新型折疊健身車的設計方案

1、<p>　　新型折疊健身車的設計方案</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1-1 研究動機 </p><p>　　每天能養(yǎng)成規(guī)律的運動習慣和適當?shù)男蓍e娛樂，可以促進體適能、減少各種心血管疾病，不但對身體有好處，更可提高工作效率，達到事半功倍的效果。其中，有氧運動可以改善心肺耐力與減少身體脂肪，并適

2、當提升肌力與肌耐力。有氧運動是指在運動時，呼吸是成規(guī)律性的呼氣、吸氣，肌肉是呈現(xiàn)規(guī)律性的緊張、放松相互交替，長期從事有氧運動可使肌肉線條修長、勻稱，如︰慢跑、健走、騎腳踏車等運動皆是有氧運動，而有氧運動除了可加強心肺功能外，并可促進人體新陳代謝。 </p><p>　　老年人因骨骼機能的退化，慢跑、健走時下肢容易承受來自地面的沖擊力，造成一般影響行走能力之膝關節(jié)炎及體關節(jié)炎，以上兩種皆會使關節(jié)疼痛及變形，進而影響

3、正常步態(tài)。體關節(jié)炎產(chǎn)生之不正常步態(tài)情形為上半身過度向患側(cè)側(cè)移及另一側(cè)骨盆向下掉，如圖 1.1 所示；膝關節(jié)炎產(chǎn)生之不正常步態(tài)情形為步速變慢、步長縮短、兩腳步寬變寬、兩腳站立期與擺蕩期皆增長。另外，腳踏車的兩輪設計對老年人產(chǎn)生害怕與不安心感以致于容易產(chǎn)生跌跤的危險。 </p><p>　　健身器材的種類很多，小至重量訓練用的沙包、啞鈴，大至直立式固定腳踏車，皆屬于健身器材，甚至像機械構(gòu)造復雜的跑步機、橢圓機等，都歸

4、納于健身器材的范圍中，也因為大眾的需求越來越多，讓我們更有很多機會接觸到這些健身器材的機會。其中，橢圓機的運動過程中沒有撞擊地面所產(chǎn)生的沖擊力，這對關節(jié)不適的人而言，是相當適合的低沖擊性運動器材。又如跑步機、橢圓機等運動器材只限于室內(nèi)使用，且價格昂貴、體積太大，使得一般家庭室內(nèi)無法有擺放空間。所以本項目將針對現(xiàn)有橢圓機的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)做完整的收集以及分析，設計出具橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的新型折疊健身車，以達到橢圓機原本健身的功能及改善其缺點。

5、</p><p>　　1-2 橢圓機相關研究 </p><p>　　橢圓機主要能以全身性運動，平滑順暢地模擬跑步或是走路，并且減少跑步及走路時來自地面的沖擊力，對于剛開始使用健身器材的人們而言，是非常不錯的選擇。針對橢圓運動機搜集及分析現(xiàn)有專利，歸納出其設計需求及設計限制，再經(jīng)由系統(tǒng)化的設計程序，根據(jù)功能需求合成并評估可行的新型橢圓運動機構(gòu)想，選定新型構(gòu)想后，配合所訂定的需求運動曲線，合

6、成出新型橢圓運動機各參數(shù)尺寸，完成新型橢圓運動機的運動設計。其新型橢圓運動機的特性有︰一、腳踏板位置的曲線為近似橢圓形的封閉曲線，其跨距長與高度符合一般人的跨步距離；二、曲柄的位置在使用者前方，使用者可以更自由的伸展運動；三、所有桿件皆為連桿，沒有滾子或滑件所造成的噪音及磨損的問題。歸納國外有關橢圓運動機結(jié)構(gòu)專利資料，配合人體行走軌跡，以數(shù)學推導方式進行改良式；六連桿橢圓運動機，使其運動軌跡最佳化，并根據(jù)文獻計算后得到的數(shù)據(jù)，作為橢圓運

7、動機的尺寸需求與限制︰橢圓軌跡長軸長 475mm～525mm、長短軸比值為3，為了得到類似于登山的效果，橢圓長軸角度上揚 10°，手握桿擺動角度約40°，手握把擺動距離約384mm。以10位成年男女進行攝影拍攝分析，觀察行走時腳跟的軌跡變</p><p>　　21-3 研究目的 </p><p>　　本研究將針對大眾利用橢圓機的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，結(jié)合腳踏車的構(gòu)造，設計出一

8、臺能健身、休閑、代步且方便的新型折疊健身車，提供其規(guī)律的運動和適當?shù)男蓍e娛樂，以提高人們對生活的質(zhì)量與樂趣。其步態(tài)是以人體最自然行走的方式，搭配橢圓機的步態(tài)驅(qū)動方式，減少地面對下肢的沖擊力。三輪式的車身設計，在于改善騎腳踏車時跌跤的危險。 </p><p><b>　　3</b></p><p>　　第二章 設計步驟 </p><p>　　2

9、-1 研究方法與步驟 </p><p>　　為滿足大眾需求和設計考量，新型折疊健身車的研發(fā)，從產(chǎn)品開發(fā)與工程設計的程序來進行設計。整個設計流程如下圖所示，包括：一. 需求的確認與任務的界定、二. 概念設計的產(chǎn)出、三. 具體設計的建構(gòu)、四. 模型的細部設計、以及五.原型機的實作與測試等。其方法與步驟如下</p><p>　　步驟一、需求的確認與任務的界定 </p>&l

10、t;p>　　首先是收集有關橢圓運動機、步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)等相關的學術論文、技術報告、參考書目、以及專利文獻，并進一步整理與分析。其次，進行市場的調(diào)查與分析，一般產(chǎn)品的設計之所以被市場放棄的重要因素，主要在于缺少使用者之需求與意見的考量。再者，規(guī)劃和理清設計需求與限制，透過文獻研究與市場分析來認識問題、定義問題，以規(guī)劃和理清設計需求與限制，并確立設計的目標和規(guī)范。最后，訂定功能規(guī)格，將設計規(guī)范與產(chǎn)品特點轉(zhuǎn)化成量化的功能規(guī)格表</p&

11、gt;<p>　　步驟二、概念設計的產(chǎn)出 </p><p>　　在概念設計階段中，我們將根據(jù)上述所得到的設計需求與限制、功能規(guī)格，著手進行新型折疊健身車的概念設計與分析選優(yōu)。首先將上步驟所建立的系統(tǒng)功能分解為三輪式車身、可調(diào)式步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)、三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等次功能，因這些次功能組成較具體、明確的能量、材料、及訊號流程，并輔以步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)等技巧，可初步找到可能的技術解決方法；再由次功能的解

12、決方法組合成次系統(tǒng)及系統(tǒng)：再者，將解決方案組合稍加具體設計，將系統(tǒng)配置、重要零組件規(guī)格、重要功能組件之設計參數(shù)找出來，以技術、市場、及成本考量選擇暫時的最佳設計方案，并撰寫概念設計的報告。</p><p><b>　　5</b></p><p>　　本研究主要以大眾為設計考量，發(fā)展出一套設計方法，以研發(fā)出新型折疊健身車，然后進行分析選優(yōu)、制作原型機，并進行實作與測試。

13、因此，本章首先建立一套新型折疊健身車的設計程序，再根據(jù)其流程，建立設計規(guī)范和概念設計，而整體的具體設計與實作和測試則于第三章介紹</p><p>　　步驟三、具體設計的建構(gòu) </p><p>　　本步驟主要在于將概念設計的最佳解決方案具體化，包括整個新型折疊健身車等模型的建構(gòu)，并確認系統(tǒng)配置、重要零組件規(guī)格、重要功能組件的設計參數(shù)和其供應來源。在此具體設計步驟，主要進行尺寸設計以及實體模型

14、的建構(gòu)工作，其中含有零件建構(gòu)、組合件裝配、與工程圖制作。此步驟的方法是以運用 CAD/CAE 的 Solid Works 軟件來進行具體設計。因 Solid Works 采參變數(shù)合并運用并以特征化的方式進行實體模型的建構(gòu)工作，其中含有零件建構(gòu)、組合件裝配、及工程圖制作等三部份基本模塊，所有幾何資料透過單一資料庫可以達到雙向的資料溝通與傳遞更新，完全符合同步工程的設計要求。</p><p><b>　　6

15、</b></p><p>　　步驟四、模型的運動仿真與細部設計</p><p>　　本步驟是將上步驟所建構(gòu)的新型折疊健身車的實體模型 ， 采Solid Works進行其運動模擬、檢查錯誤、干涉，消除設計缺點、及降低成本。 </p><p>　　步驟五、原型機的實作與測試 </p><p><b>　　1. 實作<

16、/b></p><p>　　將Solid Works軟件建構(gòu)之實體模型的所有零件制作成工程圖，進行加工、組裝，制作出新型折疊健身車的原型機，并建立詳細的零件圖及材料表和撰寫生產(chǎn)、組裝、操作說明文件。</p><p><b>　　2. 測試 </b></p><p>　　當新型健身車實作完成后，本研究將就下列項目進行測試。 </p&

17、gt;<p>　?。?1）驅(qū)動能力：主要是針對驅(qū)動系統(tǒng)進行測試，觀察使用者是否可以無礙地驅(qū)動前進、驅(qū)動動作是否順暢等。 </p><p>　?。?2）最大速度：測試折疊健身車前進時的最大速度。 </p><p>　?。?3）爬坡能力：測試折疊健身車于爬坡時的最大角度。 </p><p>　　（ 4）剎車性能：主要在測試折疊健身車剎車性能，觀察在各種速度

18、之剎車的時間及距離，及所需施加于剎車裝置力量是否適當。 </p><p>　?。?5）轉(zhuǎn)向性能：主要在測試轉(zhuǎn)向難易度，觀察在各種行進速度的轉(zhuǎn)向動作是否順暢、及轉(zhuǎn)向操作的難易度等。 </p><p>　　（ 6）舒適度：主要在測試折疊健身車行駛時，所產(chǎn)生的振動于使用上的舒適程度是否恰當，以及各種人機接口是否符合人因工程設計。 </p><p>　?。?7）穩(wěn)定度：測試

19、折疊健身車于前進、轉(zhuǎn)彎、及剎車時健身車的穩(wěn)定情形。 尤其，在各種顛簸路面、速度的轉(zhuǎn)彎、剎車時是否有翻覆的疑慮。 </p><p>　　（ 8）安全性：測試折疊健身車的安全性，檢查其結(jié)構(gòu)是否堅固及可承載之重量，并檢視各運動桿件，運動時是否對人體有危險性。 </p><p><b>　　7</b></p><p>　　2-2 設計規(guī)范 </

20、p><p>　　根據(jù)第一章對橢圓機的步態(tài)驅(qū)動之文獻研究的結(jié)果，本項目開發(fā)的新型折疊健身車，其目的主要是結(jié)合現(xiàn)有橢圓機以及自行車的優(yōu)點與市場優(yōu)勢，并將其提升到完善的境界，以實現(xiàn)更便利、更舒適、以及新型健身車的出現(xiàn)。 新型折疊健身車是針對腳踏車的外型構(gòu)造，結(jié)合橢圓機的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，目的在改善跑步機、健身踏步車、橢圓機等運動器材只限于室內(nèi)使用，且價格昂貴、體積太大等缺點，但仍須保留自行車其操作簡便、可移植性、及具有很好的轉(zhuǎn)

21、向系統(tǒng)等優(yōu)點。因此，以下將對新型折疊健身車確立設計規(guī)范和特點并撰寫量化的功能規(guī)格表(表 2.1)： </p><p>　?。?1）穩(wěn)定安全的三輪式車身—增加安全感及穩(wěn)定平衡性，讓使用者不會感到害怕與不安心感。 </p><p>　?。?2）可調(diào)式步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)—要能省力且需符合人體自然步態(tài)，能長時間操作，不會造成運動傷害；并且步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的設計要簡單、維修要容易、操控要簡易。+ </p

22、><p>　?。?3）三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)—轉(zhuǎn)向操控要直接且位移要明確，并提供三種不同的使用情境。 </p><p><b>　　表2.1</b></p><p>　　根據(jù)上訴的設計規(guī)范與功能規(guī)格，新型折疊健身車分為三輪式車身、可調(diào)式驅(qū)動機構(gòu)、多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進行其概念設計，以產(chǎn)出健身車的概念設計。</p><p>&

23、lt;b>　　8</b></p><p>　　2-3 概念設計 </p><p>　　1. 穩(wěn)定安全的三輪式車身 </p><p>　　為考慮騎乘的安全和穩(wěn)定性，是以三輪方式進行車身結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性設計。其前輪是兩輪設計，具有輪距調(diào)整器，可依路況或個人喜好，調(diào)整兩輪寬度，窄者騎乘較靈活且可適應小巷道或田間小路，寬則增加其穩(wěn)定性。前輪亦具有特殊機構(gòu)設

24、計，可適于顛頗的路面，故其不但安全舒適，因其穩(wěn)定平衡佳，不需任何機構(gòu)即可隨時隨地停放，具較高的機動性和便利性。亦適合孩童使用，故可符合全家運動休閑娛樂的生活要求，能促進家庭和諧，享受天倫之樂。</p><p>　　2. 可調(diào)式橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu) </p><p>　　本設計的驅(qū)動系統(tǒng)是四連桿之橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，其設計的出發(fā)點是模擬人行走時的運動步態(tài)軌跡，良好的設計可以提供腳部與手部作近似慢

25、跑的動作，可進行全身性運動，同時可避免地面對下肢的沖擊力，可減少膝關節(jié)損傷，是有效的有氧適能訓練方式，適合作心肺耐力、肌力訓練、以及戶外活動。 本設計的步態(tài)軌跡是利用步態(tài)微調(diào)器來進行每隔 45度之8個位置的調(diào)整，及可調(diào)位置的踏板設計，用以改變驅(qū)動者的跨距和步態(tài)軌跡，以配合使用者的習慣。</p><p>　　3. 三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng) </p><p>　　本設計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計，創(chuàng)

26、造出定點、定軌跡、代步等三種使用模式，不但能在室內(nèi)做運動，也可到戶外進行休閑、購物等活動。其中，定點、定軌跡的模式時，健身車即是一種橢圓機的運動方式，以手腳并用之慢跑運動動作，以驅(qū)動橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)。在定點或室內(nèi)時可以用支撐架撐起整個后輪，讓使用者在操作時能夠穩(wěn)固且不會搖晃，在原地進行運動、復健等活動。在戶外或較大的空間時，轉(zhuǎn)向角度控制器可以固定龍頭的轉(zhuǎn)向角度形成直線或各種圓周運動之戶外定軌跡橢圓機模式的健身運動，使用者不會感到枯燥乏味

27、。支撐架在移行時須提至上方轉(zhuǎn)換為一置物架，其是利用撥桿把支撐架卡槽的定位銷拉起，以調(diào)整支架控制機構(gòu)來進行切換。代步模式則健身車為一腳踏車的騎乘方式，以雙腳踩踏橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，雙手時操控龍頭的方向與轉(zhuǎn)向，可以較舒適的驅(qū)動方式進行騎乘，可符合全家運動休閑娛樂的生活要求。其中，轉(zhuǎn)向把手具有特殊的接頭設計，可以簡便地隨插即用的進行轉(zhuǎn)向桿與手桿間切換。</p><p><b>　　9</b><

28、/p><p><b>　　2-4 結(jié)論 </b></p><p>　　本研究提出一套系統(tǒng)化之新型折疊健身車的設計程序來進行設計，根據(jù)其流程，首先透過文獻研究與市場分析來規(guī)劃和厘清設計需求與限制，并訂定新型折疊健身車的設計規(guī)范，其設計規(guī)范歸納有︰﹙1﹚穩(wěn)定安全的三輪式車身、﹙2﹚可調(diào)式的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)、﹙3﹚三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。根據(jù)上述的設計規(guī)范，分別進行產(chǎn)出其概

29、念設計。穩(wěn)定安全的三輪式車身是以三輪方式進行車身結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性設計，不但舒適安全，又因穩(wěn)定性佳，不需其它的固定機構(gòu)就可隨時停放，因此具有很好的便利性與機動性?？烧{(diào)式橢圓步態(tài)機構(gòu)是模擬人自然的運動步態(tài)軌跡，提供腳部與手部作近似慢跑的動作，進行全身性的運動，而步態(tài)軌跡是利用步態(tài)微調(diào)器來進行八個位置的調(diào)整，只需小工具即可做到，另外還有可調(diào)位置的踏板，拆裝容易且不須任何手工具，用以改變使用者的跨距和步態(tài)軌跡。三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要提供定

30、點、定軌跡、代步等三種使用模式，不但能在室內(nèi)做運動，也可到戶外進行休閑等購物活動，利用轉(zhuǎn)向角度控制器及支撐架來進行切換。以上概念設計可作為新型折疊健身車具體設計與細部設計的依據(jù)及參考。 </p><p>　　第三章 具體設計與實作測試</p><p>　　3-1 三輪式車身 </p><p>　　自行車是省能源、無污染的代步工具，更是愉悅心靈的運動休閑器材，其具

31、有廉價、靈巧、省時、省地、健身等優(yōu)點，特別是可促進心肺功能、增強肌肉耐力等健身復健的功能，廣受人們喜愛，但也容易造成膝、足踝等的運動傷害。橢圓機在國內(nèi)是一個年輕的運動器材，其設計的出發(fā)點是模擬人行走時的運動軌跡，良好的設計可以提供腳部與手部模擬各種不同的動作，可進行全身性運動，同時可避免地面對下肢的沖擊力，是有效的有氧適能訓練工具。但只限于室內(nèi)運動。新型折疊健身車是以橢圓機的驅(qū)動方式結(jié)合自行車的移行功能，使其可以避免運動傷害、不限室內(nèi)或

32、戶外、不限時間、自由自在、隨心所欲地進行有氧健身運動。為考慮騎乘的安全和穩(wěn)定性，是以三輪方式進行結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性設計，其前輪是兩輪設計，故其不但安全舒適，因其穩(wěn)定平衡佳，不需任何機構(gòu)即可隨時隨地停放，具較高的機動性和便利性。亦適合大眾使用，故新型折疊健身車可符合全家運動休閑娛樂的生活要求，能促進家庭和諧，享受天倫樂。 </p><p>　　整臺健身車的構(gòu)造主要是由一腳踏車車架、車架后端的后輪及支撐架、車架前端的可調(diào)高

33、度的轉(zhuǎn)向龍頭、隨插即用的轉(zhuǎn)向把手以及向下延伸至前兩小輪、固定于車架前端并位于龍頭后方的步態(tài)微調(diào)器，及二組裝于車架兩側(cè)以供使用者踩踏并驅(qū)動后輪的可調(diào)感應踏板，如圖 3.1 所示。 </p><p><b>　　11</b></p><p>　　具體設計主要在于將概念設計的最佳解決方案具體化，包含整個模型的建構(gòu)，并確認系統(tǒng)配置、重要零組件規(guī)格、重要功能組件的設計參數(shù)和

34、其供應來源。在此具體設計步驟，包括尺寸設計與干涉的檢查與消除，并進行實體模型的建構(gòu)工作，其中含有零件建構(gòu)、組合件裝配、與工程圖制作。此步驟的方法是以運用 CAD/CAE的Solid Works軟件來進行具體設計。 </p><p>　　圖 3.1 三輪式車身的具體設計</p><p>　　輪距調(diào)整器，可依路況或個人喜好，調(diào)整兩輪寬度，主要是由調(diào)整滑塊在滑軌上作移動，調(diào)整兩輪的間距后，以鎖

35、緊螺絲固定，窄者可適應小巷道或田間小路，寬則增加其穩(wěn)定性。前輪亦有避震器，可適合于顛頗路面且安全舒適，如圖3.2 所示。 </p><p><b>　　12</b></p><p>　　3.2 輪距調(diào)整器的具體設計</p><p>　　3-2 步態(tài)驅(qū)動系統(tǒng) </p><p>　　本設計的驅(qū)動系統(tǒng)是利用橢圓機的步態(tài)驅(qū)動

36、機構(gòu)，其設計主要是模擬人行走時的運動步態(tài)軌跡，良好的設計可以提供腳部與手部近似慢跑的動作，可進行全身性的運動，同時可避免因慢跑時來自地面對下肢的沖擊力，可減少膝關節(jié)損傷， 是一種有效的有氧健身訓練方式，適合大眾作心肺耐力、肌力訓練、以及戶外活動。本設計的步態(tài)軌跡主要是利用步態(tài)微調(diào)器來進行8個位置的調(diào)整，及可調(diào)整位置的腳踏板設計，用以改變驅(qū)動者的跨距和步態(tài)軌跡，以配合個人的使用習慣，如圖 3.3 所示。步態(tài)微調(diào)器(圖 3.4)是由螺絲將手

37、桿支點座固定在車架的中柱桿，把8 面游戲桿軸配置在上方，兩端由手游戲桿接合，使用者只要調(diào)整好就可以把內(nèi)六角螺鎖緊將手桿外蓋固定。</p><p><b>　　13</b></p><p>　　圖 3.3 步態(tài)驅(qū)動的具體設計</p><p>　　14圖 3.4 步態(tài)微調(diào)器的具體設計</p><p>　　可調(diào)式踏板的構(gòu)造

38、是由腳踏板、踏板固定座、踏板柱、踏板固定勾、內(nèi)六角螺絲、蝶型螺絲所組成，使用者要調(diào)整適當?shù)奈恢脮r將蝶螺絲解開，再把腳踏板放置于腳踏桿上面的U 型槽，再將蝶型螺絲鎖緊踏板固定勾即可，如圖3.5 所示</p><p>　　圖 3.5 可調(diào)式踏板的具體設計</p><p><b>　　15</b></p><p>　　3-3 多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng) &l

39、t;/p><p>　　健身車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，主要是以轉(zhuǎn)向龍頭直接操控，經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿讓前兩輪進行運動與轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向操控簡單而明確，轉(zhuǎn)彎時也不會有輪胎打滑的問題產(chǎn)生，大幅提升行駛時的安全性。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由隨插即用的轉(zhuǎn)向把手、可調(diào)高度的轉(zhuǎn)向龍頭、轉(zhuǎn)向角度控制器、轉(zhuǎn)向桿、轉(zhuǎn)向長管、兩小輪組成，如圖3.6所示，其中，利用轉(zhuǎn)向把手經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿、轉(zhuǎn)向長管以直接操控前兩輪以達到轉(zhuǎn)向的功能。</p><p>　　圖 3.6

40、 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體設計</p><p><b>　　16</b></p><p>　　本設計的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設計，可以創(chuàng)造出定點、定軌跡、代步等三種使用模式，不但能在室內(nèi)做運動，也可以到戶外進行休閑、購物等活動。其中，定點模式時(圖 3.7)，步行車是一種橢圓機的運動方式，以手腳并用的運動動作，驅(qū)動橢圓步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)。在定點或室內(nèi)時可以用支撐架撐起整個后輪，讓使用者在操作時能

41、夠穩(wěn)固且不會搖晃，在原地進行復健等活動。另外，定軌跡模式(圖 3.8)也就是在戶外或較大的空間時，利用轉(zhuǎn)向角度控制器固定龍頭的轉(zhuǎn)向角度形成直線或各種圓周 運動之戶外定軌跡橢圓機模式的健身運動，讓使用者不會枯燥乏味。 </p><p><b>　　圖3.7定點模式</b></p><p><b>　　17</b></p><p&

42、gt;<b>　　圖3.8定軌跡模式</b></p><p>　　轉(zhuǎn)角度控制器(圖 3.9)是用手拉動固定銷經(jīng)由彈簧的作用讓固定條緊壓固定在轉(zhuǎn)向桿的齒輪來進行固定的動作，不需要任何手工具就可以輕松的讓使用者進行圓周或直線上的運動情境。(a)固定狀態(tài)</p><p><b>　　b)</b></p><p><b>

43、;　　松</b></p><p><b>　　開</b></p><p><b>　　狀</b></p><p><b>　　態(tài)</b></p><p>　　圖 3.9 轉(zhuǎn)角度控制器</p><p>　　支撐架在移行時須提至上方轉(zhuǎn)換為一置物

44、架，其是利用撥桿把支撐架卡槽的定位銷拉起，以調(diào)整支架控制機構(gòu)來進行切換，如圖 3.10 所示。 </p><p>　　圖 3.10 支撐架與支架控制機構(gòu)</p><p>　　代步模式(圖3.11)則健身車為一腳踏車的騎乘方式，以雙腳踩踏橢圓步踏驅(qū)動機構(gòu)，雙手操控龍頭的方向與轉(zhuǎn)向，可以較舒適的驅(qū)動方式進行騎乘，可符合全家運動休閑娛樂的生活要求。其中，轉(zhuǎn)向把手具有特殊的接頭設計，利用把手的鎖

45、緊套可以簡便地隨插即用的進行轉(zhuǎn)向桿與手游戲桿間切換，如圖 3.12 所示。</p><p>　　圖 3.11 代步模式</p><p><b>　　20</b></p><p>　　圖3.12 隨插即用的轉(zhuǎn)向把手設計</p><p>　　3-4 實作測試與改良設計 </p><p>　　經(jīng)由前

46、三節(jié)的過程得到新型折疊健身車的具體設計，本小節(jié)將其建構(gòu)為實體模型，進行細部設計并繪制成工程圖，以利加工制作出原型機。</p><p>　　3-4-1 實作 </p><p>　　依照健身車的具體設計(圖3.13)，以 Solid Works 軟件所繪制的立體組合圖，再將健身車的所有零件轉(zhuǎn)換制作成工程圖(圖3.14)、立體圖(圖3.15)，以利現(xiàn)場加工人員依照圖面尺寸，來進行各零件的加工。

47、圖 3.16 為步行車的零件明細圖，其明細如表 3.1 所示，最后，依照各零件的相關位置來進行原型機的組裝，并進行測試。 </p><p><b>　　21</b></p><p>　　圖 3.13 健身車的具體設計</p><p><b>　　22</b></p><p>　　圖 3.14 模

48、型工程圖</p><p><b>　　23</b></p><p><b>　　(a)代步模式</b></p><p>　　（b）定軌跡模式 </p><p><b>　　（c）定點模式</b></p><p>　　圖 3.15 模型立體

49、圖</p><p><b>　　24</b></p><p>　　圖3.16新型折疊健身車的零件圖</p><p><b>　　25</b></p><p>　　表3.1新型折疊健身車的零件表</p><p><b>　　26</b></p>

50、<p><b>　　測試</b></p><p>　　經(jīng)由上述的實作過程，得到新型折疊健身車的原型機，并根據(jù)2-1 節(jié)的測試項目進行測試，以了解步行車的各項特性與其性能，并建立資料檔，以做為修正的依據(jù)。測試項目與結(jié)果如下所示︰ </p><p>　?。?）驅(qū)動能力：主要針對健身車驅(qū)動系統(tǒng)來進行測試，使用者在踩踏的結(jié)果，可以用很輕松的步伐來驅(qū)動整臺健身車。

51、 </p><p>　　（2）最大速度：此項目主要在測試健身車前進的最大速度，步行車前進的最大速度為 4.25 km/hr(參見后面說明)。 </p><p>　?。?）爬坡能力：此項目主要在測試健身車于爬坡時的最大角度，本研究尋找到殘障7度的坡道，很困難地驅(qū)動步行車前進，如以人行道上的 2.8 度小型坡道，則可驅(qū)動前進。 </p><p>　　（4）剎車性能：此項

52、目主要在測試健身車的剎車性能，步行車于最大速度時剎車距離 96 cm(參見后面說明)。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)向性能：此項目主要在測試健身車的轉(zhuǎn)向能力，經(jīng)由測試，步行車的轉(zhuǎn)向操控直接、位移明確，最大轉(zhuǎn)向角度為25度，回轉(zhuǎn)半徑可達2m，但由于原型機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)設計不佳，所以在轉(zhuǎn)彎過度會有傾倒的危險。 </p><p>　?。?）舒適度：此項目主要在測試健身車使用上的舒適程度是否恰當，經(jīng)

53、由測試，驅(qū)動者在使用時，因避震器的作用，不會有不舒服的感覺。 </p><p>　?。?）穩(wěn)定度：此項目主要在測試代步模式、定軌跡模式、定點模式、及剎車時健身車的穩(wěn)定情形，經(jīng)由測試，健身車可行駛路寬0.4m的道路且穩(wěn)定度良好。 </p><p>　?。?）安全性：此項目是測試健身車的安全性，經(jīng)由測試，驅(qū)動者在使用時，并無任何危險性。 </p><p>　　從以上的測

54、試結(jié)果，我們可得知原型機的設計有些無法滿足原訂的設計需求，總共有以下三點︰ </p><p>　　1.原型機的機架是以拼裝式制造，機架前端沒有足夠的空間，會造成上下車的不方便。 </p><p>　　2.前輪轉(zhuǎn)向雖然可以與腳踏車一樣操作簡單，但轉(zhuǎn)向過度會有傾倒的危險。 </p><p>　　3.驅(qū)動機構(gòu)是參考小型橢圓機來進行設計，不適合成年人來驅(qū)動，因步態(tài)小而影響到

55、健身車的最大速度，所以前往遠距離的地點購物，既費力又費時。 </p><p><b>　　27</b></p><p>　　3-4-3 改良設計 </p><p>　　經(jīng)由測試的結(jié)果，本小結(jié)主要針對原型機的缺失進行一些修改，如圖3.17 所示，首先針對步行車整體的外型美觀、空間上進行改良而步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的尺寸是以成年人來設計，為了讓使用者能以更

56、省力、更輕松的步態(tài)來驅(qū)動健身車，步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)是采用六連桿設計，其設計的出發(fā)點是模擬人快走時的運動步態(tài)軌跡(第四章、第五章作詳細介紹)。 </p><p>　　圖 3.17 新型折疊健身車</p><p>　　新型折疊健身車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，采用車輛前輪轉(zhuǎn)向的方式。主要是以轉(zhuǎn)向龍頭直接操控，經(jīng)由轉(zhuǎn)向機構(gòu)使讓前兩輪進行運動與轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向操控簡單而明確，轉(zhuǎn)彎時也不會有輪胎打滑問題產(chǎn)生，大幅提升行駛時的

57、安全性。 </p><p>　　轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是由隨插即用的轉(zhuǎn)向把手、可調(diào)高度的轉(zhuǎn)向龍頭、轉(zhuǎn)向角度控制器轉(zhuǎn)向桿、轉(zhuǎn)向接頭、傳動桿、轉(zhuǎn)向機構(gòu)、兩小輪組成，如圖 3.18 所示，其中，利用轉(zhuǎn)向把手經(jīng)由轉(zhuǎn)向桿、傳動桿、轉(zhuǎn)向臂操控橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向機構(gòu)使前兩輪達到轉(zhuǎn)向的功能，如圖 3.19 所示。</p><p><b>　　28</b></p><p>　　圖

58、 3.18 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的具體設計</p><p><b>　　29</b></p><p>　　健身車之轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設計需不違反 Ackerman 原理，即步行車在代步模式的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為三輪行駛的狀態(tài)，龍頭轉(zhuǎn)向時步行車的前兩輪的轉(zhuǎn)向中心都在大輪的軸心在線，故不違反 Ackerman 原理，步行車轉(zhuǎn)向可保持順暢，如圖 3.20 所示。 </p><p&g

59、t;　　圖3.20 Ackerman 原理</p><p><b>　　3-5 結(jié)論 </b></p><p>　　根據(jù)第二章第三節(jié)健身車的各個創(chuàng)意特點，來進行三輪式的車身設計、可調(diào)式步態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)、三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等三大特點的具體設計。經(jīng)由整臺新型折疊健身車實體模型的建構(gòu)，并針對各系統(tǒng)裝置的細部尺寸與實際功能來繪制，這其中也包含了各系統(tǒng)分析與機構(gòu)干涉的檢

60、查與消除，順利的完成具體設計的產(chǎn)出。 </p><p>　　制作原型機最主要的目的，在于驗證健身車的設計結(jié)果，是否達到設計的要求，并經(jīng)由測試過程與結(jié)果了解設計的缺失，以做為后續(xù)設計的依據(jù)。 </p><p>　　經(jīng)由上述測試過程，將健身車實體模型的所有零件制作成工程圖，在進行加工、組裝，得到健身車的原型機，進行測試，經(jīng)由測試得到以下結(jié)果︰ </p><p>　　(1

61、)驅(qū)動的最大速度 4.25 km/hr。(2) 最大爬行坡道為 2.8 度。(原型機的步態(tài) 驅(qū)動是參考小型橢圓機來進地設計，所以步態(tài)非常小，影響健身車的最大速度以及導致雙腳施力小而無法爬升坡度較大的坡道)。(3)剎車的距離高達96 cm，主要來自于車體的重量重，剎車時只有后輪有作用，故造成剎車距離過長。(4)原型機的前兩輪不是以車輛的轉(zhuǎn)向機構(gòu)設計，導致在轉(zhuǎn)彎時，前兩輪的軸心線與后輪軸心線的夾角相同，所以轉(zhuǎn)向過度時，會發(fā)生傾倒的危險。然而

62、，以上的設計缺失不影響健身車一些附屬的功能，并且在改良過的健身車一并獲得解決，以符合其設計規(guī)范的要求。 </p><p><b>　　31</b></p><p>　　第四章 步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的概念設計</p><p>　　本章節(jié)的步態(tài)驅(qū)動主要是參考文獻，提出一套系統(tǒng)化的設計程序，以合成出滿足設計需求與限制的六連桿機構(gòu)簡圖，并做為下一章機構(gòu)尺寸設

63、計之依據(jù)。 </p><p>　　4-1 設計程序 </p><p>　　本研究將以六連桿機構(gòu)進行驅(qū)動機構(gòu)的設計，首先進行橢圓運動機文獻的收集，以歸納出步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)之機構(gòu)特性，并訂定出設計需求與限制，以圖4.1所示的設計程序來進行一般化、特殊化、及再生化，系統(tǒng)化合成出所有滿足設計需求與限制的六桿七接頭步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)。以下說明其設計步驟︰</p><p><b&

64、gt;　　步驟一、原始設計 </b></p><p>　　本步驟是尋找一個(或者多個)合乎設計需求的現(xiàn)有機構(gòu)，當作設計的原始機構(gòu)，并分析此原始機構(gòu)，歸納出其構(gòu)造特性及設計需求與限制。 </p><p>　　分析一個已有機械裝置的首要步驟為判認其拓樸構(gòu)造。機械裝置的拓撲構(gòu)造，決定于機件與接頭的類型及數(shù)目，以及機件與接頭之間的鄰接和附隨關系。倘若無法由文獻資料得到原始設計，直接跳到

65、步驟三，從一般化鏈目錄尋找符合設計規(guī)范要求的一般化鏈圖譜。</p><p><b>　　步驟二、一般化鏈 </b></p><p>　　任何一個已有設計都可作為原始設計，本步驟是選擇可用的既有設計作為原始設計，以一般化原則與規(guī)則，將其轉(zhuǎn)化為相對應的一般化鏈。 </p><p><b>　　32</b></p>

66、<p>　　圖4.1 步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的設計程序</p><p>　　一般化的目的，是將含有各種類型的機件和接頭的原始機械裝置，轉(zhuǎn)化成只含有一般化連桿和一般化接頭的一般化鏈。機械裝置的組成組件雖各有不同，但均可對應轉(zhuǎn)化成只含一般化連桿和一般化接頭的一般化鏈。一般化過程的基礎是建立在一套一般化規(guī)則上，而一般化規(guī)則是根據(jù)所定義的一般化原則導出。經(jīng)由 一般化過程，設計者能夠用一種非?；镜姆绞絹硌芯亢捅容^不同的

67、設計。許多機械裝置起初乍看之下并不相同，卻可能具有相同的一般化形式。</p><p>　　步驟三、一般化鏈目錄 </p><p>　　本步驟是運用數(shù)目合成理論或圖論，合成出與原始一般化鏈的桿件數(shù)與接頭數(shù)相同的所有可能的一般化鏈。各種一般化鏈的圖譜，可運用數(shù)目合成理論，即通過對其相對應的連桿類配對進行組合來獲得，亦可利用圖論之區(qū)塊的圖譜轉(zhuǎn)換而得到。但一些重要的一般化鏈圖譜都已建成資料庫，可直

68、接由資料庫選用即可。 </p><p><b>　　33</b></p><p>　　步驟四、可行之特殊化鏈 </p><p>　　經(jīng)由特殊化程序，將就步驟四所獲得的每一個一般化鏈，指定其機件與接頭類型，以獲得符合設計需求與限制的可行特殊化鏈圖譜。 </p><p>　　根據(jù)一定的設計需求與限制，在可行的一般化鏈圖譜中分

69、配特定類型的桿件 與接頭的過程，稱為特殊化。一個一般化鏈，在根據(jù)設計需求進行特殊化以后，即稱為特殊化鏈。滿足設計限制的特殊化鏈，則稱為可行特殊化鏈。特殊化程序可用于枚舉并計算出所有可能的非同構(gòu)特殊化鏈。根據(jù)此程序，設計者能夠獲得具有特定類型的桿件和接頭的可行特殊化鏈的完整圖譜。一個一般化鏈可以特殊化為拓樸構(gòu)造不同的各種機械裝置。 </p><p>　　步驟五、可行機構(gòu)目錄 </p><p>

70、;　　將可行特殊化鏈圖譜根據(jù)機械裝置的運動與功能要求，一一再生化為與其相對應的機構(gòu)簡圖，以獲得機構(gòu)圖譜目錄。就圖示而言，再生化是一般化的逆向過程，可通過應用一般化規(guī)則的逆向順序來完成。 </p><p>　　4-2 概念設計 </p><p><b>　　步驟一、原始設計 </b></p><p>　　本步驟針對橢圓運動機的文獻資料，并從中參

71、考其步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)來進行探討及分析，得到步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)應具有下列的機構(gòu)特性</p><p>　　1. 它是一個具六桿單自由度之平面機構(gòu)。 </p><p>　　2. 它有一個機架，作為步態(tài)驅(qū)動的固定桿。 </p><p>　　3. 它有一個輸入桿為輸入源，來控制整個機構(gòu)做運動。</p><p>　　4. 腳踏板的運動軌跡為沒有交叉點的封閉

72、曲線。 </p><p>　　5. 手部的運動可以是往返搖擺運動或封閉曲線運動。 </p><p>　　6. 接頭可以是旋轉(zhuǎn)對、滑行對及滾動對。 </p><p>　　7. 兩側(cè)的曲柄以相差 180 度連接。 </p><p>　　8. 同一側(cè)的手跟腳在相同時間內(nèi)為相反的動作</p><p><b>

73、　　步驟二、一般化鏈 </b></p><p>　　本步驟是選擇文獻中可用的既有設計作為原始設計，以一般化原則與規(guī)則，將其轉(zhuǎn)化為相對應的一般化鏈。 </p><p>　　本研究主要是針對六桿設計，所以從現(xiàn)有的文獻選擇六桿步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，再經(jīng)由一般化，如圖 4.2 所示，比對步驟四的可行特殊化鏈，會有相同的設計再從中刪除。 </p><p><b>

74、;　　35</b></p><p>　　步驟三、一般化鏈目錄</p><p>　　本研究是采用具有一個六桿單自由度的一般化鏈，可以直接由一般化鏈目錄尋找符合設計要求的六桿一般化鏈圖譜，如圖 4.3 所示。 </p><p>　　圖 4.3 具六桿單自由度之一般化鏈目錄</p><p><b>　　36</b>

75、;</p><p>　　步驟四、可行之特殊化鏈</p><p>　　本步驟是根據(jù)設計需求與限制進行特殊化程序，設計需求與限制是根據(jù)步驟一步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的特性所訂定出來的，而本研究主要針對六連桿機構(gòu)設計，所訂定的需求與限制必須滿足于下列12條項目，以作為特殊化程序的依據(jù)： </p><p>　　1.具一個單自由度的平面機構(gòu)。 </p><p>　

76、　2.具有一個固定桿(桿1)當作機架。 </p><p>　　3.有一個桿當做曲柄(桿2)與機架連接。 </p><p>　　4.有一個桿作為手握桿(桿3)與機架連接而形成往復搖擺運動。 </p><p>　　5.有一個耦桿(桿4)作為輸入桿，其上有一個腳踏板，為封閉曲線運動，不與機架相連接。 </p><p>　　6.固定桿為雙接頭桿或三接

77、頭桿。 </p><p>　　7.腳踏桿為雙接頭桿或三接頭桿。 </p><p>　　8.手握桿為雙接頭桿或三接頭桿。 </p><p>　　9.曲柄為雙接頭桿。 </p><p>　　10. 接頭不采用復接頭(減少機構(gòu)排列的層數(shù))。 </p><p>　　11. 接頭皆采用旋轉(zhuǎn)對(為了減少使用時的噪音及磨損)。 &l

78、t;/p><p>　　12.各桿皆為連桿。 </p><p>　　在上步驟獲得一般化圖譜后，根據(jù)上述的設計需求與限制，依照下列步驟可以找出全部可能的特殊化鏈： </p><p>　　1.對于每一個一般化鏈，找出全部可能情形下的固定桿。 </p><p>　　2.對于在步驟 1 獲得的每一個情形，找出桿 2。 </p><p&g

79、t;　　3.對于在步驟 2 獲得的每一個情形，找出桿 3。 </p><p>　　4.對于在步驟 3 獲得的每一個情形，找出桿 4。 </p><p>　　根據(jù)特殊化程序，共獲得9個可行特殊化鏈，如圖4.4所示。</p><p><b>　　37</b></p><p>　　圖 4.4 可行之特殊化鏈</p>

80、;<p><b>　　38</b></p><p>　　步驟五、可行機構(gòu)目錄 </p><p>　　再生化程序，一般并沒有遵循一定的程序就能得到新的理想結(jié)果。為使其可操行提高，在進行再生化程序時，根據(jù)步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的運動與功能要求，參考可行之特殊化鏈目錄的收放機構(gòu)設計。因此，將圖4.4可行特殊化鏈目錄再生化，獲得與其對應的圖4.5六桿單自由度步態(tài)機構(gòu)目錄。

81、 </p><p>　　圖4.5 六桿單自由度步態(tài)機構(gòu)目錄</p><p><b>　　39</b></p><p>　　圖4.5 六桿單自由度步態(tài)機構(gòu)目錄（續(xù)）</p><p><b>　　40</b></p><p><b>　　4-3 結(jié)論 </b

82、></p><p>　　本章主要針對橢圓運動機的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)進行機構(gòu)分析，歸納出這些設計的構(gòu)造特性，并訂定步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的設計需求與限制。步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的概念設計是根據(jù)具六桿單自由度的一般化鏈圖譜進行的，程序過程中設計需求與限制訂定是彈性多變的。本研究最后得到9個具六桿單自由度步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的概念設計，考慮整臺健身車的配置、構(gòu)造簡單還有后續(xù)找尋快走的步態(tài)軌跡，從中選用圖4.5(a) 作為健身車的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，但也

83、并非否定其它的機構(gòu)形式，所以選擇一種較佳 的方案為提供后續(xù)進行具體設計的主要依據(jù)與參考。</p><p><b>　　41</b></p><p>　　第五章 步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的具體設計</p><p>　　本章節(jié)是根據(jù)第四章步態(tài)驅(qū)動的概念設計，最后得到9個具六桿單自由度步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，從中選用圖4.5(a)做為健身車的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，其中步態(tài)軌跡是

84、由四連桿產(chǎn)生的耦桿曲線，其余兩桿再決定手握桿，至于手部的運動，只需往復搖擺即可，本章就依照以下步驟進行整個快走步態(tài)軌 </p><p>　　5-1 步態(tài)觀察方法</p><p>　　本節(jié)是采用生物力學最廣泛應用的攝影法，先架設攝影機，然后請被攝影者以快走方式左右來回行走數(shù)十次，取其腳跟點的位置距離。拍攝地點為學校，拍攝人數(shù)以22歲左右10位男生，身高平均170±5 cm，經(jīng)由拍

85、攝后，觀察整個快走時的步態(tài)的跨距長度、跨越高度，如圖5.1所示，計算方法是以實際地面上的15cm直尺為基準再對照屏幕上的寸由比例的方式計算出距離，然后把10位學生步伐的數(shù)據(jù)，平均計算后所得出的結(jié)果，如表5.1</p><p>　　(a) 跨距長度(快走一步的距離</p><p><b>　　42</b></p><p>　?。╞） 跨越高度(

86、跨越時的最高點與地面距離)</p><p>　　圖 5.1 快走時的步態(tài)的跨距長度、跨越高度</p><p>　　表 5.1 快走時跨距長度、跨越高度的計算結(jié)果</p><p><b>　　訂定運動需求曲線</b></p><p>　　本小節(jié)主要訂定快走時的運動曲線，以一個平滑近似淚滴型的步態(tài)軌跡，定為本設計的需求曲

87、線，讓使用者在踩踏時，期望可以得到良好快走的運動效果，并且須近似由實驗結(jié)果后所得到的平均數(shù)據(jù)，跨距長度77.42cm、跨越高度31.21cm，如圖5.2所示。</p><p>　　5-3 步態(tài)尺寸合成 </p><p>　　首先我們選用一組可行的四連桿機構(gòu)(圖5.3)，各尺寸為︰桿 1=1047mm、桿2=336mm、桿3=800mm、桿4=1200mm、a=755mm、b=525mm、

88、c點為踏板點，做為健身車的驅(qū)動來源，當然這組四連桿機構(gòu)尺寸是以圖集搜尋法查閱及參閱過去的學術論文選用一組與需求曲線相似的圖形(圖5.4)并且經(jīng)過多次反復調(diào)整過后，使耦桿曲線更接 近需求曲線，且能夠獲得較適當?shù)臋C構(gòu)尺寸及配置，在使用的軟件方面主要是由Autodesk Inventor Professional 畫出所需求的四連桿機構(gòu)圖，如圖5.5所示，接下來 把耦桿上的踏板點用軟件內(nèi)的動態(tài)仿真，仿真出所需求的耦桿軌跡圖，如圖5.6所示，再

89、來擷取軟件上的影像取成相片，并匯入AutoCAD 以一比一的方式量測整個軌跡的跨越高度、跨距長度，所得到的量測結(jié)果，如圖5.7所示。</p><p>　　圖 5.3 可行的四連桿機構(gòu)</p><p><b>　　44</b></p><p>　　R1=4.60；R2=1.00；R3=4.00；R4=4.00；Rc=3.34；c=14.70&#

90、176;</p><p>　　圖 5.4 需求曲線相似的圖形</p><p>　　圖 5.5 軟件繪出四連桿機構(gòu)圖</p><p>　　(a) 執(zhí)行軟件內(nèi)的動態(tài)仿真</p><p>　　(b) 經(jīng)由動態(tài)仿真后所執(zhí)行出來的軌跡</p><p>　　圖 5.6 耦桿軌跡圖</p><p>

91、<b>　　46</b></p><p>　　（a）從 Inventor 影像擷取相片匯入 AutoCAD</p><p>　　(b) 跨越高度、跨距長度的量測結(jié)果放大圖</p><p>　　圖 5.7 跨越高度、跨距長度的量測結(jié)果</p><p>　　由以上的步驟決定出整個健身車快走的步行軌跡后，接下來另外兩桿合成

92、出手部的運動，此步驟我們先以繪出步行車的具體設計圖(圖5.8)，直接利用具體設計圖在圖上調(diào)整及修改手部的擺動角度，一般人在快走時，手部運動的擺動約為60°，使用者在踩踏步行車時，當腳踏板與完全伸直的手臂距離為120cm(A-C的距離)，此時手臂可以擺動伸直最大距離為60cm(C-B 的距離)，以獲得手臂良好的舒展，整個六連桿的尺寸配置圖，各尺寸為︰A=1047mm、B=336mm、C=1200mm、D =258mm、E=743

93、mm、F=362mm、G=168mm、H=302.4mm、I=611.52mm、J=800mm， 如圖 5.9 所示。</p><p>　　(a) 手部運動的擺動約為 60°</p><p>　　(b) 手臂位置與踏板及手臂伸長的距離</p><p>　　圖 5.8 健身車的具體設計圖</p><p>　　圖 5.9 六連桿的

94、尺寸配置圖</p><p><b>　　5-4 結(jié)論 </b></p><p>　　根據(jù)第四章步態(tài)驅(qū)動系統(tǒng)所產(chǎn)生的9個可行的機構(gòu)目錄，從中選其一作為驅(qū)動系統(tǒng)的具體設計，首先以攝影法拍攝快走時步伐的跨距長度、跨越高度，取其腳跟點的位置，然后訂定一個平滑的步態(tài)軌跡，讓使用者踩踏時能以一個較省力的步態(tài)來驅(qū)動整臺步行車，步態(tài)軌跡是用 Inventor 軟件仿真出來，接著以具

95、體設計圖找出手部擺動的位置與角度，順利于健身車獲得良好的尺寸配置。</p><p><b>　　49</b></p><p>　　第六章 結(jié)論與建議</p><p>　　本章針對本項目的研究成果作出結(jié)論，并提出未來研究的方向與建議</p><p><b>　　6-1 結(jié)論 </b></p&

96、gt;<p>　　本研究是以新型折疊健身車進行系統(tǒng)化設計的研究，所完成的步行車是一創(chuàng)新的設計，它主要是利用橢圓機的步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，結(jié)合腳踏車的構(gòu)造，讓橢圓運動機提升至戶外的使用境界，以達到具健身、休閑、代步的新型折疊健身車。它提供其規(guī)律的運動和適當?shù)男蓍e娛樂及便利性，以提高老年人對生活的質(zhì)量與樂趣。 </p><p>　　綜觀本論文，所獲得的研究結(jié)論如下：</p><p>　　

97、1.新型折疊健身車是一具創(chuàng)新的設計概念，結(jié)合一般市面上橢圓運動機的驅(qū)動機構(gòu)，同時享有多種室內(nèi)外的使用情境，本研究提供了一套系統(tǒng)化之健身車與其步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的設計方法，可提供后續(xù)研究的依據(jù)與參考。 </p><p>　　2. 步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)是步行車最為關鍵的零組件，本研究參考橢圓運動機之步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的構(gòu)造特性，以創(chuàng)意性機構(gòu)設計程序來進行系統(tǒng)化的設計，合成出9個具六桿單自由度步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)的概念設計，并選擇其一來提供新型折

98、疊健身車設計時的選用與參考，獲得良好的配置效果。 </p><p>　　3. 設計出一臺能健身、休閑、代步的新型折疊健身車，經(jīng)由測試結(jié)果，其具有三大特點：(1)穩(wěn)定安全的三輪式車身、(2)可調(diào)式步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)、(3)三種使用模式的多功能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，符合其設計規(guī)范的要求。 </p><p><b>　　6-2 建議 </b></p><p>　　本

99、研究在此提出以下幾點建議，期望提供后續(xù)研究發(fā)展有所幫助，其建議如下所述： </p><p>　　1. 六桿步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)主要是仿真人快走時的跨越高度、跨距長度，提供腳部與手部良好的運動動作，期望健身車能以步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)去仿真更多的步態(tài)軌跡。 </p><p>　　2.健身車主要是以雙腳踩踏步態(tài)驅(qū)動機構(gòu)，經(jīng)由曲柄帶動后輪，使整臺健身車前進，可加入電助動的功能，讓驅(qū)動者以更省力的方式踩踏，在運動至

100、于也能得到更多雙腳肌肉的休息時間。</p><p><b>　　50</b></p><p>　　3.新型折疊健身車能以產(chǎn)品化的設計為考量，導入工業(yè)設計的概念，讓使用者在操作時更舒適方便，成為一個更完善的設計。 </p><p>　　4.針對新型折疊健身車之零組件材料與其負荷尺寸，可進一步使用材料應力分析的軟體設備，選用更耐用、更輕量化的材料，

101、這樣能減少重量及降下低成本。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.柯博仁 六連桿橢圓運動機之運動合成與人機整合動力學分析 中興大學機械工程學系碩士論文，1995。 </p><p>　　2.郭純甫，正常步態(tài)運動機之機構(gòu)設計，逢甲大學材料與制造工程系機械工程組碩士論文，2006。</p><

102、;p>　　3. 劉佳玲，適應性動作調(diào)整對活動下肢生理負荷之影響，朝陽科技大學工業(yè)工程與管理系碩士論文，2004。</p><p>　　4. 林滿妹，橢圓機運動效益評估，朝陽科技大學工業(yè)工程與管理系碩士論文，2007。</p><p>　　5. 余惠南，立式橢圓軌跡踏步機，中華民國專利編號第324228號，1998。</p><p>　　6. Rodgers,

103、 R. E., "Crank Assembly For An Exercising Device," U.S. Patent No. 5529555, 1996. </p><p>　　7. Rodgers, R. E., "Stationary Exercise Aparatus," U.S. Patent No.5573480, 1996. <

104、/p><p>　　8.Rodgers, R. E., "Stationary Exercise Aparatus Having A Prefferred Foot Platform Path Alternate Embodiment," U.S. Patent No.5593372, 1997. </p><p>　　9. Rodgers, R. E., "Sta

105、tionary Exercise Aparatus," U.S. Patent No.5683333, 1997. </p><p>　　10. Janine, W. T., Pasero, P. and Barker, P. D., "Stationary Exercise Device," U.S. </p><p>　　11. R