多功能自行车课程设计 - 图文

《机械创新设计竞赛（课外）》

产品设计说明书

多功能（轮椅）自行车

学 院 机械工程学院 专业班级 小组成员 指导教师 竞赛名称 第七届全国3D大赛 提交日期 2014年 6 月 15 日

华 南 理 工 大 学 广 州 学 院

任 务 书

任务书，内容如下：

1. 题目： 多功能（轮椅）自行车 2.应完成的项目：

兹发给 班学生 《机械创新设计竞赛（课外）》课程

（1）市场调研，确定设计方向

（2）确定产品创新设计方案

（3）机构设计及计算 （绘制相应三维图）

（4）总结产品创新点和市场推广价值 3.参考资料以及说明： [1] 李琳.李杞仪.机械原理.中国轻工业出版社.北京.2012.7

（5）编写设计说明书

[2] 孙靖民．梁迎春．机械优化设计．机械工业出版社．北京．2012.5

[3] 何庭蕙.黄小清.陆丽芳.工程力学.华南理工大学.广州.2010.8 4.本任务书于 2014年3月1日发出，应于2014 年 06 月 28 日前完成，然后提交给指导教师进行评定。

指导教师（导师组） 签发 2014年3月1日[4] 濮良贵．纪名刚．机械设计．高等教育出版社．北京．2006.5

总评成绩：

指导教师签字：年 月 日

评语：

目 录（仅供参考）

摘 要 ...................................................................................................................... 1

第一章 绪论 ............................................................................................................ 2

1.1设计背景 ...................................................................................................... 1.2设计意义 ...................................................................................................... 1.3市场调查及应用前景 ..................................................................................

第二章 总体方案设计与分析..................................................................................

2.1 引言 ............................................................................................................. 2.2 总体方案设计 ............................................................................................. 2.3 工作原理的分析 .........................................................................................

第三章 结构设计与计算........................................................................................ 3.1 机构设计 ....................................................................................................... 3.2 参数计算 ....................................................................................................... 3.3 重要构件强度校核 .......................................................................................

第四章 创新点和推广价值

4.1 功能特点与创新点 ....................................................................................... 4.2 市场推广价值 ............................................................................................... 4.3 后期展望 .......................................................................................................

参考文献

摘 要

在诸如地震等灾情发生时，许多伤员因腿部受伤或眩晕而无法及时脱离险境，造成死亡。我们所设计的多功能自行车（多用轮椅）可作为应急性救援使用，能够暂时实现轮椅的功能，协助救援人员将伤者运送到安全地带进行医救。作为普通的自行车，可在每个家庭中进行普及；应急作为轮椅时，转换操作快捷，使用方便。另外，在日常生活中，轮椅自行车还能为家庭中有行动不便的老人提供便利，我们不再需要一个单独的轮椅，节省了空间。

关键词： 灾情 应急 轮椅 自行车 便利

第一章 绪论（三号宋体加粗）

设计背景

自行车在日常生活中非常的常见，款式多样，它给我们提供了便利，但是生活中难免会出现点意外，当意外发生的时候或者病人不宜搬动的时候，那么我们就需要一辆轮椅，但是我们不可能身边刚好就有一辆轮椅。就算你身边真的有一辆轮椅，那么平时我们该如何安置这个轮椅呢？轮椅的体积还是不小的，占空间。所以，在这个时候，轮椅自行车的价值就体现出来了，于是我们团队设计了这款轮椅自行车。

市场调查及应用前景

市场调查：每年全世界自行车需求量巨大，日本CYCLEPRESS的数据统计显示，全世界自行车需求规模保持在1.06亿台的水平，自行车年交易额约为50亿美元。据前瞻网调查，由于产业特性和劳动力成本因素，近15年来全球自行车制造产业向以中国为主的有工业制造优势的国家和地区转移。到2013年，中国仍为世界自行车最大的自行车生产基地，整车生产厂、零配件生产厂分别达到500多家、700多家，世界前五大厂商主要基地均在中国。而随着世界各国人民收入水平的提高，全球自行车需求量会进一步扩大，随着自行车进一步的结构升级，将给行业的参与者带来更大的利润空间，中国自行车行业的发展前景也将更加广阔。而联合国发表报告指出,全世界人口老龄化进程正在加快,今后50年内,60岁以上的人口比例预计将会翻一番,由于各种灾难和疾病造成的残障人士也逐年增加,他们存在不同程度的能力丧失,如行走、视力、动手及语言等。

应用前景：节能减排、走低碳经济之路已成为各国共识。自行车作为一个具有100多年历史的交通工具,表现出强大的生命力,而且随着社会交通道路资源及社会环保的需要,将有更加广泛的发展前景,被受社会关注。而将自行车与轮椅结合起来能更好的综合这两个的优点，让轮椅自行车具有更好的发展空间。

设计总方案

一、引言

多功能（轮椅）自行车是在传统的自行车的基础上通过 简单的改造升级而成的，具备结构简单、灵活性强、主要适用于灾害地区急救的一项交通工具的选择；与传统的自行车

等代步工具的根本区别，在于它可灵活快速的转变成手推轮椅。这样的话在一些重灾区且在大型救援交通工具无法使用的情况下它就是一个很好的救援交通工具。

二、总体方案设计

图5 模型自行车转换为轮椅

三、改进设计:

1、车体构架采用倒A型结构（图6），在满足支撑强度的条件下，尽可能节省材料、重量，扩大可利用空间，减少对前后车叉和车轮的限制。

将横梁两端斜置轴套管改为垂直套管，使前后轮皆能实现90度定向旋转。后轴套筒固定方式采用与传统自行车前轴相同的固定方式，且多增加了一根螺钉作为自行车使用时固定（图7）。当需要后轴转动时，拔出螺钉（图8）即可实现后轴定向90度转动（图9）。

图6 倒A型结构车架

图7、图8 后转轴固定螺钉

图9 后轴定向90度转动

2、前后车叉由普通自行车的管式结构改为板结构（图10）并用螺钉固定，在不影响

转动效果的同时增加了作为轮椅使用时的乘坐空间。

图10 前后车叉

3、增设了支撑转轮（图11）。作为轮椅使用时转轮能触地支撑，并实现与前后车轮的支撑平衡。

图11支撑转轮

4、作为轮椅使用时，在两轮轴上方的车叉上与轮轴共线固定一横梁（图12）。既有固定两轮间距的作用，也有支撑轮椅使用者的作用。

图12 轮间固定横梁

三、

三、工作原理分析

多功能（轮椅）自行车工作方式有两种；当它作为一般自行车使用时，它的工作原理跟普通自行车的原理一样即：自行车行驶时用的是陀螺的原理。 想象一个静止垂直站立的车轮，由于是不稳平衡，肯定有向一侧倾倒的趋势，在它倒下这个过程中一瞬间，轮上各个点在铅直方向的速度是不同的(角速度相同，那么各点速度与该点距转动圆心就是车轮与地面接触的点的距离成正比)，就是说越高的点下落速度也越快;然而若这个轮子是在转动过程中，t时刻某一点高度h，那么在t+1时刻这个点的高度就变了，在轮轴靠近前进方向一侧的点高度小于h，相反侧的点高度大于h，因此其与该点在轮正常倒下时该高度的点应有的速度并不相同，此时若轮要倒下，则必须改变轮上各点的速度，这样就有一个加速度，由作用力与反作用力的原理，各点同时产生一个阻碍轮倒下的力;由于轮是处在不断的滚动过程中，这个阻碍轮倒下的力就一直存在，轮子相当于处在一个稳定平衡中。当它作为轮椅使用时其工作原理为：通过横梁两端斜置轴套管的垂直套管，使前后轮皆能实现90度定向旋转。后轴套筒固定方式采用与传统自行车前轴相同的固定方式，且多增加了一根螺钉作为自行车使用时固定。当需要后轴转动时，拔出螺钉即可实现后轴定向90度转动。前后车叉由普通自行车的管式结构改为板结构并用螺钉固定，在不影响转动效果的同时增加了作为轮椅使用时的乘坐空间。同时支撑转轮作为轮椅使用时转轮能触地支撑，并实现与前

后车轮的支撑平衡。作为轮椅使用时，在两轮轴上方的车叉上与轮轴共线固定一横梁。既有固定两轮间距的作用，也有支撑轮椅使用者的作用。通过如此简单的变换即可实现从普通自行车到轮椅之间的变换。

功能特点与创新点

该自行车的特点在于结构简单，和我们平常的自行车一样，甚至比一些自行车还简单。能改变形态，改变的方式简单，操作方便，采用普通的材料和制造工艺，便于加工制造，工艺简单，成本低，但是功能多用，适用范围广。

该自行车的创新点在于，和普通的自行车相比功能多，不仅能作为自行车使用当出现紧急情况的时候，还能作为轮椅使用。不仅如此，该自行车还

最后一页附相关比赛证明材料（如证书或比赛时所提交的说明书封面）

参考文献

（根据实际参考文献作修改）（5号宋体）

[1] 李琳.李杞仪.机械原理.中国轻工业出版社.北京.2012.7

[2] 孙靖民．梁迎春．机械优化设计．机械工业出版社．北京．2012.5

[3] 何庭蕙.黄小清.陆丽芳.工程力学.华南理工大学.广州.2010.8 [4] 濮良贵．纪名刚．机械设计．高等教育出版社．北京．2006.5

序号： 18 作品名称：多功能（轮椅）自行车 作品简介： 在诸如地震等灾情发生时，许多伤员因腿部受伤或眩晕而无法及时脱离险境，造成死亡。我们所设计的多功能自行车（多用轮椅）可作为应急性救援使用，能够暂时实现轮椅的功能，协助救援人员将伤者运送到安全地带进行医救。作为普通的自行车，可在每庭中进行普及；应急作为轮椅时，转换操作快捷，使用方便。 所使用软件：

Autodesk Inventor

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gif3.html