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自行車制作過程圖片

自行車運(yùn)動(dòng)仿真.avi

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設(shè)計(jì)說(shuō)明書.docx

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摘  要

 機(jī)動(dòng)車數(shù)量的激增使中國(guó)的交通系統(tǒng)面臨巨大壓力，車尾氣的大量排放使得環(huán)境污染日益加劇，整個(gè)社會(huì)面臨著重重矛盾。推廣使用自行車作為代步工具是緩解上述矛盾的一種方法；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民對(duì)于生活的品質(zhì)有了更高的追求，懂得享受生活，慢慢的選擇健康體魄又能愉悅身心的自行車運(yùn)動(dòng)方式。

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的今天，人類的環(huán)保意識(shí)逐日提高，對(duì)改善人類生存環(huán)境的呼聲越來(lái)越高，近幾十年來(lái)，我國(guó)再次為自行車的開發(fā)和發(fā)展投入了大量的人力和財(cái)力。這次我設(shè)計(jì)的是小型四輪山地自行車，主要特點(diǎn)是有良好的平衡和減震作用，我們先采用了UG NX.10畫圖軟件畫出它的個(gè)個(gè)零件從而得到裝配圖，然后做出模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。

小型四輪山地自行車開發(fā)的投資力度，商品化步伐需要加快。雖然小型四輪山地自行車還沒有普遍使用，能源和行駛里程的研制方面至今尚未取得突破性的進(jìn)展還未能盡如人意。但是小型四輪山地自行車有美好發(fā)展前景。從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，在走過了漫長(zhǎng)而艱難的發(fā)展歷程之后，小型四輪山地自行車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為21世紀(jì)的重要游樂方式。

 關(guān)鍵詞：小型；四輪；山地；自行車；機(jī)構(gòu)； 

　   ＡＢＳＴＲＡＣＴ

The surge in the number of motor vehicles, China's transportation system is facing enormous pressure, a large number of vehicle exhaust emissions, environmental pollution is increasing, the whole society is facing many contradictions. Promote the use of bicycles as a means of transport is one way to alleviate the contradictions; at the same time, the economic development makes the urban and rural residents have higher pursuit for quality of life, to enjoy life, good health and can choose slowly pleasurable cycling way.

In today's rapid economic development, people's awareness of environmental protection to improve daily, more to improve the living environment of mankind more and, in recent years, our country once again for the development and development of bicycle and put a lot of manpower and financial resources. This design is a small four wheel bike, the main characteristics of good balance and damping effect, we first use UG NX.10 drawing software to draw all of its parts and assembly drawings, and then make model identification mechanism.

The investment in small-scale four wheel mountain bike development needs to be accelerated. Although the small four wheeled mountain bikes have not yet been widely used, the development of energy and mileage has not yet made breakthrough progress, and has not been satisfactory. However, the small four wheel mountain bike has a bright future. From the point of view of technical development, after the long and difficult development course, the small four wheel mountain bike is facing a major technological breakthrough, and it is expected to become an important mode of recreation in twenty-first Century. 

   keywords ：Small scale；four wheel； mountain area； bicycle；mechanism；

 目  錄

摘  要 I

1 緒論 1

1.1 研究的背景及意義 1

1.2 國(guó)內(nèi)外四輪山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在的問題 2

1.2.1國(guó)內(nèi)山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在問題 2

1.2.2國(guó)外四輪山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在的問題 3

1.3 四輪山地自行車的選擇方案 4

1.3.1方案一 4

1.3.2方案二 5

2 四輪山地自行車的概述及工作原理 6

2.1 自行車的概述 6

2.2 四輪自行車的機(jī)構(gòu)分析，組成部分及工作原理 6

2.2.1對(duì)四輪自行車的機(jī)構(gòu)分析及特點(diǎn) 6

2.2.2四輪山地自行車的平衡原理 7

2.2.3四輪自行車的組成部分及工作原理 7

3 四輪山地自行車鏈傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 9

3.1 鏈傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用 9

3.2 鏈傳動(dòng)參數(shù)的選擇 9

3.3 滾子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 10

3.4 鏈輪的失效形式 11

3.5 滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11

4 機(jī)構(gòu)的認(rèn)定 13

4.1 材料的購(gòu)買并準(zhǔn)備過程 13

4.2   模型的完成過程 14

4.3  制作過程中遇到的問題 15

5   自行車的組裝要求及操作方式 17

5.1自行車的安裝注意事項(xiàng) 17

5.2自行車的試驗(yàn)要求 17

6 自行車維護(hù) 18

6.1傳動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù) 18

7 總結(jié)與展望 20

參考文獻(xiàn) 21

致謝 22

小型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 大學(xué) 礦山機(jī)電 指導(dǎo)老師：阿達(dá)依老師 答辯人：加爾克娜依 ·托罕 緒論 運(yùn)動(dòng)仿真 四輪山地自行車的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 2 3 5 機(jī)構(gòu)的認(rèn)定運(yùn)動(dòng)仿真 遇到的 問題及總結(jié) 4 論 研究背景及 意義現(xiàn)狀 。 小 型 四輪車的發(fā)展歷史比燃油汽車更長(zhǎng)，世界上第一輛機(jī)動(dòng)車就是小型三輪汽車（ 886年發(fā)明 )，同年在德國(guó)哥特里布 · 戴姆勒制造了世界上第一輛四輪汽車，外觀跟現(xiàn)在我們要研究的四輪山地自行車很像的。 21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的猛進(jìn)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的激增使中國(guó)的個(gè)個(gè)大城市交通系統(tǒng)面臨巨大壓力，機(jī)動(dòng)車尾氣的大量排放使得環(huán)境污染日益加劇，國(guó)際原油價(jià)格的一路飛升更導(dǎo)致了燃油價(jià)格的飛漲，整個(gè)社會(huì)面臨各種重重矛盾。推廣使用自行車作為代步工具不但為緩解上述矛盾的一種方法；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民對(duì)于生活的品質(zhì)有了更高的追求，懂得享受生活，慢慢的選擇健康體魄又能愉悅身心的自行車運(yùn)動(dòng)方式。 世上 第一輛四輪 汽車 我國(guó)對(duì)于四輪自行車研究和開發(fā)僅限于游樂活動(dòng)也就是四輪運(yùn)動(dòng)休閑自行車，攜帶四輪自行車在風(fēng)景名勝區(qū)騎游，很多景區(qū)和大城市都有租給市民和游客玩得四輪觀光自行車。選用四輪自行車第一件事要注意的是車身的材料，因?yàn)樵谑澜绺鞯氐穆眯?，如果汽車故障，修?fù)焊接材料只有鋼材，所以鋼鐵機(jī)構(gòu)是最適合旅游四輪自行車等。 現(xiàn)狀 生活 中的四 輪四輪自行車 方案的選擇 方案一：電動(dòng)式 方案二：腳踏式 優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便；具有自起動(dòng)，加速，制動(dòng)，反轉(zhuǎn)，止住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；工作效率較高，沒有煙塵，氣味不污染環(huán)境，噪聲也較小；運(yùn)行可靠，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)牢固。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單易用；易學(xué)易維修；對(duì)鞋子人沒有特別的要求；騎行比較安全；騎行車根據(jù)自己的需求任意調(diào)控速度；平穩(wěn)性好。 缺點(diǎn)：若不小心，腳會(huì)容易從腳踏上滑落；可能會(huì)出現(xiàn)跳齒；脫鏈等現(xiàn)象。 特點(diǎn) 小型四輪山地自行車的特點(diǎn)：是車架結(jié)構(gòu)比較結(jié)實(shí)，剛性要求比較強(qiáng)，有避震器在路面不平等復(fù)雜地面能實(shí)現(xiàn)良好減震作用。還有最重要的是有平行雙曲柄四連桿機(jī)構(gòu)它能實(shí)現(xiàn)較好的平衡，穩(wěn)定作用和齒輪 化解決傳動(dòng)過程中出現(xiàn)的問題，提高了自行車的動(dòng)力性能從而實(shí)現(xiàn)良好的勻速和可加速前進(jìn)作用。 輪山地自行車的鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì) 自行車 鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)參數(shù)選擇 鏈輪齒數(shù) 2 小輪子齒數(shù) 條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動(dòng)圓周力增大，會(huì)加速鉸鏈和鏈輪的磨損。小鏈輪的齒數(shù)也 傳動(dòng)比給定時(shí)， 鏈輪齒數(shù) 容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象，從另一方面限制了鏈條的使用壽命。 通常限定鏈輪的最少齒數(shù) ，一般 7,對(duì)于高速傳動(dòng)或承受沖擊載荷的鏈傳動(dòng)， 5,50,一般不大于 114。由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與連節(jié)數(shù)互質(zhì)。優(yōu)先選用 ,鏈輪齒數(shù)系列為： 17,19,21,23,25,38,57,76， 95和 114。 傳動(dòng)比 i 傳動(dòng)比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會(huì)過小，參與 嚙合的齒數(shù)減少 ，每個(gè)輪齒承受載荷增大，加速輪齒的磨損，并且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i≤6,常取i=2～ 條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于 120°。 a 中心距過小 ， 單位時(shí)間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多 ， 鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多 ， 因而增加鏈的磨損和疲勞 。 由于中心距小 ， 鏈條在小齒輪上的包角變小 ， 每個(gè)輪齒所承受的載荷增大 ， 易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象； 一般 （ 30～ 50） P， 最大取 0 P。 鏈輪由輪齒，輪緣，輪輻和輪轂組成。鏈輪設(shè)計(jì)主要是確定其結(jié)構(gòu)和尺寸，選擇材料和熱處理方式。 鏈輪的材料鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。 滾子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 鏈輪常用的材料和應(yīng)用范圍 材料 熱處理 熱處理后的硬度 應(yīng)用范圍 15,20 滲碳，淬火 ,回火 50～ 6025，有沖擊載荷的主，從動(dòng)鏈輪 35 正火 160～ 200正常工作條件下，齒數(shù)較多 (鏈輪 40,50， 570 淬火，回火 40～ 50劇烈震動(dòng)及沖擊的鏈數(shù) 1520碳，淬火，回火 50～ 60動(dòng)載荷及傳遞較大功率的重要鏈輪 （ z<25） 35035火，回火 40～ 50用優(yōu)質(zhì)鏈條的重要鏈輪 接后退火 140等速度，傳遞中等功率的較大鏈輪 構(gòu)的認(rèn)定 材料的購(gòu)買并準(zhǔn)備過程 這次總共需要五種零件：車架用的鋁合金鋼管，鋁合金接頭，螺絲，減震器彈簧和車輪子。車架和接頭都選用鋁合金材料的。 所有零件根據(jù)尺寸在網(wǎng)上買的，因?yàn)闂l件限制沒有嚴(yán)格按照實(shí)際尺寸夠買零件材料，都用標(biāo)準(zhǔn)化的原理結(jié)合實(shí)際有撒買撒。 比如： 一，車架 :選用鋁合金材料 , 車架實(shí)際尺寸： d（厚度） =6D（外徑） =30徑） =24 手把： d（厚度） =6D（外徑） =54徑） =48 底座： d（厚度） =6D（外徑） =60徑） =54 實(shí)際買到的實(shí)體尺寸： d（厚度） =10D（外徑） =25徑） =15 每個(gè)不銹鋼管子長(zhǎng)度： 總 15m。 材料 機(jī)構(gòu)的完成過程 第一步：鋁管子按照設(shè)計(jì)尺寸用砂輪切割機(jī)切好；第二部：初步用接頭裝配車架并固定； 車架的初步裝好的車架模型 第三部：鉆螺絲孔；第四部：彈簧的固定；第五部：裝輪子并固定；第六部：總模型的裝配固定 鉆 孔 過 程 總 模 型 圖 總 模 型 圖 運(yùn)動(dòng)仿真 到的問題 遇到的問題 1 實(shí)際跟設(shè)計(jì)的矛盾 2 沒有專業(yè)化的設(shè)備，零件，技術(shù)，資金有限 3 尺寸問題 4 連接過程中 的 問題 5 誤差因素 總結(jié) 從這次設(shè)計(jì)中得出了一下幾點(diǎn)結(jié)論： G 進(jìn)行畫圖設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)和流程方法以及理念有了更深的認(rèn)識(shí)。 很多的動(dòng)作也要有相應(yīng)的機(jī)構(gòu)與之對(duì)應(yīng)，通過這次機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓我又加固和深化了所學(xué)的機(jī)械理論知識(shí)。 識(shí)很深刻。是我了解到了實(shí)際設(shè)計(jì)的重要性，無(wú)論什么原因就算一個(gè)小小的尺寸，角度的誤差對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)帶來(lái)的嚴(yán)重后果。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)親自動(dòng)手，體會(huì)實(shí)際的重要性。 總之而言，這次設(shè)計(jì)我積累了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為以后的工作打下了結(jié)實(shí)的基礎(chǔ) 。 最后特別向所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)表示衷心的感謝！ 匯報(bào)完畢感謝各 導(dǎo)師指點(diǎn) 大學(xué) 礦山機(jī)電 2013級(jí)本科 指導(dǎo)老師：阿達(dá)依老師 答辯人：加爾克娜依 ·托罕 學(xué)生學(xué)號(hào)： 20132008901 2 0 1 7 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 小型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程 班 級(jí)： 機(jī)械工程 2013 指導(dǎo)教師： 阿達(dá)依 學(xué) 生： 加爾克娜依·托罕 完成時(shí)間： 2017 年 6 月 1 日 內(nèi)容： 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 2、指導(dǎo)記錄、中期檢查表、答辯記錄 3、 配圖 大學(xué) 機(jī)械工程 學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄表 學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械工程（礦山機(jī)電） 班級(jí)：機(jī)械 13文題目： 小型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)好： 20132008901 姓名：加爾克娜依·托罕 指導(dǎo)教師 :阿達(dá)依 職稱：教授 答辯小組名單 ： 烏日開西，海幾哲，陳坤，章翔峰，伊里哈木 答辯記錄 ： 1. 你怎么沒有圖？（ 烏日開西老師提問 ） 答：前段時(shí)間忙著做驗(yàn)證模型，而且我沒跟老師溝通圖事兒，答辯后補(bǔ)畫了。 2. 沒有剎車設(shè)備？（ 烏日開西老師提問 ） 答：是因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的問題，設(shè)計(jì)時(shí)考慮不全。 3. 沒有減速系統(tǒng)？（ 烏日開西老師提問 ） 答：設(shè)計(jì)時(shí)考慮不全，是我的疏忽大意。 4. 這次設(shè)計(jì)的工作原理 ?（ 伊里哈木老師提問 ） 答：這是是腳踏式的當(dāng)人踩踏板使主動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)輪通過鏈條帶動(dòng)松動(dòng)輪。 答辯 時(shí)間： 2017 年 6 月 7 日 裝配模型圖 大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 : 小型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師 : 阿達(dá)依老師 學(xué)生姓名 : 加爾克娜依·托罕 所屬院系 : 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) : 礦山機(jī)電 班 級(jí) : 機(jī)械 13 學(xué) 號(hào) : 20132008901 完成日期 : 2017 年 6 月 1 號(hào) 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 聲 明 本人鄭重聲明： 此畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 》是本人在設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師的引導(dǎo)和自己的勤奮努力下獨(dú)立進(jìn)行研究取得的成果。由此造成一切責(zé)任由本人承擔(dān)。 聲明人 ： 日 期 ： 年 月 日 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 新 疆 大 學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 班 級(jí)： 機(jī)械 13 姓名： 加爾克娜依·托罕 論文（設(shè)計(jì)）題目： 小型四輪山地自行車的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 題： 四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用設(shè)計(jì) 要求完成的內(nèi)容： 1） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)易制作 2） 機(jī)構(gòu)的認(rèn)定 3） 機(jī)構(gòu)的工程圖 4） 運(yùn)動(dòng)仿真 5） 文獻(xiàn)查閱 6） 設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō) 發(fā)題日期： 2016 年 12 月 20 日 完成日期 :2017 年 6 月 1 日 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)單位： 地點(diǎn)： 論文頁(yè)數(shù)： 2 8 頁(yè)； 圖紙張數(shù)： 1 張 指導(dǎo)教師 ： 阿達(dá)依老師 教研室主任 ： 院 長(zhǎng) ： 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（ 設(shè)計(jì)） I 摘 要 機(jī)動(dòng)車數(shù)量的激增使中國(guó)的交通系統(tǒng)面臨巨大壓力，車尾氣的大量排放使得環(huán)境污染日益加劇，整個(gè)社會(huì)面臨著重重矛盾。推廣使用自行車作為代步工具是緩解上述矛盾的一種方法；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民對(duì)于生活的品質(zhì)有了更高的追求，懂得享受生活，慢慢的選擇健康體魄又能愉悅身心的自行車運(yùn)動(dòng)方式。 在經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速的今天，人類的環(huán)保意識(shí)逐日提高 ， 對(duì)改善人類生存環(huán)境的呼聲越來(lái)越高 ， 近幾十年來(lái)，我國(guó)再次為自行車的開發(fā)和發(fā)展投入了大量的人力和財(cái)力 。這次我設(shè)計(jì)的是小型四輪山地自行車，主要特點(diǎn)是有良好的平衡和減震作用，我們先采用了圖軟件畫出它的個(gè)個(gè)零件從而得到裝配圖，然后做出模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)的認(rèn)定。 小型四輪山地自行車開發(fā)的投資力度 ， 商品化步伐需要加快 。雖然 小型四輪山地自行車還沒有普遍使用 ， 能源和行駛里程的研制方面至今尚未取得突破性的進(jìn)展還未能盡如人意 。 但是小型四輪山地自行車 有 美好發(fā)展前景 。 從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，在走過了漫長(zhǎng)而艱難的發(fā)展歷程之后，小型四輪山地自行車正面臨著重大的技術(shù)突破，有望成為21 世紀(jì)的重要游樂方式 。 關(guān)鍵詞 ： 小型；四輪；山地；自行車；機(jī)構(gòu)； 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ＢＳＴＲＡＣＴ in of s is a of is is of as a of is to at of to In s s of to to of in of a of is a of we to of in to be of a of of is a it is to an of in 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 錄 摘 要 ...................................................................... I 1 緒論 ...................................................................... 1 究的背景及意義 ..................................................... 1 內(nèi)外四輪山地自行車研究動(dòng)態(tài)及 存在的 問題 ............................. 2 ............................... 2 ......................... 3 輪山地自行車的選擇方案 ............................................. 4 ......................................................... 4 ......................................................... 5 2 四輪山地自行車的概述及工作原理 ............................................. 6 行車的概述 ......................................................... 6 輪自行車的機(jī)構(gòu)分析，組成部分及工作原理 ............................. 6 ....................................... 6 ....................................... 7 ................................. 7 3 四輪山地自行車鏈傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................. 9 傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用 ..................................................... 9 傳動(dòng)參數(shù)的選擇 ..................................................... 9 子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 ................................................ 10 輪的失效形式 ...................................................... 11 子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................ 11 4 機(jī)構(gòu)的認(rèn)定 ................................................................ 13 料的購(gòu)買并準(zhǔn)備過程 ................................................ 13 模型的完成過程 .................................................... 14 制作過程中遇到的問題 ............................................... 15 5 自行車的組裝要求及操作方式 ............................................ 17 ................................................ 17 .................................................... 17 6 自行車維護(hù) ................................................................ 18 ...................................................... 18 7 總結(jié)與展望 ................................................................ 20 參考文獻(xiàn) ................................................................... 21 致謝 ....................................................................... 22 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 1 頁(yè) 共 28 頁(yè) 1 緒論 究的背景及意義 小型四輪車的發(fā)展歷史比燃油汽車更長(zhǎng) ， 世界上第一輛機(jī)動(dòng)車就是小型三輪汽車 （ 1886 年發(fā)明 )，同年在德國(guó)哥特里布·戴姆勒制造了世界上第一輛四輪汽車，外觀跟現(xiàn)在我們要研究的四輪山地自行車很像的。 21 世紀(jì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的猛進(jìn)機(jī)動(dòng)車數(shù)量的激增使中國(guó)的個(gè)個(gè)大城市交通系統(tǒng)面臨巨大壓力，機(jī)動(dòng)車尾氣的大量排放使得環(huán)境污染日益加劇，國(guó)際原油價(jià)格的一路飛升更導(dǎo)致了燃油價(jià)格的飛漲，整個(gè)社會(huì)面臨各種重重矛盾。推廣使用自行車作為代步工具不但為緩解上述矛盾的一種方法；同時(shí)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民對(duì)于生活的品質(zhì)有了更高的追求，懂得享受生活，慢慢的選擇健康體魄又能愉悅身心的自行車運(yùn)動(dòng)方式。 圖 上第一輛三輪汽車 圖 上第一輛四輪汽車 處于世紀(jì)之交的今天，人類對(duì)能源和環(huán)境需求越來(lái)越 大，要求盡快改善人類生存環(huán)境的呼聲越來(lái)越高 。 近幾十年來(lái)，我國(guó)再次為自行車的開發(fā)和發(fā)展投入了大量的人力和財(cái)力， 采取了鼓勵(lì)自行車行業(yè)發(fā)展的政策，在行業(yè)的努力和國(guó)家相關(guān)政策的推動(dòng)下自行車市場(chǎng)得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提升，人們對(duì)自行車的概念發(fā)生了變化并開始重視。比如：據(jù) 2015 年的統(tǒng)計(jì)在我國(guó) 13 億人口中， 78%的家庭擁有自行車，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有的自行車總數(shù)達(dá) 倆等；隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展生活水平的提高人們綠色環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)生活方式有了很多變化，人們?cè)絹?lái)越學(xué)會(huì)享受生活喜歡旅行從而幾乎每個(gè)景區(qū)有了又節(jié)能環(huán)保又健康體 魄的四輪旅游自行車。 小型四輪山地自行車開發(fā)的投資力度，需要加快小型四輪山地自行車的商品化步伐 。雖然 小型四輪山地自行車還沒有普遍使用 ， 能源和行駛里程的研制方面至今尚未取得突破性的進(jìn)展還未能盡如人意 。 但是小型四輪山地自行車的美好前大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 2 頁(yè) 共 28 頁(yè) 景仍然激勵(lì)著人們鍥而不舍地開發(fā)新型小型四輪山地自行車，改善其性能 。 本文選擇小型四輪山地自行車作為研究對(duì)象，具體而言，本文的研究重點(diǎn)是：全減振四輪山地自行車的騎行動(dòng)態(tài)性能，并平衡 性能。選擇這樣的研究?jī)?nèi)容是基于以下方面的考慮：首先，四輪山地自行車騎行路況惡劣，各種性能指標(biāo)要求較高，其動(dòng)態(tài)騎行性能更是整個(gè)四輪山地自行車性能的關(guān)鍵；其一，全減振四輪山地自行車是近年來(lái)出現(xiàn)的新型山地自行車，其懸掛系統(tǒng)技術(shù)含量高，獲得的成果科技附加值多，且全減振四輪山地自行車與有良好發(fā)展勢(shì)頭的電動(dòng)自行車這兩者懸掛系統(tǒng)間可供相互借。 內(nèi)外四輪山地自行車研究動(dòng)態(tài)及 存在的 問題 內(nèi)山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在問題 在我國(guó)對(duì)于四輪自行車研究和開發(fā)僅限于游樂活動(dòng)也就是四輪運(yùn)動(dòng)休閑自行車，攜帶四輪自行車 在風(fēng)景名勝區(qū)騎游，很多景區(qū)和大城市都有租給市民和游客玩得四輪觀光自行車。選用四輪自行車第一件事要注意的是車身的材料，因?yàn)樵谑澜绺鞯氐穆眯?，如果汽車故障，修?fù)焊接材料只有鋼材，所以鋼鐵機(jī)構(gòu)是最適合旅游四輪自行車等。 圖 輪旅游用的自行車 自行車的種類也有很多種，比如：賽車，兒童車，普通車，三地車等，中國(guó)作為自行車王國(guó)對(duì)自行車有很長(zhǎng)研究歷史。對(duì)于其他的比如山地自行車，越野車及其它類型自行車動(dòng)力學(xué)分析方面， 1991 年唐山工程技術(shù)學(xué)院的王子良、黃永強(qiáng)根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論建立了自行車騎行系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，按 薦評(píng)價(jià)方法對(duì)該模型進(jìn)行分析計(jì)算； 1994 年鄭州七一三所的丁思遠(yuǎn)利用錘擊法對(duì)自行車車架作結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果重新設(shè)計(jì)了車架結(jié)構(gòu)； 1995 年鄭州輕工業(yè)學(xué)院的楊向東、賀躍進(jìn)設(shè)計(jì)了有機(jī)形態(tài)的碳纖維自行車車架，對(duì)車架的強(qiáng)度、剛度、減振性能進(jìn)行了試驗(yàn)分析； 1995 年天津輕院的李亞平、王仲和天津，宋桂林用有限元法對(duì)自行車車架的內(nèi)力進(jìn)行了計(jì)算，并用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證；之后，李亞平、殷安琪和王延漢又利用結(jié)構(gòu)振動(dòng)理論對(duì)車架與前叉系統(tǒng)進(jìn)行了振大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 3 頁(yè) 共 28 頁(yè) 動(dòng)特性分析，計(jì)算了前叉的動(dòng)應(yīng)力，為前叉斷裂的問題的研究提供 了理論依據(jù)；2001 年北京工業(yè)大學(xué)的王建華、楊文通等基于運(yùn)動(dòng)自行車車架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，開發(fā)了專用的 計(jì)系統(tǒng)。 2002 年，東南大學(xué)的董曉馬、汪鳳泉根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論與 立了山地自行車全懸架騎行振動(dòng)模型，對(duì)山地自行車為減振系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，并將優(yōu)化前后的性能加以對(duì)比；陳正升對(duì)減振山地自行車后懸架機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分析與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序證明了參數(shù)優(yōu)化的有效性等。 近年來(lái)上海交大的何其昌、范秀敏等以交互式自行車模擬器為研究對(duì)象，使騎車者在虛擬環(huán)境中獲得真實(shí)騎自行車過程中的全身心感受，建立了路面騎行者自行車系統(tǒng)模型，研究了系統(tǒng)在復(fù)雜路況下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和振動(dòng)響應(yīng)特性。這些都是我國(guó)對(duì)山地自行車的研究和開發(fā)，對(duì)于四輪山地自行車因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜開發(fā)并發(fā)展，我國(guó)還需要進(jìn)一步研究，做工量大所以還沒有普遍應(yīng)用，四輪的也就雙人 四輪山地自行車的設(shè)計(jì)思路和需要解決的問題較高并復(fù)雜，主要是比起普通自行車四輪自行車有較好的減震和平衡作用，這些如何來(lái)實(shí)現(xiàn)的等，還需要設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)并它需要克服力等。 綜上所述，國(guó)內(nèi)針對(duì)四輪山地自行車動(dòng)態(tài)騎行性能方面的研究不多，部分研究中建立的動(dòng)力學(xué)模型過于簡(jiǎn)單，且所做研究大多集中在自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。 外四輪山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在的問題 加利福尼亞大學(xué) 校的 授及其研究團(tuán)隊(duì)從 80 年代初至 90 年代末一直從事自行車相關(guān)研究，主要工作如下： 1981 年研究車把承受的載荷時(shí)，將人體上臂和小臂處理為剛體而不是集中質(zhì)量； 1983 年研究了承受路面激勵(lì)時(shí)，公路自行車車架主要零部件承受載荷情況； 1985 年研究了騎行者坐姿下車架所受 載荷的試驗(yàn)測(cè)量方法和仿真分析方法； 1990 年研究了一種便攜式數(shù)字信號(hào)采集處理系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量自行車在騎行過程中鞍座、車把和蹬車處的載荷； 1993 年研究了騎行者在站立姿態(tài)下車架所受載荷的試驗(yàn)測(cè)量方法和仿真分析方法； 1994 年建立騎行者 — 自行車系統(tǒng)模型，采用試驗(yàn)和仿真兩種方法，分析在不平坦的路面上騎行時(shí)山地自行車車架所受的載荷情況，比較了騎行者狀態(tài)處于坐駛和站立兩種姿勢(shì)的狀況； 1994 年提出了對(duì)于車型的杠桿式單臂懸架結(jié)構(gòu)，鉸鏈點(diǎn)越高，對(duì)因騎行者引起的能量損失越顯著； 1996 年用 建立騎行者 — 自行車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，用仿真方法分析騎行者引起的能量損失與減振彈簧、阻尼減振器、鉸鏈位置等參數(shù)的關(guān)系； 1997 年以懸架系統(tǒng)能量損失最小為目標(biāo)，對(duì)鉸鏈的位置進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)騎行狀況腳蹬運(yùn)動(dòng)、彈簧和阻尼參數(shù)以及鏈條參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 4 頁(yè) 共 28 頁(yè) 2002 年建立了騎行者自行車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)兩種不同車型的自行車和四種路面情況，分別用實(shí)驗(yàn)和仿真計(jì)算方法分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。 2004 年研究了山地自行車人機(jī)交互的動(dòng)力學(xué)行為； 2004 年提出一種試驗(yàn)方法，測(cè)量山地自行車在跳躍和下落過程中參數(shù)變化情況； 2005 年用鍵合圖方法建立了人和全減振山地自行車模型，研究了系統(tǒng)在跳躍、碰撞和崎嶇路面等大振幅運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)行為。 此外其它一些研究部門也進(jìn)行了自行車相關(guān)研究：意大利的 用和試驗(yàn)方法對(duì)車架進(jìn)行模態(tài)分析，研究車架結(jié)構(gòu)對(duì)模態(tài)參數(shù)的影響，并對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；加拿大的 分析了全減振山地自行車各關(guān)鍵點(diǎn)的受力情況，并根據(jù)不同的情況合理的布置傳感器，測(cè)量騎行者在真實(shí)的崎嶇路面上騎行時(shí)車架的受力情況；之后，通過模態(tài)試驗(yàn)方法分析人對(duì)自行車模態(tài)參數(shù)的影響，以及模態(tài)參數(shù)與自行車騎行過 程中車架振動(dòng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。 由以上敘述可見，國(guó)外關(guān)于山地自行車在理論和試驗(yàn)方法的研究上均取得了相當(dāng)成就，建立了多種用于分析山地自行車動(dòng)力學(xué)性能的動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)開展了一系列分析山地自行車性能的試驗(yàn)，尤其是加利福尼亞大學(xué)的 授，他們的研究成果給以后的研究奠定了的基礎(chǔ)。 輪山地自行車的選擇方案 案一 電動(dòng)機(jī)式：電動(dòng)機(jī)又稱為引擎，是一種能夠把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈（定子繞組）產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子（如鼠籠式閉合鋁框）形成磁電動(dòng)力旋轉(zhuǎn)扭矩。 電動(dòng)機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，電動(dòng)機(jī)的工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流受力的作用，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)。 圖 動(dòng)機(jī)式四輪自行車 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 5 頁(yè) 共 28 頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的使用和控制非常方便；具有自起動(dòng)，加速，制動(dòng)，反轉(zhuǎn)，止住等能力，能滿足各種運(yùn)行要求；工作效率較高，沒有煙塵，氣味不污染環(huán)境，噪聲也較小；運(yùn)行可靠，價(jià)格低廉，結(jié)構(gòu)牢固。 缺點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)制造比較貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有碳刷；使用維護(hù)不方便，故障多，壽命短，保養(yǎng)維護(hù)工作量大；復(fù)雜的結(jié)構(gòu)限制了直流電動(dòng)機(jī)體重和重量的進(jìn)一步減少，尤其是電刷和換向 器的滑動(dòng)接觸造成了機(jī)械磨損和火花。 案二 腳踏式 ：腳踏有四種分別為傳統(tǒng)腳踏，高級(jí)腳踏，帶膠套的腳踏，自鎖腳踏等。 傳統(tǒng)腳踏：是最常見的自行車腳踏，它是人們最容易學(xué)會(huì)成本低悠閑的運(yùn)動(dòng)方式，通常見于兒童自行車，城市車等，材料一般為橡膠或硬塑料。 高級(jí)腳踏 :用于山地自行車，和主要用于城市騎行，沒有明顯公路車或路行車特征的一類自行車。 我們這次設(shè)計(jì)的四輪山地自行車。所以用高級(jí)腳踏： 圖 踏式四輪自行車 優(yōu)點(diǎn) ：簡(jiǎn)單易用；易學(xué)易維修；對(duì)鞋子人沒有特別的要求；騎行比較安全；騎行車根據(jù)自己的需求任意調(diào)控速度；平穩(wěn)性好。 缺點(diǎn)：若不小心，腳會(huì)容易從腳踏上滑落；可能會(huì)出現(xiàn)跳齒；脫鏈等現(xiàn)象。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 6 頁(yè) 共 28 頁(yè) 2 四輪山地自行車的概 述及工作原理 行車的概述 自行車制造作為傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，已有多年歷史。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，由于環(huán)境保護(hù)、交通擁堵、資源損耗，人們生活水平的提高對(duì)綠色環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)等問題，自行車再次成為了世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家居民鐘愛的交通、健身、娛樂等休閑工具，世界自行車產(chǎn)業(yè)的重心正在從傳統(tǒng)代步型交通工具向運(yùn)動(dòng)型休閑型、山地型轉(zhuǎn)變，在歐洲、美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，自行車是一種很普遍的運(yùn)動(dòng)、健身、娛樂休閑產(chǎn)品。中國(guó)是自行車的王國(guó)，目前國(guó)內(nèi)保有自行車數(shù)量大約五億，隨著國(guó)內(nèi)人們生活水平的快速提高，對(duì)于娛樂時(shí)尚、運(yùn)動(dòng)休閑、代步工具于一體的自行 車需求急劇增加。每年全世界的自行車需求量巨大，日本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，全世界自行車需求的規(guī)模約保持在億臺(tái)的水平，自行車的年交易額約為億美元。中國(guó)不僅是自行車王國(guó)，更是自行車制造大國(guó)，目前中國(guó)己成為世界上最大的自行車制造基地，國(guó)際前五大自行車廠商的主要基地均在中國(guó)。 自行車按用途不同可以分為五大類：山地車、公路車、城市車、沙灘車、小輪車。其中四輪山地車自行車具有車身較穩(wěn)、輪胎較寬、平衡性能好，有較好的減震抗震等優(yōu)勢(shì)，能適應(yīng)山地或其它復(fù)雜地形的特點(diǎn)，一般帶有前避震或者前后避震系統(tǒng)，對(duì)各個(gè)零部件的安全可靠性要求高，整車 可靠性高，目前的車架材料多選用鋁合金或碳纖維。公路車俗稱跑車，特點(diǎn)是車身超輕，輪胎較窄、風(fēng)阻小，速度快，多用于公路比賽，目前此類車架多為碳纖維。城市車的特點(diǎn)為車身輕，速度快，騎行舒適，很多坐墊桿帶有避震，車架材料一般為鋁合金。沙灘車特點(diǎn)：超級(jí)舒適，但車身較重，適合在海灘邊騎行，或城市漫游。小輪車或稱表演車，超級(jí)結(jié)實(shí)，但車身重，主要用于極限運(yùn)動(dòng)表演，小輪車比賽，車架材質(zhì)多為鐵質(zhì)。 輪自行車的機(jī)構(gòu)分析，組成部分及工作原理 四輪自行車的機(jī)構(gòu)分析及特點(diǎn) 機(jī)構(gòu)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的組合體，它能獨(dú)立的完成給定運(yùn)動(dòng)。機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的組成，機(jī)器和機(jī)構(gòu)的區(qū)別在于機(jī)器能完成給定的功能，機(jī)構(gòu)是機(jī)器的組成部分。 雖然機(jī)構(gòu)的形式和結(jié)構(gòu)各不相同，但是通過大量的分析可以看出，機(jī)構(gòu)是具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件組合體，總的來(lái)說(shuō)，機(jī)構(gòu)是由構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副等要素組成。機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)跟所包含的構(gòu)件的數(shù)目，運(yùn)動(dòng)服的數(shù)目，類型及運(yùn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置有關(guān)，與各構(gòu)件的實(shí)際形狀無(wú)關(guān)。 小型四輪山地自行車的特點(diǎn)：是車架結(jié)構(gòu)比較結(jié)實(shí)，剛性要求比較強(qiáng)，有避大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 7 頁(yè) 共 28 頁(yè) 震器在路面不平等復(fù)雜地面能實(shí)現(xiàn)良好減震作用。還有最重要的是有平行雙曲 柄四連桿機(jī)構(gòu)它能實(shí)現(xiàn)較好的平衡，穩(wěn)定作用和齒輪 化解決傳動(dòng)過程中出現(xiàn)的問題，提高了自行車的動(dòng)力性能從而實(shí)現(xiàn)良好的勻速和可加速前進(jìn)作用。 輪山地自行車的平衡原理 第一：四輪自行車有平行四連桿結(jié)構(gòu)跟著主動(dòng)件左右擺動(dòng)跟人體始終保持平行； 第二：防螺效應(yīng)：旋轉(zhuǎn)物體有保持其旋轉(zhuǎn)方向（旋轉(zhuǎn)軸的方向）的慣性，也就是說(shuō)轉(zhuǎn)動(dòng)中物體的軸心會(huì)極力保持原來(lái)所指的方向。防螺效應(yīng)的防螺轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性是跟速度有關(guān)，而是成正關(guān)系，自行車的四輪充當(dāng)了四個(gè)防螺，為了自行保持車的平 衡提供了一臂之力。 第三 ： 人車系統(tǒng)的關(guān)系就是消除支撐點(diǎn)變化所帶來(lái)的不穩(wěn)定 。 自行車的重心垂直于支撐點(diǎn)的話 ， 根據(jù)牛頓第一定律自行車應(yīng)該會(huì)勻速運(yùn)動(dòng)下去 ， 因?yàn)椴皇芡饬τ绊懽孕熊囈膊粫?huì)到 ＿理想化。 第四：人自行車平衡機(jī)制：車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力其所形成的力矩方向與車輪偏轉(zhuǎn)方向相反，強(qiáng)迫使車輪偏轉(zhuǎn)后自動(dòng)回復(fù)到原來(lái)的位置。 輪自行車的組成部分及工作原理 自行車的車架，把手，輪胎，腳踏，剎車，鏈條等 25 個(gè)部件中基本部件缺一不可，其中車架是自行車的骨架，它所承受的重量最大，按照各部件的工作特點(diǎn)大致可分為導(dǎo)向系統(tǒng) ，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)。 自行車整車主要包括：車架、導(dǎo)向系統(tǒng)、傳動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）系統(tǒng)和安全裝置四大部分。車架是構(gòu)成自行車的最基本結(jié)構(gòu)體，為自行車的主體和骨架，其他部件均直接或間接地安裝在車架之上，因此車架是自行車上最重要的部件之一。 導(dǎo)向系統(tǒng)：由前輪、前軸、前叉、車把等部件組成，乘騎者可以通過車把來(lái)改變行駛的方向并保持車身平衡。 傳動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）系統(tǒng)：由后輪、后軸、飛輪、鏈條、曲柄、腳蹬、中軸、鏈輪等部件組成，腳踏力是通過腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動(dòng)，使自行車持續(xù)前進(jìn)。通常飛輪以內(nèi)螺紋旋轉(zhuǎn)的方式固定在后 軸右端，同鏈輪保持在同一平面，并通過鏈條與鏈輪連接在一起，組成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。中軸部件的左右曲柄上裝配腳蹬部件，腳踏部件是將平動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置，騎行自行車時(shí)，腳踏部件首先獲得腳踏力，之后由腳踏軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄，牙盤，中軸，鏈條和飛輪，從而后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使得自行車不斷前進(jìn)。 制動(dòng)系統(tǒng)：它由車閘部件組成，騎乘者可以隨時(shí)操縱車閘，使行駛的自行車減速，停使，確保行車安全。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 8 頁(yè) 共 28 頁(yè) 安全裝置：主要包括制動(dòng)器，車閘車鈴、反射裝置、車燈等，確保行車安全。 在組成自行車的零部件中，車架是構(gòu)成自行車的最基本結(jié)構(gòu)體為自行車的主體和骨架，其他部件均直接或間接地安裝在車架之上。車架的結(jié)構(gòu)類型多樣，現(xiàn)行車架材質(zhì)主要有鋼鐵、鋁合金、碳纖維、欽合金、坑合金、鎂合金等。車輪的組成包括金屬輪圈，橡膠外胎，車軸（花鼓）和轄條，一般福條和輪圈均采用合金或不銹鋼，車軸多使用鍍鎳黃銅，外胎一般為輪聚氨泡沫、橡膠等。通常飛輪以內(nèi)螺紋旋轉(zhuǎn)的方式固定在后軸右端，同鏈輪保持在同一平面，并通過鏈條與鏈輪連接在一起，組成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 9 頁(yè) 共 28 頁(yè) 3 四輪山地自行車鏈傳動(dòng)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用 鏈傳 動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成。工作原理是通過鏈輪輪齒與鏈條鏈接的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)：鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象；平均傳動(dòng)，傳動(dòng)效率較高；軸上的徑向壓力較??；鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；鏈傳動(dòng)的制造安全精度要求較低，成本低。 鏈傳動(dòng)的缺點(diǎn)：只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間鏈輪的同向傳動(dòng)；運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后易發(fā)生跳齒，工作時(shí)有噪聲；不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動(dòng)中； 適用場(chǎng)所：鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩周相距較遠(yuǎn)，工作環(huán)境惡劣等場(chǎng)所。 傳動(dòng)鏈類型及特點(diǎn)：可以分為滾子鏈和齒型鏈。 滾子鏈結(jié)構(gòu)及鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇：由滾子，套筒，銷軸，內(nèi)鏈板，外鏈板組成。內(nèi)鏈板與套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過盈配合；滾子套筒之間，套筒與銷軸之間為間隙配合。 滾子鏈傳遞功率范圍： 100下；鏈速： ≤ 15m/s ；最大傳動(dòng)比 : 8 圖 傳動(dòng)的 3． 2 鏈傳動(dòng)參數(shù)的選擇 (1) 鏈輪齒數(shù) 輪子齒數(shù) 少會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，鏈條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動(dòng)圓周力增大，會(huì)加速鉸鏈和鏈輪的磨損。小鏈輪的齒數(shù)也 不宜取的太大。在傳動(dòng)比給定時(shí)， ，大鏈輪齒數(shù) 相應(yīng)增大，會(huì)容易發(fā)生跳齒和脫鏈現(xiàn)象，從另一方面限制了鏈條的使用壽命。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 10 頁(yè) 共 28 頁(yè) 通常限定 鏈輪的最少齒數(shù) ， 一般 7,對(duì)于高速傳動(dòng)或承受沖擊載荷的鏈傳動(dòng)， 5,50,一般不大于 114。由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與連節(jié)數(shù)互質(zhì)。優(yōu)先選用 ,鏈輪齒數(shù)系列為 ： 17,19,21,23,25,38,57,76， 95 和 114。 (2) 傳動(dòng)比 i 傳動(dòng)比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會(huì)過小，參與嚙合的齒數(shù)減少，每個(gè)輪齒承受載荷增大，加速輪齒的磨損，并且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i ≤ 6,常取 i = 2~條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于 120°。 (3) 中心距 α 中心距過小，單位時(shí)間內(nèi)鏈條的繞轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，因而增加鏈的磨損和疲勞。由于中心距小，鏈條在小齒輪上的包角變小，每個(gè)輪齒所承受的載荷增大，易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象； 一般 ???????? = （ 30~50） P，最大取 ????????=80 P。 子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料 鏈輪由輪齒，輪緣，輪輻和輪轂組成。鏈輪設(shè)計(jì)主要是確定其結(jié)構(gòu)和尺寸，選擇材料和熱處理方式。 鏈輪的材料鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。 表 3輪常用的材料和應(yīng)用范圍 材料 熱處理 熱處理后的硬度 應(yīng)用范圍 15,20 滲碳，淬火 , 回火 50～ 60≤25，有沖擊載荷的主，從動(dòng) 鏈輪 35 正火 160～ 200正常工作條件下，齒數(shù)較多 (z>25)的鏈輪 40,50， 570 淬火，回火 40～ 50劇烈震動(dòng)及沖擊的鏈數(shù) 1520碳，淬火，回火 50～ 60動(dòng)載荷及傳遞較大功率的重 要鏈輪 （ z<25） 3505火，回火 40～ 50用優(yōu)質(zhì)鏈條的重要鏈輪 接后退火 140等速度，傳遞中等功率的較 大鏈輪 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 11 頁(yè) 共 28 頁(yè) 輪的失效形式 (1) 鏈輪的疲勞破壞 鏈在運(yùn)動(dòng)過程中，其上的各個(gè)元件都在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)因疲勞而斷裂；套筒，滾子表面將會(huì)因?yàn)闆_擊而出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。因此，鏈條的疲勞強(qiáng)度就成為決定鏈輪傳動(dòng)承載能力的主要因素。 (2) 鏈條鉸鏈的磨損 鏈條在工作過程中，鉸鏈中的銷軸與套筒間隙不僅承受較大的壓力，而且還有相對(duì)傳動(dòng)，導(dǎo)致鉸鏈磨損，其結(jié)果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長(zhǎng)度增加，從而使鏈的松邊垂度發(fā)生變化，同時(shí)增大了運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，引起跳齒。 (3) 鏈條鉸鏈的膠合 當(dāng)鏈條速度較高時(shí)，鏈節(jié)受到的沖擊增大，鉸鏈中的銷軸和套筒在高壓下直接接觸，同時(shí)兩者相對(duì)傳動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。 (4) 鏈條的靜力破壞 當(dāng)鏈條速度較低時(shí) （ V < s） ，如果鏈條負(fù)載不增加而變形持續(xù)增加，即認(rèn)為鏈條正在被破壞。導(dǎo)致鏈條變形持續(xù)增加的最小負(fù)載將限制鏈條能夠承受的最大載荷。 子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 傳遞功率 P: P = F×V= 980 × 8=7840N (3(2) 主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： 150r/ i = (3則 150/ 60r/ (3(3) 選擇鏈輪齒數(shù) Ζ1,Ζ2：取 76 2 ∕0 (3(4) 計(jì)算當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率 ????????????× P = 1××7840 =3136N (3(5) 確定鏈條型號(hào)和節(jié)距 P： 由表 9知，因 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 12 頁(yè) 共 28 頁(yè) 節(jié)距 P =12A ,P= 6) 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 α: 初選中心距 ??0= (30～ 50)P = 40 × 762， 節(jié)數(shù) ????0： = 2× ??0?? + ??1:??22 +(??2;??12?? )2 × ????0(3= 2× 76:322 + (76;302?? )2× = 2×40 + 53 + 為了避免使用過度鏈接，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù) ????0圓整為 ????0=82 (7) 鏈傳動(dòng)的最大中心距為： ????????=??1p [ 2????- (??1 +??2) ] (3由表 9： 因 ???????1 ??2;??1= 82;3046 = (3所以 ??1 = ???????=??1p[ 2????- (??1 +??2) ] =2×82?(76+30)] (3=164 =8) 計(jì)算鏈速 V： 確定潤(rùn)滑方式 平均鏈速 ： V= ??1 ??1??60×1000 = 30×60×000 = （ 3 所以潤(rùn)滑方式為定期人工潤(rùn)滑。 (9) 鏈傳動(dòng)用在軸上的壓軸力 ????: 壓軸力 ????可近似取為 ????=?????? ×????= 980×127N （ 3計(jì)） 第 13 頁(yè) 共 28 頁(yè) 4 機(jī)構(gòu)的認(rèn)定 4． 1 材料的購(gòu)買并準(zhǔn)備過程 這次總共需要五種零件：車架用的鋁合金鋼管，鋁合金接頭，螺絲，減震器彈簧和車輪子。車架和接頭都選用鋁合金材料的。 所有零件根據(jù)尺寸在網(wǎng)上買的，因?yàn)闂l件限制沒有嚴(yán)格按照實(shí)際尺寸夠買零件材料，都用標(biāo)準(zhǔn)化的原理結(jié)合實(shí)際有撒買撒。 比如： (1) 車架 :選用鋁合金材料 , 車架實(shí)際尺寸： d（厚度） =6D（外徑） =30徑） =24 手把 ： d（厚度） =6D（外徑） =54徑） =48 底座： d（厚度） =6D（外徑） =60徑） =54 實(shí)際買到的實(shí)體尺寸： d（厚度） =10D（外徑） =25徑） =15 每個(gè)不銹鋼管子長(zhǎng)度： 總 15m。 按照設(shè)計(jì)的尺寸用砂輪切割機(jī)切好的鋁管子 : 圖 尺寸切好的鋁管子 (2) 接頭：選用的材質(zhì)是鋁合金， 實(shí)際買到的尺寸 : d（厚度） =6D（外徑） =31徑） =25適合配套直徑 D=25螺絲固定的。我買到的接頭種類多，有七種。有 135 度的彎頭15 個(gè)， 180 度的直接頭 10 個(gè)， 90 度的直角接頭 15 個(gè) ， T 字形接頭 10 個(gè)，十字形接頭 5 個(gè)， K 字形接頭 5 個(gè)， Y 字形接頭 5 個(gè)，總共 65 個(gè)接頭。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 14 頁(yè) 共 28 頁(yè) 圖 合金接頭 (3) 彈簧 :設(shè)計(jì)選用的材料是碳素鋼， 彈簧鋼絲直徑 d=6彈簧中徑 8彈簧內(nèi)徑 2 彈簧外徑D=64彈簧總?cè)?shù) n=10(圈 ) ，有效工作圈數(shù) (圈 ) 。 因?yàn)闂l件有限在淘寶上買沒有標(biāo)準(zhǔn)尺寸就按標(biāo)準(zhǔn)化的原理買的， 圖 震器彈簧 圖 行車輪子 (4) 輪子：前后各兩個(gè)總共有四個(gè)輪子，因?yàn)橘Y金和條件有限買了 12 寸直徑 d=28厘米的小輪子。 (5) 螺栓：裝彈簧時(shí)需要直徑 d=八個(gè)螺栓 圖 栓 型的完成過程 第一步：鋁管子按照設(shè)計(jì)尺寸用砂輪切割機(jī)切好； 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15 頁(yè) 共 28 頁(yè) 第二部：初步用接頭裝配車架并固定； 圖 車架 圖 步裝好的車架模型 第三部：鉆螺絲孔； 第五部：裝輪子并固定 第四部：彈簧的固定； 第六部：總模型的裝配固定； 圖 總事物圖 作過程中遇到的問題 實(shí)際組裝跟設(shè)計(jì)的矛盾 設(shè)計(jì)和我們實(shí)際組裝做出來(lái)的模型效果不大一樣，沒辦法按原設(shè)計(jì)組裝。 第一：是沒有專業(yè)化的設(shè)備，零件，技術(shù)，資金有限， 第二：尺寸問題，最大的尺寸問題就是設(shè)計(jì)的角度跟制作過程中的角度誤差太大。制作過程中我們用的接頭最大的角度 135 度的，實(shí)際是 165 度所以出了差錯(cuò)，按實(shí)際尺寸切好的管子長(zhǎng)的長(zhǎng)，短的短，很亂。 第三：因?yàn)椴荒芎附佣夹枰媒宇^來(lái)固定，接頭和管子都有誤差裝的時(shí)候存在縫隙方向有點(diǎn)歪，因?yàn)榻宇^質(zhì)量不好擰緊時(shí)容易松掉，不好擰，容易滑死不能死頂住所以有的用膠帶綁住了。 第四：我們組裝的跟設(shè)計(jì) 不一樣，因?yàn)槲覀兘M裝的只是個(gè)驗(yàn)證模型。把自行車的模型大概做出來(lái)，實(shí)際組裝彈簧時(shí)需要用螺絲擰緊固定，所以我們先按尺寸切好鋁管子然后用鉆頭鉆螺絲孔。自行車組裝起來(lái)的總模型總 10 公斤左右。 吸取的經(jīng)驗(yàn) 在這次做模型的過程中學(xué)會(huì)了很多，無(wú)論做出個(gè)什么都嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)精度要大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁(yè) 共 28 頁(yè) 求來(lái)完成，一個(gè)尺寸一個(gè)角度的不對(duì)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)造成很嚴(yán)重的錯(cuò)誤所以不管做什么都嚴(yán)格設(shè)計(jì)要求精度來(lái)完成。 大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 17 頁(yè) 共 28 頁(yè) 5 自行車的組裝要求及操作方式 行車的安裝注意事項(xiàng) 安裝前檢查所有部分：小型四輪山地自行車和行走機(jī)構(gòu)，是否有腐蝕損壞，是否有整個(gè)構(gòu)件的變形形狀的車架梁的局部變形，如果零件生銹損壞，應(yīng)該跟機(jī)構(gòu)分開，把零件用煤油清洗，減少對(duì)部件的損傷程度 ， 修理或更換，然后裝配。 車架的安裝 ： 在安裝現(xiàn)場(chǎng)躺平，然后小型四輪山地自行車懸掛在鑄鋼的翼下，懸掛，應(yīng)該使車輪和鑄鋼翼下 3隙內(nèi)表面，開口銷必須是好的。如果小型四輪山地自行車和升降車架，你應(yīng)該先用直徑 15～ 18難的麻或棉繩將車可靠捆扎在鑄鋼或稍不小的部分，使它不能沿鑄鋼。 用自行車安裝的各種工具，如手提升機(jī)（絞車），吊索，復(fù)合滑輪，車架與桅桿應(yīng)事先嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，證實(shí)了這些工具安全可靠的情況下，可以使用。 安裝車架自行車時(shí)，安全系數(shù)不得小于 5，也就是說(shuō)，如果提升車架的根，熊在張力繩的工作盡最大的可能，然后選定的破斷力應(yīng)小于 5s。 固定軸自行車車架（的頭）必須連接車架夾緊可靠，車架夾數(shù)量取決于作用力的大小。但不應(yīng)小于三，并形成一個(gè)夾角重繩和水平，盡可能，不超過 45 度。 采用皮帶輪直徑，不小于電纜外徑的 20 倍。不管用什么方法，根據(jù)自行車，升降動(dòng)作應(yīng)平穩(wěn)而緩慢，提升時(shí)，中途有阻塞現(xiàn) 象，應(yīng)迅速查找原因，并消除它們，不能盲目地與一個(gè)強(qiáng)大的拉。 因此，自行車，應(yīng)先把自行車約 100的地面， 15～ 20車。為了觀察所有的機(jī)構(gòu)都是可靠的，在那之后，解除只有手機(jī)（絞車）和底層的固定必須可靠，在自行車的位置安裝應(yīng)預(yù)留安裝工作區(qū)，在自行車安裝工作，除了指揮人員和安裝人員，其他人都不允許進(jìn)入，以確保順利安裝工作安全。 行車的試驗(yàn)要求 自行車的安裝后，使用前應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)廠正式。測(cè)試應(yīng)當(dāng)由負(fù)責(zé)人承擔(dān)，測(cè)試的產(chǎn)品包括三個(gè)程序，只有在一個(gè)程序運(yùn)行松弛合格，方許到下一個(gè)測(cè)試程序。 在試驗(yàn)前應(yīng)檢查工作，調(diào)試人員檢查組裝機(jī)制是完整的，正確的，所有的緊固可靠，機(jī)構(gòu)是否有足夠的潤(rùn)滑油（脂）。和組件托盤是否固定安裝由于粗心造成的變形等。大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 18 頁(yè) 共 28 頁(yè) 6 自行車維護(hù) 動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù) (1) 鏈條： 作為傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，鏈條的清潔和潤(rùn)滑非常重要，一般騎行一周或100 公里里程，就要對(duì)鏈條進(jìn)行維護(hù)。如果是 9 速以上 鏈條，可以購(gòu)買鏈條活結(jié)扣，每次把扣打開，鏈條取下，取一個(gè)礦產(chǎn)水瓶裝適量煤油，鏈條放進(jìn)去，使勁兒搖一會(huì)兒，這樣就能很快把鏈條的污垢清理干凈，取出鏈條用布擦干，裝車。如果 9 個(gè)以上鏈條，因活結(jié)扣不好用，不建議用上述方法?？梢哉野研⊙浪?，一個(gè)小盒子里裝點(diǎn)煤油，可以用洗衣粉加洗滌精調(diào)配。然后用牙刷蕉著清洗劑把鏈條刷洗干凈，最后用棉布把鏈條擦干。到現(xiàn)在為止，鏈條的清洗就完成了。接下來(lái)就是潤(rùn)滑，潤(rùn)滑并不是說(shuō)油越多越好，一定要有個(gè)度，油少了達(dá)不到潤(rùn)滑效果，油多了，騎行過程中會(huì)黏上很多灰塵，會(huì)造成鏈條更快磨損。鏈條的上油原則 是“干飛濕鏈”，意思就是騎行時(shí)飛輪是干的。找一根帶針頭的針管，吸適量鏈條油，然后小心地在鏈條每個(gè)關(guān)節(jié)處滴一滴，截止滴完整個(gè)鏈條。這樣就完成了鏈條的維護(hù)。 (2) 飛輪和變速系統(tǒng)： 飛輪的清潔很簡(jiǎn)單，只需要刷洗干凈即可，可以使用煤油也可以使用洗衣粉和洗滌精調(diào)配液，清洗干凈后，一定要用棉布擦干。變速系統(tǒng)的好壞對(duì)騎行的操控度影響很大。導(dǎo)向輪不需要常拆洗維護(hù)，當(dāng)騎行的時(shí)候感覺干澀，噪音大時(shí)，再把后拔護(hù)板拆開，拿下導(dǎo)向輪，取較稀的潤(rùn)滑脂，均勻涂抹于導(dǎo)向輪銅套處。然后安裝導(dǎo)向輪就完成了。前拔后拔的維護(hù)主要是清理泥土，在關(guān)節(jié)處滴 點(diǎn)潤(rùn)滑油即可。有時(shí)一些車友不關(guān)心座椅，會(huì)導(dǎo)致變速系統(tǒng)非常干澀，這時(shí)取下變速線，用細(xì)紗布除去銹后，擦洗干凈，然后變速線放進(jìn)機(jī)油或液壓油中，侵一下，拿出控油，然后把變速線裝回，再試車，變速系統(tǒng)就恢復(fù)了當(dāng)初的流暢和靈敏了。 (3) 車架： 清洗車架可以用抹布蕉水淋到部件上，這樣黏在車架底下的泥塊遇到水會(huì)很容易變軟，這個(gè)時(shí)候只要再用布擦拭就可以輕易地去除污垢。不能用高壓水槍等去沖洗車上的污垢，因?yàn)檫@樣清洗，水容易進(jìn)入中軸或者鼓花里，影響零 件壽命。 此時(shí)需要注意一些車架上容易積泥的地方，比如中軸上五通的位置。在用清水洗掉車架上的泥水后，接下來(lái)在摸布上到少許洗潔精，手簡(jiǎn)單搓下就可以在車架上清洗。在遇到在車架上遇臟物的位置，只要輕輕地來(lái)回擦幾次車架就會(huì)干凈起來(lái)，通常不推存洗衣粉等強(qiáng)效的去污劑，因?yàn)樵S多單車都是鋁制材料，洗衣粉中會(huì)含有堿的成分會(huì)和鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，天長(zhǎng)日久會(huì)導(dǎo)致單車鋁的部分出現(xiàn)一些大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 19 頁(yè) 共 28 頁(yè) 顏色怪異的斑紋，所以柔性的去污劑洗潔精絕對(duì)是一個(gè)更好的選擇。輪座，車頭和座管， 在洗輪組的時(shí)候，可以選擇用刷鞋子的刷子蕉洗潔精刷外胎上的泥沙，而在洗車圈的時(shí)候，最好換 成粘有洗潔精的抹布，仔細(xì)抹車圈上剎車皮剎過得地方。輻條方面簡(jiǎn)單的擦洗即可。在洗完花鼓的時(shí)候同樣不要用高壓水管等去除洗潔精，只需簡(jiǎn)單淋過水后用干凈的抹布擦抹就可以了。洗座管和座包的 以后，要注意不要讓泥水順著坐管夾的縫流進(jìn)坐管里。在坐包底下往