折叠自行车优化设计

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1、折叠自行车优化设计摘要随着城市发展，交通状况越来越差，自行车停车场所缺乏，给人们的短途出行造成很大不便。因此，轻便实用的折叠自行车具有广阔的市场前景。然而现有的折叠车都有外形笨重、不易携带的缺点，不能“装进背包里或者拿在手上”，无法真正实现便携的效果。我们调查了解了世界领先的折叠自行车品牌，学习他们创新的设计理念，力求设计出性能全面提升的折叠自行车。我们设计的第一原则是保证骑行者的舒适体验，绝不为了缩小体积而牺牲自行车本身的结构。所以在前期准备中，我们测量了大量的自行车的尺寸参数并确定了各个尺寸的适宜范围

2、，以此为标准开始了我们的研究设计。我们在折叠车架的基础上更大地发挥快拆的作用，进一步地利用空间、优化结构、压缩体积。在细节方面，我们独立完成了90°构件设计、减少零件间干涉的新式转轴设计，并采用传动轴驱动系统取代传统的链条传动，避免了折叠车链条易损坏和链条油污等问题，也使传动系统更加稳定耐用。实验方面，我们借由solidworks2012的软件，进行了模拟测试，就全车以及几个关键部件进行了受力分析，找到零件的薄弱点并加以改进，以确保设计的安全性。计算机得出的结果非常精确，用这种方法考察我们的方案比反复的实

3、际实验更加直观和高效。经过多次改善，我们的设计的安全性具有很好的保障。最终我们设计的折叠自行车，在展开态与普通自行车具有同样的舒适度，而折叠后的尺寸仅为36×26×22cm，仅为世界上最小折叠车的二分之一，结构合理程度也远远超过后者。通过创新的设计，我们把折叠车装进背包里，方便了人们的日常出行，让低碳走进生活。关键词：折叠车；低碳交通；结构优化；零件设计；3D建模一、前言20世纪30年代，折叠自行车作为军事装备第一次出现。后因其轻便灵活，便于携带的特性逐渐发展并占领自行车市场，尤其是在社会快速发展过程中，

4、传统的大骨架自行车笨重的缺点更加显露。同时，城市发展中汽车尾气造成空气重度污染，而自行车由于低碳环保，休闲锻炼的特点更受青睐。现在市场上已不乏可折叠自行车，我们希望更进一步缩小自行车体积，减轻自行车重量，使其便于手提，能携带至公交车，地铁，火车上，可以更好的发挥自行车休闲放松，锻炼健身，郊游代步的功能。目前的折叠自行车，主要分为车架大梁折叠式，前后叉折叠式，盘形折叠式这三种12[1-3]。世界上最小的折叠自行车A-bike在2006年的时候被研发出来。尽管如此，现在的折叠自行车仍然显得很笨重，骑行过程当中

5、也往往不够舒适[4]，在自行车的折叠体积以及空间利用方面有很大的提升空间。我们的组员在生活中也频繁地接触自行车，对于进一步改进自行车结构设计有强烈的意愿和动力，所以决定开展这方面的研究。我们的设计目的就是改进折叠方式，缩小自行车体积，减轻自行车重量，增强实用性[5]。对这一课题的研究，可以更好地满足人们的日常出行需要，更大地发挥自行车的功能，让人们低碳环保地出行。我们参考现有的折叠自行车设计以及相关文献，努力综合它们的优点，从而进一步地优化结构，自己设计出结构。最终将以3D建模的形式在SolidWorks

6、软件上制作出模型，并且通过该软件进行模拟分析，以保证我们设计的可靠性。一、研究方法，过程及内容（一）研究方法和研究过程2014年9月，选择研究课题、查找资料、完成文献综述。市场需求的是便携轻巧、骑行舒适、安全性好的折叠车，但说起来容易做起来难，实际上的折叠车都不是那么好用。本研学组希望提出更好的折叠车设计方案，为提高人们的生活品质提供可能。2014年10-11月，测量了多辆自行车的主要数据，在电脑上绘制车架草图，并根据亲身体验总结出车轮半径、车座倾角、车座高、车把宽度、车把倾角及到车座距离、脚踏半径、脚踏

7、水平距离和传动比这九项参数的最适范围，作为设计的标杆。2014年11-12月，到折叠车专卖店进行实物考察，了解常用的快拆零件、车把、脚踏的折叠扣和车架折叠扣的性能尺寸和特点，对各个零件的用途和承受力形成一个大致的认识，为研究设计做进一步准备。学习机械原理的基本内容。2015年1月，发现市场上有传动轴自行车。早在做文献综述的时候，我们就找到过一篇讨论用齿轮取代链条作为传动系统的文章，但由于其绘图简陋，学术性差，并没有予以重视。我们只猜测齿轮传动会效率偏低、零件磨损更快，在一个以折叠为重点的自行车设计中贸然应

8、用是不妥当的。后来我们才发现这项技术已经成熟，在中国以佳德兴这个品牌为代表，除了价格略为昂贵，用户反馈是良好的。实际上，传动轴系统比链条传动的方式更加稳定和高效[6]。最终我们所有的方案设计都在应用传动轴系统的基础上进行，减小折叠车尺寸上，这是十分有利的一步。2015年2月，将一些零星的想法综合起来，开始进行整车的设计。研究中的困难多而且复杂，有些事情好像根本无法实现。挫折接踵而至，但12我们始终尽最大努力，目标不可求，进而求