《折疊自行車設(shè)計(jì)計(jì)算說明書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《折疊自行車設(shè)計(jì)計(jì)算說明書（65頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 西南交通大學(xué) 折疊式自行車設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 所在班級：08機(jī)械四班 學(xué)生姓名：20080917 張奧 指導(dǎo)老師：劉光帥 2012年6月 目 錄 引言 1 1 引 言 4 2 一 選題背景 2 1.1 問題的提出 2 1.2 文獻(xiàn)綜述 3 3 二 設(shè)計(jì)方案的選擇 5 2.1 提出方案 5 4 三 尺度綜合 9 3.1 機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算 9 3.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸優(yōu)化 11 5 四 受力分析 13 4.1 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述 13 6 五 機(jī)構(gòu)建模 14 5.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡

2、圖及尺寸標(biāo)注 14 5.2 機(jī)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件建模過程 14 5.3 機(jī)構(gòu)總體裝配過程 40 7 六 機(jī)構(gòu)仿真 45 6.1 機(jī)構(gòu)仿真配置 45 6.2 機(jī)構(gòu)仿真過程描述 48 6.3 仿真參數(shù)測量及分析 49 6.4 仿真中存在的不足 52 8 七 有限元分析 53 7.1 軸結(jié)構(gòu)分析 53 7.2板結(jié)構(gòu)分析 55 9 八 設(shè)計(jì)總結(jié) 56 10 九 收獲和體會 56 11 十 致謝 56 12 參考文獻(xiàn) 57 13 附 錄 58 1 引 言 隨著社會的發(fā)展，交通問題和污染問題已經(jīng)日益嚴(yán)重。面對當(dāng)今這種擁擠和有礙環(huán)保與健康的交通狀況，需要有一種輕巧便于攜

3、帶的交通工具來服務(wù)于人們的日常生活，這給折疊自行車帶來很大的發(fā)展空間。折疊自行車的好處就是它可以帶到地鐵、公交車等交通工具上，當(dāng)目的地距離較遠(yuǎn)需要轉(zhuǎn)車時(shí)它可以用作短途的交通工具，既省下了等車時(shí)間又省下了轉(zhuǎn)車的費(fèi)用，還可以達(dá)到自行車保養(yǎng)和防盜的目的。 1 2 一 選題背景 1.1 問題的提出 1.1.1傳統(tǒng)自行車的弊病 傳統(tǒng)自行車作為短途代步工具具備其他交通工具不可替代的功能，“但是現(xiàn)在的城市交通擁擠、存車面積明顯不足、自行車停車場所缺乏、占用人行道停車情況嚴(yán)重且自行車被盜現(xiàn)象也十分嚴(yán)重?！币虼嗽O(shè)計(jì)一種占地面積小、輕

4、便、防盜、時(shí)尚的可折疊自行車就顯得十分有必要。 圖1.1 圖1.2 1.2 文獻(xiàn)綜述 1.2.1 自行車的發(fā)明與演變 據(jù)史料記載，最早的實(shí)物自行車是1791年法國人西拉夫克發(fā)明的在玩具馬車上裝兩個(gè)輪子的“玩具馬”。因無驅(qū)動(dòng)裝置，坐墊較低，騎車人兩腳著地，用腳蹬地前進(jìn)。 1818德國的德拉伊斯首創(chuàng)了前輪可以轉(zhuǎn)向的自行車。他用2個(gè)木輪、1個(gè)鞍座和1個(gè)控制前輪的車把制成1輛木輪車，人坐在車上，用兩

5、腳蹬地，驅(qū)動(dòng)木輪運(yùn)動(dòng)。 1839年蘇格蘭鐵匠麥克米蘭把自行車由木質(zhì)結(jié)構(gòu)改為金屬結(jié)構(gòu)，輪子做成前輪小后輪大，在前輪處有腳蹬，通過曲柄使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，騎車人用兩腳踩動(dòng)兩根長桿車子就向前行進(jìn)，騎車人的腳真正離開了地面。 1863年法國馬車店老板米喬克斯在前輪上安裝了腳蹬。1870年法國的古里門為自行車裝上了鋼絲輻條，采用加大前輪，以鏈條傳動(dòng)后輪的結(jié)構(gòu)。 1874年英國人勞森造出1輛和今天形式大致相同的自行車，在車上開始裝上鏈輪和鏈條，用后輪驅(qū)動(dòng)車子前進(jìn)，成為安全自行車，但前輪仍比后輪大，鞍座較低。 英國機(jī)械師斯塔雷，在自行車上安裝上前叉和剎車，首次使用橡膠作車輪，改進(jìn)了自行車的很多結(jié)構(gòu)，同時(shí)改造

6、了很多生產(chǎn)自行車的機(jī)器，為自行車的大量生產(chǎn)創(chuàng)造了條件，被后人成為自行車工業(yè)之父。 1885年蘇格蘭的鄧洛普研制將充氣輪胎用于自行車，使自行車減震性能大大增強(qiáng)，讓騎車的人騎行舒適度更為提高。再加上管材結(jié)構(gòu)，配上車鈴、支架、車燈等部件，前后輪改為一樣大，到19世紀(jì)末自行車結(jié)構(gòu)就基本完善了。經(jīng)過將機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展的成果運(yùn)用于自行車的設(shè)計(jì)制造的努力，自行車開始通過批量生產(chǎn)走進(jìn)普通人的生活，成為人們生活中方便、快捷的交通工具。 1.2.1折疊式自行車的優(yōu)點(diǎn)和前景 折疊自行車是20世紀(jì)30年代在歐洲起源于軍事用途并伴隨著轎車的普及和城市人口的增多而發(fā)展起來的，近些年由于采用各種新材料、新

7、技術(shù)及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新從而使之體積更小重量更輕、更結(jié)實(shí)耐用。 折疊自行車有很多優(yōu)點(diǎn)，主要有： 1）壽命超長。車體老化和丟車是人們最煩惱的問題。擁有折疊自行車后，就可以把它放在家里、辦公室或者汽車后備箱里，不用擔(dān)心被盜和風(fēng)吹日曬雨淋。 2）時(shí)尚浪漫。折疊式自行車比一般自行車輕。提上樓、上電梯、上公交、乘地鐵，都不費(fèi)勁，是公共交通的最佳伴侶。 3）騎乘輕松。把手、坐墊無須任何工具可自由調(diào)整高低，男女老幼，皆可乘騎。 目前折疊自行車時(shí)常主要集中在歐美等發(fā)達(dá)國家。在這些國家，很多私人轎車都配備折疊自行車，以備應(yīng)急和休閑之用。根據(jù)發(fā)達(dá)國家發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，正處在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和轎車開始大量進(jìn)入家庭階段的我

8、國，自行車行業(yè)產(chǎn)業(yè)即將迎來更大的發(fā)展機(jī)遇，而折疊自行車一起獨(dú)特的符合國情的優(yōu)勢將會出現(xiàn)很大的發(fā)展空間。 自行車的發(fā)展方向是設(shè)計(jì)個(gè)性化、功能綜合化、自重輕量化、操縱方便化、款式多樣化，自行車系列產(chǎn)品將得到更迅速的發(fā)展，并形成高中低多檔次格局，尤其這地自行車是我國最具潛力取得世界領(lǐng)先水平的產(chǎn)品。 目前已經(jīng)有這地自行車使用單列向心球軸承、腹板結(jié)構(gòu)及獨(dú)創(chuàng)的7~11齒分體小飛輪，解決了小自行車受傳動(dòng)比限制的技術(shù)難題，使小自行車不但體積小、重量輕而且速度快，十分便于騎行、攜帶和存放。通過12英寸樣車在各種路況試騎后，速度與26英寸自行車相同，騎行操控性、舒適性、安全性均非常令人滿意，完全可以滿足成人代

9、步需要，整車質(zhì)量只有5~9公斤，大大低于普通26英寸自行車，開發(fā)形成系列產(chǎn)品后，極具潛力。在城市部分取代26英寸自行車，成為上班族、學(xué)生、有車族、老年人的時(shí)尚選擇，有著誘人的市場前景。 總結(jié) 折疊自行車形態(tài)巧妙、綠色環(huán)保，既能夠很好節(jié)省空間又滿足人們快節(jié)奏生活的需要，為未來理想短途交通工具。 3 二 設(shè)計(jì)方案的選擇 2.1 提出方案 2.2折疊自行車現(xiàn)有產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析并確立方案 自折疊自行車出現(xiàn)以來，人們嘗試了多種折疊方式，“其中廣泛采用的折疊方式主要是將車架大梁折疊，前后車輪能疊在一起，車把側(cè)放倒，座管壓到底，腳踏

10、板折疊。這種折疊方式在折疊后體積確實(shí)縮小了，但外形不規(guī)則，必須提著行走，不便于攜帶，收起、展開費(fèi)事，不足之處顯而易見?！币虼穗m然技術(shù)較為成熟，但并不是理想的折疊式自行車。 折疊方式影響著自行車的各項(xiàng)性能。一種設(shè)計(jì)方式被消費(fèi)者接受并被廠家廣泛采用也自然會成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，但是自折疊自行車出現(xiàn)以來，人們嘗試的多種折疊方式都有其局限性。車架大梁折疊式見圖2.1，前后叉折疊式見圖2.2，為目前較新的一種折疊方式， 圖2.1 圖2.2 該折疊方式?jīng)]有采用傳統(tǒng)的車架大梁折疊的方式，好處就是既縮小了體積，同時(shí)，也保留了2 個(gè)車輪正常的功能，方便拖行。 圖2.3

11、 折疊自行車見圖2.4，在前一款的基礎(chǔ)上，有了進(jìn)一步的提高，它最大的特 圖2.4 點(diǎn)是采用特殊的前后叉結(jié)構(gòu)，前后叉并不在一個(gè)平面上，將自行車的兩輪通過折疊后平行并排，這樣的設(shè)計(jì)在進(jìn)一步縮小體積的同時(shí)，使自行車折疊后能直接拖行，攜帶更方便。 常見的還有一種折疊式自行車見圖2.5，它本身體積就足夠小，基本上只是 圖2.5 簡單的一次折疊，將自行車的前叉部件折疊，而并沒有改變車輪的位置，這類折疊自行車由于自身體積的小巧，因此折疊的過程十分方便。 隨著技術(shù)以及需求的進(jìn)一步發(fā)展，現(xiàn)在出現(xiàn)了一類便攜性更好的折疊自行車，這類自行車在“存儲狀態(tài)”時(shí)甚至已經(jīng)失去了傳統(tǒng)自行車的基本特

12、征。不過這樣的設(shè)計(jì)也確實(shí)為特定的使用者帶來了極大的便利，折疊后的自行車可以如同行李箱一樣任意拖動(dòng)。箱體式折疊自行車見圖2.6，這類折疊車通過折疊成為一個(gè)類似行李箱的造型，使折疊后的形狀更加規(guī)則，給了設(shè)計(jì)師更大的造型發(fā)揮空間。 圖2.6 “在結(jié)構(gòu)上，折疊自行車開始使用單列向心球軸承、輻板結(jié)構(gòu)及獨(dú)創(chuàng)的7～11 齒分體小飛輪，解決了小輪自行車受傳動(dòng)比限制的技術(shù)難題，使小輪自行車不但體積小、重量輕而且速度快，十分便于騎行、攜帶和存放。” 通過對以上折疊形式的分析，發(fā)現(xiàn)消費(fèi)者的需求模式?jīng)Q定了折疊自行車的折疊模式，而不同的折疊方式又影響著產(chǎn)品的外觀。設(shè)計(jì)者應(yīng)細(xì)分折疊自行車市場，設(shè)計(jì)時(shí)追求特點(diǎn)

13、而不強(qiáng)求完美，突出一點(diǎn)并兼顧全面，提供更多的折疊方式和便攜方式供消費(fèi)者選擇是折疊自行車的發(fā)展方向。 4 三 尺度綜合 3.1 機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸計(jì)算 我們自定 大鏈輪轉(zhuǎn)速 ; 傳動(dòng)功率 ; 選擇鏈輪齒數(shù)： 根據(jù)折疊自行車的尺寸大小， ?。? 小鏈輪齒數(shù)： ; 自定：傳動(dòng)比： ; 則： 大鏈輪齒數(shù) =i 2．選取鏈節(jié)距： 初定中心距： ?。? 鏈節(jié)數(shù)： ?。? 3．

14、滾子鏈主要尺寸 滾子外徑： 銷軸直徑： 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： 內(nèi)鏈節(jié)外寬： 內(nèi)鏈板高度： 排距： 4．鏈輪基本尺寸（mnm） 分度圓直徑： ,其中小鏈輪為77.16mm，大鏈輪為237.05mm； 齒頂圓直徑： 其中小鏈輪為82.96mm，大鏈輪為237.05mm； 齒根圓直徑： 其中小鏈輪為69.21mm，大鏈輪為222.59mm； 最大齒根距離： 其中小鏈輪為68.95mm，大鏈輪為222.50mm； 齒側(cè)凸緣(或排間槽)直徑： 其中小鏈輪為62.79mm，大鏈輪為216.88mm。

15、 分度圓直徑： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 最大齒根距離： 齒側(cè)凸緣(或排間槽)直徑： 3.2機(jī)構(gòu)關(guān)鍵尺寸優(yōu)化 額定功率： ( 其中 ） 小鏈輪轉(zhuǎn)速： 鏈節(jié)距： 根據(jù) 、， 由教材圖14.17查出選用 08A號滾子鏈， ?。? 確定實(shí)際中心距： 中心距： ?。? 5 四 受力分析 4.1 機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力描述 作用軸上載荷： 鏈速：

16、 有效拉力： 軸上載荷： 定潤滑方式 根據(jù)教材 圖14.20 應(yīng)采用滴油潤滑 6 五 機(jī)構(gòu)建模 5.1 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖及尺寸標(biāo)注 圖5.1 5.2 機(jī)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件建模過程 ㈠、車身1建模過程 (1)、新建一個(gè)名為“cheshen1”的零件文件，進(jìn)入Pro/E的零件模塊。 (2)、創(chuàng)建拉伸特征，構(gòu)造車身圓筒部分： ①、草繪拉伸截面，如下圖所示： 圖5.2 ②、退出草繪編輯器，進(jìn)行拉伸，如下圖所示：

17、圖5.3 (3)、創(chuàng)建混合掃描特征，構(gòu)造車桿： ①、選擇菜單“插入”→“混合”→“伸出項(xiàng)“，進(jìn)入截面草繪，如下圖所示： 圖5.4 ②、編輯混合掃描軌跡，如下圖所示： 圖5.5 即可得到如下圖所示的車桿： 圖5.6 (4) 、創(chuàng)建拉伸特征，構(gòu)造車桿連接部分： ①、草繪拉伸截面，如下圖所示： 圖5.7 ②、退出草繪編輯器，輸入拉伸數(shù)值，完成拉伸特征創(chuàng)建，如下圖所示： 圖5.8 ③、再進(jìn)行幾次拉伸，則可得到下圖所示的車桿連接部分： 圖5.9

18、 (5)完成車身1的模型創(chuàng)建，最終得下圖所示： 圖5.10 (二)、車身2建模過程： ⑴、新建一個(gè)名為“cheshen2”的零件文件，進(jìn)入Pro/E的零件模塊。 (2)、創(chuàng)建拉伸特征，構(gòu)造車身圓筒部分： ①、草繪拉伸截面，如下圖所示： 圖5.11 ②、然后拉伸成如下圖所示： 圖5.12 (3)、創(chuàng)建混合掃描特征： ①、選擇菜單“插入”→“混合”→“伸出項(xiàng)“，進(jìn)入截面草繪，如下圖所示： 圖5.13 ②、編輯混合掃描軌跡，如下圖所示： 圖5.14 ③、完成以下創(chuàng)建： 圖5.15 (4)、進(jìn)一步通過拉伸特征

19、創(chuàng)建，如下圖： ①、草繪拉伸截面： 圖5.16 ②、創(chuàng)建拉伸特征，如下圖所示： 圖5.17 (4)、創(chuàng)建混合掃描特征： ①、選擇菜單“插入”→“混合”→“伸出項(xiàng)“，進(jìn)入截面草繪，如下圖所示： 圖5.18 ②、編輯混合掃描軌跡，如下圖所示： 圖5.19 ③、完成以下創(chuàng)建： 圖5.20 (5)、利用拉伸、陣列創(chuàng)建如下特征： 圖5.21 (6)、利用拉伸、鏡像創(chuàng)建如下特征： 圖5.22 圖5.23 (7)、再進(jìn)行倒圓角等命令，得到車身2的模型，如下圖所示： 圖5.24

20、 (三)、車身3建模： (1)創(chuàng)建拉伸、鏡像特征，構(gòu)造如下圖所示： 圖5.25 (2) 、創(chuàng)建掃描混合特征： ①、進(jìn)行如下草繪： 圖5.26 ②、菜單“插入”→“掃描混合”，并分別進(jìn)行如下編輯： 圖5.27 圖5.28 ③、得到如下特征： 圖5.29 (3) 、再由拉伸、鏡像后，得到如下圖所示： 圖5.30 (4) 、由拉伸、倒圓角特征創(chuàng)建如以下圖示： 圖5.31 (5) 、再由拉伸、鏡像等創(chuàng)建以下特征： 圖5.32

21、 (6) 、最后，即得到車身3的模型： 圖5.33 (4) 、車輪的模型建立： (1)、創(chuàng)建輪輻混合掃描特征： ①、選擇菜單“插入”→“混合”→“伸出項(xiàng)“，進(jìn)入截面草繪，如下圖所示： 圖5.34 ②、編輯混合掃描軌跡： 圖5.35 (2)、外胎 創(chuàng)建混合掃描特征，構(gòu)造外胎，如下圖所示： 圖5.36 (3)、創(chuàng)建拉伸特征，如下圖所示： 圖5.37 (4)、創(chuàng)建混合掃描特征，并進(jìn)行陣列，得到以下圖示： 圖5.38 圖5.39 (5)、旋轉(zhuǎn)復(fù)制，即可得到如下圖

22、所示模型： 圖5.40 (6)、再進(jìn)行拉伸特征操作，即可得到車輪的模型： 圖5.41 (五)、鏈輪的模型建立： (1)、新建一個(gè)名為“dalianlun”的零件文件，進(jìn)入Pro/E的零件模塊。 (2)、創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)特征，構(gòu)造鏈輪的大體結(jié)構(gòu)： ①、選擇“菜單”→“插入”→“旋轉(zhuǎn)”，進(jìn)入草繪編輯器完成以下草繪： 圖5.42 ②、旋轉(zhuǎn)一圈完成如下圖所示： 圖5.43 （3)、利用拉伸、陣列特征，創(chuàng)建鏈輪齒廓： ①、在草繪編輯器中完成以下草繪： 圖5.44 ②、退出草繪編輯器，進(jìn)行拉伸、陣列： 圖5.45

23、 ③、即可得到如下圖所示： 圖5.46 (4)、拉伸、陣列特征的創(chuàng)建： ①、在草繪編輯器中完成以下草繪： 圖5.47 ②、退出草繪編輯器，進(jìn)行拉伸、陣列： 圖5.48 ③、最終得到大鏈輪的模型： 圖5.49 5.3 機(jī)構(gòu)總體裝配過程 （1） 車頭部分 1） 單擊（新建）按鈕，彈出“新建”對話框。 2） 在“類型”選項(xiàng)組中選擇“組件”單選項(xiàng)，在“子類型”選項(xiàng)組中選擇“設(shè)計(jì)” 單選項(xiàng)，輸入組件名稱為bike，單擊“使用缺省模板”復(fù)選項(xiàng)以不使用默認(rèn)模板，單

24、擊“確定”按鈕。 3） 在出現(xiàn)的“新文件選項(xiàng)”對話框中，從“模板”選項(xiàng)組中選擇mmns_asm_design 單擊“確定”按鈕。 4） 單擊“插入-元件-裝配”按鈕，插入chetou3.prt，定義為“固定”。 5） 插入chetou2.prt，銷釘連接，A-11軸與A-13軸同軸；chentou3 F42平面與chetou2 F29重合。 6） 插入chetou1.prt，銷釘連接，A-5軸與A-3軸同軸；chetou1 F-14平面與chetou2F-6偏距80mm。 7） 插入ding.prt，剛性連接，A-4軸與A-11軸同軸；ding F-9平面與chetou2F-15重

25、合。 8） 插入ku.prt，A-5軸與A-3軸同軸，ku F-15平面與chetou2 F-16平面重合 9） 插入pie2.prt，銷釘連接，A-6軸與A-9軸同軸，pie2 F-13平面與ku F-19平面重合。 10）插入pie.prt，銷釘連接，A-14軸與A-3軸同軸，pie F-11平面與pie2 F-6平面偏移1mm 11） 插入lun1.prt，銷釘連接，A-1軸與AA-1軸同軸，lun1 F-42平面與chetou3 F-16平面偏移15mm 12） 完成車頭部分裝配。 圖5.50 （2） 車身部分 1) 插入cheshen1.pr

26、t，A-11軸與A-2軸同軸，cheshen1 F-13平面與chetou3 F-50平面重合。 2) 插入cheshen2.prt，銷釘連接，A-40軸與A-20軸同軸，cheshen2 F-60平面與cheshen1 F-20平面重合。 3）插入ding3.prt，銷釘連接，A-2軸與A-20軸同軸，ding3 F-12平面與cheshen1 F-8平面重合。 4）插入ding4.prt，銷釘連接，A-4軸與A-43軸同軸，ding4 F-8平面與cheshen2 F-69平面重合。 5）插入pie.prt，銷釘連接，A-14軸與A-7軸同軸

27、，pie F-11平面與ding4 F-12平面重合。 6） 插入ban.prt，銷釘連接，A-3軸與A-5軸同軸，ban F-6平面與cheshen2 F-24平面重合。 7）插入cheshen3.prt，銷釘連接，A-7軸與A-4軸同軸，cheshen3 F-8平面與ban F-6平面重合。 8）插入tanhuang.prt，銷釘連接，A-2軸與A-11軸同軸，tanhuang F-6平面與cheshen3 F-34平面重合；A-9軸與A-23軸同軸，tanhuang F-22平面與cheshen2 F-45平面重合。 9) 插入lun2.p

28、rt，銷釘連接，A-1軸與AA-3軸同軸，lun2 F-16平面與cheshen3 F-34平面重合。 10) 插入chezuo1.prt，銷釘連接，曲線F8與A-3軸同軸，chezuo1 F-9平面與cheshen2 F-13平面重合。 11） 分別插入ku.prt、pie.prt、pie2.prt，銷釘連接。 12）車身部分裝配完成。 圖5.51 （3）動(dòng)力傳動(dòng)部分 1) 插入zhou.prt，銷釘連接，A-2軸與A-6軸同軸，cheshen2 F-15平面與zhou F-5平面重合。 2) 插入jiaota.prt，銷釘連接，A-2軸與A-2軸同

29、軸，jiaota F-6平面與zhou F-5平面重合。 3) 插入xiaolianlun.prt，剛性連接，A-6軸與A-1軸同軸，xiaolianlun F-6平面與lun2 F-16平面偏移10mm。 4）插入dalianlun.prt，剛性連接，A-2軸與A-2軸同軸，dalianlun F-6平面與zhou F-5平面偏移27mm。 5）插入gujia.prt，平面對齊gujia：Front平面與dalianlun：Front平面重合。 圖5.52 7）插入liantiao.asm，槽連接。 圖5.53

30、 8）動(dòng)力傳動(dòng)部分裝配完成。 圖5.54 爆炸圖 表5.3.1 爆炸圖各個(gè)機(jī)構(gòu)對應(yīng)名稱表 1 前輪 8 車頭2 15 車座 2 裝配骨架 9 緊定件 16 彈簧 3 大鏈輪 10 車身2 17 鏈條 4 車頭3 11 車身1 18 小鏈輪 5 腳踏 12 車頭1 19 后輪 6 軸 13 連接板 7 撇子 14 車身3 7 六 機(jī)構(gòu)仿真 6.1 機(jī)構(gòu)仿真配置 單擊按鈕，打開bike.asm，單擊“應(yīng)用程序-機(jī)構(gòu)”，進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊。 1）伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置 1.前輪伺服

31、電動(dòng)機(jī)設(shè)置： ①單擊按鈕，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置。 ②類型菜單，選擇“從動(dòng)圖元-運(yùn)動(dòng)軸”，再選前輪的運(yùn)動(dòng)軸“Connection_26.axis_1”。 ③輪廓菜單，選擇“規(guī)范-速度”，“模-常數(shù)”，“A-100”。 ④單擊“確定”。 圖6.1 2.后輪伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置： ①單擊按鈕，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置。 類型菜單，選擇“從動(dòng)圖元-運(yùn)動(dòng)軸”，再選后輪的運(yùn)動(dòng)軸“Connection_51.axis_1”。 ②輪廓菜單，選擇“規(guī)范-速度”，“模-常數(shù)”，“A-100”。單擊“確定”。 圖6.2 3.腳踏伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置： ①單擊按鈕，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)

32、設(shè)置。 ②類型菜單，選擇“從動(dòng)圖元-運(yùn)動(dòng)軸”，再選腳踏的運(yùn)動(dòng)軸“Connection_57.axis_1”。 ③輪廓菜單，選擇“規(guī)范-速度”，“模-常數(shù)”，“A-50”。單擊“確定”。 圖6.3 4.車身后半部分伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置： ①單擊按鈕，進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)置。 ②類型菜單，選擇“從動(dòng)圖元-運(yùn)動(dòng)軸”，再選車身后半部分的運(yùn)動(dòng)軸“Connection_35.axis_1”。 ③輪廓菜單，選擇“規(guī)范-速度”，“模-常數(shù)”，“A-15”。 ④單擊“確定”。 圖6.4 6.2 機(jī)構(gòu)仿真過程描述 生成測量分析結(jié)果，創(chuàng)建新測量 回放運(yùn)動(dòng)分析，

33、并保存 進(jìn)入“機(jī)構(gòu)”環(huán)境，定義特殊連接 進(jìn)入機(jī)構(gòu)分析，開始進(jìn)行機(jī)構(gòu)仿真 定義車輪、后半車身與腳踏轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向相同 在“標(biāo)準(zhǔn)”環(huán)境中，裝配組件（進(jìn)行約束與連接） 從分析文件中載入結(jié)果集，開始測量 圖6.5 6.3 仿真參數(shù)測量及分析 6.3.1仿真參數(shù)測量 1）單擊按鈕，打開bike.asm，單擊“應(yīng)用程序-機(jī)構(gòu)”，進(jìn)入機(jī)構(gòu)模塊。 2）新建一個(gè)分析，類型為“動(dòng)力學(xué)”，終止時(shí)間為25，幀數(shù)10。 3）設(shè)置電動(dòng)機(jī)啟

34、動(dòng)時(shí)間。 圖6.6 4）點(diǎn)擊“運(yùn)行”，運(yùn)行完成后單擊“確認(rèn)”。 5）單擊“回放”，播放當(dāng)前結(jié)果集，分析完后保存到指定文件夾。 6）單擊，開始定義測量。 圖6.7 自行車腳踏運(yùn)動(dòng) 圖6.8 車身后部轉(zhuǎn)速 圖6.9 車輪轉(zhuǎn)速 圖6.10 6.4 仿真中存在的不足 1） 鏈條連接每個(gè)鏈節(jié)都需要使用一個(gè)槽連接，因此約束太多，電腦太卡不能繼續(xù)裝配，我們減少了鏈節(jié)槽連接，造成鏈條不能仿真。 2） 鏈條不是每個(gè)鏈節(jié)都是用了槽連接，與骨架線不能很好配合，因此與鏈輪也不是完全配合，造成鏈輪仿真存在干涉 3） 無法測量軸的力矩和點(diǎn)的受力情況。

35、 8 七 有限元分析 7.1 軸結(jié)構(gòu)分析 打開Solidworks軟件，單擊按鈕，文件類型選擇“所有文件”，文件名選擇“*.prt”。 然后打開Pro/E零件文件，點(diǎn)擊徹底分析模型，所有全選勾，輸入實(shí)體，這樣就在Solidworks軟件中得到了轉(zhuǎn)換文件。 ①打開“cheshen1.prt”文件， 單擊，選擇Solidworks Simulation插件。 ②新建算例 ，應(yīng)用材料，選擇合金鋼。 圖6.11 ③選擇夾具-固定幾何體-選擇軸外表面。 ④選擇外部載荷-力-選取一個(gè)圓環(huán)面，大小為100N。

36、 ⑤單擊運(yùn)行按鈕，最終獲得所需的受力結(jié)構(gòu)圖。 圖6.12 分析： 圖示軸端部連接處最危險(xiǎn)，壓力最大在2.450Mpa左右，且在任意位置，因此，可得出以下結(jié)論： ① 端部連接處設(shè)計(jì)不合理 改進(jìn)方式： ① 增大軸的直徑。 ② 增加連接處厚度。 7.2板結(jié)構(gòu)分析 ① 打開“cheshen4.sldprt”， 單擊，選擇Solidworks Simulation插件。 ②新建算例 ，應(yīng)用材料，選擇合金鋼。 ③ 選擇夾具-固定幾何體-選擇板平面。 ④ 選擇外部載荷-力-選取板平面，大小為100N.m。 ⑤ 單

37、擊運(yùn)行按鈕，最終獲得所需的受力結(jié)構(gòu)圖。 圖6.13 分析： 圖示在連接孔處最危險(xiǎn)，壓力最大在1.854Mpa左右，且分布于連接板內(nèi)側(cè)。 改進(jìn)方式： ① 增加連接板厚度。 ② 增加連接板寬度。 9 八 設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)，不但讓我再一次熟練對PROE零件的繪制，還讓我掌握了平常不經(jīng)常用的一些命令，全面的掌握了各項(xiàng)命令的使用方法。在這次實(shí)踐中我認(rèn)識到在面對一個(gè)模型時(shí)，首先要學(xué)會分析，并有層次，有條理的繪制圖形，學(xué)會在原有的程序中使用簡便的方法繪制圖形，使圖形準(zhǔn)確，快速的繪制出來。在此同時(shí)，分析、計(jì)算同樣顯得至關(guān)重要。 通過課程

38、設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)了以往許多的不足之處，使自己對proe有了進(jìn)一步的了解， 此次課程設(shè)計(jì)可謂是收獲甚多?；就瓿闪嗽撜郫B式自行車的設(shè)計(jì)要求，從市場調(diào)研到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，再到外觀造型，已近基本滿足設(shè)計(jì)所要達(dá)到的各種性能，工作有一定得成果，但該機(jī)構(gòu)也有待完善，希望能選擇更好的機(jī)構(gòu)與建模方法，使其更加完美。 10 九 收獲和體會 通過該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與計(jì)算，加深了對機(jī)械原理課程的理解，進(jìn)一步熟練掌握了機(jī)械原理的設(shè)計(jì)方法與理念，加強(qiáng)了實(shí)踐動(dòng)手能力，同時(shí)熟練應(yīng)用了CAD，Pro/E等建模與仿真軟件，為今后的研究與學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 11 十 致謝 本設(shè)計(jì)在選題及設(shè)計(jì)過程中得到劉光帥老師的悉心指導(dǎo)。劉老師不僅教會

39、我如何更好的運(yùn)用word和Pro/E等軟件，而且為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓設(shè)計(jì)思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 劉老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以知識，而且教我做人，雖歷時(shí)二載，卻給以終生受益無窮之道。對劉老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 12 參考文獻(xiàn) [1] 陳憲春，朱志偉，陳淑紅.折疊自行車設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2007（08） [2] 蔣旻昱，折疊自行車設(shè)計(jì)探討[J].包裝工程，2010（10） [3] 謝進(jìn)，萬朝燕，杜立杰主編[M]. 機(jī)械原理 . 北京：高等教育出版社，2004 [

40、4] 邱宣懷等編著 . 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2009 [5] 盧耀祖等. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2004 13 附 錄 1. 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)尺寸） 2.機(jī)構(gòu)總裝配圖 3.機(jī)構(gòu)仿真狀態(tài)圖（起始位置、中間位置、終止位置） 1.機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖（標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)尺寸） 2. 機(jī)構(gòu)總裝配圖 3.機(jī)構(gòu)仿真狀態(tài)圖（起始位置、中間位置、終止位置） 起始位置 中間位置 終止位置 63