本科生毕业设计(论文)开题报告
题目:可折叠式自行车结构设计
学 号: U200910687 姓 名: 程亚峰 指 导 教 师: 陈永府
院(系)专业 : 机械设计制造及其自动化
华 中 科 技 大 学 教 务 处 制
1. 课题来源.选题目的.意义.国内外基本研究概况。
1.1课题背景与研究意义
折叠式自行车折叠后车休的长度和面积能缩小一半，且不需任何坚固工具就能在半分钟内完成折叠或都展开。展开时车驾有上横梁和下栋梁的两个折叠机构，其中只要有一个紧固锁定就能够骑行使用。根据丰放场地的大小使用折叠。
在购买折叠自行车的人群中，有车一族占了不小的一部分。他们中不少人都习惯将折好的单车放在汽车后备厢里，平时开车上班停在单位里，外出办事时，若路途不远就骑车前往，这样可以不受道路拥堵之困。而遇上风和日丽的日子，他们通常会开车到郊外，再取出折叠车来骑行游乐，同时也能达到健身的目的。
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，很多私人都配备折叠自行车，以备不时之需。我国正处在经济调整发展和轿车开始大量进入家庭的阶段，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前景。
我们进行这项研究，一方面设计出新款折叠自行车投入市场，满足消费者对折叠自行车的追求。一方面可运用我们学过的知识探索折叠自行车的相关问题，丰富折叠自行车的知识宝库。另外还可以让学子从研究中得到学习与提升。
1.2 研究目的
1) 了解可折叠自行车的折叠原理与机构，了解现在折叠自行车的结构。 2) 完成可折叠自行车的总休结构设计。
3) 完成可折叠自行车折叠机构的动态设计，画出相应的平面图与立体图。 4) 动态仿真，设计好所有尺寸，并完成毕业设计实验书。
1.3 国内外研究概况
与普通自行车一样,若以自行车轮胎外径的大小为依据,折叠自行车大小可分为8英 寸,12英寸,14英寸,16英寸,20英寸,24英寸,26英寸,28英寸等等。若根据目前主流市场上折叠自行车的方式进行分类可以分为：车架大梁折叠式(对折式),前后叉折叠式,坐 管车架折叠式,异形车架折叠式,A-BIKE折叠式叠等几种折叠方式，以下是几种车型简介。
1.3.1车架大梁折叠式折叠自行车（图1.图2）
车架大梁折叠式是自行车中出现的最早的折叠方式。主要是通过,车架以及脚踏的折叠,座管以及头管的伸缩或折叠起到减少体积作用,折叠方式简单,对于折叠器的技术要求低,能够适合所有尺寸的轮径,载重能力是所有所有折叠方式中最高的一种。除此之外,这种折叠方式的自行车结构与普通自行车结构最相似,因此,配置个性的变速齿轮,安装避震装置,以及更换配件是比较方便的。这类折叠自行车除了用于日常生活外,还常用于外出旅行和军事。
但是车架大梁折叠自行车的缺点也是比较明显的：1.折叠形状不规则,轮子无法使用,必须提着行走：2.体积较大，体积比其不折叠时小一半，本身面积较大，但相比普通自行车体积减少很多。重量较重。不便于随身携带，大多数置于火车，汽车，等交通工具上3.折叠步骤过于烦琐,容易使用户产生惰性而减少折叠 或者携带的次数,从而产生不必要的安全问题。车架大梁折叠式的车为美国空军所使用的悍马折叠自行车。
图1 1.3.2前后叉折叠式（图3）
前后叉折叠式自行车最大的优点就是在折叠时保留了2个轮子依旧能使用,并且折叠后体积相对车架大梁折叠式节省更多空间。但是,由于其特殊的折叠方式,使得整体结构稳定性相对降低,因此载重量相对降低,而且该折叠方式决定了前后叉折叠式自行车的轮径大小不能过大,否则就难以折叠。图为mobiky设计的前叉式折叠车。
1.3.3 strida 的折叠式自行车（图4.图5）
它是在前一个前后叉折叠的方式的基础上有了进一步的提高，它最大的提高是采用特殊的前后叉结构，前后叉并不在一个平面上，将自行车的两轮通过折叠后平行并
2 图
排，这样的设计在进一步缩小体积的同时，使自行车折叠后能直接拖行，携带更方便。 折叠后体积聚集成圆柱，由于其杆件较细，车轮小，体积收缩很大。质量也很轻，很适合随身携带，可跟随人去任何地方。
图4
图5 图6 1.3.4 坐管车架折叠式（图6）
坐管车架折叠式自行车了早先的以车架为主的折叠方式,主要以坐管和车前架折叠为主,折叠后整体形成“一”形状,其最的的优点就是折叠容易简单。但不足之处即载重量低
1.3.5 旅行箱式折叠式（图7.图8）
旅行箱式折叠式为便携式最好的折叠自行车，这类自行车在存储状态时甚至已经失去了传统自行车的基本特征。不过这样的设计也确实为特定的使用者打来了极大的方便，折叠后的自行车可以如同行李箱一样任意拖动。箱体式自行车的折叠车通过折叠成为一个类似行李箱的造型，是折叠后的形状更加规则，给了设计者更大的造型发挥空间，
图7 图8 图9 1.3.6 a-bike折叠（图9） A-Bike 自行车被称为\"世界上最轻的折叠自行车\"，由于打开时呈\"A\"字形，拎在手
里转乘公交.地铁.的士等各种交通工具。
2. 预计达到的目标.关键理论和技术.技术指标.
2.1 预计达到的目标
a. 设计可折叠式自行车，完成总体方案设计，在满足功能的前提下，使之具有可行
性和实用性；
b. 进行详细设计，用二维CAD软件绘制机械结构的装配图和零件图； c. 用三维CAD软件进行造型，并仿真。
d. 完成设计心得与设计报告，提交毕业设计（学位）论文。
2.2关键理论和技术 2.2.1关于折叠自行车的要求
折叠自行车应能做到如下几点：1.重量轻。2收起后体积小.规则，便于放置，諥汽车的后备箱中与其它物品在一起时不怕挤压。3.折叠后能拖着行走，便于携带。4.展开时轮距要尽量大，应有良好的纵向稳定性；车架尺寸须合理，使骑行者舒适；调整范围大，便于适应不同的人使用。5.传动变速比应保证自行车的正常速度。6收起.展开方便快捷，无须太用力；操作程序不能太复杂。7材料精良，做工精致，质量稳定，折叠铰链加工精度高，长时间使有不晃动，安全可靠。8.色彩丰富。
2.2.2 关于传动机构
传动机构主要有连杆传动机构.凸轮传动机构.涡轮蜗杆传动.齿轮传动机构.带传动.链传动.等等，折叠自行车一般用到链传动，连杆有的折叠机构中还会有凸轮传动。
2.2.3关于折叠器
目前折叠式自行车广泛采用的折叠方式是:先将自行车的大梁折起, 让前后车轮叠在一起:再把自行车的车把折叠放倒:车座的支撑钢管上下可调,车座可以收的很低。 这其中大梁和车把的折叠都要用到折叠器,折叠器的操作是否简单、方便、省力是评价折叠式自行车的重要指标。
2.2.4关于车体的几何计算
自行车车体的几何计算是产品设计者首先要考虑的问题。通过确定和计算以获得各项参数和整体尺寸。设计时折叠自行车时,一般采用如下设计步骤,首先是尽量合理选择原始数据,然后进行计算,最后归纳确定设计参数。
2.2.5关于车体的强度计算
一般在车体几何尺寸设计好之后，都会假定车体载重，按照静力分析的方法求特殊点的最大弯矩与剪力等等。
3. 完成课题方案及选择措施。
3.1已有折叠方案的各项对比
机构类折叠前后体积重关键型 量对比 链接铰链个数 大梁折体积大，重量重，4 叠式 不便携带。大多置于火车.汽车等交通工具上 折叠机构对速度影响对完成比 一次操作的次 3.5 由于机构原理是在原有基础上加上铰链旋转折叠，对车身骨架没有影响，与普通变速车速度一样。可任意选择变速系统。速度不受折叠影响，速度性能高。 2 折叠对骑行舒适度时间 的影响 前后叉 折式 6 Strida折叠后体积聚集2 折叠式 成圆柱，由于其杆件较细，车轮小，体积收缩很大。质量也很轻，很适合随身携带，可跟随人去任何地方
3 半分舒适度较优，与钟左普通自行车差右 不多，只是车轮有所减小但是仍保持大轮，为了保证腿长，升高车把与坐垫对舒适度的影响不大。 每小时20km的时速半分 都采用小轮，左右。不能安装变速钟左为便于携带。无系统 右 论坐垫，车把都 减小幅度较大， 且无变速。骑行较费力。舒适度较差。但车座可以随意调节高度，车轮只有 6 寸大小左右
坐管车 架折叠式 旅行式 折叠车 A-bike世界的最轻和最8 折叠式 小的折叠脚踏车。它紧凑.轻级，世界最轻的只有5.6 公斤（12 磅）的重量 弯曲捆因其主要功能为0 绑防盗 防盗。体积较大，不便于携带。只能骑行。 5 每小时 20km的时速左右。不能安装变速系统。 10秒 3 由于机构原理是在半分舒适度最优，机原有基础上加上铰钟左构不改变自行链旋转折叠，对车身右 车原貌，与普通骨架没有影响，与普自行车一样，不通变速车速度一样。存在因为折叠可任意选择变速系影响舒适度的统。速度不受折叠影问题。 响，速度性能高。 3.3技术路线
现在人们对自行车折叠后的状态有所要求。人们希望无论是手提折叠后的车或是装进背包又或是拖拉都不会太费劲，并且最理想的折叠式样自行车应该像手推车或者背包一样，使之成为日常出行的一部分。
我希望通过学习，在了解并分析现有折叠自行车结构的基础上，设计出折叠与展开程序不复杂，折叠后体积小，携带方便的折叠自行车。
4. 课题研究进展计划
时间进度 2013年1月-2013年3月 2013年3月-2013年4月 2013年4月-2013年4月15日 2013年4月15日-2013年5月15日 2013年5月15日-2013年6月 答辩2013年6月 各阶段计划 明确任务，文献翻译，收集资料，准备开题报告 完成文献翻译，文献综述和开题报告 总体方案再设计 各机械模块详细设计，绘制装配图和零件图 三维造型及运动仿真 撰写论文，
5. 主要参考文献
[1] 对折叠自行车设计和开发的思考 陈恳 业界经纬
[2] 折叠车的调查与分析_杜周勃 长安大学工程机械学院 商品与质量 [3] 折叠 自行车车体的几何计算 安阳自行车二厂 李九 成
[4] 折叠式自行车折叠器的设计_梁莉 黄晓如 深圳大学机电与控制工程学院 机械设计与研究2007年专刊
[5] 折叠自行车设计研究_程宪春等 中图分类号TB17 文献标志码A 文章编号1001-3563[2007]07-0161-03
[6] 自行车折叠设计探讨研究_邓卫斌 黄景明 湖北工业大学 中图分类号TM5 文献标识码A 文章编号1672-3791(2010)11(a)-0245-01 [7] 折瞥目行车顽定方法探讨 蔡军荣
[8] Save the Earth One Trip at a Time falseAlvord, Katie. The Progressive74/75. 12/1 (Dec 2010/Jan 2011): 22-23.
[9] Soundings: Getting about: BMJ BMJ Trisha Greenhalgh, general practitioner, London Copyright British Medical Association Nov 14, 1998 [10] An inspired departure on two wheels: Paul Taylor finds a new folding bike is to his liking Taylor, Paul.Financial Times [London (UK)] 09 May 1998: 11.
6. 指导老师评语.教研室审查意见
