可折疊自行車的設(shè)計(jì)含10張CAD圖帶開題
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XXXXXX
設(shè)計(jì)(XXX)
折疊自行車的設(shè)計(jì)
所在學(xué)院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學(xué) 號
指導(dǎo)老師
年 月 日
摘 要
折疊自行車,通常來說,在車架部分設(shè)置有車架折疊關(guān)節(jié),此裝置可以將自行車的前輪及后輪對折。然后立管折疊關(guān)節(jié)可以改變自行車的高度。折疊后,自行車在長度及面積上,較折疊之前都會(huì)減少45%以上。在折疊的過程中,不會(huì)用到外來工具,用手動(dòng)的方式即可將自行車折疊。展開時(shí),鎖緊固定橫梁上的折疊機(jī)構(gòu)便可以折疊騎行。
折疊自行車有很多優(yōu)點(diǎn)。1.有著超長的壽命,由于折疊后體積變小,可以放在家中或者汽車后備箱里,減少了日曬雨淋及被偷盜的風(fēng)險(xiǎn)。2.騎乘方便,無需借助任何工具,手動(dòng)即可調(diào)整把手,坐墊的位置。由于輪盤飛輪的尺寸比加大,頻率相同時(shí),速度會(huì)超過大輪徑普通車輛。3.一車多用,交通,休閑皆適宜。在假日中,可以將其放在汽車后備箱,這樣不僅享受到了汽車的便利,還可以感受到大自然中騎行的樂趣。
關(guān)鍵詞:自行車,折疊式自行車,健身,機(jī)械設(shè)計(jì)
Abstract
Folding bicycle, generally speaking, the frame section is provided with a folding frame joints, this means you can bike front and rear wheel fold. Then fold the riser joints can change the height of the bicycle. After folding bike on the length and area than before folding will decrease more than 45%. In the folding process, not used external tool to manually folding bike way. When expanded, the folding mechanism lock fixed on the beam can be folded riding.
??Folding bike has many advantages. 1. has a long life due to smaller size when folded, it can be placed in the home or in the car trunk, the sun and rain and reduce the risk of being stolen. 2. riding convenience, the handle can be adjusted without using any tools, hand, seat position. Since Roulette flywheel than increase the size, frequency is the same, the speed will be more than the ordinary large wheel diameter vehicle. 3. a multi-purpose vehicle, transportation, leisure are appropriate. In the holiday, you can put it in the car trunk, so that not only enjoy the convenience of a car, you can also feel the pleasure of riding in nature.
Keywords: bicycles, foldable bicycles, fitness, mechanical design
29
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒論 1
1.1 選題的背景與意義 1
1.2 折疊自行車概述 1
1.2.1 折疊自行車簡述 1
1.2.2 折疊自行車的特點(diǎn) 2
1.2.3 折疊自行車的分類 2
1.2.4 折疊自行車連接件的應(yīng)用 3
1.3 折疊自行車在國內(nèi)和國外的情況 3
1.4 折疊自行車的設(shè)計(jì)趨勢 4
1.4.1 便攜化設(shè)計(jì) 4
1.4.2 人性化設(shè)計(jì) 4
第2章 自行車總體設(shè)計(jì) 5
2.1 設(shè)計(jì)原則 6
2.2 人機(jī)工程設(shè)計(jì) 7
2.3 影響自行車性能的人體因素 9
2.4 自行車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要素分析 11
2.5 人一車動(dòng)態(tài)特性分析 13
2.6 折疊式自行車的構(gòu)成 14
2.7 折疊式自行車方案設(shè)計(jì) 15
第3章 折疊式自行車主要計(jì)算 16
3.1功率的計(jì)算 16
3.2 傳動(dòng)比 16
3.3 前后鏈輪之間的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 17
3.3.1 設(shè)計(jì)要求 17
3.3.2 設(shè)計(jì)過程 17
3.4 軸的設(shè)計(jì) 19
3.4.1鏈輪上力的計(jì)算 19
3.4.2材料 19
3.4.3計(jì)算軸的最小直徑 19
3.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 19
3.5軸的校核 20
3.6鍵的校核 20
3.7 軸承的校核 21
第4章 三維圖的設(shè)計(jì) 23
4.1 車把組件 23
4.2 車架 23
4.3 前輪組件 24
4.4 后輪組件 24
4.5 座椅組件 25
4.6 鏈條組件 25
4.7 整車裝配 26
結(jié) 論 27
參考文獻(xiàn) 28
致 謝 29
第1章 緒論
1.1 選題的背景與意義
折疊自行車,英文名字是folding bicycle。通常來說,在車架部分設(shè)置有車架折疊關(guān)節(jié),此裝置可以將自行車的前輪及后輪對折。然后立管折疊關(guān)節(jié)可以改變自行車的高度。折疊后,自行車在長度及面積上,較折疊之前都會(huì)減少45%以上。在折疊的過程中,不會(huì)用到外來工具,用手動(dòng)的方式即可將自行車折疊。展開時(shí),鎖緊固定橫梁上的折疊機(jī)構(gòu)便可以折疊騎行。
折疊自行車有很多優(yōu)點(diǎn)。1.有著超長的壽命,由于折疊后體積變小,可以放在家中或者汽車后備箱里,減少了日曬雨淋及被偷盜的風(fēng)險(xiǎn)。2.騎乘方便,無需借助任何工具,手動(dòng)即可調(diào)整把手,坐墊的位置。由于輪盤飛輪的尺寸比加大,頻率相同時(shí),速度會(huì)超過大輪徑普通車輛。3.一車多用,交通,休閑皆適宜。在假日中,可以將其放在汽車后備箱,這樣不僅享受到了汽車的便利,還可以感受到大自然中騎行的樂趣。
目前,在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的歐美國家中,折疊自行車占有很大的市場。很多人們都在家中備放折疊自行車,以備后用。而在我國,隨著近年來我國城市建設(shè)速度很快,邊遠(yuǎn)地區(qū)有很多經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)建筑,但是在短時(shí)間內(nèi)沒有公交車深入,人們又不喜歡長時(shí)間的步行,所以,折疊自行車便成為非常方便的工具。由于它折疊后體積小,高層住戶在上下班坐電梯時(shí)可拎帶,在住宅狹小的民居中,可將折疊自行車放置于床下,不占居住面積,節(jié)省空間。
另一方面,人們生活水平的提高,健康與環(huán)保的意識已經(jīng)超越了物質(zhì)需求,作為短途的代步工具,具備其他交通工具不可替代的功能。是學(xué)生黨,上班族,老年人的理想選擇。根據(jù)發(fā)達(dá)國家自行車的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來看,我國處于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和轎車大量進(jìn)入民居家庭的時(shí)代,自行車產(chǎn)業(yè)也會(huì)出現(xiàn)更大的機(jī)遇,折疊自行車以其獨(dú)一無二的特點(diǎn),明顯符合我國人民的需要,所以,前景非常廣闊。
我們進(jìn)行折疊自行車這項(xiàng)研究,希望利用所學(xué)的專業(yè)知識來解決折疊自行車設(shè)計(jì)過程中的相關(guān)問題,豐富自身對于折疊自行車的理解,并從這項(xiàng)研究和學(xué)習(xí)中提升自身知識水平與見解。
1.2 折疊自行車概述
1.2.1 折疊自行車簡述
折疊自行車是一種可以改變自身大小體積的便攜式交通工具。通過車身上的折疊器,縮小車身大梁的體積,前輪和后輪疊在一起然后再調(diào)整車身上的支撐鋼管,降低車身的高度,腳踏板可可以折疊。折疊后,體積縮小至原體積的55%左右。折疊后,可放置于汽車后備箱,可手提至地鐵車廂中,輕巧靈便。
1.2.2 折疊自行車的特點(diǎn)
如果站在使用者的角度考慮,那么折疊自行車需要滿足以下特點(diǎn)。(1)較輕的質(zhì)量。(2)自行車折疊后,體積變小,形狀規(guī)則,便于安放和提取。(3)折疊后可用手拖行。(4)使用時(shí),展開后輪距應(yīng)盡量地變大,擁有良好的縱向穩(wěn)定性,合理的車身尺寸,給予騎行者輕松舒適的騎行環(huán)境,擁有較大的調(diào)整范圍以便于滿足更多人群的需要。(5)車速應(yīng)盡量等同于普通自行車騎行時(shí)的車速。(6)折疊,展開應(yīng)方便,不需借用外部工具,不需費(fèi)很大力。(7)材料質(zhì)量良好,擁有絕佳的安全性能,折疊鉸鏈要有較高的加工精度以保持長時(shí)間騎行的穩(wěn)定性。(8)豐富的色彩。
1.2.3 折疊自行車的分類
根據(jù)折疊方式的不同,折疊自行車大致分為以下幾類。
(1) 車架大梁折疊式自行車
目前來看,市場上最主要的折疊方式便是車架大梁折疊,通過折疊器,將大梁在腳踏板的中央對折,使前后輪并在一起,腳踏板可以豎立放置,座管及頭管上有伸縮裝置,可以改變折疊自行車的高度,從而達(dá)到減小自行車體積的目的。這種折疊方式多采用鉸鏈鏈接,鉸鏈鏈接是曲面之間互相接觸,屬于低副。倘若設(shè)定承受載荷相同,鉸鏈所承受的壓力相對較低,故可以傳遞較大的力。大梁在自行車中起著支撐作用,鉸鏈鏈接可以滿足強(qiáng)度需求。
車架大梁折疊自行車體積較大,折疊后體積略高于原體積的50%,重量相對于其他類折疊自行車較重,不便攜帶,通常置于汽車后備箱,火車等地。由于體積與普通自行車相似,車輪仍選擇大輪(或略小于普通車輪),可以保證舒適度。
(2) 前后叉折疊式自行車
前后叉折疊屬于一種新型的折疊方式。相對于車架大梁折疊,前后叉折疊式自行車在折疊后,體積更小,車輪依然可以在地面滾動(dòng),便于人們手拎攜帶。但是,前后叉折疊方式特殊,穩(wěn)定性一般,載重較低。由于為了折疊后體積變得更小,故采取安裝小輪。同時(shí),由于輪徑偏小,速度相對于普通自行車較慢,騎行略費(fèi)力,道路適應(yīng)能力低下(地面粗糙度要很小才適合),騎行舒適度一般。
(3) Strida折疊自行車
這種折疊方式與前后叉折疊相似。不同的是,此款折疊自行車采取的是特殊前后叉結(jié)構(gòu),前后叉在兩個(gè)平面。這樣折疊后,自行車的前輪和后輪不用前后緊貼,而是并排放置,更減小了自行車折疊后的體積。與前后叉折疊式自行車相似,車輪可在地面滾動(dòng),便于拖行。同樣由于折疊方式,采取小輪安裝,車速較慢,道路適應(yīng)能力底下,騎行舒適度一般。
(4)旅行箱式折疊自行車
旅行箱式折疊自行車是目前為止,在全球范圍內(nèi)最徹底的折疊方式,開啟和折疊會(huì)在十幾秒內(nèi)完成。折疊后,形狀規(guī)則,自行車可以像行李箱一樣自由拖動(dòng),重量輕,約8-9kg,時(shí)速可達(dá)20km。
(5)A-bike折疊自行車
A-bike折疊自行車由英國設(shè)計(jì)師克萊夫·辛克萊爾伯爵設(shè)計(jì),由于展開后,車身呈A字型,故稱為A-bike,它的車架由強(qiáng)化玻璃纖維制造,重量僅5.5公斤,折疊后體積可縮小為0.03立方米,被稱為世界上最輕的自行車。由于折疊方式,A-bike采用小輪安裝,路面適應(yīng)能力較差。若要保持較高的車速,需設(shè)計(jì)多級傳動(dòng)。另外,車身不可安裝變速系統(tǒng),騎行較費(fèi)力。
1.2.4 折疊自行車連接件的應(yīng)用
(1)鉸鏈結(jié)構(gòu):鉸鏈結(jié)構(gòu)是面與面的接觸,是低副鏈接,可以承受較大的載荷。但是在運(yùn)動(dòng)過程中,可能出現(xiàn)慣性力失衡的現(xiàn)象,從而使機(jī)構(gòu)的動(dòng)載荷增加,穩(wěn)定性變差,只適用于低速場合。
(2)偏心凸輪:曲面接觸,結(jié)構(gòu)緊湊,潤滑性能及摩擦性能較為優(yōu)秀,適用性強(qiáng)。
(3)軸承:軸承可以使軸無法平動(dòng),只能轉(zhuǎn)動(dòng)。軸承起支撐作用,主要承擔(dān)徑向載荷。所以軸承提高了軸的承載能力,提高材料的強(qiáng)度。但是在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,極易因摩擦而產(chǎn)生磨損,從而導(dǎo)致穩(wěn)定性變差。
1.3 折疊自行車在國內(nèi)和國外的情況
折疊自行車起源于歐洲,在1892年,法國富豪Charles Morel發(fā)明第一臺折疊自行車,一時(shí)名聲大噪,隨后1895年,法國出現(xiàn)第一家折疊自行車專賣店,不過當(dāng)時(shí)折疊自行車多用于軍事用途,隨后很多公司均紛紛效仿生產(chǎn)折疊自行車,已知的企業(yè)有Styria(奧地利)Dursley-Pederson(英國),Seidel&Naumann(德國)等。19世紀(jì)50年代,折疊自行車發(fā)展?jié)u緩,主要是因?yàn)闄C(jī)車盛行。不過在19世紀(jì)60年代,折疊自行車的熱情死灰復(fù)燃,引爆的原因是因?yàn)?962年面市的英國AM車(Moulton Bicycle)。隨后,折疊自行車變得流行,世界各國數(shù)十家企業(yè)競相生產(chǎn),折疊自行車進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。目前,世界上生產(chǎn)折疊自行車的廠家超過100家,且不斷增加,折疊自行車的市場也越來越大。
而在我國,折疊自行車仍處于起步階段。不過隨著社會(huì)的發(fā)展,環(huán)境與健康問題日益嚴(yán)重,擁堵的交通給人們也帶來了極大的困擾,人們迫切地需要一種靈巧輕便的交通工具。而折疊自行車恰好滿足這些要求。越來越多的人在短途代步時(shí)選擇折疊自行車,不僅減少環(huán)境污染,不懼交通擁堵問題,而且攜帶,停放都很方便。在假日旅游中,很多人都將折疊自行車放入汽車后備箱,騎行時(shí)再取出。這種健康的生活方式吸引了很多人。所以,折疊自行車在我國有著良好的發(fā)展前景。
1.4 折疊自行車的設(shè)計(jì)趨勢
1.4.1 便攜化設(shè)計(jì)
由于折疊自行車在生活中經(jīng)常攜帶,所以它應(yīng)該滿足輕巧,靈便的特點(diǎn)。并且要考慮穩(wěn)定性,貼合性及重力傳遞合理性。為了更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)需求,應(yīng)該合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品形態(tài)。在折疊自行車規(guī)劃設(shè)計(jì)的過程中,應(yīng)該盡量保持折疊后具有規(guī)則的形態(tài),傳動(dòng)裝置折疊后可以隱藏于車體內(nèi)部。不僅為了美觀,也是為了便于攜帶。
1.4.2 人性化設(shè)計(jì)
隨著人們對產(chǎn)品要求的提高,設(shè)計(jì)折疊自行車時(shí),應(yīng)考慮產(chǎn)品適應(yīng)人與環(huán)境的要求。無論是輔助部分,還是功能主體部分,都應(yīng)該達(dá)到人性化的設(shè)計(jì)要求。同時(shí),要有個(gè)性化的造型及符合人體結(jié)構(gòu)的造型,提升使用者的舒適度。例如,旅行箱式折疊自行車,相對于車架大梁折疊式自行車,就顯得輕松許多,不過更理想的情況是可以考慮將折疊自行車設(shè)計(jì)成手推車等,使之融入到日常生活里
第2章 自行車總體設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)可折疊自行車,完成總體設(shè)計(jì),使之滿足以下要求
1.折疊自行車教普通自行車重量輕。2.折疊后體積變小。3,折疊后便于可用手拎,便于攜帶,不費(fèi)力。4.展開后,輪距盡可能多地變大,穩(wěn)定性良好,車身尺寸合理,可調(diào)整,適用人群范圍大。5.折疊與展開方式簡單明了,操作程序應(yīng)盡可能地不復(fù)雜。6.保證可以達(dá)到或稍低于正常自行車的騎速。7.材料質(zhì)量良好,安全穩(wěn)定8.擁有較為豐富的色彩。
解決的主要問題:
1. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),渦輪蝸桿動(dòng)機(jī)構(gòu),凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu),鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu),帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等等。
目前,在自行車領(lǐng)域中,鏈傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)應(yīng)用較為廣泛。
2. 選擇合適的折疊器。
我們在大梁及車把折疊時(shí),需用到折疊器。目前現(xiàn)有市場的折疊器多為鋼扣,插銷等形式的折疊器。使用時(shí),先扣緊,然后再用小凸輪機(jī)構(gòu)鎖死。這些折疊器普遍存在一個(gè)問題,就是折疊操作時(shí)間長,費(fèi)時(shí)費(fèi)力。個(gè)別折疊器重量較大,不規(guī)則,零件松動(dòng)容易脫落。設(shè)計(jì)一個(gè)操作簡單,輕巧靈便的折疊器是必要的。
3. 車體的幾何尺寸計(jì)算
車體幾何尺寸計(jì)算在設(shè)計(jì)中占有很大的比重。通過查找資料及計(jì)算,確定自行車的各項(xiàng)參數(shù)及整體尺寸。首先選擇合理的原始數(shù)據(jù),然后計(jì)算并確定設(shè)計(jì)參數(shù)。原始數(shù)據(jù)可能包括立管長度,下管與立管的交點(diǎn),前叉傾角與前叉翹度,前管長度,傳動(dòng)中心距及傳動(dòng)速比等。
4. 車體的強(qiáng)度計(jì)算
當(dāng)車體的幾何尺寸確定后,接下來便是校核車身強(qiáng)度,利用靜應(yīng)力相似分析法計(jì)算彎矩,剪力,軸力等,由內(nèi)力算出危險(xiǎn)截面的應(yīng)力。保證安全強(qiáng)度。
2.1 設(shè)計(jì)原則
自行車的設(shè)計(jì)尺寸是根據(jù)人體尺寸來設(shè)計(jì)的,各個(gè)部分的定位均參照人體尺寸。人體的主要尺寸:國標(biāo)GB10000-1988給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項(xiàng)主要尺寸數(shù)據(jù)。
下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸(摘自GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》):
主要尺寸
男(18~60歲)
女(15~55歲)
百分位數(shù)
5
50
95
5
50
95
身高
1583
1678
1775
1484
1570
1659
體重∕kg
48
59
75
42
52
66
上臂長
289
313
338
262
284
308
前臂長
216
237
258
193
213
234
大腿長
428
465
505
402
438
476
小腿長
338
369
403
313
344
376
坐姿尺寸
男(18~60歲)
女(15~55歲)
坐高
858
908
958
809
855
901
坐姿頸椎
615
657
701
579
617
657
坐姿眼高
749
798
847
695
739
783
坐姿肩高
557
598
641
518
556
594
坐姿肘高
228
263
298
215
251
284
坐姿大腿
112
130
151
113
130
151
坐姿膝高
456
493
532
424
458
493
小腿加足
383
413
448
342
382
405
坐深
421
457
494
401
433
469
臀膝距
515
554
595
496
529
570
坐姿下肢
921
992
1063
851
912
975
表 我國成年人人體主要尺寸和坐姿人體尺寸
設(shè)計(jì)要點(diǎn):
1. 座的形式與尺度及其功用有關(guān)
2. 座材的尺度必須參照人體測量學(xué)數(shù)據(jù)確定
3. 身體的主要重量應(yīng)由臀部坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)
4. 座材前緣處,大腿與自行車之間壓力應(yīng)盡量減小
5. 腰椎下部應(yīng)提供支承,設(shè)置適當(dāng)?shù)目勘骋越档捅巢烤o張度
6. 器材墊必須有足夠的墊料和適當(dāng)?shù)挠捕?,使其有助于體重壓力均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域
組成自行車的功能是供人騎行,騎自行車的人方面發(fā)揮職能作用,因?yàn)檫@是在自行車完全有道理的一部分。因此,在車輛系統(tǒng)的配置側(cè),其中,車輛系統(tǒng),一個(gè)人可以在騎車時(shí)的車輛接口圖1-1用于分析之間的關(guān)系。
2.2 人機(jī)工程設(shè)計(jì)
1、人與支撐部件的關(guān)系
圖1-1 人-車界面關(guān)系
支撐構(gòu)件主車架,前叉,鞍座和車把是自行車的車架上。其他部分,以實(shí)現(xiàn)自行車的功能,并支持,以保證在自行車彼此的完整性部分固定到正確的位置。這樣的位置和大小,以及它們之間的關(guān)系,和人機(jī)關(guān)系,如駕駛者的位置和肌肉運(yùn)動(dòng),并具有一個(gè)馬鞍,設(shè)計(jì)參數(shù)從手柄幀。
2,人與受力部件之間的關(guān)系
力接收元件主要是一個(gè)腳蹬和曲柄。功率是由騎車人的腳雙踏板作用力產(chǎn)生曲柄旋轉(zhuǎn)下肢運(yùn)動(dòng)。為了使人省力和有舒適感,必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關(guān)系上下功夫,即研究人體下肢肌肉的收縮運(yùn)動(dòng)與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)換問題。
3、人與傳動(dòng)部件關(guān)系
傳動(dòng)部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。通過驅(qū)動(dòng)鏈條和鏈輪在后輪,人民的力量,和自行車前進(jìn)。傳輸設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分,有一個(gè)高的傳輸效率和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的可靠性,這是可轉(zhuǎn)向。和恒定強(qiáng)度,使用較大的輸出功率固定一個(gè)高的傳輸效率。
4、人與工作部件關(guān)系
工作部件就是車輪,即車圈、輪胎等。一些工作是輪輞和輪胎的車輪。大部分的輪胎,數(shù)量為固體和膨脹。另一方面,騎車人肌肉的車輪被轉(zhuǎn)換為有效地前進(jìn),其中駕駛員的握力被轉(zhuǎn)換成由接地單元產(chǎn)生的制動(dòng)力的同一接地力。自行車,例如制動(dòng)器的設(shè)計(jì)和傳輸?shù)拿總€(gè)部分的大小,如果應(yīng)該集中相干工作騎手的發(fā)射功率,以便具有一個(gè)大小和握手適合駕駛員剎車制動(dòng)適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力可用于設(shè)計(jì),它不會(huì)產(chǎn)生它時(shí)引起的故障足夠的制動(dòng)力。
2.3 影響自行車性能的人體因素
影響自行車性能的人體因素很多,如圖1-2 所示?,F(xiàn)主要分析下述幾點(diǎn):
1.人的體格因素
以身高 H 為基本因素,其它成比例的比例特性體H3。這樣手臂,腿部,高度和扭矩成正比的長度和氣管的響應(yīng)于H,接頭中心,幅度的骨,例如通過一個(gè)步幅,肌肉,主動(dòng)脈,和中斷牙槽骨表面積的生成的區(qū)域,可以認(rèn)為是成比例的H 2。肺功能檢查等,血容量,心臟的能力,可視為比例和H3。作為力的函數(shù)成正比,物理沖擊的輸出性能,理論上是成正比的速度跳躍的能力和H,正比于H2和H3的能力。然而,實(shí)際上每個(gè)人不同的體質(zhì),在許多情況下,超過20%的偏差英寸。
2.人的下肢肌力
自行車騎行的原動(dòng)力,騎自行車為主,到的下肢肌力,驅(qū)動(dòng)力的車手。機(jī)械能騎自行車的人,肌肉骨骼內(nèi)部的化學(xué)能量,肌肉收縮。自行車踏板的旋轉(zhuǎn)被輸出的腿部肌肉的收縮來實(shí)現(xiàn),一般地,它表示較長腿是一個(gè)人的青睞較短腿。通過訓(xùn)練目標(biāo)的人,約每40--50N平方厘米所產(chǎn)生的力,通過肌肉收縮基本上正比于肌肉的橫截面面積可被增加至65N 。
圖1-2 影響自行車性能的人體因素
3.人的輸出功率
人的功率輸出,騎在一個(gè)位置的期間和所述速度比改變時(shí),將改變騎手的體質(zhì),如強(qiáng)度。平均成年男性的最大輸出功率可接著用10秒,約0.7馬力(0.51千瓦)。如果很長一段時(shí)間,其值要小得多,這是一個(gè)持續(xù)的LH,只有約1.0至0.7馬力(0.07至0.15千瓦)。
4.人的腳踏速度
騎自行車,在許多情況下,保持一定的關(guān)系的節(jié)奏人類心臟的跳動(dòng),這是非常有節(jié)奏。健康的心臟60R,70次/分鐘,打輪換的節(jié)奏一般腳/分鐘是比較合適的。它被設(shè)計(jì)為確定常規(guī)設(shè)計(jì)參數(shù)的速度。
5.人的平衡機(jī)能
平衡車手本身是影響摩托車,當(dāng)缺乏平衡的功能,它甚至更好的運(yùn)動(dòng)性能自行車行駛平穩(wěn)性能的一個(gè)重要因素,業(yè)績我們之間良好的平衡如果有,就能夠覆蓋自行車的設(shè)計(jì)這些缺陷。
6.人的手和握力
影響剎車性能的人的因素主要是人的手和影響的人為因素,男人和女人,成人和兒童的主要的制動(dòng)性能的把手,手柄的大小是不一樣的。根據(jù)長期應(yīng)用測試手閘,而不會(huì)引起疼痛,就能獲得必要的減速的希望只有約10%的最大握力。
7 .人的疲勞
人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素,其產(chǎn)生原因有人體因素,也有自行車結(jié)構(gòu)因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負(fù)擔(dān)過大,騎車姿勢不合適,以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外,影響出力因素還有人的最大攝氧量。
2.4 自行車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要素分析
影響自行車性能的因素除了上述人的因素外,還有許多機(jī)械因素,如圖1-3所示。為了獲得自行車較佳的性能,必須把人的因素與機(jī)械因素有機(jī)地結(jié)合起來,以使人一車協(xié)調(diào)。為此,著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。
1.速比
鏈輪直徑比和匹配鏈輪齒輪比的大小一般控制在2.3至4.0。你可以得到一個(gè)關(guān)系時(shí),使用率為騎??在動(dòng)力和必要的所需的速度。右比率,如果它太小,無論怎樣人的力量,因?yàn)樗幌陆禃r(shí),它已被充分提高的速度,我們會(huì)得到大的輸出功率。另外一個(gè)小的比例,規(guī)定的曲軸速度下,需要騎行速度(后輪速度)號如果該比例過大,所需要的踏板力,很容易是一個(gè)大規(guī)模人們作出累。最大強(qiáng)度,期待曲軸點(diǎn)擊負(fù)擔(dān)肌肉的10%左右,選擇速度和比例,以保持恒定的連續(xù)騎行取得了良好的效果。
2.曲柄長度
從杠桿的一般原則傳統(tǒng)自行車的設(shè)計(jì)要考慮較少人類研究,。曲柄過長后,有必要以增加的距離到前擋泥板踏板前軸的中心軸線,以便不擊中(前部中心到中心的距離)。這對汽車的正確姿勢產(chǎn)生影響,勢必增加幀,人會(huì)感到疼痛的腰部。如果為了在高度和腿的長度曲柄的長度考慮,可以使儲蓄和舒適性。通常曲柄長度的基準(zhǔn),取人體身長的 1/10 ,也相當(dāng)于大腿骨長的 1/2 。
3 .三接點(diǎn)位置
正確的騎車姿勢,是由騎車人和自行車三個(gè)接點(diǎn)位置決定的,如圖1-4(a)中所示的鞍座位置 A 、車把位置B 、腳蹬位置C 。按三點(diǎn)調(diào)整法,AB 和AC 約等,一般 AB = ( AC 一 3 ) cm , A點(diǎn)略低于B點(diǎn),約為5cm 。
圖1-3 影響自行車的機(jī)械因素
4 .鞍座位置
鞍座裝得過低,騎行時(shí)雙腳始終呈彎曲狀態(tài),腿部肌肉得不到放松,時(shí)間長了就會(huì)感到疲軟無力;鞍座裝得過高,騎行時(shí)腿部的肌肉拉得過緊,腳趾部分用力過多,雙腳也容易疲勞。騎車時(shí)適當(dāng)?shù)挠昧Σ课皇悄_掌。設(shè)計(jì)或校正鞍座位置高低最常用的方法,這是因?yàn)椋缈梢允擎溳喗M件的指針軸的中指觸摸適當(dāng),是使腋臂的中央部分的鞍的中部附近。各種尺寸的長身體的邀請確定性中指的中心腋下長度,鞍座的高度可以大致確定,我們有一個(gè)特定鏈路。行駛較快的車,鞍座位置要向前移動(dòng),行駛較慢的車,鞍座位置要向后移動(dòng),否則都不利于騎行,如圖1-4 ( b )、( c )所示。
5 .車閘
設(shè)計(jì),將打開力以握力,以適應(yīng)和柵極停止,手掌大小的制動(dòng)力和速度。帶剎車制動(dòng)靈敏度高,還增加增加比例制動(dòng)力電源。制動(dòng)力,如果某種程度的制動(dòng)作用達(dá)到不發(fā)生,則表示突然制動(dòng)設(shè)計(jì)不當(dāng),將被啟用。如果你想在緊急情況下,減速和理想的制動(dòng)動(dòng)力的情況下進(jìn)行操作見表1-1。 。
圖1-4自行設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要素
表1-1 理想的施閘力和減速度
閘把施閘力/N
相對握力%
減速度
說明
60
350
500
10
70
100
0.1g
0.6g
0.8g
控制下坡速度
全剎車
緊急全剎車
注:g=9.8m/s2
2.5 人一車動(dòng)態(tài)特性分析
1 .動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性
穩(wěn)定自行車,運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性的方法是動(dòng)態(tài)平衡的穩(wěn)定性。如圖1-5,穩(wěn)定性和循環(huán)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的行動(dòng),包括在穩(wěn)定的周圍直的方向,它是(a)中。顯然,穩(wěn)定性,對安全駕駛特性是至關(guān)重要的。
2.力學(xué)特性
行駛在地面條件自行車,它具有作用的力線與通過輪胎自行車地面(和車輛重量)的接觸點(diǎn)的橫向力(余量的離心力)的總重量左右。此,當(dāng)騎乘者作為理所當(dāng)然的事,但是具有適合于這種樣式的自行車的更重要的機(jī)械性能的結(jié)構(gòu)。
3 .轉(zhuǎn)向特性
自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)的3種不同狀態(tài):
圖1-5 人-車系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性
傾斜角在里面人體和是相同的。也就是說,(B),如圖1-5所示,當(dāng),騎手和車身中心線重合的中心線,可以轉(zhuǎn)動(dòng)的自行車,即所謂的傾斜旋轉(zhuǎn),騎手傾斜角度,比在新車時(shí)的傾斜角度,在這一點(diǎn)上,參考圖,轉(zhuǎn)動(dòng)所謂向內(nèi)旋轉(zhuǎn)(C)的更大。。騎車者比的汽車時(shí)的傾斜角度的傾斜角度,請?jiān)賲⒖荚搱D,把所謂的外傾轉(zhuǎn)動(dòng),見圖(d)。
2.6 折疊式自行車的構(gòu)成
折疊式自行車的整體構(gòu)成由以下幾大模塊:
(1).車身
在行駛中,車身的造型對整個(gè)行駛的效率有著很大的影響,因?yàn)檐嚿淼脑煨椭苯佑绊懙降氖切羞M(jìn)的阻力。此處設(shè)計(jì)的水陸自行車的車體造型也已達(dá)到最小阻力位佳,通過流體力學(xué),我們可以針對各種造型在水中行進(jìn)時(shí)所受的阻力進(jìn)行分析,核定最佳造型設(shè)計(jì)以達(dá)到最佳運(yùn)動(dòng)效率。
(2).傳動(dòng)系統(tǒng)
通過機(jī)械設(shè)計(jì)我們可以比較確切的分析各種傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)而計(jì)算出總傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率進(jìn)行核算。
(4).導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
正常直線行駛時(shí),導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)不構(gòu)成阻力,設(shè)計(jì)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)應(yīng)簡單便捷為好。
2.7 折疊式自行車方案設(shè)計(jì)
目前自行車設(shè)計(jì)各式各樣,這里的設(shè)計(jì)主要從傳動(dòng)系統(tǒng)方面來結(jié)合設(shè)計(jì)。分析以上性能需求,并根據(jù)本設(shè)計(jì)需要,針對推傳動(dòng)系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)提出以下方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新:
1. 該方案采取大量三角形結(jié)構(gòu),從而確保該產(chǎn)品的穩(wěn)定性及耐用性
2.鏈條傳動(dòng)使動(dòng)力能更好的傳遞,達(dá)到省力的效果。
3. 該產(chǎn)品擁有儲物箱等人性化設(shè)計(jì),提高了該產(chǎn)品的實(shí)用性。
4. 轉(zhuǎn)向由前輪控制轉(zhuǎn)向,并有通過鏈輪帶等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向。
第3章 折疊式自行車主要計(jì)算
3.1功率的計(jì)算
1、輸入功率的計(jì)算
人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時(shí)間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力( 0.51 kw ) ,但只能能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時(shí)間長,其值要小得多,持續(xù) lh ,大約只有 1.0-0.7馬力(0.07-0.15kw)。自行車運(yùn)動(dòng)是很有節(jié)奏的,其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關(guān)系。健康人的心臟跳動(dòng)為70 次/min ,一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動(dòng)較為合適。設(shè)計(jì)時(shí)以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。但本次設(shè)計(jì)內(nèi)容為一休閑式娛樂工具,故對體力要求不能有過多要求。我們根據(jù)腳踩蹬的力量來計(jì)算在娛樂為主的休閑前提下的輸出功率 。
以此為參考,正常人踩蹬自行車的力量約為30~40N,娛樂情況下我們估算為30N,踩蹬速度適當(dāng)?shù)娜?轉(zhuǎn)/秒,
故本次設(shè)計(jì)的人的輸出功率為
(180mm為一般自行車的踩踏杠的長度)。
2、 傳動(dòng)效率
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得:
踩踏關(guān)節(jié)的損失:=0.97
鏈傳動(dòng)的損失:=0.96
滾動(dòng)軸承:=
軸系效率:=0.98
由以上算出的總的傳動(dòng)效率:
==0.83
所以明輪的輸出功率為
3.2 傳動(dòng)比
根據(jù)傳動(dòng)比的一般分配原則,我們應(yīng)該使各級傳動(dòng)的承載能力接近相等,考慮到在騎乘自行車時(shí)一般分配的傳動(dòng)比為2.5左右,為了適應(yīng)和習(xí)慣在陸地上的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣及降低生產(chǎn)成本,我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動(dòng)比為2.5的傳動(dòng)比。
3.3 前后鏈輪之間的鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.3.1 設(shè)計(jì)要求
確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)、鏈輪齒數(shù)、、鏈輪結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、潤滑方式、張緊裝置
已知設(shè)計(jì)條件:低速平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn),傳遞功率,主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速,從動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速,傳動(dòng)2.5。
3.3.2 設(shè)計(jì)過程
(1)選擇鏈輪齒數(shù)、
在17-114之間選取齒數(shù)。
(2)計(jì)算當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率
根據(jù)鏈傳動(dòng)的工作情況、主動(dòng)鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù),將鏈傳動(dòng)的功率修正為當(dāng)量的單排計(jì)算功率
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表9-6得
,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-13得
,由于是單排鏈,所以
故
(3)設(shè)出鏈條型號和節(jié)距
鏈條型號根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計(jì)算功率和主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速從相關(guān)引用書本可找出。從相關(guān)引用書本來設(shè)定鏈條節(jié)距p 。
設(shè)出鏈條型號為:08A
設(shè)出鏈條節(jié)距為:12.7
(4)算出鏈節(jié)距、中心距
預(yù)設(shè)中心距,按下式子計(jì)算鏈節(jié)數(shù)
將圓整為偶數(shù)
鏈傳動(dòng)的最大中心距為:
式子里,---中心距計(jì)算系數(shù),找書查到值=0.24907
(5)計(jì)算鏈速,確定潤滑方式
根據(jù)鏈速V,查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖9-14得,潤滑方式為定期人工潤滑
(6)計(jì)算鏈傳動(dòng)在軸上的壓軸力
有效圓周力N
壓軸力==1.10x59.49=65.439 N
(7)設(shè)計(jì)總結(jié)
鏈輪
大鏈輪
小鏈輪
齒數(shù)
45
18
分度圓直徑()
181.43
73.41
齒頂圓直徑()
186
80.00
齒根圓直徑()
173.51
65.49
分度圓弦齒高()
3.00
4.00
齒側(cè)凸緣直徑()
<164.25
<58.71
節(jié)距()
12.7
軸間距()
623.148
鏈長()
1270
鏈節(jié)數(shù)()
130
鏈速()
0.57
鏈號
08A
3.4 軸的設(shè)計(jì)
3.4.1鏈輪上力的計(jì)算
軸上傳遞的功率=X0.96X0.97X0.97=30.63 w
轉(zhuǎn)矩=9550000=9550000x30.63/150=1950110N.mm
3.4.2材料
可選軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。
3.4.3計(jì)算軸的最小直徑
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3可取=120,
由于軸的直徑小于100mm,且由3個(gè)鍵槽,故將軸徑增加15%,即
d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm
將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑,取d=10 mm
3.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1、軸的外形結(jié)構(gòu)
2、根據(jù)軸向定位的要求,確定軸的各段直徑和長度。
(1)、根據(jù)飛輪內(nèi)徑可得d67=30 mm,根據(jù)飛輪的寬度可得出L67=20 mm,右側(cè)采用軸肩定為,取d78=38 mm,L78=11 mm。
(2)、初選深溝球軸承D6204,其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm,根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。
(3)、5處為一定位軸肩,故取d56=d89=25 mm,根據(jù)裝配關(guān)系,計(jì)算得L56=L89=383 mm 。
(4)、3處為一定位軸肩,故取d23=d910=16 mm,根據(jù)裝配關(guān)系,計(jì)算得L23=L910=33 mm。
(5)、1處為軸的最小直徑d=10 mm,攻螺紋,與螺母配合,選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》的螺母厚度m=5 mm,由于采用雙螺母預(yù)緊,故取L12=L1213=19 mm。
(6)、4處為一定位軸肩,所以取d34=d1011=18 mm,根據(jù)裝配關(guān)系計(jì)算得出,L34=L1011=40 mm。
至此已經(jīng)確定了軸的各段長度和直徑。
3.5軸的校核
需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí),若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角;當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí),則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí),要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處,但通??沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度(誤差<%3).
當(dāng)軸的各段直徑相差不大,計(jì)算精度要求不高時(shí),可看做等直徑,采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度,花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算;的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁,其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角,然后疊加,注意方向符號,在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加,不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。
:通過受力分析,
最大撓度:
查【1】表3-12許用撓度;
。
3.6鍵的校核
鍵和軸的材料都是鋼,由【4】表6-2查的許用擠壓應(yīng)力,取其中間值,。鍵的工作長度,鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式(6-1)可得
可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了,鍵的標(biāo)記為:
3.7 軸承的校核
⑴、軸軸承的校核
Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206,其基本額定負(fù)荷為19.5KN, 由于該軸的轉(zhuǎn)速是定值,所以齒輪越小越靠近軸承,對軸承的要求越高。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,應(yīng)該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進(jìn)行校核。
②軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
∴
受力
根據(jù)受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為:
在水平面:
在水平面:
∴
④因軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊載荷,又由于不受軸向力,【4】表13-6查得載荷系數(shù),取,則有:
⑤軸承的壽命計(jì)算:所以按軸承的受力大小計(jì)算壽命
故該軸承6206能滿足要求。
⑵、其他軸的軸承校核同上,均符合要求。
第4章 三維圖的設(shè)計(jì)
4.1 車把組件
圖4.1 車把組件
4.2 車架
圖4.2 車架
4.3 前輪組件
圖4.3 前輪組件
4.4 后輪組件
圖4.4 后輪組件
4.5 座椅組件
圖4.5 座椅組件
4.6 鏈條組件
圖4.6 鏈條組件
4.7 整車裝配
圖4.7 整機(jī)裝配
結(jié) 論
經(jīng)過幾個(gè)月的努力,通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì),我對機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的擬定有了一定的認(rèn)識,機(jī)械傳動(dòng)部件的選用原則,機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)計(jì)算方案的原理等方面都有了一定的認(rèn)識。并且在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下完成了此次折疊式自行車的畢業(yè)設(shè)計(jì),從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的資料到確定總體方案,機(jī)械傳動(dòng)部件的選型,最后到撰寫說明書,這是一個(gè)學(xué)習(xí)的過程,更是一個(gè)實(shí)踐的過程。此次設(shè)計(jì),我認(rèn)為最重要的事情就是讓我明白了,無論做什么事情,要想做好,必須態(tài)度端正;要善于學(xué)習(xí),時(shí)刻學(xué)習(xí);做事要嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真,細(xì)致、不怕吃苦,還要有創(chuàng)新精神。
在大學(xué)四年當(dāng)中,我接觸和吸收了大量機(jī)械知識,通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì),讓我能有機(jī)會(huì)把學(xué)到的理論知識用到實(shí)踐中。在今后的學(xué)習(xí)生活中,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)歷將起到重要幫助作用,通過設(shè)計(jì)使我更加接近生產(chǎn)實(shí)際,鍛煉了將理論運(yùn)用于實(shí)際的分析和解決實(shí)際問題的能力,鞏固、加深了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識。
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致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題,在此特別感謝。XX老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此,謹(jǐn)向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。
在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件,讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題,在此特別感謝。
理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用;能夠培養(yǎng)自己自學(xué)和與人合作的能力。
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可折疊
自行車
設(shè)計(jì)
10
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可折疊自行車的設(shè)計(jì)含10張CAD圖帶開題,可折疊,自行車,設(shè)計(jì),10,cad,開題
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