宁波大红鹰学院
《机械设计基础》大作业报告 课 程 名 称： 机械设计基础
项目名称： 未来自行车设计
分 院： 机械与电气工程学院
班 级： 13工业设计2班（本）
姓 名： 项定花
学 号： 1322330837
目 录
一、市场调研 ............................................. 3
二、设计草图（另起一页） ................................ 16
三、产品结构分解图 ...................................... 17
四、产品效果图 .......................................... 22
五、未来的功能 .......................................... 23
一、市场调研
（一）自行车发展趋势
1、自行车的过去
自行车是人类发明的最成功的一种人力机械之一，它是由许多简单机械组成的复杂机械。清朝康熙年间，黄履庄潜心研制了自行车。《清朝野史大观》记载：“黄履庄所制双轮小车一辆，长三尺余，可坐一人，不须推挽，能自行。行时，以手挽轴旁曲拐，则复行如初，随住随挽日足行八十里。”由此可见，他制造的自行车，前后各有一个轮子，骑车人手摇轴旁曲拐，车就能前进，这是史料最早记载的自行车。
1790年，有一名法国人名叫西夫拉克，经过反复试验，1791年第一架代步的“木马轮”小车造出来了。这辆最早的自行车是木制的，它的结构比较简单，既没有驱动装置，也没有转向装置，骑车人靠双脚用力蹬地前行，改变方向时也只能下车搬动车子。即使这样，当西夫拉克骑着这辆自行车到公园兜风时，在场的人也都颇为惊异和赞叹。如图1所示。
图 1 西夫拉克 1791年
1816年，在德国有个看林人名叫德莱斯，他每天从村东的这一片树林，走到村西的另一片树林，年年如此。他想：如果人坐在车子上，走走停停，随心所欲，不是很潇洒吗？德莱斯开始制作木轮车，样子跟西夫拉克造的差不多。不过，在前轮上加了一个控制方向的车把子，以改变前进的方向。但是骑车时依然要用两只脚，一下一下地蹬踩地面，才能推动车子向前滚动。从此法国人大量进行仿制，一时间，巴黎街头涌现出成百上千的自行车。1830年，法国政府还为邮差配备了自行车作为交通工具。如图2所示。
图 2 德莱斯1817
1840年，英格兰的铁匠麦克米伦，他在德莱斯自行车后轮的车轴上装上曲柄，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用铁制的，前轮大，后轮小。当骑车人踩动脚蹬，车子就会自行运动起来，向前跑去。如图3所示。
图 3 克米伦 1840
1861年，法国的米肖父子，原本职业是马车修理匠，他们在前轮上安装了能转动的脚蹬板；车子的鞍座架在前轮上面，这样除非骑车的技术特别高超，否则就抓不稳车把，会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以“自行车”的雅名，并于1867年在巴黎博览会上展出，让观众大开眼界。如图4所示。
图4 米肖1861
1869年，英国的雷诺看了法国的自行车之后，觉得车子太笨重了，开始琢磨如何把自行车做得轻巧一些。他采用钢丝辐条来拉紧车圈作为车轮；同时，利用细钢棒来制成车架，车子的前轮较大，后轮较小。从而使自行车自身的重量减小一些。从西夫拉克开始，一直到雷诺，他们制作的5种型式的自行车都与现代自行车的差别较大。如图5所示。
图 5 雷诺1869
2、自行车的现代
真正具有现代形式的自行车是在1874年诞生的。英国人劳森在1874年的一年时间里，别出心裁地在自行车上装上了链条和链轮，用后轮的转动来推动车子前进。但仍然是前轮大，后轮小，看起来不够协调，不稳定。
1886年，英国的约翰.k.斯塔利，是一位机械工程师，从机械学，运动学的角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了前叉和车闸，前后轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了橡胶车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产和推广应用开辟了宽阔的前景，因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。如图6所示。
图 6 约翰.k.斯塔利 1886
1888年，爱尔兰的兽医邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，他把家中花园里用来浇水的橡胶管粘成圆形，打足了气，装在自行车轮子上，前往参加骑自行车比赛，居然名列前茅，引起了人们极大的兴趣。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举，它增加了自行车的弹性，不会因路面不平而震动；同时大大地提高了行车速度，增大了车轮与路面的摩擦力。这样，就根本上改变了自行车的骑行性能，完善了自行车的使用功能。自行车技术也完成了向商业化的转化，批量生产并投入市场。如图7、图8所示。
图7 1960年 图8 1960年
3、自行车的未来
随着社会的进步，人们的生活水平与思想的进步，未来的自称车会更加注重环保、智能、高效、安全、健康。例如：未来的自行车可能有脚踏板，但是完全由燃料电池驱动，不会对环境造成污染，速度甚至可以与摩托车比拟，长距离骑行，人不会感觉到很疲惫。其次自行车的用材上会更加保证它的轻薄度，但却很坚固。在智能化上，自行车将于手机APP相结合，使用者通过手机操作就能对自行车进行一系列的控制，例如自行车的上锁与解锁，收缩，自行车的语音播报路程、时间等等。
（二）各式自行车的适用人群
1、普通单车
一般指坤车，骑行姿势为弯腿站立式，优点是舒适度较高，长时间骑行不易疲乏。缺点是弯腿姿势不易加速，且普通自行车零件多采用非常普通的零件，也
难以达到很高的速度。适合学生，上班族骑行。
图9普通单车
2、公路单车
用来在平滑公路路面上使用的车种，由于平滑路面阻力较小，公路自行车的设计更大考量高速，往往使用可减低风阻的下弯把手，较窄的高气压低阻力外胎，挡位较高，且轮径比一般的登山越野车都大，由于车架和配件不需像山地车一样需要加强，所以往往重量较轻，在公路上骑行时效率很高。由于车架无需加强又往往采用简单高效的菱形设计，公路车是最为优美的自行车。适合旅游一族的骑行。
图10 公路单车
3、健身单车
健康、时尚、新概念 全新理念设计的健身自行车，最主要的特点就是手脚双动力，时速可达40km/h；做功方式多、健身效果好。骑行本自行车时，手脚可同时对自行车驱动做功，也可单独用手或脚驱动做功。采用脚拉脚蹬直线式、手拉摆杆摆动式做功方式，既提高了自行车的行驶速度，又锻炼了腿部肌肉、臂部肌肉。获得多项国家专利，适应于中老年人作代步健身的交通工具之用，也可适应于年轻人作旅游娱乐之用。
图11 健身单车
3、场地单车
用于在室内极其平滑的椭圆形赛道上使用的自行车，这种自行车没有车闸（刹车用的），没有变速器，且没有可逆转的飞轮。此种自行车适合专业比赛人群专用。
图12 场地单车
4、山地单车
山地自行车起源于1977年美国旧金山。设计为骑乘于山区的车种，通常具有变速器可变换省力或快速的档位，有些会在车架安装避震器，部分的轮胎胎皮是巧克力胎纹以便于在无辅助的自行车面的路面骑乘。山地车零件的尺寸一般为英制单位。车圈为24/26/29英寸，轮胎尺寸一般为1.0-2.5英寸。车架尺寸也以英制为单位，例如14"、17"、19"来表示车架尺寸的大小。详细分为很多类别，我们常见到的一般为xc类。可变速，胎纹粗抓地力好，适合越野，有减震系统减小颠簸。整体强度较大抗冲击能力强。相比普通自行车强力骑行时更不易损坏。可以满足爱好越野式的人群使用。
图13 山地单车
5、速降单车
速降自行车，也称落山自行车。是一种极具挑战性的活动。骑手利用特制的DH自行车在山坡上滑翔，甚至坠山来寻求刺激。活动多在山脊、矿洞、雪地等地带开展。奥地利人利用DH创造出210.4KM/H的世界纪录。速降自行车的车架角度与山地自行车有所区别，零件与山地自行车一样都为英制单位。进行此项活时必须佩戴头动盔、护甲等装备。前叉减震的行程比山地自行车及XC自行车要长。轮胎宽度一般超过2英寸。此自行车适合敢于挑战，寻求冒险的年轻人群使用。
图14 降速单车
6、儿童单车 儿童单车又称儿童自行车、儿童脚踏车，中国大陆、台湾、新加坡，通常称其为“儿童自行车”或“儿童脚踏车”；在港澳则通常称其为“儿童单车”。 儿童自行车的链罩是必不可少的，鞍座最高高度等于或大于560mm的儿童自行车应装一只盘链罩或其它防护装置以遮住链条和链轮上啮合部的外表面，当链条全部啮合在链轮上时，盘链罩应在直径方向上超出链条的外侧面，不用盘链罩而用其它防护装置的，则遮住范围应延至链轮齿初始进入链条两侧片的那一点起沿链条量到
至少25mm处。鞍座最高高度低于560mm的儿童自行车应装有一只链罩，它要完成遮住链条、链轮和飞轮的外表面和边沿，还要遮住链轮以及链条和链轮啮合处的内表面，以防小孩手指伸入其中受到伤害。
图15 儿童单车
7、旅行单车
由公路自行车发展而来，适合远程、自给自足的旅行，有较舒适放松的车架几何设计，能够负重，有很低的档位，使用较宽的车胎，配件选择方面追求可靠耐用而不太侧重减轻重量，往往是用山地车脚踏板。为山地演变而来。绝大部分同山地相同但配置较灵活。例如车把可以换成蝴蝶形状的可以用很多姿势来把减小长时间中的疲劳。前叉也可以装减震或不减震的。车轮可以是700c或者26寸。但刹车一般都为v刹。可以很方便的加装货架，瓦盖，驼包。总之所有的改动都是为了增加耐用性和减小在长途中疲劳感的产生。
图 16 旅游单车
8、死飞单车
死飞车起源于场地自行车，飞轮是固定的，向前踩车子向前，向后踩则车子向后，后有一些另类的自行车爱好者利用废弃的场地车作为工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且价格低廉，同时需要一定的骑行技术。这些特点使得它在英美等国家的自行车爱好者中很快流行开来，并成为一种街头文化。各大自行车
品牌也进行跟进，开发及推广死飞车车种，使之在大众中普及开来，成为都市最流行的自行车款式。纯粹的死飞车需要一定的技术，并有危险性，所以这些厂商开发的产品，是死飞和活飞两用的，并装有刹车，以保证安全。适合街头人群骑行。
图17死飞单车
9、多人单车
又称为协力车，由两人以上协同出力，由第一位控制方向。多用于旅游景点供情侣、家庭、朋友们游玩使用。
图18多人单车
10、折叠单车
是为了便于携带与装进车内而设计的车种，有些地方的铁路及航空等公共交通工具允许旅客随身携带可折叠收合并装袋的自行车。适合上班族、学生族以及出游的人群骑行。
图19折叠单车
11、小轮车
又称BMX，分平花，街式，土坡等很多种类每种玩法也不尽相同，另外此
图片不是BMX是一款概念化的攀爬自行车。这类自行车适合年轻一族骑行。
图20小轮车
12、技术车
技术车一种专门用于极限运动的自行车，这类车为了更适合特技表演而作出了不少改造，比如更轻量化但坚固异常的车身，没有变速器，没有置放架，甚至移去了刹车机制。这类自行车适合杂技表演的人群使用。
图21 技术车
(三)自行车的缺陷分析
骑不快、骑不远、重量重、复杂度高 舒适度低、操控需技巧、磨耗大、需细致保护等。以A同学为对象进行采访分析，如表1所示。
表 1 自行车的缺点分析
二、设计草图
三、产品结构分解图
(一)基本构造
自行车有车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中，其基本部件缺一不可。
图22 自行车的基本构造
(二)车身系统
车身包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉等部件，是自行车的主体。 车架：构成自行车的基本结构体，是自行车的骨架和主体，其他部件直接或间接安装在车架上。
车把：连接握把的金属杆子，另外剎车拉杆也是连接在这裡，主要是以杠杆原理去控制方向。
前叉部件：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管相配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件必须具有足够的强度等性质。
鞍座：用于乘坐，可调节高度。
图23车身系统
(三)转向系统
转向系统由车把、把立、碗组、前叉等部件组成。
车把：连接握把的金属杆子，另外剎车拉杆也是连接在这裡，主要是以杠杆原理去控制前轮方向。自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。
把立：自行车把立俗称自行车龙头，直接掌控着自行车的行驶方向，它操控的灵活性跟把立的高度和长度都有直接的关系。总上管越长，上身就越伸展，越容易发力，但带来的问题就是重心前移，操控性能下降。相反，上管较短时，你就能够挺直上身，获得良好的操控性和视野，当然发力就没那么自如了。除了水平方面的长度，在垂直方面，把立和座垫的高度差同样有影响。把立可以通过使用前叉垫环，甚至反装来调整和座垫的高度差。把立越低，越容易发力，操控性也越差，对脖子和手臂的压力也越大；反过来则刚好相反。
碗组：山地车碗组起到使前叉、车把跟车架头管连接的作用。并且使前叉、车把在车架头管中活动自如（碗组内含轴承）。
前叉：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件具有足够的强度等性质。
图24 转向系统
(四)传动系统
图25 传动系统
图26 传动原理
自行车是传动式机械，它的传动系统包括：由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。齿轮比为:主动轮对被动轮的齿
数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周。两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。以g代表齿轮比，C代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：g=c/f 。传动比（传动系数）为：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即： d=c/f×b=gb 由此可见，齿轮比确定之后，传动比是与后圈直径成正比的。传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动 ，行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以 M代表传动行程，π代表圆周率（此为常数，π＝3．14），它 们之间关系用公式来表示。即：M=Dπ=C/F×b×π 。
脚蹬：脚蹬部件：脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置，自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄，牙盘，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。
脚踏：可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能，可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。
中轴：就是装在车架五通内的用于连接左右曲柄的转动部件。
曲柄：松动的曲柄经常会发出喀嚓声。检查曲柄问题时，先将曲柄转至水平位置，同时用力将两侧曲柄向下压，再转动曲柄180度，重复同样的动作。如果曲柄会晃动，则应将曲柄固定螺栓拴紧。新自行车的曲柄要经常进行这种检查。
链条：链条又称车链、滚子链，安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进。
链轮：用高强度钢材制成，保证其达到需要的拉力。 后轴：用来固定齿轮自行车。
飞轮：飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端，与链轮保持同一平面，并通过链条与链轮相连接，构成自行车的驱动系统。多级飞轮是在单级飞轮的基础上，
增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。 （五）其他附件系统
制动系统：刹车手把、刹车线、刹车器。它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶,确保行车安全。
图27 制动系统
四、产品效果图
五、未来的功能
宁波大红鹰学院
《机械设计基础》大作业报告 课 程 名 称： 机械设计基础
项目名称： 未来自行车设计
分 院： 机械与电气工程学院
班 级： 13工业设计2班（本）
姓 名： 项定花
学 号： 1322330837
目 录
一、市场调研 ............................................. 3
二、设计草图（另起一页） ................................ 16
三、产品结构分解图 ...................................... 17
四、产品效果图 .......................................... 22
五、未来的功能 .......................................... 23
一、市场调研
（一）自行车发展趋势
1、自行车的过去
自行车是人类发明的最成功的一种人力机械之一，它是由许多简单机械组成的复杂机械。清朝康熙年间，黄履庄潜心研制了自行车。《清朝野史大观》记载：“黄履庄所制双轮小车一辆，长三尺余，可坐一人，不须推挽，能自行。行时，以手挽轴旁曲拐，则复行如初，随住随挽日足行八十里。”由此可见，他制造的自行车，前后各有一个轮子，骑车人手摇轴旁曲拐，车就能前进，这是史料最早记载的自行车。
1790年，有一名法国人名叫西夫拉克，经过反复试验，1791年第一架代步的“木马轮”小车造出来了。这辆最早的自行车是木制的，它的结构比较简单，既没有驱动装置，也没有转向装置，骑车人靠双脚用力蹬地前行，改变方向时也只能下车搬动车子。即使这样，当西夫拉克骑着这辆自行车到公园兜风时，在场的人也都颇为惊异和赞叹。如图1所示。
图 1 西夫拉克 1791年
1816年，在德国有个看林人名叫德莱斯，他每天从村东的这一片树林，走到村西的另一片树林，年年如此。他想：如果人坐在车子上，走走停停，随心所欲，不是很潇洒吗？德莱斯开始制作木轮车，样子跟西夫拉克造的差不多。不过，在前轮上加了一个控制方向的车把子，以改变前进的方向。但是骑车时依然要用两只脚，一下一下地蹬踩地面，才能推动车子向前滚动。从此法国人大量进行仿制，一时间，巴黎街头涌现出成百上千的自行车。1830年，法国政府还为邮差配备了自行车作为交通工具。如图2所示。
图 2 德莱斯1817
1840年，英格兰的铁匠麦克米伦，他在德莱斯自行车后轮的车轴上装上曲柄，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用铁制的，前轮大，后轮小。当骑车人踩动脚蹬，车子就会自行运动起来，向前跑去。如图3所示。
图 3 克米伦 1840
1861年，法国的米肖父子，原本职业是马车修理匠，他们在前轮上安装了能转动的脚蹬板；车子的鞍座架在前轮上面，这样除非骑车的技术特别高超，否则就抓不稳车把，会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以“自行车”的雅名，并于1867年在巴黎博览会上展出，让观众大开眼界。如图4所示。
图4 米肖1861
1869年，英国的雷诺看了法国的自行车之后，觉得车子太笨重了，开始琢磨如何把自行车做得轻巧一些。他采用钢丝辐条来拉紧车圈作为车轮；同时，利用细钢棒来制成车架，车子的前轮较大，后轮较小。从而使自行车自身的重量减小一些。从西夫拉克开始，一直到雷诺，他们制作的5种型式的自行车都与现代自行车的差别较大。如图5所示。
图 5 雷诺1869
2、自行车的现代
真正具有现代形式的自行车是在1874年诞生的。英国人劳森在1874年的一年时间里，别出心裁地在自行车上装上了链条和链轮，用后轮的转动来推动车子前进。但仍然是前轮大，后轮小，看起来不够协调，不稳定。
1886年，英国的约翰.k.斯塔利，是一位机械工程师，从机械学，运动学的角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了前叉和车闸，前后轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了橡胶车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产和推广应用开辟了宽阔的前景，因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。如图6所示。
图 6 约翰.k.斯塔利 1886
1888年，爱尔兰的兽医邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，他把家中花园里用来浇水的橡胶管粘成圆形，打足了气，装在自行车轮子上，前往参加骑自行车比赛，居然名列前茅，引起了人们极大的兴趣。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举，它增加了自行车的弹性，不会因路面不平而震动；同时大大地提高了行车速度，增大了车轮与路面的摩擦力。这样，就根本上改变了自行车的骑行性能，完善了自行车的使用功能。自行车技术也完成了向商业化的转化，批量生产并投入市场。如图7、图8所示。
图7 1960年 图8 1960年
3、自行车的未来
随着社会的进步，人们的生活水平与思想的进步，未来的自称车会更加注重环保、智能、高效、安全、健康。例如：未来的自行车可能有脚踏板，但是完全由燃料电池驱动，不会对环境造成污染，速度甚至可以与摩托车比拟，长距离骑行，人不会感觉到很疲惫。其次自行车的用材上会更加保证它的轻薄度，但却很坚固。在智能化上，自行车将于手机APP相结合，使用者通过手机操作就能对自行车进行一系列的控制，例如自行车的上锁与解锁，收缩，自行车的语音播报路程、时间等等。
（二）各式自行车的适用人群
1、普通单车
一般指坤车，骑行姿势为弯腿站立式，优点是舒适度较高，长时间骑行不易疲乏。缺点是弯腿姿势不易加速，且普通自行车零件多采用非常普通的零件，也
难以达到很高的速度。适合学生，上班族骑行。
图9普通单车
2、公路单车
用来在平滑公路路面上使用的车种，由于平滑路面阻力较小，公路自行车的设计更大考量高速，往往使用可减低风阻的下弯把手，较窄的高气压低阻力外胎，挡位较高，且轮径比一般的登山越野车都大，由于车架和配件不需像山地车一样需要加强，所以往往重量较轻，在公路上骑行时效率很高。由于车架无需加强又往往采用简单高效的菱形设计，公路车是最为优美的自行车。适合旅游一族的骑行。
图10 公路单车
3、健身单车
健康、时尚、新概念 全新理念设计的健身自行车，最主要的特点就是手脚双动力，时速可达40km/h；做功方式多、健身效果好。骑行本自行车时，手脚可同时对自行车驱动做功，也可单独用手或脚驱动做功。采用脚拉脚蹬直线式、手拉摆杆摆动式做功方式，既提高了自行车的行驶速度，又锻炼了腿部肌肉、臂部肌肉。获得多项国家专利，适应于中老年人作代步健身的交通工具之用，也可适应于年轻人作旅游娱乐之用。
图11 健身单车
3、场地单车
用于在室内极其平滑的椭圆形赛道上使用的自行车，这种自行车没有车闸（刹车用的），没有变速器，且没有可逆转的飞轮。此种自行车适合专业比赛人群专用。
图12 场地单车
4、山地单车
山地自行车起源于1977年美国旧金山。设计为骑乘于山区的车种，通常具有变速器可变换省力或快速的档位，有些会在车架安装避震器，部分的轮胎胎皮是巧克力胎纹以便于在无辅助的自行车面的路面骑乘。山地车零件的尺寸一般为英制单位。车圈为24/26/29英寸，轮胎尺寸一般为1.0-2.5英寸。车架尺寸也以英制为单位，例如14"、17"、19"来表示车架尺寸的大小。详细分为很多类别，我们常见到的一般为xc类。可变速，胎纹粗抓地力好，适合越野，有减震系统减小颠簸。整体强度较大抗冲击能力强。相比普通自行车强力骑行时更不易损坏。可以满足爱好越野式的人群使用。
图13 山地单车
5、速降单车
速降自行车，也称落山自行车。是一种极具挑战性的活动。骑手利用特制的DH自行车在山坡上滑翔，甚至坠山来寻求刺激。活动多在山脊、矿洞、雪地等地带开展。奥地利人利用DH创造出210.4KM/H的世界纪录。速降自行车的车架角度与山地自行车有所区别，零件与山地自行车一样都为英制单位。进行此项活时必须佩戴头动盔、护甲等装备。前叉减震的行程比山地自行车及XC自行车要长。轮胎宽度一般超过2英寸。此自行车适合敢于挑战，寻求冒险的年轻人群使用。
图14 降速单车
6、儿童单车 儿童单车又称儿童自行车、儿童脚踏车，中国大陆、台湾、新加坡，通常称其为“儿童自行车”或“儿童脚踏车”；在港澳则通常称其为“儿童单车”。 儿童自行车的链罩是必不可少的，鞍座最高高度等于或大于560mm的儿童自行车应装一只盘链罩或其它防护装置以遮住链条和链轮上啮合部的外表面，当链条全部啮合在链轮上时，盘链罩应在直径方向上超出链条的外侧面，不用盘链罩而用其它防护装置的，则遮住范围应延至链轮齿初始进入链条两侧片的那一点起沿链条量到
至少25mm处。鞍座最高高度低于560mm的儿童自行车应装有一只链罩，它要完成遮住链条、链轮和飞轮的外表面和边沿，还要遮住链轮以及链条和链轮啮合处的内表面，以防小孩手指伸入其中受到伤害。
图15 儿童单车
7、旅行单车
由公路自行车发展而来，适合远程、自给自足的旅行，有较舒适放松的车架几何设计，能够负重，有很低的档位，使用较宽的车胎，配件选择方面追求可靠耐用而不太侧重减轻重量，往往是用山地车脚踏板。为山地演变而来。绝大部分同山地相同但配置较灵活。例如车把可以换成蝴蝶形状的可以用很多姿势来把减小长时间中的疲劳。前叉也可以装减震或不减震的。车轮可以是700c或者26寸。但刹车一般都为v刹。可以很方便的加装货架，瓦盖，驼包。总之所有的改动都是为了增加耐用性和减小在长途中疲劳感的产生。
图 16 旅游单车
8、死飞单车
死飞车起源于场地自行车，飞轮是固定的，向前踩车子向前，向后踩则车子向后，后有一些另类的自行车爱好者利用废弃的场地车作为工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且价格低廉，同时需要一定的骑行技术。这些特点使得它在英美等国家的自行车爱好者中很快流行开来，并成为一种街头文化。各大自行车
品牌也进行跟进，开发及推广死飞车车种，使之在大众中普及开来，成为都市最流行的自行车款式。纯粹的死飞车需要一定的技术，并有危险性，所以这些厂商开发的产品，是死飞和活飞两用的，并装有刹车，以保证安全。适合街头人群骑行。
图17死飞单车
9、多人单车
又称为协力车，由两人以上协同出力，由第一位控制方向。多用于旅游景点供情侣、家庭、朋友们游玩使用。
图18多人单车
10、折叠单车
是为了便于携带与装进车内而设计的车种，有些地方的铁路及航空等公共交通工具允许旅客随身携带可折叠收合并装袋的自行车。适合上班族、学生族以及出游的人群骑行。
图19折叠单车
11、小轮车
又称BMX，分平花，街式，土坡等很多种类每种玩法也不尽相同，另外此
图片不是BMX是一款概念化的攀爬自行车。这类自行车适合年轻一族骑行。
图20小轮车
12、技术车
技术车一种专门用于极限运动的自行车，这类车为了更适合特技表演而作出了不少改造，比如更轻量化但坚固异常的车身，没有变速器，没有置放架，甚至移去了刹车机制。这类自行车适合杂技表演的人群使用。
图21 技术车
(三)自行车的缺陷分析
骑不快、骑不远、重量重、复杂度高 舒适度低、操控需技巧、磨耗大、需细致保护等。以A同学为对象进行采访分析，如表1所示。
表 1 自行车的缺点分析
二、设计草图
三、产品结构分解图
(一)基本构造
自行车有车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中，其基本部件缺一不可。
图22 自行车的基本构造
(二)车身系统
车身包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉等部件，是自行车的主体。 车架：构成自行车的基本结构体，是自行车的骨架和主体，其他部件直接或间接安装在车架上。
车把：连接握把的金属杆子，另外剎车拉杆也是连接在这裡，主要是以杠杆原理去控制方向。
前叉部件：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管相配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件必须具有足够的强度等性质。
鞍座：用于乘坐，可调节高度。
图23车身系统
(三)转向系统
转向系统由车把、把立、碗组、前叉等部件组成。
车把：连接握把的金属杆子，另外剎车拉杆也是连接在这裡，主要是以杠杆原理去控制前轮方向。自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。
把立：自行车把立俗称自行车龙头，直接掌控着自行车的行驶方向，它操控的灵活性跟把立的高度和长度都有直接的关系。总上管越长，上身就越伸展，越容易发力，但带来的问题就是重心前移，操控性能下降。相反，上管较短时，你就能够挺直上身，获得良好的操控性和视野，当然发力就没那么自如了。除了水平方面的长度，在垂直方面，把立和座垫的高度差同样有影响。把立可以通过使用前叉垫环，甚至反装来调整和座垫的高度差。把立越低，越容易发力，操控性也越差，对脖子和手臂的压力也越大；反过来则刚好相反。
碗组：山地车碗组起到使前叉、车把跟车架头管连接的作用。并且使前叉、车把在车架头管中活动自如（碗组内含轴承）。
前叉：前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件具有足够的强度等性质。
图24 转向系统
(四)传动系统
图25 传动系统
图26 传动原理
自行车是传动式机械，它的传动系统包括：由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。齿轮比为:主动轮对被动轮的齿
数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周。两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。以g代表齿轮比，C代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：g=c/f 。传动比（传动系数）为：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即： d=c/f×b=gb 由此可见，齿轮比确定之后，传动比是与后圈直径成正比的。传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动 ，行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以 M代表传动行程，π代表圆周率（此为常数，π＝3．14），它 们之间关系用公式来表示。即：M=Dπ=C/F×b×π 。
脚蹬：脚蹬部件：脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置，自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄，牙盘，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。
脚踏：可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能，可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。
中轴：就是装在车架五通内的用于连接左右曲柄的转动部件。
曲柄：松动的曲柄经常会发出喀嚓声。检查曲柄问题时，先将曲柄转至水平位置，同时用力将两侧曲柄向下压，再转动曲柄180度，重复同样的动作。如果曲柄会晃动，则应将曲柄固定螺栓拴紧。新自行车的曲柄要经常进行这种检查。
链条：链条又称车链、滚子链，安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进。
链轮：用高强度钢材制成，保证其达到需要的拉力。 后轴：用来固定齿轮自行车。
飞轮：飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端，与链轮保持同一平面，并通过链条与链轮相连接，构成自行车的驱动系统。多级飞轮是在单级飞轮的基础上，
增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。 （五）其他附件系统
制动系统：刹车手把、刹车线、刹车器。它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶,确保行车安全。
图27 制动系统
四、产品效果图
五、未来的功能