自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及材料力學實驗用的教學裝置技術領域，尤其是一種自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置。
【背景技術】
[0002]材料力學實驗是基礎力學實驗，是高等院校、大中專學校多數(shù)工程專業(yè)的技術基礎課?，F(xiàn)有的實驗內容和教學手段與日常生活及工程實際的結合還遠遠不足，例如:目前，在國內自行車模擬在路面上行駛的試驗裝置多為檢測設備，是用來檢測自行車在特定運行條件下的損壞情況，人是不能上去模擬路面騎行的，價格也貴；大致有自行車動態(tài)路況試驗機，自行車動態(tài)行走耐用性試驗機和自行車剎車變速綜合性能試驗機。它們是將成車由機器附上一定荷重，固定于試驗機上，待機器開動，使成車以一定速度行駛，在規(guī)定時間，視成車結合處有無破損或分離。自行車剎車變速試驗機對成車提升到一定速度行駛，給予一個急剎動作，測驗自行車滑動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固定的，也不能模擬路面騎行，自行車在此裝置上騎行時其部分力學性能已經(jīng)改變。因此，目前非常需要一種可以模擬真實騎行過程的教學裝置。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠模擬真實騎行過程的自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術手段實現(xiàn)的:
[0005]一種自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置，其特征在于:由自行車、跑步機和連接裝置構成，自行車和跑步機通過連接裝置連接，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、后兩套結構相同的支撐架單元構成，每個支撐架單元均由兩個夾板、兩個立柱、兩個橫支架和一個立軸構成，兩個立柱分別設置在跑步機的左右兩側，每個立柱的底部均安裝一個夾板，該夾板與跑步機臺面固定連接，兩個立柱的上端安裝兩個橫支架，該兩個橫支架上下并排設置，且兩個橫支架的左右兩端分別安裝在兩個立柱上，兩個橫支架之間安裝一個垂直于跑步機臺面設置的立軸；
[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構相同，其均由連接套筒座、直線軸承、連接伸縮軸及鎖緊環(huán)構成，支撐架單元的立軸穿裝在直線軸承的軸承孔內，直線軸承的端面安裝連接套筒座，該連接套筒座內裝配一個壓縮彈簧，連接套筒座內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)由兩個半圓形環(huán)扣構成，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彎鉤狀，其彎鉤部分鉤在跑步機底部的承重管上，底板通過螺栓與跑步機臺面固裝，頂板通過螺栓與立柱固裝。
[0008]而且，所述的后支撐架單元中的夾板上預留用于跑步機腳輪穿過的缺口。
[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，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均安裝一個輔助輪部分，每個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鎖緊螺母，車輪托架的上端同軸套裝在兩個鎖緊螺母之間的延伸軸上，車輪托架的下端安裝車輪，該車輪與跑步機臺面具有間隙。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0012]1、本實驗裝置裝配簡單易行，結構設計合理，在跑步機上人騎自行車可仿真路面騎行，操作簡單安全。
[0013]2、本實驗裝置應用跑步機原有底座上的跑步臺驅動系統(tǒng)、調節(jié)跑步臺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控制面板上的不同速度和坡度設定，可隨機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)點多是復雜的綜合結構，它將多種力學實驗集中在自行車(實驗臺)上進行，包括車身不同部件的靜態(tài)和動態(tài)(力、位移、扭矩、應力、應變、動荷系數(shù)和模態(tài)等)多項實驗內容，是綜合性和研究性的教學實驗裝置。
[0015]4、實驗可涉及多種常用的和先進的儀器設備、測試元件及測試方法的學習和使用。
[0016]5、人騎自行車行駛受力是身邊的力學問題，通過試驗可以激發(fā)學生學習的積極性和學習興趣，有利于培養(yǎng)學生的動手能力和科研創(chuàng)新能力，有利于提高學生的綜合素質。
[0017]6、本發(fā)明中的連接裝置適用于各種自行車與跑步機的連接，具有良好的通用性，制作加工費用低，有廣泛的推廣應用價值。本連接裝置在不破壞家用跑步機、自行車原有結構的條件下，實現(xiàn)各種常見自行車與跑步機的連接，直接應用跑步機自帶的訓練規(guī)劃系統(tǒng)即可實現(xiàn)室內自行車騎行的健身計劃設定。此外，連接裝置中的輔助輪部分為保護裝置，其僅在自行車騎行狀態(tài)接近翻覆時起作用，不影響正常騎行時的體驗，可最大限度實現(xiàn)用戶的室內自由騎行。
[0018]7、本發(fā)明是一種設計合理、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實驗裝置。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雜的組合變形結構，它可將多項靜態(tài)和動態(tài)力學實驗集中在自行車(實驗臺)上進行。通過研發(fā)自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置，可充實材料力學實驗教學內容，搭建了一個可實施多樣化實驗的實踐教學平臺，可解決學生實踐能力不足的問題，為構建教學和實踐的無縫銜接及對大量工科專業(yè)創(chuàng)新人才的培養(yǎng)會有良好的支撐作用。通過綜合的力學測試手段，使學生通過實驗可將身邊的力學問題和課堂教學有機的結合起來，能更好理解、掌握力學概念、現(xiàn)象和規(guī)律；能更好學習及掌握基本的實驗方法和技能，能更好提高實際動手能力，分析問題、解決問題和強化科學研究的能力，為高等院校、大中專學校提供一種與日常生活有緊密聯(lián)系的綜合力學實驗教學設備。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置總體結構示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖詳細敘述本發(fā)明的實施例；需要說明的是，本實施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0026]一種自行車模擬在路面行駛受力的教學實驗裝置，由自行車1、跑步機2和連接裝置3構成，連接裝置安裝在跑步機上，用于連接跑步機和自行車。以下對各部分進行詳細說明:
[0027]1、自行車:
[0028]自行車基本結構分為三個部分:
[0029](1).導向系統(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.驅動系統(tǒng)，由腳瞪、中軸、曲柄、牙盤、鏈條、飛輪、后軸和后輪組成。
[0031]⑶.制動控制系統(tǒng)，由前后車閘部件組成。
[0032]2、跑步機:
[0033]跑步機基本結構分為三部分:
[0034](1).底座2-1，由電機、驅動板、前輪滾筒、后輪滾筒、跑臺和跑步帶組成。
[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，由開關鍵、速度、坡度、時間和距離設置鍵等組成。
[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、后兩套結構相同的支撐架單元構成，每個支撐架單元均由兩個夾板3-1、兩個立柱3-2、兩個橫支架和一個立軸3-8構成，兩個立柱分別設置在跑步機的左右兩側，每個立柱的底部均安裝一個夾板，夾板材質均為Q235。該夾板與跑步機臺面固定連接，其具體連接結構為:夾板由底板、頂板和立板連接組成一個彎鉤狀，其彎鉤部分鉤在跑步機底部的承重管上，底板通過螺栓與跑步機臺面固裝，頂板通過螺栓與立柱固裝。因為跑步機后端通常有腳輪，因此后支撐架單元中的夾板上預留用于跑步機腳輪穿過的缺口(如圖2b所示)。
[0041]兩個立柱的上端安裝兩個橫支架，該兩個橫支架上下并排設置，且兩個橫支架的左右兩端分別安裝在兩個立柱上。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。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，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)通過螺栓固裝在立柱上頂部。
[0042]兩個橫支架之間安裝一個垂直于跑步機臺面設置的立軸，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