折叠自行车加固

王

随着电动自行车的普及，体积小、重量轻、便于携带的折叠电动自行车深受消费者喜爱。折叠电动自行车的安全性尤为重要，尤其是对折叠车架的强度要求。根据国家标准GB17761—2018《电动自行车安全技术规范》和国家轻工行业标准QB1880—2008《自行车车架》，基于折叠车架的结构原理和长寿命折叠自行车的设计理念，简要介绍折叠电动自行车车架的优化设计。

关键词:折叠框架；加固；折叠装置；安全钩

随着人们环保意识的增强，电动自行车越来越受欢迎。据相关数据显示，目前市场上电动自行车保有量超过3亿辆。近年来，电动自行车的功能也从单一的交通工具向休闲、运动、健身、驾驶转变。作为一款小轮径的折叠电动自行车，以空骑行舒适、体积小、重量轻、携带方便、占用空间小等优点，越来越受到消费者的青睐。目前已成为电动自行车消费市场的重要品类，市场份额不断增加。

该折叠电动自行车的特征在于:折叠架在主管和把手的中心处设有折叠盒。因此，框架的形状是有限的，其形状通常为H型和U型(如图1)。

由于电动折叠自行车车架结构的限制以及电动折叠自行车经常用于运动、健身、驾驶等。，电动折叠自行车的车架经常断裂。研究电动折叠自行车车架结构的优化设计，开发长寿命、高抗震的电动折叠自行车势在必行。

目前，在行业内，折叠电动自行车执行GB17761—2018《电动自行车安全技术规范》国家标准。车架机械安全性的实验方法之一是测试车架/前叉总成的振动强度[1]。一般执行QB1880-2008《自行车车架》标准，即根据车架实际位置组装电机、电池、控制器后，载荷分别为前管49 N、车座管490 N、中轴196 N，共计735N；振动频率为10万次，振动部分加速度为19.6 m/s(如图2) [2]。

根据多年的经验，能满足运动、健身、驾驶要求的电动折叠自行车车架的抗振试验应该是90 kg载荷，10万次以上振动。为了满足这一要求，通过实验了解车架各部分的受力状态。将应变片贴在车架的不同部位，即A、B、C、D、E、f，分别在前管上加载10 kg，鞍管上加载60 kg，进行轴向抗振试验(如图3)。

测试数据如表1所示。

测试结果表明，电动折叠自行车在抗振测试过程中，车架不同部位的应力分布不同，最大应力出现在A段和D段。试验结果为我们研究电动折叠自行车车架的结构优化设计提供了依据。

1不等壁电动折叠自行车车架设计

设计不同管壁的等强度框架是优化框架结构的方法之一。等强度框架的设计是将框架中受力较大的部分(A和D)的管壁加厚。根据以往经验，D处壁厚通常为2.5 mm按等强度原则，B、C处壁厚为74.6×2.5/98.6≈1.9mm；E、F处管道壁厚为60.5× 2.5/98.6 ≈ 1.6mm，通过上述结构优化设计，满足了车架的强度要求，减轻了车架重量，提高了产品的技术含量。

2电动折叠自行车车架的局部加强设计

在之前的实验中，A段和D段上的最大应力在车架主管的下方(在D段)，这样管段加厚会导致工艺复杂，增加车架的成本。为了提高受力点的强度，通常采用局部加强(如图4)。

由于局部加强，车架D件处的管子壁厚由2.5 mm减为2.3 mm，经测试，管子壁厚因加强而减薄，车架也通过了90 kg载荷10万次的抗振测试。

3加强管模式的优化设计

为了研究加固管道的方法，我们先来看两个实验的结果。当加强管为直管时，应变片显示的数据为91.1N/mm2；当加固管弯曲时，应变片显示的数据为76.3 N/mm2(如图5所示)。

因此，加强管的形状也会影响车架的受力状态。因此，在电动折叠自行车车架的设计中，通常采用弯管进行加固。采用弯管加固，大大提高了车架的抗振性，满足90 kg载荷，10万次的抗振测试。

4折叠装置凸槽设计

折叠装置通常设计有四杆锁定机构或凸轮锁定机构。这些机构的共同特点是，当车架锁定时，折叠装置在经过起点后会有一点回弹。此外，当框架被锁定时，它仅由折叠装置的旋转轴和快速锁定连杆锁定。由于转轴的间隙，在抗振实验或骑行过程中，折叠装置的前后会产生一系列的摩擦，直接影响折叠自行车车架的强度。为了改变这种现象，文件夹正面设计有凸台，背面设计有凹槽(如图6)。当电动自行车车架的折叠装置被锁定时，通过凸台和凹槽的作用，折叠装置的前部和后部不会产生连环摩擦，大大提高了折叠自行车车架的强度。

文件夹5的自动安全锁定结构设计

折叠自行车为了使用安全，通常设计有安全挂钩(如图7所示)。

在这种结构中，安全钩的固定座需要焊接在车架上。由于焊接应力的影响，电动折叠自行车车架的抗振试验和使用经常发生在这个地方，影响了车架的强度。为解决这一问题，可采用文件夹的自动安全锁定结构设计(如图8所示)。

在这种结构中，锁定功能是通过安装在推块上的挂钩和文件夹上的固定挂钩之间的相互作用来实现的。然后，安装在推块后端的弹簧在弹簧的作用下实现自动锁紧。

通过以上研究和综合技术方案，大大提高了电动折叠自行车车架的强度。

6结束语

电动折叠自行车车架的长寿命优化设计不限于折叠自行车车架的强度寿命。通过对车架强度和耐久性的调查研究以及计算机分析方法在车架设计中的不断应用，我们在实际测试中了解到各种形状车架的薄弱部位，并采用加固方法，大大提高了车架的强度，延长了产品的使用寿命。鉴于电动折叠自行车复杂多样的结构，计算机分析的方法不能完全满足自行车车架长寿命设计的要求，还依赖于各种技术的推动和支持。

参考

[1]中华人民共和国工业和信息化部。电动自行车安全技术规范:GB 17761—2018 [S/OL]。【2018 . 5 . 15】。http://c.gb688.cn/BZGK/GB/ShowGB? type = online hcno = 72969 da a3 da 5795 ad 2163528 ff 57166 c

[2]中国轻工业联合会。自行车车架:QB 1880—2008[S]。北京:中国轻工业出版社，2008