傳動軸式自行車的設(shè)計（全套含CAD圖紙、SW三維模型）
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Mechanical Engineering English
Lesson 1 Modern Manufacturing Engineering
A．What Is Manufacturing
Maybe you’ve never thought about it before, but it is all around you. It affects every part of your life. What is it? In this case, “it” is manufacturing. Actually “manufacturing” is not all around you. But manufactured products are. Look around you right now. Name some things you see that were manufactured. Chairs, notebooks, blue jeans, books, floor tile, chalkboards, light bulbs, pencils, eyeglasses—nearly
everything around you was manufactured.
The manufacturing industry is important to our society. It’s essential to our economy. An economy is a system for producing and distributing products and services. Many people work in manufacturing. They help produce products. And they buy products with the money they earn. The more products people buy, the more products are manufactured. And this allows more people to work.
Manufacturing is also important to the economy in another way. A piece of material is worth more after it’s been changed into a useful product. That’s added value. Value is increased by the manufacturing process.
B. Modern Manufacturing
A manufacturing industry needs three basic types of resources: Material resources, Human resources, Capital resources.
The elements of industry are seven key steps for organizing production: Research and Development, Production Tooling, Production Planning and Control, Quality Control, Personnel Management, Manufacturing, Marketing.
R&D is the planning of new products, processes, or materials and the improvement of old skill. R&D is such a large, important part of the industrial world and requires many people with different talents.
Production Tooling is the element of industry concerned with these tools. The PT obtains the tools, machines, and equipment needed to make a product.
The most important parts of Production Planning and Control are routing, scheduling, dispatching, and plan layout. The machinery and equipment must be arranged so that production can take place smoothly, without wasted time and effort.
Quality Control can be defined as those activities which prevent defective articles. In this way management tries to insure that a product will be acceptable to the buyer.
Marketing is the process of getting products from those who make them to those who use them and it helps to deliver the right kinds of goods to us, in the right form and amount, at the time and price.
Lesson 2 Mechanical Engineering Design
?? Mechanical engineering design is a major segment of engineering, it deals with the conception, design, development, refinement, and application of machines and mechanical apparatus of all kinds. For many students, mechanical engineering design is one of their first professional engineering courses. Professional engineering is concerned with obtaining solutions to practical problems, and the engineers are able to devise better solutions to practical problems. The most problems in mechanical engineering design do not have a single right answer. Hence, modern mechanical engineers are able to produce distinctly better solutions to meet today’s needs. The engineer must use the best available scientific understanding together with empirical information, good judgment. When considering a complete machine, the engineer invariably finds that the requirements and constraints of the various components are interrelated. The modern engineer has become increasingly concerned with the broader considerations of safety, ecology, and overall “quality of life.”
Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expanded. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.
New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new design can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.
During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.
Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted.
英文文獻(xiàn)翻譯
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 院：
專業(yè)及班級：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2011年 4月 25 日
機(jī)械工程英語
第1課現(xiàn)代制造工程
A.什么是制造業(yè)
也許你從來沒有想過這個問題之前，但它是你周圍的一切。它影響著你生活的一部分。是什么呢？在這種情況下，“它”是制造業(yè)。其實“制造”是不是你周圍的一切。而是人為制造的產(chǎn)品。現(xiàn)在看看你周圍。名稱有些事情你看到這些制造。椅子，筆記本電腦，藍(lán)色牛仔褲，書籍，地板磚，黑板，燈泡，鉛筆，眼鏡，近周圍的一切你是制造。
制造業(yè)是香港的重要的社會。這對于我們的經(jīng)濟(jì)。一個經(jīng)濟(jì)體是生產(chǎn)和銷售的產(chǎn)品和服務(wù)體系。許多人工作在制造業(yè)。他們幫助生產(chǎn)的產(chǎn)品。他們用這些錢購買他們賺的產(chǎn)品。人們購買的產(chǎn)品越多，越產(chǎn)品的生產(chǎn)。這讓更多的人來工作。
制造業(yè)也是重要的另一種方式的經(jīng)濟(jì)。甲片的材料后，更是值得它被改變成一個有用的產(chǎn)品。這就是附加值。價值是增加了生產(chǎn)過程。
二現(xiàn)代制造
??? 一個制造業(yè)的資源需要三個基本類型：物質(zhì)資源，人力資源，資本資源。
工業(yè)的七個關(guān)鍵要素是組織生產(chǎn)步驟：研究，開發(fā)，生產(chǎn)模具，生產(chǎn)計劃與控制，質(zhì)量控制，人事管理，制造，營銷。
?研發(fā)新產(chǎn)品，工藝或材料，舊技術(shù)的改進(jìn)計劃。 R＆D是這么大，工業(yè)世界的重要組成部分，需要與不同的人才很多人。
生產(chǎn)工具是工業(yè)元素與這些工具有關(guān)。在PT獲得的工具，機(jī)器和設(shè)備需要做出的產(chǎn)品。
??? 生產(chǎn)計劃與控制最重要的部分是路由，調(diào)度，調(diào)度，并規(guī)劃布局。機(jī)械及設(shè)備，必須使生產(chǎn)安排，可以進(jìn)行順利，沒有浪費(fèi)時間和精力。
質(zhì)量控制可以被定義為那些活動，防止缺陷的文章。在嘗試這種方式管理，以確保產(chǎn)品將可以接受的買家。
營銷是讓那些誰使他們對那些誰使用它們，有助于提供各種貨物的權(quán)利給我們，在正確的方式和數(shù)額，時間及價格，產(chǎn)品的過程。
第2課機(jī)械工程設(shè)計
機(jī)械工程設(shè)計是工程的主要部分，它涉及的概念，設(shè)計，開發(fā)，改進(jìn)和應(yīng)用機(jī)器及各種機(jī)械設(shè)備。對于許多學(xué)生，機(jī)械工程設(shè)計是他們的第一個專業(yè)的工程課程之一。專業(yè)工程關(guān)注的是獲得解決實際問題，工程師們能夠設(shè)計出更好的解決實際問題。在機(jī)械工程設(shè)計中的大多數(shù)問題沒有唯一正確的答案。因此，現(xiàn)代機(jī)械工程師能夠產(chǎn)生顯著更好的解決方案，以滿足今天的需要。工程師必須使用現(xiàn)有的最佳科學(xué)信息的理解以及經(jīng)驗，良好的判斷力。當(dāng)考慮一個完整的機(jī)器，工程師都認(rèn)為，要求和約束是相互關(guān)聯(lián)的各個組成部分。現(xiàn)代工程師已越來越多地安全，生態(tài)，更廣泛的考慮和整體有關(guān)“生活質(zhì)量”。
好的設(shè)計需要嘗試新的想法并愿意采取了一定的風(fēng)險，因為他們知道如果新的觀點(diǎn)并不工作中存在的方法可以恢復(fù)。因此，設(shè)計者必須要有耐心，因為沒有時間和擴(kuò)大的努力取得成功的保證。創(chuàng)建一個全新的設(shè)計，通常需要許多舊的和行之有效的方法，將重點(diǎn)放在一邊。這并不容易，因為許多人抱著熟悉的想法，技巧和態(tài)度。設(shè)計工程師必須不斷尋找方法來改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品，必須決定哪些舊的，成熟的概念，應(yīng)使用什么新的，未經(jīng)試驗的想法應(yīng)該被納入。
新的設(shè)計通常有“錯誤”或之前，必須制定新設(shè)計出來的優(yōu)良特性，可享有不可預(yù)見的問題。因此，有一個優(yōu)越的產(chǎn)品的機(jī)會，但只有在較高的風(fēng)險。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，如果設(shè)計不保證激進(jìn)的新方法，這種方法不能申請的改變而而已。
在設(shè)計的開始階段，創(chuàng)意應(yīng)該允許繁榮沒有大量的約束。盡管許多不切實際的想法可能發(fā)生時，通常很容易消除在設(shè)計的早期階段，他們之前是由公司生產(chǎn)所需的細(xì)節(jié)。通過這種方式，創(chuàng)新的思想不是抑制。很多時候，一個以上的設(shè)計，開發(fā)，到那里他們可以相互比較點(diǎn)。這是完全可能的是，最終設(shè)計將接受使用心得在被拒絕的設(shè)計，沒有太多的整體表現(xiàn)為一個現(xiàn)有的承諾。
另一項重要的一點(diǎn)，應(yīng)該承認(rèn)的是，設(shè)計工程師必須能夠與其他人交流意見，如果他們要納入。傳達(dá)給其他人設(shè)計的最后，在設(shè)計過程中的重要一步。毫無疑問，許多偉大的設(shè)計，發(fā)明和創(chuàng)新工程已失去了人類僅僅是因為創(chuàng)始人是無法或不愿解釋他們的成就給其他人。演講是一個銷售的工作。這位工程師，當(dāng)提出一個新的解決方案，行政，管理或監(jiān)督人，正試圖出售或向他們證明這個解決方案是一個更好的。除非這是可以做到成功，獲得的時間和精力花在解決方案已經(jīng)在很大程度上浪費(fèi)了。
傳動軸式自行車的設(shè)計
郝良慶
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）
摘 要：我國是一個自行車大國，針對傳統(tǒng)鏈傳動自行車出現(xiàn)的一些問題，容易掉鏈，傳動效率地等問題設(shè)計開發(fā)了傳動軸式自行車。該自行車采用傳動軸代替鏈條的方式，前部用一對錐齒輪改變方向中間采用傳動軸后部采用一對錐齒輪改變方向再通過棘輪機(jī)構(gòu)與后輪相連接實現(xiàn)傳動，該自行車傳動部分改為傳動軸，其他部分與普通自行車相似。
關(guān)鍵詞：自行車；傳動軸；錐齒輪；設(shè)計
中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
引言
在科技日益發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會，新型技術(shù)不斷被研發(fā)并輻射到社會的實際運(yùn)用中去，隨著人們環(huán)境意識的不斷增強(qiáng)，人們都在尋著能夠省時省力節(jié)能的新型代步工具！都在為共創(chuàng)和諧的節(jié)約型社會而努力！
隨著居民生活水平的不斷提高，自行車的使用不僅僅再是普通的代步工具，而逐漸成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選工具。行駛途中，可以當(dāng)做普通自行車騎行鍛煉身體，隨著時間的推移，原始簡單的鏈傳動自行車已不再滿足人們的心里，人們都希望完善自行車的傳動方式功用，以給人們帶來更多的方便。
從早期的自行車雛型出現(xiàn)，到今天種類繁多、形式多樣的自行車產(chǎn)品，已經(jīng)歷了近200年的歷史，隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快, 人們在享受物質(zhì)生活的同時, 更加注重產(chǎn)品的方便、舒適、可靠、價值、安全、效率等人機(jī)性能, 創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能,利用技術(shù)原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思的設(shè)計實踐活動，其目的是為人類社會提供富有新穎性和先進(jìn)性的產(chǎn)品.因此，創(chuàng)新設(shè)計的基本特征是新穎性和先進(jìn)性。“新穎性”就是設(shè)計者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過的想法去進(jìn)行新的探索,設(shè)計出別具一格的產(chǎn)品?！跋冗M(jìn)性”就是設(shè)計的產(chǎn)品不僅應(yīng)標(biāo)新立異，而且在技術(shù)水平上比現(xiàn)有的類似產(chǎn)品要超前一步，即在功能、性能、結(jié)構(gòu)等方面顯示出新的特點(diǎn)和實質(zhì)性的改進(jìn)，創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設(shè)計都離不開創(chuàng)新，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中,無論是對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進(jìn)性設(shè)計,還是對新產(chǎn)品的開發(fā)性設(shè)計都需要創(chuàng)新。因此,對自行車進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計具有重要意義，對傳動軸自行車設(shè)計通過對鏈輪改造，把前鏈輪改造成一對錐齒輪傳動 中間通過傳動軸代替鏈條，后輪在通過一對錐齒輪改變傳動的方向設(shè)計要求
1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計原理
針對自行車的掉鏈和傳動效率低問題研制了傳動軸式自行車，該自行車前部采用一對錐齒輪中間采用傳動軸后部采用一對錐齒輪，從而就改變了現(xiàn)有自行車的缺點(diǎn)，掉鏈和傳動效率低和有鏈傳動帶來的噪音等問題。傳動部分如圖1所示。
1 錐齒輪 2錐齒輪 3傳動軸 4錐齒輪 5錐齒輪
圖1 傳動的主要零部件
其優(yōu)點(diǎn)是不會產(chǎn)生掉鏈，效率較高，不會對出現(xiàn)對褲子出現(xiàn)的撕咬，填補(bǔ)了國內(nèi)沒有該形式的自行車的空白，使對自行車感覺會更加舒適和平穩(wěn)，提高了各部分的通用性能，
1.2 總體設(shè)計
傳動軸式自行車的整體布局如圖2
1車胎 2輻條 3后軸 4后部錐齒輪殼體 5軸承端蓋 6傳動軸 7車座 8車架 9與車架固定螺栓 10軸承端蓋螺栓 11前部錐齒輪殼體 12自行車車把
圖2 傳動軸自行車總體布局圖
該自行車在人的腳動力下驅(qū)動，工作時人腳驅(qū)動腳蹬子帶動軸，有軸帶動前部一對錐齒輪轉(zhuǎn)動，在通過軸傳遞給傳動軸，再有傳動軸傳遞給尾部的一對錐齒輪使其轉(zhuǎn)動，然后在傳遞給棘輪機(jī)構(gòu)，有棘輪機(jī)構(gòu)傳遞給自行車后輪，使自行車能夠在大地上行駛，該自行車傳動部分追要有三大部分，前部錐齒輪系統(tǒng)，中間傳動軸系統(tǒng)，和尾部錐齒輪系統(tǒng)，前部錐齒輪系統(tǒng)主要作用是，改變傳動的方向和增速，中間傳動軸主要是能夠較遠(yuǎn)距離的傳遞動力，傳動軸花鍵的作用是能夠由于十字軸轉(zhuǎn)動使傳動軸的軸向的位移得到平衡，尾部錐齒輪的作用改變方向進(jìn)一步的使系統(tǒng)增速，
其主要技術(shù)參數(shù)如下:
外形尺寸/mm：1735×1040×520
作業(yè)速度/km/h ：10~15
驅(qū)動力轉(zhuǎn)速r/min : 60
2 關(guān)鍵部件設(shè)計
2.1 傳動軸 錐齒輪
傳動軸采用45剛制造，中間采用空心式的，外徑為12mm內(nèi)徑為6mm，傳動軸分為兩段前段部分和后段部分，中間用矩形花鍵連接傳動軸的設(shè)計公式如下
式中 d-計算截面處軸的直徑
-與材料有關(guān)的常數(shù)
P-軸傳遞的功率
-常數(shù)通常取0.5-0.6
n –軸的轉(zhuǎn)速
每對錐齒輪的小齒輪的材料使用40Cr，大齒輪使用45鋼，按吃面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計
-彈性影響系數(shù)
-需用應(yīng)力
K-動載系數(shù)
-轉(zhuǎn)矩
-齒寬系數(shù)
-傳動比
2.2 其它部件
對原有的棘輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造如圖3
圖3改造后的棘輪
改造后的棘輪使其能夠與最后一級齒輪結(jié)合使其能夠?qū)崿F(xiàn)傳動，
對車架的改造如圖4
圖4 對自行車架的改造
1處的改造使其能夠與齒輪箱相連接并將齒輪箱固定住，2處的改造是為了不讓傳動軸與傳動軸干擾。
3結(jié)論
1）該自行車能夠有效的避免普通鏈傳動自行車所帶來的掉鏈，傳動效率低，由于騎車不當(dāng)帶來了的撕咬衣服等問題。該自行車完全滿足自行車的行駛要求。
2）該自行車首次提出了以傳動軸傳動代替普通自行車的鏈條傳動。提高了傳動效率傳動效率在91%左右，使人騎起來感覺會更加的省力。
3）若這種新的傳動方式能夠勾起那些近距離開車的人放棄開車，改為以這種自行車代步，那我們便會減少汽車的尾氣排放更好的保護(hù)我們的環(huán)境。
參考文獻(xiàn)
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Drive Axle Type Bicycle Design
Hao Liangqing
（College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China）
Abstract: China is a big country in view of the traditional bicycle, chain transmission bicycle problems, easy to swap chain, transmission efficiency, etc. Design and development of a transmission shaft type bicycle. The bike the drive shaft instead of the chain mode, front with a pair of bevel gear change direction is used in the middle drive shaft rear uses a pair of bevel gears change the direction through the ratchet mechanism and the rear wheel are connected to realize transmission, the bicycle transmission part to drive shaft, and the other parts are similar to ordinary bicycle.
Key words: Bicycle; drive shaft; bevel gear; design
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前 言
在科技日益發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會，新型技術(shù)不斷被研發(fā)并輻射到社會的實際運(yùn)用中去，隨著人們環(huán)境意識的不斷增強(qiáng)，人們都在尋著能夠省時省力節(jié)能的新型代步工具！都在為共創(chuàng)和諧的節(jié)約型社會而努力！
隨著居民生活水平的不斷提高，自行車的使用不僅僅再是普通的代步工具，而逐漸成為人們娛樂、休閑、鍛煉的首選工具。行駛途中，可以當(dāng)做普通自行車騎行鍛煉身體，隨著時間的推移，原始簡單的鏈傳動自行車已不再滿足人們的心里，人們都希望完善自行車的傳動方式功用，以給人們帶來更多的方便。
從早期的自行車雛型出現(xiàn)，到今天種類繁多、形式多樣的自行車產(chǎn)品，已經(jīng)歷了近200年的歷史，隨著社會的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的更新、生活節(jié)奏的加快, 人們在享受物質(zhì)生活的同時, 更加注重產(chǎn)品的方便、舒適、可靠、價值、安全、效率等人機(jī)性能, 創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能,利用技術(shù)原理進(jìn)行創(chuàng)新構(gòu)思的設(shè)計實踐活動，其目的是為人類社會提供富有新穎性和先進(jìn)性的產(chǎn)品.因此，創(chuàng)新設(shè)計的基本特征是新穎性和先進(jìn)性?！靶路f性”就是設(shè)計者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過的想法去進(jìn)行新的探索,設(shè)計出別具一格的產(chǎn)品?！跋冗M(jìn)性”就是設(shè)計的產(chǎn)品不僅應(yīng)標(biāo)新立異，而且在技術(shù)水平上比現(xiàn)有的類似產(chǎn)品要超前一步，即在功能、性能、結(jié)構(gòu)等方面顯示出新的特點(diǎn)和實質(zhì)性的改進(jìn)，創(chuàng)新設(shè)計即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設(shè)計都離不開創(chuàng)新，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域中,無論是對傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進(jìn)性設(shè)計,還是對新產(chǎn)品的開發(fā)性設(shè)計都需要創(chuàng)新。因此,對自行車進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計和概念設(shè)計具有重要意義，對傳動軸自行車設(shè)計通過對鏈輪改造，把前鏈輪改造成一對錐齒輪傳動 中間通過傳動軸代替鏈條，后輪在通過一對錐齒輪改變傳動的方向設(shè)計要求
由于設(shè)計的水平有限，設(shè)計中難免存在錯誤和不當(dāng)之處，懇請各位老師批評指正。
目 錄
1. 傳動方案初步確定……………………………………………………………………….1
2. 傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………………….…….1
2.1動力和轉(zhuǎn)速確定…………………………………………………….................................1
2.2 圓錐齒輪傳動設(shè)計………………………………………................................................1
2.2.1前部錐齒輪設(shè)計………………………………………………………………….....1
2.2.2 尾部錐齒輪的設(shè)計………………………………………………………...……….5
2.3 對軸的初步設(shè)計……………………………………………………………………..…8
2.3.1對軸1的設(shè)計……………………………………………..………………………..8
2.3.2 對軸2的設(shè)計……………………………………………………………………..12
2.3.3 對軸3的設(shè)計………………………………………………………………..……..14
2.4傳動軸設(shè)計…………………………………………………………..…………….……16 3. 對自行車局部的改造………………………...……………………………………....……20
3.1 對車架改造……………………………………………………………….………….….20
3.2對棘輪的改造……………………………………………………………………………20
4. 對齒輪箱結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計 ……………………………………………………….……. 21
5.總結(jié)…………………………………………...………………………………………….……22
致謝………………………………………………………………………………………………23
參考文獻(xiàn)…………………………………………………….…………………….…………….24
傳動軸式自行車的設(shè)計
1.傳動方案初步確定
傳動方案的確定
圖1-1傳動方案的確定
該方案和普通鏈傳動相比較有傳動效率高，減少了鏈條式自行車因為布局不好所帶來的對衣服咬合所帶來的危險，也減少了鏈傳動多邊形效應(yīng)對功率的損失和震動噪音等產(chǎn)生，不會再出現(xiàn)關(guān)鍵時刻掉鏈子的可能，但是由于該傳動有錐齒輪和傳動軸組成帶來的問題便是加工困難和成本較高。
2.傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1動力和轉(zhuǎn)速確定
一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動較為合適
一般人能給自行車的轉(zhuǎn)矩在T=13000左右
2.2 圓錐齒輪傳動設(shè)計
2.2.1前部錐齒輪設(shè)計
按齒面強(qiáng)度設(shè)計
計算大端分度圓直徑d1選用直齒圓錐齒輪傳動，選用直齒圓錐齒輪傳動，自行車為一般工作機(jī)器，速度低故選用8 級精度。
機(jī)械設(shè)計表10-1 查得：
選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS；
大齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為200HBS，
兩者材料硬度差為50HBS。
選小齒輪齒數(shù)Z1=17 ， 大齒輪齒數(shù)
Z2=17/0.6=28.3，取Z2=29
計算大端分度圓直徑
根據(jù)參考機(jī)械設(shè)計227頁公式10-26
估計V11m/s，并取8 級精度等級。
由機(jī)械設(shè)計194 頁圖10-8 查得： =1.05
由機(jī)械設(shè)計226 頁表10-9 查得：=1.00
而==1.5=1.51.00=1.5
取==1.0
由機(jī)械設(shè)計193 頁表10-2 查得：=1.00
故動載系數(shù)K
==1.001.051.51.00=1.575
由機(jī)械設(shè)計201 頁表10-6 查得：
=189.8
并取=
由機(jī)械設(shè)計209 頁圖10-21d 查得齒輪1 和2 的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為：
=600 =550
齒輪1 和2 的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為：
=60600.6530010=3.2410
由機(jī)械設(shè)計207 頁圖10-19 查得：
=1.0 =1.2
取S=1故許用應(yīng)力：
===600
===660
應(yīng)取兩者中的較小者，故600
根機(jī)械設(shè)計227 頁式10-26
有萬方數(shù)據(jù)相關(guān)資料查的T=13475左右?guī)霐?shù)據(jù)
與估計無太大差異。
分錐角
齒寬
取齒寬b=20mm。
大端模數(shù)
取m=3.25
大齒輪分度圓=3.2529=94.25mm
小齒輪分度圓=3.2517=55.25mm
錐距 mm
按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
由機(jī)械設(shè)計226 頁式10-23 知：
由機(jī)械設(shè)計200 頁表10-5，查取齒形系數(shù)校正系數(shù)
2.97 2.53
1.52 1.62
由機(jī)械設(shè)計208 頁圖10-20（c）得：
=550
=510
由機(jī)械設(shè)計206 頁圖10-18 得：
=0.85 =0.87
取彎曲安全系數(shù)S=1.4
=334
=317
計算大小齒輪的并加以比較：
==0.0135
==0.0129
小齒輪的數(shù)值大。
=1 1.05 1 1.5=1.575
=2.054
可見，由齒面疲勞強(qiáng)度計算而得的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，選取齒面接觸的疲勞強(qiáng)度3.0094，取標(biāo)準(zhǔn)值m=3.25
最終效果圖如下
圖2-1錐齒輪1和錐齒輪2
2.2.2 尾部錐齒輪的設(shè)計
按齒面強(qiáng)度設(shè)計
計算大端分度圓直徑d1選用直齒圓錐齒輪傳動，選用直齒圓錐齒輪傳動，自行車為一般工作機(jī)器，速度低故選用8 級精度。
機(jī)械設(shè)計表10-1 查得：
選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為250HBS；
大齒輪材料為45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為200HBS，
兩者材料硬度差為50HBS。
選小齒輪齒數(shù)Z3=17 ， 大齒輪齒數(shù)
Z4=17/0.8=21.25，取Z4=22
計算大端分度圓直徑
根據(jù)參考機(jī)械設(shè)計227頁公式10-26
估計V11m/s，并取8 級精度等級。
由機(jī)械設(shè)計194 頁圖10-8 查得： =1.05
由機(jī)械設(shè)計226 頁表10-9 查得：=1.00
而==1.5=1.51.00=1.5
取==1.0
由機(jī)械設(shè)計193 頁表10-2 查得：=1.00
故動載系數(shù)K
==1.001.051.51.00=1.575
由機(jī)械設(shè)計201 頁表10-6 查得：
=189.8
并取=
由機(jī)械設(shè)計209 頁圖10-21d 查得齒輪1 和2 的接觸疲勞強(qiáng)度極限分別為：
=600 =550
齒輪1 和2 的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為：
=60530010=9.010
由機(jī)械設(shè)計207 頁圖10-19 查得：
=0.97 =0.99
取S=1，故許用應(yīng)力：
==582
==544.5
應(yīng)取兩者中的較小者，故544.5
根機(jī)械設(shè)計227 頁式10-26
代入數(shù)據(jù)計算得
與估計無太大差異。
分錐角
齒寬
取齒寬b=15mm。
大端模數(shù)
取m=3.5
大齒輪分度圓=3.522=77mm
小齒輪分度圓=3.517=59.5mm
錐距 mm
按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計
由機(jī)械設(shè)計226 頁式10-23 知：
由機(jī)械設(shè)計200 頁表10-5，查取齒形系數(shù)校正系數(shù)
2.97 2.72
1.52 1.57
由機(jī)械設(shè)計208 頁圖10-20（c）得：
=550
=510
由機(jī)械設(shè)計206 頁圖10-18 得：
=0.85 =0.87
取彎曲安全系數(shù)S=1.4
=334
=317
計算大小齒輪的并加以比較：
==0.0135
==0.0134
小齒輪的數(shù)值大。
=1 1.05 1 1.5=1.575
=2.53
可見，由齒面疲勞強(qiáng)度計算而得的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m 的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)，選取齒面接觸的疲勞強(qiáng)度3.44，取標(biāo)準(zhǔn)值m=3.5
最終效果圖
圖2-2 齒輪3和錐齒輪4
2.3對軸的初步設(shè)計
2.3.1對軸1的設(shè)計
已知條件，軸1轉(zhuǎn)矩T1=1347N mm
選軸的材料，因為傳遞的功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計362頁表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計算軸頸由機(jī)械設(shè)計表15-3得=103-126。取=110.則軸的直徑即為
公式中取=60r/min所以=0.085kw
所以=12.35mm
選用深溝球軸承選擇代號為6003，由機(jī)械設(shè)計332頁表13-10，由于速度不大故采用脂潤滑。
初步對軸整體設(shè)計預(yù)選6003查手冊得：
d=17 D=35 B=10
取軸承端面到殼體內(nèi)壁距離為2mm，齒輪到殼體內(nèi)壁為10，兩端軸d勁=17部分長度為：
=10+2=12
裝齒輪2的寬度預(yù)選30l=30-2=28
軸環(huán)寬度B=5 d=20 h=200.07+2=3.4 取3.5
另外還有與腳蹬相連接的部分，又對現(xiàn)有自行車的軸參考選軸總長為200.
軸向定位
中間軸環(huán)，彈性卡簧，軸套等零件。
4軸上零件的周向定位
選用健配合齒輪2健 bh=66
軸承內(nèi)圈與軸過盈配合軸表面粗糙度0.8
軸承外圈與殼體間隙配合殼體表面粗糙度1.6
5軸的工藝要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，軸端倒145
圖2-3軸1
軸的強(qiáng)度校核
由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計算。
圖2-4 受力分析
根據(jù)受力分析，齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：
T2==≈13.5N·m
齒輪作用力：Ft=2T2/ dm2=286N
Fr= Fttanα×cosδ1=80.1N
Fa= Fttanα×sinδ1=46.8N
求支反力
Rv1===49.2N
Rv2= Rv1-Fr=49.2-80.1=-30.9N
RH1= RH2===143N
求C點(diǎn)彎矩
MV1= Rv2L2=-30.9×28=-865.2N·mm
MV2= MVC1+Fa·= -865.2+46.8×=1340.25N·mm
MHC=RH2L2=143×28=4004N·mm
圖2-5 軸1彎矩
繪制扭矩圖（g）
T2==≈13.5N·m
計算合成彎矩
MC1==4096.4N·mm
MC2==4222.35N·mm
繪制扭矩圖（h）
圖2-5扭矩圖
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，[σ-1]=25～45Mpa.從總當(dāng)量彎矩圖可以看出，截面C為危險截面。
截面C為齒輪處，dC=20mm，則
σbC==8.4Mpa＜[σ-1]，軸的強(qiáng)度足夠。
2.3.2 軸2設(shè)計
選軸的材料，因為傳遞的功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計362頁表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計算軸頸由機(jī)械設(shè)計表15-3得=103-126。取=110.則軸的直徑即為
傳遞的功率=0.97=0.082kw n=60/0.6=100r/min
帶入數(shù)據(jù)得
所以=10.30mm
選用深溝球軸承選擇代號為6002，由機(jī)械設(shè)計332頁表13-10，由于速度不大故采用脂潤滑。
初步對軸整體設(shè)計預(yù)選6002查手冊得：
d=15 D=32 B=9
擬定裝配方案：齒輪 軸套 軸承端蓋，
選用健配合齒輪2健 bh=55
軸承內(nèi)圈與軸過盈配合軸表面粗糙度0.8
軸承外圈與殼體間隙配合殼體表面粗糙度1.6
5軸的工藝要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，軸端倒145.
和萬向節(jié)連接處最小取最小直徑12，
圖2-6 軸2
軸的強(qiáng)度校核
由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計算。
圖2-7 受力分析
根據(jù)受力分析，齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：
T2==≈8.11N·m
齒輪作用力：Ft=2T2/ dm2=294.9N
Fr= Fttanα×cosδ1=82.67N
Fa= Fttanα×sinδ1=48.45N
求支反力
Rv1===74.79N
Rv2= Rv1-Fr=74.79-82.67=-7.8N
RH1= RH2===147.45N2）
求A點(diǎn)彎矩
MV1= Rv2L2=-7.8×40=-312N·mm
MV2= MVC1+Fa·= -312+48.45×=1027.8N·mm
MHC=RH2L2=147.45×40=5898N·mm
T2==≈8.11N·m
計算合成彎矩
MC1==5906.24N·mm
MC2==5986.88N·mm
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，[σ-1]=25～45Mpa.從以上分析可以看出，截面A為危險截面。
截面A為齒輪處，dA=20mm，則
σbC==8.25 Mpa＜[σ-1]，軸的強(qiáng)度足夠。
2.3.3軸3設(shè)計
選軸的材料，因為傳遞的功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計362頁表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計算軸頸由機(jī)械設(shè)計表15-3得=103-126。取=110.則軸的直徑即為
傳遞的功率為=0.98=0.0803 n=100r/min
代入數(shù)據(jù)得
=10.22mm
選用深溝球軸承選擇代號為6002，由機(jī)械設(shè)計332頁表13-10，由于速度不大故采用脂潤滑。
初步對軸整體設(shè)計預(yù)選6002查手冊得：
d=15 D=32 B=9
擬定裝配方案：齒輪 軸套 軸承端蓋，
選用健配合齒輪2健 bh=55
軸承內(nèi)圈與軸過盈配合軸表面粗糙度0.8
軸承外圈與殼體間隙配合殼體表面粗糙度1.6
5軸的工藝要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，軸端倒145.
和萬向節(jié)連接處最小取最小直徑12，
圖2-8 軸3
軸的強(qiáng)度校核
由于該軸為轉(zhuǎn)軸，應(yīng)按彎扭組合強(qiáng)度進(jìn)行校核計算。
圖2-9 受力分析
根據(jù)受力分析，齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：
T2==≈7.92N·m
齒輪作用力：Ft=2T2/ dm2=205.17N
Fr= Fttanα×cosδ1=52.73N
Fa= Fttanα×sinδ1=40.77N
求支反力
Rv1===65.6N
Rv2= Rv1-Fr=65.6-52.73=12.87N
RH1= RH2===102.58N
求A點(diǎn)彎矩
MV1= Rv2L2=12.87×40=514.8N·mm
MV2= MVC1+Fa·= 514.8+40.77×=2084N·mm
MHC=RH2L2=102.58×40=4103.2N·mm
T2==≈7.92N·m
計算合成彎矩
MC1==4135N·mm
MC2==4602N·mm
軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，[σ-1]=25～45Mpa.從以上分析可以看出，截面A為危險截面。
截面A為齒輪處，dA=20mm，則
σbC==8.08 Mpa＜[σ-1]，軸的強(qiáng)度足夠。
2.4傳動軸設(shè)計
由機(jī)械設(shè)計公式15-3
材料選擇45鋼 取=0.5 =110 P=0.82kw n=100
代入數(shù)據(jù)計算得 10.51mm
為了滿足強(qiáng)度要求=12mm =6mm
設(shè)作用于十字軸軸頸中點(diǎn)的力為F，則
==851.984N
十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力σw和切應(yīng)力τ應(yīng)滿足
σw=≤[σw]
τ=≤[τ]
式中，取十字軸軸頸直徑d1=6mm，十字軸油道孔直徑d2=3mm，合力F作
用線到軸頸根部的距離s=2.5mm，[σw]為彎曲應(yīng)力的許用值，為250-350Mpa，[τ]為切應(yīng)力的許用值，為80-120 Mpa
∴σw==
=107Mpa<[σw]
τ= =
=40 Mpa<[τ]
故十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力滿足校核條件
十字軸效果圖如下
圖2-10 十字軸萬向節(jié)
十字軸滾針的接觸應(yīng)力應(yīng)滿足
σj=272≤[σj]
式中，取滾針直徑d0=2mm，滾針工作長度Lb=5mm，在合力F作用下一個滾針?biāo)艿淖畲筝d荷Fn=
即 =326.593N
當(dāng)滾針和十字軸軸頸表面硬度在58HRC以上時，許用接觸應(yīng)力[σj]為3000-3200 Mpa
∴σj=272=
=1.97 Mpa<[σj]
故十字軸滾針軸承的接觸應(yīng)力校核滿足
傳動軸強(qiáng)度校核
按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件
τT=T/WT≈≤[τT]
式中，τT為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取軸的轉(zhuǎn)速n=100r/min，軸傳遞的功率P=0.085kw，Dc=12mm，dc=6mm分別為傳動軸的外內(nèi)直徑，根據(jù)機(jī)械設(shè)計表15-3得[τT]為25-45 Mpa
即=25 Mpa<[τT]
故傳動軸的強(qiáng)度符合要求
傳動軸轉(zhuǎn)速校核及安全系數(shù)
傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速為
nk=1.2×108
式中，取傳動軸的支承長度Lc=400mm, dc=6mm, Dc=12mm分別為傳動軸軸管的內(nèi)外直徑, nmax=100 r/min
∴nk=1.2×108×=6495r/min
6495遠(yuǎn)大于100所以軸管臨界轉(zhuǎn)速合格。
傳動軸軸管斷面尺寸除應(yīng)滿足臨界轉(zhuǎn)速要求以外，還應(yīng)保證有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。
軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τc=≤[τc]
式中[τc]=300 Mpa
∴τc=
=0.544 Mpa<[τc]
∴軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力校核符合要求.
對于傳動軸上的花鍵軸，通常以底徑計算其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τh，許用應(yīng)力一般按安全系數(shù)2-3確定
τh =
式中,取花鍵軸的花鍵內(nèi)徑dh=18mm，外徑Dh=22mm,
∴τh ==11.77 Mpa
傳動軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力σy應(yīng)滿足
σy=T1K’/Lhn0≤[σy]
式中,取花鍵轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)K’=1.35,花鍵的有效工作長度Lh=40mm，花鍵齒數(shù)n0=6當(dāng)花鍵的齒面硬度大于35HRC時：許用擠壓應(yīng)力[σy]=25-50 Mpa
∴σy=
=31.89Mpa <[σy]
∴傳動軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力σy滿足要求
傳動軸華健效果圖如下
圖2-11 傳動軸花鍵
傳動軸最終效果圖如下
圖2-12 傳動軸整體圖
3. 對自行車局部的改造
3.1 對車架改造
以現(xiàn)有的自行車架為基礎(chǔ)對其進(jìn)行改造以適應(yīng)對傳動軸齒輪箱體的合理布局能夠使傳動軸和自行車架結(jié)合到一體
圖3-1 改造后的車架
對1處采用圖示的改造，使該處能夠與齒輪箱相連接，對2處的改造如上圖所示，此處的改造是提高原本在底處的車架，為了減少對傳動軸的干擾。
3.2對棘輪的改造
圖3-2 改造后的棘輪機(jī)構(gòu)
把原有的最外圈和小鏈輪連接的棘輪機(jī)構(gòu)改造成如上圖所示的結(jié)構(gòu)，使其能夠與上圖所示的錐齒輪相配合到一起，實現(xiàn)傳動。
最終的自行車裝配圖如下
圖3-3總體裝配圖
4. 對齒輪箱結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計
機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸
機(jī)座壁厚=
取機(jī)座壁厚為8
機(jī)蓋壁厚
取機(jī)蓋壁厚為8
機(jī)座凸緣厚度b=1.5=12
機(jī)蓋凸緣厚度=1.5=12
與車架連接螺栓直徑=
取=12
軸承旁連接螺栓直徑=9
機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑（0.5~0.6）=6
軸承端蓋螺釘直徑=（0.4~0.5）=4.8
取=5
潤滑與密封
由于齒輪速度較低選用脂潤滑齒輪選用7407號齒輪潤滑脂，軸承的潤滑采用滾珠軸承潤滑脂，采用氈圈密封。
5總結(jié)
經(jīng)歷了四年的學(xué)習(xí)，畢業(yè)設(shè)計終于告一段落。這也是在以前學(xué)習(xí)中一直沒有遇到過的，這次畢業(yè)設(shè)計讓我深深體會到了機(jī)械設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)，復(fù)雜，系統(tǒng)性的設(shè)計一個傳動軸自行車完全不像以往設(shè)計一個零件那么簡單，其中一個小錯誤都有可能導(dǎo)致最后傳動軸自行車的設(shè)計錯誤。最終實現(xiàn)對傳動軸自行車的設(shè)計，本設(shè)計的有點(diǎn)改觀了自行車傳動方式，傳動軸自行車能夠更高效率的傳動人的動力，改變了因為鏈傳動所帶來的一些缺點(diǎn)，比如鏈傳動所帶來的對褲子的咬合，有鏈傳動多邊形效應(yīng)帶來的震動和噪音，這種方式的自行車如果在市場推出肯定有不錯的市場一是這種傳動的新穎，最主要還是傳動的效率高在同等條件下的鏈傳動自行車相比較會感覺更省力，通過對自行車的三維建模使我更熟練的掌握使用solidworks和CAD，最后感謝指導(dǎo)老師的辛勤指導(dǎo)使我少走彎路更好的完成我的畢業(yè)設(shè)計。
致 謝
首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師李宜峰老師，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，給了起到了指明燈的作用；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計的快樂并融入其中。其次我要感謝同組同學(xué)對我的幫助和指點(diǎn)，沒有他們的幫助和提供資料，沒有他們的鼓勵和加油，這次畢業(yè)設(shè)計就不會如此的順利進(jìn)行。
此次畢業(yè)設(shè)計歷時三個月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過的時段最長、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計綜合在一起的過程，只要把握住每個小課設(shè)的精華、環(huán)環(huán)緊扣、增強(qiáng)邏輯，那么這次的任務(wù)也就不難了。我此次的任務(wù)是做一個項目的招標(biāo)文件。雖說老師說的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計看起來不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開始著手時，還的確是困難重重。
俗話說的好，“磨刀不誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂得問題時，我都會第一時間記在本子上面，然后等答疑的時候問兩位老師，老師對于我提出來的問題都一一解答，從來都不會因為我的問題稍過簡單加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計該注意的地方，從課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，他們真正起到了“傳道授業(yè)解惑疑”的作用，讓人油然而生的敬佩。除此之外，我們組和老師還有另外兩個交流途徑：打電話和上網(wǎng)，為此老師還特意建立一個群，以便大家第一時間接收到畢業(yè)設(shè)計的最新消息和資料，每次大家都在群不亦樂乎的討論著畢業(yè)設(shè)計的事情。多少個日日夜夜，兩位老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師們的專業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向xx老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意! 最后我還要感謝機(jī)電學(xué)院和我的母校塔里木大學(xué)四年來對我的栽培。
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