以自行车为例看产品的创新设计.doc

机
械
创
新
设
计
报
告

课程名称：机械创新设计
院 系：机械工程系
学生姓名：刘立果
学 号：200601100072
班 级：机制3班
指导老师; 王海燕

以自行车为例看产品的创新设计
1引言
创新设计即充分发挥人的创造才能，利用技术原理进行创新构思的设计实践活动，其目的是为人类社会提供富有新颖性和先进性的产品.因此，创新设计的基本特征是新颖性和先进性."新颖性"就是设计者不拘于前人或别人已有的成就，敢于根据从未尝试过的想法去进行新的探索，设计出别具一格的产品"先进性"就是设计的产品不仅应标新立异，而且在技术水平上比现有的类似产品要超前一步，即在功能、性能、结构等方面显示出新的特点和实质性的改进.
任何一种设计都离不开创新，工业设计领域中，无论是对传统产品的改进性设计，还是对新产品的开发性设计都需要创新.我们此次设计的主题，自行车的设计也包涵着诸多的创新成分.
2 自行车的认识
自行车拉丁文为Bicyoletta ，是"快"和"步行人"的意思，中文译名为"自行车"这种代步工具起源于欧洲.自1815 年法国人制造了第一台自行车起，自行车经过了多次的改良，才成为现在我们日常生活中的样式。
图1 为最早的自行车.

就近代自行车而言，随着科学技术的发展进行了如下几次重大技术改革:
1)增添了变速装置，出现了多级变速，最多达到10 -21 个档位，可以随意调节，适应不同的地形和气候条件，给旅游和竞赛带来了极大的方便;
2) 材质的改进，向质轻、坚固的方向发展，提高了速度;
3) 结构形式的改进，区分了自行车的型号、类别，现在流行的有踏板式自行车、折叠式自行车、椭圆牙盘自行车和多人旅行自行车等;
4) 动力的改进，国际上已经出现全电控制自行车、液压传动自行车、太阳能自行车等，从而使现代交通工具丰富了许多.本次的设计课题就是在此基础上对自行车做出创新概念上的开发设计。
3.1 发现问题
在对自行车进行创新设计之前，必须对现有自行车的功能、结构、使用要求等因素作必要的了解和分析，预测未来的市场需求，利用头脑风暴法等创新思维和创新方法，对未来自行车进行畅想，找到进行创新设计的方向.进而利用创新的理论和方法进一步完成设计任务。其工作流程如图2所示。

在针对自行车进行了细致调研之后，发现这样一个问题，出门在外的旅行者以及家庭住址距离公交车站有一定距离的上班族，都会遇到相似的问题，那就是在一段距离上存在着交通覆盖的空白.那么就需要这样一种自行车，它体相小而且轻便，更便于携带与收藏，可以方便携带自行车乘坐其他交通工具，以至于发展到自行车可以成为随身携带的物品，以解决自行车作为一种个体的交通工具与公共交通之间的互补性及延续性。
3.2 建立设计概念
通过上述分析，在头脑中形成初步的设计概念模型，即方便收藏和携带的自行车.然后从概念设想模型出发，通过发散----联想----归纳的过程进一步明确设计目标.在这个设计课题中，要体现的最突出一点就是便携，接下来从便携这一点出发展开联想，如图3所示。

图3 思维发散流程
在携带方式之中，采用手拎、提的方式是常有的携带物品的姿势，但长时间易产生疲劳，所以只适合短距离的携带.因此，可以以手拎的方式为主再配合拖拽的方式对车体携带的方式进行设计。
3.3 设计方案
对以上概念设计的结果进行综合，进一步细化产品的结构与造型，形成最终的概念模型.并对此概念进行了可视化的设计，得出初步的设计结果.如图4 的概念草图所示。

图4 方案设计草图
根据外形定义此设计为：箱式折叠自行车.它的设计灵感来源于瑞士军刀，目的用于满足于人们补充都市交通的不足.展开时的尺寸为长1 200mm ，高850mm ，前后轮之间的跨度为900 mm ，与普通的自行车尺寸相差无几.在收折以后他的尺寸只有600mm*140mm*400mm( 长x宽x 高)大小，携带起来也十分方便，如图5 的电脑效果图。根据电脑图纸的文件，最终制作出产品的比例模型，用三维形式检验二维的设计的思想。

4 产品创新设计的总结
由本次新型便携自行车的设计过程中可以总结出一些经验性的流程.
首先，在创新设计之前需要搜集大量的关于设计目标产品的详细资料.包括它的发展历程，现在的市场情况、结构与功能方面的资料，以及人的需求信息.然后对所收集到的信息进行筛选与整理，从中提炼出有用的信息和资料.
其次，把整理出来的资料进行串联，结合人的需求及产品市场前景分析的结果和技术支持的状况归纳出创新设计的方向.这个过程有时会产生多个创新的想法.在这种情况下，一可以利用评价体系对创新方案进行筛选，选出最适合市场前景，目标人群尽最易接受的方案；还可以选择最适当的几种方案，以技术手段融合在一起，形成新的创新方案.
第三，当创新方案已初步成形，并确定了设计所要针对的目标人群之后就，进入概念设计阶段.通过概念草图的绘制与筛选，继续对设计方案进行进一步的整理与推敲.在推敲的过程中可以把这个概念所涉及到的方方面面拆分成若干小问题，用创新思维的方式提出问题的解决办法，进而把解决问题的方法拿到产品的概念模型中去检验.
第四，对产品进行细致化设计，包括确定一些参数值以及使用方式、方法的设计.这一阶段需要对设计的形式草图进行筛选，井且应对设计方案进行认真而且全面、有效地评价，确定最终设计方案.
最后，准备产品的加工和生产.要绘制出三维效果图和加工图，然后进行CAD 方面的完善以及样机的制作等工作，同时还要拿出色影设计方案，生产加工的方案等.
由以上的开发过程简述总结出每个阶段的流程如图6所示。

图6 设计-生产流程
结语
综上，以自行车为例，总结了产品创新设计的开发流程，以及设计中的创新思维的应用.一个产品实现，并不只是依靠设计人员的作用，而是一套完整的工作程序和制度.完善的创新体制涉及到企业的各部门及各工种的分工合作，创新是企业新的效益增涨动力.创新性的产品开发流程将为企业的产品设计和开发提供新的可行性的操作模型