随着人们对环保、健康等理念的追求与日益严重的污染、交通堵塞、能源短缺等问题的矛盾愈发突出,城市自行车又回到了大众的视线。现今,人们对出行交通工具的要求越来越高,普通城市自行车已不能满足大众工作生活的需求,需要对城市自行车进行改进,从而减少路途时间和疲劳,健康身心,提高工作效率,降低出行成本,避免拥挤,改善公共交通环境。轮组是城市自行车的重要组成部分,研究能量回收装置对轮组的优化对城市自行车的改进有重要意义。本文主要对城市路况特性及城市自行车轮组的典型结构进行了分析。在此基础上,对26寸城市自行车轮组系统的结构进行优化,增加了飞轮和平面涡卷弹簧组成的能量回收装置;优化了城市路况下的城市自行车启动阶段,实现骑行省力省时的目的;对优化后的城市自行车轮组系统组成元件进行设计计算,并对优化后的城市自行车轮组及其组成元件、骑行蹬踏加速过程、能量回收装置加速车辆过程等建立数学模型。利用Matlab软件对优化后的城市自行车轮组系统进行了动力学仿真研究,仿真结果表明,当优化轮组自行车完成初次储能后,不论从蹬踏力分析还是加速时间分析,城市自行车优化轮组的性能均高于普通城市自行车轮组。对城市自行车轮组结构优化及能量回收装置研究,拓宽了能量回收装置的应用范围,为城市自行车轮组设计提供了一种新思路,也为其它非燃油车辆的研究和开发提供了参考。本文对城市自行车轮组结构优化、理论推导及仿真研究,是对能量回收装置在民用交通工具中的实际应用进行的有益探索。