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沙漠自行车的设计与研究
学 院： 机械工程学院 专业年级： 机械设计制造及其自动化xx 姓 名： X X 班级学号： 机设xx-x-xx 指导教师： XXX
二Ｏ一四 年 五 月 十六 日
,. 一、 研究背景 随着生活水平的日益提高，人们对幸福指数的要求也是越来越高，尤其对于健康以及娱的关注逐渐增加。由此带来的新兴的娱乐领域——沙漠娱乐，得到了广泛的关注，并逐渐形成一个新兴娱乐市场。而沙漠自行车运动，作为一种可以锻炼人们身体，又可以获得娱乐的项目，备受关注。由于现在市场没有一款真正用于沙漠娱乐行业的沙漠自行，本研究为满足市场对沙漠自行车的需求，设计一款新兴的趣味的沙漠自行车。
二、 现有产品分析
首先对现在现有自行车进行分析，主要包括：独轮车，普通自行车，前轮大后轮小的自行车，无链自行车，以及手摇自行车等等。对他们进行抽象总结，形成如图1所示的自行车功能原理系统图。从图中不难发现，自行车主要由驱动单元、控制单元、支架单元、辅助单元等组成。从功能上进行分析包括变速、转向、制动、以及一些辅助功能组成。
支架驱动输入转向控制制动辅助变速转动输出
图1 自行车功能原理系统图
不难发现现有自行车，虽然具有成熟的技术，功能齐全、结构多样，但是很难直接适用于沙漠娱乐的使用。具体原因主要有：
? 轮子太细：现有自行车的轮子太细，在松软的沙漠里很容易陷入沙土中，
阻力巨大，前行困难。
? 缺乏娱乐性：现有自行车虽然具有很好的实用性，但是用于娱乐却很难激
发使用者的娱乐精神，难以达到很好的娱乐效果。
? 辅助功能单一：现有自行车在正常的环境下使用，因为简约，具有很好的
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优势，但是在沙漠这样恶劣的环境中，因为缺少足够的辅助设备会很容易造成使用者焦躁的情趣。
基于此，需要对现有自行车进行颠覆性的设计，可以实现在沙漠中轻松前进，同时达到娱乐目的，当然可以起到保护使用者的目的。
三、 沙漠自行车的方案分析
1. 方案设计要求 功能上：
? 方便的实现变速、转向、制动。
? 辅助功能齐全可达到保护使用者的目的。 ? 单人或双人或多人可同时使用。 ? 由人工提供动力。 结构上：
? 结构简单，但具有趣味性。 ? 加工简单，售后服务易于实现。 ? 维修、维护方便简单。 ? 操作方便。 成本上：
? 价格便宜，易于市场的推广。 2. 功能分析
首先采用黑箱法，对沙漠自行车进行分析。具体如图2 沙漠自行车黑箱分析图。
行走（必要功能）输入人力黑箱实现自行车必要功能和基本功能的方法温度阻力地形转向输出自行车的制动（基本功能）变速辅助……
,. 图2 沙漠自行行车黑箱分析图 3. 总功能分解 1） 总功能分解的依据 一般都是由5个部分组成：动力系统、传动系统、执行系统、控制和支承系统。为了表示这种技术过程和周围环境的关系，用技术过程流程图来表示，如图3所示。
信息控制行走机构(转动)蹬能量传递能量转换行驶（沙漠自行车）支撑和连接部分
图3技术过程流程图
2） 总功能分解
将总功能分解为两个主要的第一层分功能；输入能量可转换成驱动和控制，能够初步建立第一层分功能的功能结构图，见图4所示。
总功能（载人行使）驱动功能行走功能控制功能辅助功能动力来源动力传递自行车的移动速度控制方向控制降温防晒
图4总功能分解
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4. 寻找原理解法和原理解组合
根据图4所列出的功能分解图，我们对各个子功能进行求解，应用形态学矩阵的方法对功能元的解进行组合,并得出功能元求解目录表，如表1所示。
表1 原理解组合表
原理解 功能 1 2 局部解 3 4 双足—单独轮 单边 双足 轮 双足—双双轮 行走 功 能 动力 解 转向 制动 变速 支架 人数 辅助（降温） C D E F G H B 手动 手摇 脚动 带式 齿轮 传统型 多轮 转舵式 脚动 起伏型 手动 闸瓦 链轮 球形 组合 片式 带轮 矩形 …… 圆锥型 绳驱 …… 金属橡胶 旋转型 组合 …… 八足 A 轮式 履带 双边 足式 四足 混合 轮 轨道—车三轮 金属销式 六足 轮 …… 单人（娱乐） 双人（BKB&ＭＤＭ） 三人（家庭） 多人（横排＆纵队） 自然风 小型风扇 雾水 －
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