、鲍常亮、周原冰作品简介：一、研究目的应用TRIZ理论进行自行车创新设计，解决自行车与公交系统的互补与延续。

同时增加自行车新的使用乐趣。

二、基本思路及创新点交通覆盖的空白使得人们在出行时产生不便这是一个典型的管理矛盾，那么现在要将这个管理矛盾转化成技术矛盾，即在减小自行车体积的同时不改变它使用时的基本形态，保证它的强度、稳定性和使用时的可靠性。

查阅TRIZ矛盾矩阵表得到表一：表一：自行车创新设计解决方案矩阵表恶化的参数改善的参数12形状13结构的稳定性14强度27可靠性8静态物体的体积7，2，3534，28，35，409，14，17，152，35，16从这个图表中，可以看到解决这个问题可以从2、7、14、15、16、17、28、35、40号解决方案中找到方案。

查阅TRIZ理论解决矛盾的40个标准方法，得到：2．抽出：①从物体中抽出产生紊乱的部分或属性；②从物体中抽出必要的部分或属性。

7．套叠法：把一物体嵌入另一物体，然后再嵌入另一物体中。

14．曲线、曲面化法：①将直线、平面变成弯曲的形状，将立方体变成椭圆体；②使用滚筒、球状、螺旋状；③改直线运动为回转运动,使用离心力。

15．动态法：①自动调节物体，使其在各动作阶段的性能最佳；②将物体分割成既可变位又可相互配合的数个构成要素；③使不动的物体可动或相互交换。

16．部分超越法：所期望的效果难以100%实现时，在可以实现的程度上加大动作幅度，使问题简化。

17．多维法：①将做一维直线运动的物体变成二维平面运动；②单层构造的物体变为多层构造；③将物体倾斜或侧向放置。

28．机械系统的替代法：①用光学系统、听觉系统、嗅觉系统取代机械系统；②使用与物体相互作用的电场、磁场、电磁场；③场的取代：a）可变场与恒定场相取代；b）固定场与随时间变化的可动场相取代；c）随机场与恒定场相取代；④把场与强磁粒子组合使用。

机械创新设计—案例-自行车讲解
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！
ห้องสมุดไป่ตู้
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子

毕业设计说明书（届）题目无链条自行车创新设计及运动仿真姓名：_______________ XXXXXXX ____________学院： ___________ XXXXXXXXXXXX ____________专业：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX _______ 班级：_____________ X XXXXX _______________学号： ____________ XXXXXXXXX _____________指导教师：XXXXXXXX年X月XX日目录摘要 ............................................................................ I... Abstract (2)第一章绪论 ................................................... 错... 误！未定义书签。

1.1 无链条自行车的设计意义................................. 错. 误！未定义书签。

1.2 自行车设计的分类及其特点............................... 错. 误！未定义书签。

1.3 国内的研究状况及发展趋势............................... 错. 误！未定义书签。

1.4 研究的主要内容......................................... 错.. 误！未定义书签。

第二章方案的选择与论证 ....................................... 错.. 误！未定义书签。

2.1设计要求 ............................................... 错.. 误！未定义书签。

2.2 曲柄摇杆驱动部分的分析与选择........................... 错. 误！未定义书签。

(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。

自行车创新设计研究创新性计算机辅助设计系统是将辅助设计与人工智能、计算机网络、数据库技术和工业设计结合起来，运用抽象、联想、分析、综合等模型，协助人研制开发出含有新概念、新形状、新功能、新技术的产品。

重点研究方向是将信息技术与新技术运用到产品设计的过程中去。

理想的产品创新过程需要数据库做有利支撑，除此之外还要求具备不断搜索新数据库的能力，及时将合适的新技术综合到产品中去。

这要求系统具有分解和综合产品的能力，通过分解功能，根据子功能进行联想，用相关技术进行替换;因此，创新过程实际上是一个不断地分解与综合的过程，在此过程中充分调用抽象与联想功能寻找各种替换物，实现产品的创新。

潘云鹤院士就特别强调，计算机辅助设计的发展重点在于通过对产品概念和功能的分析与综合，形成一种发散性思维，通过联想和类比，将适合的新技术找出来替代原有技术的过程。

现代自行车产品开发越来越注重创新，例如色彩的设计，新材料、新工艺、新结构的应用以及多功能设计。

本文以大家都比较熟悉的自行车为对象，在研究自行车发展史、结构功能、传动机构、派生形式等多方面资料的基础上，开发自行车计算机辅助设计的创新软件。

充分利用面向对象技术、计算机动画技术及多媒体仿真技术，提供多种自行车设计方案，准确而生动地模拟出自行车创新设计过程，能够促使人们积极思考、分析、探索，提高创新能力。

同时对提高设计质量，缩短设计周期，增强设计的直观性、形象性，以便集中精力用于创造性研究，具有重要意义和应用价值。

本论文的宗旨是为大学生提供一个以自行车为对象的辅助创新设计仿真教学软件，以便他们用此软件进行自行车的方案设计，培养创新精神和创新设计的能力。

1国内外研究现状及发展趋势1.1创新技术(1)计算机辅助创新技术创新理论的研究经历了50年代的分解研究和创立阶段，70年代的系统开发阶段，80年代的综合化、专门化研究阶段。

九十年代以来，以为理论基础的计算机辅助创新技术在欧美国家得到了广泛研究与应用，成为国外知名企业在尖端技术领域中解决技术难题、实现创新的有效工具。

自行车结构的创新设计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 (6)2.1 自行车结构创新来源 (6)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)2.4.3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)3.2 关节机构 (13)3.2.1车头把手机构 (12)3.2.2前身下部结构 (13)3.2.3车身与鞍座结构 (13)3.2.4传动机构 (14)3.3 基于人体工程学的自行车把手、车座的关系 (15)3.4 受力计算 (16)第四章设计的改进 (19)4.1 车头把手不能折叠 (19)4.2 齿轮箱太大 (19)4.3 脚踏板的位置安排得还不够合理 (19)第五章总结与展望 (20)5.1 总结 (20)5.2 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。

流体力学自行车设计理念
在现代社会，自行车作为一种环保、健康的交通工具，受到越来越多人的青睐。

随着科技的发展，自行车设计也在不断创新，其中流体力学自行车设计理念成为了一种新的趋势。

流体力学自行车设计理念是指通过模仿自然界中的流体运动原理，将自行车的
设计与流体力学相结合，使自行车在骑行过程中能够减少阻力，提高速度和稳定性。

首先，流体力学自行车设计理念强调空气动力学的优化。

通过设计更加流线型
的车架和车轮，减少空气阻力，使骑行者在高速骑行时能够更加轻松地前行，同时也能够减少能量的浪费，提高骑行效率。

其次，流体力学自行车设计理念注重减震和稳定性。

通过采用先进的减震系统
和稳定性设计，使自行车在不平路面上能够更加稳定，减少颠簸感，提高骑行舒适度和安全性。

此外，流体力学自行车设计理念还强调轻量化和刚性化。

通过采用轻量化材料
和结构设计，使自行车整体重量减轻，提高骑行的灵活性和加速性能；同时，通过提高车架和车轮的刚性，使自行车在骑行过程中能够更加稳定和敏捷。

总的来说，流体力学自行车设计理念的出现，为自行车行业带来了新的发展机遇。

未来，随着科技的不断进步，相信流体力学自行车设计理念将会在自行车设计领域发挥更加重要的作用，为骑行者带来更加舒适、高效的骑行体验。

2012年 12 月 13 日目录1.摘要2.设计课题2.1设计课题的提出2.1.1 儿童自行车的需求2.1.2儿童自行车的销售情况2.1. 3市场上销售的儿童自行车的类型2.1.4市场上销售的儿童自行车的性能2.1.5儿童自行车的市场价格2.1.6消费者所能接受的儿童自行车的价格2.1.7 相关儿童自行车的人机尺寸及自行车侧面图3设计课题的确定3.1调查3.2自行车的提出3.3建议3.4儿童自行车草图及分析3.4.1简单型儿童自行车3.4.2仿生牌儿童自行车4.儿童自行的分析4.1尺寸的要求4.2尺寸分析4.3自行车的形态学分析4.4部分材料4.5特性分析5.思维导读参考6.设计总结摘要1.儿童自行车概述儿童自行车是儿童车之中的一大门类，儿童车包括儿童自行车、儿童推车、婴儿学步车、儿童三轮车四大类。

儿童自行车适用儿童的年龄范围是4～8岁，选购时结合儿童的年龄和身材高矮，选择合适的尺寸，即鞍座高度在435～635mm范围内的自行车，选购车辆时要注意手闸的闸把尺寸。

尺寸过大，刹车时孩子就握不紧手闸，也就刹不住车。

所以选购时最好带孩子一起去试一试。

另外制动力不得小于50N。

否则车辆就会刹不住，给小孩带来危害。

儿童自行车还配有保护轮（平衡轮），它能使骑车者保持平衡，因此选购时要注意是否配齐（左右各一只），使用时不要随意拆除，家长在选购和使用时务必要考虑这一点。

儿童自行车特点儿童自行车的链罩是必不可少的，鞍座最高高度等于或大于560mm的儿童自行车应装一只盘链罩或其它防护装置以遮住链条和链轮上啮合部的外表面，当链条全部啮合在链轮上时，盘链罩应在直径方向上超出链条的外侧面，不用盘链罩而用其它防护装置的，则遮住范围应延至链轮齿初始进入链条两侧片的那一点起沿链条量到至少25mm处。

鞍座最高高度低于560mm的儿童自行车应装有一只链罩，它要完成遮住链条、链轮和飞轮的外表面和边沿，还要遮住链轮以及链条和链轮啮合处的内表面，以防小孩手指伸入其中受到伤害。

随着社会的发展、人类文明的提高、科学技术的进步以及人们审美观念的变化，自行车这一既能节约能源、无污染，又能锻炼身体、使用特别方便的交通工具同其他工业产品一样，其造型在不断变化着，表现出明显的时代性。

自行车造型的演变是逐个部位地变更，不断改革、不断创造，日趋完善，才形成现代的式样。

而现代自行车造型更注重色彩设计，新材料、新工艺、新结构的应用以及多功能的设计。

自行车的发展史1．早期自行车的造型自行车的历史渊源久远，据史料文字记载，大约公元前2300年，在中国、埃及和印度都出现过人类原始的自行车雏形，而有关自行车的最早图形记载，大概要数意大利庞贝城中那些依稀可辩的壁画了。

随着17世纪欧洲工业革命的开始，特别是18世纪后半叶英国工业革命的兴起，机器和机械制造的工具开始进入了人们的生活之中。

法国人米狄·德·西福拉克在1790年发明了两轮脚蹬地自行车。

这种自行车结构简单，车轮和辐条均是木制的，没有脚踏装置和传动装置，骑车人用双脚蹬地，推动车子前进。

由于前轮装有类似‘马头’一样的车把，其造型又像儿童骑的木马，故这种自行车称为‘玩具马’自行车，见图1。

这就是世界上第一辆真正的自行车，它奠定了自行车的基本原理。

自行车靠人的双脚蹬地前进，人极易疲劳，速度也很慢，而且原由的车把‘马头’造型相当呆板，华而不实。

于是，一位名叫麦克米伦的苏格兰人在1893年第一次设计出一种新型脚踏自行车，如图2所示。

这种自行车前轮大后轮小，车头有受柄可转变方向，并在车轮上首次裹上了一层铁皮，增加了轮子的耐磨性，又在前轮上安装了脚踏板和曲柄，用2根连杆带动后轮。

骑车人不用两脚蹬地，只需将双脚放在脚踏板上前后，即可带动后轮，自行车就前进了。

这种自行车在造型上比‘玩具马’自行车简洁多了，而且线型相当流畅。

第一辆脚踏板自行车尽管在结构上比‘玩具马’自行车改进了许多，但骑起来还很不方便。

19世纪中叶英国人达尔·米逊在他的自行车上安装了一种带脚踏板的曲柄，曲柄直接固定在前轮上，带动车轮旋转。