健身折疊自行車設計融合分析

李桐 吳國洪 周潔蘭

摘要：折疊自行車是人們十分熟悉，并且設計較為成熟的交通工具，但是隨著社會、科技的發展，折疊自行車用戶對其有了新的訴求和需要。因此本項目設計更加符合用戶心理，突顯用戶個性的設計，設計一款即可以助力又可以當作健身器材使用的一種便攜式折疊自行車。

關鍵詞：自行車、健身、開發設計

快節奏的生活讓越來越多的人只注重時間問題而忽視了健康問題。面對緊湊的時間，越來越多的人選擇汽車作為出行工具。并且在經濟快速發展的當代，人們也傾向于追求更加“高大上”的汽車來展示自己的生活。因此傳統的自行車在交通工具的市場中所占的比重越來越小。面對這一現象，市場上亟需既能夠適應快節奏生活，也能夠滿足當代人審美需求的交通工具。

1健身折疊自行車具備的功能

健身折疊自行車整體設計滿足兩種用處：1、自行車2、健身抖動機。自行車收納起來可以放在門口或者掛在墻上，滿足小空間、快節奏生活的使用。

2健身折疊自行車人機工程融合設計

以使用者的心理特征，身體特征和力量特征為原則，進行人機工程自行車的改造與重新設計。讓健身折疊自行車在滿足運動鍛煉功能的同時兼具交通出行的功能，保證自行車的安全，高效，省力，舒適。

3、健身折疊自行車車身融合設計

健身折疊自行車的車身造型對騎行速度有一定影響，若在戶外騎行的情況下，環境較為復雜，造型設計時應充分考慮阻力的因素，因此通過力學分析，采用流線型設計讓車身受阻力最小。

車把設計

自行車折疊車把設計利用車把自重因素，使車把折疊方向向下，折疊后的寬度等于或小于車座的寬度，且折疊后能牢固穩定，拆裝方便快速。

材質選擇

車身涂層使用進口的高質量版本的PVC涂層氣密布，材質通過高溫熱封和手工粘合制成，具有耐磨性和抗老化性的優點。其次，對標準鏈條進行防腐和防銹處理或使用不銹鋼。主體由航空鋁合金制成，表面被氧化。座椅的高度在騎行者使用過程中，可根據不同的情況進行調整;踏板使用防滑踏板;選用了賽車型的把手，易于操作。

連接折疊問題

車身整體可以折疊，重量輕且易于操作，使用者可以在幾分鐘內完成折疊和安裝，無需工具的輔助。各個折疊關節通過軸承旋轉可快速折疊，后輪的設計方便使用者在室外緊急快速折疊，使用者只要推行即可，無需費力且能貼身攜帶。

速度比設計

健身自行車在設計中需要注意騎行所需必要的速率與速比的關系。速比應該符合基本需求，如果太小，無論騎手用多少力，輸出功率都不會大，也不會達到所需的速度;如果太大，則需要人的踩踏力才能達到必要的速度，但人容易疲勞。因此，在設計時根據人們可以承受的最大負擔的10%來決定速度比。

鞍座設計

在運動與騎行時人體與鞍座之間會產生摩擦，因此在設計時候對墊子的前部進行了改良，坐墊前部較窄，約7厘米，后部相對較寬。根據男女坐骨結之間的距離的不同，選擇26.5厘米最為合適;鞍座的長度方面，當人處于坐姿時，坐骨點與臀部后邊緣之間的距離約為12厘米，坐骨中心至會陰點的距離約為6厘米，剩下的5厘米，所以坐墊的長度約為三。總和為23厘米;坐墊角度方面，在騎行時人體通常會向前傾斜以減少空氣阻力，可以更好地發揮力量并提高騎行速度，并可以降低背部肌肉壓力，因此在設計中選擇了15°的向前傾斜角度最為舒適，舒適，也可以更好地向前移動。鞍座的高度可根據個人需要調節。

傳動系統設計

人們通過自行車進行運動或出行時，動作是規律的，通常與人的心率有關。正常人平均每分鐘心跳大約70次，因此最好每分鐘踩60圈。為了降低生產成本，我們將鏈傳動比2.5列為優先事項。為了使自行車正常行駛并保持各個部分的性能出色，踩踏速度為60r/min。同時為了提高傳動效率，我們車輪也將采用電機驅動，可以提高速度。

4健身折疊自行車助力車輪融合設計

為滿足不同人的需求，車輪采用助力電機驅動，可以自動設置速度，如果在騎行過程遇到陡坡等，力矩傳感器收集力矩信息，將車輪上的力矩信號轉變為電信號，并實時同步的交給智能控制器處理。智能控制器通過力矩傳感器測量騎行者用力大小、踩踏速度等數據，通過算法處理后控制電機輸出的助力大小來實現提速和降速。

5健身折疊自行車折疊后健身融合設計

折疊后通過人體重量站置于產品上觸發抖動開關，最低重量觸發點為25公斤。內置小型電機完成抖動功能，其震動頻率是根據人類自身承受的最合適震動特配的，每次5分鐘左右的抖動健身，自動休息30秒后繼續循環抖動健身。當失去產品上的重量時將自動關閉健身抖動功能。其次可在家中設置自行車車架，將后輪電機助力改為電機阻力就可實現動感單車效。

結語：

健身折疊自行車借鑒了現有自行車的功能，可以適應大多數路況，操作靈活，健身效果好，磨損少。在滿足公眾出行功能的前提下，通過進行結構的升級，通過升降機構與鞍座的結合來實現健身功能。同時設計過程中，充分考慮了實際使用情況，在車架的人性化設計上安裝了便攜式水杯，可以避免因長期健身而體內水分不足的情況。手機支架安裝在車把上，可以確保用戶將運動健身與生活和工作結合起來。

參考文獻

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基金項目：江西省大學生創新創業訓練項目《健身折疊微動力自行車設計》（項目編號：S202112795030）

作者簡介：

李桐，（2000-）男，漢族，甘肅慶陽人，南昌理工學學院航空航天工程專業學生

吳國洪，（1956-）男，漢族，江西南昌人，南昌理工學院航天航空學院，高級工程師，研究方向：機械設計、無人機

周潔蘭，（1985-）女，漢族，江西吉安人，碩士，講師，研究方向：設計藝術學