自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)用的教學(xué)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，是高等院校、大中專學(xué)校多數(shù)工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課?，F(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)手段與日常生活及工程實(shí)際的結(jié)合還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，例如:目前，在國(guó)內(nèi)自行車模擬在路面上行駛的試驗(yàn)裝置多為檢測(cè)設(shè)備，是用來(lái)檢測(cè)自行車在特定運(yùn)行條件下的損壞情況，人是不能上去模擬路面騎行的，價(jià)格也貴；大致有自行車動(dòng)態(tài)路況試驗(yàn)機(jī)，自行車動(dòng)態(tài)行走耐用性試驗(yàn)機(jī)和自行車剎車變速綜合性能試驗(yàn)機(jī)。它們是將成車由機(jī)器附上一定荷重，固定于試驗(yàn)機(jī)上，待機(jī)器開(kāi)動(dòng)，使成車以一定速度行駛，在規(guī)定時(shí)間，視成車結(jié)合處有無(wú)破損或分離。自行車剎車變速試驗(yàn)機(jī)對(duì)成車提升到一定速度行駛，給予一個(gè)急剎動(dòng)作，測(cè)驗(yàn)自行車滑動(dòng)距離和輪胎耐磨性能。另外，還有用于健身的自行車模擬騎行裝置，裝置和自行車裝配是相對(duì)固定的，也不能模擬路面騎行，自行車在此裝置上騎行時(shí)其部分力學(xué)性能已經(jīng)改變。因此，目前非常需要一種可以模擬真實(shí)騎行過(guò)程的教學(xué)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠模擬真實(shí)騎行過(guò)程的自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于:由自行車、跑步機(jī)和連接裝置構(gòu)成，自行車和跑步機(jī)通過(guò)連接裝置連接，該連接裝置包括支架部分、車把連接部分和車座連接部分，支架部分由前、后兩套結(jié)構(gòu)相同的支撐架單元構(gòu)成，每個(gè)支撐架單元均由兩個(gè)夾板、兩個(gè)立柱、兩個(gè)橫支架和一個(gè)立軸構(gòu)成，兩個(gè)立柱分別設(shè)置在跑步機(jī)的左右兩側(cè)，每個(gè)立柱的底部均安裝一個(gè)夾板，該夾板與跑步機(jī)臺(tái)面固定連接，兩個(gè)立柱的上端安裝兩個(gè)橫支架，該兩個(gè)橫支架上下并排設(shè)置，且兩個(gè)橫支架的左右兩端分別安裝在兩個(gè)立柱上，兩個(gè)橫支架之間安裝一個(gè)垂直于跑步機(jī)臺(tái)面設(shè)置的立軸；
[0006]前支撐架單元的立軸上安裝車把連接部分，后支撐架單元的立軸上安裝車座連接部分，該車把連接部分和車座連接部分結(jié)構(gòu)相同，其均由連接套筒座、直線軸承、連接伸縮軸及鎖緊環(huán)構(gòu)成，支撐架單元的立軸穿裝在直線軸承的軸承孔內(nèi)，直線軸承的端面安裝連接套筒座，該連接套筒座內(nèi)裝配一個(gè)壓縮彈簧，連接套筒座內(nèi)同軸插裝連接伸縮軸，該連接伸縮軸的后端頂壓壓縮彈簧，連接伸縮軸的前端鉸裝鎖緊環(huán)，該鎖緊環(huán)由兩個(gè)半圓形環(huán)扣構(gòu)成，其卡裝在車把或者車座的立管上。
[0007]而且，所述的夾板由底板、頂板和立板連接組成一個(gè)彎鉤狀，其彎鉤部分鉤在跑步機(jī)底部的承重管上，底板通過(guò)螺栓與跑步機(jī)臺(tái)面固裝，頂板通過(guò)螺栓與立柱固裝。
[0008]而且，所述的后支撐架單元中的夾板上預(yù)留用于跑步機(jī)腳輪穿過(guò)的缺口。
[0009]而且，所述的立柱的頂端制出半圓安裝槽，位于上方的橫支架的左右兩端均放置在該半圓安裝槽內(nèi)，橫支架左右兩端的上方放置鎖緊壓環(huán)，該鎖緊壓環(huán)通過(guò)螺栓固裝在立柱上頂部。
[0010]而且，還包括輔助輪部分，自行車后軸的左右兩端外側(cè)均安裝一個(gè)輔助輪部分，每個(gè)輔助輪部分均由延伸軸、鎖緊螺母、車輪托架以及車輪組成，延伸軸同軸嚙合安裝在自行車后軸的螺紋段，該延伸軸的螺紋部分同軸套裝兩個(gè)鎖緊螺母，車輪托架的上端同軸套裝在兩個(gè)鎖緊螺母之間的延伸軸上，車輪托架的下端安裝車輪，該車輪與跑步機(jī)臺(tái)面具有間隙。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、本實(shí)驗(yàn)裝置裝配簡(jiǎn)單易行，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在跑步機(jī)上人騎自行車可仿真路面騎行，操作簡(jiǎn)單安全。
[0013]2、本實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用跑步機(jī)原有底座上的跑步臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)跑步臺(tái)坡度和速度的控制面板，使人騎上自行車操縱車閘配合跑步機(jī)控制面板上的不同速度和坡度設(shè)定，可隨機(jī)變換速度或坡度模擬在路面勻速、加速、減速、停駛多種行駛狀態(tài)，其模擬效果非常逼真。
[0014]3、人是施加給自行車外力的一定荷重，車身受力節(jié)點(diǎn)多是復(fù)雜的綜合結(jié)構(gòu)，它將多種力學(xué)實(shí)驗(yàn)集中在自行車(實(shí)驗(yàn)臺(tái))上進(jìn)行，包括車身不同部件的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)(力、位移、扭矩、應(yīng)力、應(yīng)變、動(dòng)荷系數(shù)和模態(tài)等)多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，是綜合性和研究性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。
[0015]4、實(shí)驗(yàn)可涉及多種常用的和先進(jìn)的儀器設(shè)備、測(cè)試元件及測(cè)試方法的學(xué)習(xí)和使用。
[0016]5、人騎自行車行駛受力是身邊的力學(xué)問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和科研創(chuàng)新能力，有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
[0017]6、本發(fā)明中的連接裝置適用于各種自行車與跑步機(jī)的連接，具有良好的通用性，制作加工費(fèi)用低，有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。本連接裝置在不破壞家用跑步機(jī)、自行車原有結(jié)構(gòu)的條件下，實(shí)現(xiàn)各種常見(jiàn)自行車與跑步機(jī)的連接，直接應(yīng)用跑步機(jī)自帶的訓(xùn)練規(guī)劃系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)室內(nèi)自行車騎行的健身計(jì)劃設(shè)定。此外，連接裝置中的輔助輪部分為保護(hù)裝置，其僅在自行車騎行狀態(tài)接近翻覆時(shí)起作用，不影響正常騎行時(shí)的體驗(yàn)，可最大限度實(shí)現(xiàn)用戶的室內(nèi)自由騎行。
[0018]7、本發(fā)明是一種設(shè)計(jì)合理、易于拆裝、操作安全方便的自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置。本裝置可仿真路面騎行，不受附加外力約束，車身受力部件多是復(fù)雜的組合變形結(jié)構(gòu)，它可將多項(xiàng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)實(shí)驗(yàn)集中在自行車(實(shí)驗(yàn)臺(tái))上進(jìn)行。通過(guò)研發(fā)自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，可充實(shí)材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，搭建了一個(gè)可實(shí)施多樣化實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)，可解決學(xué)生實(shí)踐能力不足的問(wèn)題，為構(gòu)建教學(xué)和實(shí)踐的無(wú)縫銜接及對(duì)大量工科專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)會(huì)有良好的支撐作用。通過(guò)綜合的力學(xué)測(cè)試手段，使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)可將身邊的力學(xué)問(wèn)題和課堂教學(xué)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，能更好理解、掌握力學(xué)概念、現(xiàn)象和規(guī)律；能更好學(xué)習(xí)及掌握基本的實(shí)驗(yàn)方法和技能，能更好提高實(shí)際動(dòng)手能力，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和強(qiáng)化科學(xué)研究的能力，為高等院校、大中專學(xué)校提供一種與日常生活有緊密聯(lián)系的綜合力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2a是前支撐架單元使用的夾板的示意圖；
[0021]圖2b是后支撐架單元使用的夾板的示意圖；
[0022]圖3是安裝底部夾板的示意圖；
[0023]圖4是車座連接伸縮軸與直線軸承的安裝示意圖；
[0024]圖5是輔助輪部分的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]一種自行車模擬在路面行駛受力的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，由自行車1、跑步機(jī)2和連接裝置3構(gòu)成，連接裝置安裝在跑步機(jī)上，用于連接跑步機(jī)和自行車。以下對(duì)各部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0027]1、自行車:
[0028]自行車基本結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分:
[0029](1).導(dǎo)向系統(tǒng)，由車把、前叉、前軸、前輪、車架、鞍座組成。其中，車架是自行車的骨架，它所承受的重量最大；車架含有上管、下管、座管、后叉上管、后叉下管。
[0030]⑵.驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由腳瞪、中軸、曲柄、牙盤、鏈條、飛輪、后軸和后輪組成。
[0031]⑶.制動(dòng)控制系統(tǒng)，由前后車閘部件組成。
[0032]2、跑步機(jī):
[0033]跑步機(jī)基本結(jié)構(gòu)分為三部分:
[0034](1).底座2-1，由電機(jī)、驅(qū)動(dòng)板、前輪滾筒、后輪滾筒、跑臺(tái)和跑步帶組成。
[0035](2).左右立柱架2-2。
[0036]⑶.控制面板2-3，在左右立柱架上面，由開(kāi)關(guān)鍵、速度、坡度、時(shí)間和距離設(shè)置鍵等組成。
[0037]3、連接裝置:
[0038]連接裝置包括支架部分、車把連接部分、車座連接部分和輔助輪部分。
[0039](1).支架部分:
[0040]支架部分由前、后兩套結(jié)構(gòu)相同的支撐架單元構(gòu)成，每個(gè)支撐架單元均由兩個(gè)夾板3-1、兩個(gè)立柱3-2、兩個(gè)橫支架和一個(gè)立軸3-8構(gòu)成，兩個(gè)立柱分別設(shè)置在跑步機(jī)的左右兩側(cè)，每個(gè)立柱的底部均安裝一個(gè)夾板，夾板材質(zhì)均為Q235。該夾板與跑步機(jī)臺(tái)面固定連接，其具體連接結(jié)構(gòu)為:夾板由底板、頂板和立板連接組成一個(gè)彎鉤狀，其彎鉤部分鉤在跑步機(jī)底部的承重管上，底板通過(guò)螺栓與跑步機(jī)臺(tái)面固裝，頂板通過(guò)螺栓與立柱固裝。因?yàn)榕懿綑C(jī)后端通常有腳輪，因此后支撐架單元中的夾板上預(yù)留用于跑步機(jī)腳輪穿過(guò)的缺口(如圖2b所示)。
[0041]兩個(gè)立柱的上端安裝兩個(gè)橫支架，該兩個(gè)橫支架上下并排設(shè)置，且兩個(gè)橫支架的左右兩端分別安裝在兩個(gè)立柱上。位于下方的橫支架3-4的左右兩端穿裝在立柱所制的圓孔內(nèi)。立柱的頂端制出半圓安裝槽，位于上方的橫支架3-10的左右兩端均放置在該半圓安裝槽內(nèi)，橫支架左右兩端的上方放置鎖緊壓環(huán)3-11，該鎖緊壓環(huán)通過(guò)螺栓固裝在立柱上頂部。
[0042]兩個(gè)橫支架之間安裝一個(gè)垂直于跑步機(jī)臺(tái)面設(shè)置的立軸，立軸的上下中心制有螺紋孔，上下橫支架的中間段制有通孔，將通孔與立軸的上下螺紋孔對(duì)正，分別使用兩顆M8X40螺栓即可與上下橫支架固定好。
[0043](2).車把連接部分、車座連接部分:
[0044]前支撐架單元的立軸上安裝車把連接部分，后支撐架單元的立軸上安裝車座連接部分。該車把連