圖 4-1、LEVER 造型草稿
因為牛在印像裡是雄壯威武，而且高傲的動物，因此使用流暢的 曲線來描繪輪廓，而象徵眼睛的部分用細長的橢圓來表示，整體看來 是較威武，有壓迫感的造型。
二、草稿修改
雖然這草稿已經有了手把的樣子，但是如下圖許多部分仍然有問題
圖 4-2、LEVER 修改示意圖
A. 眼睛的部份恰好是會放上螺絲的部份，雖然有考慮過加上蓋子，
不過這樣太過費工。最好的解決方法就是將螺絲化成眼睛的一部 份。
B. 最先的構想是將兩邊的手把接起來後能形成牛頭，這部份的形狀 在合起來是個心型，故此部份要做調整。
C. 這部份的厚度不夠也許會撐不住手煞車力，所以必須加厚。
D. 通常 LEVER 尾端都會往上翹用來止滑，因此也需要做修改。
〈D 問題是在定案 TYPE3 之後才注意到，故前兩種形式並沒有 此特徵。〉
造型修改方案決定後接下來就要正式的畫成 CAD 圖形了。
三、夾器初步設計：
我們利用小輪固定在輪圈旁，用離合器來做動，以 V-Type 形式當 夾器並以阻尼為輔，傳動小輪也能幫助剎車。但與老師經過討論後發 現此作法在實際應用上有問題，用小輪子帶動大輪子會有困難。而夾 器的要求是越輕越好，直接連接阻尼器會讓重量大增，會增加煞車時 手的負荷。下圖 4-4、4-5、4-6 是此夾器的概念草圖。
圖 4-4、構想圖－夾器部分
圖 4-5、構想圖－阻尼部份
圖 4-6、構想夾器合體圖
阻尼可幫助能量的消耗，可改為發電機做為不同的應用，如蓄電 等。缺點是重量過重，煞車輪鎖死時阻尼無法作用。再種種缺點的限 制下阻尼的應用是不可行，就回到原點以最原始的夾器為方向。
4.2 CAD 設計 ㄧ、lever 設計 (一)TYPE1
Lever 的設計簡單來說只要能像牛角即可，因此就用弧線畫出接 近牛角的型態，不過在設計之初只是隨性的畫。Body 的部份盡量做 的接近半個牛頭，不過在眼睛的畫法上遇到一些問題，嘗試過許多方 法最後找出最適合的方法。在圖 4-3 中模仿原本草圖的眼神輪廓，但 原始的形狀裡面所造成的感覺像是牛骨頭，在改成用螺絲當眼睛後感 覺是活生生的牛。眼睛輪廓若照著原來的橢圓反而造成憨直的感覺，
圖 4-7、眼睛 1 圖 4-8、眼睛 2
所完成的手把樣式如下，但是因隨性而做雖然在尺寸上符合法規，但 機械效益過大而拉線量太小，不符合 v-type 煞車器的規定，因此必 須重新再設計。機械效益 3.66、拉線量 14mm，此手把完成後的樣子 如下圖 4-5、4-6、4-7。
圖 4-9、body1 圖 4-10、lever1
圖 4-11、組合 1
(二)TYPE2
重新修改過的手把雖然已經完全符合 v-type 夾器的要求，但是 牛頭已經完全變形，而且這次的牛角加大不少，因此考慮到成本問題 就將中間挖空。機械效益是 2.28、拉線量 25.83mm，其圖型如下圖 4-8、4-9、4-10 所示。
圖 4-14、組合 2
(三)TYPE3
由圖 4-10 可知牛頭已經元全變形，臉太寬鼻子也過大、牛角的 樣子也不夠威武，因此做了第二次的修改。這次修改內容除了臉、鼻 子簡單的修正以外，在牛角的設計上遇上了問題。要如何做出感覺有 力的牛角，經過嘗試後所得到的結論如下。圖 4-11 是第二種型態的 牛角因 body 接於 lever 的地方牛角順著頭型往下垂，因此看起來沒 什麼精神，圖 4-12 是第二次修改後的樣式則有向上凸因此看起來比 較有神。
圖 4-15、牛角比較 1 圖 4-16、牛角比較 2
修改後的 lever 已經縮小了上下的厚度，這次就不再挖空而且也 注意到 lever 防滑的設計，把尾端翹起。在 body 上的變化就減少厚 度並縮小鼻子部份看起來就美觀多了。下圖 4-13、4-14、4-15。
圖 4-17、body3 圖 4-18、lever3
圖 4-19、組合 3
此 LEVER 的機械效益 2.18，拉線量 24mm 符合設計目標。
(四)細部設計
在 BODY 和 LEVER 上必須要加入其他零件才可以使用，有些部份 要鑿孔和螺絲孔，其細部說明如下。
1.LEVER 部分：在樞軸必須加上回歸彈簧所以要鑿一個止迴用的洞如 下圖。
圖 4-20、鑿孔
2.BODY 部分：一樣是必須加上放入止迴彈簧的開口，如下圖紅線圈 住的部份。
圖 4-21、止迴彈簧開口
(五)螺絲孔
BODY 另外還需要鑽螺絲孔，而每個部份所需要的條件都不一樣。
圖 4-17 必須加上螺絲孔、圖 4-18 的部份不需螺絲孔、圖 4-19 則前 半部沒有螺絲孔，後半部才需要。
圖 4-22、螺絲孔 1 圖 4-23、螺絲孔 2 圖 4-24、螺絲孔 3
二、夾器設計
阻尼會增加自行車的重量，而在實際過程中可能發揮不了很大的 作用，所以決定以一般的 V-TYPE 夾器為主題。新的設計在於 V-Type 的規格從中改變造型設計，配合 Lever 設計組的造型，讓夾器更像牛 角。修改後平均的機械效益 3.57。因製作了可以讓煞車片上下調整 的空間，機械效益是可調整的，如下圖。
圖 4-25、夾器 CAD 圖
三、煞車力及減速度
為了配合 LEVER 的機械效益，夾器機械效益取 4，則總機械效益 4〈夾器〉 × 2.18〈LEVER〉=8.72。此手把的煞車力及煞車距離如下，
採用 3.3 的公式。
(一)煞車力計算 乾式煞車：
制動力×0.33=2×100×8.72×0.4×0.28×0.8 制動力=473N
473N>法規 340N，故合格 濕式煞車:
制動力×0.33=（2X100X8.72X0.28X0.2X0.8）=236N 236>法規 220N，故合格
(二)煞車距離計算(乾式):
假設:手煞車制動力(F 手)=100N<180N
制動力 F=499N 質量 M=100KG 初速 V0=24 km/hr a=F/M=473/100=4.73
V0=24km/hr=6.67m/s
S=V02/2a=6.672/2×4.73=4.70 小於 5m 故合格 (三)煞車距離計算(濕式)
假設:手煞車制動力(F 手)=100N<180N
制動力 F=236N 質量 M=100KG 初速 V0=24 km/hr a=F/M=236/100=2.36
V0=24km/hr=6.67m/s
S=V02/2a=6.672/2×2.36=9.42 小於 15m 故合格
4.3 COSMOS 模擬分析
由於此手把加入了造型因素使的 lever 的厚度大增，在優先考 慮造型的前提之下，所設計的三個手把都非常厚實，在 180N 力量測 試之下都沒有太大的問題。在這裡是用 COSMOS 這個軟體來進行力的 電腦模擬分析，以下簡單敘述測試方法，並解釋 LEVER 的邊界條件。
按下 COSMOS 的選項後會跳出圖 4-21 的視窗，照著所給的順序輸入。
圖 4-27、決定材料視窗
一、 材料選定：圖 4-22 決定材料，因所使用的鋁 6061-T6 在資料庫 並沒有，所以必須要自行輸入其機械性質如下表 4-1。
表 4-1、A6061-T6 機械性質
二、 限制條件：正確的方法是將樞軸設定成可轉動的固定端，煞車 線孔假設成左半邊的圓弧是可轉動的固定端，但所使用的模擬 程式 COSMOS 並沒這種功能，因此取近似將樞軸和煞車線孔做為 固定端，如圖 4-23。
圖 4-28、固定端視窗
三、 負載力：選擇負載力的形式是「力量」，並選取手握部份的三個 面如圖 4-24，每個面給予 60N 的力，合起來恰好是法規的 180N。力 的方向選擇垂直於上基準面。
圖 4-29、負載力視窗
四、分析：只要按下分析鍵後便會自動分析，可以用預設值或自己調 整網格的大小，有時候會出現不能網格化的狀況，就表示此形狀在某 些部分形成網格有困難。可以用縮小網格或修改 CAD 圖形來訂正。
五、完成：當分析完成後會跳出以下的視窗，顯示此物件的安全係數
圖 4-30、分析完成視窗
再按下一步，則出現下面視窗，可以在這裡觀看模型的應力和變形狀 況，也可儲存成影像檔。當選擇下圖的「產生 HTML 報告」會將此模 型的詳細資料和材料的特性都列出來。
圖 4-31、分析結果視窗
六、LEVER 分析結果：
〈1〉LEVER 最初狀態測試結果
圖 4-32、LEVER1 測試結果
安全係數：7.56937 質量： 33.4454 g 比例係數 106.12
最大應力值：370.469 kgf/cm2
為節省材料而將中間挖空，但是由圖 4-22 來看還游刃有餘。不 過若是使用資料庫的「鋁 6061」則狀況是：
安全系數：1.34228 質量：32.1637 比例係數：79.273
〈2〉第一次修改後
圖 4-33、LEVER2 測試結果
安全係數：7.8561 質量：45.4739g 比例係數：104.22
最大應力值：356.968kgf/cm2
用資料庫的「鋁 6061」情況如下，除了安全係數下降其他數值 沒有太大變化。
安全係數：1.57547
質量：45.4739g 比例係數：104.22
最大應力值：356.947kgf/cm2
〈3〉第二次修改後的定案
圖 4-34、LEVER3 測試結果
安全係數：9.30561 質量：59.7006g 比例係數：149.54
最大應力值：301.347kgf/cm2
使用資料庫的「鋁 6061」的結果如下，一樣是安全係數下降。
安全係數：1.86615 質量：59.7006g 比例係數：149.54
最大應力值：301.347kgf/cm2
七、BODY 分析結果
經過 Lever 的機械效益後傳到夾器的力量變為 180 × 2.18(Lever 的 機械效益)=392.4 N ，於是我們設定 Cable 的拉力為 400 N 作為分析。
〈1〉上方圓孔設一個橫向力，向內 400 N。
〈2〉 下方圓孔我們設不能移動可以轉動。
〈3〉 剎車塊部位設固定。
2.應力分析：最小為 2.45046 N/m2，最大為 9.75702e+007 N/m2。
圖 4-35、BODY1 測試結果
3 外型修改：因為牛角過於單調，我們將牛角側邊加點變化，如圖所 示。
圖 4-36、BODY 形式 2
4.應力分析：在做了外型變動後必須再做測試，這次的應力最小為 1.99469 N/m2，最大為 9.66953 e+007 N/m2，可知加上「肋」後，應 力值減少了。
圖 4-37、BODY2 測試結果
4.4 配色
ㄧ、LEVER 配色
考慮到野牛造型的緣故，所以不使用較明亮花俏的配色，BODY 的部位以暗色系為主，LEVER 使用銀白色或灰色摻上一點 BODY 的顏 色，避免整體顏色過於厚重且較有整體感。
圖 4-38、LEVER 配色 1
跳脫出野牛造型的束縛，純粹以主觀的想法塗色，整體感覺較為 明亮，但 LEVER 還是使用大眾化的銀色。
圖 4-39、LEVER 配色 2
煞車手把還是要配合腳踏車整體的配色，若單純考慮手把的配 色，在裝配上腳踏車之後，手把可能過於突出或者是沒有協調感，因 此還是以黑白２色來配為佳。因此定案為下圖
一、 BODY 配色 設計(一)
圖 4-42、BODY 配色 1
設計(二)
圖 4-43、BODY 配色 2
第五章 結論
的事項，例如不能和其他的專利作品相互衝突。一開始就必須確立設 計方向，給什麼樣的客人使用、有什麼特殊需求，且要遵守法規要求。
最重要的一點是我們比較難遵守的，就是盡量節省成本以增加商業價 值，並多方面收集資訊注意市場的動向。在設計過程中要時時注意進 度，並定期討論以找出設計上的盲點。而這堂課最初的用意就不在於 要設計出好的產品，而是要我們學會解決問題，多查資料、多聽他人 意見。相信在經過這一學期的歷練之後，大家都會有所成長。