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对现有自行车的一些改进及其合理性分析摘要：针对现有的自行车存在的问题，对它的把手，脚踏板，坐垫，锁等进行了一些改进，使它更人性化更方便。初步进行的只是理论方案而并没有进一步做强度校核和细致的尺寸确定。同时对每个方案做了可行性分析。关键字：把手；坐垫；脚踏板；锁；折叠。1. 研究背景中国是自行车大国，在中小型城市，自行车仍然是很重要的代步工具，然而随着城市人口的不断密集，生活空间的不断减少，在自行车比较多的地方，停车成了较大的问题。在高峰期往往有限容量的车库要容纳下大于其空间的自行车数量，遇到这种情况经常令人觉得头疼，为停不了车而郁闷。这一点，我们学校的学生深有体会。我们知道，学校的教学区集中在东一和西一西二，而这些地方的车库容量是很有限的，一到上课时间，稍微去晚点就很容易找不到停车位，或者要停到比较远的地方。有时候好不容易找了个车位，把车推进去的时候不是这里碰到，就是那里缠到了，十分气恼。于是同学间流传一个词叫“见缝插车”。可见停车对于我们来说是件头疼的事情。基于这种现状，我和另外三个同学组成了SRTP小组，决定以此为主题进行自行车的改进性研究，并且我们的SRTP已经答辩通过。2. 研究要达到的目的对现状分析之后我们认为，要改变停车难的情况，靠增加车位是不太合现实的想法，那么只好把重点放在自行车上，想办法让一辆自行车占用的空间小一点，同样可以达到我们需要的目的。自行车大家知道，影响其占用空间最主要的地方就是车把手和脚踏板，这两个部分也是停车时容易碰到的地方。我们想，如果停车的时候这两个部分能把它折叠起来，那不是会很方便么？因此我们决定设计可折叠式的车把手和脚踏板，要达到的目的是，把手和踏板可以折叠向车身的方向，将自行车横向的宽度减少到原来的一半左右。考虑到方便性要求，把手和踏板的折叠最好可以联动，即只要把手折叠起来，踏板也跟着折叠，开启的时候也一样；对于不需要折叠的场合，跟普通自行车一样。此外，除了对自行车的折叠改进，我们还对其他几个部位进行了改进，如坐垫和车锁，使自行车更人性化，更方便。3. 具体的设计方案(1).车把手的改进方案确定研究内容以后进行了分工，我负责设计车把手的部分，因此对这块比较熟悉，图1所示为设计出来的效果图：图11.销钉 2.上盖板 3.定位销孔 4.定位销固定件 5.扇形齿轮 6.定位销 7.弹簧图2图2通过细节展示了所设计的结构。各零部件名称见编号。工作原理：在底座和上改版2之间有两个销钉，其中1为未加盖的销钉，两根把手分别绕着销钉可以旋转。正常使用时把手的两根杆是展开的，展开到一个合适的角度时，定位销在弹簧的作用下被顶入定位销孔中，从而阻止了把手的运动。如果不做任何处理的话，跟一般的把手功能一样。当需要折叠的时候，可用手按下定位销，使其脱出孔3。把手即可实现旋转，旋转到合适的角度后，用相同的方法固定。为了保证两根杆运动的同步，采用了两个扇形齿轮作为动力传递机构。由于齿轮的啮合，可以使两根把手的旋转角度保持同步。可行性分析：从原理上说，这个机构是可以实现而且可行的，但具体还有细节需要斟酌.首先，为保证两个把手合并后二者之间有足够的空隙，扇形齿轮的尺寸要稍微选择大一些，但这样中间部分的尺寸也要相应扩大，不美观也容易出现故障。作为活动构件，中间部分较复杂，需要润滑，为了防止异物入侵和保证安全，还需要进行封装，因此对尺寸要求比较高，太小强度不够，太大影响美观。(2).脚踏板的改进方案按照原先的设想，是设计一个可以自动折叠起来的脚踏板，但是折叠式一方面结构上很难实现(脚踏板需要360旋转)，另一方面强度也未必足够，因此放弃了这个方案，采用伸缩式。图3所示为整体效果：图31. 曲柄 2.可转套环 3.固定挡圈 4.伸缩套圈 5.连杆图4工作原理：正常工作时脚踏板的状态如图3中所示，伸缩套圈向外延伸展开，四根连杆组成的形状可以用来当踏板，四根连杆用销钉固定在可转套环2和伸缩套圈最末端的那节上，可以像一般的踏板一样旋转。完整的设计还包括一个隐藏在伸缩套圈里的弹簧和一根固定在套圈最末节的牵引钢丝，正常工作的时候用来将套圈推到合适的位置不至于收缩回来。需要收缩的时候，钢丝带动套圈向内收缩，压缩弹簧，使整个脚踏板的横向尺寸变小，达到节省空间的目的。可行性分析：该机构较巧妙的实现了所需要的功能，但有个致命的弱点，那就是联动。按照设计，踏板的伸缩是要和把手的折叠联动起来的，唯一可以使用的联动方案是使用钢丝牵引，但踏板是要不停的转动的，如何使钢丝从把手引出到达踏板，而且在转动过程中不会发生打结，扭转等情况，还是个未解决的问题。如果这个问题不解决，那么踏板的收缩就只能靠手动，那么会很不方便，也失去了改进的意义。(3).其他改进设计为了使自行车更人性化，更方便，我们对其他部分也进行了一些改进。首先是车坐垫：坐垫是骑车时必不可少的，它最重要的特性就是要舒适性和耐久性。然而我们常常遇到这样的问题，下雨天车子停在外面坐垫会被淋湿，如果恰好没有东西可以擦干它，那么只好放弃，推着走，或者用裤子把它“擦干”；夏天到了，车子在外面稍微停一会坐垫就会被晒的滚烫滚烫，一屁股坐上去很不舒服；还有就是有时候车子放车库里很长时间，落了很多灰尘，突然要骑却没有东西可以把坐垫弄干净为了解决这个问题，我设计了一种很简单的结构。其具体结构见图5：1. 固定套圈 2.钢管 3.底层坐垫 4.表层坐垫 5.活塞式连杆图5其原理是这样的：将传统的坐垫改成双层的，底下一层3主要用来支撑，上面一层4是放上去的，主要用来保证舒适性。正常使用时二者叠放在一起，靠底层支撑，柔软的表面层可以使人坐上去后更舒适。遇到特殊情况，如下雨，暴晒，或是长久不用，外面那层用来抵挡外界环境，如果没有合适的处理办法，可以将表面那层取下放在后座或旁边，人可以坐在底层的坐垫上。两层坐垫通过简单的连杆相连，保证不会掉落。这个设计主要用于应急情况，即没办法立即对车坐垫进行合适处理的时候，大部分时间里所用的都是两层坐垫在一起的，因此既可以保证对坐垫舒适性的要求，又能在某些条件下做到不影响正常使用。图6所示是将表层坐垫掀开时的情况：图6可行性分析：这种结构既不占用太多空间，又可以充分满足所要的功能，而且成本低，加工方便，因此具有很强的可实用性。然后是车锁的改进：车锁的改进主要是考虑到锁车的方便快捷，同时也为了将锁车和停车联系起来而设计的。它的结构见图。1. 伸缩柱 2.挡圈 3.弹簧 4.滑轮 5.钢丝图7基本原理：锁的基本构造和普通的锁相同，外面是钢管，里面是环形钢柱。不同的是图中挡圈2的位置有一根弹簧，弹簧的末端至钢柱的末端，(图中未画出)，一根钢丝从中间的小孔经过滑轮伸入钢管内部，连在钢柱的末端。使用时用力拉钢丝，即可将钢柱从钢管中拉出，在将钢丝固定，即可锁上车。不使用的时候钢丝松开，钢柱在弹簧的推力下退回到钢圈里。可行性分析：该设计原理是简单的，实现也比较简单，如果跟把手联动起来，那么就可以在停车的同时把车锁上，如果这个功能能够完全实现的话将会带来很大方便。但是实际上这个设想并不太合理：首先，如果是靠把手的运动来锁车，那么把手的合并就必须完成，而很多时候把手是不需要折叠的；其次用这种机构锁车的话，钢丝就需要被掩盖的很好不至于被轻易剪断，而这点很难做到，因此这个锁的设计可行性并不高。4. 设计小结这是我第一次像模像样的参加科研项目，说是项目似乎有点过大了，因为本来打算做的实物由于时间关系也没做，只是在理论结构上进行了一些研究。很多东西没有和实际相联系，因此也没有对尺寸做严格的确定，只是大概做了估计，和实际相差不大，但缺乏详细的资料导致校核计算也没办法进行。但通过研究，获得了几个对自行车的改进方案，有些我觉得还是很可行的，我想实际意义也还是有的。如果真的投入生产实用，在细节方面还要进一步细化，各部件的具体尺