杨琦[1]2000年在《自行车创新设计的仿真研究及其实现》文中指出在新产品的开发与研制中，创新的作用举足轻重且极富挑战性。国内外越来越多的研究人士已将目光投向产品创新与技术创新这一领域。本文以自行车创新设计为研究对象，开发了相应的创新设计仿真软件。该软件的研制目的是供大学生学习和使用，培养他们的创新精神和创新设计的能力。本文的研究内容涉及创新思维科学、创新设计理论、自行车设计、计算机仿真及计算机辅助教学等领域。 在阅读和检索国内外大量文献的基础上，本文首先归纳了相关的创新思维和创新设计的理论及方法，分析了现代自行车的主要创新形式，为自行车创新设计奠定了理论基础。 然后，论文以车架造型和传动方案设计为例，介绍了自行车创新设计过程。从人机工程学的角度，研究了自行车车架造型的创新设计，其内容一方面，利用人与自行车系统的五连杆机构数学模型，辅以力学分析的方法进行运动仿真；另一方面，借助有限元分析软件对车架进行应力计算，以验证其设计方案的可行性。 在介绍了自行车的几种新型传动方式，并进行性能对比之后，本文提出应从分析传动机构内在机理及机构间的相关性入手，来研究自行车传动系统的创新方案。 最后，本文利用Authorware多媒体软件对自行车创新设计过程进行系统集成，建立了五个主要的功能模块：创新设计发展史，创新方法知识，传动系统方案设计知识，车架造型设计动画仿真和动态效果演示。并针对后面两个模块，以VC~(++)为平台进行了较为深入地开发，建立了友好的人机交互界面，对三维实体模型进行了光照演示与动画处理，编制了一个可供大学生学习和使用的自行车创新设计仿真软件原型。
白朕纲[2]2016年在《折叠自行车创新设计》文中进行了进一步梳理折叠自行车是人们十分熟悉,并且设计较为成熟的交通工具,但是随着社会、科技的发展,折叠自行车用户对其有了新的诉求和需要。通过折叠自行车用户调研我们确定了人们对折叠自行车的需求是在满足其功能的前提下,更加符合用户心理,突显用户个性的设计。因此本课题目的在于通过较为全面的系统性设计思想对折叠自行车进行创新设计。目的是为了得到一款更加符合用户需求,在造型结构各方面更加合理的折叠自行车创新设计方案,同时也为折叠自行车提供一个系统设计的思想及系统的设计流程。设计的总体流程可以分为折叠自行车的用户及市场调研阶段、设计分析阶段、合理性验证阶段。课题研究过程中根据系统设计思想将折叠自行车的设计系统要素分为人机尺寸分析、造型设计分析、结构分析、材料分析、色彩心理分析几个方面。产品市场调研阶段根据调研对象的不同分为三步。人群分为熟悉折叠自行车的人群、使用人群及潜在消费人群,调研结果是折叠自行车的目标用户定位为高端消费者,他们更具有突显个性的需求,希望折叠自行车在使用时能够更加符合其使用时的生理特性和心理特性。在设计过程中运用系统设计思想,将折叠自行车系统分为人机、结构、造型、色彩及材料几个子系统分别进行分析设计。用标点法对折叠自行车的人机尺寸关系进行设计。结构设计中运用TRIZ矛盾矩阵建立的方法来解决折叠结构的强度与可操作性之间的矛盾,最终确定了铰链折叠结构。造型设计中根据形态美学原理与调研结果中体现的用户期望造型进行分析设计。材料分析中对碳纤维与航空铝合金材料进行了相关试验验证,与之后的动力学仿真分析结合来确定结构的材料尺寸。合理性分析中运用了 ADAMS动力学分析及ANASYS强度分析,验证设计的结构的合理性。
郭磊[3]2008年在《汽车与两轮车碰撞事故的仿真研究及应用》文中进行了进一步梳理在各种类型的交通碰撞事故中,汽车与自行车、摩托车等两轮车发生的碰撞事故占有较大比例,各国学者正积极开展相关方面的研究。在我国汽车与两轮车碰撞事故频繁发生,造成了大量的人员伤亡和财产损失,迫切需要大力展开这方面的事故研究和防范工作。目前,计算机仿真技术已经成为辅助事故研究分析的主要手段。事故发生的整个过程在计算机上被准确地仿真重现,解决了事故快速处理中遇到的疑难问题,为交通事故的准确鉴定提供了客观的科学依据。本文通过分析目前国内外汽车与两轮车碰撞事故的研究现状,尤其针对我国此类交通碰撞事故的实际特点,基于计算机仿真技术对汽车与自行车、摩托车等两轮车发生的碰撞事故展开研究,并结合到真实的碰撞事故进行应用。研究的主要方面包括:在两轮车骑车人仿真假人模型的研究方面,通过分析现有数值假人的建模特点和其用于对骑车人进行仿真模拟上存在的问题,根据本文研究的需要,提出组合式定制假人建模技术建立适合于两轮车碰撞事故研究的骑车人数值仿真假人。组合式骑车人数值仿真假人在将人体进行模块化的基础上,采用有限元建模方法建立详细的人体上肢生物力学模型,然后将其和多刚体身体部分进行组合装配,生成完整的数值仿真假人。该数值仿真假人模型具有较高的生物逼真度,对两轮车骑车人的模拟更加准确。在两轮车仿真模型的研究方面,本文着重于实际情况将两轮车、骑车人和路面视为一个力学耦合系统进行分析,基于此提出了人-车-路耦合系统的建模方法。在建立两轮车仿真模型时,考虑到两轮车的类型和骑车人的坐骑姿态,针对自行车和摩托车的特点分别建立了四种两轮车仿真模型,便于后续工作较为全面地展开分析。通过仿真试验确定组合式骑车人数值仿真假人的手部抓握特性,突出骑车人与两轮车之间的相互作用力,两轮车的行驶惯性和其轮胎与地面之间的耦合力,从而建立了骑车人-两轮车-路面耦合系统仿真模型。为了客观地反映出两轮车和骑车人之间运动的关联性和一致性,基于不同的仿真试验进行了分析说明。通过两轮车在不同行驶速度下与前障碍物碰撞的仿真试验,说明了骑车人的运动特点以及与两轮车的运动关联性。通过两轮车行驶动力学仿真试验,表明在侧向干扰作用力下两轮车和骑车人具有较好的运动一致性。由此从不同角度论证了在事故研究中将两轮车、骑车人和路面作为一个整体进行分析的正确性和必要性。考虑到汽车与两轮车碰撞事故发生的复杂性,本文通过仿真试验研究两轮车碰撞事故的分析方法,同时研究多种因素变化对碰撞仿真结果的影响。根据对碰撞事故中主要肇事车型的分析,建立了长头型轿车和平头型大客车仿真模型。然后,全面地分析两轮车骑车人的碰撞运动和损伤特点,能够为对真实碰撞事故的研究提供参考和指导。在上述大量研究工作的基础上,将本文研究成果用于进行真实汽车与两轮车碰撞事故的仿真研究。通过在5起真实碰撞事故上的应用,说明了事故研究的仿真分析方法,从多个角度重现了碰撞事故发生的整个过程,仿真结果与事故勘查情况符合,论证了数值模型的可靠性和研究方法的实用性。
王瑞[4]2017年在《轨道交通站点综合接驳效率与人车行为仿真关联及设计应用》文中研究说明近年来,城市化进程的快速推进推动了经济社会的全面发展,其中,城市轨道交通的建设在我国势头迅猛,始终保持着较高的建设量,而轨道交通站点植入城市空间又必然会引发新现象、新问题。传统城市空间与轨道交通的研究往往将焦点集中在接驳效率上,却忽视了城市中人车在使用城市空间时对其产生的影响。综合接驳效率的提出,不仅仅将传统意义上的接驳效率纳入到研究范围,还将城市空间中人车行为特征等因素也作为研究的重点,使它们有机结合起来,建立起行为规律与城市空间的内在关联。同时,由于轨道交通站点具有空间复杂、人流量大、流动性强等一系列特点,这就对综合接驳效率的提升提出了新的要求。在当前数字技术迅猛发展的大环境下,数字技术工具已介入到城市设计研究的方方面面。目前,城市设计领域应用的数字技术繁多,如CAD技术、图形图像处理技术、GIS辅助设计技术和虚拟现实技术等等,而行为微观仿真技术的发展为当前城市设计的研究提供了新途径、新方法。通过应用行为仿真工具研究综合接驳效率,再现城市空间中出现的现象和问题,量化城市空间数据,能更为直观可靠的反映城市空间变化、发展的内在需求和运作机制。本文以轨道交通站点影响域为研究范围,人车行为为研究对象,通过对站点影响域综合接驳效率的分析研究,建立起轨道交通站点综合接驳效率评价体系,并辅以数字仿真工具作为技术支撑,通过文献调研、问卷调查、数字仿真等研究方法,探索综合接驳效率评价体系的构建方法。同时,在已有研究的基础上,进一步探究数字仿真工具在人车行为与城市空间研究中的适用性和可行性。通过对人车行为仿真结果与城市现实状态的比较,检验仿真结果的有效性。本文以“发现问题——提出问题——解决问题”为基本思路进行写作,主要分为以下几个部分:(1)“研究缘起”,即论文第1章的主要内容。阐述在当前城市更新和交通快速发展的大背景下,“城市病”日渐突显,城市交通问题成为了城市设计领域关注的重点内容之一。同时,伴随着数字技术和工具的应用逐渐成熟,为城市设计的研究提供了新途径、新方法。本文以轨道交通站点影响域人车行为特征为研究对象,通过对相关概念释义、研究文献综述等确定本文研究的具体方法,进而构建起研究框架;(2)“问题提出”,即论文第2章的主要内容。首先,阐述综合接驳效率具有的内涵和特征。然后,以国内外实际案例为支撑,在分析轨道交通站点不同交通接驳方式特点的基础之上,深入研究人车行为的特征。最后,结合站点影响域城市空间特性,建立起综合接驳目标层级与城市空间类别之间的内在联系;(3)“评价体系”,即论文第3章的主要内容。首先,归纳和总结评价体系构建的一般原则,并确定综合接驳效率评价体系的构建目标。然后,应用文献对比法初步建立综合接驳效率影响因素分级表。在此基础上,结合问卷调查结果,并应用模糊数学方法筛选并确定评价体系的最终指标。最后,利用层次分析法量化评价体系指标权重,构建评分标准,完成综合接驳效率评价体系的建立;(4)“仿真验证”,即论文第4章的主要内容。首先,对仿真技术及工具的发展进行简要介绍。其次,以人车行为仿真为重点,讨论了人车行为仿真的应用范围和类型。接着,根据研究需求选取人车行为仿真模型和典型仿真工具,并进一步对Anylogic和VISSIM仿真平台的应用特性进行深入对比分析。然后,阐述数字仿真有效性的内涵和特征以及仿真有效性检验的原则和方法,应用Anylogic和VISSIM仿真平台对综合接驳行为和典型场景进行模拟,并与现实状态进行比较,确定仿真结果的有效性;(5)“案例应用”,即论文第5章的主要内容。首先,从多个角度阐述选取重庆轨道交通两路口站作为实际研究案例的缘由。然后,通过实地调研获取站点影响域基础数据,应用人车行为仿真工具对城市现实状态进行对比仿真和验证,并参照综合接驳效率评价体系对两路口站点影响域综合接驳效率进行评价。最后,提出城市空间优化设计策略,进行城市更新设计。
张建[5]2017年在《基于风格的手脚双驱动自行车设计研究》文中研究表明创新是发展的动力,产品创新设计的目的就是为了最大可能地适应社会大环境,满足消费者需求,同时也满足产品功能对产品造型的要求。一般来说,影响产品创新设计的因素众多,例如:风格(几何形态、色彩搭配、材质等)、功能、结构、造型、消费者需求、文化背景等。产品风格分析及功能原理方案设计是产品创新设计的基础,针对产品设计中创新设计问题,本文通过多种设计方法与技术集成,从以下几个方面实现产品设计方案的有效创新:首先,对现有相关产品进行风格分析,了解风格在产品系统中的体现形式。应用因子分析法确定产品风格语义词汇,提取自行车造型特征元素,构建风格意象变量与造型特征元素之间的关系模型。其次,通过对现有相关产品的系统化分析,构建其功能树与功能结构图,在此基础上,根据构建手脚双驱动自行车的需求模型,创新手脚双驱动自行车的功能树与功能结构图,并进行其功能元求解;构建适合手脚双驱动自行车创新方案的评价指标体系,并通过判别表计算法确定其相对权重;应用多元尺度法、聚类分析法进行自行车样本分类,并选出其代表性样本;应用数量化I类理论构建自行车代表性样本项目类目与方案评价指标之间的关系式;利用最小二乘法求取各类目对每一个评价指标的类目得分值,以及各设计项目与各评价指标之间的偏相关系数,得到手脚双驱动自行车的评价模型以及加权后的综合评价模型。第三,以手脚双驱动自行车综合评价模型为适应度函数,应用遗传算法与MATLAB工具对手脚双驱动自行车设计要素类目进行优化组合,优化过程采用十进制编码方式,得到最优方案的十进制编码,解码后得到手脚双驱动自行车方案设计项目要素单元集。最后,对得到的手脚双驱动自行车各设计要素类目的最优组合方案进行三维建模,应用该模型进行初步的运动状态仿真分析,并对手脚双驱动自行车创新设计方案进行综合评价。
郭艺华[6]2015年在《骑行时人车系统的动力学及相关有限元分析》文中提出自行车作为世界范围内交通系统的重要组成部分,具有便利、灵活、环保、健身和经济耐用等特点,受到大众的青睐,近年来自行车设计研究发展迅速。而人体作为人-车系统中最重要的部分,在设计自行车产品时应充分考虑人的因素,因此运用生物力学对骑行过程中人体自身的生物力学状态进行研究对自行车设计具有非常重要的意义。本文以人-自行车系统为研究对象,通过骑行动作姿态捕捉实验,并建立人-车系统模型,以此进行动力学仿真分析及其踝关节模型的有限元分析。骑行运动捕捉实验为动力学仿真做准备。实验中利用LUKOtronic运动捕捉系统对运动数据进行采集,通过调节鞍座的高低,改变骑行过程中膝关节的最大角度,从而得到实验者在不同骑行姿态下身体各部位的运动数据。运用Creo、ADAMS和Life MOD软件创建了人-自行车系统模型,采用骑行实验采集的运动数据,在ADAMS软件中对在不同骑行条件下的人-车模型进行反向和正向动力学仿真分析,得到了在骑行时人体下肢关节力周期性变化的分布规律,参数研究考虑了骑行速度和骑行姿态对膝、髋、踝关节力的影响,其中在骑行周期(脚蹬旋转一周)中200°~230°区域的膝、髋、踝关节合力最大,在270°~280°区域中关节合力最小。分析结果为健康骑行提出了指导性建议:休闲骑行,即骑行速度低于22.5km/h(60r/min),膝关节最大张开角度为120°膝、髋、踝关节力最小;竞赛骑行,即骑行速度高于22.5km/h,膝关节最大张开角度为130°关节力最小。其中竞赛骑行的指导性建议已经被自行车运动员的竞赛骑行实践证实。基于CT扫描志愿者的右侧踝关节数据,利用Mimics软件,Geomagic Studio软件和Creo软件建立了踝关节的三维模型。对在速度为18.6 km/h(50r/min),最大膝关节角度为120°的骑行条件下的踝关节进行有限元分析,分析可知:踝关节各部分的位移较小。其中在足部模型中,足弓处位移较大,在足部的外侧和前脚趾骨位移非常小。跟骨受到的应力最大,前脚掌脚趾处应力最小。在胫腓骨远端的应力的主要分布区域为:胫骨远端关节面前部、后部、内踝部和腓骨远端外踝部。有限元分析所得结果为预防和治疗骑行过程中的踝关节损伤具有一定的参考价值。
金桂财[7]2009年在《电动自行车驱动系统仿真研究》文中指出本文介绍了电动自行车产业的现状、行业发展中的问题和电动自行车驱动系统的性能检测、仿真概况,阐述了本课题的研究意义。论文介绍了仿真技术的现状,分析了现有的仿真技术在电动自行车驱动系统性能研究中的局限性。进而,基于半实物仿真和面向对象仿真的思想,提出了本文对驱动系统仿真设计的思路和总体方案。仿真平台的整体设计,采用了模块化的设计方案和功能分解的策略,形成可更新、可扩展的系统结构。平台充分注重了对二次电池性能检测的软硬件方案设计和采用负载电机系统模拟实际阻力的具体方案。仿真平台的的设计力求结构简单、功能全面,完全实现了国标《电动自行车通用技术条件》GB17761-1999中对电动自行车驱动系统各项性能的检测。分别针对二次电池、驱动电机、控制器进行了完整的测试,为生产厂家选择蓄电池和电机提供了检测手段。运用该平台对所设计的控制器各项功能进行了黑盒测试,为控制器的改进和完善提供了依据。平台仿真利用了电动自行车驱动系统数据采集装置。在自行车上路行驶过程中采集实际数据,根据不同的路况和国标中的相关规定,对采集的数据进行了分析整理。数据全面,为平台仿真的控制功能设计提供了依据。根据实际采集的数据,利用负载电机进行了阻力仿真和综合仿真。通过对国内某电动自行车驱动系统的仿真,验证了仿真平台的基本功能。
汪小锋[8]2007年在《基于PWM的直流无刷电机控制系统》文中研究指明近年来,无刷直流电动机愈来愈多地在很多领域得到应用,它除了保持有刷直流电动机优越的起动性能和调速性能以外,其最大的特点,就是没有换向器和电刷组成的机械接触结构,因而具有寿命长、噪声低、运行可靠、维护简便等一系列优点,且由于其转速不受机械换向的限制,可在宽广的范围内平滑地调速。在电动自行车上应用无刷直流电动机来取代原来的有刷直流电动机,由于采用了电子无接触式换向,不仅延长了电机的使用寿命,而且调速方便,易于控制,运行平稳。本文以直流无刷电机为研究对象,以无刷直流电机控制系统为控制目标,以PWM为控制设计技术,采用PIC系列单片机为主控芯片,文章主要研究其电压换向、过流保护、欠压保护、起动和调速和纯堵转保护等功能。文章研究包含硬件和软件两个方面,硬件方面实现的功能有:电源设计、转把输入设计、驱动电路设计、过流保护电路设计、欠压保护电路设计和换相电路设计等部分;软件方面实现的功能有:驱动控制的设计、软启动的设计、升降速的设计、速度给定检测的设计、电源电压检测的设计、纯堵转保护的设计和刹车控制的设计等部分。文章介绍了直流无刷电机控制器的功能硬件图和程序结构流程,介绍了利用MATLAB仿真技术设计系统仿真的数学模型和仿真设计的方法,并根据仿真波形分析得出仿真结果。附录中给出了作者编写程序模块和部分程序和可参考的汇编宏定义段,并且列出了设计过程中发表的相关方面的学术论文。本课题经过系统仿真、理论分析和系统调试,控制系统性能稳定,可靠性佳,实现了既定的功能,达到了设计指标的要求。
王晶[9]2011年在《基于绿色换乘的高铁枢纽交通接驳规划理论研究》文中研究指明当前我国正处于高铁枢纽的大规模建设当中,迫切需要相关理论的指导。大型高铁枢纽交通接驳规划与设计理论研究方面还相对不足。因此,以国内外相关案例的分析研究为基础,以系统论、可持续交通理论和绿色交通理念为指导,整体考虑高铁枢纽接驳规划与城市发展的关系,借鉴传统铁路客站的相关理论研究成果,构筑基于“绿色换乘”的大型高铁枢纽交通接驳规划理论也就成为本次研究的重点。论文主要由三个部分组成。第一部分为背景研究。首先对世界高速铁路的发展历程及阶段特征进行了回顾总结,并对国内外典型的高铁枢纽案例进行了归纳整理。然后分别从对高铁枢纽交通接驳规划研究具有重要影响的基础理论、利用高铁枢纽交通接驳规划实现目标的理论、与高铁枢纽交通接驳规划本体相关的研究三个方面对已有的相关理论研究成果进行全面综述,明确了本次研究的重点,并为下一步的研究提供了一定的理论支撑和借鉴。第二部分为理论框架建构。首先结合我国当前经济社会和交通发展趋势,提出了高铁枢纽的“绿色换乘”理念,作为当代大型高铁客运枢纽交通接驳规划的指导思想和追求目标。然后尝试以“绿色换乘”理念为指导,通过区域、城市、枢纽三个不同的层次的研究,从枢纽与城市对外交通的联合、枢纽与城市内部交通的耦合、枢纽与周边快速集散系统的结合、枢纽与城市慢行交通的融合、枢纽本体的整合这五个不同方面出发,构建了集宏观、中观、微观于一体的大型高铁枢纽交通接驳规划与设计理论体系框架。第三部分为基础理论研究。以“绿色换乘”理念为指导,在对大量案例进行深入剖析和比较研究的基础上,分别从“高铁枢纽与城市对外交通的联合、高铁枢纽与城市内部交通的耦合、高铁枢纽与周边快速集散系统的结合、高铁枢纽与城市慢行交通的融合、高铁枢纽本体的整合”这5个方面对大型高铁枢纽交通接驳体系的一体化衔接模式进行了具体可操作的探讨,归纳了各种模式的优缺点,并对其适用范围进行了界定。
徐瑞芬[10]2009年在《基于人体生物力学的自行车设计方法研究与应用》文中指出本文基于人体运动生物力学理论,以人机工程学为指导,探寻自行车车架结构参数与人体特征参数的关系,从而为适合不同人体信息的车架结构的设计提供具有普遍意义的理论依据。全文研究内容及结论概括如下:一、以某型号自行车为载体,运用人体生物力学相关理论,利用生物力学数字仿真软件LifeMOD建立了具有完整的骨骼、关节及肌肉软组织的人体模型,并借助动力学分析软件ADAMS实现了人-自行车耦合系统模型的运动仿真。二、借助人-自行车仿真系统,利用Crownishield R.D.等人提出的肌肉应力平方和最小作为肌肉疲劳程度的评价指标,进行人体不同骑行位姿下的仿真实验,结果表明:人体上身姿态对肌肉疲劳程度影响很小,下身姿态对肌肉疲劳程度有较大影响。在此基础上,提出以人体下肢肌肉应力平方和最小作为评价人体骑行舒适性的指标。三、以车架上车把、中轴和鞍座处的相对位置作为车架结构参数,并将其作为设计变量,采用均匀试验法进行实验方案设计,借助所建立的人-自行车系统模型进行仿真实验,得到一系列不同设计变量组合条件下给定特征参数人体下肢肌肉应力的平方和。应用回归分析方法,建立车架结构参数与人体下肢应力平方和之间的数学模型,并以人体下肢肌肉应力平方和最小为目标函数,优化自行车车架结构参数,得到了使特定骑行者具有最佳骑行舒适性的车把、中轴和鞍座之间的相对位置。四、设定一系列不同特征参数的骑行者,按照前述方法,借助仿真实验,得到了使不同特征参数人体具有最佳骑行舒适性的一系列车架结构参数。采用回归分析方法,建立了人体特征参数与最佳车架结构参数之间的数学模型。五、以某型自行车为例,应用所建立的数学模型进行车架的结构参数设计,并借助有限元方法对车架强度进行分析。通过典型应用实例,给出了自行车设计的方法与流程。本文的研究成果对于自行车的自主创新设计具有重要的理论意义和实际应用价值。
参考文献：
[1]. 自行车创新设计的仿真研究及其实现[D]. 杨琦. 大连理工大学. 2000
[2]. 折叠自行车创新设计[D]. 白朕纲. 天津科技大学. 2016
[3]. 汽车与两轮车碰撞事故的仿真研究及应用[D]. 郭磊. 上海交通大学. 2008
[4]. 轨道交通站点综合接驳效率与人车行为仿真关联及设计应用[D]. 王瑞. 重庆大学. 2017
[5]. 基于风格的手脚双驱动自行车设计研究[D]. 张建. 长安大学. 2017
[6]. 骑行时人车系统的动力学及相关有限元分析[D]. 郭艺华. 天津理工大学. 2015
[7]. 电动自行车驱动系统仿真研究[D]. 金桂财. 哈尔滨理工大学. 2009
[8]. 基于PWM的直流无刷电机控制系统[D]. 汪小锋. 南京理工大学. 2007
[9]. 基于绿色换乘的高铁枢纽交通接驳规划理论研究[D]. 王晶. 天津大学. 2011
[10]. 基于人体生物力学的自行车设计方法研究与应用[D]. 徐瑞芬. 天津大学. 2009
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