無鏈條自行車的設計完整【含12張CAD圖紙、說明書】【QX系列】

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[4]林茂用．多功能可調(diào)式防盜無鏈條自行車研制．南陽理工學院學報，2015． 注：1. 本任務書需雙面打印，由指導教師填寫并經(jīng)所在學院審核確認； 2. 本任務書按《畢業(yè)設計（論文）裝訂要求》，裝訂在學生的“畢業(yè)設計（論文）”文本內(nèi)，學院存檔； 3. 指導教師、學生可各執(zhí)一份復印件，供檢查論文進度時使用； 4. 本表也適用于畢業(yè)設計（報告）。 上海師范大學天華學院 2018 屆 畢業(yè)設計（論文）指導記錄表 題 目 無鏈條自行車設計 學生姓名 苗蒙 學 號 14110117 學 院 工學院 專業(yè) / 班級 14機設1班 主指導教師 程志青 輔助指導教師 第一階段 工作進度及指導記錄 對確定題目、開題報告的指導意見 學生簽名： 日期： 年 月 日 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 第二階段 工作進度及指導記錄 對論文提綱、設計方案的評價及修改意見 學生簽名： 日期： 年 月 日 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 第三階段 工作進度及指導記錄 對畢業(yè)設計（論文）中期檢查的評價及修改意見 學生簽名： 日期： 年 月 日 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 第四階段 工作進度及指導記錄 對畢業(yè)設計（論文）的評價及修改意見 學生簽名： 日期： 年 月 日 指導教師簽名： 日期： 年 月 日 論 文 驗 收 記 錄 文件驗收 按畢業(yè)設計（論文）文本裝訂順序驗收。 畢業(yè)設計(論文)文本 □封面? □誠信聲明 □任務書 □開題報告 □指導記錄表 □摘要 □目錄 □正文? □參考文獻? □致謝 □附錄 □外文科技文獻譯文 □封底 □畢業(yè)設計（論文）文本電子版 是否同意答辯 ? □ 同意 ? □ 不同意 □ 論文材料齊全且符合要求，同意指導教師意見。 □ 論文材料不符合要求，退回整改。 專業(yè)負責人簽名： 年 月 日 說 明 1. 本記錄由指導教師分階段填寫并妥善保存，面談方式要有學生簽名確認，填寫完畢后指導教師交學院教學秘書置于學生畢業(yè)設計（論文）材料內(nèi)，統(tǒng)一裝訂； 2. 指導教師的評分應結(jié)合學生的畢業(yè)設計（論文）工作表現(xiàn)，視其是否認真嚴謹、主動負責來評定； 3. 本表須雙面打印； 4. “外文科技文獻譯文”也可不放入“畢業(yè)設計（論文）文本”內(nèi)，單獨成冊；“畢業(yè)設計（論文）文本電子版”指刻錄的光盤； 5. 本表也適用于畢業(yè)設計（報告）。 無鏈條自行車的設計 摘要 本文將介紹無鏈條自行車的設計。目前，市面上流行的自行車基本都為鏈條式自行車，人力腳蹬搭配鏈傳動，帶動自行車后輪轉(zhuǎn)動，從而完成自行車的正常運轉(zhuǎn)。雖然鏈傳動自行車是目前最簡單，最優(yōu)化的產(chǎn)品，但是不可避免的，鏈傳動自行車仍然有很多缺點，比如，當鏈傳動部件老化之后容易引起鏈條脫落現(xiàn)象，并且鏈傳動的瞬時傳動比是變化的，工作時有噪聲，而且需要頻繁的潤滑和張緊措施。鑒于此，設計了無鏈條自行車。根據(jù)能起到健身和安裝更簡單的要求，完成了總體方案的設計。采用曲柄搖桿機構(gòu)來代替原有的鏈傳動機構(gòu)，并采用兩套曲柄搖桿機構(gòu)順利解決轉(zhuǎn)動過程中出現(xiàn)的死點問題。曲柄搖桿自行車的設計具有安裝簡便，安全可靠，造價低，傳動比精確等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：自行車，無鏈條，曲柄搖桿機構(gòu) Design of Bicycle Without Chain Abstract This paper introduces the design of bicycle without chain. At present, currently popular bicycle is chain transmission bike. Through using pedal bike turning to lead the rear wheels. Although even transmission bicycle is one of the most simple, high-speed operation optimization of products, but inevitable chain bike still has many faults, for example, chain in the form of bicycle in high speed running time easy to cause the chain falls off phenomenon, and recommends the instantaneous velocity ratio is change,and it job with noise, and need lubrication and a tight measures. In view of this, design an bike without chain. According to can play the fitness and more simple installation requirements, completed the overall scheme design. Using the crank rocker organization instead of the original chain transmission mechanism, and the two sets of crank rocker organization solved successfully turn appeared in the process of dead spots. The design of the crank rocker bicycle convenient installation, safe and reliable, low cost, transmission ratio accurate, etc. Keywords: bicycle，no chain，crank rocker organization 目錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1無鏈條自行車的設計意義 1 1.2自行車設計的分類及其特點 1 1.3國內(nèi)的研究狀況及發(fā)展趨勢 3 1.4研究的主要內(nèi)容 4 2 方案的選擇與論證 5 2.1設計要求 5 2.2曲柄搖桿驅(qū)動部分的分析與選擇 5 2.3無鏈條自行車的結(jié)構(gòu)設計 5 2.4設計特點 6 3 無鏈條自行車傳動裝置的設計 7 3.1 傳動機構(gòu)尺寸分析 7 3.2摩擦力分析 11 4 傳動裝置的校核分析 13 4.1 搖桿校核（db段） 13 4.2 連桿校核（bc段） 17 4.3 曲柄盤上的銷釘?shù)男：?18 5 附件機構(gòu)選用與分析 19 5.1折疊機構(gòu)的分析 19 5.2 前輪制動機構(gòu)分析 20 5.2后輪制動系統(tǒng)分析 21 6 總結(jié) 22 參考文獻 23 致 謝 24 III 1 緒論 1.1無鏈條自行車的設計意義 隨著社會的發(fā)展和時代的進步，人們的生活節(jié)奏明顯加快，代步工具強勢占據(jù)著人們生活的方方面面，實實在在的為人們節(jié)省著時間。上世紀初，汽車的發(fā)明極大的影響了人們的生活，讓人們的出行更加方便。但隨著社會日益強調(diào)環(huán)保，低碳，綠色的話題，自行車的重要性又一次引起人們的重視。它清潔無污染，響應了低碳環(huán)保的倡議和號召，同時又能讓腦力勞動大于體力勞動的工作者們有一次健身的機會。如今市面上流行的自行車是多年來人們智慧的結(jié)晶，極盡完美。但除此之外，仍有不乏創(chuàng)意的各式自行車問世，展示著它們各自的特點，無鏈條自行車的設計為人們的生活添姿添彩，讓人們在騎車過程中感受到省力與健身并存，簡單與安全同在。 1.2自行車設計的分類及其特點 自行車的歷史可以追溯到19世紀，那時候自行車的設計不成熟，是純粹的人力自行車。無傳動裝置，依靠腳蹬地面作為驅(qū)動。但隨著設計者們的不斷完善，如今的市面上應用最廣泛的當屬鏈傳動自行車，但是也有依靠齒輪傳動的自行車，并且在日本已經(jīng)投產(chǎn)。 （1） 鏈傳動自行車 圖1-1鏈傳動自行車 23 鏈傳動自行車是目前廣為流行的一種自行車，它結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，安全可靠。采用鏈傳動形式，腳蹬中軸處安裝大鏈盤，后軸處安裝飛輪，將鏈條安裝在兩個鏈盤上 通過腳蹬中軸使鏈條轉(zhuǎn)動，并帶動后軸飛輪轉(zhuǎn)動，飛輪與自行車后輪固定在一起，從而驅(qū)動自行車后輪轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自行車的運轉(zhuǎn)。傳動性能好，并且傳動穩(wěn)定。這種自行車是當前公認的具有最優(yōu)性的自行車。鏈傳動自行車目前有多種樣式和不同的尺寸大小，但基本原理相同。 齒輪傳動自行車 圖1-2齒輪傳動原理 齒輪傳動自行車原理如圖所示，是以汽車傳動軸的原理發(fā)明出來的。中軸和后輪軸分別安裝一小一 大兩套圓盤錐齒輪，配合左右腳對稱，總共安裝4個圓盤錐齒輪。一根傳動軸兩端分別安裝兩個小的錐齒輪，并且完全與前后兩套圓盤齒輪相嚙合。人力腳蹬中軸是較小的圓盤齒輪轉(zhuǎn)動，并引起與之相嚙合的錐齒輪的轉(zhuǎn)動，從而通過傳動軸將力傳遞到后軸處較大的圓盤齒輪上，從而帶動后輪轉(zhuǎn)動，完成自行車的驅(qū)動過程。這種自行車的優(yōu)點是沒有鏈條，所以不存在鏈條脫落的麻煩，由于齒輪嚙合精確，所以傳動比高 。但是這種自行車有明顯的缺點，不符合大眾的廣泛需要。因為采用錐齒輪傳動時，對齒輪的加工要求較高，精度要求嚴格，制造成本相對較高，很難在人們的生活中大量普及。并且齒輪保養(yǎng)很重要，因此齒輪的傳動過程都是在密閉的箱體中進行的，所以當出現(xiàn)故障時，非專業(yè)人員很難清除故障。 帶傳動自行車 圖1-3 帶傳動原理 美國的一家公司推出了一種新型自行車，用皮帶式傳動系統(tǒng)代替了以往的鏈條傳動，看上去非常漂亮，但這樣的新技術(shù)帶來的絕不僅僅是外觀的改善。帶傳動的原理如圖所示，同鏈傳動原理基本相同，只是將鏈條換成了皮帶，將鏈輪換成了類似齒輪。整個運轉(zhuǎn)過程好像齒輪與齒條的傳動。皮帶比普通的鏈條要更加輕便，騎車時產(chǎn)生的噪音更小，不會發(fā)生脫鏈的情況，而且也不需要潤滑。但是這種自行車同時也帶來了更貴的價格，造價的高昂使得這種新型自行車難以普及。 1.3國內(nèi)的研究狀況及發(fā)展趨勢 目前在我國最為廣泛使用的自行車均為鏈傳動自行車，這種自行車在造價，材料，簡易程度上均可以贏得普通大眾的青睞。結(jié)構(gòu)的簡單也讓自行車出現(xiàn)問題時更加容易解決。 齒輪傳動和帶傳動兩種類型的自行車在發(fā)達國家有適當?shù)钠占埃热缯f日本和美國。但是在我國國內(nèi)基本上屬于自行車發(fā)燒友的收藏鐘愛。畢竟高昂的價格和不便修理的情況制約著這兩種自行車的流行程度。 雖然鏈傳動自行車已經(jīng)有近乎完美的普及度，但是仍不免有許多設計者發(fā)揮著自己的聰明才智，設計出各式各樣的新型自行車。提供實用價值的同時滿足了人們的好奇心和鍛煉了設計者敢于創(chuàng)新的精神。 由此，為了能制造出新型無鏈條自行車，并且造價不高，符合大眾能接受的水平，同時能培養(yǎng)個人的分析能力和創(chuàng)新精神。于是我設計了這一款無鏈條自行車。采用曲柄搖桿機構(gòu)作為傳動裝置，利用腳蹬搖桿，使得曲柄做圓周轉(zhuǎn)動，從而帶動自行車后輪轉(zhuǎn)動。這種自行車制造簡單，裝配方便，方便人們出行的同時起到健身作用。 1.4研究的主要內(nèi)容 1、分析曲柄搖桿機構(gòu)的工作原理：由搖桿作為主動件，通過連桿帶動曲柄轉(zhuǎn)動。 2、分析設計曲柄搖桿機構(gòu)各個構(gòu)件的尺寸大小及構(gòu)件校核。 3、分析自行車折疊部分的工作。 4、分析自行車制動系統(tǒng)的工作。 2 方案的選擇與論證 2.1設計要求 一種無鏈條自行車，后輪驅(qū)動，采用兩套曲柄搖桿機構(gòu)進行傳動，騎車者可以兩腳踏踩左右搖桿，帶動曲柄（后輪）轉(zhuǎn)動，要求能順利通過死點位置。剎車靈敏可靠，可折疊，車身長150cm，高度95cm。座的高度可調(diào)節(jié)。 2.2曲柄搖桿驅(qū)動部分的分析與選擇 方案一：采用兩套曲柄搖桿系統(tǒng)并列安裝的方式。這種方式是腳蹬最舒服的安裝方式，兩套系統(tǒng)并列安裝時，踩踏時兩腳正好處于對稱位置，如同踩踏鏈條式自行車時一樣，一上一下，用力均勻，發(fā)力飽滿。但是這種安裝方式不易解決死點問題，當曲柄搖桿處于死點位置時，如何大的力也不會驅(qū)動曲柄轉(zhuǎn)動。雖然可以在踩踏時躲開死點發(fā)力，并在運動過程中利用似于縫紉機腳踏板的活動現(xiàn)象一樣，靠慣性躲過死點位置的限制，但是這樣的安排方式極大的約束了起始點的位置。 方案二：采用兩套曲柄搖桿機構(gòu)錯位排列安裝。這種方式雖然不能使兩腳處于完全對稱的位置，發(fā)力不好，并且運動過程中兩腿也不協(xié)調(diào)，影響美觀。但是錯位排列可以避開兩套系統(tǒng)同時處于死點位置。當一側(cè)系統(tǒng)處于死點位置時，另一套系統(tǒng)錯開死點，使得無論在何種位置開始蹬踏，都不會受死點現(xiàn)象的影響。 綜上所述，選用方案二進行設計。 2.3無鏈條自行車的結(jié)構(gòu)設計 本設計是一種用于日常生活的交通工具，除了有新奇和時尚的設計元素之外，還具有健身功能，并具備傳統(tǒng)自行車的一切基本特點?？茖W，簡單，有效的無鏈條自行車依靠曲柄搖桿機構(gòu)作為傳動部分，以人力腳蹬作為驅(qū)動源。兩套曲柄搖桿機構(gòu)左右安裝，左右腳分別踏在搖桿部分。搖桿以傳統(tǒng)自行車的腳蹬中軸部分作為支承軸，以連桿連接曲柄轉(zhuǎn)動，曲柄以后輪軸作為回轉(zhuǎn)中心。將傳統(tǒng)的鏈傳動自行車的后輪飛輪換成圓盤式結(jié)構(gòu)代替曲柄。并通過脹緊連接安裝在后輪上，實現(xiàn)帶動后輪的轉(zhuǎn)動。車架的中部設置 折疊機構(gòu)，能使自行車方便折疊，減小占地空間。自行車配有安全可靠的剎車系統(tǒng)，保證騎車者在騎車過程中實現(xiàn)安全的緊急制動。剎車系統(tǒng)前兩輪采用傳統(tǒng)的閘皮摩擦車輪的形式實現(xiàn)制動。后輪則安裝抱閘系統(tǒng)，使后輪制動更加安全，更加有效。類似于傳統(tǒng)的自行車，具有前后擋泥板，防止雨天出行時濺雨濺泥。 2.4設計特點 本設計基本結(jié)構(gòu)合理，實用性強，完全可以當作主流的交通工具使用。本設計的重點是探索和創(chuàng)新。能另辟蹊徑，創(chuàng)造非主流的自行車。鍛煉設計者發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。并能對整個設計過程有清晰的認識，具體了解各機構(gòu)的配合運動情況，是一次值得的設計，更是一次有價值的設計。 3 無鏈條自行車傳動裝置的設計 3.1 傳動機構(gòu)尺寸分析 圖3-1自行車傳動機構(gòu)簡圖 曲柄搖桿自行車的整體尺寸要求為長度150cm。為使整體車架穩(wěn)定可靠，取車輪直徑為標準的50cm。如圖3-1所示。a點為搖桿的轉(zhuǎn)動支點，m點為曲柄的轉(zhuǎn)動中心點，位于后輪的圓心位置。am為機架,ab為搖桿，bc為連桿，cm為曲柄。由此amcd組成了曲柄搖桿機構(gòu)。 (1)在某些曲柄搖桿機構(gòu)中，往往是空行程比工作行程快一些，即前者占用的時間比后者少，借以提高工作效率。這種工作特性稱為急回特性，某些時候應用這些特性，具有轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，制造簡便等優(yōu)點。然而在此，自行車的傳動機構(gòu)若具有急回特性的話不但沒有它所具有的優(yōu)點，相反，帶來的是比較大的缺點。當此處的曲柄搖桿有急回特性時，腳蹬行程和返回行程速度不同，時間不同，因此使得兩腿上下運動時速度不一，發(fā)力不均，極為不便，并影響美觀。 為了解決這種急回特性，采用正置曲柄搖桿機構(gòu)。正置曲柄搖桿機構(gòu)是一種曲柄搖桿機構(gòu)的特例，如圖3-2所示，當搖桿處于兩極限位置時，它與連桿AB的鉸接點和的連線通過曲柄的軸心，分別為各個構(gòu)件的長度。 在和中分別有 = 經(jīng)化簡后得 此即為正置曲柄搖桿機構(gòu)的條件。顯然，在該機構(gòu)中，搖桿往返兩個行程，曲柄相應的轉(zhuǎn)角均為180°，無急回特性，其行程變化系數(shù)K＝1。 圖3-2正置曲柄搖桿機構(gòu)簡圖 而曲柄搖桿自行車采用正置曲柄搖桿機構(gòu)時，即保證圖3-1中b，b'，m三點共線。 (2)為了順應人體結(jié)構(gòu)，使人腿部發(fā)力最優(yōu)化，選取搖桿的最大擺角接近于45°，即選取如圖所示ad與ma的延長線形成45°角。根據(jù)實際經(jīng)驗可知，自行車行進過程中b點有最低點，應該保證b點在最低點避免觸地。因此，如圖aob中，有 取am最優(yōu)為35cm。假設ab⊥bm時相交于b1點，則此時有 ∴，即ab>32.34cm 根據(jù)計算并結(jié)合理論得知，若保證b，b1，m共線，則有 32.34

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