基于Pro/E的山地自行车造型设计[下载]_模具_中国百科网
基于Pro/E的山地自行车造型设计[下载]
    附件下载：基于Pro/E的山地自行车造型设计内容简介：摘 要山地自行车，英文名叫&mountain bike&，缩写为MTB。山地自行车设计是一项十分重要的工作，也是一门专业的抖学。国外山地自行车工业发达的国家都在自行车设计中投入了大量人力、物力和财力，也取得了很好的效果。我国虽然被称为自行车生产王国，但在产品设计工作上与国外先进水平相比还存在差距。为了迅速提高我国自行车水平，必须在设计工作中下功夫。山地自行车设计涉及到大量计算和技术问题，本设计将利用PRO/E、CAD等软件从模型出发到一整部山地自行车的成型的介绍。将从山地自行车设计的技术经济指标、山地自行车设计的使用要求和步骤、山地自行车设计人员要求、山地自行车影响出功率的机械因素、山地自行车行驶阻力、山地自行车安全要求、山地自行车设计的配合要求八个方面。关键词：山地自行车，PRO/E，CAD，机械因素Pro/E Based On The Mountain Bike Modelling DesignABSTRACTMountain bike, called &mountain bike& English, abbreviation for MTB. Mountain bike design is a very important work, is also a kind of professional shaking learn. Foreign mountain bike industry developed countries are in bicycle design invested a huge human, material and financial resources, and good results have been achieved. Although China is called the kingdom of bicycles, but production product design work compared with foreign advanced level also has the disparity. In order to quickly raise our bicycle level in design work, we must make great efforts.Mountain bike design involves substantial computation and technical problems, this design will use PRO/E, such as CAD software to a whole department from the model of the mountain bike molding introduction. Mountain bike design from technical and economic indexes, the use of the mountain bike design requirements and steps, mountain bike design personnel requirements, mountain bike influence the mechanical factors, the power of the mountain bike driving resistance, mountain bike safety requirements, mountain bike with eight aspects of design requirements.KEY WORDS: Mountain bike，PRO/E，CAD，Mechanical factors目　录前　言... 1第1章山地自行车设计的技术经济指标... 2第2章自行车行驶阻力分析... 52.1 滚动阻力... 52.2 空气阻力... 52.3 内部阻力... 5第3章山地自行车设计的要点... 73.1 材料因素... 73.1.1 下面就几种材料做具体分析... 73.1.2 材料的选择... 113.2 结构因素... 123.2.1 车架... 133.2.2 前叉... 143.2.3 车把及位置... 153.2.4 前轴、后轴和中轴... 153.2.5 脚蹬... 163.2.6 飞轮... 163.2.7 变速器... 173.2.8 前后轮... 183.2.9 鞍座及高度... 193.2.10 前后闸... 203.2.11 曲柄... 20第4章自行车车座的模具设计... 214.1 塑件成型工艺性分析... 214.1.1 塑件的分析... 214.1.2 PC的性能分析... 214.1.3 PC的注射成型过程及工艺参数... 224.2 拟定模具的结构形式... 224.2.1 分型面位置的确定... 234.2.2 型腔数量和模具结构形式的确定... 234.2.3 注射机型号的确定... 244.2.4 主流道的设计... 254.3 成型零件的设计... 264.3.1 成型零件的结构设计... 264.4 模架的确定... 274.4.1 各模板尺寸的确定... 274.5 冷却水线的设计... 274.6 总装配图和部分零件图的绘制... 28第5章鞍座模具的上模腔的NC代码... 295.1 工件图形... 295.2 模架图形... 295.3 部分工序NC代码... 30结　论... 33谢辞... 34参考文献... 35外文资料翻译... 37前　言山地自行车，又称脚踏车或单车，是通常二轮的小型陆上车俩。一般以人骑上脚踩踏板驱动。英文bicycle或bike的bi意指二而cycle意指轮。在中国大陆、台湾、新加坡，通常称为&自行车&或&脚踏车&，在香港、澳门则通常称为&单车&。很多国家和地区认为山地自行车是车辆，常常要求适当配备甚至是要向政府相关部门登记领取车牌后始得上路。有些地方要求夜间行车时自行车要使用车灯。中华人民共和国的交通法规将自行车列为一种非机动车。在香港，山地自行车属于&非机动车辆&，无须领有牌照，但在路上行驶时，须遵守和机动车辆一样的交通规则。山地自行车是一中种面对生活的态度，也中种纯真梦想的执着。一辆好的自行车首先要有好的车架、好的零件组成，然后还要有良好的组装技术。将这三个因素科学地加以组合后，才能算是一辆好的自行车。由于各国生活水平的差异，使用自行车的目的各不相同，有些国家的骑行者以旅游、锻炼身体以及少年儿童体育运动为主要目的，一般使用多速车、越野车和山地车；有些国家的自行车主要作为交通工具，多使用轻便车和多速车。总的来说，自行车是朝着美、轻、牢、新、廉方向发展。美是造型美观、色彩鲜艳、华丽而不俗；轻是自重轻、骑行轻；牢是强度高；新是款式新、品种多；廉是成本低、竞争力强。有目的的了解学习有关的山地自行车各部件之间的连接方式，一方面，在使用上能我们更清楚自行车本身的构造，以便更好的、更安全方便的使用山地自行车，也能更好的对他进行维护和保养。在一方面，对于一个从事学习工业设计的人来说，更多的了解一些机械构造，内部原理等知识，可以使我们在设计产品的时候，形成一个完整的思路，是我们的美好的外*观造型构思与事物本身的构造形成一个完美的结合。　第1章 山地自行车设计的技术经济指标山地自行车设计的基本任务是根据使用者的要求结合制造部门的可能性，创造性地运用有关科学技术和知识，设计出受用户欢迎的产品。因此，设计自行车时，首先应该选择合理的结构，同时还应符合有关技术经济指标的要求。社会对自行车使用的要求是多方面的，因此，自行车的技术经济指标包括的内容也较多，这里就提出下列最常用的若干内容。1、使用寿命山地自行车属日用消费品，不同类型的自行车均有相应的使用寿命要求，因为山地自行车的易损零部件，在运转中要磨耗、变形或损坏，不但增加了维修工作量，甚至会失去使用价值。因此，设计山地自行车时应根据不同的使用要求，对寿命问题予以重视。2、 行驶安全性这是山地自行车设计者必须考虑的内容，随着车辆的增多和车祸的经常发生，国内外对自行车的行驶安全性越来越加重视，国际自行车标准已有明确的安全标准要求，不符合安全要求的自行车严格禁止行驶。当然，骑车事故的发生原因是多方面的，但首先要从产品设计结构上保证达到安全标准的要求。3、 产品标准化这是指山地自行车产品的系列化，部件通用化和零件标准化。在各企业都在大力开展新品种的新形势下，标准化工作就显得更为重要了，目前我国自行车标准化主要存在二个问题，首先是国家标准未能完全很好的贯彻， 不少人认为只要达到自行车质量鉴定40项就行了，这是一种不全面的观点，何况我国现行的40项内容有其历史和客观的原因，从目前来看很有修改的必要。 因此，我国山地自行车首先应当符合国家标准的要求，同时，要使新开发的产品符合标准化要求， 标准要先行，如果各厂由于没有明确标准就自行设计，待社会上形成一定数量后，再统一标准就困难了。因此， 产品设计，首先要查找和依据有关标准。4、 工艺性山地自行车设计时要考虑加工工艺的合理性，特别批量生产的品种， 工艺合理性显得更为重要。所设计的自行车在保证使用要求的情况下，应该能用最少的工时，材料和加工费用制造出来。山地自行车的外形应合乎比例、和谐平整、美观大方，以增加使用者对自行车的美观感。贴花、色彩等也是吸引消费者的重要方面。现在消费者购买山地自行车时，主要依据是牌号、价格、外形和美观程度。在自行车日趋饱和，市场竞争更加剧烈与的新形势下，产品设计工作对外形和美观的考虑与研究就更加重要了。5、 强度和最大容许负荷设计山地自行车中的每个零部件时，必须保证足够的强度。任何一个零件在使用时都不应产生断裂损坏和发生的残余变形， 否则将不能正常地使用甚至引起事故。自行车如有过大的允许负荷能力，虽然能扩大其使用范围，但将使自行车零件的尺寸和强度随着增大，是不经济的，因此要合理选择而设计。6、 成本山地自行车制造成本能综合地表示出很多项技术经济指标的结果。例如重量、自行车制造工艺性、新工艺采用情况和标准化通用化程度等。成本的高低，表示了经济上是否合理，所以产品设计要有经济观点，十分重视和努力降低自行车制度成本。7、骑行轻快和舒适山地自行车既要有一定的刚度，也要有相应的弹性，否则就会影响骑行性能和使骑行者容易产生疲劳，因此对架、前叉和鞍座等主要部件都要与人的体形结合起来考虑，使之达到骑行舒适的要求。本设计所参照的山地自行车类型如图1-1、1-2：图1-1图1-2第2章 自行车行驶阻力分析2.1 滚动阻力相当于车轮在路面上滚动时所引起的能量损失。它由滚动时轮胎断面产生变形、胎面与路面之间相对滑动、路面变形、由于路面不平而引起的振荡损失等因素组成。2.2 空气阻力自行车在空气中运动，空气本身也在流动，两者综合形成的相对运动，造成对自行车骑行阻力。空气阻力由磨擦阻力和压力阻力构成，磨擦阻力是空气对车和人体表面的磨擦作用造成的阻力。压力阻力有二种:一种是车和人的前部气流被紧挤，产生对抗车和人前进的正压；另一种在后部和拐角处空气变得稀薄而引起涡流，产生将车和人吸住的负压。构成磨擦阻力的因素与车和人的表面平整、光滑度和外形大小有关，此外还与挥动脚蹬时的空气阻力和车轮转动的空气阻力有关。目前出现的高速自行车、避风式自行车、流线型自行车以及采用&滴水管&和异径辐条等，其目的均为了减轻空气的阻力。2.3 内部阻力骑车人驱动中轴转动所做的功，在转换成为有效的后轮推力过程，把动力传递中所浪费的部分称内部阻力。其中包括:1. 各转动部分的转动摩擦力矩:如果环绕中轴力矩，则其摩擦力矩(公斤力&厘米)为:若前后轴:2.4，则中轴:1.0，链轮和链条:1.2，飞轮和链条:1.2。如果环绕后轴，则其值进一步减小到它的三分之一左右，与滚动阻力、空气阻力相比，仅为百分之一左右。2. 链传动的效率:轴皮转动、链轮、飞轮和链条的啮合，产生的摩擦阻力并不大。3. 由于车架的弯曲或扭曲等瞬时弯曲变形时变形产生的能量消耗:由于大链轮和飞轮的旋转与车架中心平面不重合，如果踏力较大，在强大的链条抗力作用下，使中接头和后平立叉部分受弯曲而靠拢，曲柄每转一周，这种现象在左右脚蹬各发生一次，使车架弯曲变形，并出现&抖动&现象。不单是能量的损失，随着车架的抖动促成车轮安装精度的破坏而增大滑角，从而引起滚动阻力的增加。设计赛车等自行车时应特别重视这一点。抖动的能量损失很大，一般占内部阻力的10%左右。4. 轴皮变速内部阻力:轴皮变速内部的行星齿轮机构是由很多零件组成的:中心齿轮、行星齿轮、内齿轮、撑牙等，但其摩擦阻力不大。外变速或变速器的链条中心线是偏斜的，但传动效率的降低也很小。5. 骑车人身体的上下振动的能量损失:从带有减震的车架和鞍座到骑车人身体的上下振动，其能量的损失有时很大。为了骑行舒适，车架、前叉、鞍座的弹性要好，但设计时也要考虑保持其合理的刚性，以充分发挥骑车人输出功率的实际效能。由于自行车内部阻力的产生原因和性质，与其它骑行阻力不同，设计时，可以传动效率的形式来处理。第3章 山地自行车设计的要点3.1 材料因素材料是实现自行车设计的物质基础，离开了材料及辅助材料的材性与工艺，其设计只能是一种抽象存在，无法体现其存在的意义和价值。就其主要构件&&车架而言，自行车车架的材料有已往使用的铬铝钢以外、还有铝、钛、碳纤、镁等不断出现新材料。其中钢制的车架最便宜，不过重量也最重，表面的油漆脱落后便有生锈的危险，所以平时在保养上要下功夫。再高级点就是铝合金，重量较轻，但是需要较粗的管径才能达到与钢管相同的强度，为大部分登山车所采用。表面抛光后整台车呈现银白色，很好看。碳纤维车架的特点是可以一体成型，不需要焊接，不过每个车架需要特殊的模具制造，成本也很高。钛合金不但重量轻，不生锈，强度高，材料特性最佳，不过原料昂贵，加工困难。3.1.1 下面就几种材料做具体分析1. 铬钼钢(Fe&Cr&Mo)图3-1铬钼钢车架在自行车的100年历史当中，铁素材是刚性与重量方面都均衡的理想素材。(如图3.1)铁制车架的最大特征是可在各种成份，各种粗细厚薄的铁管中，任意选择所需要的铁管进行加快。因此可以选择最适合于的尺寸、刚性、骑感的车架，这对于数毫米的差异也敏感的老车手来说是很有好处的。它的最大的缺点是比起其它的素材重(过去)。但是最近的铁素材车架经过热处理，把薄的管道做成粗的管来使用，其重量不会输给轻的合金。2. 铝合金(A1-Mg-Si，Al&Zn&Mg一(Cu))用铝合金制作的车架。轻而价格低是它的优点。但是从『轻』来说，当前与铁素材比较相差并不大。老车手对它的反应是『虽轻但易弯曲』。虽然经过多次改进，但是始终克服不了杨氏弹性模量低的缺点。最近的铝合金车架，为了提高杨氏弹性模量，加大管道外径，使用扁平管，或者对铝管进行热处理等，制造出轻而有刚性的车架，这种最新的铝合金车架对车手来说，具有足够的轻量与刚性。铝合金是纯铝中加入Mg，zn，si，cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性能。●铝合金车架的优点(1)可以制作重量轻的车架铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等)，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。(2)长时问使用外观不怎么变化铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈昵?原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。●铝合金车架的缺点(1)铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross&over管、padded管等。(2)需要进行热处理必需进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。3. 钛、钛合金(Ti，Ti&A&V)美国在60年代首次使用钛合金来制作白行车车架。钛合金给人的印象是轻而硬。早期的钛合金车架，作为比赛用车，刚性不足，其车架不适合于长距离赛车，也不是适用于所有的比赛，只适合用在山岳，或者Big reces，Time traial等需要轻型车的特定的场合。钛金属给一些人错觉，贵而稀有，实际上钛是地球上埋藏量丰富的元素之一。只是由于合金的制作成本高，价格才较贵。●钛合金车架的优点(1)可以制作轻量而强度大的车架纯钛金属的强度更高。在钛金属中添加铝和钒，弹性更高(和铝比较)，也有利于设计。(2)不生锈：钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。但是它有另一种腐蚀现象即异种金属腐蚀。例如，不同种类的合金接合在一起时，成为电极状态，电位差使局部通电引起腐蚀。对此现象采取的措施是用脂膏等来绝缘(混有金属粉末的脂膏，如商品名：Ti Plepu等)。这种金属粉末防止脂膏流失，即使流失后也用来防止紧密接触。这种金属粉末有导电性也不要紧，接触后被较小的荷重破坏掉。这种现象称为『粘住』，它和『烘焙』是不同的。『粘住、咬合』：金属之间通过腐蚀来接合的现象。『烘焙接合』：加工金属时所产生的热量来溶融接合。●钛合金车架的缺点价格高。钛在自然界以二氧化钛的形态存在，提练及加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。因此用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是：(Tig：钨、惰性气体的略语)用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛车架价格很贵。近来有些铝合金车架比钛合金车架价格贵，这说明钛合金车架的价格下降了。其因是冷战结束后军费缩小，钛的用量少了；优秀的技术员开始用钛来制作车架：制作钛车架的成本降低等原因。4. 碳纤维(CERP)碳纤维车架的特征是轻、不弯曲、冲击吸收性好，但是，充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。自行车厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等级的碳纤维来制作车架。图3-2 COLNAGO牌的碳纤维车架碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西。(如图3-2)非常轻，但它是具有方向性的材料(拉伸强但容易断)，因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点。但成本太高。图3-2 碳纤维车架●碳纤维车架的优点(1)可以制作重量轻的车架碳纤维车架是把碳纤维对着发生应力的方向层层叠而得到强度。碳纤维车架非常轻，这是它的密度和强的拉伸强度构成的。捷安特的碳纤维车架非常轻，2000年的型号1.2kg重。(2)冲击吸收性好碳纤维用来制作残疾者运动时用的假腿，或者特殊的弹簧等被用在各领域。利用它的吸收冲击力优异的性能，制作不用避震器的自行车。如SCOTT厂的ELEVATED车架是著名的。但是各个厂家之间的品质差异较大，有的很硬，因此这种车架乘骑后才能知道好或者不好。●碳纤维车架的缺点(1)复杂的应力计算构成碳纤维车架的是碳纤维，它的特点是拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算(纵刚性、横刚性)，根据计算把碳纤维片重叠成型。加工技术各厂家各异，应选择有经验可靠厂家的是很重要的。(2)老化使用树脂因此会不会老化? 这是一个存在的课题，它放置在阳光下时会逐渐变白。当然这种现象关系到厂家的技术。最好不要放置在阳光下。5. 镁合金镁的比重很轻(1.74)，约铁的1/5，钛的2/5，铝的2/3。它是不容易腐蚀的活性金属。它广泛用在各种领域里，如照相器及电脑的外框、车辆的车圈等配件。通过合金化耐腐蚀性也得到进一步提高。●镁合金车架的优点(1)可以制造重量轻的车架它比铝密度低，可以制造轻的车架。杨氏弹性模量稍微低些，但是可以用加粗管直径及椭圆化等方法来解决。使用铝合金的目的仅仅是为了减轻重量，将来可能会被镁合金取代? 钛和镁的研究课题稍不同，这两种金属今后仍然会活跃下去。(2)加工性好镁制车架加工不会差。切粉的燃烧、爆炸等能够通过合金元素来回避的话，剪断、溶接性可能不会差。和钛比较起来加工性好。●镁合金车架的缺点生产镁车架的厂商都说耐腐蚀性好。但是这方面的资料当前还很少，耐腐蚀性好到何种程度难于判断。镁是剧烈氧化的金属，不小心操作错了很容易爆炸，纯镁一般不能使用，添加其他金属(铝、锌、锰等)制成合金来使用，制成的镁合金强度、机械性能都得到提高。有些人曾经使用过镁合金制用具，如摩托车的曲柄套等、他们说：虽然用了很久，但是很好，不会象铝般发白。3.1.2 材料的选择已经介绍了几种自行车材料，总地来说，骑感好的是铬钼钢制的、要轻的是铝制的，冲击吸收性最好的是碳纤维。钛合金制的上述各种性能都不是最好的，但是为什么对它感兴趣呢? 因为它是有前途的金属。1．铬钼钢已经使用了很久，对它的研究也最多，除非有什么突破，铬钼钢的前途可想而知的了。使用适正厚度的管道时重量是会增加，但是不容易引起金属疲劳，这种车能带给车手极佳的骑感。单纯地追求薄壁的管道的现在，铬钼钢应该走自己的道路，充分发挥其优势，否则很可能被其他材料淘汰。2．白行车用铝管，当前的设计方针很危险，铝是没有疲劳极限，为了降低应力应该增加厚度。但是为了单纯地谋求薄壁，使用强勒的新合金来制作车架。从外观来看这些制品使人引起很不错的错觉，但是疲劳寿命将是如何呢? 铝管的薄壁程度已经到了极限，不可能再薄下去。结果它的命运将和铬钼钢一样。今后铝制自行车向那一个方向发展呐? 我认为可能会成为比赛专用自行车的素材。若用铝制自行车来练习，一定会感觉到性能的降低显著。3．碳纤维制自行车是有前途的，通过应力计算会找到最适合的加工条件。另外是信心问题。当前尚存在各种问题。4．钛管还有发展的余地，强度可能会超过铬钼钢，现在己能制造1.5k的车架，钛必定会夺去铝的&轻量王&的宝座。另外，钛不需要涂漆，可减少这部分的重量(20～409)。综合种种因素，考虑到设计初衷的理念：娱乐、休闲、时尚、旅游、便携，结合材料的特性，选择钛镁合金材料作为其主要构件材料。3.2 结构因素本次自行车设计运用圆形形态组合原则，受到&新锋锐&(New Edge)理论及圆周运动规律的启发，其整体构架由平面倒角板材(车身部位)与直线金属管材(自行车车头碗组、座杆等部件)以及塑料、橡胶部件(自行车坐垫、车把手、脚踏板)(如图3-3)；车架分为前部和后部，前部为转向部分，以简洁的弧线为贯穿，后部为驱动部分，由于后部的特性&&受力较大，则对后半部分进行加固；其传动方式仍然保留原有的链条式传动，配备单速或速度调节器。为贯穿，其传动方式仍然保留原有的链条式传动，配备单速或速度调节器。就整车结构来说，以点、线、面式的组合结构为主，配上直线构架、倒角支架板材以及富有动感的弧线，整体造型圆滑、线条简洁，藉由连结中央圆盘组合，且车架钢性强。另外，可利用在圆盘移动时折叠整车，实现便携的功能。我所设计的自行车的造型设计如下图3-3：图3-3 车体造型3.2.1 车架车架是构成自行车的基体联接着自行车的其余各个部件并承受骑者的体重及自行车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架结构可由设计人员创新，但与其他部件相关的安装尺寸，应严格控制。在车架加工过程中，或多或少地存在加工精度问题，从后视方向观察车轮，两轮也不在同一平面上，使骑行产生&沉重&的感觉。车架立管与水平面之间的夹角称之立管倾角。立管延长线和鞍座上表面的交点为鞍座的位置。一般情况下，骑车人股关节的位置大致地与鞍座位置一致。对于骑车人来说，下肢的关节相对中轴中心的位置，是决定下肢肌肉群的肌力有效利用的一个关键，即踏力和踏速能否获得最佳的配合的一个关键。随着踏速的提高，如果股关节的股骨运动角范围不相应地缩小，由于肌肉运动速度跟不上，下肢肌力就不能充分发挥。在膝关节也存在同样情况。实验证明:高速自行车股关节相对中轴的位置应该前移，即立管倾角增大。反之，股关节位置后移，立管倾角减小。如图3-4：图3-4 车架3.2.2 前叉前叉有三个作用。第一个作用是支承前轮所受的重量， 第二个作用是将车把转向动作传送到前轮，使自行车能按骑者的意愿方向行驶；第三个作用是前义下端压有弯度，能促使自行车有自己向前直驶的性能，减轻骑车者操纵强度，并起一些缓冲作用。前叉装在车架前管内，能在管内灵活转动，前叉的上端与车把紧固地连结在一起，下端与前轴连接，与前轮以前轴为中心自由转动，组成转动机构。如图3-5：图3-5 前叉3.2.3 车把及位置车把是连接着前叉，可转动前叉，在使用性能上主要是操纵自行车的行驶方向，并作为骑车者的扶手，支承着一部分骑车者的重量，在车把上安装着制动手把和车铃，控制制动和信号。车把因装在自行车正前方，要求美观合适，必须能承受一定的颠簸撞击性能。车把和鞍座的位置影响了骑车人上半身的姿势。车把的水平位置离地高度约等于骑车人股骨的长度。如果车把位置太高，会增加车架长度；过低，将妨碍车把的转向。车把的垂直位置应略高放鞍座，如果长期骑行车把位置低于鞍座位置的自行车，对身体是不利的。如图3-6。综上所述，中轴、鞍座和车把三者的位置称为车架的三支点，支配着骑车人的姿势，对自行车的出力性能影响很大，是自行车设计工作的重要课题。关龄车架三支点的研究，除考虑出力性能外，还要考虑骑车人的疲劳程度、身体局部疼痛，驾驶方便程度和安全性能等因素。如图3-7：图3-6 车把的位置图 3-7 车把图3.2.4 前轴、后轴和中轴前轴是承受由前叉传来的自行车本身及骑车者的部分(约40% )重量，并通过前花盘、辐条、车圈及轮胎，将重量传落地面和推动前轮旋转前进的支承，必须有足够的强度和转动的灵活性能。如图3-8：图3-8 前轴后轴有三个作用，第一个作用是承受由立管和平叉传来的自行车本身及骑车者的一大部分(约60％ )重量，并通过后花盘、链条、车圈及轮胎，将重量传落地面；第二个作用是推动前轮旋转前进；第三个作用是驱动全车前进的主动轴承。因此，后轴必须具有比前轴更大的强度，并需保持轴承转动灵活。 同时为了调整链条的松紧度，后轴必须能前后调整，并能在合适的位置上紧固而保持不动。和前轴一样。中轴是传动机构，承受骑车者的脚踏力量。传动力遥过脚蹬、曲柄、链条、链轮传到后轮，驱动全车前进。参照前轴。3.2.5 脚蹬脚蹬是承受骑车者的蹬踏，然后通过传动机构驱车前进。在运转中脚蹬本身能自转，以保持脚掌用力位置的不变， 脚蹬的结构与规格是否合适，将直接影响到骑车者的放脚位置是否舒适，足胫关节和小腿肌肉的作用状况是否最佳，这是设计者要考虑的因素。如图3-9：图3-9 脚蹬子3.2.6 飞轮飞轮有两个作用，一个是当骑车者用力踏动脚蹬时，飞轮能将踏力传到后轴身上，推动全车前进；另一个作用是在行驶途中当骑车者不踏动脚蹬时，自行车因受惯性影响，仍继续前进，但飞轮外套并不随着后轴身转动，脚蹬也不旋转，可使骑行者获得休息机会和便于上下车。图3-10 前飞轮图3-11 后飞轮3.2.7 变速器自行车在行驶时遇到的道路情况是复杂的，有时风速和风向对骑行者影响也很大，因此，自行车在不同的行驶条件下，应有不同的速比，就需要安装变速器，变速器有内、外变速两种，内变速器一般在后轴内，也有利用中轴变速。如图3-12：图3-12 变速器3.2.8 前后轮前后轮总称车轮，一个作用是承受自行车本身和骑车者的全部重量，另一个作用是车轮旋转推动自行车前进及转向，因此必须具有足够的强度，以免在行驶中受到震动发生折断，同时要求车轮须圆正，可保持在旋转时平稳，此外车轮结构要有适当弹性，以增强避震性，提高骑行者的舒适性。胎冠的厚度和胎肩的厚度越大，滚动阻力系数越大。胎冠的花纹呈线型、细条型、帘线的支数细，其滚动阻力系数往往较小，多用于运动车。普通车对路面的抓着力、雨天的刹车力、防止侧滑能力、耐久性等有较高需求，往往采用块形花纹和帘线支数粗的轮胎，而其滚动阻力相应也增大。因此，设计人员应根据具体的车型选用相应的轮胎。图3-13轮子3.2.9 鞍座及高度鞍座是承受骑车者的体重作用，要有足够的强度和弹性，不同型号的自行车对鞍座的要求也不完全一致， 对鞍座的要求是坚固、舒适，既能使骑行者提高输出功率的作用，同时减少骑行者的疲劳，提高行驶性能。图3-14 鞍座 图3-15 鞍座的位置鞍座的高度是指鞍座管延长线与鞍座上表面的交点到中轴中心的距离。为了有效地产生必要的踏力和踏速，下肢骨骼应保持合理的运动角范围。鞍管高度是一个重要因素，骑行者虽然可适当调整，但首先在设计时要合理确定。有自行车旅游特别是长途旅游，掌握好自行车技术是很重要的，目的是为了节省体力，保证安全。自行车车座的调整，是自行车技术的一个重要方面。自行车车座应调整到什么高度为最佳呢?一般说来，以车座较低并有5-10度的后倾最便于长途旅游。因为低车座好处很多：1. 低车座蹬车灵活，可用脚的不同部位轮流用力，这样可使脚的各种肌肉轮流休息，延长耐久长；2. 车座低，人的位置相对降低，可减少空气阻力，也便于伏在车把上，改进空气流张；3. 车座低，微后倾，可使身体挺直，臀部受力均匀，减少疲劳感，同时又可减轻双臂的负担，保护手腕。坐垫前后位置的设定其实相当简单：先在坐垫上坐好，将脚掌放在踏板上正确的位置，然后踩个几下，接着将踏板摆成水平，这是前脚的&膝盖下点&所垂下的垂直线要刚好通过踏板的中心位置（也就是踏板轴），这样就完成了！3.2.10 前后闸前后闸是保证骑行安全的关键部件，有普通闸、钳形阐、触闸、抱阐、涨闸、脚闸、盘闸等多种结构、形式、但不管何种结构，都要切实保证达到制动性能的要求。如图3-16：图3-16 前后闸3.2.11 曲柄曲柄长度决定了脚蹬轴的前后水平距离和上下垂直距离。由此也确定了大腿骨的运动角度和有关肌肉群的收缩程度。由于肌肉的收缩使两个骨骼夹着关节而运动、肌肉的收缩力是通过骨骼而起作用的，表现在手碗或脚的端部的力量，就是肌力。肌力的大小与肌肉的伸长和收缩程度有密切关系。如果踏速增高，而骨骼的运动角范围不相应地缩小，那么，肌肉收缩的速度就跟不上，收缩力就下降。曲柄长度可取股骨长的二分之一左右。也有把曲柄长度的基准定为身高的十分之一。如图3-17：图3-17　第4章 自行车车座的模具设计4.1 塑件成型工艺性分析4.1.1 塑件的分析1．外形尺寸该塑件壁厚均匀，平均壁厚2mm左右，塑件外形尺寸不太大，外形不复杂，塑料熔体流程不太长，适合于注塑成型，如图4-1。2．脱模斜度PC属于热塑性工程塑料，冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。查表(常用塑件的脱模斜度)选择该塑件的型芯和凹模的统一模斜度为 0.5&。图4-1 塑件的二维工程图4.1.2 PC的性能分析1．物理性能冲击强度高，尺寸稳定性好，无色透明，着色性好，电绝缘性、耐腐蚀性、耐磨性好，但自润滑性差，有应力开裂倾向，高温易水解，与其它树脂相溶性差。2．成型性能(1) 无定形料,热稳定性好，成型温度范围宽，流动性差。吸湿小，但对水敏感，须经干燥处理。成型收缩率小，易发生熔融开裂和应力集中，故应严格控制成型条件，塑件须经退火处理。(2) 熔融温度高，粘度高，大于200g的塑件，宜用加热式的延伸喷嘴。(3) 冷却速度快，模具浇注系统以粗、短为原则，宜设冷料井，浇口宜取大，模具宜加热。(4) 料温过低会造成缺料，塑件无光泽，料温过高易溢边，塑件起泡。模温低时收缩率、伸长率、抗冲击强度高，抗弯、抗压、抗张强度低。模温超过120度时塑件冷却慢，易变形粘模4.1.3 PC的注射成型过程及工艺参数1．注射成型过程(1) 成型前的准备。对PC的色泽、粒度和均匀度等进行检验。(2) 注射过程。 塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后，由模具的浇注系统进入模具型腔。其过程可分为加料、塑化、充模、保压、倒流、冷却和脱模等七个阶段。2．注射成型工艺参数(1) 注射机：柱塞式(2) 料筒温度(℃)：前段240~285；中段230~280；后段210~240(3) 喷嘴温度(℃)：240~250(4) 模具温度(℃)：90~110(5) 注射压力(MPa)：80~130(6) 成型时间(s)：1104.2 拟定模具的结构形式4.2.1 分型面位置的确定通过对塑件的结构形式分析，分型面应选在瓶塞截面积最大且利于开模取出塑件的平面上，如图4-2。图4-2 分型面位置4.2.2 型腔数量和模具结构形式的确定1． 型腔数量的确定该塑件的精度要求一般在2-3级之间，且中、小大批生产，可采取一模多腔的结构形式。但是，考虑到塑件尺寸、模具结构尺寸的大小关系，以及制造费用和各种成本费等因素，初步定为一模两腔结构形式。2． 模具结构形式的确定从上面分析可知，本模具设计为一模两腔，根据塑件结构形状，推出机构拟采用顶杆推出的推出形式。浇注系统设计时，流道采用对称平衡式，浇口采用侧浇口。因此，定模部分不需要单独开设分型面取出凝料，动模部分采用镶件不需要添加型芯固定板和支撑板。由以上分析可确定选用不带支撑板的单分型面的注射模，如图4-3。图4-3 模架的结构形式4.2.3 注射机型号的确定1．注射量的计算通过Pro/Engineer建模分析计算得塑件体积：塑件质量：式中是PC密度，查表可取1.2。2．浇注系统凝料体积的初步估算浇注系统的凝料在设计之前不能确定准确的数值，但是可以根据经验按照塑件体积的0.2-1倍来估算。由于本次采用的流道简单，因此浇注系统的凝料按塑件体积的0.2倍来估算，故一次注入模具型腔塑料熔体的总体积为3．选择注射机根据第二步计算得出一次注入模具型腔的塑料总体积，依公式 ，则有：＝414.6/0.8＝518.25cm3。根据以上计算，初步选定公称注射量为2000cm3，型号为XZY&-2000卧式注射机，其主要技术参数见下表：表4-1 注射机主要技术参数 理论注射容量/cm3 3000 移模行程/mm 1120 螺杆柱塞直径/mm 120 最大模具厚度/mm 960 注射压力/MPa 90，115 最小模具厚度/mm 400 螺杆转速/(r/min) 20-1000 喷嘴球半经/mm 18 锁模力/kN 6.3&103 喷嘴口半经/mm 7.5 拉杆内间距/mm 900&800 注射时间/s 3.8 4.2.4 主流道的设计主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于其与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计与可拆卸更换的浇口套。1. 主流道尺寸(1) 主流道的长度：本次设计中初取145mm进行设计。(2) 主流道小端直径：d=注射机喷嘴尺寸+（0.5-1）mm＝（7.5+0.5）mm＝8mm。(3) 主流道大端直径：。(4) 主流道球面半径：SR0=注射机喷嘴球头半径+（1-2）mm＝（18+2）mm＝20mm。2. 主流道的凝料体积3. 主流道当量半径4. 主流道浇口套形式主流道衬套为标准件可自行选购。主流道小端入口处与注射机喷嘴反复接触，易磨损。对材料的要求较严格，因而尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体，但考虑上述因素通常还是分开来设计，以便于拆卸更换。同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。设计中常采用碳素工具钢（T8A或T10A），热处理淬火表面硬度为50-55HRC，如图4-4所示。图4-4 主流道衬套的结构形式4.3 成型零件的设计4.3.1 成型零件的结构设计1．凹模的结构设计凹模是成型制品外表面的成型零件，按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、组合式、镶拼式4种。本设计对塑件的分析采用整体式。2．凸模的结构设计凸模是成型塑件表面的成型零件，分为整体式和组合式两种。如图4-5。图4-5 凸模的结构形式4.4 模架的确定本设计选用标准模架CI型，W&L=650mm&750mm。4.4.1 各模板尺寸的确定1. A板尺寸。A板是定模型腔板，塑件在A板中的深度较浅，且没有设计冷却水线。综合考虑，A板取200mm。2. B板尺寸。B板是凹模板，综合取150mm。3. C板(垫板)尺寸。垫板=推出行程+推板厚度+推杆固定板+(5~10)mm=95+25+30+(5-10)=155~160mm。本设计取标准模架默认厚度150mm。4．模架外形尺寸：650&750&571（mm）。4.5 冷却水线的设计本设计中，由于型芯太深，所以冷却的方式很重要，如图4-6所示。图4-6 型芯的冷却方式设计4.6 部分零件图的绘制1．如图4-7所示为模具零件图，利用CAD外挂&燕秀工具箱&绘制。图4-7 模具零件图第5章 鞍座模具的上模腔的NC代码Pro/E是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。5.1 工件图形此模具的上模腔的数控加工为山地自行车的鞍座，如图5-1：图5-1 鞍座5.2 模架图形计算机自动编程也即是计算机辅助编程，它是借助数控自动编程系统由计算机来辅助生成零件加工程序。此时，编程人员一般只需借助数控编程系统提供的各种功能对加工对象、工艺参数及加工过程进行较简便的描述后，即可出编程系统自动完成数控加工程序编制的其余内容。NC编码为参照下图5-2：图5-2 上模　5.3 部分工序NC代码此代码为上模的铣床输出结果：O S500 T X52 Z2;N16 M08;N20 G71 U2.0 R1.5;N25 G71 P30 Q70 U0.3 W0.1 F0.25;N30 G00 X14;N35 G01 Z0 F0.3;N40 X20 Z-3;N45 Z-23.92;N50 X29.99;N55 Z-61;N60 G02 X48 Z-70 R9;N65 G01 X48 Z-88;N70 G01 X50;N75 G00 X80;N80 Z100;N85 M03 S;N90 G00 X52 Z2;N95 G70 P30 Q70 F0.15;N100 G00 X80;N105 Z100;N110 M05 M00;N115 M03 S450 T G00 X34 Z-39.96;N125 G75 R0.1;N130 G75 X19.96 Z-48 P500 Q;N135 G00 X100;N140 Z100;N145 M03 S650 T G00 X22 Z-2;N155 G92 X19.4 Z-16 F2.0;N160 X18.8;N165 X18.3;N170 X17.8;N175 X17.5;N180 X17.4;N185 G00 X100;N190 Z100;N191 M09;N195 M05;N200 M30;%O S450 T;N10 G00 X52 Z2;N15 G71 U2.0 R1.5;N20 G71 P25 Q61 U0.4 W0.1 F0.3;N25 G00 X27.05;N30 G01 Z0 F0.3;N35 X29.05 Z-1;N40 Z-15;N45 X35 Z-40;N50 Z-45;N55 X46;N60 X48 Z-46;N61 X52N65 G00 X80;N70 Z100;N75 M05;N80 M00;N85 M03 S;N90 G00 X50 Z2;N95 G70 P25 Q61 F0.2;N100 G00 X80;N105 Z100;N110 S450 T G00 X33 Z-15;N120 G75 R0.1;N125 G75 X27.05 Z-15 P500 Q.2;N130 G00 X100;N135 Z100;N136 M09;N140 M05;N145 M30;%O S500 T;N10 NG00 X22 Z2;N15 G71 U2.0 R1.5;N20 G71 P25 Q40 U-0.2 W0.1 F0.2;N25 G00 X24;N30 G01 Z0 F0.2;N35 X30.04 Z-25;N40 Z-42;N45 G00 Z100;N50 X100;N55 M05;N60 M00;N65 M03 S X22 Z2;N75 G70 P25 Q40 F0.1;N76 M09;N80 G00 Z100;N85 X100;N90 M05;N95 M30;结　论此次毕业设计我们做的课题是三地自行车的工业设计与模具设计，从这次设计，我们学到了很多东西。虽然我们设计的只是一个简单的自行车，但是从这次简单的设计中得出了以下几点结论：1．这次设计让我对使用Pro/Engineer进行设计工作的基本流程和设计的方法以及理念有了一个更深的认识。2．虽然这次设计是简化设计，但是很多动作也要有相应的机构与之对应，通过这些机构的设计，让我又巩固和深化了所学的机械理论知识。3．通过对自行车座模具的设计，对常用塑料在成型过程中对模具的工艺要求有了更深一层的理解，掌握了塑料成型模具的结构特点及设计计算方法，对独立设计模具具有了一次新的锻炼。4．模具设计部分，除了对注塑模具设计的理论知识巩固之外，对用Pro/Engineer进行模具设计的过程以及常见的问题也有了一个更深的认识。5．由于CAD/CAM工业软件在产品设计与制造方面的应用的优点，在未来制造业这些软件的应用将会更加普遍。总而言之，这次设计让我积累了很多宝贵的经验，为以后的工作打下了坚实的基础。谢 辞本课题在选题及设计过程中得到孟老师的悉心指导。孟老师多次询问设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓设计思路，精心点拨、热忱鼓励。孟老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，短短一个多月时间，却给以终生受益无穷之道。在此，再一次对孟老师表示感谢！　参考文献[1]刘方湖, 马培荪, 曹志奎．五轮铰接式自行车的运动学建模．]邓宗全, 高海波, 胡明．行星越障轮自行车的设计．哈尔滨工业大学学报, ]David A．E，Corinne M B，Cauley M，et a1．Mobility studyfor a lunar[J]．Mobile Robots III，1988(1)：263&270[4]Brian D H．Chris V．The challenges of designing the rockerbogie suspension for the mars exploration rover／／Proc． of the 37th Aerospace Mechanisms Symposium，2004[5]Brian D H.Chris V The challenges of designing the rockerbogie suspension for the mars exploration rover 2004[6]侯绪研,高海波,胡明,邓宗全．基于越障性能的山地自行车悬架尺寸优化设计．]邓宗全，胡明．自行车的运动学建模．中国机械工程．14卷22期，]王左伟，桀斌．自行车运动学建模与分析. 宇航学报，第24卷第5期，]Dong Hun Shin，Kyung Hcon Park Velocity Kine&natic Modeling for Wheeled Mobile Robots．International Conference or Robotics＆Automation So。u1．Korea．May 21--26，2001[10]尚建忠, 罗自荣, 张新访．两种轮式山地自行车悬架方案及其虚拟样机仿真．中国机械工程, ]郑永春，欧阳白远，王世杰，等．山地自行车的物理和机械特性．矿物岩石，]叶久新．塑料模设计指导．北京理工大学出版社，2009[13]屈华昌．塑料成型工艺与模具设计．高等教育出版社，2006[14]张维合．注塑模具复杂结构100例．化学工业出版社，2010[15]李建国，崔平远，居鹤华．基于恒星敏感器的山地自行车车向角确定算法．控制工程．]Jianguo Li，Pingyuan Cui，Hehua Ju．Design of a new digital sundial for lunarrover true north detection and pose estimation．The 8m ILEWG Confefence on Exploration and Utilization ofthe moon．Beijing , 2006[17]Hirose S，Kuwahara H，Wakabayasbi Y，et a1．The mobility design concepts characteristics and ground testing of alloffset&wheel rover vehicle[J]．Space Technology，]NASA，Nasa Space Vehicle Design Criteria(Environment)Lunar Surface Modeh National Aeronautics and Space Administration，1969[19]David A．E，Corinne M B，Cauley M，et a1．Mobility study for a lunar[J]．Mobile Robots III，1988，01 外文资料翻译IN REJECTING ELECTRIC BIKES, the municipalities cited such concerns as the threat of pollution from spent lead-acid batteries, interference with automobiles resulting in accidents or slowed traffic, and the impact on the viability of public transit systems. Advocates for green transportation say these arguments amount to thinly veiled attempts to protect the electric-bicycle industry's competitors. &The real reason is competition from interest groups,& says He Zuoxiu, a renowned theoretical physicist and academician at the Chinese Academy of Sciences.
An outspoken figure in public debates around environmental and energy policy, He says none of the arguments against electric bikes has merit. Lead-acid batteries, he points out, are used in cars, too. &The real pollution source is not the electric bikes, it's the automobiles,& he adds. And he says transit operators and manufacturers should be forced to compete with the electric bikes by offering more efficient services and cheaper, cleaner vehicles. The problem, he explains, is that electric-bike manufacturers are insignificant next to the other interest groups, particularly the car makers that are attracting billions of dollars of foreign investment. The automotive industry is identified as a &pillar industry& in China's official five-year plans. Back with surpri Although the odds against them are daunting, electric-bike manufacturers are pushing sing success. The mastermind of one of the most high-profile battles is Ni Jie, president of Luyuan Electric Vehicle Co., a privately owned manufacturer that has a pragmatic approach to the market, a sizable R&D effort, and an ambitious vision for Chinese EV technology. 　 Luyuan EV was a government venture-capital spinoff. Building from a prototype put together nine years ago by Luyuan's general manager, Hu Ji Hong, Ni's wife, Luyuan went private after Ni, Hu, and other principals bought out the initial investors. They have built a dynamic company that sold 120 000 electric bikes and scooters last year and expects to sell 300 000 this year [see photo, &Coming Off the Line&]. To find Luyuan EV, you must head off the beaten track to Jinhua, an industrial metropolis of 1 million people that is tucked into the unbroken sprawl south of Shanghai that is Zhejiang province. In the chairman's spacious corner office (one of the few heated rooms at Luyuan on a cold February day), Ni chain-smokes, sipping from a seemingly bottomless jar of well-steeped green tea. He says traffic is the top concern in many Chinese cities, and the electric bicycle fills a void by offering an affordable alternative to sitting in a stationary car or bus. &If governments don't have the solution, the people will behave in their own ways,& says Ni. &There's no way to stop that.&! 　　Ni took people power to surprising limits in 2003 when officials in Fuzhou, the capital of neighboring Fujian province, decided to ban electric bicycles&shutting off what until then had been one of Luyuan's best markets. The city not only ceased issuing licenses for electric bicycles but also seized 20 electric bikes from a bicycle shop in the summer of 2003. Ni gathered a coalition of 126 electric-bike manufacturers and filed suit against the city in its own municipal court. The coalition scored a partial win against the city government, forcing it to return the seized bikes. Far more valuable, says Ni, was the sympathetic coverage they received from national media and the warning that attention sent to other municipalities. &What we told other governments is that if they do the same as Fuzhou, there will be some trouble,& he says.Conflict over electric bikes isn't limited to the municipalities and the manufacturers. Even the China Bicycle Association has been clashing with some companies, including Luyuan, over what types of electric two-wheelers should be on the road [see photo, &The Basic Bike&]. The bike group enforces a national standard for electric bicycles, and whichever parameter you choose&weight (no more than 40 kilograms), width (220 millimeters for the pedal shaft), speed (20 km/h, maximum)&many of the latest electric scooters either flunk or thwart the standard. Lots of electric scooters, for example, are outfitted with nonfunctioning pedals and with speed-limiting devices designed for easy removal after purchase. Luyuan's latest machine doesn't just skirt the electric-bike standard； it rumbles right over it. Luyuan calls its new product the LEV, short for light electric vehicle, and Ni openly admits that it's more than a bicycle. Luyuan's Web site calls it an electric motorcycle, and that seems fitting: the LEV weighs in at 95 kg； its 48-V, 20-AH battery packs double the energy of the standard bike； and its 500-watt CPU-controlled motor propels it to 35 km/h.
The LEV has no official status in China. Nevertheless, on what should be a slow sales day at a Luyuan retail outlet in downtown Jinhua, the LEVs are flying out the door. In the space of an hour, one is snapped up by a 25-year-old man, and a working mother rolls out with another. Why did she choose an LEV? She drives her rather big-boned son to school and prefers an LEV to a gas-powered scooter, pointing to the endemic air pollution hanging over the city. 　　Ni is betting that governments will sanction the LEV if it proves popular. He says he believes that Luyuan has addressed the one concern municipalities could level against the LEV that might have stuck: reduced safety due to the cycle's greater weight. The LEV employs an electric drum brake that, Ni claims, stops it faster than the cantilever brakes used on garden-variety electric bikes could. A is also in the works that would boost braking power by using the in-hub motor as a generator to pull energy out of the wheels, extending the vehicle's range by simultaneously charging the battery.
Ever the entrepreneur, Ni sees the success of the LEV as a step toward bigger and better things. He already has his eye on the market for small delivery vehicles, and he even imagines Luyuan making electric cars and challenging the major automakers. &They are investing money, saying we are going to change the gasoline system to electric,& he points out. &But will the big companies really be willing to destroy their own factories to build the new ones?& In Ni's view, small, aggressive Chinese companies like Luyuan are more likely to drive the EV revolution, because they have nothing to lose. THE BIGGEST CHALLENGE facing electric-bike makers may not be municipal bans, conservative standards, or even technology. It may be the roads. China is following the development path of Western countries like a map, rapidly redesigning its cities around the automobile. Across China, cities are rejecting a mixed-use model and redeveloping along a strict zoning model, razing residential buildings in center cities to make way for shiny office towers and paving farmland on the periphery to create large industrial parks. Displaced from the urban centers, houses and other residential buildings are springing up in sprawling suburbs, just as they did in the West decades ago. The automobile is king in this model, because in the absence of extensive public transit, cars are the only way to get from distant suburbs to offices and industry parks.To make way for more cars, China's cities are widening their main roads and building highways. The result has been a rapid increase in automobile use that, just as it does everywhere else in the world, almost instantly absorbs the extra roadways. The resulting gridlock has been especially acute in China's capital. Beijing had 1 million cars in 1997 and was once expected to reach 2 million in 2008. Instead, it hit 2 million last year and now expects 3.5 million to be in use in 2008. &All over the country, they believe that wider roads are more efficient for traffic. They're wrong,& says Yu Kon gjian, an urban planning expert at Beijing University. Car culture is a disaster for the bicycle. Road widening often comes at the expense of bike lanes, while highways are off-limits to bikes and nearly impossible to cross. On the smaller roadways, rush-hour traffic blocks the bike lanes and intersections, prompting outbursts of road rage from frustrated cyclists. Yu used to cycle 20 to 30 minutes between work and home, but he now drives&a 10- to 60-minute trip, depending on the traffic. &It's too dangerous to bike, so people give up. I gave up,& he says.5 b3 B! 　 Yu is confident that, in the long run, it is the gas guzzlers that will be forced to give way. One reason is gridlock. Another is China's endemic urban pollution [see photo, &Pea Soup&]. On all but the best days in Jinhua, for example, the city skyline disappears behind a dense haze of smog and particulates； more and more of that atmospheric soup is pouring out of tailpipes.It's the strategic cost of petroleum that inspires professor He's confidence in the electric bike. China's oil imports are on the same exponential growth path as its car fleet. China has eclipsed Japan as the second-biggest importer of oil, bringing it into direct competition with the world's leading consumer of petroleum: the United States. With import dependence and environmental burdens in mind, China has promulgated fuel-efficiency standards that are stricter in principle than those currently in force in the United States, and it is considering imposition of a 20 to 50 percent national tax on retail gasoline anddiesel. IF CHINA CAN FIND A WAY to make relatively efficient electric bikes a significant part of its transportation system, it could have major repercussions elsewhere in the developing&and developed&world. That includes the United States, which has the world's most car-dependent culture. Unlike Japan and Europe, where bicycles, trains, and other forms of transportation still thrive, the United States is one of the few places where people move almost exclusively by car. As WaveCrest's Benjamin puts it, &We live in a bubble.& 地方官员常用的这样的借口来拒绝电动自行车：铅酸电池会污染环境；电动车会干扰机动车辆行驶，阻塞交通；特别是对公交系统造成巨大冲击。积极为绿色交通奔走呼吁的请愿人士说，这些借口苍白无力，不过是试图去保护电动车的竞争者而已。中国科学院著名理论物理学家，院士何祚庥一针见血地指出：&真正的原因就是来自利益集团的竞争。&　何院士在有关环境和能源政策的公共辩论中一向直言。他说反对电动车的理由没有一条真正站得住脚：汽车上用的也是铅酸电池，他特别补充：&真正的污染源不是电动车，而是汽车。&如果现有的交通运营者们和制造商们想与电动车竞争，就要为大众提供效率更高，价格更便宜，更清洁的交通工具。但问题是，与其它竞争者相比，电动车厂商微不足道，特别是汽车产业，吸引了数十亿美元的外国投资。在中国官方制定的五年计划中，汽车生产已经被列为&支柱产业&。
尽管面临着严酷的生存挑战，但电动自行车厂商们并没有退却，而是知难而进，并取得了惊人成功。绿源电动车公司的董事长倪捷是代表电动车产业界的灵魂人物，他从一家小企业开始艰苦创业，以务实的态度开拓市场，并取得成规模的研究开发成果，对中国电动车的技术发展有独到的见解。　　绿源电动公司一开始是从政府风险投资中分离出来的。九年前，绿源现任总经理胡继红(倪捷的妻子)制造出第一台样机，绿源公司成立了，随后在倪捷和胡继红的领导下，公司改为私营，并且从最初的投资者手里买下了所有产权。公司成长迅猛，去年业绩傲人，电动自行车和踏板电动车销量达到了12万辆，今年的销售目标是30万辆。去寻找绿源，要从上海市一路南下，来到金华。这是浙江省的一座城市，人口百万，工业重镇。顺着金华市工业园的公路就可以找到绿源公司的总部。倪捷的办公室坐落在办公楼的一角，宽敞舒适，是公司里为数不多的带暖气的房间之一，寒冷的二月里，这一点显得尤为突出。倪捷烟不离手，喝着泡着浓浓的绿茶的广口杯，侃侃道来创业的艰辛与收获。他说，在中国的大多数城市里，交通是个首要问题，电动车是昂贵的轿车和拥挤的公交车的首选替代品和补充品。&如果政府没有明确的解决方案，人民就可以按自己的办法去行动，没有理由去阻止人们这样做。&倪捷非常看中人民的力量，这一点在福州事件中得到了充分印证。2003年夏天，当时，绿源最大市场之一是毗邻的福建省省会福州市，但是该市的政府却要明令封杀电动车，不但不给电动车执照，而且禁止销售，他们没收了绿源专卖店里的20辆电动自行车。倪捷就联合了126家电动车厂家，将市政府(工商局)告上了法庭。此次，厂商联手，迫使市政府无条件发还了无理没收的电动车。这次联手取得了局部的成功。 倪捷认为此次福州事件更深远的意义在于赢得了全国媒体的广泛关注和支持，并且也给其它(反对电动车的)地方政府有一点警示作用。&我们向其他地方政府传达的信息是，如果他们学习福州市政府的做法来反对电动车，他们就会有一些麻烦。& 　　围绕电动车引发的冲突并不只局限于地方政府和生产厂家，中国自行车协会也和一些厂商(包括绿源)在产品细节上发生分歧，诸如何种两轮车才可以上路等。自行车协会强调的是电动自行车的国家标准，如重量不能超过40公斤，脚踏之间的宽度不能超过220毫米，最高时速小于20公里等等，许多最新的电动自行车和踏板电动车都不符合这些指标。　　例如，很多踏板电动车配置了骑行功能不好的脚踏，并有限制速度的附加装置。有些人买回去就可以自己把限速装置拆掉。绿源公司的一款最新产品已经不再被现有的电动自行车标准所限制，绿源把这种新车型被称做LEV，轻型电动车的缩写。倪捷公开承认它已经不仅仅是&自行车&了。在绿源的网站上它被称为&电动摩托车&：车重95公斤，配备48伏20安时的电池，电机的输出功率高了一倍，达到500瓦，用CPU控制的电机可以将时速提高到35公里。 　　虽然目前国家还没有出台LEV统一标准，不过在金华，即使是销售淡季，顾客还是首选LEV。在不到一个小时内，一位25岁的年轻人和一位上班族母亲相继开走了两辆。在被问及选中这辆车的理由时，她指着城市上空的空气污染解释道她必须送块头大的儿子去上学，但是为了降低本地城市的空气污染，她宁可选择电动车，而不要燃油的踏板摩托车。 倪捷乐观地相信，政府在看到LEV的普遍使用之后，会给予正式许可的。现在不少人对该车重量增加是否会降低安全系数持怀疑态度。倪捷解释道：LEV装有电鼓闸，它的刹车效果比各种各样电动车常用的悬臂闸要好得多。新的能量回收型制动系统也已开始使用，这种新系统在刹车时将把主动的电动机变成被动的发电机，一方面有利于迅速制动，另一方面也可以把刹车要消耗的能量提取出来对电池充电，从而扩大了车辆的行车里程。作为一名企业家，倪捷把在电动自行车和LEV上的成功看成是走向&更大和更好&的电动化交通工具的关键一步。他已经开始关注小型电动运输车辆的市场，甚至梦想有一天，绿源能够生产出自己的小型电动汽车，与大公司竞争。&他们总是在说，&我们正在投入大量资金，我们将有计划地把燃油系统改成电动系统。&&倪捷指出，&但是，这些大公司他们真的愿意毁掉现有的工厂去建设新的工厂吗？&依倪捷看来，一批富有进取心的小企业，就像绿源这样的，更有可能推动电动车革命，因为这样做他们一无所失。电动车厂家所面临的最大挑战，还不是部分地方政府的禁行令，保守的标准，甚至连技术也不是主要问题，最大困扰来自道路状况。中国正遵循着西方发达国家的发展模式，围绕着汽车来彻底重新规划城市。中国的每一个城市都在摒弃机动车非机动车混合行使模式，实现严格的分道行使模式，农田改造成了工业园。住房从城市中心也逐渐向郊区迁徙以便让位给亮丽的写字楼，几十年前西方国家就是这么干的。汽车成了这个模式中的国王。由于公共交通网很不健全，轿车成了从远郊区居住地到办公室或工业园的唯一工具。为了给更多的汽车让路，中国的许多城市都将主路拓宽，并修建了高速公路。就像在世界其他地方发生的一样，其后果只能是导致了汽车数量迅猛增长，新增的轿车马上占据了新修的马路。这种恶性循环在首都北京表现得十分明显。1997年，北京只有1百万辆轿车，有人曾经预计到2008年才达到2百万辆。但事实是，去年已经突破了2百万辆，新的预测是2008年将达到350万辆。北京大学城市规划专家俞孔坚尖锐地指出：&举国上下，大家都认为马路越宽交通状况就越好，但是他们是错的。&汽车文明的兴起对自行车是一个灾难，马路拓宽的代价是占用自行车道，高速公路不许自行车上道，而且几乎不可穿越。窄一点的马路上，高峰时间的车流阻断了自行车道和交叉路口，引起骑车人的强烈不满。俞教授以前骑自行车从家到学校只需要20到30分钟，但他现在开车，依据交通状况，花费10到60分钟不等。&骑自行车太危险了，所以许多人不骑车了，我也不骑了。& 不过俞教授相信从长远来看，燃油的车辆终将会被迫给电动车让路。一方面的原因是交通堵塞，另一方面的原因是中国的城市污染。在金华，即使污染不那么严重的日子，城市的天际线也都消失在烟尘之中，越来越多的大气污染物是从机动车排气管中排出的。 何院士之所以对电动车充满信心，主要因为中国为石油所付出的战略代价太高。中国石油进口增加速度和它的汽车数量增加速度并驾齐驱。中国已经超过了日本成为世界第二大原油进口国，开始与美国竞争世界上最大的石油消费国。为减少对进口原油的依赖，也为减轻沉重的环保负担着想，中国已经制定了比美国更严格的燃料效能标准，同时正在考虑对零售汽油和柴油加征20%到50%的燃油附加税。如果中国能找到一种解决办法，能使得相对高效的电动车在交通系统中发挥更显著的作用，这将为世界上其它发展中国家乃至发达国家树立一个的典范。这也包括了全世界中最依赖汽车的国家&&美国。在日本和欧洲，自行车、火车和其它形式的公共交通工具还在积极地运转，而美国是极少数绝大部分交通完全依赖汽车的国家之一，引用WaveCrest公司本杰明先生的话：&我们住在大泡沫里。&　
收录时间:日 23:31:50 来源: 作者:Lycy2011
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