自行車的設計論文

1、折疊自行車設計論文小組成員：XXXXXXXXXXXXX學員：XXX 工號：XXXXXX學員：XXX 工號：XXXXXX學員：XXX 工號：XXXXXX完成日期：20XX年XX月XX日目錄題目：折疊自行車設計論文3摘要4第一章 緒論5（一）、自行車的背景與需求5（二）、折疊自行車的好處5（三）、市場分析5第二章 設計方案的確定6（一）、創(chuàng)新來源6（二）、主要技術要求6（三）、研究方法7（四）、設計過程7確定折疊方式8確定傳動機構8第三章 結構設計9（一）、結構分析91、設計中的不同點92、車的折疊過程11（二） 關節(jié)機構121、車頭把手機構122、前身下部結構133、車身與鞍座結構144、傳動機

2、構14（四） 強度校核161、應力計算162、彎矩計算17第四章 設計的改進18（一）、車頭把手不能折疊18（二）、齒輪箱太大18（三）、腳踏板的位置安排得還不夠合理18第五章 總結19參考文獻20題目：折疊自行車設計論文作者姓名：XXXX XXXX XXXX完成日期：20XX年XX月XX日摘要在現今社會中，生活節(jié)奏越來越快，交通狀況越來越差，污染與能源消耗越來越重，自行車作為一種包含了交通代步、鍛煉身體、越野旅游、運動比賽以及少量貨物運送工具，越來越來越受到人們的青睞。在世界上一些生活品質較高的城市中，為了保護環(huán)境，人們上班，購物，學習都騎自行車。因為他們覺得騎自行車不僅簡捷、方便、安全，而

3、且是一種鍛煉身體的好方法。在中國，貧富差距相差懸殊，道路建設也不夠完善，而自行車價格相對便宜，存放與使用方便，維修保養(yǎng)簡單，符合人們多種方面的要求。因此，自行車在某些地區(qū)還是一種比較普遍的代步工具。而更多的是，對于人們更加關注理性消費和健康問題的今天，大眾對自行車的熱度也毫不遜色于國外，人們環(huán)保意識的增強以及全民健身的推廣，使得自行車以及自行車運動重新回到人們已經淡出的視野，并且一直活躍至今，而且只有看出和順應這種趨勢，才能更好地滿足人們的需求。世界人口一到達70億，也就是說明地球上的人口越來越密集，人類可以使用的空間越來越少，所以提倡空間的合理利用成為一種無言的口號，人們都在想方設法地節(jié)省空

4、間，把有的空間合理利用。折疊自行車就是人們對這一主題的很好反映。相對于原始的自行車，折疊自行車在外形上的改良成為消費者的一大吸引力以外，還更適合現今人們的生活要求，方便出游攜帶，使用簡單，騎乘舒適靈活等等，使折疊自行車越來越成為人們購買自行車時得一大選擇，市場競爭力也隨之增長。設計者的工作就是要設計出適合人們使用，滿足使用者要求的產品，順應時代的發(fā)展。因此折疊自行車的設計成為設計者的又一挑戰(zhàn)。開發(fā)公司都希望所能研發(fā)出來的折疊自行車的體積與重量都越小越好，而要滿足把這一要求，就要很好的分析各種現存的結構，在結合其他所有現存的東西來尋求能夠使體積縮小的結構與折疊方式，同時，還要尋找一種適合于設計的

5、方案的材料，從而能夠設計出一臺具有劃時代意義的折疊自行車。關鍵詞:折疊；自行車；設計；機構；體積第一章 緒論（一）、自行車的背景與需求自行車發(fā)明至今已有200多年的歷史。今天，自行車作為交通代步、鍛煉身體、越野旅游、運動比賽以及少量貨物運送工具，已遍及到世界的每個角落。由于自行車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，因此控制靈活方便，能快速地對駕駛者的操作做出反應，速度直接由人腳部運動直接控制，雖然原始，但卻更可以貼近人們的生活。據近幾年來得研究表明，騎自行車和跑步、游泳一樣，是一種非常有效的健身方法和最能改善人們心肺功能的耐力性鍛煉。騎自行車還能夠減少空氣污染與噪聲污染，保護了人們賴以生

6、存的環(huán)境。自行車鍛煉的好處是不限時間，不限速度。騎自行車不但可以減肥，而且還可以使身材均勻。由于自行車運動是需要大量氧氣的運動，所以還可以強化心臟功能。同還能防止高血壓，有時比藥物更有效。踩自行車壓縮血管，使得血液循環(huán)加速，大腦攝入更多的氧氣，再加入吸入大量新鮮空氣，會覺得腦筋更清楚。騎在車上你會感覺十分自由且暢快無比。它不再只是一種代步工具，更是愉悅心靈的方式。由此看出，自行車的需求依然很高。（二）、折疊自行車的好處折疊自行車特征是1、 駕馭自如：依據人體力學而設計的折疊自行車，車輪不大，通過調整前后齒比，騎行舒適快速省力，把手、坐墊高低均可調整。2、 靈活攜帶：折疊后其體積不到普通自行車的

7、五分之一，體積小，重量輕，提著它上下樓、上下電梯、乘坐公交車和地鐵都十分方便。3、 快速折疊:折疊與打開時均無需工具，整個過程只需十幾秒鐘而已。4、 防止丟失：折疊后隨身攜帶或存在商場物品存放處防止丟失。5、 保持時尚：折疊車外形靚麗，做工精美，絕對是時尚一族的頂好裝備。6、 送禮佳品：價格、外觀、功能，都決定它是送禮的好選擇。7、 健身環(huán)保：騎折疊自行車不僅是最好的有氧運動之一，也是身體力行的環(huán)保途徑之一。（三）、市場分析現在的市場上存在著各種各樣的折疊自行車，廠家們也在爭先地推出其嶄新的產品，為求能夠吸引更多消費者的注意力，增加銷售量。但是在這些款式中，大部分折疊自行車的折疊機構都是千篇一

8、律、大同小異的，多數都只不過在顏色和材料或者是小部件上有所區(qū)分，沒什么設計能真正做到真正意義上的改進。市場上大部分的折疊自行車雖然折疊后體積是比不可折疊自行車小一點，但對于廣大用戶而言，市場上很多折疊自行車折疊后還是很難攜帶，盡管也有一些折疊車品牌陸續(xù)推出了折疊車提包，但提包體積很大，非人力可以攜帶行走。因此，折疊自行車已經成為自行車的一種發(fā)展優(yōu)勢，人們在選購自行車是都會首先考慮折疊自行車，所以，所以，現在人們對購買選擇自行車的要求已經不僅僅局限于使用舒適，還包括外形、結構和存放空間等等，所以只是簡單的改變一些小部件，改變顏色和材料等得改進已經不存在著什么明顯的優(yōu)勢。如何能把折疊自行車折疊后的

9、體積更小，折疊操作更方便、省時、靈活，已經成為廣大折疊自行車的開發(fā)者的挑戰(zhàn)。第二章 設計方案的確定（一）、創(chuàng)新來源本設計主要是在現有的折疊自行車的基礎上作出改良與創(chuàng)新?，F有的折疊自行車折疊后的體積都比較大，所以要首先在合理的構造的前提下思考如何在減少折疊后的體積這一點上下手，不只是簡單的的直線伸縮，還利用各種的機構，在傳統的載人自行車的基礎上去掉了后座，這樣子就能夠更加擴大節(jié)省材料和體積的可能性，為我們的創(chuàng)新設計創(chuàng)造更大的思維空間。本設計在結構上做了很大程度上的改進，外形也有了很大的突破。折疊后比以往的設計體積更小，折疊方式更方便，重量更輕。有些折疊自行車雖然體積是變小了，車的齒輪的傳動比太少

10、，只有一級傳動，騎上去后腳即使把腳踏板踩得飛快，相比于普通自行車的車速依然顯得非常遜色，因此就要思考一下可以用什么方法來解決這一問題。參考了牙箱的傳動機構，就想到在傳動上不是僅僅只能局限在一級傳動上，所以齒輪就在普遍的鏈條與齒輪的一級傳動改成了鏈條與齒輪的二級傳動，以此來增加腳踏板的轉動軸與車輪的傳動比，是人能夠在不用拼命的踩就能得到一定的車速，達到悠閑地行駛的效果。最普遍的折疊方式是車頭與車座位置的伸縮和單純的把折疊自行車從中間折疊一半，也并不能縮小多少的體積，自行車還是大大的一臺在那里?，F今已存在的折疊扇就是折疊機構中很成功的例子，因此可以把折疊扇的折疊方式借鑒或靈活運用到折疊自行車上面去

11、。把伸縮與旋轉折疊的方式相結合，就可以做到更大限度的節(jié)省空間。（二）、主要技術要求1、采用現代設計方法完成各部分的設計；2、使用該設備能實現展開后安全正常行使，折疊后便于攜帶等功能，3、要求總體結構尺寸最小化，關鍵零部件強度、剛度足夠；4、動作安全可靠，工作時運動平穩(wěn)；5、整體結構布局優(yōu)化。6、主要技術參數最大展開尺寸：1284.67*550*1180.76傳動比：腳踏一圈與車輪轉動圈數之比，1:4最小折疊尺寸：750*450*800最大承重：100kg最高時速：40km/h設計重量：7.5kg剎車線：1.5MM不銹鋼（固定螺釘設計，取消圓孔下部的螺紋，不銹鋼材料。強度增加一倍）。車輪直徑：2

12、05mm行程：643.7mm（三）、研究方法設計這一折疊自行車可以從查閱現有的文獻資料中對現有自行車的機構進行了解分析，理解現有折疊自行車工作原理及運轉方式。對研發(fā)部所提供的自行車實物盡心觀察，分析各零部件的功能以及尺寸。借鑒優(yōu)良的設計，把已掌握的基本機械設計知識運用到折疊自行車的設計與創(chuàng)新中去。理論與實際相結合，不一味的尋求另類和創(chuàng)新，（四）、設計過程通過觀察市場上的折疊自行車，在一般的折疊自行車設計中發(fā)現其中存在的問題有：折疊之后占用空間大和車身重量比較重，這樣設計只在名義上做到折疊，實際折疊之后占用的空間減小量不大，自行車車的重量卻與非折疊式自行車的重量差不多，有的設計選用的材料強度好但

13、比較稀有加上零部件采用非標準件，價格便不是一般人能接受的，以及有些折疊自行車雖然結構精巧，但是，由于傳動部件也隨車身的要求而縮小，傳動比小，給使用者帶來很大的麻煩。所以此類設計只達到美觀以及方便運輸的目的，而沒有達到大眾化且攜帶方便使用輕松的目的。針對這些問題，我們找到目前折疊自行車設計中的可以改善的空間。確定設計綱要整理已找到的問題及可改善的機會，建立我們對折疊自行車設計的綱要。車身材料采用較常見的自行車材料 可以采用普通的Q235鋼，整臺自行車的價格盡量控制在平民能接受的范圍。車的零部件采用普通的標準件 可以避免使用過程中自行車出問題時需更換專用零件遇到的麻煩，維修簡單。結構盡量簡單 使用

14、簡單的結構，一方面可以簡化制造加工及裝配流程，減少生產的成本，另一方面可以方便使用者裝拆自行車。車身占用空間小 無論在運輸還是外出旅行，車身占用的空間越小，給人帶來的便利就越大，也能相應減少自行車的成本。傳動部件傳動比要大 使自行車車身占用空間小的話，車輪直徑的小尺寸是最起作用的，但是由于車輪小又要滿足使用者不至于費很大力氣卻不能使車的速度達到普通自行車的速度，所以考慮到用大傳動比，小結構的折疊自行車用兩個齒輪傳動是不能達到大的傳動比，我們綜合考慮之后，采用二級齒輪傳動來加大小空間使用的傳動比。搜集資料階段，我們能接觸的資源有：現有的自行車；網絡資源；圖書資料；及對自行車有點研究的朋友或維修店

15、師傅。而我們做最多是采用網絡資源，帶著自己對折疊自行車的design brief通過上網找關于折疊自行車，下載折疊自行車的圖片及參數，主要是上淘寶網上搜集參數，也可以參考自己要搜索的自行車的市場價格。經過搜索，發(fā)現市場上折疊自行車的結構基本采用平行四邊形，即折疊的形式是兩個三角形合并，但這種折疊方式需要空間比較大。有一種結構是采用雨傘式折疊結構，折疊之后就像收傘的效果，占用空間小。還有一種折疊方式像多功能小刀的折疊方式，但是這樣結構強度方面比較差。整理多個方案之后，我們選用雨傘式折疊結構的設計，即A-Bike公司的設計，這種結構簡單，占用空間小，這種結構的設計比較接近我們的設計目的。綜上，我們

16、選用的設計方案是：總體結構是雨傘式折疊結構，車身材料主要用Q235鋼，零部件采用通用標準件，直徑220mm左右的小車輪，傳動齒輪采用二級傳動。組員分工合作整理設計方案，計算修改各部件尺寸及強度，設計齒輪及飛輪的直徑和齒數，定車輪的直徑，和進一步設計折疊機構。手繪各個部件及自行車總體的草圖，對部分機構進行修改，組員一起用PROE軟件繪制出自行車的零件圖及裝配圖。確定折疊方式 為了使折疊自行車能夠實現展開后安全正常行駛，折疊后便于攜帶等功能；總體結構尺寸最小化，關鍵零部件強度、剛度足夠；動作安全可靠，工作時運動平穩(wěn)；整個結構布局優(yōu)化，結合各種折疊自行車方案實力，結合實際生活經驗，最終確定了如圖2-

17、1所示的總體結構框架。圖2-1確定傳動機構 目前，國內外普遍采用一級傳動，速度稍慢于普通自行車，所以為了增大傳動比，可以采用二級傳動或者是三級傳動來增大傳動比，但因為三級傳動結構過于復雜，所占空間過大，對折疊后的尺寸有所影響，同時也加大了自行車自身的重量，最關鍵的是發(fā)現由于傳動比過大騎行是所需的力比較大，在騎行時就可能把休閑代步 變成一種超大負荷的運動。為了改變這種缺陷，我們最后還是采用二級傳動，這樣不僅減小自行車折疊后的尺寸、總重量和騎行是所需的力，同時也使結構變得更加簡單、合理。第三章 結構設計（一）、結構分析1、設計中的不同點設計一款可折疊、尺寸小、質量輕、攜帶方便的自行車，其車體部分的

18、設計尤為重要，也是能否設計出一款小巧的折疊自行車的關鍵，這也是我們本小組設計的重點。目前市場上出現得最多人折疊自行車是將兩個輪相互疊并在個起得折疊方式，盡管對折了差不多一半，但還是占挺大空間的，而且在結構上也比較簡單，一般只需一個或兩個關節(jié)折就行，當然在成本上也會比較便宜?？烧郫B自行車不僅要考慮每條連接桿的桿身的受力還要考慮到每個關節(jié)處的受力是否滿足強度或者其他要求，也即是對結構的要求會更高，各大部件主要有支撐部件、動力接受部件、傳動部件，還有工作部件。支撐部件主要有車架、前叉、鞍座和車把等，是自行車的構架。支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上，保證自行車的整體性，實現自行車的功能。從

19、人機關系來看，鞍座、車把和車架等的位置和大小，以及它們間的相互關系，與騎車人的位置和肌肉的動作有著緊密的聯系。動力接受部件主要是腳蹬和曲柄。動力靠的是騎車人的雙腳踩在腳蹬上用力，下肢運動的力使曲柄轉動而產生動力。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關系上下多做些功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運動與曲柄轉動之間的能量轉換的問題。傳動部件主要是軸承、鏈條和鏈輪。人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動而帶動后輪轉動，從而使自行車前移。傳動部分的設計關鍵是要有較高的傳動效率和可靠性，且有易操縱的機構。保證較高的傳動效率，才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率。工作部件就是車

20、輪，即車圈、輪胎等。絕大部分輪胎是充氣的，少數是實心的，在本設計中由于車輪比較小，因此我們采用無需充氣的實心輪胎。車輪一方面把騎車人的肌肉力量，有效地轉換為同地面接觸而向前運動的力；另一方面將騎車人的握力轉換為與接地部分所產生的剎車阻力。在設計自行車的各部分尺寸、車閘等時，應該著眼于騎車人一動力一傳動一工作的連貫性，才可能設計出同騎車人手的大小或握力相適應的閘把、剎車力適當的車閘，才不會發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現象。如圖3-1所示，一輛整車由兩百多種、一千多個零件組成。這里把它們歸納為20 個基本部件或部件組合和18 個配件。自行車的基本部件包括：車架部件、車把部件、前叉部件、輪軸部件、中軸

21、部件、飛輪部件、鏈條部件、車輪部件、泥板部件、車閘部件、腳蹬部件、鞍座部件。在這些部件中，由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成導向系統；由腳蹬、中軸、鏈條、飛輪、后軸、后輪等部件組成驅動系統；車把和車閘組成制動系統。圖3-1以上這部車即是由中間折疊的典型結構，而且還是變速式可折疊自行車，大體看來除了可折疊外跟其他普通自行車沒多大區(qū)別，其缺點就是折疊之后并沒有出現全新的功能，并且折疊之后的形體由于還是相當大，所以很難隨身攜帶。所以此次我們小組所設計的可折疊自行車就是為了解決包括這個問題，與傳統的自行車有很大的不同，如圖3-2所示，它是既有折疊又有伸縮結構，共有三步，首先是車身前后對折，然后是車頭與

22、鞍座向下收縮，再就是車頭向后旋轉，與鞍座向下折疊。該設計源自于A-bike的設計風格，真正的A-bike分四步折疊，它還有最后一步是將把手跟踏板再向下折疊一下。從圖看，結構上比較簡潔，只有幾個部分而已，一是車頭，二是車身構架，三是鞍座，四是腳踏部分，五是齒輪傳動部分，六是剎車結構，七是車輪結構。圖3-2車頭結構靠兩個軸承將車頭與車身的轉動連接于一起，以往的自行車都是靠珠子轉動，并不是軸承式的，用軸承的會比較簡便，因為軸承本身就是一個標準件，所以找裝配也會比較容易；車頭上方也是靠軸承支撐其與上身之間的旋轉，由于位置關系不能用一般的軸承，而是用滾筒式的，也就是那種不是用滾珠而是靠滑動摩擦的；車身由

23、幾根擺動軸組成，因此在強度要求的考慮上需要比較嚴格，車身由于有伸縮功能，所以需要用到彈簧銷去固定，當需要折疊時可以向內側壓，再將內管向下伸縮；傳動機構采用二級傳動，靠鏈傳動來帶動車輪；剎車機構用目前市場上比較流行的利用橡膠摩擦輪轂的方式，在手把處改進成用手扭轉的方式去拉動鋼絲繩，從而帶動橡膠使其向下壓縮，最終達到剎車的功能，此處是根據變速車把手扭轉變速的結構而引申出來的，這樣在外觀上少了以往的那個剎車把手，看起來簡潔了許多。2、車的折疊過程如圖3-3所示自行車各折疊部位，圖中共有四個折疊部位：圖3-3經過圖中向上的箭頭折疊后成了圖3-4所示：圖3-4最后經過向下伸縮、車頭旋轉90度、鞍座向下旋

24、轉成為最終想圖3-5所示：圖3-5（二） 關節(jié)機構1、車頭把手機構 剎車裝置與伸縮裝置組成，如圖3-6所示，該結構是根據以往變速自行車的變速裝置改進過來的，它的原理是利用手把外套與手把之間的相對運動來拉動鋼絲繩，從而使輪轂邊的剎車橡膠緊縮達到制動的效果：轉動軸承鎖緊銷剎車轉套圖3-62、前身下部結構如圖3-7所示，本設計利用兩個軸承固定與車軸上，作為車頭與車身間相對運動的中介，使用的是比較普通的標準深溝球滾珠軸承，剎車裝置是用圓盤式的，里面有一橡膠圈，由鋼絲繩綁著，鋼絲繩一旦受力向里收縮，使橡膠壓著輪轂的突出部位靠他們之間的摩擦讓車輪制動，這就是剎車機構的基本原理，現在市面上很多自行車都使用這

25、種剎車裝置：剎車裝置轉軸軸承圖3-73、車身與鞍座結構 如圖3-8所示，此機構涉及的關節(jié)比較多，是強度與剛度必需重點考慮的對象，同時也是受力最大的部位，鞍座的支撐主要靠中間的橫梁與旁邊的支撐柱，橫梁起到防止鞍座受力后往后運動的作用，而支撐柱既起到橫梁的作用外，還起到向上支撐的作用，其下方有一伸縮支撐軸：伸縮中所用到的銷與關節(jié)雙關節(jié)結構圖3-84、傳動機構如圖3-9所示，該折疊自行車的傳動裝置也用普通的鏈傳動，只是并非一級傳動，而是采用二級傳動，這樣一來不但可以加大齒輪的傳動比，還可以改變第二級傳動齒輪的位置，可以調整齒輪位置，到達一預留度的作用：二級傳動一級傳動飛輪圖3-9（1）滾鏈與鏈輪。采

26、用滾鏈傳動的一個最大原因是滾子鏈可以遠距離傳動，正適合自行車的結構配合，滾子鏈傳動是具有中間撓性件的非共軛嚙合傳動，其鏈輪齒廓的幾何形狀具有一定的靈活性，但又影響傳動質量、使用壽命以及加工的難易度。本次的自行車設計采用的是二級傳動，我們共用到了三個鏈輪，兩個為單齒輪，另中一個是中間連接齒輪，為雙層齒鏈輪。大小鏈輪的齒數比，與鏈輪的直徑比相一致，一般控制在2.3到4.0的范圍內。利用速比之間的關系可以得到自行車騎行時所需要的功率與必要的速度?？紤]到人性化問題，所以所選擇的速比要相當合適，如果太小，無論人的力氣有多大，都不能充分提高轉速，也就得不到比較大的輸出功率。相反而言，如果速比太小的話，在限

27、定的曲柄轉速下，也得不到必要的騎行速度，即后輪的轉速。速比過大，要求人的腳踏力也要大，在這種情況下容易使人疲勞。為了保持不疲倦的持續(xù)騎行，一般要求人的肌肉負擔為最大肌力的10% ，按此條件去選擇速比和曲柄轉速，可得到較好的效果。但另一方面考慮到本次設計的自行車的車輪比較小，其轉一圈才走了半米多一點，行程比較小，所以我們在傳動比上選取得比較大，初步確定傳動比大概是1比4，根據這個比數再根據齒輪的放置位空間的大小初步確定鏈輪齒數分別為，踏板連接齒輪的齒數為Z1=17，中間起搭接作用齒輪齒數為Z2=9/22，與后輪配合的飛輪齒齒數為Z3=11，并確定與各鏈齒輪所配用的鏈條節(jié)距為P=8mm，滾子外徑D

28、=5mm，鏈條的排距Pt=5.64mm。根據齒輪齒數及所選用的模數計算的齒輪1的齒頂圓直徑為120mm，齒根圓直徑為100mm，齒輪2的大齒頂圓直徑為120mm，齒根直徑為112mm，小齒頂圓直徑為50mm，齒根直徑為40mm，齒輪3的齒頂圓直徑為62mm，齒根直徑為52mm。（2）棘輪機構。其結構是由棘輪與棘爪所組成的一種單項間歇運動機構，它將連續(xù)轉動或往復運動轉換成單向步進運動，如圖3-10所示，棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接與搖桿上，當搖桿逆時針方向擺動時，會驅動棘爪便使其插入棘輪中以推動棘輪的同向轉動，當搖桿順時針方向擺動時，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉動。根據這一結構，自行車在棘輪同

29、向轉動的同時會被帶動一起向前運動，當鏈輪順時針方向旋轉時帶動棘輪逆時針轉動，棘爪在棘輪上滑過，棘輪停止轉動，此時自行車并不受其影響，繼續(xù)向前做慣性運動，等待下一次的同向轉動，就這樣不斷地繼續(xù)下去，自行車就能不斷地行走著，其特點是結構上相當緊湊，外形尺寸相對比較小。圖3-10設計棘輪機構主要考慮的是棘輪齒形的選擇，模數以及齒數的確定，齒面傾斜角的確定，行程和動停比的調節(jié)方法等因素，正是因為棘輪機構的結構緊湊，所以比較復雜，加工難度會比較大，一般設計會考慮外購的方式，而不是自己加工，這樣既可以節(jié)約時間，說不定還能節(jié)省金錢。（四） 強度校核1、應力計算每種機構或結構都是由若干構件組成的，而這些構件的

30、使用都是有其極限性的，而這些問題將會威脅到安全，實際工程中，常常會遇到構件受力過大導致出現破壞或更嚴重點的造成事故，另一情況就是在受力過大后產生過大的變形而影響機器或結構的正常工作，無論哪種情況，在實際運用中都是不允許的，所以每個產品都要求有足夠的抵抗破壞的能力跟足夠的抵抗變形的能力，也就是要有足夠的強度跟剛度。除了解決強度跟剛度的問題外還要考慮到穩(wěn)定性，這也是結構設計上所必須注意的。本次設計中我們小組所選用的材料是Q235鋼，這是一種比較常見的材料，性能上也相當可靠，自行車所承受的是變動載荷，所以安全系數需要更高一點，我們取的是n=1.5，Q235鋼的許用應力為=140MPa，預計該單車所能

31、承受的重量為1KN，即可承受的最大質量為100kg，主要校核的部位是車身那幾個關節(jié)，基本上受力都集中在這些支撐柱與橫梁，所以其中的各桿都必需滿足強度與剛度甚至是穩(wěn)定性的最低要求，本次設計的可折疊自行車車身結構如圖3-11所示，主受力G，兩個支撐力F1與F2，角度1為55度，角度2為85度，角度1為35度，2為50度，圖3-11將數據代入以上公式可得：F1=700kg,F2=769kg再根據： 其中桿2的作用面積A1為210mm2 可算得橫梁，即圖中的桿2，受拉應力F1=3.33MPa，桿4的作用面積A2為254.5mm2，所受拉應力為F2=3.02MPa，由上面兩個拉應力與Q235的許用應力1

32、40MPa相對比，可明顯看出遠遠滿足要求。桿3主要受壓應力與彎曲應力的作用，所受應力并沒有桿2與桿4所受應力那么大，因此不用進行應力校核。2、彎矩計算由于桿4受力比較大，也是主支撐構件，現對其受力情況做一簡單分析，如圖3-12所示是桿4的整體受力情況，現取整個桿作為受力對象：圖3-12根據力的平衡方程：代入各個參數，即可得：F1=940N，F4=384N現畫出其彎矩圖如圖3-13所示：圖3-13由圖中可以看出，彎矩最大點在C處，算得該處的彎矩為126N。桿4為空心圓形管，其橫截面的抗彎截面系數計算公式為：根據實際設計的尺寸，外徑D=30mm，內徑d=24mm，從而可得4為0.4096mm4，可

33、得：Wz=1.1059*10m則最大正應力經計算可得max=114MPa<140MPa,所以所設計的自行車可以承受100Kg的重量。由于Q235鋼的許用應力為140MPa，根據公式可計算桿4所能承受的最大彎矩為：M=155.344N.m由M=F*Sin.可計算得：F=914N再由正弦定理可計算的自行車所能承受的最大承載重量：Gmax=1187N也就是說本次所設計的可折疊自行車所能承受的最大重量為118.7Kg，比預計要求的100Kg要大雖然不是大多少，但基本可以滿足設計要求，畢竟一個人的重量超過100Kg的應該不會考慮騎自行車了，而且該部可折疊自行車的設計初衷只是單人騎的，并不承載其他人員，經過各種強度應力的校核，從結果中可以確定本次設計的自行車各部分結構在一定的承重范圍內是符合要求的，也滿足強度條件，換句話說就是本次我們小組所設計的可折疊自行車達到了預期的要求，可以滿足騎行的基本條件，完全可以使用。 第四章 設計的改進（一）、車頭把手不能折疊為了保證車頭把手的強度，保