可折疊自行車的設計含10張CAD圖帶開題

可折疊自行車的設計含10張CAD圖帶開題,可折疊,自行車,設計,10,cad,開題 折疊自行車的設計開題報告 一、選題的背景與意義： 折疊自行車，英文名字是folding bicycle。通常來說，在車架部分設置有車架折疊關節(jié)，此裝置可以將自行車的前輪及后輪對折。然后立管折疊關節(jié)可以改變自行車的高度。折疊后，自行車在長度及面積上，較折疊之前都會減少45%以上。在折疊的過程中，不會用到外來工具，用手動的方式即可將自行車折疊。展開時，鎖緊固定橫梁上的折疊機構便可以折疊騎行。 折疊自行車有很多優(yōu)點。1.有著超長的壽命，由于折疊后體積變小，可以放在家中或者汽車后備箱里，減少了日曬雨淋及被偷盜的風險。2.騎乘方便，無需借助任何工具，手動即可調整把手，坐墊的位置。由于輪盤飛輪的尺寸比加大，頻率相同時，速度會超過大輪徑普通車輛。3.一車多用，交通，休閑皆適宜。在假日中，可以將其放在汽車后備箱，這樣不僅享受到了汽車的便利，還可以感受到大自然中騎行的樂趣。 目前，在經濟發(fā)達的歐美國家中，折疊自行車占有很大的市場。很多人們都在家中備放折疊自行車，以備后用。而在我國，隨著近年來我國城市建設速度很快，邊遠地區(qū)有很多經濟開發(fā)區(qū)建筑，但是在短時間內沒有公交車深入，人們又不喜歡長時間的步行，所以，折疊自行車便成為非常方便的工具。由于它折疊后體積小，高層住戶在上下班坐電梯時可拎帶，在住宅狹小的民居中，可將折疊自行車放置于床下，不占居住面積，節(jié)省空間。 另一方面，人們生活水平的提高，健康與環(huán)保的意識已經超越了物質需求，作為短途的代步工具，具備其他交通工具不可替代的功能。是學生黨，上班族，老年人的理想選擇。根據發(fā)達國家自行車的發(fā)展經驗來看，我國處于經濟高速發(fā)展和轎車大量進入民居家庭的時代，自行車產業(yè)也會出現更大的機遇，折疊自行車以其獨一無二的特點，明顯符合我國人民的需要，所以，前景非常廣闊。 我們進行折疊自行車這項研究，希望利用所學的專業(yè)知識來解決折疊自行車設計過程中的相關問題，豐富自身對于折疊自行車的理解，并從這項研究和學習中提升自身知識水平與見解。 二、研究的基本內容與擬解決的主要問題： 設計可折疊自行車，完成總體設計，使之滿足以下要求 1.折疊自行車教普通自行車重量輕。2.折疊后體積變小。3，折疊后便于可用手拎，便于攜帶，不費力。4.展開后，輪距盡可能多地變大，穩(wěn)定性良好，車身尺寸合理，可調整，適用人群范圍大。5.折疊與展開方式簡單明了，操作程序應盡可能地不復雜。6.保證可以達到或稍低于正常自行車的騎速。7.材料質量良好，安全穩(wěn)定8.擁有較為豐富的色彩。 解決的主要問題： 1. 設計傳動機構。目前主要的傳動機構包括連桿傳動機構，渦輪蝸桿動機構，凸輪傳動機構，齒輪傳動機構，鏈傳動機構，帶傳動機構等等。 目前，在自行車領域中，鏈傳動及齒輪傳動應用較為廣泛。 2. 選擇合適的折疊器。 我們在大梁及車把折疊時，需用到折疊器。目前現有市場的折疊器多為鋼扣，插銷等形式的折疊器。使用時，先扣緊，然后再用小凸輪機構鎖死。這些折疊器普遍存在一個問題，就是折疊操作時間長，費時費力。個別折疊器重量較大，不規(guī)則，零件松動容易脫落。設計一個操作簡單，輕巧靈便的折疊器是必要的。 3. 車體的幾何尺寸計算 車體幾何尺寸計算在設計中占有很大的比重。通過查找資料及計算，確定自行車的各項參數及整體尺寸。首先選擇合理的原始數據，然后計算并確定設計參數。原始數據可能包括立管長度，下管與立管的交點，前叉傾角與前叉翹度，前管長度，傳動中心距及傳動速比等。 4. 車體的強度計算 當車體的幾何尺寸確定后，接下來便是校核車身強度，利用靜應力相似分析法計算彎矩，剪力，軸力等，由內力算出危險截面的應力。保證安全強度。 三、研究的方法與技術路線： 研究方法： 根據設計要求，確定折疊自行車的總體設計方案，選擇合適的傳動機構及折疊器。計算車身的幾何尺寸并校核車身強度。繪出折疊自行車的二維CAD圖紙及三維建模并檢驗。 技術路線： 借助文獻資料，CAD，Solidworks等軟件完成我的畢業(yè)設計。 四、研究的總體安排與進度： 2015年11月10日-2015年11月24日 網上選題 2015年11月25日-2016年1月24日 開題報告 文獻閱讀 2016年1月25日-2016年3月2日 論文框架 結構設計 2016年3月3日-2016年4月13日 完成中期部分論文 2016年4月14日-2016年5月16日 修改報告 完成論文并答辯 五、主要參考文獻： [1] 蔣旻昱 折疊自行車設計探討 上海海事大學 包裝工程 201306 [2] 程憲春 朱志偉 孫淑紅 折疊自行車設計研究 長春大學 中圖分類號：TB47 文章編號：1001-3563（2007）07-0161-03 20070601 [3] 陳懇 對折疊自行車的設計開發(fā)與思考 業(yè)界經緯 [4] 杜周勃 折疊車的調查與分析 長安大學工程機械學院 商品與質量 201108 [5] 梁莉 黃曉茹 折疊式自行車折疊器的設計 深圳大學 機電與控制工程學院 機械設計與研究2007專刊 [6] 楊滸 車架折疊機構位置設計 國家輕工業(yè)自行車質量監(jiān)督檢測常州站 [7] 李九成 折疊自行車車體的幾何計算 安陽自行車二廠 [8] 匡焱 折疊自行車的創(chuàng)新設計與研究 黃岡職業(yè)技術學院 行家論壇 [9] 張鎮(zhèn)生 楊仲民 自行車車體的強度研究 西北輕工業(yè)學院學報 [10]岳從風 自行車的強度研究 沈陽機電學院學報 [11] Michael.T.Sutherland，Calgary Folding bicycle constructed from plate frame elements Nov.24.2008 [12] Mihelic,Miko， Folding bicycle apparatus and method Jun.14.2004 指導教師審核意見： 指導教師簽名： 年 月 日 XXXXXX 設計(XXX) 折疊自行車的設計 所在學院 專 業(yè) 班 級 姓 名 學 號 指導老師 年 月 日 摘 要 折疊自行車，通常來說，在車架部分設置有車架折疊關節(jié)，此裝置可以將自行車的前輪及后輪對折。然后立管折疊關節(jié)可以改變自行車的高度。折疊后，自行車在長度及面積上，較折疊之前都會減少45%以上。在折疊的過程中，不會用到外來工具，用手動的方式即可將自行車折疊。展開時，鎖緊固定橫梁上的折疊機構便可以折疊騎行。 折疊自行車有很多優(yōu)點。1.有著超長的壽命，由于折疊后體積變小，可以放在家中或者汽車后備箱里，減少了日曬雨淋及被偷盜的風險。2.騎乘方便，無需借助任何工具，手動即可調整把手，坐墊的位置。由于輪盤飛輪的尺寸比加大，頻率相同時，速度會超過大輪徑普通車輛。3.一車多用，交通，休閑皆適宜。在假日中，可以將其放在汽車后備箱，這樣不僅享受到了汽車的便利，還可以感受到大自然中騎行的樂趣。 關鍵詞：自行車，折疊式自行車，健身，機械設計 Abstract Folding bicycle, generally speaking, the frame section is provided with a folding frame joints, this means you can bike front and rear wheel fold. Then fold the riser joints can change the height of the bicycle. After folding bike on the length and area than before folding will decrease more than 45%. In the folding process, not used external tool to manually folding bike way. When expanded, the folding mechanism lock fixed on the beam can be folded riding. ??Folding bike has many advantages. 1. has a long life due to smaller size when folded, it can be placed in the home or in the car trunk, the sun and rain and reduce the risk of being stolen. 2. riding convenience, the handle can be adjusted without using any tools, hand, seat position. Since Roulette flywheel than increase the size, frequency is the same, the speed will be more than the ordinary large wheel diameter vehicle. 3. a multi-purpose vehicle, transportation, leisure are appropriate. In the holiday, you can put it in the car trunk, so that not only enjoy the convenience of a car, you can also feel the pleasure of riding in nature. Keywords: bicycles, foldable bicycles, fitness, mechanical design 29 目 錄 摘 要 II Abstract III 目 錄 IV 第1章 緒論 1 1.1 選題的背景與意義 1 1.2 折疊自行車概述 1 1.2.1 折疊自行車簡述 1 1.2.2 折疊自行車的特點 2 1.2.3 折疊自行車的分類 2 1.2.4 折疊自行車連接件的應用 3 1.3 折疊自行車在國內和國外的情況 3 1.4 折疊自行車的設計趨勢 4 1.4.1 便攜化設計 4 1.4.2 人性化設計 4 第2章 自行車總體設計 5 2.1 設計原則 6 2.2 人機工程設計 7 2.3 影響自行車性能的人體因素 9 2.4 自行車設計結構要素分析 11 2.5 人一車動態(tài)特性分析 13 2.6 折疊式自行車的構成 14 2.7 折疊式自行車方案設計 15 第3章 折疊式自行車主要計算 16 3.1功率的計算 16 3.2 傳動比 16 3.3 前后鏈輪之間的鏈傳動設計 17 3.3.1 設計要求 17 3.3.2 設計過程 17 3.4 軸的設計 19 3.4.1鏈輪上力的計算 19 3.4.2材料 19 3.4.3計算軸的最小直徑 19 3.4.4軸的結構設計 19 3.5軸的校核 20 3.6鍵的校核 20 3.7 軸承的校核 21 第4章 三維圖的設計 23 4.1 車把組件 23 4.2 車架 23 4.3 前輪組件 24 4.4 后輪組件 24 4.5 座椅組件 25 4.6 鏈條組件 25 4.7 整車裝配 26 結 論 27 參考文獻 28 致 謝 29 第1章 緒論 1.1 選題的背景與意義 折疊自行車，英文名字是folding bicycle。通常來說，在車架部分設置有車架折疊關節(jié)，此裝置可以將自行車的前輪及后輪對折。然后立管折疊關節(jié)可以改變自行車的高度。折疊后，自行車在長度及面積上，較折疊之前都會減少45%以上。在折疊的過程中，不會用到外來工具，用手動的方式即可將自行車折疊。展開時，鎖緊固定橫梁上的折疊機構便可以折疊騎行。 折疊自行車有很多優(yōu)點。1.有著超長的壽命，由于折疊后體積變小，可以放在家中或者汽車后備箱里，減少了日曬雨淋及被偷盜的風險。2.騎乘方便，無需借助任何工具，手動即可調整把手，坐墊的位置。由于輪盤飛輪的尺寸比加大，頻率相同時，速度會超過大輪徑普通車輛。3.一車多用，交通，休閑皆適宜。在假日中，可以將其放在汽車后備箱，這樣不僅享受到了汽車的便利，還可以感受到大自然中騎行的樂趣。 目前，在經濟發(fā)達的歐美國家中，折疊自行車占有很大的市場。很多人們都在家中備放折疊自行車，以備后用。而在我國，隨著近年來我國城市建設速度很快，邊遠地區(qū)有很多經濟開發(fā)區(qū)建筑，但是在短時間內沒有公交車深入，人們又不喜歡長時間的步行，所以，折疊自行車便成為非常方便的工具。由于它折疊后體積小，高層住戶在上下班坐電梯時可拎帶，在住宅狹小的民居中，可將折疊自行車放置于床下，不占居住面積，節(jié)省空間。 另一方面，人們生活水平的提高，健康與環(huán)保的意識已經超越了物質需求，作為短途的代步工具，具備其他交通工具不可替代的功能。是學生黨，上班族，老年人的理想選擇。根據發(fā)達國家自行車的發(fā)展經驗來看，我國處于經濟高速發(fā)展和轎車大量進入民居家庭的時代，自行車產業(yè)也會出現更大的機遇，折疊自行車以其獨一無二的特點，明顯符合我國人民的需要，所以，前景非常廣闊。 我們進行折疊自行車這項研究，希望利用所學的專業(yè)知識來解決折疊自行車設計過程中的相關問題，豐富自身對于折疊自行車的理解，并從這項研究和學習中提升自身知識水平與見解。 1.2 折疊自行車概述 1.2.1 折疊自行車簡述 折疊自行車是一種可以改變自身大小體積的便攜式交通工具。通過車身上的折疊器，縮小車身大梁的體積，前輪和后輪疊在一起然后再調整車身上的支撐鋼管，降低車身的高度，腳踏板可可以折疊。折疊后，體積縮小至原體積的55%左右。折疊后，可放置于汽車后備箱，可手提至地鐵車廂中，輕巧靈便。 1.2.2 折疊自行車的特點 如果站在使用者的角度考慮，那么折疊自行車需要滿足以下特點。（1）較輕的質量。（2）自行車折疊后，體積變小，形狀規(guī)則，便于安放和提取。（3）折疊后可用手拖行。（4）使用時，展開后輪距應盡量地變大，擁有良好的縱向穩(wěn)定性，合理的車身尺寸，給予騎行者輕松舒適的騎行環(huán)境，擁有較大的調整范圍以便于滿足更多人群的需要。（5）車速應盡量等同于普通自行車騎行時的車速。（6）折疊，展開應方便，不需借用外部工具，不需費很大力。（7）材料質量良好，擁有絕佳的安全性能，折疊鉸鏈要有較高的加工精度以保持長時間騎行的穩(wěn)定性。（8）豐富的色彩。 1.2.3 折疊自行車的分類 根據折疊方式的不同，折疊自行車大致分為以下幾類。 （1） 車架大梁折疊式自行車 目前來看，市場上最主要的折疊方式便是車架大梁折疊，通過折疊器，將大梁在腳踏板的中央對折，使前后輪并在一起，腳踏板可以豎立放置，座管及頭管上有伸縮裝置，可以改變折疊自行車的高度，從而達到減小自行車體積的目的。這種折疊方式多采用鉸鏈鏈接，鉸鏈鏈接是曲面之間互相接觸，屬于低副。倘若設定承受載荷相同，鉸鏈所承受的壓力相對較低，故可以傳遞較大的力。大梁在自行車中起著支撐作用，鉸鏈鏈接可以滿足強度需求。 車架大梁折疊自行車體積較大，折疊后體積略高于原體積的50%，重量相對于其他類折疊自行車較重，不便攜帶，通常置于汽車后備箱，火車等地。由于體積與普通自行車相似，車輪仍選擇大輪（或略小于普通車輪），可以保證舒適度。 （2） 前后叉折疊式自行車 前后叉折疊屬于一種新型的折疊方式。相對于車架大梁折疊，前后叉折疊式自行車在折疊后，體積更小，車輪依然可以在地面滾動，便于人們手拎攜帶。但是，前后叉折疊方式特殊，穩(wěn)定性一般，載重較低。由于為了折疊后體積變得更小，故采取安裝小輪。同時，由于輪徑偏小，速度相對于普通自行車較慢，騎行略費力，道路適應能力低下（地面粗糙度要很小才適合），騎行舒適度一般。 （3） Strida折疊自行車 這種折疊方式與前后叉折疊相似。不同的是，此款折疊自行車采取的是特殊前后叉結構，前后叉在兩個平面。這樣折疊后，自行車的前輪和后輪不用前后緊貼，而是并排放置，更減小了自行車折疊后的體積。與前后叉折疊式自行車相似，車輪可在地面滾動，便于拖行。同樣由于折疊方式，采取小輪安裝，車速較慢，道路適應能力底下，騎行舒適度一般。 (4)旅行箱式折疊自行車 旅行箱式折疊自行車是目前為止，在全球范圍內最徹底的折疊方式，開啟和折疊會在十幾秒內完成。折疊后，形狀規(guī)則，自行車可以像行李箱一樣自由拖動，重量輕，約8-9kg，時速可達20km。 (5)A-bike折疊自行車 A-bike折疊自行車由英國設計師克萊夫·辛克萊爾伯爵設計，由于展開后，車身呈A字型，故稱為A-bike，它的車架由強化玻璃纖維制造，重量僅5.5公斤，折疊后體積可縮小為0.03立方米，被稱為世界上最輕的自行車。由于折疊方式，A-bike采用小輪安裝，路面適應能力較差。若要保持較高的車速，需設計多級傳動。另外，車身不可安裝變速系統，騎行較費力。 1.2.4 折疊自行車連接件的應用 （1）鉸鏈結構：鉸鏈結構是面與面的接觸，是低副鏈接，可以承受較大的載荷。但是在運動過程中，可能出現慣性力失衡的現象，從而使機構的動載荷增加，穩(wěn)定性變差，只適用于低速場合。 (2)偏心凸輪：曲面接觸，結構緊湊，潤滑性能及摩擦性能較為優(yōu)秀，適用性強。 （3）軸承：軸承可以使軸無法平動，只能轉動。軸承起支撐作用，主要承擔徑向載荷。所以軸承提高了軸的承載能力，提高材料的強度。但是在轉動過程中，極易因摩擦而產生磨損，從而導致穩(wěn)定性變差。 1.3 折疊自行車在國內和國外的情況 折疊自行車起源于歐洲，在1892年，法國富豪Charles Morel發(fā)明第一臺折疊自行車，一時名聲大噪，隨后1895年，法國出現第一家折疊自行車專賣店，不過當時折疊自行車多用于軍事用途，隨后很多公司均紛紛效仿生產折疊自行車，已知的企業(yè)有Styria（奧地利）Dursley-Pederson(英國)，Seidel&Naumann（德國）等。19世紀50年代，折疊自行車發(fā)展?jié)u緩，主要是因為機車盛行。不過在19世紀60年代，折疊自行車的熱情死灰復燃，引爆的原因是因為1962年面市的英國AM車（Moulton Bicycle）。隨后，折疊自行車變得流行，世界各國數十家企業(yè)競相生產，折疊自行車進入了一個新的時代。目前，世界上生產折疊自行車的廠家超過100家，且不斷增加，折疊自行車的市場也越來越大。 而在我國，折疊自行車仍處于起步階段。不過隨著社會的發(fā)展，環(huán)境與健康問題日益嚴重，擁堵的交通給人們也帶來了極大的困擾，人們迫切地需要一種靈巧輕便的交通工具。而折疊自行車恰好滿足這些要求。越來越多的人在短途代步時選擇折疊自行車，不僅減少環(huán)境污染，不懼交通擁堵問題，而且攜帶，停放都很方便。在假日旅游中，很多人都將折疊自行車放入汽車后備箱，騎行時再取出。這種健康的生活方式吸引了很多人。所以，折疊自行車在我國有著良好的發(fā)展前景。 1.4 折疊自行車的設計趨勢 1.4.1 便攜化設計 由于折疊自行車在生活中經常攜帶，所以它應該滿足輕巧，靈便的特點。并且要考慮穩(wěn)定性，貼合性及重力傳遞合理性。為了更好地實現設計需求，應該合理設計產品形態(tài)。在折疊自行車規(guī)劃設計的過程中，應該盡量保持折疊后具有規(guī)則的形態(tài)，傳動裝置折疊后可以隱藏于車體內部。不僅為了美觀，也是為了便于攜帶。 1.4.2 人性化設計 隨著人們對產品要求的提高，設計折疊自行車時，應考慮產品適應人與環(huán)境的要求。無論是輔助部分，還是功能主體部分，都應該達到人性化的設計要求。同時，要有個性化的造型及符合人體結構的造型，提升使用者的舒適度。例如，旅行箱式折疊自行車，相對于車架大梁折疊式自行車，就顯得輕松許多，不過更理想的情況是可以考慮將折疊自行車設計成手推車等，使之融入到日常生活里 第2章 自行車總體設計 設計可折疊自行車，完成總體設計，使之滿足以下要求 1.折疊自行車教普通自行車重量輕。2.折疊后體積變小。3，折疊后便于可用手拎，便于攜帶，不費力。4.展開后，輪距盡可能多地變大，穩(wěn)定性良好，車身尺寸合理，可調整，適用人群范圍大。5.折疊與展開方式簡單明了，操作程序應盡可能地不復雜。6.保證可以達到或稍低于正常自行車的騎速。7.材料質量良好，安全穩(wěn)定8.擁有較為豐富的色彩。 解決的主要問題： 1. 設計傳動機構。目前主要的傳動機構包括連桿傳動機構，渦輪蝸桿動機構，凸輪傳動機構，齒輪傳動機構，鏈傳動機構，帶傳動機構等等。 目前，在自行車領域中，鏈傳動及齒輪傳動應用較為廣泛。 2. 選擇合適的折疊器。 我們在大梁及車把折疊時，需用到折疊器。目前現有市場的折疊器多為鋼扣，插銷等形式的折疊器。使用時，先扣緊，然后再用小凸輪機構鎖死。這些折疊器普遍存在一個問題，就是折疊操作時間長，費時費力。個別折疊器重量較大，不規(guī)則，零件松動容易脫落。設計一個操作簡單，輕巧靈便的折疊器是必要的。 3. 車體的幾何尺寸計算 車體幾何尺寸計算在設計中占有很大的比重。通過查找資料及計算，確定自行車的各項參數及整體尺寸。首先選擇合理的原始數據，然后計算并確定設計參數。原始數據可能包括立管長度，下管與立管的交點，前叉傾角與前叉翹度，前管長度，傳動中心距及傳動速比等。 4. 車體的強度計算 當車體的幾何尺寸確定后，接下來便是校核車身強度，利用靜應力相似分析法計算彎矩，剪力，軸力等，由內力算出危險截面的應力。保證安全強度。 2.1 設計原則 自行車的設計尺寸是根據人體尺寸來設計的,各個部分的定位均參照人體尺寸。人體的主要尺寸:國標GB10000-1988給出身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項主要尺寸數據。 下表是我國成年人人體主要尺寸和坐姿人人體尺寸(摘自GB10000-1988《中國成年人人體尺寸》): 主要尺寸 男(18～60歲) 女(15～55歲) 百分位數 5 50 95 5 50 95 身高 1583 1678 1775 1484 1570 1659 體重∕kg 48 59 75 42 52 66 上臂長 289 313 338 262 284 308 前臂長 216 237 258 193 213 234 大腿長 428 465 505 402 438 476 小腿長 338 369 403 313 344 376 坐姿尺寸 男(18～60歲) 女(15～55歲) 坐高 858 908 958 809 855 901 坐姿頸椎 615 657 701 579 617 657 坐姿眼高 749 798 847 695 739 783 坐姿肩高 557 598 641 518 556 594 坐姿肘高 228 263 298 215 251 284 坐姿大腿 112 130 151 113 130 151 坐姿膝高 456 493 532 424 458 493 小腿加足 383 413 448 342 382 405 坐深 421 457 494 401 433 469 臀膝距 515 554 595 496 529 570 坐姿下肢 921 992 1063 851 912 975 表 我國成年人人體主要尺寸和坐姿人體尺寸 設計要點： 1. 座的形式與尺度及其功用有關 2. 座材的尺度必須參照人體測量學數據確定 3. 身體的主要重量應由臀部坐骨結節(jié)承擔 4. 座材前緣處，大腿與自行車之間壓力應盡量減小 5. 腰椎下部應提供支承，設置適當的靠背以降低背部緊張度 6. 器材墊必須有足夠的墊料和適當的硬度，使其有助于體重壓力均勻地分布于坐骨結節(jié)區(qū)域 組成自行車的功能是供人騎行，騎自行車的人方面發(fā)揮職能作用，因為這是在自行車完全有道理的一部分。因此，在車輛系統的配置側，其中，車輛系統，一個人可以在騎車時的車輛接口圖1-1用于分析之間的關系。 2.2 人機工程設計 1、人與支撐部件的關系 圖1-1 人-車界面關系 支撐構件主車架，前叉，鞍座和車把是自行車的車架上。其他部分，以實現自行車的功能，并支持，以保證在自行車彼此的完整性部分固定到正確的位置。這樣的位置和大小，以及它們之間的關系，和人機關系，如駕駛者的位置和肌肉運動，并具有一個馬鞍，設計參數從手柄幀。 2，人與受力部件之間的關系 力接收元件主要是一個腳蹬和曲柄。功率是由騎車人的腳雙踏板作用力產生曲柄旋轉下肢運動。為了使人省力和有舒適感，必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關系上下功夫，即研究人體下肢肌肉的收縮運動與曲柄轉動之間的能量轉換問題。 3、人與傳動部件關系 傳動部件主要是滾珠、鏈條和鏈輪。通過驅動鏈條和鏈輪在后輪，人民的力量，和自行車前進。傳輸設計的一個重要組成部分，有一個高的傳輸效率和傳動機構的可靠性，這是可轉向。和恒定強度，使用較大的輸出功率固定一個高的傳輸效率。 4、人與工作部件關系 工作部件就是車輪，即車圈、輪胎等。一些工作是輪輞和輪胎的車輪。大部分的輪胎，數量為固體和膨脹。另一方面，騎車人肌肉的車輪被轉換為有效地前進，其中駕駛員的握力被轉換成由接地單元產生的制動力的同一接地力。自行車，例如制動器的設計和傳輸的每個部分的大小，如果應該集中相干工作騎手的發(fā)射功率，以便具有一個大小和握手適合駕駛員剎車制動適當的制動力可用于設計，它不會產生它時引起的故障足夠的制動力。 2.3 影響自行車性能的人體因素 影響自行車性能的人體因素很多，如圖1-2 所示?，F主要分析下述幾點： 1．人的體格因素 以身高 H 為基本因素，其它成比例的比例特性體H3。這樣手臂，腿部，高度和扭矩成正比的長度和氣管的響應于H，接頭中心，幅度的骨，例如通過一個步幅，肌肉，主動脈，和中斷牙槽骨表面積的生成的區(qū)域，可以認為是成比例的H 2。肺功能檢查等，血容量，心臟的能力，可視為比例和H3。作為力的函數成正比，物理沖擊的輸出性能，理論上是成正比的速度跳躍的能力和H，正比于H2和H3的能力。然而，實際上每個人不同的體質，在許多情況下，超過20％的偏差英寸。 2．人的下肢肌力 自行車騎行的原動力，騎自行車為主，到的下肢肌力，驅動力的車手。機械能騎自行車的人，肌肉骨骼內部的化學能量，肌肉收縮。自行車踏板的旋轉被輸出的腿部肌肉的收縮來實現，一般地，它表示較長腿是一個人的青睞較短腿。通過訓練目標的人，約每40--50N平方厘米所產生的力，通過肌肉收縮基本上正比于肌肉的橫截面面積可被增加至65N 。 圖1-2 影響自行車性能的人體因素 　　3．人的輸出功率 人的功率輸出，騎在一個位置的期間和所述速度比改變時，將改變騎手的體質，如強度。平均成年男性的最大輸出功率可接著用10秒，約0.7馬力（0.51千瓦）。如果很長一段時間，其值要小得多，這是一個持續(xù)的LH，只有約1.0至0.7馬力（0.07至0.15千瓦）。 4．人的腳踏速度 騎自行車，在許多情況下，保持一定的關系的節(jié)奏人類心臟的跳動，這是非常有節(jié)奏。健康的心臟60R，70次/分鐘，打輪換的節(jié)奏一般腳/分鐘是比較合適的。它被設計為確定常規(guī)設計參數的速度。 5．人的平衡機能 平衡車手本身是影響摩托車，當缺乏平衡的功能，它甚至更好的運動性能自行車行駛平穩(wěn)性能的一個重要因素，業(yè)績我們之間良好的平衡如果有，就能夠覆蓋自行車的設計這些缺陷。 6．人的手和握力 影響剎車性能的人的因素主要是人的手和影響的人為因素，男人和女人，成人和兒童的主要的制動性能的把手，手柄的大小是不一樣的。根據長期應用測試手閘，而不會引起疼痛，就能獲得必要的減速的希望只有約10％的最大握力。 7 ．人的疲勞 人體疲勞和疼痛是對騎車出力性能的不利因素，其產生原因有人體因素，也有自行車結構因素。疲勞和疼痛一般是由于部分肌肉負擔過大，騎車姿勢不合適，以及體重對鞍座的體壓分體不合適等引起的。此外，影響出力因素還有人的最大攝氧量。 2.4 自行車設計結構要素分析 影響自行車性能的因素除了上述人的因素外，還有許多機械因素，如圖1-3所示。為了獲得自行車較佳的性能，必須把人的因素與機械因素有機地結合起來，以使人一車協調。為此，著重分析與人體相關的結構要素。 1．速比 鏈輪直徑比和匹配鏈輪齒輪比的大小一般控制在2.3至4.0。你可以得到一個關系時，使用率為騎??在動力和必要的所需的速度。右比率，如果它太小，無論怎樣人的力量，因為它不下降時，它已被充分提高的速度，我們會得到大的輸出功率。另外一個小的比例，規(guī)定的曲軸速度下，需要騎行速度（后輪速度）號如果該比例過大，所需要的踏板力，很容易是一個大規(guī)模人們作出累。最大強度，期待曲軸點擊負擔肌肉的10％左右，選擇速度和比例，以保持恒定的連續(xù)騎行取得了良好的效果。 2．曲柄長度 從杠桿的一般原則傳統自行車的設計要考慮較少人類研究，。曲柄過長后，有必要以增加的距離到前擋泥板踏板前軸的中心軸線，以便不擊中（前部中心到中心的距離）。這對汽車的正確姿勢產生影響，勢必增加幀，人會感到疼痛的腰部。如果為了在高度和腿的長度曲柄的長度考慮，可以使儲蓄和舒適性。通常曲柄長度的基準，取人體身長的 1／10 ，也相當于大腿骨長的 1／2 。 3 ．三接點位置 正確的騎車姿勢，是由騎車人和自行車三個接點位置決定的，如圖1-4(a）中所示的鞍座位置 A 、車把位置B 、腳蹬位置C 。按三點調整法，AB 和AC 約等，一般 AB = ( AC 一 3 ) cm , A點略低于B點，約為5cm 。 圖1-3 影響自行車的機械因素 4 ．鞍座位置 鞍座裝得過低，騎行時雙腳始終呈彎曲狀態(tài)，腿部肌肉得不到放松，時間長了就會感到疲軟無力；鞍座裝得過高，騎行時腿部的肌肉拉得過緊，腳趾部分用力過多，雙腳也容易疲勞。騎車時適當的用力部位是腳掌。設計或校正鞍座位置高低最常用的方法，這是因為，如可以是鏈輪組件的指針軸的中指觸摸適當，是使腋臂的中央部分的鞍的中部附近。各種尺寸的長身體的邀請確定性中指的中心腋下長度，鞍座的高度可以大致確定，我們有一個特定鏈路。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動，否則都不利于騎行，如圖1-4 ( b ）、（ c ）所示。 5 ．車閘 設計，將打開力以握力，以適應和柵極停止，手掌大小的制動力和速度。帶剎車制動靈敏度高，還增加增加比例制動力電源。制動力，如果某種程度的制動作用達到不發(fā)生，則表示突然制動設計不當，將被啟用。如果你想在緊急情況下，減速和理想的制動動力的情況下進行操作見表1-1。 。 圖1-4自行設計的結構要素 表1-1　理想的施閘力和減速度 閘把施閘力/N 相對握力% 減速度 說明 60 350 500 10 70 100 0.1g 0.6g 0.8g 控制下坡速度 全剎車 緊急全剎車 注：g=9.8m/s2 2.5 人一車動態(tài)特性分析 1 ．動態(tài)穩(wěn)定性 穩(wěn)定自行車，運動的穩(wěn)定性的方法是動態(tài)平衡的穩(wěn)定性。如圖1-5，穩(wěn)定性和循環(huán)的動態(tài)穩(wěn)定的行動，包括在穩(wěn)定的周圍直的方向，它是（a）中。顯然，穩(wěn)定性，對安全駕駛特性是至關重要的。 2．力學特性 行駛在地面條件自行車，它具有作用的力線與通過輪胎自行車地面（和車輛重量）的接觸點的橫向力（余量的離心力）的總重量左右。此，當騎乘者作為理所當然的事，但是具有適合于這種樣式的自行車的更重要的機械性能的結構。 3 ．轉向特性 自行車轉彎時出現的3種不同狀態(tài)： 圖1-5 人-車系統動態(tài)特性 傾斜角在里面人體和是相同的。也就是說，（B），如圖1-5所示，當，騎手和車身中心線重合的中心線，可以轉動的自行車，即所謂的傾斜旋轉，騎手傾斜角度，比在新車時的傾斜角度，在這一點上，參考圖，轉動所謂向內旋轉（C）的更大。。騎車者比的汽車時的傾斜角度的傾斜角度，請再參考該圖，把所謂的外傾轉動，見圖(d)。 2.6 折疊式自行車的構成 折疊式自行車的整體構成由以下幾大模塊： (1).車身 在行駛中，車身的造型對整個行駛的效率有著很大的影響，因為車身的造型直接影響到的是行進的阻力。此處設計的水陸自行車的車體造型也已達到最小阻力位佳，通過流體力學，我們可以針對各種造型在水中行進時所受的阻力進行分析，核定最佳造型設計以達到最佳運動效率。 (2).傳動系統 通過機械設計我們可以比較確切的分析各種傳動系統的傳動關系進而計算出總傳動系統的傳動效率進行核算。 (4).導向機構 正常直線行駛時，導向機構應不構成阻力，設計的導向機構應簡單便捷為好。 2.7 折疊式自行車方案設計 目前自行車設計各式各樣，這里的設計主要從傳動系統方面來結合設計。分析以上性能需求，并根據本設計需要，針對推傳動系統的的設計提出以下方案的特點及創(chuàng)新: 1. 該方案采取大量三角形結構，從而確保該產品的穩(wěn)定性及耐用性 2.鏈條傳動使動力能更好的傳遞，達到省力的效果。 3. 該產品擁有儲物箱等人性化設計，提高了該產品的實用性。 4. 轉向由前輪控制轉向，并有通過鏈輪帶等轉向機構驅動轉向。 第3章 折疊式自行車主要計算 3.1功率的計算 1、輸入功率的計算 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（ 0.51 kw ) ，但只能能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh ，大約只有 1.0-0.7馬力（0.07-0.15kw）。自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關系。健康人的心臟跳動為70 次／min ，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉動較為合適。設計時以這一常用速度來確定相關設計參數。但本次設計內容為一休閑式娛樂工具，故對體力要求不能有過多要求。我們根據腳踩蹬的力量來計算在娛樂為主的休閑前提下的輸出功率 。 以此為參考，正常人踩蹬自行車的力量約為30~40N,娛樂情況下我們估算為30N，踩蹬速度適當的取為1轉/秒， 故本次設計的人的輸出功率為 （180mm為一般自行車的踩踏杠的長度）。 2、 傳動效率 查《機械設計手冊》得： 踩踏關節(jié)的損失：=0.97 鏈傳動的損失：=0.96 滾動軸承：= 軸系效率：=0.98 由以上算出的總的傳動效率： ==0.83 所以明輪的輸出功率為 3.2 傳動比 根據傳動比的一般分配原則，我們應該使各級傳動的承載能力接近相等，考慮到在騎乘自行車時一般分配的傳動比為2.5左右，為了適應和習慣在陸地上的運動習慣及降低生產成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動比為2.5的傳動比。 3.3 前后鏈輪之間的鏈傳動設計 3.3.1 設計要求 確定鏈條型號、鏈節(jié)數、排數、鏈輪齒數、、鏈輪結構、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、潤滑方式、張緊裝置 已知設計條件：低速平穩(wěn)運轉，傳遞功率,主動鏈輪轉速，從動鏈輪轉速，傳動2.5。 3.3.2 設計過程 （1）選擇鏈輪齒數、 在17-114之間選取齒數。 （2）計算當量的單排鏈的計算功率 根據鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數和鏈條排數，將鏈傳動的功率修正為當量的單排計算功率 ，查《機械設計》表9-6得 ，查《機械設計》圖9-13得 ，由于是單排鏈，所以 故 （3）設出鏈條型號和節(jié)距 鏈條型號根據當量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉速從相關引用書本可找出。從相關引用書本來設定鏈條節(jié)距p 。 設出鏈條型號為：08A 設出鏈條節(jié)距為：12.7 （4）算出鏈節(jié)距、中心距 預設中心距，按下式子計算鏈節(jié)數 將圓整為偶數 鏈傳動的最大中心距為： 式子里，---中心距計算系數，找書查到值=0.24907 （5）計算鏈速，確定潤滑方式 根據鏈速V，查《機械設計》圖9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑 （6）計算鏈傳動在軸上的壓軸力 有效圓周力N 壓軸力==1.10x59.49=65.439 N （7）設計總結 鏈輪 大鏈輪 小鏈輪 齒數 45 18 分度圓直徑() 181.43 73.41 齒頂圓直徑() 186 80.00 齒根圓直徑() 173.51 65.49 分度圓弦齒高() 3.00 4.00 齒側凸緣直徑() <164.25 <58.71 節(jié)距() 12.7 軸間距() 623.148 鏈長() 1270 鏈節(jié)數() 130 鏈速() 0.57 鏈號 08A 3.4 軸的設計 3.4.1鏈輪上力的計算 軸上傳遞的功率=X0.96X0.97X0.97=30.63 w 轉矩=9550000=9550000x30.63/150=1950110N.mm 3.4.2材料 可選軸的材料為45鋼，調質處理。 3.4.3計算軸的最小直徑 查《機械設計》表15-3可取=120， 由于軸的直徑小于100mm，且由3個鍵槽，故將軸徑增加15%，即 d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm 將軸徑圓整為標準直徑，取d=10 mm 3.4.4軸的結構設計 1、軸的外形結構 2、根據軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。 （1）、根據飛輪內徑可得d67=30 mm，根據飛輪的寬度可得出L67=20 mm，右側采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。 （2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據裝配關系取L45=L910=15 mm 。 （3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據裝配關系，計算得L56=L89=383 mm 。 （4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據裝配關系，計算得L23=L910=33 mm。 （5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機械設計手冊》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預緊，故取L12=L1213=19 mm。 （6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據裝配關系計算得出，L34=L1011=40 mm。 至此已經確定了軸的各段長度和直徑。 3.5軸的校核 需要驗算傳動軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗算傾角時，若支撐類型相同則只需驗算支反力最大支撐處傾角；當此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時，則齒輪處傾角不必驗算。驗算撓度時，要求驗算受力最大的齒輪處，但通常可驗算傳動軸中點處撓度（誤差<%3）. 當軸的各段直徑相差不大，計算精度要求不高時，可看做等直徑，采用平均直徑進行計算，計算花鍵軸傳動軸一般只驗算彎曲剛度，花鍵軸還應進行鍵側擠壓驗算。彎曲剛度驗算；的剛度時可采用平均直徑或當量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡支梁，其撓度和傾角計算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號，在同一平面上進行代數疊加，不在同一平面上進行向量疊加。 ：通過受力分析， 最大撓度： 查【1】表3-12許用撓度； 。 3.6鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【4】表6-2查的許用擠壓應力,取其中間值，。鍵的工作長度，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度。由【4】式（6-1）可得 可見連接的擠壓強度足夠了，鍵的標記為： 3.7 軸承的校核 ⑴、軸軸承的校核 Ⅰ軸選用的是深溝球軸承6206，其基本額定負荷為19.5KN, 由于該軸的轉速是定值，所以齒輪越小越靠近軸承，對軸承的要求越高。根據設計要求，應該對Ⅰ軸未端的滾子軸承進行校核。 ②軸傳遞的轉矩 ∴ 受力 根據受力分析和受力圖可以得出軸承的徑向力為: 在水平面： 在水平面： ∴ ④因軸承在運轉中有中等沖擊載荷，又由于不受軸向力，【4】表13-6查得載荷系數，取，則有： ⑤軸承的壽命計算:所以按軸承的受力大小計算壽命 故該軸承6206能滿足要求。 ⑵、其他軸的軸承校核同上，均符合要求。 第4章 三維圖的設計 4.1 車把組件 圖4.1　車把組件 4.2 車架 圖4.2　車架 4.3 前輪組件 圖4.3　前輪組件 4.4 后輪組件 圖4.4　后輪組件 4.5 座椅組件 圖4.5　座椅組件 4.6 鏈條組件 圖4.6　鏈條組件 4.7 整車裝配 圖4.7　整機裝配 結 論 經過幾個月的努力，通過這次的畢業(yè)設計，我對機電一體化系統設計方案的擬定有了一定的認識，機械傳動部件的選用原則，機械傳動部件設計計算方案的原理等方面都有了一定的認識。并且在指導老師和同學的幫助下完成了此次折疊式自行車的畢業(yè)設計，從最開始查找各種關于本次畢業(yè)設計的資料到確定總體方案，機械傳動部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個學習的過程，更是一個實踐的過程。此次設計，我認為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學習，時刻學習；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。 在大學四年當中，我接觸和吸收了大量機械知識，通過此次的畢業(yè)設計設計，讓我能有機會把學到的理論知識用到實踐中。在今后的學習生活中，這次畢業(yè)設計的經歷將起到重要幫助作用，通過設計使我更加接近生產實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關機械設計方面的知識。 參考文獻 [1] 蔣旻昱 折疊自行車設計探討 上海海事大學 包裝工程 201306 [2] 程憲春 朱志偉 孫淑紅 折疊自行車設計研究 長春大學 中圖分類號：TB47 文章編號：1001-3563（2007）07-0161-03 20070601 [3] 陳懇 對折疊自行車的設計開發(fā)與思考 業(yè)界經緯 [4] 杜周勃 折疊車的調查與分析 長安大學工程機械學院 商品與質量 201108 [5] 梁莉 黃曉茹 折疊式自行車折疊器的設計 深圳大學 機電與控制工程學院 機械設計與研究2007?？? [6] 楊滸 車架折疊機構位置設計 國家輕工業(yè)自行車質量監(jiān)督檢測常州站 [7] 李九成 折疊自行車車體的幾何計算 安陽自行車二廠 [8] 匡焱 折疊自行車的創(chuàng)新設計與研究 黃岡職業(yè)技術學院 行家論壇 [9] 張鎮(zhèn)生 楊仲民 自行車車體的強度研究 西北輕工業(yè)學院學報 [10]岳從風 自行車的強度研究 沈陽機電學院學報 [11] Michael.T.Sutherland，Calgary Folding bicycle constructed from plate frame elements Nov.24.2008 [12] Mihelic,Miko， Folding bicycle apparatus and method Jun.14.2004 [13] 鄒慧君主編《機械原理課程設計手冊》 高等教育出版社1998 [14] 趙松年主編《現代機械創(chuàng)新產品分析與設計》 2000 [15] 楊家軍主編《機械系統創(chuàng)新設計》 華中理工大學出版社2000 致 謝 本次畢業(yè)設計，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。XX老師淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度、平易近人的作風和認真負責的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從XX老師處我們學到了許多的專業(yè)知識和相關的設計方法。在此，謹向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導。當然還有本院其他老師的指導。在此我向各位給予我指導的老師表示忠心的感謝和致敬。 在指導老師XX老師的悉心指導下完成的。感謝XX老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設計中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。 理論知識轉化為實際應用；能夠培養(yǎng)自己自學和與人合作的能力。