健身折叠自行车设计融合分析

李桐 吴国洪 周洁兰

摘要：折叠自行车是人们十分熟悉，并且设计较为成熟的交通工具，但是随着社会、科技的发展，折叠自行车用户对其有了新的诉求和需要。因此本项目设计更加符合用户心理，突显用户个性的设计，设计一款即可以助力又可以当作健身器材使用的一种便携式折叠自行车。

关键词：自行车、健身、开发设计

快节奏的生活让越来越多的人只注重时间问题而忽视了健康问题。面对紧凑的时间，越来越多的人选择汽车作为出行工具。并且在经济快速发展的当代，人们也倾向于追求更加“高大上”的汽车来展示自己的生活。因此传统的自行车在交通工具的市场中所占的比重越来越小。面对这一现象，市场上亟需既能够适应快节奏生活，也能够满足当代人审美需求的交通工具。

1健身折叠自行车具备的功能

健身折叠自行车整体设计满足两种用处：1、自行车2、健身抖动机。自行车收纳起来可以放在门口或者挂在墙上，满足小空间、快节奏生活的使用。

2健身折叠自行车人机工程融合设计

以使用者的心理特征，身体特征和力量特征为原则，进行人机工程自行车的改造与重新设计。让健身折叠自行车在满足运动锻炼功能的同时兼具交通出行的功能，保证自行车的安全，高效，省力，舒适。

3、健身折叠自行车车身融合设计

健身折叠自行车的车身造型对骑行速度有一定影响，若在户外骑行的情况下，环境较为复杂，造型设计时应充分考慮阻力的因素，因此通过力学分析，采用流线型设计让车身受阻力最小。

车把设计

自行车折叠车把设计利用车把自重因素，使车把折叠方向向下，折叠后的宽度等于或小于车座的宽度，且折叠后能牢固稳定，拆装方便快速。

材质选择

车身涂层使用进口的高质量版本的PVC涂层气密布，材质通过高温热封和手工粘合制成，具有耐磨性和抗老化性的优点。其次，对标准链条进行防腐和防锈处理或使用不锈钢。主体由航空铝合金制成，表面被氧化。座椅的高度在骑行者使用过程中，可根据不同的情况进行调整;踏板使用防滑踏板;选用了赛车型的把手，易于操作。

连接折叠问题

车身整体可以折叠，重量轻且易于操作，使用者可以在几分钟内完成折叠和安装，无需工具的辅助。各个折叠关节通过轴承旋转可快速折叠，后轮的设计方便使用者在室外紧急快速折叠，使用者只要推行即可，无需费力且能贴身携带。

速度比设计

健身自行车在设计中需要注意骑行所需必要的速率与速比的关系。速比应该符合基本需求，如果太小，无论骑手用多少力，输出功率都不会大，也不会达到所需的速度;如果太大，则需要人的踩踏力才能达到必要的速度，但人容易疲劳。因此，在设计时根据人们可以承受的最大负担的10%来决定速度比。

鞍座设计

在运动与骑行时人体与鞍座之间会产生摩擦，因此在设计时候对垫子的前部进行了改良，坐垫前部较窄，约7厘米，后部相对较宽。根据男女坐骨结之间的距离的不同，选择26.5厘米最为合适;鞍座的长度方面，当人处于坐姿时，坐骨点与臀部后边缘之间的距离约为12厘米，坐骨中心至会阴点的距离约为6厘米，剩下的5厘米，所以坐垫的长度约为三。总和为23厘米;坐垫角度方面，在骑行时人体通常会向前倾斜以减少空气阻力，可以更好地发挥力量并提高骑行速度，并可以降低背部肌肉压力，因此在设计中选择了15°的向前倾斜角度最为舒适，舒适，也可以更好地向前移动。鞍座的高度可根据个人需要调节。

传动系统设计

人们通过自行车进行运动或出行时，动作是规律的，通常与人的心率有关。正常人平均每分钟心跳大约70次，因此最好每分钟踩60圈。为了降低生产成本，我们将链传动比2.5列为优先事项。为了使自行车正常行驶并保持各个部分的性能出色，踩踏速度为60r/min。同时为了提高传动效率，我们车轮也将采用电机驱动，可以提高速度。

4健身折叠自行车助力车轮融合设计

为满足不同人的需求，车轮采用助力电机驱动，可以自动设置速度，如果在骑行过程遇到陡坡等，力矩传感器收集力矩信息，将车轮上的力矩信号转变为电信号，并实时同步的交给智能控制器处理。智能控制器通过力矩传感器测量骑行者用力大小、踩踏速度等数据，通过算法处理后控制电机输出的助力大小来实现提速和降速。

5健身折叠自行车折叠后健身融合设计

折叠后通过人体重量站置于产品上触发抖动开关，最低重量触发点为25公斤。内置小型电机完成抖动功能，其震动频率是根据人类自身承受的最合适震动特配的，每次5分钟左右的抖动健身，自动休息30秒后继续循环抖动健身。当失去产品上的重量时将自动关闭健身抖动功能。其次可在家中设置自行车车架，将后轮电机助力改为电机阻力就可实现动感单车效。

结语：

健身折叠自行车借鉴了现有自行车的功能，可以适应大多数路况，操作灵活，健身效果好，磨损少。在满足公众出行功能的前提下，通过进行结构的升级，通过升降机构与鞍座的结合来实现健身功能。同时设计过程中，充分考虑了实际使用情况，在车架的人性化设计上安装了便携式水杯，可以避免因长期健身而体内水分不足的情况。手机支架安装在车把上，可以确保用户将运动健身与生活和工作结合起来。

参考文献

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[5]沈朝萍，尚金秋，胡超，谢中敏.基于无刷直流电机的电动车控制器研究与设计[J].电机与控制应用，2019，46（07）：76-81..

基金项目：江西省大学生创新创业训练项目《健身折叠微动力自行车设计》（项目编号：S202112795030）

作者简介：

李桐，（2000-）男，汉族，甘肃庆阳人，南昌理工学学院航空航天工程专业学生

吴国洪，（1956-）男，汉族，江西南昌人，南昌理工学院航天航空学院，高级工程师，研究方向：机械设计、无人机

周洁兰，（1985-）女，汉族，江西吉安人，硕士，讲师，研究方向：设计艺术学