自行车创新设计论文(4)

4自行车造型个性化设计程序与方法

　　4.1自行车造型个性化设计的基本方法

　　4.1.1目标消费群体分析

　　根据上一章分析的内容，自行车的消费行为取决十目标消费群体的两方面个性:其中动机、态度、消费观决定了其购买自行车的类型、使用情境和档次;而个性气质以及感知尺度决定了自行车的风格特征。因此，设计自行车或零件造型，需要先分析目标消费群体这两方面的信息。

　　具体的过程是，首先了解影响消费群体购买自行车行为的客观因素，如当地的社会文化、目标消费群体所处的社会阶层、当地的地理环境等等;其次，分析目标消费群体的购买动机、态度及其消费观，判断适合目标消费群体使用的自行车的功能和档次;最后分析目标消费群体的个性与气质，以及市场上竞争对手产品的风格特征，判断出合适的自行车造型风格特征。

　　4.1.2自行车消费动机需求的分类

　　建立基十使用情境的自行车个性尺度模型，需要首先了解消费者的购买动机，不同动机的消费者，对自行车的各种属性的态度会有很大不同。根据上文提及的“影响自行车消费的客观因素”，以及第二章提及的现代自行车的功能特性差异，笔者对消费者购买自行车的使用的动机需求概括为“代步”、“休闲”、“旅游”、“表演”、“竞速”、“极限运动”、“运输”七类，而其中“运输”需求，因为自行车的速度、运输能力、机动性能等限制，已逐渐被电动车、汽车等其他交通工具代替。因此建立模型时，动机需求中放弃了“运输”这一项。

　　4.1.2.1代步

　　从自行车发明以来，代步就是自行车最基本的功能。通过蹬踏自行车，可以加快到达目的地的速度，节省时间和体能。时至今口，人们使用自行车的动机还有不少是用十代步。属十代步范围的动机有:上下班、上学放学、购物、买菜、走访亲友，参加其他活动等等口常生活以及公务活动，自行车仅仅作为交通工具来使用。

　　4.1.2.2休闲

　　休闲是现代社会发展的特征之一。随着科技进步，文明程度提高，我国用工时间不断规范和缩短，普通人有越来越多的休息时间。五天工作制和各种传统节口的制定，都为大众提供了更多进行休闲活动的机会。过去休闲方式以看电视，浏览报纸，等被动休息为主，而现在人们的观念逐渐发生改变，意识到需要积极主动地寻找适合自己的活动方式，因此利用自行车进行休闲活动成为现在的热门休闲活动之一。“休闲”和“代步”两种动机的差别是:“休闲”中自行车已不仅是交通工具，在人们参与的活动中扮演重要的角色。属十休闲范围的动机有:外出兜风、公园内骑行、短距离的户外活动(如露营、野炊、登山、越野)等等。自行车为人们的休闲活动增添了乐趣，贴近了自然，越来越受到人们的欢迎。

　　4.1.2.3旅游

　　旅游也属十广义休闲的一种，产生“旅游”动机的原因与“休闲”类似，而在自行车“旅游”动机中，更关心的是通过自行车游历其他地区，携带大量行李，在远离自己住所的其他环境中体验不一样的生活。很多时候，使用自行车旅游的人会被称为“驴友”。属十旅游范围的动机有:骑行至外地，或者在外地骑行;到旅游景点地区游览等等。

　　4.1.2.4表演

　　表演指使用者利用自行车进行某些需要经过训练、常人难以做到的动作，并配合音乐、道具、场景以取悦观众。这些活动需要使用者有很好的灵活性，掌握大量的操控技巧，以保持自己在自行车上的平衡，因此用十表演的自行车零件非常专业。属十“表演”动机的范围有:平地花式BMX,攀爬、街式等，或者一些DH自行车活动。

　　4.1.2.5竞速

　　竞速属十专业运动范畴，指在特定的场地中，在尽可能短的时间内完成指定路线的骑行，并与其他竞速选手竞争完成时间，速度最快者获胜。竞速动机基本表现在参加自行车比赛的行为上。随着我国自行车水平的不断发展，国内各种专业和业余的自行车比赛数量口益增加，如“禧码诺车迷节”、“黄山赛”等，因为竞速动机而购买自行车的消费者也越来越多。属十“竞速”动机的范围有:山地自行车比赛、公路自行车比赛、个人计时赛、铁人二项比赛等等。

　　4.1.2.6极限运动

　　极限运动是特别的自行车运动，使用者通过自行车挑战极高难度的路况和动作，以超越人类极限为目标，追求过程中的刺激感。极限活动具有很大的危险性，因此要求自行车及护具的强度要足够胜任。属十“极限运动”动机的范围有:自由骑、坠山、街式等高强度的山地骑行活动，以及平地花式等以技巧性为主的骑行活动。

　　4.1.3自行车造型特征的设计

　　自行车的造型设计需要服从十功能，具有很大的局限性。但是局限并不代表无法设计。自行车框架是最重要的设计部件，在满足功能需求及成本的前提下，其选用的材料、管材线条的造型、车架和前叉外管的涂装都属十可塑造的部分。同日寸，坐垫、座杆、把组的形状、涂装也影响整车的风格。然后是自行车的其他系统部分，属十造型的细节设计。如曲柄的表面、快拆、后拨、刹把、火器等，出色的设计可以起点缀的作用，让整车风格更加协调。对整车造型影响不大的零件有:花鼓、脚踏、飞轮、前拨、碗组等体积较小，功能性远大十造型表征性的零部件。

　　4. 2设计原则

　　自行车设计要从材料强度、骑行运动学、加工工艺，可靠性等各个方面进行考虑，这些因素都直接影响着车架的外观美感、强度大小和弹性优劣。而车架造型很大程度上决定着自行车骑行好坏、易转性能、骑行舒畅感等。车架管材的长短、构成的角度等影响整体自行车的特性。除考虑车架的造型结构尺寸外，尤其应该考虑自行车与人的协调关系，以及身体尺寸与自行车各部件之间的关系。主要的基本技术参数有:前管轴线与地面夹角。、立管轴线与地面夹角p、传动中心距C、前后轮中心距D、中接头中心离地距离E等。只有这些参数均趋于合理，才能保证自行车的稳定性和操纵性。下面以赛车为例，讨论如何确定车架设计方案。

　　4.2.1基本原则

　　(1)赛车的性能是通过人来体现的，它的结构设计应以人为主，充分考虑到人体工程学、自行车运动学、形态美学等方面的知识。

　　(2)赛车车架的形状和尺度与其功能有关。要求外形尺寸合适，以提高骑行舒适性;要求所受阻力最小，骑行的输出性能最佳。

　　(3)要求有足够的刚性和强度，并且尽量减少重量。具有良好的抗冲击、耐疲劳性，以保证寿命使用。

　　4.2.2形态设计

　　碳纤维赛车车架造型采用流线型整体结构，其性能分析有以下优点:互磨擦、流线型结构:可最大限度地减少空气阻力，提高骑行速度。整体式结构:人体做功力传递效率高。避免了普通车架因部件多，相接触变形造成的人体动力传递损耗。

　　4.2.3结构尺寸确定

　　(1)车架规格

　　运动员下肢(大腿、小腿、脚)的长短，决定车架的高度。上肢(上臂、下臂和手腕)的长短与胸之和，决定车架的长度。

　　(2)前角和后角

　　前角指前管对于车架的倾斜度。前角为710时，操纵性和稳定性都比较好，确定其范围为650 -750。赛车车架的前角更陡，采用730-750，这样在骑行时反应快，速度灵活。坐管角取与前角相同，陡的角度可使骑车者前扑在中轴的上方，从而获得较大的蹬力。后角指立管轴线与地面夹角。后角决定了骑行者在自行车上的重心位置，一般认为在680 -73。范围内。当传动中心距设定的值较小时，角度偏小，反之偏大。

　　(3)前又翘度

　　前叉翘度指前管中心线和前轮轴之间的垂直距离。为提高自行车的的导向灵活性，一般取较小的值。

　　(4)上管长度

　　从鞍立管接头到前叉接头的长度，角度较陡的赛车车架相应地使上管缩短了。这样可使骑车者能下扑着双手握住车把骑行，以减小风的阻力并增强脚踏的力量。

　　(5)转距

　　为了减少自行车的重量，提高运动性能，必须考虑尽量缩短轮距。前、后轮中心距的尺寸大小与传动中心距有关，当传动中心距较小时前、后轮中心距可取小一些，反之取大一点。

　　(6)后心距

　　从保证车架的刚性和良好的加速性能出发，尽量缩短后心距。