《指導學生作業》“腳踏車設計製程”產品企劃書 廖昭昌指導 許銘峰撰

工作流程

           

 


        1.

腦力激盪 製作委託人以及設計人員一起發想

 2.決定概念 決定產品方向、年齡層

3.觀察 市場調查及同類型市售產品比較

4.情境提案 假設產品使用情境並提出多個提案

 5.草模 提供客戶參考以及選擇

6.原型 樣搞 最後確認產品以及修正

7.工廠製作 開始生產

 8.完成 開始販售

 

腳踏車由來

法國有一位名叫希布拉哥的人,他每天都要走很長的路去工作,實在又累又花時間,他常常想:「有什麼方法可以不要走路呢?」
有一天,他走在路上,看到一個小孩坐在木馬上搖呀搖的玩著。
「如果我把木馬裝上輪子,它不就能跑起來了嗎?」希布拉哥想著。於是,他在木馬上裝了兩個木製的輪子,木馬真的跑了起來。
「木馬來了,快讓開!」希布拉哥騎著木馬,雙腳踏著地面向前跑,路上的人都趕快讓開。騎著騎著,遇到下坡,輪子轉得很快,他停不下來,「碰」的一聲,木馬撞到路邊的樹,他也跌得鼻青臉腫。原來他發明的「木馬」沒有把手和煞車。
後來,有一位德國人凡德拉加以改良,裝上把手,把這部車子叫做「奔跑機」。他騎著奔跑機在路上跑。
「看,那個怪人坐在兩個輪子上向前跑呢!」路人驚奇的喊著。
凡德拉高興的說:「哈哈!可以控制方向,就不會撞到人了。」
奔跑機又經過人們不斷的改良,尤其是加上了踏板和鏈條以後,使它的速度更快,也更省力。直到今天,腳踏車還是人們非常喜歡的代步工具呢!

 

     腳踏車的介紹

自行車,亦稱腳踏車或單車,臺灣話另稱孔明車或鐵馬,是通常二輪的小型陸上車輛。一般以人騎上腳踩踏板而驅動之。英文bicyclebi-意指二而cycle意指輪。在中國大陸、台灣、澳門和新加坡,通常稱為「自行車」或「腳踏車」,在香港則通常稱為「單車」。
很多國家和地區認爲自行車是車輛,常常要求適當配備甚至是要向政府相關部門登記領取車牌後始得上路。有些地方要求自行車用燈,像是夜間行車時。
中華人民共和國的交通法規將自行車列為一種非機動車。
中華民國政府的交通法規將腳踏車列爲一種人力慢車。臺灣的慢車類似中國大陸的非機動車。
腳踏車歷史

法國人西夫拉克在一個下雨天,在街頭被經過的四輪馬車濺了一身泥,這一濺使他突發奇想:四輪馬車這麼寬,應當把馬車順著切掉一半,四個車輪變成前後兩個車輪……於是1791年第一架代步的「木馬輪」小車誕生了。這輛小車有前後兩個木質的車輪,中間連著橫梁,上面安了一條板凳,像一個玩具。這輛「木馬輪」雖然既沒有傳動鏈條,又無轉向裝置,但一般被認為是人類最早的自行車。
1818
年,德國看林人德萊斯也製做了一輛兩輪車,他在前輪上加上了一個控制方向的車把,可以改變前進的方向。但是騎車時依然要用兩隻腳蹬地,才能推動車子向前滾動。

1840年,英格蘭的鐵匠麥克米倫,在德萊斯發明的木輪車的基礎上進行改進。他在後輪的車軸上裝上曲柄,再用連桿把曲柄和前面的腳蹬連接起來,並且前後輪都用鐵制,前輪大,後輪小。這樣人的雙腳終於真正離開地面,由雙腳的交替踩動帶動輪子滾動車輛前行。

1842年,麥克米倫騎上這種車,一天跑了20千米。
1861
年,法國的米肖父子,在前輪上安裝了能轉動的腳蹬板,車子的鞍座架在前輪上面。他們把這輛車冠以「自行車」的雅名,並1867年在巴黎博覽會上展出。
從西夫拉克一直到雷諾,他們製做的自行車與現代自行車差別較大,這種不帶鏈條傳動系統的自行車為了提高速度只能通過提高前輪的直徑來實現,由此造成車輛極高,前輪的直徑甚至超過了普通人的身高,騎自行車變成了一項相當危險的運動,當騎行者摔倒在地的時候往往會受傷。

真正具有現代化形式的自行車在1874年誕生。英國人羅松在自行車上別出心裁地裝上鏈條和鏈輪,用後輪的轉動來推動車子前進。
1886
年英國的機械工程師斯塔利,從機械學、運動學的角度設計出了新的自行車樣式,裝上前叉和車閘,前後輪大小相同,以保持平衡,並用鋼管製成了菱形車架,還首次使用了橡膠車輪。斯塔利不僅改進了自行車的結構,還改制了許多生產自行車部件用的機床,為自行車的大量生產和推廣應用開闢了寬闊的道路,因此他被後人稱為「自行車之父」。他所設計的自行車車型與今天自行車的樣子已經基本一致了。
1888
年,愛爾蘭的獸醫鄧洛普,從醫治牛胃氣膨脹中得到啟示,將自家花園用來澆水的橡膠管粘成圓形並打足氣裝在自行車上,這是充氣輪胎的開端。充氣輪胎是自行車發展史上的一個劃時代的創舉不但從根本上改變了自行車的騎行性能,而且完善了自行車的使用功能。


腳踏車種類


1.
公路車(Road Bike)
專門設計用來在公路上運動競速的車種,車架方面採線條優美的設計,有減低風阻的下彎把手設計,較細的低阻力外胎,且輪徑比一般的登山越野車都大,能不用花太大的力氣就可以輕鬆的前進,車架材質部份,是採用超輕量化的材質。


2.
山地車(登山車 Mountain Bike)
設計為騎乘於山區的車種,通常具有變速器可變換省力或快速的檔位,有些會在車架安裝避震器,部份的輪胎胎皮是巧克力胎紋以便於在無鋪面的路面騎乘。
3.
休閒車
4.
旅行車(Touring Bike)
5.
折疊車(Folding Bike)
是為了便於攜帶與裝進車內而設計的車種,有些地方的鐵路及航空等公共交通工具允許旅客隨身攜帶可折疊收合並裝袋的腳踏車。

 

騎腳踏車的好處


減少污染
節省油費
兼具健身功能

目前全球都掀起了一陣腳踏車風,不外乎是響應綠色地球,都選擇盡量少開車,多騎自行車。

 

腳踏車製作過程

 

電腦繪製車架尺寸以及形狀(圖片略)

 測量碳纖維支架重量(表格略)

 支架組合(圖片略)

 重點部位強化(圖片略)

 裝置輪軸以及配線(圖片略)

完成(圖片略)

 腳踏車的疑問

為何只有還不太會平衡的小孩或 身體有障礙的 人士 才騎乘三輪的腳踏(機)車呢?

想一想,小孩子騎三輪腳踏車直線行進時很安穩,

但是如果從斜坡上滑下(較快速),

且方向稍有偏轉時,是不是很危險呢?

由於 物體本身的慣性,當車體轉彎時,慣性仍想依照原來的方向行進,若重心過高,車速過快或是轉彎太急,即使摩擦力足夠提供轉彎時所需的向心力,但是同時對質心所產生的力矩,會使的車體旋轉(翻倒),是很危險的。

腳踏車在靜止時,是完全不穩定的(需要另一隻腳來支撐)。

  但是行進轉彎時,可以藉由人與車體的傾斜產生反方向的力矩來減少,由摩擦力所產生向外翻倒的力矩,自然就比較穩定。或是從輪子的接觸點來看,當 身體與車體傾斜的方向,

正好在 摩擦力與正向力合力的同一方向時,則沒有任何力矩。如下圖:(略)

但是三輪的車子則無法如此偏轉,因此在高速時反而變成不穩定。

雖然雙輪腳踏車在靜止時並不穩定,但是在行進中的腳踏車,由於輪胎所具有的角動量,對於車體有一定的平衡作用。

因此 雙手不扶著車把,在一定速度以上,車子一樣可以維持前進不倒下。

另外 腳踏車的車輪設計上,更有另一個特殊的設計,更加幫助車子的穩定性。如圖:(略)

注意 前車輪的支架的沿線並不通過車輪與地面的交接點,而是稍微前面一些。

當車子向左側傾倒時,將會產生力矩使得車把也向左側轉彎。

於是使得車子恢復直立而回到平衡處。

若是讓前輪支架的沿線通過車輪與地面交點的後方,則作用恰相反,很容易倒下。

只要沿線在交接點之前便是穩定平衡狀態,當然相距越遠則平衡性越好,

  但是轉彎時也會越不容易。(較費力)

通常小孩子的腳踏車前端支架是直的,因此平衡性較好。(如上圖)

但是成人騎的單車則支架處會稍微往後彎,使得沿線恰在交接點前端一些。則較容易轉彎,但也需要較高的平衡性(人體重心的  移動)。如同小孩子的三輪車一般,早期的腳踏車踏板是裝在前輪上,腳踏著踏板前進,為了使得腳踏的速度小於車輪的速度,前輪必須很大才方便。於是腳踏板轉一圈,可以行進較長的距離。如下圖(略) 19 世紀的產物,雖然在平地上很方便,但是上坡時可就踩不動了。

(腳板踏的力量要較大)。

前輪驅動很不方便,輪子轉腳要跟著轉。且腳到踏板的距離要跟身高配合。

現代則改為 後輪驅動,再加上利用輪軸與絞鍊的組合,前輪可以輕易的轉動。

產品定義:

 

腳踏車類型:摺疊腳踏車

使用者類型:上班族

腳踏車材質:採用碳纖維

 

動機:

  目前上班族都忙於工作,都沒有時間好好運動,再加上有些人們都是住在公寓,並沒有地方可以放運動器材,所以才會想到折疊腳踏車,再搭配質地輕的碳纖維,可以輕鬆的攜帶,讓上班茲無可以隨時隨地的騎著自行車運動。

 

目標:

  希望可以達成每個家庭至少都有兩台腳踏車,讓每個人都可以輕鬆的擁有腳踏車。

市售產品比較(表略)

 

 目前因為全世界都非常風靡自行車,所以設計以及款式都層出不窮,但是相對的,價格都是上萬塊,這對於有些家庭可能是無法接受的,所以希望可以把自行車等於設計但是不等於昂貴!

 

ndsc

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