躺式双轮自行车的制作方法

本实用新型属于自行车设备技术领域，具体涉及躺式双轮自行车。

背景技术：

现有躺车座椅调节范围小，现有技术无法对座椅进行灵活的调整，无法适应不同人群的需求。

普通自行车的结构包括车把、车架、前后车轮[包括前后轴部件、辐条、轮辋、轮胎]、前叉、鞍座、链轮、链条、中轴、飞轮、曲柄、脚蹬、制动器(车闸)、车灯、车铃、反射装置等。躺式自行车作为新型自行车，与传统自行车相比较存在许多不同，但普通自行车的标准(国家标准、行业标准)仍然具有很大的参考价值，因此本申请中以普通自行车的部分标准作为躺式自行车设计标准。专利中用到标准有：QB/T1775-1993自行车车把，QB1880-2008自行车车架，QB1881-2008自行车前叉，QB/T1883-1993自行车普通前轴和后轴，GB/T7377-2008力车轮胎系列，QB/T1885-1993自行车链轮和曲柄等。

躺式自行车作为新型自行车，具有许多传统自行车所不具备的优点，但同时由于其发展时间短，还有不完善地方需要改进。躺式自行车存在如下缺点：车身太低，靠近汽车时容易吃到汽车尾气。容易引起误会，由于是半躺式设计，对其不了解的人们会以为是残疾人专用车。灵活性和平衡性相比较传统自行车会稍差一些。

在设计过程中，自行车关键尺寸是指影响机构性能的主要尺寸，一个设计往往无法满足所有人的要求，只能按照一部分人的人体尺寸进行设计，然后允许一定的变量，来满足其他人的需求。在本设计中要参考的人体尺寸。最终决定采用百分数为95的数据作为设计过程中人体尺寸的依据，然后允许一定的尺寸变动来适应不同人群的要求。

传统自行车由于结构的缺陷，骑行时风阻大、舒适性差、重心高、车手视野差，因此要从结构上进行改进。躺式自行车分为前驱式和后驱式两种结构。后驱式躺式双轮自行车操纵性好，转向灵活，能适应各种复杂的道路，但链条长，传动系统复杂，有效功率损耗大。本设计针对现有的后驱式自行车为基础进行改造，致力于研发出一种后驱躺式双轮自行车。

由于是初次设计缺乏经验，导致在设计过程中曾出现了许多的结构问题和尺寸问题，具体表现在：

1、车架结构的确定，车架是自行车的灵魂，设计中既要考虑车架的结构是否合理，又要考虑车架的尺寸是否满足要求。在相关资料不全面的情况下，导致手忙脚乱，无法拿出一个十分合理的方案。

2、根据标准选择各零部件的尺寸，由于尺寸参数多种多样，要从中选择符合要求的尺寸是十分困难的，尤其是在多种尺寸都可以达到要求的前提下，选择更加困难。

3、座椅的结构设计，如何能达到预期的要求，并且结构紧凑合理、舒适，同时满足人体尺寸的要求，也是需要反复考虑的。

4、座椅与车架的连接问题，如何让座椅实现在车架上的无级调节并进行固定，包括靠背角度的调节与固定问题都是设计过程中的难点。

5、为适应不同人群，脚蹬到车座的距离可以进行调节，这会导致链轮的位置发生改变，从而改变链条的松紧程度，过松时容易出现链条的滑落，如何保证链条的松紧程度适中是设计中另一个大的问题。

6、零件的建模，很多零件结构复杂多变，如何能用软件将其结构很好的设计出来并用软件建模是十分困难的。

在整个自行车的设计过程中所遇到的困难是多种多样的，如何克服以上几点问题，研发处一款新型躺式双轮自行车，具有重要的现实意义。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供躺式双轮自行车。

人机工程学是研究人、机及其工作环境之间相互作用的学科。在躺式自行车的结构设计中，要考虑乘坐者与自行车之间的配合，要求躺式自行车设计符合人体构造，乘坐时安全舒适，因此要考虑人机工程学。

本实用新型采取的技术方案为：

躺式双轮自行车，包括包括车体、行动系统、制动系统和传动系统，所述行动系统设置为前轮、后轮组成的轮组，前轮的直径小于后轮的直径；

所述车体包括车架、车把和座椅，车架设置为横支架和纵支架呈71°夹角连接而成的结构，纵支架的底端、横支架的后端分别通过前叉、后叉和前轮、后轮连接，纵支架的顶端设置有车把；

座椅包括头枕、靠背、底座，靠背与底座通过转轴活动连接，靠背的背部通过支撑架和后轮的中心轴连接，靠背绕转轴旋转调整靠背角度，头枕与靠背之间设置有伞杆结构，通过伞杆调节头枕与靠背之间的距离；底座通过连接架固定在横支架上；

制动系统包括刹把、前后闸器、刹车线组成，刹把通过刹车线和前后闸器连接；传动系统包括脚蹬、曲柄、中轴、链轮、链条以及飞轮，中轴沿着横支架的前端向前轮的前端延伸设置，中轴上设置有飞轮，中轴的两侧分别设置有左右曲柄，左右曲柄上设置有脚蹬，后轮的中心轴上设置有链轮，链条套设在飞轮和链轮上，转动脚蹬的脚踏力通过曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，驱动自行车前进。

进一步的，所述车把为把立管和把横管连接而成的结构，车把沿着车体的两侧形成对称的门字形的车把臂。

进一步的，所述底座的底部设置有长方体凸块，连接架的上端开设有与长方体凸块相互卡合的“凹”字形卡槽，长方体凸块卡合在“凹”字形卡槽内。

更进一步的，所述连接架的下端开设有卡合腔，卡合腔的横截面设置为椭圆形空腔和方形空腔连通而成的中空腔体；方形空腔的宽度小于椭圆形空腔的宽度，连接架通过卡合腔固定安装在车架的横支架上。

进一步的，所述座椅的靠背和头枕自内向外依次设置有气囊和减震垫，减震垫和气囊相互接触的内壁相互交错设置有半球形凹槽和半球形凸起。

更进一步的，所述减震垫设置为减震单元等间距排布而成的结构，减震单元设置为外侧套设弹簧的圆柱体海绵垫。

进一步的，所述车架采用铬钼钢材质制备而成的可拆卸结构；车把采用铝合金材料制备而成；车把的端部设置有橡胶材料制备的车把套。

进一步的，所述链条为内链板、外链板、滚子、套筒和销轴相互连接而成的结构，销轴和套筒的接触面设置锥形耐磨块。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型中座椅可以自由调节，靠背可以调节角度，本实用新型可以适应不同身高的群体。可以满足不同人群的需求。车体的结构与前后车轮紧密连接，符合人体要求，可满足可承担人体重量，又保证了人骑乘时的舒适度，具有一定强度和抗压力，符合寿命要求、行驶安全性要求、工艺性强度要求、最大容许负荷要求以及成本要求等多种要求。

躺式自行车的优点：

速度快，由于仰卧骑行，肩背部做为支撑点，便于脚部发力。

时尚新颖，与普通自行车结构的不同使其给人一种耳目一新的感觉。

舒适性好，相比较狭窄的鞍座，半躺的座椅设计使人更加舒适放松。

刹车效果更好，舒适的骑行姿势、后移的重心，使得刹车效果也优于直立式自行车。

安全，车身重心较低，不容易发生摔倒受伤事件。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型中座椅的结构示意图。

图3为本实用新型中连接架的截面结构示意图。

其中，1、前轮；2、脚蹬；3、曲柄；4、飞轮；5、横支架；6、纵支架；7、车把；8、把手；9、底座；10、靠背；11、头枕；12、支撑架；13、后轮；14、后叉；15、连接架；16、前叉；17、“凹”字形卡槽；18、卡合腔。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1

如图1和图2所示，躺式双轮自行车，包括包括车体、行动系统、制动系统和传动系统，躺式自行车自重在17kg左右，最大承重在120kg左右，座椅靠背角度调节30°左右，腿长范围850mm-1150mm，人体身高在1500mm-1900mm之间。

所述行动系统设置为前轮、后轮组成的轮组，前轮的直径小于后轮的直径；

车轮一方面承受自行车本身和骑行者的全部重量，另一方面车轮旋转推动自行车前进及转向，因此车轮必须具有足够的强度。此外车轮结构要有适当弹性，以增强避震性，提高骑行者的舒适度。

所述车体包括车架、车把和座椅，车架设置为横支架和纵支架呈71°夹角连接而成的结构，纵支架的底端、横支架的后端分别通过前叉、后叉和前轮、后轮连接，避免受力情况属悬臂梁性质，前轮和后轮通过前叉、后叉进行连接，提供足够的强度。

车架是自行车的主要部分，承受骑车人的全部重量，车架的前后部分要具有一定的刚性和弹性，才能保证在不同的道路上自行车都可以平稳的行驶。

在自行车的结构中，立管角度的大小决定了骑行重心的位置和输出效力，角度越大，即立管越往前倾，骑行速度越快。选取角度为71°，适合躺式自行车的设计，使自行车的车速适中，保证骑行安全。

车架采用铬钼钢材质制备而成的可拆卸结构；现有的单一性一体式车架在满足强度要求的基础上，无法满足座椅调整的问题，将车架结构设置为可拆卸结构，可解决座椅位置的可移动性问题以及座椅与车架的连接。

自行车车把掌控着自行车的行驶方向，它操控的灵活性与车把的长度和高度都有关系。纵支架的顶端设置有车把；车把采用铝合金材料制备而成；车把的端部设置有橡胶材料制备的车把套，提高使用的舒适度。车架选用材料为铬钼钢，铬钼钢是传统型的坚固耐用类钢材，特点是管壁薄、重量轻、强度高。延长使用寿命。

座椅包括头枕、靠背、底座，靠背与底座通过转轴活动连接，靠背的背部通过支撑架和后轮的中心轴连接，靠背绕转轴旋转调整靠背角度，头枕与靠背之间设置有伞杆结构，通过伞杆调节头枕与靠背之间的距离；底座通过连接架固定在横支架上；

躺式自行车座椅与普通自行车座椅有较大的区别，其结构类似于汽车座椅。安装人体尺寸进行设计，因此骑行时，骑乘者可以自由选择靠背角度。头枕与靠背之间通过伞杆调整二者之间距离，提高了自行车的舒适度。座椅材料选用铝合金。使用寿命长。

制动系统包括刹把、前后闸器、刹车线组成，刹把通过刹车线和前后闸器连接；通过手部操控刹把控制前后闸器，从而实现对自行车的制动，切实保证达到制动性能的要求以提高躺式自行车的安全性。

传动系统包括脚蹬、曲柄、中轴、链轮、链条以及飞轮，中轴沿着横支架的前端向前轮的前端延伸设置，中轴上设置有飞轮，中轴的两侧分别设置有左右曲柄，是一个将平动力转化为转动力的装置，左右曲柄上设置有脚蹬，后轮的中心轴上设置有链轮，链条套设在飞轮和链轮上，转动脚蹬的脚踏力通过曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，驱动自行车前进。

链条安装在链轮和飞轮上，飞轮与链轮保持同一平面，安装在后轴上，通过链条与链轮相连接，构成自行车的驱动系统。飞轮从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两类。在本设计中由于结构简单，选择单级飞轮，单级链轮。单级飞轮又称为单链轮片飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。其工作原理：向前踏动脚踏，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含，飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进。停止踏动脚踏板，链条和外套都不旋转，但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动。当反向踏动脚踏时，外套反向转动，会加速千斤的滑动，使“嗒嗒”声响得更急促。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进。

链条为内链板、外链板、滚子、套筒和销轴相互连接而成的结构，销轴和套筒的接触面设置锥形耐磨块。自行车链条内外链板制成8字形，使它的各个截面具有接近的抗拉强度，同时也减少了链的质量和运动的惯性力。

实施例2

在实施例1的基础上，不同于实施例1，车把为把立管和把横管连接而成的结构，车把沿着车体的两侧形成对称的门字形的车把臂。车把的把手向下呈接近90°的夹角设置，保证了人躺在座椅上对把手操控的舒适度，提高了操控的精确度。

如图3所示，底座的底部设置有长方体凸块，连接架的上端开设有与长方体凸块相互卡合的“凹”字形卡槽，长方体凸块卡合在“凹”字形卡槽内。连接架的下端开设有卡合腔，卡合腔的横截面设置为椭圆形空腔和方形空腔连通而成的中空腔体；方形空腔的宽度小于椭圆形空腔的宽度，连接架通过卡合腔固定安装在车架的横支架上。

连接架的结构新颖，其通过上端的卡槽与底座固定，连接架的卡槽与底座的底部凸起相互贴合，避免发生移位现象；连接架通过下端的卡合腔和车架的横支架固定，方形空腔起到过渡作用，椭圆形空腔的内壁与车架的横支架相互贴合，同时方形空腔对应的侧板通过螺栓紧固，避免底座沿着车架的横支架左右移动，连接架将底座与车架进行良好的固定，保证了骑行过程中座椅的位置稳定性，保证骑行安全。

座椅的靠背和头枕自内向外依次设置有气囊和减震垫，减震垫和气囊相互接触的内壁相互交错设置有半球形凹槽和半球形凸起，减震垫设置为减震单元等间距排布而成的结构，减震单元设置为外侧套设弹簧的圆柱体海绵垫。减震垫的设置提高了减震缓冲的作用，当其受到一定的压力颠簸时，弹簧和海绵垫组成的减震单元起到第一层减震防护，同时将力传递给气囊，利用气囊自身的弹性可充分缓解骑行过程中的颠簸，为骑行者提供了输送的座椅环境，有利于延长骑行时间，降低骑行疲劳度。

以上所述并非是对本实用新型的限制，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型实质范围的前提下，还可以做出若干变化、改型、添加或替换，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。