折叠自行车

折叠自行车的结构设计及三维建模

蒋连琼;沈志源

【摘要】本课题以折叠自行车为研究对象,对其整体结构和折叠方式进行改进设计.

设计的折叠自行车不再遵从前后轮对折的传统设计方式,而是主要针对四处进行折

叠,使得折叠操作更轻便快捷,且节约空间.最后,利用pro/e软件进行三维建模,使得

设计的折叠自行车比较清晰地展现.

【期刊名称】《现代制造技术与装备》

【年(卷),期】2017(000)009

【总页数】3页(P99-100,102)

【关键词】自行车;折叠;三维建模

【作者】蒋连琼;沈志源

【作者单位】武夷学院机电工程学院,武夷山354300;武夷学院机电工程学院,武夷

山354300

【正文语种】中酸菜龙利鱼的做法 文

随着环保、节能、绿色环保理念的普及，自行车不仅成为人们出行的代步工具，而

且成为健康和时尚的标志[1]。现代自行车研究多是朝着造型、表面的烤漆和材料

方面进行，对自行车折叠结构的改进设计研究不多。单单对自行车的各个零件进行

改造、外形进行修改，在外观上改变确实较大，但在结构改进方面并没有重大突破

[2]。目前，市面上常见的折叠自行车按折叠方式可以分为以下几种[历史北京 3]：（1）车

架大梁折叠自行车，其载重能力很强，但折叠形状不规则，当车轮没法用时，不能

推着走只能提着走，且不便于携带；（2）前后叉折叠自行车，当折叠起来时可以

推着走，但它的折叠方式比较特殊，使得它的载重能力不如车架大梁折叠自行车

[4]；（3）坐管车架折叠自行车，主要是折叠坐管和前车架，最大的优点是折叠方

式简单了许多，但也没有解决载重低的问题[5]。本课题主要研究折叠自行车结构

的改进及其折叠方式，使自行车折叠起来更加方便，更加省材料，承载能力强，让

骑行者更省力。

2.1折叠自行车的构成

折叠自行车由许多部件组成，通常可分为支撑部件、动力接受部件、传动部件和工

作部件[6]。

（1）支撑部件

支撑部件主要是指支撑整辆自行车的大梁和前后车轮的车叉。支撑部件是整辆自行

车的主要部分，自行车的外观主要取决于其支撑部件，且支撑部件决定能否实现自

行车的功能，因此支撑部件的设计非常重要[7]。

（2）动力部件

动力部件主要是指脚踏板部分和曲柄部分。脚踏板带动曲柄运动，曲柄带动齿轮运

动，从而使自行车达到运动的目的。为了能达到省力的效果，应考虑自行车的原件

尺寸和曲柄大小。

（3）传动部件

折叠自行车的传动部件主要靠链轮和链条重载和重写 组件[8]。骑行者通过踩脚踏板带动链轮，

使其自行向前运动。传动系统主要考虑传动的效率问题，需要通过计算才能保证在

最省力的情况下得到最大的动力。

（4）工作部件

折叠自行车主要工作的部件是车轮、车胎等组件。现在很多自行车的轮胎都是真空

的，少数用充气的。本设计中轮胎设计的比较小，所以采用真空轮胎。除了轮胎外，

还要考虑刹车系统，使设计的自行车在保证功能的情况下还要能保证安全。因此，

设计的车刹应该和骑车人的握力相适应，以免发生安全事故。

本课题依据现有的折叠自行车进行结构改进设计。设计时去掉了后座和自行车大轮，

而采用真空小轮胎；折叠方英语13 面采用套筒原理，以更节省材料和体积。为了节省空间，

本次设计在满足结构要求的基础上尽可能缩小体积，使得重量较轻、安放比较方便。

因为自行车整体结构变得比较小，所以自行车齿轮传动比也比较小。只有一级传动

时，骑行者把脚踏板踩得飞快也并不能起到很好的提速效果。因此，本次设计将链

条和齿轮的一级传动改成链条与齿轮的二级传动。此外，对车头把手的设计，借鉴

折叠扇的原理采用了伸缩结构。

2.2折叠自行车折叠方式分析

自行车经过很多年的演变已经越来越便携，造型也各式各样。经过各方面分析和需

要，设计的英雄人物事迹 折叠自行车结构比较简单，主要分为车头部分、车身支架部分、鞍座部

分、脚踏板部分、齿轮链条部分、刹车部分和车轮结构部分。现有的折叠自行车大

多数经过折叠后，体积依然庞大，不适合或者不方便携带。本次设计的自行车主要

针对四处进行折叠，折叠自行车折叠方式一目了然，既方便又快捷。图1为折叠

自行车整车结构示意图。

整个自行车共有四处折叠部位。

第一处折叠如图2所示，先向上拉动活动机构8，使前轮组件5和后轮组件11紧

密贴在一起。然后，把车把手1转90使其与车头平齐，折叠位置及折叠方向具体

如图2中箭头标注所示。

图3为第一次折叠后的样子。大多数折叠自行车都不能有效把车头和车尾设计成

折叠的，导致自行车折叠后仍显得庞大。本次设计避免一成不变的前后轮对折方式，

而是采用一个机构使前后轮相靠，有效解决了前、后轮对折后体积过大的问题。

第二处折叠，如图3所示。把链接活动机构9向下拉，使得鞍座向下收缩。

第三处折叠把车把手1如图3箭头所示两边向里缩，同时鞍座旋转一个角度与前

后轮组件平行。这种设计有效把鞍座3和后轮组件11紧密贴靠在一起，进一步达

到折叠的效果。

第四处折叠，如图3所示，把车主梁2通过套筒的方式向下折叠。

这样也就完成了整个自行车的折叠，图4即为折叠完成图。

经过折叠后的自行车不再复杂，结构简洁。通过图4可以看出，当不需要骑行自

行车时，把它折叠起来就可以当成轮椅一般推着车把手移动。下面结合图4对折

叠后的自行车各部分结构进行介绍。第一部分是车头部分，车头部分车把手处是可

以拉伸的，无形中节省了空间；第二部分是车身结构，其结构造型是按三角形结构

设计的，既简单又不失稳定；第三部分是脚踏部分，和车把手部分相似，脚踏部分

可以向上收起；第四部分是鞍座部分，鞍座的设计是可以旋转的，以节省空间，也

方便折叠；第五部分是齿轮部分，一般的折叠自行车的齿轮设计都是采用一级传动

方式，而这里采用二级传动，使得骑行者骑行更省力；第六部分是车轮结构，采用

小车轮，这样的车轮使折叠自行车整体更省空间，携带也更加方便。

随着社会的不断发展，构建三维模型的软件有很多，如solidworks、UG、CAXA

等。为了更加灵活方便地建模，本课题选用pro/e软件进行三维模型的建立[9]。

pro/e将参数化设计理念应用于实际工程中，并使用单一的数据库。它特有的功能

使数据保持一致性，且可以根英语邮件结尾 据使用者的需要安装自己所需要的模块，不会占用内

存，浪费计算机的空间[10]。

图5为用pro/e软件画的折叠自行车的整车效果渲染图。可以看出，结构比较简

单，分为车头部分、车身结构、鞍座、脚踏部分、齿轮传动部分、刹车部分和车轮

结构等。

（1）车头把手机构

车头把手主要包含刹车装置和伸缩装置，如图6所示。该机构根据以往变速自行

车的变速装置改进，利用刹车转套与车把手之间的相对运动拉动钢丝绳，从而使轮

毂边的制动橡胶压缩，达到刹车制动的效果。

（2）前身下部结构

如图7所示，这种设计采用两个轴承固定在车轴上，作为车头与车身间相对运动

的中介，使用标准深沟球轴承。刹车装置采用圆盘状，里面有一个被钢丝绳绑着的

橡胶圈。若钢丝绳受力往里缩，就会使橡胶圈压着轮毂的突出部位，从而靠它们之

间的摩擦使车轮制动，这就是刹车机构的基本原理。

（3）车身与鞍座机构

车身与鞍座机构涉及的关节较多，如图8所示，同时也是受力最大的部件之一，

设计时必须考虑其强度和刚度是否满足。鞍座的支撑主要靠中间的横梁与旁边的支

撑柱，其中横梁起到防止鞍座受力后往后运动的作用。而支撑柱除了起到横梁的作

用外，还起到向上支撑的作用，其下方有一伸缩支撑轴。

（4）传动机构

如图9所示，该折叠自行车的传动装置也采用普通的链传动，但并不是一级传动

而是二级传动，这样可以加大齿轮的传动比，使得得骑行者不费太大的力气便能够

达到普通自行车的骑行速度。

本课题对折叠自行车的整体结构和折叠方式进行改进设计，利用四处部位的折叠，

使最难折叠的前后两轮紧密相靠，节省了大量空间，同时利用套杆原理使自行车主

要大梁收缩在一起，而采用二级传动节省了骑行者的力气。总之，设计的折叠自行

车折叠简单、结构紧凑、造型美观、携带方便，适用职工入党申请书 于现代城市生活的短途代步、

健身娱乐。此外，采用pro/e软件对折叠自行车进行三维建模，清晰展现了设计

的折叠自行车，缩短了研发周期。

Keywords:bicycle,folding,3Dmodeling

【相关文献】

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Abstract:Thistopictakesfoldingbicyclesastheobjectofstudy,andimprovesthedesign

ignedfoldingbicyclenolonger

complieswiththetraditionaldesignoffrontandrearwheelfolding,butmainlyaimsat

foldingaround,makingthefoldingmorelightandfast,ro/e

softwareforthree-dimensionalmodeling,sothatthedesignoffoldingbikemoreclearly

show.