新型折叠自行车的研究与设计

王治雄

(黄冈职业技术学院机电学院，湖北黄冈438002)

1 研究背景

新型折叠自行车所拥有的零污染、低碳环保、空间利用率小、携带方便等诸多优点，在我国的现拥挤交通状态下，以及国家十二五规划大力提倡的绿色出行、低碳环保的社会环境中，就使其成为越来越多人出行的新选择。

目前，市场上出售的自行车品种繁多，如公路自行车、山地自行车、旅游自行车、家用自行车等，众多的自行车都存在一个明显的问题，就是携带非常不便，这无疑给使用者带来麻烦，尤其是在这个高速发展的时代，因此，人们迫切需要一种结构简单，使用灵活，便于随意携带、储放的家用自行车。

2 设计方案与特点

图1 自行车使用状态结构示意图

图2 自行车折叠状态结构示意图

2.1 设计方案

方案一:采用双叉设计。

方案二:采用单叉设计。

2.2 方案特点及方案确定

各方案优缺点比较如表1。

表1 各方案优缺点比较

为了克服自行车现有的一些弊端，提供一种构思新颖，结构简洁合理，能轻松折叠和展开，携带和使用方便舒适，极易推广普及，市场前景广阔的折叠自行车，综上述比较，确定方案二进行设计。

方案二是:它包括车把、前后车轮、鞍座、月牙形车身、驱动装置、刹车装置和锁紧装置等部分，车把通过车把旋转轴安装于首管的顶部，首管的下端一侧与穿插在月牙形车身前端轴孔的前叉轴通过连接轴相连，由锁紧扣固定，前车轮固定安装在前叉上，刹车装置由安装在车轮轴上的刹车片和安装前叉上的刹车块构成，刹车块通过刹车拉线与安装在车把上的刹车手把相连，月牙形车身前部内设置了有滑槽的旋转轴，由滑动固定销进行固定。

车体后部是由后车轮、连接板和驱动装置和刹车装置构成，连接板的一端设有轴孔套装在月牙形车身后部的旋转轴上，后车轮轴安装在连接板端部的轴孔内，月牙形车身尾部设有鞍座升降轴，其端部通过鞍座旋转轴固定安装鞍座，月牙形车身中间设有安装传动轴的折叠轴承座，并设有弹簧锁紧装置。

驱动装置是由齿轮、转轴、链轮、曲柄、脚蹬、链条组成，驱动链轮与安装在传动轴上的齿轮采取二级啮合结构，传动轴的两端安装曲柄，曲柄上设有放置脚蹬的孔洞，脚蹬通过脚蹬旋转轴安置于曲柄端部，后车轮轴上的棘轮通过链条与链轮相连。

后车轮上的刹车片与安装于连接板上的刹车块通过刹车线与车把上的刹车手把构成后轮刹车装置。

3 设计图纸

基于UG软件对方案中的新型折叠自行车各个零部件进行造型设计，最后对零部件进行装配，从而得到如图3自行车立体效果和图4自行车折叠效果图。

图3 自行车立体效果图

图4 自行车折叠效果图

四、功能实现与折叠过程

如图1和图2所示，采用线流形钢管制作月牙形车身9，车把1通过车把旋转轴28安装于首管2的顶部，首管2的下端一侧与穿插在月牙形车身9前端轴孔的前叉4轴通过连接轴23相连，由锁紧扣3固定。

刹车片5由车把1通过首管2连接到前车轮6，用刹车片来控制刹车。驱动系统是由齿轮、转轴、链轮14、曲柄12、脚蹬13、链条15等组成，驱动链轮14是由安装在传动轴26上的齿轮带动链轮14转动，传动轴26的两端安装曲柄12，曲柄12上设有放置脚蹬13的孔洞，脚蹬13通过脚蹬轴安置于曲柄12端部，可以折叠放置于孔洞内。打开后用力脚踩脚蹬13带动传动轴26转动，安装在传动轴26上的齿轮随之转动，齿轮带动链轮14转动，通过链条使后车轮轴17上的棘轮转动，驱动后车轮旋转达到前进之目的。

具体实施折叠过程:前车轮6部分绕月牙形车身9内部的旋转轴24旋转与月牙形车身9重合，后车轮19部分绕月牙形车身9上的旋转轴30旋转与月牙形车身9重合构成的可折叠式结构，月牙形车身9中部设有安装传动轴26的可折叠轴承座11，该处弹簧锁紧装置10，锁紧时连接到月牙形车身9起紧固作用，松开时则可与后车轮19等一起折叠。

本设计的折叠方式较传统折叠自行车，折叠和展开过程较简单、容易操作，折叠后占用空间小，方便储存与携带。

本款新型折叠自行车已获得国家专利，不仅结构简洁合理，能够轻松折叠和展开，具有携带方便和使用舒适等优点，而且能够给使用者带来更加便利的生活，具有广泛的市场前景，其应用将会产生良好的社会效益和经济效益。

［1］邹慧君.机械设计原理［M］.上海:上海交通出版社，1995.

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