河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 概述1.1設(shè)計(jì)的主要目的和意義此次設(shè)計(jì)的目的是掌握產(chǎn)品造型的設(shè)計(jì)，包括材料、尺寸的合理選擇，靈活運(yùn)用制作技術(shù)、形態(tài)表達(dá)語言，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)和美學(xué)來設(shè)計(jì)電動(dòng)自行車的尺寸和顏色。根據(jù)同類型產(chǎn)品的類比和設(shè)計(jì)，力學(xué)分析，考慮人機(jī)工程學(xué)中的人體尺寸和人的舒適程度來綜合設(shè)計(jì)電動(dòng)自行車的尺寸。設(shè)計(jì)的目的其實(shí)包括好幾個(gè)層面，第一，加工工藝的了解；第二，進(jìn)一步提出不同材質(zhì)的優(yōu)化組合課題；第三，探究材料與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能的有機(jī)聯(lián)系；第四，熟悉產(chǎn)品結(jié)構(gòu)連接件的運(yùn)用；第五，產(chǎn)品形態(tài)討論；第六，尋求產(chǎn)品設(shè)計(jì)制作的個(gè)性化等等。通過這半年的設(shè)計(jì)，我們很好的復(fù)習(xí)了已經(jīng)學(xué)過的課程，并對(duì)部分材料的應(yīng)用有了一定了解，在顏色搭配上也有了一定的學(xué)習(xí)，而且能熟練操作制圖軟件和辦公軟件。對(duì)我們以后在工作上有很大的幫助。1.2國(guó)內(nèi)外電動(dòng)自行車的發(fā)展情況1.2.1國(guó)外及我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)電動(dòng)自行車的發(fā)展情況 為創(chuàng)造市場(chǎng)需要，適合老弱婦孺各種年齡層騎乘自行車，國(guó)外廠商多年前即開始研制輔助驅(qū)動(dòng)自行車并且在新電池和驅(qū)動(dòng)機(jī)械馬達(dá)技術(shù)成熟發(fā)展之下，電動(dòng)自行車應(yīng)運(yùn)而生。海外發(fā)展較早的要數(shù)日本、奧利地、德國(guó)、臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)，近幾年美國(guó)發(fā)展也比較快。國(guó)外的電動(dòng)自行車主要是作為一種輕松代步及休閑健身工具。例如，在大型的停車場(chǎng)、超市和旅游區(qū)里使用。從1994到1999年6年時(shí)間中，全球電動(dòng)自行車數(shù)量，從3.6萬輛劇增1600萬輛，如按2%算，電動(dòng)車需要量會(huì)在30萬輛以上。同時(shí)，東南亞、中東、印度增到50萬輛，而在2000年，僅日本就需要50萬輛?？傮w來說，電動(dòng)自行車在全球的潛在市場(chǎng)很大，并呈上升趨勢(shì)。 日本電動(dòng)車的生產(chǎn)及技術(shù)都占世界領(lǐng)先地位，商品化的電動(dòng)自行車由日本雅馬哈公司率先于1994年推出，并隨著本田、三洋、松下等知名公司的參與，生產(chǎn)規(guī)模日益放大。但日本對(duì)電動(dòng)自行車的使用管理上采取了嚴(yán)格限制，日本只許智能型電動(dòng)自行車上路，并對(duì)智能型電動(dòng)自行車的要求制定了很嚴(yán)格規(guī)定。具體有:在任何路況情況下，速度小于15km/h時(shí)，人力:電助力大于等于1，即電助力不允許大于人力，但電助力接近于人力;在任何路況情況下，速度大于15km/h時(shí)，速度每增加1km/h，電助力下降1/9;速度小于等于24km/h時(shí)，整車電助動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉;人力蹬踏開始后1秒鐘之內(nèi)，電助動(dòng)系統(tǒng)按上述開始要求工作:人力蹬踏停止后l秒鐘之內(nèi)，整車電助動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉;為了節(jié)約電能，智能型電助自行車停止運(yùn)行一定時(shí)間(一般為3一5分鐘)后，整車處于休眠狀態(tài)。 臺(tái)灣因前些年對(duì)摩托車未加任何限制，以至達(dá)到500輛/千人的飽和程度，隨之帶來嚴(yán)重的交通混亂及污染，因此臺(tái)灣臺(tái)中成立的“電動(dòng)自行車用鏗電池技術(shù)發(fā)展策略聯(lián)盟”制定了統(tǒng)一的電池標(biāo)準(zhǔn)。1.2.2我國(guó)電動(dòng)自行車發(fā)展情況 我國(guó)電動(dòng)車發(fā)展在九十年代前基本都依靠進(jìn)口，如高爾夫球車、游覽觀光車等。自九二年以來，我國(guó)有了自行研制和生產(chǎn)的電動(dòng)車產(chǎn)品，通過近10年的發(fā)展，現(xiàn)已初步形成以江蘇益高電動(dòng)車、山西美猴王電動(dòng)車、廣州朗晴電動(dòng)車、深圳飛豹電動(dòng)車、濟(jì)南賽爾電動(dòng)車、山東火云電動(dòng)車、山東澳柯馬電動(dòng)車、中國(guó)二汽電動(dòng)車等一大批具有實(shí)力和規(guī)模的電動(dòng)車生產(chǎn)廠家，現(xiàn)已在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)推出的有:電動(dòng)摩托車、電動(dòng)游覽車、電動(dòng)高爾夫球車、電動(dòng)觀光車、電動(dòng)汽車、電動(dòng)載貨車、電動(dòng)救援車、電動(dòng)助行(代步)車、電動(dòng)滑板車、電動(dòng)自行車、家庭生活車等。從電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品分類，可分為二類，即:四輪電動(dòng)車和二輪電動(dòng)車。從電動(dòng)車的目標(biāo)市場(chǎng)來分析，四輪電動(dòng)車的目標(biāo)市場(chǎng)為:火車站、倉庫、房地產(chǎn)會(huì)所、旅游景區(qū)、醫(yī)院、郵局、公園、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所、大型工廠、大型商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、碼頭及大賣場(chǎng)等。 我國(guó)的電動(dòng)自行車發(fā)展始于上個(gè)世紀(jì)90年代末，1997年開始出現(xiàn)商業(yè)化，年銷量不足1萬輛，1998年為5.4萬輛，從2000年開始得到快速發(fā)展，據(jù)中國(guó)自行車協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，2004年全國(guó)銷量已突破750萬輛，歷年累計(jì)的銷量達(dá)到1500萬輛，自行車走向電動(dòng)化已經(jīng)成為一個(gè)現(xiàn)實(shí)。雖然，有許多城市至今仍不肯承認(rèn)電動(dòng)自行車的交通地位，至今仍將其列為“禁止銷售”和“禁止上牌上路”的產(chǎn)品。但是，在我國(guó)的絕大多數(shù)城市和農(nóng)村，電動(dòng)自行車已經(jīng)人們習(xí)慣的個(gè)人交通工具，己經(jīng)深深地溶入了社會(huì)生活之中。由于政策管理法規(guī)的滯后，一種被稱為“電動(dòng)摩托車(電摩)”的電動(dòng)車從2003年開始浮出水面，取消了已經(jīng)成為擺設(shè)的人力騎行功能，電池容量擴(kuò)大1.52倍，同時(shí)，全面采用摩托車的輪系、制動(dòng)系統(tǒng)和減震系統(tǒng)，電機(jī)功率也提高1.52倍，最高時(shí)速接近40km/h。這種“電摩”一登場(chǎng)，就像是一個(gè)“壞小子”，每到一處立即引起一陣動(dòng)蕩，強(qiáng)烈地沖擊著電動(dòng)自行車的市場(chǎng)，特別是在中小城市和廣大農(nóng)村，它很快成為基層消費(fèi)者喜歡的電動(dòng)交通工具。受汽油漲價(jià)的推動(dòng)，人們也切實(shí)體會(huì)出電動(dòng)交通工具的節(jié)約，“電摩”大有取代“正宗摩托”的勢(shì)頭。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，僅 2004年一年，這種“電摩”的總銷量達(dá)到了幾百萬輛。當(dāng)然，它也不能再稱為電動(dòng)自行車了，因其己不具備人力騎行功能，車輪系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、避震系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)己全面采用摩托車配置，外型也不像自行車。1.3本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：整車造型設(shè)計(jì)，零部件的選擇和計(jì)算依據(jù)，整車要符合人-機(jī)工程學(xué)，包括操作方便宜人，調(diào)節(jié)省力有效，照明適度，顯示清晰，造型美觀，色彩和諧，維護(hù)保養(yǎng)容易。第二章 人機(jī)工程學(xué)2.1人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容2.1.1人機(jī)工程學(xué)的定義 人機(jī)工程學(xué)是從20世紀(jì)50年代開始發(fā)展起來的一門新興的邊緣學(xué)科。在我國(guó)本學(xué)科處于初級(jí)階段，人機(jī)工程學(xué)研究的是人和機(jī)器的相互關(guān)系的合理方案，即人的直覺顯示、操作控制、人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和布置、作業(yè)系統(tǒng)的組合等進(jìn)行有效的研究，其目的在于獲得高的效率及人在作業(yè)時(shí)感到安全和舒適。人機(jī)工程學(xué)是從人的生理和心里出發(fā)，研究人、機(jī)、環(huán)境的相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的一門學(xué)科。2.1.2人機(jī)工程學(xué)的基本概念 人機(jī)工程學(xué)作為一門新興學(xué)科，在他的自身發(fā)展過程中，有機(jī)的吸收和融合了各種相關(guān)學(xué)科的理論，不斷的完善了本學(xué)科的基本概念、理論體系、研究方法、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。為了準(zhǔn)確的理解人機(jī)工程學(xué)的基本理論，掌握其在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用下面對(duì)人機(jī)工程學(xué)的概念給出準(zhǔn)確說明。 1.人機(jī)系統(tǒng) 機(jī)器是為人服務(wù)的，任何機(jī)器，設(shè)備和器具。都需要人來操縱、監(jiān)控和使用，即使是高度自動(dòng)化的機(jī)器，在正常運(yùn)行中不需要人來進(jìn)行一般的操縱，機(jī)器的開動(dòng)、監(jiān)視以及出現(xiàn)異?；蛱厥馇闆r下，還是需要人來處理。人和機(jī)器相互作用、相互配合和相互制約，才能共同完成規(guī)定的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。將人與機(jī)器聯(lián)系起來，視為一個(gè)整體和系統(tǒng)，就稱為人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)系統(tǒng)處于一定的環(huán)境中，并與周圍環(huán)境發(fā)生相互作用。 廣義而言，人機(jī)系統(tǒng)就是指“人”與其他所對(duì)應(yīng)的“物”共處于一個(gè)時(shí)間及空間時(shí)所構(gòu)成的系統(tǒng)。人機(jī)系統(tǒng)中“人”指的是在所研究的系統(tǒng)中參與系統(tǒng)過程的人；”機(jī)”則泛指一切與人同處于同一環(huán)境中，并與人交換信息，物質(zhì)和能量，供人使用的物，“機(jī)”可以是機(jī)器，也可以是物品；“環(huán)境”指的是“人”、“機(jī)”、共處的、對(duì)人和機(jī)有直接或間接影響的周圍外部條件。在“人”“機(jī)”間的信息、物質(zhì)及能量的交換中，一般以人為主動(dòng)，首先是人感受到機(jī)器及環(huán)境的作用于人的感覺器官的信息，由體內(nèi)傳入神經(jīng)到達(dá)大腦皮層，在大腦分析器中經(jīng)過綜合、分析、判斷、最后做出決策，在由傳出神經(jīng)將決策信息傳入人的執(zhí)行器官，執(zhí)行器官的動(dòng)作向機(jī)器發(fā)出人的指揮命令或伴隨著操作向機(jī)器傳遞能量，機(jī)器接受操作信息或操作能量后，將按照自己的規(guī)律做出相應(yīng)的調(diào)整或輸出，并將其工作和運(yùn)行的情況用一定的狀況表示出來，在反作用于人，整個(gè)系統(tǒng)將這樣的循環(huán)過程中實(shí)現(xiàn)人所希望的功能。2.人機(jī)界面 人機(jī)系統(tǒng)中，“人”“機(jī)”之間能夠相互施加影響，實(shí)現(xiàn)相互作用的區(qū)域，稱為人機(jī)界面。人通過感覺器官接受外部的信息、物質(zhì)和能量，又通過人的執(zhí)行器官向外界傳遞人發(fā)出的信息，物理和能量。因此，機(jī)器及環(huán)境中參加者兩個(gè)過程的一切領(lǐng)域?qū)儆谌藱C(jī)界面。 接于人機(jī)界面的性質(zhì)，可將人機(jī)界面分為以下三種： 第一類控制系統(tǒng)人機(jī)界面 如汽車駕駛系統(tǒng)，飛機(jī)駕駛系統(tǒng)等。這類人機(jī)界面的特點(diǎn)是通過顯示器（主要是視覺和聽覺顯示器）將機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)信息傳遞給人，人通過機(jī)器上的操作裝置對(duì)機(jī)器傳達(dá)控制指令，使機(jī)器按人所規(guī)定的狀態(tài)運(yùn)行。 第二類直接作用型人機(jī)界面如座椅、家具、服飾、手動(dòng)工具等。這類人機(jī)界面的特點(diǎn)是“人”“機(jī)”直接相互作用，要求“機(jī)”適合人體的形態(tài)、尺寸及操作能力，使人在使用時(shí)用力適當(dāng)，感覺舒坦、操作方便和安全可靠。 第三類間接作用型人機(jī)界面如照明、震動(dòng)、噪聲、小環(huán)境氣等。這類人機(jī)界面的特點(diǎn)是“機(jī)”的輸出通過對(duì)環(huán)境的影響，間接作用于人的心理，心理過程，從而影響人的舒適、健康和生命安全。 上述分類只是為了說明人機(jī)界面的特點(diǎn)，各類之間并不是毫不相關(guān)的，在實(shí)際人機(jī)系統(tǒng)中，往往兼有各種人機(jī)界面，且相互之間相互影響。例如在汽車的駕駛室的人機(jī)系統(tǒng)中。顯示控制系統(tǒng)屬于第一類人機(jī)界面，座椅扶手等屬于第二類人機(jī)界面，而室內(nèi)的溫度、噪聲、震動(dòng)等屬于第三類人機(jī)界面。座椅、震動(dòng)、噪聲會(huì)影響人對(duì)控制系統(tǒng)的操縱能力，而錯(cuò)誤的控制裝置設(shè)計(jì)又會(huì)使人的作業(yè)條件惡化，甚至影響行車安全?？梢?，人機(jī)界面之間有著非常復(fù)雜的關(guān)系。3人機(jī)關(guān)系 人機(jī)關(guān)系的基本原則可以歸納為以下兩個(gè)方面： （1）機(jī)宜人 使機(jī)器的系統(tǒng)盡量滿足使用者的體質(zhì)、心理、生理、智力、審美以及社會(huì)價(jià)值觀念等素質(zhì)因素的條件的要求，包括：信息顯示即便于接受又易于做出判斷：控制系統(tǒng)的尺寸、力度、位置、結(jié)構(gòu)、形式、均適合操作者的需要；工具、用品、器具得心應(yīng)手，能充分發(fā)揮使用效率；人所處的工作環(huán)境舒適安全，有利于身心健康，能充分發(fā)揮人的功能。 （2）人適機(jī) 機(jī)器的結(jié)構(gòu)有其自身的規(guī)律，操作環(huán)境或生活環(huán)境也因各種因素而受到某種限制，如經(jīng)濟(jì)上的可行性，技術(shù)上的可能性，機(jī)器本身性能要求的條件等。為了適應(yīng)環(huán)境，往往要求對(duì)人因素予以限制和訓(xùn)練，盡量發(fā)揮人的可塑性特點(diǎn)，讓人去適應(yīng)機(jī)器的要求，以保證人機(jī)系統(tǒng)有最優(yōu)效能。機(jī)宜人是有條件的，人適機(jī)也是有限制的，在人機(jī)系統(tǒng)中，人機(jī)之間有著相互依存、相互影響、相互制約的關(guān)系。因此，盡管系統(tǒng)是以人為主，但機(jī)宜人和人適機(jī)之間卻有著辨證關(guān)系。依據(jù)機(jī)的客觀要求，人適機(jī)是學(xué)習(xí)和訓(xùn)練的問題，這里說的是學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，即包括專門的訓(xùn)練，也包括平時(shí)培養(yǎng)的習(xí)慣。反之，人們?cè)陂L(zhǎng)期的生活和勞動(dòng)中形成的操作習(xí)慣。反之，人們?cè)陂L(zhǎng)期的生活和勞動(dòng)中形成的操作習(xí)慣又會(huì)成為機(jī)宜人的條件，制約機(jī)器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 人機(jī)系統(tǒng)中的機(jī)宜人和人適機(jī)是相對(duì)的，首先是機(jī)宜人的程度問題，即機(jī)能滿足人的程度，人的因素中某些方面可以量化，可以提供基本的圉值的均值，但也有很多因素難以準(zhǔn)確量化，如情緒、審美心理、社會(huì)價(jià)值觀等，而且這些因素又是隨著時(shí)代的進(jìn)步而變化的，何況人的許多因素也會(huì)因?yàn)橐驎r(shí)、因人、因年齡不同而變化，即使是同樣的機(jī)器，系統(tǒng)的可靠性也因人的因素而變化。其次是機(jī)宜人的條件問題，機(jī)器也在不斷發(fā)展，總的來說，機(jī)宜人的程度不斷提高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)系統(tǒng)越來越強(qiáng)大，自動(dòng)化程度也越來越高，控制系統(tǒng)越來越智能化，人與機(jī)器的的關(guān)系由人直接與機(jī)器共同參與生產(chǎn)工程轉(zhuǎn)變?yōu)槿诉h(yuǎn)離生產(chǎn)過程，由人直接控制機(jī)器，變?yōu)槿伺c機(jī)器對(duì)話，人機(jī)界面逐漸由體力型轉(zhuǎn)變?yōu)樾睦硇?，?duì)操作者的文化程度、診斷與決策能力的要求越來越高，。 實(shí)際上，任何一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)要盡量做到機(jī)宜人，也要設(shè)計(jì)到人適機(jī)。調(diào)整這種人機(jī)相互匹配關(guān)系最根本的制約條件就是人的可能性與人的可靠性。研究人的可能性是為了在人機(jī)功能分配中，使人的負(fù)荷控制在人的正常閾值范圍之內(nèi)。研究人的可靠性市為了在人機(jī)系統(tǒng)中，充分考慮到人的生產(chǎn)失誤時(shí)，在確保人身的安全前提下，不致影響系統(tǒng)的功能。2.1.3人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象人機(jī)工程學(xué)的研究對(duì)象是人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱人機(jī)系統(tǒng)。人機(jī)工程學(xué)要研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)各部分的總體屬性，以及人機(jī)環(huán)境的相互關(guān)系的規(guī)律。2.1.4人機(jī)工程學(xué)的研究?jī)?nèi)容 人機(jī)工程學(xué)是一門綜合性的邊緣學(xué)科，其基礎(chǔ)理論涉及到許多學(xué)科。屬于有關(guān)技術(shù)工程學(xué)科有著密切的關(guān)系外，還有人體解剖學(xué)、人體測(cè)量學(xué)、勞動(dòng)衛(wèi)生學(xué)、生理學(xué)、心理學(xué)、安全工程學(xué)、行為科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、技術(shù)審美等有設(shè)密切的聯(lián)系。人機(jī)工程學(xué)的應(yīng)用范圍十分廣泛，從日常用品到工程建筑，從大型機(jī)具到高科技產(chǎn)品，從家庭活動(dòng)到工業(yè)系統(tǒng)，各個(gè)方面都在運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的原理和方法，解決人機(jī)環(huán)境之間的相互關(guān)系和系統(tǒng)的優(yōu)化問題。人機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，可以分為人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)子系統(tǒng)。對(duì)三個(gè)字系統(tǒng)的研究，各自獨(dú)立為一門學(xué)科，即人的科學(xué)、科學(xué)工程科學(xué)及環(huán)境科學(xué)。這三個(gè)子系統(tǒng)中兩兩相互交織，又構(gòu)成三個(gè)交叉系統(tǒng)，如圖2-1所示 人人-機(jī)人-環(huán)境人-機(jī)-環(huán)境機(jī)機(jī)-環(huán)境環(huán)境 圖2-1人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖 根據(jù)系統(tǒng)學(xué)的第一定律，系統(tǒng)的整體屬性不等于部分屬性之和，其具體情況取決于系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)協(xié)同作用的程度，因此，對(duì)人機(jī)工程學(xué)而言，即需要對(duì)人機(jī)環(huán)境每個(gè)部分的屬性進(jìn)行深入的研究，又需要對(duì)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其屬性進(jìn)行研究，以達(dá)到整體優(yōu)化的目的。 總體上，人機(jī)工程學(xué)由以下兩個(gè)學(xué)術(shù)研究方向構(gòu)成； （1）研究和試驗(yàn) 確定工程設(shè)計(jì)所必須知道的有關(guān)人的特性具體特征參數(shù)。 （2）應(yīng)用和工程 設(shè)計(jì)宜人化的用品、工具、機(jī)器、環(huán)境程序、工作任務(wù)等。1人的特性的研究 人是人機(jī)系統(tǒng)中最重要的、最活躍的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是最難控制的環(huán)節(jié)。對(duì)人的特性的研究，是人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)。人的特性研究可大體歸納為以下九個(gè)方面。 (1)人體尺寸及人體測(cè)量技術(shù) 人體尺寸包括靜態(tài)尺寸和動(dòng)態(tài)尺寸。研究人體尺寸及人體測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)學(xué)科是人體測(cè)量學(xué)。 (2)人體的力學(xué)性能 人體力學(xué)性能包括人在各種狀況下，其質(zhì)量特性、質(zhì)心位置、肢體運(yùn)動(dòng)速度、人的體力和耐力等參數(shù)的變化規(guī)律。研究人體力學(xué)性能的基礎(chǔ)學(xué)科是人體生物力學(xué) (3)人的勞動(dòng)生理能力 人的勞動(dòng)生理功能包括人的體力負(fù)荷、腦力負(fù)荷、人體反應(yīng)及疲勞機(jī)制等內(nèi)容。研究人的勞動(dòng)生理功能的基礎(chǔ)學(xué)科是勞動(dòng)生理學(xué)。 (4)勞動(dòng)中人的心理過程 主要研究勞動(dòng)中人的心理調(diào)節(jié)特點(diǎn)、心里反射的機(jī)制、心理負(fù)荷及疲勞的心理機(jī)制等內(nèi)容。研究勞動(dòng)中人的心理過程的基礎(chǔ)學(xué)科是勞動(dòng)心理學(xué)。 (5)人的信息傳遞功能 主要研究人對(duì)信息的接受、傳遞、存儲(chǔ)、加工和輸出的能力及其機(jī)制，為系統(tǒng)的系統(tǒng)編碼、信息顯示及控制裝置的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。研究人的信息傳遞能力的基礎(chǔ)學(xué)科是工程心理學(xué)。 (6)人的可靠性 主要研究人在正常情況下產(chǎn)生失誤的可能性，為系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)提供依據(jù)。對(duì)人的可靠性的研究是人機(jī)工程學(xué)特有研究方向之一。 (7)人員選拔和訓(xùn)練 研究人的及本素質(zhì)的測(cè)試與評(píng)價(jià)、人員的選拔和訓(xùn)練等。 (8)人的動(dòng)作時(shí)間研究 研究人的操作動(dòng)作，尋求改善作業(yè)的途徑，進(jìn)行人的操縱動(dòng)作的合理設(shè)計(jì)。 (9)人體模型 研究人的數(shù)學(xué)模型、物理仿真模型、人體模板等。 2機(jī)的特性的研究 機(jī)的因素有很多，在此主要對(duì)機(jī)械、電氣系統(tǒng)進(jìn)行歸納，在一定程度上也有普遍代表性。這方面的基礎(chǔ)學(xué)科主要有機(jī)械、電子、電器、儀表、材料、建筑等工程技術(shù)學(xué)科。 機(jī)的特性的研究?jī)?nèi)容可概括為以下五個(gè)方面。 信息傳達(dá)技術(shù) 包括儀表顯示、聲音信息傳達(dá)、觸覺信息傳達(dá)、圖形符號(hào)傳達(dá)、編碼方法等。 操縱控制技術(shù) 包括操縱裝置、控制裝置、控制系統(tǒng)、鍵盤技術(shù)等。 安全保障技術(shù) 包括冗余性系統(tǒng)、機(jī)器保險(xiǎn)裝置、防止人的操作失誤及失職的設(shè)施、事故預(yù)警預(yù)防方法、救援方法、安全保護(hù)措施、機(jī)器的放錯(cuò)設(shè)計(jì)等。 動(dòng)力仿真技術(shù) 包括受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)學(xué)仿真技術(shù)、物理仿真技術(shù)等。 宜人化技術(shù) 主要是改善人的舒適性及使用方便性技術(shù)，如振動(dòng)機(jī)噪聲的控制和隔離，座椅及用具的宜人化設(shè)計(jì)等。3環(huán)境特性研究 環(huán)境是十分廣泛的概念，包括生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境、自然環(huán)境、人造環(huán)境等。概括起來，可以將環(huán)境歸納為兩種形式；一是空間形式，即占有一定空間，包圍在人的周圍，給人以影響；另一種是實(shí)踐形式，它在人的活動(dòng)過程中發(fā)生、發(fā)展和變化，并給人以影響。這兩種形式在某些情況下可隨客觀條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。有時(shí)可用延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間的方法來彌補(bǔ)作業(yè)空間的不足；反正，也可以用作業(yè)時(shí)間的緊迫。 環(huán)境特性的研究?jī)?nèi)容可歸納為以下五點(diǎn)：（1） 作業(yè)空間 如場(chǎng)地、廠房、機(jī)器布局、作業(yè)線布置、道路及交通、緊急脫險(xiǎn)方法等。（2） 物理環(huán)境 包括噪聲、震動(dòng)、照明、溫度、氣壓、輻射等各種物理?xiàng)l件。 （3） 化學(xué)環(huán)境 包括有毒物質(zhì)、化學(xué)性有害氣體及水質(zhì)污染等。（4） 生物環(huán)境 包括細(xì)菌污染及原微生物污染。（5） 美學(xué)環(huán)境 如造型、色彩、背景、音樂等。4人-機(jī)關(guān)系的研究（1） 人機(jī)系統(tǒng)功能分配 研究系統(tǒng)中人的功能與機(jī)的功能之間的聯(lián)系和制約條件，研究人機(jī)之間的功能分配方法。（2） 人機(jī)界面優(yōu)化匹配、人機(jī)界面優(yōu)化設(shè)計(jì)等方法。（3） 人機(jī)系統(tǒng)特性協(xié)調(diào) 研究機(jī)器的工作特性對(duì)操作之的身體、心理、文化素質(zhì)以及專業(yè)技術(shù)的要求，研究人的職業(yè)適應(yīng)性、事故傾向性等。（4） 人機(jī)系統(tǒng)的可靠性 研究人機(jī)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法。（5） 人機(jī)系統(tǒng)安全性 研究人機(jī)系統(tǒng)的安全性標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)方法、設(shè)計(jì)參數(shù)、以及典型安全防護(hù)技術(shù)等問題。5人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究 研究人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的基本目的是為了獲得系統(tǒng)的最優(yōu)效果，即整個(gè)系統(tǒng)具有高的功效、高的安全性，對(duì)人有高的舒適度及很好的生命保障功能。最優(yōu)效果可概括為“安全、健康、舒適、高效”八個(gè)字。 人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究?jī)?nèi)容包括；系統(tǒng)總體性能的分析、評(píng)價(jià)：數(shù)學(xué)模型的建立：仿真技術(shù)的應(yīng)用；優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。 綜上所述，人機(jī)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容可以概括為： 機(jī)器系統(tǒng)中直接有人操作或使用的部件，應(yīng)設(shè)計(jì)成便于操作者有效使用，以保證人機(jī)系統(tǒng)的工作效能達(dá)到最優(yōu)。 從保證人的安全、健康和舒適和高工作效率出發(fā)，提出環(huán)境控制和安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求。 人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。2.2人機(jī)工程學(xué)的發(fā)展史 自人類社會(huì)開始，就有了原始的人機(jī)關(guān)系人與器物的關(guān)系。原始人狩獵用的棍棒、石塊或投槍，其尺寸、重量總是與人的體能相適應(yīng)。大約兩千四百多年以前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，我國(guó)就出現(xiàn)了第一部科技匯編名著考工記，它的歷史與科學(xué)價(jià)值遠(yuǎn)文中外。 第一次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期以蒸汽機(jī)的廣泛使用為標(biāo)志，以機(jī)器為主題的工廠取代了以手工勞動(dòng)為主體的手工工廠。生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了根本變化，從手工進(jìn)入了機(jī)械時(shí)代，這一時(shí)期，法國(guó)在紡織業(yè)機(jī)械上使用了穿孔卡片進(jìn)行程序控制和英國(guó)設(shè)計(jì)蒸汽機(jī)的調(diào)速器為代表，開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。于此相適應(yīng)，人機(jī)工程學(xué)開始由經(jīng)驗(yàn)逐步上升為科學(xué)。德國(guó)學(xué)者進(jìn)行了著名的肌肉疲勞試驗(yàn)，他通過測(cè)量流經(jīng)人體的微電流的變化對(duì)人體的勞動(dòng)疲勞進(jìn)行研究，該項(xiàng)研究可以說是科學(xué)人機(jī)工程學(xué)的開端。 第二次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)期，以內(nèi)燃機(jī)賀電冬季的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志，生產(chǎn)技術(shù)從機(jī)械時(shí)代進(jìn)入電氣時(shí)代。美國(guó)學(xué)者進(jìn)行了慕名的鐵鍬鏟沒作業(yè)的實(shí)驗(yàn)研究，從人機(jī)工程學(xué)的角度找出了鐵鍬的最優(yōu)設(shè)計(jì)及鏟運(yùn)松散顆粒材料是每一鏟最適宜的重量。 以電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用為標(biāo)志為主要標(biāo)志的第三次產(chǎn)業(yè)革命開始以來，隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工程技術(shù)設(shè)計(jì)中與人的因素有關(guān)的問題越來越多，人機(jī)協(xié)調(diào)問題顯得越來越中藥，從而促進(jìn)人機(jī)工程學(xué)的研究和應(yīng)用得到廣泛而迅速發(fā)展。 人機(jī)工程學(xué)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的“宜人性”，強(qiáng)調(diào)適合人的解剖、心理、生理?xiàng)l件，歸根結(jié)底，可以回歸為兩個(gè)極樸素的要求；第一，看到它，馬上知道他是做什么用的；第二，比較容易弄清楚該怎么用。這兩項(xiàng)要求是關(guān)于產(chǎn)品的“認(rèn)知”問題，現(xiàn)在已經(jīng)成了專門的研究方向，叫做“產(chǎn)品語言學(xué)”。其實(shí)從古代到近代機(jī)械科技的年代，產(chǎn)品的功能特征一般是很直觀的，并不存在多少突出的認(rèn)知問題。但是進(jìn)入電子科技年代以來，情況發(fā)生了比較大的變化，如今充滿市場(chǎng)的各種電子產(chǎn)品，幾乎全是大大小小的方盒子，如隨身聽、微波爐、洗衣機(jī)等?？平?、工業(yè)、醫(yī)療機(jī)械、類似情況更是比比皆是。產(chǎn)品的形象，失去了和他功能之間的聯(lián)系，這顯然不符合人們期望賦予物質(zhì)產(chǎn)品多一些精神價(jià)值的要求。產(chǎn)品的使用方法也存在同樣的狀況；大量的電子產(chǎn)品，其操作差不多都是按鈕，一些產(chǎn)品上一排排的按鈕常使人不知所措，有些產(chǎn)品的按鈕如果按錯(cuò)，還會(huì)引起事故。人機(jī)工程學(xué)家認(rèn)為，應(yīng)及時(shí)喚起設(shè)計(jì)界，、工業(yè)界對(duì)產(chǎn)品認(rèn)知問題的警覺?！爱a(chǎn)品語言學(xué)”的研究目前正方興未艾，將是人機(jī)工程學(xué)今后發(fā)展的重要方向之一。2.3機(jī)器設(shè)計(jì)中的人體因素在機(jī)器設(shè)計(jì)中特別是機(jī)動(dòng)車輛設(shè)計(jì)中，著重考慮的人體因素大致可分為以下五個(gè)方面；（1） 人體做作業(yè)負(fù)荷的耐受性 機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及其工作環(huán)境條件對(duì)操作者造成的體力和精神上的負(fù)擔(dān)，叫做作業(yè)負(fù)荷。人體對(duì)作業(yè)符合的耐受性是機(jī)器設(shè)計(jì)中必須考慮的因素。機(jī)器的操作及機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)所造成的環(huán)境因素，都必須合理控制，使之適合人的生理和心理特征，至少要為人體所能忍受，力爭(zhēng)處于人體舒適范圍以內(nèi)。（2） 人體尺寸 人體尺寸的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)，是合理設(shè)計(jì)操作者的作業(yè)空間、操作姿勢(shì)、操縱機(jī)構(gòu)及操作座椅的基礎(chǔ)。只有充分考慮人體尺寸的設(shè)計(jì)，才能使操作者工作時(shí)處于舒適的狀態(tài)和適宜的環(huán)境之中，達(dá)到能量消耗最少，疲勞程度最低和工作效率最高的目標(biāo)。（3） 人體的生物力學(xué)特性 設(shè)計(jì)適合于操作者使用的操縱機(jī)構(gòu)，確定合理的操縱力、操縱速率、操縱位移、操縱節(jié)拍和操縱準(zhǔn)確度等，都必須以人的生物力學(xué)特性為依據(jù)，方能實(shí)現(xiàn)人機(jī)關(guān)系的優(yōu)化匹配。（4） 人的感知響應(yīng)特性 人的感知響應(yīng)過程實(shí)質(zhì)是信息向人體的輸入、傳遞和人對(duì)信息的分析、處理并作出響應(yīng)的過程，是人-機(jī)-環(huán)境的中心環(huán)節(jié)。它關(guān)系到人與機(jī)器的安全、人的健康和舒適、操縱質(zhì)量及作業(yè)效率等一系列問題，是機(jī)器設(shè)計(jì)所必需考慮的重要因素。（5） 人的適宜勞動(dòng)姿勢(shì) 操縱著在工作中保持舒適、自然和方便操縱的勞動(dòng)姿勢(shì)，將有利于身體健康、有助于減輕疲勞、提高工作質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)必須首先確定操縱著的工作姿勢(shì)和體位，然后按照使人體保持最適宜的勞動(dòng)姿勢(shì)要求，合理設(shè)計(jì)機(jī)器系統(tǒng)及其有關(guān)部件。第三章 車體部分 車體部分是整車的主體部分，既是全部零件的安裝主體，又是決定整車騎行性能的關(guān)鍵部分。其主要包括車架、前叉、車把三個(gè)部分。3.1車架結(jié)構(gòu)形式與安裝尺寸 車架時(shí)電動(dòng)自行車各零部件安裝依附的主體部件，車架的結(jié)構(gòu)決定了自行車的類型，也是人們選購(gòu)電動(dòng)自行車的重要依據(jù)。3.1.1 車架結(jié)構(gòu)形式選擇剛性車架，結(jié)構(gòu)類型為U形，車架結(jié)構(gòu)如圖3-1所示 圖3-1 U形剛性車架3.1.2車架的安裝尺寸車架與其他零部件相配合部位的配合尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定如圖3-2所示，A、B、C、D四個(gè)部位尺寸都必須符合標(biāo)準(zhǔn)要求。圖3-2 車架結(jié)構(gòu)配合尺寸標(biāo)準(zhǔn)1前管，2上接頭，3后接頭，4立叉，5后平叉，6中接頭，7下管，8下接頭，9立管 (1)前管車架前管尺寸如圖3-3所示圖3-3前管尺寸 (2)中接頭 車架中接頭尺寸如圖3-4所示圖3-4 中接頭尺寸 (3) 平叉開檔 平叉開檔尺寸如圖3-5所示圖3-5 平叉開檔尺寸 (4)后平叉接片開口選擇后開口式， 后平叉后開口式尺寸如圖3-6所示圖3-6 后開口尺寸(5)后接頭、立管孔 車架后接頭、立管孔尺寸如圖3-7如圖3-7 立管孔尺寸3.2車架前叉結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇電動(dòng)自行車和自行車的用途不同，結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但有一個(gè)共同的要求：騎行輕快。自行車要求騎行輕快，盡可能減少騎行者的體能消耗。而電動(dòng)自行車同樣要求騎行輕快，并要達(dá)到兩個(gè)目的：減少蹬踏騎行時(shí)的體能消耗；在電動(dòng)或助動(dòng)騎行時(shí)盡可能減少蓄電池電量的消耗，延長(zhǎng)一次充電后的續(xù)駛里程。因此，不論電動(dòng)自行車還是自行車，對(duì)車體性能設(shè)計(jì)的要求是一致的。電動(dòng)自行車與自行車，車架與前叉設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)參數(shù)的選擇基本相似。整車設(shè)計(jì)應(yīng)該重點(diǎn)考慮：立管傾斜角與立管高度；前管傾斜角；前叉翹度。3.2.1立管傾斜角（A）立管與夾角的大小決定于人體在自行車上騎坐的位置（重心的位置）,該角度越大立管就越向前傾斜，導(dǎo)致人體重心就越向前移,在腳蹬著力點(diǎn)相同的情況下，就使騎車人感覺輕快省力。具體分析如圖3-8所示： 圖3-8立管角度分析 當(dāng)立管傾斜角由A增加到A1時(shí)，即立管1向前傾斜至立管2的位置，如此時(shí)保持對(duì)腳蹬的踏蹬力大小不變，從圖9中可以看出，由于立管位置的變化，就使得兩個(gè)不同位置所產(chǎn)生的合力方向發(fā)生變化，即合力F與P。隨之，每個(gè)合力所分解的垂直分力和水平分力的大小都在變化。 其受力大小變化如下; (1)立管1和立管2對(duì)腳蹬的合力F=P。 (2)立管1產(chǎn)生的合力分解的垂直分力為F1；分解的水平分力F2。 (3)立管2產(chǎn)生的合力分解的垂直分力為P1+F1;分解的水平分力為P2。 (4)立管1所產(chǎn)生的水平分力F2P2。 (5)立管2所產(chǎn)生的垂直分力P1+F1F1。 下面對(duì)以上內(nèi)容小結(jié)如下： (1)隨著立管傾斜角的加大，人體重心前移，垂直分力加大，有利于人體力量的發(fā)揮，騎行時(shí)會(huì)感到輕松省力。(2)在立管長(zhǎng)度不變的情況下，隨著立管傾斜角的加大，前、后輪距加大。(3)由于人體重心前移，人體雙臂的支撐力加大，騎行的穩(wěn)定度也隨之下降。從上述看立管傾斜角的大小對(duì)騎行有很大影響，但立管傾斜角度的加大是有限度的。不同類型的自行車，應(yīng)采用不同的角度對(duì)于電動(dòng)自行車，由于車身重、速度快，以使用普通型自行車的角度（角度在6263.5）為宜，取63。3.2.2立管高度的選擇 立管高度（也稱立管長(zhǎng)度）的選擇與不同類型車、人腿的長(zhǎng)度和曲柄的長(zhǎng)度有關(guān)。原則是：在騎行腳踏時(shí)，一條腿處于基本伸直狀態(tài)（稍有彎曲，留有余地），而另一大腿與小腿處于基本垂直狀態(tài)，這樣設(shè)置伸直的腿可以得到放松，而另一條腿正處于踏蹬最有力的狀態(tài)。立管長(zhǎng)度可以應(yīng)用公式進(jìn)行初步計(jì)算，即：立管長(zhǎng)度=腿長(zhǎng)0.65。 對(duì)于電動(dòng)自行車立管長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)，考慮到騎行過程大部分時(shí)間時(shí)電動(dòng)騎行或助力騎行，只有在蓄電池電力不足的情況下才會(huì)完全依靠腳踏騎行。因此立管長(zhǎng)度在上述計(jì)算的基礎(chǔ)上適當(dāng)減短，以最大可能做到騎行的舒適和騎行的安全。 立管長(zhǎng)度=10.65=0.65m 取立管長(zhǎng)度為0.6m。3.2.3前叉傾斜角度與前叉翹度 如圖3-9所示，車把鎖緊在前叉立管中，前叉通過軸承安裝在車架前管中，前叉將隨同車把的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，因此它們同處于一個(gè)中心線。圖3-9 前管傾角與翹度 前叉翹度是指前叉立管軸線(即車把管軸線)至前叉嘴中心的垂直距離。 (1)前管傾斜角(車把軸線與地面角度)的選擇方法。圖3-10中所示的是GB 3565-2005自行車安全要求推薦的數(shù)據(jù)。從圖中可看出，在車把軸線與前車輪軸心對(duì)地面垂直線有一個(gè)交點(diǎn)，該交點(diǎn)只要在標(biāo)注的允許范圍內(nèi)就可以滿足要求。這個(gè)允許范圍是從地面量起的，不小于車輪半徑的15%，不大于車輪半徑的60%。例:根據(jù)所用車輪直徑為660mm，按兩個(gè)百分?jǐn)?shù)計(jì)算出下限為50mm，上限為198mm。如果選擇的角度與車輪中心對(duì)地的垂線交點(diǎn)，經(jīng)從地面測(cè)量其值為150mm，在50mm和198mm之間，因此就可以確定角度選擇合理。但車把中心線的位置又決定于前叉的翹度。圖3-10 傾角選擇圖(2)前叉翹度。前叉翹度是指前叉腿中心與前叉嘴的垂直距離。 圖3-11顯示出兩種不通翹度的前叉：前叉1、前叉2。圖3-11傾角選擇分析 設(shè):前叉1和前叉2使用的車架前管傾斜角相同。 前叉1翹度為0，即前叉立管與前叉嘴在同一中心線;前叉2翹度為X，即前叉立管與前叉嘴不在同一中心線，其垂直距離為X。 兩個(gè)不同翹度的前叉作用在前車輪軸上的合力P1=P2 從圖中可以看出:前叉1翹度為零，合力P1分解為垂直分力F1+G1和水平分力F2。前叉2翹度為X,合力P2分解為垂直分力G1和水平分力G2。 小結(jié)。前叉1翹度為0，合力P1產(chǎn)生的垂直分力F1+G1大于P2產(chǎn)生的垂直分力G1。前叉2翹度為X，合力P2產(chǎn)生的水平分力G2大于P1產(chǎn)生的水平分力F2。 翹度大小各有不同的特點(diǎn)。翹度加大可使騎行輕快。因?yàn)槁N度加大，水平分力加大，加大了向前行走的力量，這樣就會(huì)使騎行人感到輕快省力和舒適。 翹度加大后前叉轉(zhuǎn)動(dòng)遲鈍。從圖3-11中可看出，車把轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于有翹度，就使得車把旋轉(zhuǎn)中心與前輪旋轉(zhuǎn)中心有一段距離L(與翹度相等)，這段距離就是前輪轉(zhuǎn)動(dòng)力臂。要使前輪轉(zhuǎn)向，就得在轉(zhuǎn)動(dòng)車把時(shí)，加大旋轉(zhuǎn)力矩克服由于翹度產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩帶來的阻力，因而造成翹度加大后使人感到前叉轉(zhuǎn)動(dòng)遲鈍，但相反能使車把操縱更加穩(wěn)定。 從上述分析看，前叉翹度加大有利有弊，這就要求我們根據(jù)不同車型、不同用途做到總體安排。這里列舉兩個(gè)翹度選擇極限尺寸的車型:雜技車和人力三輪車。前者翹度為0，就是要其操作的靈敏度，在表演過程中可隨意地使前輪旋轉(zhuǎn)360。而后者翹度最大，就是為騎行省力而且還要使三輪車行走平穩(wěn)。 根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料介紹一組數(shù)據(jù)。 前管傾角:普通車在6570；輕便車在6672；競(jìng)賽車在7374。 前叉翹度:普通車7590；輕便車6480；競(jìng)賽車4050。 從以上統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)看有如下特點(diǎn)。 前叉傾角隨著對(duì)車型騎行操縱的靈敏程度要求越高，傾角值隨之加大。 前叉翹度隨著對(duì)車型騎行操縱的靈敏程度要求越高，翹度值隨之減小。 對(duì)于電動(dòng)自行車前管傾角和前叉翹度可在普通車的范圍中選用，取前管傾角為70,前叉角度為80。3.3蓄電池安裝位置蓄電池在車體上的安裝，需要考慮多方面的因素。關(guān)鍵是蓄電池安裝位置對(duì)整車重心的影響，這是騎行穩(wěn)定、保證騎行者騎行安全的重要因素。其次，根據(jù)所選擇的蓄電池類型進(jìn)行最佳的排列組合，使其適合在狹小的空間安裝。這是電動(dòng)自行車車架與自行車車架設(shè)計(jì)的最大不同點(diǎn)。由于蓄電池重量與體積都較大，所以選擇蓄電池安裝在車架立管與后輪之間，這樣設(shè)置重心降低且與騎車人的重心基本重合，使騎行的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步的改善，但這種設(shè)置增加了中軸與后輪的中心距，為不降低后平叉、立叉的剛度，就需要對(duì)后平叉、立叉進(jìn)行強(qiáng)化處理。3.4前叉前叉部件是整車重要的組成部分。它支撐著前輪，具有轉(zhuǎn)向的功能，可以保持騎行平穩(wěn)。3.4.1前叉結(jié)構(gòu) 由于電動(dòng)自行車行駛速度較快，所以選擇普通型減震前叉。普通型減震前叉結(jié)構(gòu)如圖3-12所示。其中，前叉立管、前叉肩及左、右內(nèi)套筒等4個(gè)零件，通過焊接形成整體;左、右外套筒及過橋3個(gè)零件通過焊接，將左、右外套筒連接形成整體。圖3-12 普通型減震前叉1前叉立管，2一前叉肩，3一防塵套，4一內(nèi)套筒，5-滑套，6一外套筒，7一上彈簧座，8一壓縮彈簧，9螺釘，10下彈簧座，11一螺母，12一叉腳，13一過橋 普通型減震前叉工作原理。當(dāng)前輪在行駛中受到地面顛簸或沖擊時(shí)，前輪便推動(dòng)兩個(gè)外套筒向上移動(dòng)，通過與外套筒焊接在一起的螺母11和下彈簧座10將彈簧壓縮，吸收了部分顛簸和沖擊能量，因而緩和了顛簸和沖擊；反之，當(dāng)前車輪所受沖擊力消失而下落時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)釋放能量，通過這樣的往復(fù)過程，減弱了人體對(duì)地面顛簸或沖擊帶來的震動(dòng)。3.4.2前叉尺寸 前叉尺寸如圖3-13所示：圖3-13 前叉尺寸3.5車把車把與前叉組合一體成為電動(dòng)自行車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，同時(shí)車把還是支撐騎車人體雙臂，保持騎行穩(wěn)定的重要部分。3.5.1 車把車把結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3-14所示：圖3-14 車把結(jié)構(gòu)及尺寸1把橫管，2車把中心墊圈，3車把中心螺母，4把芯絲桿，5把立管，6把套，7把接頭車把的把橫管與把立管是通過把接頭，用螺釘、螺母緊固形成一體的。把橫管在把立管上的安裝角度可以任意調(diào)整，且把橫管的品種結(jié)構(gòu)形式繁多，可以根據(jù)車型或用戶需要進(jìn)行配置。3.5.2車把中心螺釘車把中心螺釘結(jié)構(gòu)如圖3-15所示：圖3-15 車把中心螺釘3.5.3車把中心螺母車把中心螺母結(jié)構(gòu)如圖3-16所示：圖3-16 錐形中心螺第4章 車輪部分4.1輪輞輪輞是將騎車人的蹬踏運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樽孕熊囆凶叩年P(guān)鍵零件。輪輞的規(guī)格和樣式繁多，但是最根本的原則是輪輞要和輪胎配套使用。因此，輪輞與輪胎的配合接口尺寸必須是統(tǒng)一的，并要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。選擇鋁合金鉤邊輪輞，鋁合金強(qiáng)度高于鋼材，鋁合金比重為2.7g/ cm3，鋁合金用于自行車可大大的降低自行車的重量。鉤邊輪輞截面如圖4-1所示：圖4-1 鉤邊輪輞截面4.2前后軸在自行車的傳統(tǒng)系統(tǒng)中，前、后軸是前、后車輪的支撐和旋轉(zhuǎn)中心，其結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)狀況對(duì)自行車的騎行感受有重要的影響。4.2.1前軸前軸結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4-2所示： 圖4-2 前軸1螺母，2墊圈，3軸擋，4花盤，5軸管，6軸棍，7軸碗，8球架，9防塵蓋，10螺母 前軸結(jié)構(gòu)：軸身由左右花盤和軸管3件過盈配合而成；軸承由裝配在左右花盤中的軸碗、球架、軸擋，通過軸棍與軸身組合，形成一套完整的前軸。同時(shí)，通過軸棍兩端的螺母和墊圈，將前軸安裝緊固在前叉上。4.2.2后軸后軸選擇永磁直流輪轂電動(dòng)機(jī)后軸。其結(jié)構(gòu)如圖4-3所圖4-3 永磁直流輪轂電動(dòng)機(jī)后軸永磁直流輪毅電動(dòng)機(jī)后軸，是電動(dòng)自行車專用后軸，它是將直流電動(dòng)機(jī)與自行車后軸有機(jī)地結(jié)合在一起，形成輪毅電動(dòng)機(jī)，直接安裝在電動(dòng)自行車上即可以腳踏騎行，接通電源后，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)騎行的目的。第五章 驅(qū)動(dòng)部分電動(dòng)自行車除電力驅(qū)動(dòng)外，必須要有腳踏驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。腳踏驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一套典型的鏈傳動(dòng)機(jī)械裝置。騎車人以雙腳踩踏腳蹬使曲柄和鏈輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由鏈輪經(jīng)鏈條傳遞到后軸的飛輪從而帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車前行。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：腳蹬、曲柄與鏈輪、鏈條、飛輪。5.1腳蹬腳蹬是電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)，騎行者用雙腳踩踏腳蹬，驅(qū)動(dòng)自行車前進(jìn)。腳蹬選擇整體腳蹬，其結(jié)構(gòu)如圖5-1所示：圖5-1整體腳蹬1腳蹬框架，2左、右腳蹬軸，3腳蹬碗，4防塵蓋，5螺母，6腳蹬墊圈，7腳蹬擋，84鋼球，9反射器，10防塵圈整體腳蹬以腳蹬框架代替了組合型腳蹬由內(nèi)板、外板、腳蹬皮和橡皮軸，組成腳踩面。腳蹬的旋轉(zhuǎn)部分與組合型腳蹬相仿，但兩端的腳蹬碗以過盈配合壓入到腳蹬框架內(nèi)，減少了支撐腳蹬碗的腳蹬管。整體腳蹬結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，腳蹬框架一次注塑成型，可以有多種形式，因而適于多品種生產(chǎn)。腳蹬與曲柄裝配的螺紋為M141.25。左腳蹬為左螺紋，用L表示;右腳蹬為右螺紋，用R表示。5.2中軸曲柄與鏈輪左曲柄、右曲柄、鏈輪與中軸四件組成一套曲柄軸，通過這套機(jī)構(gòu)可以將騎行人的上下蹬踏動(dòng)作轉(zhuǎn)換為鏈輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。5.2.1中軸組件中軸是安裝在車架中接頭內(nèi)，用于連接左、右曲柄的轉(zhuǎn)到部件，是組成曲柄機(jī)構(gòu)的零件之一。中軸結(jié)構(gòu)如圖5-2所示：圖5-2 中軸1右中軸碗，2鋼球，3中軸棍，4左中軸碗，5中軸鎖母，6中軸螺母，7曲柄蓋5.2.2曲柄鏈輪曲柄、鏈輪是傳動(dòng)系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件，不同類型的自行車功能不同，相應(yīng)對(duì)曲柄鏈輪的要求不同。不同的曲柄長(zhǎng)度和鏈輪齒數(shù)，不僅影響自行車騎行速度，也將對(duì)騎行人的體能消耗程度有重要影響。曲柄結(jié)構(gòu)如圖5-3所示：圖5-3 曲柄曲柄長(zhǎng)度為：165mm。鏈輪如圖5-4所示圖5-4 鏈輪及尺寸鏈輪齒數(shù)為：44 節(jié)圓直徑為：178.02mm齒根圓直徑為：170.22mm 齒頂圓直徑為：182.02mm節(jié)距為：12.7mm5.3鏈條鏈條傳動(dòng)是鏈輪與飛輪之間用鏈條作為撓性拉拽元件的一種嚙合傳動(dòng)。它是自行車傳動(dòng)系統(tǒng)中難以代替的部件之一，特別是在不同類型的山地自行車和公路自行車的變速部分，起著更為重要的作用。 圖5-5顯示了自行車鏈條結(jié)構(gòu)，它是由內(nèi)片、外片、銷軸、襯圈、滾子等構(gòu)成。銷軸與外片、襯圈與內(nèi)片分別采用過盈配合固定，滾子與襯圈為間隙配合。當(dāng)鏈條進(jìn)入嚙合或脫離嚙合時(shí)，滾子起著變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦的作用，有利于減小摩擦和磨損。這是一個(gè)典型的套筒式滾子鏈。圖5-5 鏈條結(jié)構(gòu)1銷軸，2外片，3內(nèi)片，4襯圈，5滾子，6彈簧片，7接頭軸，8接頭片鏈條傳動(dòng)的最大特點(diǎn)如下。(1)蹬踏騎行中沒有滑動(dòng)。(2)傳動(dòng)尺寸比較緊湊，在有限空間可以得到較大速比。(3)傳動(dòng)效率高。(4)能適應(yīng)不同環(huán)境使用的要求。(5)使用壽命長(zhǎng)。5.4飛輪飛輪是自行車在騎行中，將人力蹬踏動(dòng)作轉(zhuǎn)換為自行車前進(jìn)機(jī)構(gòu)的重要組成部分。為減少騎行人的體能消耗，一般自行車飛輪的設(shè)計(jì)均有單向的間歇機(jī)構(gòu)，即騎行蹬踏時(shí)自行車前進(jìn)，當(dāng)停止蹬踏，自行車體靠慣性仍然可以繼續(xù)前進(jìn)，緩解了人體消耗。同時(shí)還可利用這個(gè)特點(diǎn)，可以選擇最有利的蹬踏位置。飛輪的結(jié)構(gòu)如圖5-6所示：圖5-6 飛輪結(jié)構(gòu)1外套，2平檔，3芯子，4千斤簧，5千斤，6芯子墊圈，7絲擋產(chǎn)生間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)構(gòu)主要由外套內(nèi)圓的棘齒、和安裝在芯子上的千斤、千斤簧組成，如圖5-7所示。圖5-7 千斤嚙合飛輪芯子通過內(nèi)螺紋與后軸身緊固，當(dāng)鏈條帶動(dòng)飛輪外套順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，外套內(nèi)圓的棘齒就推動(dòng)千斤(連同芯子)同時(shí)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而推動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)停止蹬踏，外套停止轉(zhuǎn)動(dòng)，自行車依靠慣性前進(jìn)時(shí)，芯子和千斤仍然在順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)在外套棘齒斜面的作用下將千斤壓入到芯子的千斤槽內(nèi)，千斤失去作用。每過一個(gè)棘齒要壓入千斤一次，同時(shí)發(fā)出千斤與外套的碰撞聲。外套繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，千斤在千斤簧的張力下與外套棘齒底部接觸，繼續(xù)與外套同步順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。這是一個(gè)典型的單動(dòng)式棘輪機(jī)構(gòu)，最大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)角大小隨意。飛輪安裝尺寸如圖5-8所示：圖5-8 安裝尺寸 E尺寸為飛輪安裝在后軸身上的位置尺寸，該尺寸是保證飛輪傳動(dòng)中心與鏈輪傳動(dòng)中心相對(duì)位置的重要尺寸。第六章 制動(dòng)部分制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)保障自行車騎行安全的重要部分，特別是對(duì)電動(dòng)自行車表現(xiàn)得更為明顯。因此，對(duì)其制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求。車閘在自行車或電動(dòng)自行車上的安裝要求和制動(dòng)性能，都有共同的要求：1 每輛自行車應(yīng)裝有兩個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)：一個(gè)制動(dòng)前輪，一個(gè)制動(dòng)后輪。2 閘把位置在前，我國(guó)的電動(dòng)自行車是前閘在右，后閘在左。3 把車閘安裝到車架、前叉或車把上時(shí)，所用的螺釘應(yīng)有合適的鎖緊防松裝置，如防松墊圈、防松螺母等。4緊繩螺釘不應(yīng)割壞鋼繩絲股。5鋼繩尾端應(yīng)裝有一個(gè)能承受20N拉脫力的尾套，以便于防護(hù)。6 制動(dòng)器所用閘皮不允許含有石棉材料。6.1抱閘 自行車抱閘是一種作用于自行車后軸身的制動(dòng)器，見圖6-1。它在發(fā)揮制動(dòng)器作用地同時(shí)，有效地保證了輪輛無磨損，延長(zhǎng)了輪惘使用壽命;具有制動(dòng)效率高，裝配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于它只適于安裝在后輪，因此，常與鉗形閘或普通前閘配套使用。其制動(dòng)力的傳動(dòng)方式鋼繩式和桿式兩種，目前采用較多的是鋼繩式 圖6-1抱閘1后閘把，2鋼繩接頭，3后閘把支架，4支架夾環(huán)，5定位套，6鋼繩套，7鋼繩夾，8鋼繩，9鋼繩套管 如圖6-2所示，閘盤通過中心的螺紋與后軸身緊固為一體，車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)閘盤同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。閘盒緊固在后軸的軸棍上，并通過定位夾與車架后平叉定位和固定，以防止閘盒的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)捏動(dòng)閘把制動(dòng)時(shí)，通過鋼繩拉動(dòng)曲拐向前擺動(dòng)，曲拐另一端帶動(dòng)閘皮、閘帶組合件向下移動(dòng)，逐漸觸及閘盤，致使車輪減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。圖6-2 抱閘制動(dòng)結(jié)構(gòu)1閘盒，2閘盤，3閘皮，4閘帶，5曲拐，6定位夾，7調(diào)節(jié)螺釘，8托架，9壓簧，10緊繩螺釘，11扭簧6.2漲閘 自行車漲閘既是軸類部件，又是閘類部件。在整車中發(fā)揮前后軸和制動(dòng)器作用的同時(shí)，有效地保證了輪輞的無磨損，延長(zhǎng)了輪輞的使用壽命。前漲閘結(jié)構(gòu)如圖6-3、圖6-4所示： 圖6-3前漲閘1前閘把，2鋼繩上接頭，3前閘把支架，4定位套，5鋼繩護(hù)套，6支架夾，7鋼繩下接頭，8鋼繩，9止帽，10鎖母，11調(diào)節(jié)螺釘，12鋼繩套圖6-4前漲閘結(jié)構(gòu)1拉簧，2閘片支承軸，3外漲閘片，4內(nèi)漲閘片，5漲閘皮，6前閘支扳，7前支板夾，8鎖母，9軸擋，10防塵蓋，11軸碗，12前軸棍，13前軸殼，14套管，15前閘搖臂， 16左軸擋，17調(diào)整墊圈，18前閘盒蓋，19鋼繩管定位螺釘，20滑塊，21偏心軸當(dāng)捏動(dòng)閘把時(shí)，通過鋼繩拉動(dòng)前搖臂擺動(dòng)一個(gè)角度，從而使偏心軸轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，迫使閘片以固定軸為支點(diǎn)向外漲開與閘盒接觸，使輪輞減速或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。松開閘把，閘片在兩