车辆结构与原理课程设计题目自行车结构的创新设计（女）专业年级姓名学号同组成员指导老师目录任务书................................................................................ 错误!未定义书签。

第一章绪论 (2)1.1 研究背景及意义 (2)1.2 自行车的发展现状 (2)1.2.1 自行车的发明与演变 (2)1.2.2 自行车交通发展现状 ................................. 错误!未定义书签。

1.3 折叠自行车的优点和前景 (3)1.3.1折叠自行车的优点 (4)1.3.2折叠自行车的市场前景 (4)第二章设计方案的确定 (5)2.1 自行车结构创新来源 (5)2.2 主要技术要求 ...................................................... 错误!未定义书签。

2.3 研究方法 .............................................................. 错误!未定义书签。

2.4 设计过程 .............................................................. 错误!未定义书签。

2.4.1确定设计纲要 (6)2.4.2确定折叠方式 (7)2.4.3确定传动机构 (8)第三章折叠自行车结构设计 (9)3.1 结构分析 (9)3.1.1设计中的不同点 (9)3.1.2车的折叠过程 (11)3.2 关节机构 (13)3.2.1车头把手机构 (12)3.2.2前身下部结构 (13)3.2.3车身与鞍座结构 (13)3.2.4传动机构 (14)3.3 基于人体工程学的自行车把手、车座的关系 (15)3.4 受力计算 (16)第四章设计的改进 (19)4.1 车头把手不能折叠 (19)4.2 齿轮箱太大 (19)4.3 脚踏板的位置安排得还不够合理 (19)第五章总结与展望 (20)5.1 总结 (20)5.2 展望 (20)参考文献 (21)任务书第一章绪论1.1 研究背景及意义“当今社会，由于污染、交通拥挤等问题的出现，在城市交通车的设计上便捷与环保成为一大趋势，城市出现大量折叠自行车的踪影。

”折叠自行车形态巧妙、绿色环保，既能够很好节省空间又满足人们快节奏生活的需要，为未来理想短途交通工具。

根据女士自行车发展趋势，分析折叠自行车折叠方式，从人性化和美观中出发，设计更便捷、更加适合女性使用的折叠自行车。

1.2 自行车的发展现状在种类繁多的现代交通工具中，自行车一直和人们日常生活关系最密切的产品之一。

自行车自诞生至今已有200多年的历史。

从作为玩耍、娱乐的用具开始，经由交通工具、运输工具到今天的休闲、娱乐、健身的伙伴，甚至成为人们生活艺术的化身。

1.2.1自行车的发明与演变据史料记载，最早的实物自行车是1791年法国人西夫拉克发明的在玩具木马上装两个轮子的“玩具马”。

因无驱动装置，坐垫较低，骑车人两脚着地，用脚蹬地前进。

1818年年轻的德国看林人德莱斯首创了前轮可以转向的自行车。

他用2个木轮、1个鞍座和1个控制前轮的车把制成1辆木轮车，人坐在车上，用两脚蹬地，驱动木轮运动。

1839年格兰铁匠麦克米兰把自行车由木质结构改为金属结构，轮子做成前轮小后轮大，在前轮处有脚蹬，通过曲柄使后轮转动，骑车人用两脚踩动两根长杆车子就向前行进，骑车人的脚真正离开了地面。

1863年法国马车店老板米乔克斯在前轮安装了脚蹬。

1870年法国的古里门为自行车装上了钢丝辐条，采用加大前轮，以链条传动的结构。

1874年英国人劳森造出1辆和今天形式大致相同的自行车，在车上开始装上链轮和链条，用后轮驱动车子前进，称为安全自行车，但前轮仍比后轮大，鞍座较低。

英国机械师塔雷，在自行车上装上前叉和刹车，首次使用橡胶作车轮，并改进了自行车的很多结构，同时改造了许多生产自行车零件的机器，为自行车大量生产创造了条件，被后人称为自行车工业之父。

1885年格兰的邓禄普研制将充气轮胎用于自行车，使自行车减震性能大大增强，让骑车人的骑行舒适度更为提高。

再加上管材结构，配上车铃、支架、车灯等部件，前后轮改为一样大，到19世纪末自行车结构就基本完善了。

经过将机械工业技术发展的成果运用于自行车的设计制造上的努力，自行车开始通过批量生产走进普通人的生活，成为人们生活中方便、快捷的交通工具。

1.2.2自行车交通发展现状汽车产业的飞速发展，在给交通带来便利的同时，在能源消耗和环境污染上也也产生极大的问题。

随着人们生活水平的提高，健康与环保意识的增强，自行车不会因为其他交通工具的发展而减少。

即使在欧美发达国家，在家庭小轿车十分普及、公共交通工具有增无减。

主要原因是面对机动车辆对环境造成的严重污染和在城市交通形成的堵塞，欧美各国相继采取措施，鼓励人们使用自行车。

自行车作为短途代步工具具备其他交通工具不可代替的作用。

人们骑自行车到达公交站或其他快速交通站点，然后改乘其它公共交通工具到达目的地附近的站点。

这种模式主要适用于两种情况，一种是自行车和轨道交通换乘，另一种是和公共汽车尤其是大站快车的换乘。

但是现在的城市交通拥挤、存车处面积明显不足，机动车的停处已被公认为全球性的难题。

自行车停车场缺乏，占用人行道停车的情况严重，近些年来自行车被盗现象也十分严重。

结构简单、灵巧快捷、便于携带的折叠自行车可以很好的解决这些问题。

1.3 折叠自行车的优点和前景折叠自行车是20世纪30年代在欧洲起源于军事用途并伴随着轿车的普及和人口的增多而发展起来的，近些年由于采用各种新材料、新技术及结构创新从而使之体积更小、质量更轻、更结实耐用。

1.3.1折叠自行车的优点折叠自行车折叠后车体的长度和面积能缩小一半，不需要任何紧固工具，能在半分钟完成折叠或展开锁定。

根据存放场地的大小使用折叠，存放占地小，适合窄小地方的搬运和存放，使用性能方面优于广泛使用的24-26英寸的自行车。

折叠自行车有很多优点，主要有：（1）寿命超长。

（2）时尚浪漫。

（3）骑乘轻松。

（4）实用便捷。

1.3.2折叠自行车的市场前景目前折叠自行车市场主要集中在欧美等发达国家。

在这些国家，很多私人轿车都配备折叠自行车，以备应急和休闲只用，根据发达国家自行车发展的经验，正处于经济高速发展和轿车开始大量进入家庭阶段的我国，自行车产业即将迎来更大的发展机遇，而折叠自行车以其独特的符合国情的优势将会出现很大的发展空间。

自行车的发展方向是设计个性化、功能综合化、自重轻量化、操纵方便化、款式多样化，自行车系列产品将得到更迅速的发展，并形成高、中、低多档次格局，尤其折叠自行车是我国最具潜力取得世界领先水平的产品。

目前已有折叠自行车使用单列向心球轴承、辐板结构及独创的7-11齿分体小飞轮，解决了小轮自行车不但体积小、重量轻而且速度快，十分便于骑行、携带和存放。

通过12英寸样车在各种路况试骑后，速度与26英寸自行车相同，骑行操作性、舒适性、安全性均非常令人满意，完全可满足成人代步需要，整车质量5-9公斤，大大低于普通26英寸自行车，开发形成系列产品后，极具潜力。

在城市部分取代26英寸自行车，成为上班族、学生、有车族、老年人的时尚选择，有着诱人的市场前景。

相对于其他种类的自行车更适合女性使用。

第二章设计方案的确定2.1 自行车结构创新来源本设计主要是在现有的折叠自行车的基础上作出改良与创新。

现有的折叠自行车折叠后的体积都比较大，所以要首先在合理的构造的前提下思考如何在减少折叠后的体积这一点上下手，不只是简单的的直线伸缩，还利用各种的机构，在传统的载人自行车的基础上去掉了后座，这样子就能够更加扩大节省材料和体积的可能性，为我们的创新设计创造更大的思维空间。

本设计在结构上做了很大程度上的改进，外形也有了很大的突破。

折叠后比以往的设计体积更小，折叠方式更方便，重量更轻。

有些折叠自行车虽然体积是变小了，车的齿轮的传动比太少，只有一级传动，骑上去后脚即使把脚踏板踩得飞快，相比于普通自行车的车速依然显得非常逊色，因此就要思考一下可以用什么方法来解决这一问题。

参考了牙箱的传动机构，就想到在传动上不是仅仅只能局限在一级传动上，所以齿轮就在普遍的链条与齿轮的一级传动改成了链条与齿轮的二级传动，以此来增加脚踏板的转动轴与车轮的传动比，是人能够在不用拼命的踩就能得到一定的车速，达到悠闲地行驶的效果。

最普遍的折叠方式是车头与车座位置的伸缩和单纯的把折叠自行车从中间折叠一半，也并不能缩小多少的体积，自行车还是大大的一台在那里。

现今已存在的折叠扇就是折叠机构中很成功的例子，因此可以把折叠扇的折叠方式借鉴或灵活运用到折叠自行车上面去。

把伸缩与旋转折叠的方式相结合，就可以做到更大限度的节省空间。

2.2 主要技术要求1. 采用现代设计方法完成各部分的设计。

2. 使用该设备能实现展开后安全正常行使，折叠后便于携带等功。

3. 要求总体结构尺寸最小化，关键零部件强度、刚度足够。

4. 动作安全可靠，工作时运动平稳。

5. 整体结构布局优化。

6. 主要技术参数最大展开尺寸：1240*500*980传动比：1:4（脚踏一圈与车轮转动圈数之比）最小折叠尺寸：720*210*820最大承重：100kg最高时速：40km/h设计重量：7.5kg刹车线：1.5MM不锈钢车轮直径：200mm行程：628mm2.3研究方法1. 设计这一折叠自行车可以从查阅现有的文献资料中对现有自行车的机构进行了解分析，理解现有折叠自行车工作原理及运转方式。

2. 对现实生活中的自行车实物尽心观察，分析各零部件的功能以及尺寸。

3. 借鉴优良的设计，把已掌握的基本机械设计知识运用到折叠自行车的设计与创新中去，做到学以致用。

4. 理论与实际相结合，不一味的寻求另类和创新。

2.4设计过程2.4.1确定设计纲要整理已找到的问题及可改善的机会，建立我们对折叠自行车设计的纲要。

车身材料采用较常见的自行车材料，可以采用普通的Q235钢，整台自行车的价格尽量控制在平民能接受的围。

车的零部件采用普通的标准件，可以避免使用过程中自行车出问题时需更换专用零件遇到的麻烦，维修简单。

结构尽量简单，使用简单的结构，一方面可以简化制造加工及装配流程，减少生产的成本，另一方面可以方便使用者装拆自行车。

车身占用空间小，无论在运输还是外出旅行，车身占用的空间越小，给人带来的便利就越大，也能相应减少自行车的成本。

传动部件传动比要大，使自行车车身占用空间小的话，车轮直径的小尺寸是最起作用的，但是由于车轮小又要满足使用者不至于费很大力气却不能使车的速度达到普通自行车的速度，所以考虑到用大传动比，小结构的折叠自行车用两个齿轮传动是不能达到大的传动比，我们综合考虑之后，采用二级齿轮传动来加大小空间使用的传动比。