机械设计课程作业五人自行车
成员：__蔡万强_ ___张芷僮__
__胡书佳_ ___黄钰鸿__
__杨皓森____ ________
专业：机械设计制造及其自动化
班级：2012级03班
二〇一五年四月
五人自行车方案设计
摘要
现在市面上的自行车大都是以单人或者双人的自行车为主，但是这并不能满足较大团体的聚会或者游玩。

早在20世纪90年代，美国艺术家Eric Staller 就提出了“圆桌巴士”多人乘坐观光脚踏车的概念。

近年来，五人自行车以其特有的合作性和趣味性成为休闲观光的理想交通工具，适宜人群广，适合于较为平坦的地形。

据此，我们小组提出了一种可供五人骑行的自行车方案，该方案包含传动系统、转向、车身布置等内容。

传动系统的设计中，考虑到自行车座位的布置方式，采用齿轮传动作为1, 2号座位的变向装置，并通过轴联接将齿轮和链轮的位置相对固定；后续的传动形式均为开式链传动，并将所有动力传递到驱动轴上；最后通过对称布置于驱动轴上的链轮将驱动轴与后轮轴联接起来，实现后轮的驱动。

前轮通过梯形臂与自行车底盘联接，梯形臂通过转向横拉杆与齿轮齿条转向器固联，同时保证梯形臂和拉杆端点处的转动自由度。

自行车转向过程中，通过方向盘与万向节联接，将方向盘的转动转化成齿轮齿条的啮合运动，进而带动梯形臂（车轮）的左右转动。

基于我们设计的传动系统方案，理论上来说只需2至4人同时踩踏板即可保证自行车稳定前行。

总的来说，该五人自行车需具备良好的转向能力和运动平稳性，稍加改进修缮，有望成为多人休闲娱乐的理想代步工具。

一．整体结构布置
在五人自行车的设计过程中，首先要考虑的问题便是五名乘客的座位布置。

毫无疑问，五人自行车的定义关键词是休闲娱乐、代步工具，那么如何体现休闲娱乐就成为如何布置座位的关键。

考虑到骑行过程中乘客之间交流的便利和安全等因素，我们初步提出了如下图所示的车身整体结构布置图。

图 1 五人自行车的车身整体结构布置
上图1中，座位1-4号座位的乘客均可紧握红色部分的手扶装置以保证骑行的舒适度和安全性，座位5的乘客负责整车的转向控制，同时方向盘也起到了手扶装置的作用。

除此之外，座位1, 3分别和座位2, 4相对，使得乘坐人员之间交流方便。

支撑手扶装置的框架上可配置置物盘，可以起到放置随身物品或食物的作用。

二．传动系统布置
结合所学知识，我们将齿轮传动与滚子链传动组合起来，构成如图所示的传统系统。

图 2 齿轮传动，滚子链传动系统布置
自行车前行的动力源来自于乘客的人力驱动，上图2中，当1至5号座位（红色轴部分）的乘客脚踩踏板，传动系统就能将他们提供的动力集中到驱动轴（绿色轴部分）上，并通过该轴将驱动力合理配置到后轮轴上，从而实现对整车的驱动。

考虑到前轮实际上只起转向和稳定的作用，这里就没有画出。

进一步地，我们给出了传动系统的空间分布简图，如下图3所示。

图 3 五人自行车传动系统空间分布简图
三．转向机构设计
为实现五人自行车的平稳转向，我们将方向盘、万向节、齿轮齿条结合机械原理连杆的运动规律，得到如下图所示的转向机构。

图 4 转向机构设计
上图中，操作人员（乘客）通过转动方向盘带动万向节转动，进而带动与轴固联的齿轮转动，从而实现齿轮齿条的啮合进给运动来拉动转向拉杆，实现转向。