健身折疊自行車設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)較為成熟的交通工具，但是隨著社會、科技的發(fā)展，折疊自行車用戶對其有了新的訴求和需要。因此本項(xiàng)目設(shè)計(jì)更加符合用戶心理，突顯用戶個性的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一款即可以助力又可以當(dāng)作健身器材使用的一種便攜式折疊自行車。

關(guān)鍵詞：自行車、健身、開發(fā)設(shè)計(jì)

快節(jié)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(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的當(dāng)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(tǒng)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(xiàn)象，市場上亟需既能夠適應(yīng)快節(jié)奏生活，也能夠滿足當(dāng)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(shè)計(jì)滿足兩種用處：1、自行車2、健身抖動機(jī)。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(jié)奏生活的使用。

2健身折疊自行車人機(jī)工程融合設(shè)計(jì)

以使用者的心理特征，身體特征和力量特征為原則，進(jìn)行人機(jī)工程自行車的改造與重新設(shè)計(jì)。讓健身折疊自行車在滿足運(yùn)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(shè)計(jì)

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(huán)境較為復(fù)雜，造型設(shè)計(jì)時應(yīng)充分考慮阻力的因素，因此通過力學(xué)分析，采用流線型設(shè)計(jì)讓車身受阻力最小。

車把設(shè)計(jì)

自行車折疊車把設(shè)計(jì)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(wěn)定，拆裝方便快速。

材質(zhì)選擇

車身涂層使用進(jìn)口的高質(zhì)量版本的PVC涂層氣密布，材質(zhì)通過高溫?zé)岱夂褪止ふ澈现瞥桑哂心湍バ院涂估匣缘膬?yōu)點(diǎn)。其次，對標(biāo)準(zhǔn)鏈條進(jìn)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(jù)不同的情況進(jìn)行調(diào)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(nèi)完成折疊和安裝，無需工具的輔助。各個折疊關(guān)節(jié)通過軸承旋轉(zhuǎn)可快速折疊，后輪的設(shè)計(jì)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(fèi)力且能貼身攜帶。

速度比設(shè)計(jì)

健身自行車在設(shè)計(jì)中需要注意騎行所需必要的速率與速比的關(guān)系。速比應(yīng)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(dá)到所需的速度;如果太大，則需要人的踩踏力才能達(dá)到必要的速度，但人容易疲勞。因此，在設(shè)計(jì)時根據(jù)人們可以承受的最大負(fù)擔(dān)的10%來決定速度比。

鞍座設(shè)計(jì)

在運(yùn)動與騎行時人體與鞍座之間會產(chǎn)生摩擦，因此在設(shè)計(jì)時候?qū)|子的前部進(jìn)行了改良，坐墊前部較窄，約7厘米，后部相對較寬。根據(jù)男女坐骨結(jié)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(dāng)人處于坐姿時，坐骨點(diǎn)與臀部后邊緣之間的距離約為12厘米，坐骨中心至?xí)廃c(diǎn)的距離約為6厘米，剩下的5厘米，所以坐墊的長度約為三?？偤蜑?3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(fā)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(shè)計(jì)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(jù)個人需要調(diào)節(jié)。

傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)

人們通過自行車進(jìn)行運(yùn)動或出行時，動作是規(guī)律的，通常與人的心率有關(guān)。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(chǎn)成本，我們將鏈傳動比2.5列為優(yōu)先事項(xiàng)。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(jī)驅(qū)動，可以提高速度。

4健身折疊自行車助力車輪融合設(shè)計(jì)

為滿足不同人的需求，車輪采用助力電機(jī)驅(qū)動，可以自動設(shè)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(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，并?shí)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(shù)據(jù)，通過算法處理后控制電機(jī)輸出的助力大小來實(shí)現(xiàn)提速和降速。

5健身折疊自行車折疊后健身融合設(shè)計(jì)

折疊后通過人體重量站置于產(chǎn)品上觸發(fā)抖動開關(guān)，最低重量觸發(fā)點(diǎn)為25公斤。內(nèi)置小型電機(jī)完成抖動功能，其震動頻率是根據(jù)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(xù)循環(huán)抖動健身。當(dāng)失去產(chǎn)品上的重量時將自動關(guān)閉健身抖動功能。其次可在家中設(shè)置自行車車架，將后輪電機(jī)助力改為電機(jī)阻力就可實(shí)現(xiàn)動感單車效。

結(jié)語：

健身折疊自行車借鑒了現(xiàn)有自行車的功能，可以適應(yīng)大多數(shù)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(jìn)行結(jié)構(gòu)的升級，通過升降機(jī)構(gòu)與鞍座的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)健身功能。同時設(shè)計(jì)過程中，充分考慮了實(shí)際使用情況，在車架的人性化設(shè)計(jì)上安裝了便攜式水杯，可以避免因長期健身而體內(nèi)水分不足的情況。手機(jī)支架安裝在車把上，可以確保用戶將運(yùn)動健身與生活和工作結(jié)合起來。

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基金項(xiàng)目：江西省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目《健身折疊微動力自行車設(shè)計(jì)》（項(xiàng)目編號：S202112795030）

作者簡介：

李桐，（2000-）男，漢族，甘肅慶陽人，南昌理工學(xué)學(xué)院航空航天工程專業(yè)學(xué)生

吳國洪，（1956-）男，漢族，江西南昌人，南昌理工學(xué)院航天航空學(xué)院，高級工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、無人機(jī)

周潔蘭，（1985-）女，漢族，江西吉安人，碩士，講師，研究方向：設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)