立躺姿勢可調(diào)式自行車設(shè)計(jì)

1、青島濱海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)前 言自行車在我國是很普及的代步和運(yùn)載工具。它到今天已經(jīng)有兩百多年的發(fā)展歷史，同時(shí)，自行車也被認(rèn)為是環(huán)保交通工具的代表。傳統(tǒng)自行車的結(jié)構(gòu)已基本定型，其市場也趨于飽和。新型自行車結(jié)構(gòu)的研發(fā)設(shè)計(jì)是自行車生產(chǎn)商提高市場競爭力的關(guān)鍵，但生產(chǎn)廠商主要在制造及管理過程中追求利潤，不注重產(chǎn)品的創(chuàng)新,在產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)上與國際水平有著較大的差距。自行車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢應(yīng)該是多品種、小批量、個(gè)性化的生產(chǎn)。在新產(chǎn)品的開發(fā)與研制中，創(chuàng)新的作用舉足輕重且極富挑戰(zhàn)性。越來越多的國內(nèi)外人士已將目光投向產(chǎn)品創(chuàng)新與技術(shù)創(chuàng)新這一領(lǐng)域。本文以自行車結(jié)構(gòu)為設(shè)計(jì)對象，首先歸納了相關(guān)的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論及方法

2、，分析了現(xiàn)代自行車的主要形式，為自行車創(chuàng)新設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。并介紹了新型自行車結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，從人機(jī)工程學(xué)的角度，考慮自行車車架造型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。并在人機(jī)工程學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,采用了基于坐標(biāo)尺寸的參數(shù)化設(shè)計(jì),較好地解決了自行車車架設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)和形狀上的問題。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們從而可以花費(fèi)更多的時(shí)間和金錢來改善自己的出行。本產(chǎn)品就是著力與娛樂、休閑方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的。其采用了與以往自行車不同的車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓人騎行時(shí)更加的舒適。本文全面介紹了所用到的材料及所用到的部件，主要包括自行車設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，使用要求，設(shè)計(jì)步驟及相關(guān)的阻力的計(jì)算等。由于時(shí)間緊促、資料不足，以及自己知

3、識和經(jīng)驗(yàn)有限，設(shè)計(jì)和介紹中難免有不足之處，懇請各位老師批評指教。1 自行車的總體設(shè)計(jì)方案自行車的發(fā)明已經(jīng)有兩百多年的的歷史了，1790年，法國人西夫拉克研制成木制自行車，無車把、腳蹬、鏈條。車的外形像一匹木馬的腳下釘著兩個(gè)車輪，兩個(gè)輪子固定在一條線上。由于這輛自行車沒有驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)向裝置，座墊低，西夫拉克自己騎在車上，兩腳著地，向后用力蹬，使車子沿直線前進(jìn)。1817年，德國的馮德萊斯男爵發(fā)明了一種能自由活動(dòng)的車把，使他的自行車轉(zhuǎn)變比較方便。1839年，英國一位工人K麥克米倫首創(chuàng)了用曲軸機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)后輪的腳踏自行車，可使人在騎自行車時(shí)雙足離開地面。1861年的一天，巴黎的馬車和嬰兒車制造商米肖父子修

4、理德萊斯式自行車，修好后在坡道上試車時(shí)，感到這種車放腳很困難，于是對它進(jìn)行了改進(jìn)，在車的前輪上安上腳蹬曲軸，從而發(fā)明了米肖型自行車，不久這種自行車便開始大量生產(chǎn)。大概在1870年前后，法國的馬執(zhí)又制造了一種前面驅(qū)動(dòng)輪大，后面從動(dòng)輪小的自行車，這種車的運(yùn)行效果較好。1890年后，英國的亨伯公司生產(chǎn)出一種用鏈條傳動(dòng)的、車為菱型的自行車，這種形式的自行車一直沿用至今。自行車的形式經(jīng)過兩百多年的發(fā)展已經(jīng)基本固定下來，雖然近幾年有許多新式的自行車出現(xiàn)，比如折疊自行車和各種改裝車，但應(yīng)用并不廣，一般只適用于某些特殊的場合和某些愛好者的需要，總的來說，傳統(tǒng)的自行車的使用仍非常普遍。1.1傳統(tǒng)自行車的缺點(diǎn)經(jīng)過

5、兩百多年的發(fā)展，傳統(tǒng)自行車的結(jié)構(gòu)幾經(jīng)改變已趨近于完美。但是，事物有利總有弊，傳統(tǒng)自行車仍然有一些無法避免的缺點(diǎn)：1.騎行時(shí)風(fēng)阻大，由于傳統(tǒng)自行車是直立型的，迎風(fēng)面大，而且車手常常是弓著身體騎車的，逆風(fēng)時(shí)阻力大，順風(fēng)時(shí)后背卻是流線型的。2.舒適性較差，由于結(jié)構(gòu)原因，傳統(tǒng)自行車的坐墊普遍較窄，對胯部壓迫大，再加上后背彎曲，很容易造成腰部、頸部疲勞酸痛，另外把手的設(shè)計(jì)不當(dāng)也會(huì)使手腕疲勞。3.傳統(tǒng)自行車重心較高，車手各重要關(guān)節(jié)朝向地面，騎行摔倒時(shí)傷害較大。4.車手視野差，特別是對于公路車車手，在弓身騎車時(shí)，不太容易抬頭看前方，同時(shí)如果一直抬著頭，也會(huì)使頸部疲勞。這些缺點(diǎn)這要是由于自行車的結(jié)構(gòu)引起的，因

6、此如果要改進(jìn)的話就只能從結(jié)構(gòu)上想辦法，這也是本課題的初衷。1.2總體設(shè)計(jì)方案綜合傳統(tǒng)自行車的結(jié)構(gòu)和缺點(diǎn)，本課題討論了各種對自行車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要有兩種方案：一、后驅(qū)式躺式自行車；二、前驅(qū)式躺式自行車。1.2.1設(shè)計(jì)方案分析對于方案一，國外和國內(nèi)的一些自行車愛好者對躺式自行車有一定的研究，也做出過一些實(shí)物，對于傳統(tǒng)自行車的缺點(diǎn)有一定的改進(jìn)，但同時(shí)也產(chǎn)生了不少問題。本課題的目標(biāo)是做出設(shè)計(jì)一種躺式自行車，并作出三維的實(shí)體模型，論證躺式自行車的舒適性和使用價(jià)值。方案二中的前驅(qū)應(yīng)用較少，其中存在的有些問題難度較大，在普通自行車上應(yīng)用前驅(qū)并沒有太大優(yōu)勢，但是如果應(yīng)用在躺式自行車上，因?yàn)樘墒阶孕熊嚨闹鲃?dòng)齒盤

7、在前，離前輪較近，則前去有很大的優(yōu)勢?？偟亩裕膀?qū)與后驅(qū)動(dòng)比較，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)：后輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：操縱性好，轉(zhuǎn)向靈活，能適合任何復(fù)雜的道路，和直立自行車一樣操縱自如等。后輪驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)：鏈條長，傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜，有效功率損耗大，重量大些等。前輪驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：鏈條短，傳動(dòng)系統(tǒng)簡單，有效功率損耗小，重量輕等。前輪驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)：操縱性極差，轉(zhuǎn)向不靈活，不能適合任何復(fù)雜的道路，特別是不適合市區(qū)的道路等。從以上分析來看，前驅(qū)模式的自行車在廣大城市的復(fù)雜交通沒有優(yōu)勢，所以很難在普通使用者中普及。因此本設(shè)計(jì)暫定選用后驅(qū)式的驅(qū)動(dòng)。此外躺式自行車與傳統(tǒng)自行車比較仍有很多優(yōu)點(diǎn)： 1.較直立式自行車的速度 斜躺車的騎行速度已

8、接近同價(jià)格的運(yùn)動(dòng)型公路車，能比較輕松的保持2530公里/小時(shí)的速度，在人少的道路上可以保持3742公里/小時(shí)，曾經(jīng)瞬間最高速度已經(jīng)達(dá)到55公里/小時(shí)。2.騎行的舒適度 斜躺車在騎行時(shí)，如同坐在躺椅上，不僅完全坐著，并且可以放松的靠在其靠背上面，還可以枕著頭。這樣的騎行姿勢使得襠部、手腕不會(huì)受到惱人的壓迫而引起的不適與疼痛，對于騎公路車、山地車的朋友來說還同時(shí)解決了脖子疼痛的問題（再也不需要仰著頭了）。尤其在長途騎行時(shí)更能突顯其舒適的騎行感覺。3.安全更可靠，視野更好 直立式自行車要么顧了前方的，要么顧了眼前的，斜躺車的騎行姿勢使得在騎行時(shí)的視野更開闊，不自覺的會(huì)看到至少5米以外的東西，可以提前

9、了解前方的路況，近處就不看了。在十字路口停車時(shí)，直立式自行車通常只放一個(gè)腳在地上，偏一邊的3點(diǎn)接觸；這款車可以更快的更輕松的將雙腳放在地上，4點(diǎn)接觸，這樣更穩(wěn)定更安全。4. 摔車時(shí)，較直立式自行車摔得輕 直立式自行車摔車時(shí)因人體各關(guān)節(jié)離地距離相比斜躺車高，所以會(huì)摔得重，而且會(huì)摔到好多個(gè)關(guān)節(jié)部位，你有手撐的機(jī)會(huì)，就可能骨折，還會(huì)摔到臉，一般要一周到數(shù)周時(shí)間恢復(fù)。斜躺車即便緊急剎車或出現(xiàn)嚴(yán)重的撞擊，也不會(huì)出現(xiàn)如普通自行車那樣向前翻車！最多不過是腳受傷，而不是頭部受傷！從而大副度提高了安全的效果。因?yàn)橥尾侩x地低了很多,所以也不會(huì)摔得很重，特別適合騎長途。5.較直立式自行車剎車效果更好 斜躺車的座椅較

10、直立式自行車的高度降低了不少，加上舒適的騎行姿勢而且還后移了重心，這樣使得剎車效果也優(yōu)于直立式自行車。因?yàn)榇蟾碧岣吡耸孢m度，所以特別適合騎長途。斜躺自行車的缺點(diǎn)：斜躺式自行車的騎行姿勢使得車身不會(huì)很短，重了些,當(dāng)然檔次決定分量，相比直立式自行車靈活性會(huì)稍差些,當(dāng)然也和你的控車能力有關(guān),平衡不是問題, 所謂熟能生巧。騎斜躺式自行車的確能得到更多的騎行樂趣。2 自行車設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)自行車設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)使用者的要求結(jié)合制造部門的可能性，創(chuàng)造性地運(yùn)用有關(guān)科學(xué)技術(shù)和知識，設(shè)計(jì)出受用戶歡迎的產(chǎn)品。因此，設(shè)計(jì)自行車時(shí)，首先應(yīng)該選擇合理的結(jié)構(gòu)，同時(shí)還應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求。社會(huì)對自行車使用的要

11、求是多方面的，因此，自行車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括的內(nèi)容也較多，這里就提出下列最常用的若干內(nèi)容。1.使用壽命 自行車屬日用消費(fèi)品，不同類型的自行車均有相應(yīng)的使用壽命要求，因?yàn)樽孕熊嚨囊讚p零部件，在運(yùn)轉(zhuǎn)中要磨耗、變形或損壞，不但增加了維修工作量，甚至?xí)ナ褂脙r(jià)值。因此，設(shè)計(jì)自行車時(shí)應(yīng)根據(jù)不同的使用要求，對壽命問題予以重視。2.行駛安全性 這是自行車設(shè)計(jì)者必須考慮的內(nèi)容，隨著車輛的增多和車禍的經(jīng)常發(fā)生，國內(nèi)外對自行車的行駛安全性越來越加重視， 國際自行車標(biāo)準(zhǔn)已有明確的安全標(biāo)準(zhǔn)要求，不符合安全要求的自行車嚴(yán)格禁止行駛。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上要保證達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)要求。3.產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化 這是指自行車產(chǎn)品的系列化

12、，部件通用化和零件標(biāo)準(zhǔn)化。在各企業(yè)都在大力開展新品種的新形勢下，標(biāo)準(zhǔn)化工作就顯得更為重要了， 目前我國自行車標(biāo)準(zhǔn)化主要存在二個(gè)問題，首先是國家標(biāo)準(zhǔn)未能完全很好的貫徹， 不少人認(rèn)為只要達(dá)到自行車質(zhì)量鑒定40項(xiàng)就行了，這是一種不全面的觀點(diǎn)。 因此，我國自行車首先應(yīng)當(dāng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)，要使新開發(fā)的產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)化要求， 標(biāo)準(zhǔn)要先行，如果各廠由于沒有明確標(biāo)準(zhǔn)就自行設(shè)計(jì)，待社會(huì)上形成一定數(shù)量后，再統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)就困難了。因此， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)，首先要查找和依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4.工藝性 自行車設(shè)計(jì)時(shí)要考慮加工工藝的合理性，特別批量生產(chǎn)的品種， 工藝合理性顯得更為重要。所設(shè)計(jì)的自行車在保證使用要求的情況下，應(yīng)該能用最

13、少的工時(shí)，材料和加工費(fèi)用制造出來。同時(shí)，自行車的外形應(yīng)合乎比例、和諧平整、美觀大方，以增加使用者對自行車的美觀感。貼花、色彩等也是吸引消費(fèi)者的重要方面。現(xiàn)在消費(fèi)者購買自行車時(shí)，主要依據(jù)是牌號、價(jià)格、外形和美觀程度。在自行車日趨飽和，市場競爭更加劇烈與的新形勢下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作對外形和美觀的考慮與研究就更加重要了。5.強(qiáng)度和最大容許負(fù)荷 設(shè)計(jì)自行車中的每個(gè)零部件時(shí)，必須保證足夠的強(qiáng)度。任何一個(gè)零件在使用時(shí)都不應(yīng)產(chǎn)生斷裂損壞和發(fā)生的殘余變形， 否則將不能正常地使用甚至引起事故。自行車如有過大的允許負(fù)荷能力，雖然能擴(kuò)大其使用范圍，但將使自行車零件的尺寸和強(qiáng)度隨著增大，是不經(jīng)濟(jì)的，因此要合理選擇而設(shè)計(jì)。

14、6.成本 自行車制造成本能綜合地表示出很多項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的結(jié)果。例如重量、自行車制造工藝性、新工藝采用情況和標(biāo)準(zhǔn)化通用化程度等。成本的高低，表示了經(jīng)濟(jì)上是否合理，所以產(chǎn)品設(shè)計(jì)要有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，十分重視和努力降低自行車制度成本。7.騎行輕快和舒適 自行車既要有一定的剛度，也要有相應(yīng)的彈性，否則就會(huì)影響騎行性能和使騎行者容易產(chǎn)生疲勞，因此對架、前叉和靠座等主要部件都要與人的體形結(jié)合起來考慮，使之達(dá)到騎行舒適的要求。自行車以人力驅(qū)動(dòng)，所以在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)速比，直至輪胎的形狀和花紋都要符合輕快的要求，特別是輕便車，輕快的指標(biāo)就更為重要。3 設(shè)計(jì)過程3.1總體初步設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)中的躺式自行車保持基本自行車的結(jié)構(gòu)

15、不變，增加略微傾斜的“躺式靠座”以提高其舒適性，車輪仍然采用傳統(tǒng)的自行車的標(biāo)準(zhǔn)車輪，車架結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計(jì)，傳動(dòng)方式需要重新設(shè)計(jì)。具體如下：3.1.1驅(qū)動(dòng)方式選擇 由于躺式自行車車身較低、較長，且為了方便腳蹬車和發(fā)力，齒盤和踏板應(yīng)設(shè)計(jì)在自行車前端，雖然造成主動(dòng)齒盤離前輪較近，離后輪較遠(yuǎn)，從而明顯加長鏈條的長度，這對成本及效率都會(huì)有一定的影響。但是也大大簡化了其轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，因此，我們最終決定選擇后驅(qū)式的驅(qū)動(dòng)方式。3.1.2傳動(dòng)方式設(shè)計(jì)由于我們采用后驅(qū)方式，這樣用于傳動(dòng)的鏈條會(huì)比較長，從主動(dòng)齒盤傳遞動(dòng)力到后輪有兩種方式：1.一級變速2.二級變速。二級變速結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需預(yù)留空間用于安裝變速盤，且

16、會(huì)降低傳動(dòng)效率以及使成本增加。而一級變速結(jié)構(gòu)簡單，也容易實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)合適的導(dǎo)鏈輪即可解決鏈條太長引起的傳動(dòng)問題，同時(shí)，在后輪應(yīng)用山地自行車的變速機(jī)構(gòu)，這樣也就使躺式自行車也可多級變速。綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用一級變速傳動(dòng)。以下是躺式自行車草圖（圖3-1）：圖3-1 躺式自行車草圖3.2各主要部件的設(shè)計(jì)3.2.1鏈條的設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成（如圖3-2）。通過鏈輪輪齒與鏈條鏈節(jié)的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。鏈傳動(dòng)在機(jī)械制造中應(yīng)用廣泛。圖3-2 鏈傳動(dòng)與摩擦型的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因?yàn)殒湕l不需要像帶那樣

17、張的很緊，所以用于軸上的徑向力較??；鏈條采用金屬制造，在同樣的使用條件下，鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊，同時(shí)，鏈傳動(dòng)能在高溫和潮濕的環(huán)境中工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本較低。在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便的多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：只能實(shí)現(xiàn)平行軸間的同向傳動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)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)有噪音，不宜用在載荷變化大、高速和急速反向的傳動(dòng)中。自行車鏈條的傳動(dòng)屬于鏈傳動(dòng)中的單排鏈,具有中間撓性件的傳動(dòng)類型.自行車鏈條的制造和安裝的要求較低,對應(yīng)的鏈輪和飛輪齒的受力較好,承載能力較大,有一定的緩沖和減振功能,中心距較大而且結(jié)構(gòu)簡單.同時(shí)

18、鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確,傳動(dòng)效率高,鏈條對前后軸的拉力較小,尺寸更為緊湊,能在惡劣的環(huán)境下工作.它的缺點(diǎn)是不能保持瞬間傳動(dòng)比的恒定,工作時(shí)有噪音，摩損后會(huì)發(fā)生跳齒等。但總的說來，自行車傳動(dòng)系統(tǒng)中利用鏈條來傳動(dòng)是利大于弊的。由于本設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)鏈屬于低速級，一般的傳遞的功率在100KW以下，鏈速不超過15km/s，所以決定采用傳動(dòng)鏈中的短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈），且根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的鏈傳動(dòng)的最大傳動(dòng)比i=8,一般推薦使用i取2-3.5之間，本設(shè)計(jì)取i=3。自行車鏈條的鏈板制成8字形，以使它的各個(gè)橫截面具有接近的抗拉強(qiáng)度，同時(shí)也減少了鏈的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。同時(shí)由于滾子鏈一般為了避免過渡鏈節(jié)的

19、使用，其鏈接數(shù)優(yōu)先選用為偶數(shù)，所以本設(shè)計(jì)的鏈接數(shù)最后也應(yīng)設(shè)計(jì)成偶數(shù)，即銷軸接頭處采用開口銷連接。（如圖3-3）圖3-3 滾子鏈的結(jié)構(gòu)形式 滾子鏈的結(jié)構(gòu)如圖（3-4）所示，主要由滾子、套筒、銷軸、內(nèi)鏈板和外鏈板組成。滾子鏈和鏈輪的嚙合的基本的參數(shù)是節(jié)距p，滾子外徑d1和內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1。其中節(jié)距p是滾子鏈的主要參數(shù)，節(jié)距增大時(shí)，鏈條中各零件的尺寸也要相應(yīng)的增大，可傳遞的功率也隨著增大。圖3-4 滾子鏈的結(jié)構(gòu)考慮到我國鏈條的生產(chǎn)歷史和現(xiàn)狀，以及國際上許多國家的鏈節(jié)距均用英制單位，我國鏈條標(biāo)準(zhǔn)GB/T1234-1997中規(guī)定節(jié)距用英制折算成米制的單位。表3-1 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù)ISO鏈號節(jié)距P滾子

20、直徑d1（max）內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b1（min）銷軸直徑d2（max）內(nèi)鏈板高度h2（max）排距p1抗拉載荷單排min雙排minmmKN08A12.77.927.853.9812.0714.3813.827.610A15.87510.169.45.0915.0918.1121.843.612A19.0511.9112.575.9618.0822.7831.162.316A25.415.8815.757.9424.1329.2955.6111.2表3-1列出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的幾種規(guī)格的滾子鏈的主要尺寸和抗拉載荷。表中的鏈號和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)鏈號一致，鏈號數(shù)乘以25.4/16mm即為節(jié)距值。本表主要介紹幾種我國主

21、要使用的A系列的滾子鏈。 考慮到本設(shè)計(jì)中自行車鏈條的節(jié)距尺寸不宜太大，且鏈條的規(guī)格早已形成系列化，所以根據(jù)GB/T 1234-1997 選擇自行車鏈條08A，GB/T 1234-1997 單排鏈，其主要參數(shù)為： 節(jié)距P=12.7mm, 滾子直徑d17.92mm, 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬b17.85mm, 銷軸直徑d2 3.98mm，內(nèi)鏈板高度h2 12.07mm。 根據(jù)節(jié)距為12.7mm,內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬不小于7.85mm。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，第三冊從而得出鏈條的具體參數(shù)，對應(yīng)有：b1=8.2mm, d1=7.8mm d2=3.66mm, h2=9.91mm。由于鏈的使用壽命在很大程度上取決于鏈的材料及熱處理方法，

22、因此組成鏈的所有元件均需要經(jīng)過熱處理，以提高其強(qiáng)度、耐磨性和耐沖擊性。具體熱處理方法見表3-2。表3-2 鏈條各部件熱處理工藝零件名材料熱處理工藝銷軸45 鋼淬火+回火外片低碳鋼盤條淬火+回火滾子45 鋼滲碳+淬火+回火內(nèi)片45 鋼滲碳+淬火+回火3.2.2 鏈輪的設(shè)計(jì)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法。滾子鏈與鏈輪的嚙合屬于非共軛嚙合，其鏈輪齒形的設(shè)計(jì)比較靈活。在國標(biāo)GB/T1234-1997中沒有規(guī)定具體的鏈輪齒形，僅僅規(guī)定了最小和最大齒槽形狀及其極限參數(shù)。鏈輪的基本參數(shù)是配用鏈條的節(jié)距p，套筒的最大外徑d1，排距pt和齒數(shù)z。鏈輪的主要

23、尺寸和計(jì)算公式見表3-3。關(guān)于鏈傳動(dòng)中鏈輪參數(shù)的選擇，小鏈輪齒數(shù)Z1少可以減小外廓尺寸，但齒數(shù)過少則會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷；且其傳動(dòng)的圓周角增大，間接地增加了鏈輪上的受力的大小，從整體上加速鏈條和鏈輪的磨損?？梢?，小鏈輪的齒數(shù)z1不宜過少。表3-3 滾子鏈鏈輪的主要尺寸的計(jì)算公式名稱符號計(jì)算公式備注分度圓直徑d齒頂圓直徑da最小和最大直徑對于最小齒槽形狀和最大齒槽形狀均可應(yīng)用齒根圓直徑dfdf=d-d1齒高h(yuǎn)aha為節(jié)距多邊形以上部分的齒高，用于繪制放大尺寸的齒槽形狀確定的最大軸突緣直徑dgh2為內(nèi)鏈板高度國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：鏈輪的最少齒數(shù)Zmin=9，一般Z17。同時(shí)，小鏈輪的齒數(shù)也不宜取太

24、大，在傳動(dòng)比給定的情況下，小鏈輪齒數(shù)增大，大鏈輪的齒數(shù)也會(huì)相應(yīng)增大，其結(jié)果不僅增大了整體尺寸，還增加了跳鏈和脫鏈的機(jī)率。從這個(gè)意義上講，國家通常限定鏈輪的最大齒數(shù)Zmax150，一般不大于114。到此，可知道在我國鏈輪齒數(shù)的選擇一般在17到114之間。由于自行車的鏈輪不宜選取太大，所以在本設(shè)計(jì)中我選取的小鏈輪的齒數(shù)為17。在前面的設(shè)計(jì)中已經(jīng)知道，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=3，由傳動(dòng)比的計(jì)算公式i=Z2/Z1，Z2為從動(dòng)輪齒數(shù)，Z1為主動(dòng)輪齒數(shù)，從而求出從動(dòng)輪即大鏈輪的齒數(shù)為51。由前面鏈條的設(shè)計(jì)可知其節(jié)距p=12.7mm，滾子直徑d1=7.8mm。再由表3-3里的鏈輪尺寸計(jì)算公式求得：小齒輪的分度圓直

25、徑d=p/sin(180/z)=58mm,齒根圓直徑df=d-d1=50.5mm，齒高h(yuǎn)a（min）=4.9mm，ha（max）=5.76mm，取ha=5mm。大齒輪的分度圓直徑d=p/sin(180/z)=170mm，齒根圓直徑df=d-d1=162mm，齒高h(yuǎn)a（min）=4.9mm，ha（max）=5.76mm，取ha=5mm。小直徑的鏈輪可制成整體式（圖3-5a）；中等尺寸的鏈輪可制成孔板式（圖3-5b）；大直徑的鏈輪，常將齒圈用螺栓連接或焊接在輪轂上（圖3-5c）。在本設(shè)計(jì)中只用到小尺寸的鏈輪和中等尺寸的鏈輪。圖3-5 鏈輪的結(jié)構(gòu)表3-4 鏈輪常用的材料及齒面硬度材料熱處理熱處理后的

26、硬度應(yīng)用范圍15,20滲碳、淬火、回火50-60HRCZ25）40,50，ZG310-570淬火、回火40-50HRC無劇烈震動(dòng)及沖擊載荷15Cr、20Cr滲碳、淬火、回火50-60HRC有動(dòng)載荷及傳遞較大功率的重要鏈輪（z25的從動(dòng)輪鏈輪的材料：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。鏈輪常用的材料和應(yīng)用范圍見表3-4。因?yàn)樽孕熊噷儆谥械绒D(zhuǎn)速，所以我選擇大齒輪選用Q235的材料，而小齒輪選用15Cr的材料。3.2.3車架的設(shè)計(jì)車架是構(gòu)成自行車的基體，聯(lián)接著自行車的其余各個(gè)部件并承受騎者的體重及自行車在行駛時(shí)經(jīng)受各種

27、震動(dòng)和沖擊力。因此除了強(qiáng)度以外，還應(yīng)有足夠的剛度，這是為了在各種行駛條件下，使固定在車架上的各機(jī)構(gòu)的相對位置保持不變，充分發(fā)揮各部位的功能。目前，市場上出現(xiàn)的車架主要有鋼、鋁合金、鈦合金、碳纖維。就我們常見的幾種材料的一些特性如表3-5：表3-5 幾種常見材料的特性材料彈性系數(shù)（剛性）強(qiáng)度（降伏點(diǎn)）重量（kg/m）鋼材3046-1627800-8200鋁合金10-1111-50（4-22退火后）2700-3200鈦合金15-16.540-1204500-4700要選出符合要求的材料首先應(yīng)先知道材料的三個(gè)主要的技術(shù)指標(biāo)：1.強(qiáng)度（STRENGTH）假設(shè)掛在金屬棒另一端的重量，重到足以使金屬棒產(chǎn)生

28、永久的變形，也就是說，當(dāng)移開重物時(shí)，金屬棒仍然呈現(xiàn)彎曲，無法完全回復(fù)原狀，即所謂的降伏（yield）。使材料達(dá)到降伏的力量因材料不同而不同，這就是所謂的強(qiáng)度。2.剛性（STIFFNESS）假設(shè)一根金屬棒的一端固定在夾具上，另一端加上一定的重量使得這根金屬棒暫時(shí)彎曲，當(dāng)把那個(gè)重物移開時(shí)，金屬棒立即回復(fù)原來的型狀。同樣的重量加諸于不同材料時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的彎曲程度，這就是剛性。剛性影響車架的騎乘品質(zhì)，因?yàn)檐嚰茏钆略谡ｒT乘時(shí)發(fā)生變型。3.重量（WEIGHT）除了強(qiáng)度和剛性之外，重量也是一個(gè)議題。和剛性一樣，重量受到材料合金成份的影響相當(dāng)輕微。實(shí)際的單車依材料的特性加入計(jì)算，選擇組成車架的每支管材的管

29、徑和壁厚。這時(shí)和車架剛性主要相關(guān)的為管徑，和強(qiáng)度主要相關(guān)的則為管材壁厚(管徑也會(huì)有相關(guān))，而管徑和壁厚則影響了車架重量。為節(jié)省成本的同時(shí)考慮到安全性以及躺車的騎乘性能，我們選用的車架采用空心鋼管分段焊接，材料為鉻鉬鋼管。鉻鉬鋼車架還具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、加工性好2、沖擊的吸收性能好3、焊接容易4、價(jià)格便宜除此之外，鉻鉬鋼車架也具有不少的缺點(diǎn)像容易生銹、應(yīng)力集中引起的金屬疲勞顯著等。由于存在上述原因，焊接時(shí)采用各種方法來加工。如利用低溫焊接等方法制造車架。不管是任何優(yōu)秀的焊接，焊接部位(1000C以上)和另管道側(cè)(室溫)之間的溫度差，冷卻時(shí)收縮而發(fā)生殘留應(yīng)力。該部位受到應(yīng)力集中時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生裂縫。結(jié)

30、果自行車騎的時(shí)間長時(shí)可能會(huì)引起金屬疲勞，微觀的硬化加工也使沖擊的吸收性也變得差。本課題設(shè)計(jì)的躺式自行車的車架主體為用一根較粗直徑鋼管彎曲而成的結(jié)構(gòu)，這個(gè)鋼管將起主要支撐和受力的作用，其他零部件都將以其為標(biāo)準(zhǔn)定義尺寸，為滿足舒適度的要求，它的尺寸應(yīng)該根據(jù)人體生理學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。車架還包括前叉、后叉，前叉及后叉的尺寸根據(jù)前后輪的大小來定。圖3-6 車架由于躺式自行車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，前面無法安裝載物架，為方便搭載各種物品，需配備車后架，因?yàn)樵隍T行時(shí)從后方載物架取物體非常不便，為方便使用者特別是長途騎行者的使用，我們特意將車后架的位置加高，車后架結(jié)構(gòu)見總裝配圖（圖3-11）車后架的材料依然采用鉻鉬鋼。各連

31、接部位采用焊接，為體現(xiàn)美觀，可進(jìn)行噴漆處理。車架的總體設(shè)計(jì)如圖3-6所示。通過測量人體大腿加小腿的人均長度（表3-6），可大體確定車身的基本高度，之后根據(jù)選定的標(biāo)準(zhǔn)車圈尺寸和工作狀態(tài)的人機(jī)工程尺寸確定準(zhǔn)確的工作高度和靜態(tài)高度。表3-6 人體各主要部分的人均長度年齡分組男（18-60歲）女（18-55歲）百分位數(shù)10509095991050909599身高/cm160167175177181150157164165169體重/kg50597075834452636671上臂長294313333338349267284303312319前臂長2202372532582681982132292342

32、42大腿長436465496505523410438467476494小腿長344369396403419319344370375390計(jì)算平均值：（男人大腿長度加小腿長度的 50%+女人大腿長度加小腿長度的 50%）/2=（465+369+438+344）/2=808mm，即大腿加小腿的人均長度為808mm，所以車身的整體高度大致定為808mm。3.2.4確定前叉角度 前叉裝在車架管內(nèi)，能在管內(nèi)可靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。前叉上端與車把緊固連結(jié)在一起，下端與前軸連接，與前輪以前軸為中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，組成轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。前叉有三個(gè)作用：第一個(gè)作用是支撐前輪所受的重量，第二個(gè)作用是將車把轉(zhuǎn)向動(dòng)作傳到前輪，第三個(gè)作用是前叉

33、下端壓有彎度，能促使自行車有自己向前行駛的性能。減輕騎行者操縱強(qiáng)度，并起緩沖作用。車頭角度決定了車子的操控靈活度及穩(wěn)定性。車頭角度越小，就必須出更大力轉(zhuǎn)動(dòng)車把，前輪才會(huì)左右轉(zhuǎn)動(dòng)。直挺的車頭角度(72)，感覺起來會(huì)比較靈敏，而且車把轉(zhuǎn)起來感覺會(huì)比較輕，左右轉(zhuǎn)動(dòng)比較簡單省力。但這樣也會(huì)導(dǎo)致車子高速中，操控幾何的反應(yīng)太快，增加了輪子左右擺動(dòng)的不穩(wěn)定性。低一點(diǎn)的車頭角度(70)，車把轉(zhuǎn)起來比較重，但車把的左右轉(zhuǎn)控比較可預(yù)期，高速騎乘比較好操控。71是最受歡迎的車頭角度，因?yàn)檫@個(gè)角度讓車子爬坡時(shí)，車頭旋轉(zhuǎn)的感覺比較輕靈。所以我也采用71這個(gè)角度。圖3-7 前車管角度參考圖3.2.5 自行車曲柄長度的選擇

34、曲柄長度的選擇并無明確的規(guī)定，只需符合要求即可?？紤]到本設(shè)計(jì)主要是躺著騎行，所以腿可以施加的力度比較大，所以選用較長的曲柄。表3-7 腿長與曲柄的關(guān)系腿長/cm曲柄長/mm72-7516075-78162.579-8116582-83167.583-86170-172.587-90175-177.5根據(jù)上面計(jì)算腿長均值尺寸為808mm，所以根據(jù)表3-7選取79cm到81cm的腿長范圍，曲柄長度選取為165mm。3.2.6靠座的設(shè)計(jì)一般來說，座椅面高度與GB/10000-1988坐姿人體尺寸中的“小腿加足高”接近過稍小時(shí)，有利于獲得合理的一面體力分布。計(jì)算平均值：（男小腿加足高的50%+女小腿加

35、足高的50%）/2=（413+382）/2=397.5mm，即座椅面高度為397.5mm。圖3-8 靠座靠座底部為一塊與車架弧度相適合的弧形鋼板，為減輕重量，在鋼板上切割使鏤空，為保證舒適，在鋼板上的坐墊以布類織物制成，同時(shí)為了通風(fēng)排汗，靠墊中間制出溝槽。靠座底部加以支撐如圖3-8所示。3.2.7車把的設(shè)計(jì)由于躺式自行車的重心較低，把手的位置可能會(huì)遮擋騎者的視線，因此把手的橫梁應(yīng)該低一些，但是如果太低，又會(huì)影響下方空間，這會(huì)導(dǎo)致騎車時(shí)大腿部位會(huì)碰觸到橫梁，甚至發(fā)生干涉，因此我們將車把橫梁設(shè)計(jì)成M型(如圖3-9)。圖3-9 車把這樣既避免了遮擋視線，也使橫梁下方有一定的空間。另外，由于錯(cuò)亂的剎車

36、線和變速線也有可能遮擋視野，因此在實(shí)際制作中剎車線和變速線需要固定在兩邊。3.2.8前后輪的設(shè)計(jì)前后輪總稱車輪，一個(gè)作用是承受自行車本身和騎車者的全部重量，另一個(gè)作用是車輪旋轉(zhuǎn)推動(dòng)自行車前進(jìn)及轉(zhuǎn)向，因此必須具有足夠的強(qiáng)度，以免在行駛中受到震動(dòng)發(fā)生折斷。同時(shí)要求車輪必須圓正，可保證在旋轉(zhuǎn)時(shí)平穩(wěn)，此外車輪結(jié)構(gòu)要有適當(dāng)彈性，以增強(qiáng)避震性，提高騎行者的舒適性。重新設(shè)計(jì)車輪比較麻煩，同時(shí)增加了加工的難度，因此車輪采用普通自行車的標(biāo)準(zhǔn)車輪，如圖3-10。圖3-10 輪胎示意圖寬度考量 如果在一個(gè)寬車圈上使用了非常窄的輪胎，可能會(huì)有漏氣以及損壞車圈的風(fēng)險(xiǎn)。如果你在較窄的車圈上使用了寬胎，可能會(huì)有側(cè)圈或車圈出

37、現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)。輪胎與車圈的安全匹配所有的直徑以毫米為單位，如表3-8。傳統(tǒng)自行車的車圈大多為20x1.5到20x1.75之間。經(jīng)安全性和速度方面綜合考慮我們選擇普通自行車前輪用20x1.5的車輪尺寸，后輪用26x1.75的車輪尺寸。所以我們的輪胎尺寸寬度選擇也參照傳統(tǒng)自行車的尺寸選擇。前輪選擇20x1.5的輪胎，后輪選擇26x1.75的輪胎。表3-8 輪胎寬度的選擇-|輪胎寬度- 車圈寬度|18 20 23 25 28 32 35 37 40 44 47 13.|X.X.X.X.15.|.X.X.X.X. 17.|.X.X.X.X.X. 19.|.X.X.X.X.X.X. 21.|.X.X.X

38、.X.X.X.23.|.X.X.X.X. 25.|.X.X.X.X.X.3.2.9自鎖腳踏 在騎躺式自行車的時(shí)候，騎者的腿部是水平的，在小腿部沒有很好的受力點(diǎn)，只能依靠鞋子與踏板的摩擦力，這樣騎短途沒有問題，但如果是長途騎行，就會(huì)使小腿疲勞，所以安裝自鎖腳踏板。自鎖的優(yōu)點(diǎn)：1 提速：個(gè)人認(rèn)為騎行的效率可以分成三塊.普通腳踏腳往下踩的力量可以占到70%左右吧.具體的數(shù)值沒辦法量化.但是這個(gè)70%應(yīng)該是差不多的.上了鎖之后.你就可以充分利用剩余的30%這個(gè)腳往上提的力量了.因?yàn)橄虏群蜕咸嵊玫降募∪獠煌耆粯?新上鎖之后感受非常明顯.腳上的部分肌肉很快就發(fā)酸.以前騎車完全用不到的肌肉群現(xiàn)在開始發(fā)揮作

39、用了. 2 操控：只要你雙手還能控住車.那么根本不用考慮平時(shí)騎車的時(shí)候腳下沒底的感覺.不管多大的顛簸仍然可以隨心所欲的抽腳蹬踏.有了自鎖之后腳下非常踏實(shí).注意力放在控車上就行.腳底和自鎖渾然一體.劃園的感覺也非常自然附：自鎖腳踏簡介自鎖腳踏是運(yùn)動(dòng)騎行不可缺少的基本配備，可以大幅度提高踩踏效率。普通的自行車踏板只有在車手往下蹬的時(shí)候才會(huì)帶動(dòng)鏈條使自行車前進(jìn)，而自鎖腳踏是將踏板與車手的鞋連在一起，這樣，在往下蹬之后，抬起的過程也會(huì)帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)。一般來說使用自鎖腳踏可以省力25%，可以很容易登上山坡。特別是長時(shí)間騎行就會(huì)感覺輕松很多，這是因?yàn)橐恢荒_踩下去的時(shí)候另一只腳還可以往上提。另外，在顛簸路段上

40、不用關(guān)心腳與踏板脫開的問題。但是對于初學(xué)者應(yīng)多多練習(xí)以免造成下車時(shí)的不方便。 3.2.10 前后閘和尾燈的設(shè)計(jì)前后閘是保證騎行安全的關(guān)鍵部件，有多種結(jié)構(gòu)和形式，但不管何種結(jié)構(gòu)，都要切實(shí)保證達(dá)到制動(dòng)性能的要求以提高躺式自行車的安全性。由于躺式自行車重心較低，相對來講，不容易被后方司機(jī)發(fā)現(xiàn)，特別是晚上騎行時(shí)會(huì)更加危險(xiǎn)，因此尾燈不能是常規(guī)自行車的反射式尾燈，需在車后方加裝LED尾燈，白天不需要點(diǎn)亮，與普通自行車尾燈沒有區(qū)別，若在晚上騎行時(shí)，則點(diǎn)亮尾燈。下面是躺式自行車的主要部件示意圖3-11： 3-11 躺式自行車主要部件示意圖4 鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)分析因?yàn)殒準(zhǔn)怯蓜傂枣湽?jié)通過銷軸鉸接而成，當(dāng)鏈繞在鏈輪上時(shí)

41、，其鏈節(jié)與相應(yīng)的輪齒嚙合后，這一段鏈條將曲折成多邊形的一部分（如圖4-1所示）。該正多邊形的鞭長等一鏈條的節(jié)距p，變數(shù)等于鏈輪齒數(shù)Z，鏈輪每轉(zhuǎn)過一圈，鏈條走過ZP長，所以鏈的平均速度v（單位為m/s）為：式中：Z1、Z2分別為主、從動(dòng)輪的齒數(shù) n1、n2分別為主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，r/min。圖4-1 鏈傳動(dòng)的速度分析鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：。因?yàn)殒渹鲃?dòng)為嚙合傳動(dòng)，鏈條和鏈輪之間的沒有相對滑動(dòng)，所以平均鏈速和平均傳動(dòng)比都是常數(shù)，但是，仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比和鏈速并非常數(shù)。在主動(dòng)鏈輪上，鉸鏈A正在牽引鏈條沿直線運(yùn)動(dòng)，繞在主動(dòng)鏈輪上的其他鉸鏈并不直接牽引鏈條，因此，鏈條的運(yùn)動(dòng)速度完全由鉸鏈A決定。

42、由圖4-1可見，鉸鏈A隨同主動(dòng)鏈輪運(yùn)動(dòng)的線速度為V1=R1w1，方向垂直于AO1，與鏈條直線運(yùn)動(dòng)方向的夾角為。因此，鉸鏈A實(shí)際用于牽引鏈條運(yùn)動(dòng)的速度為：式中，R1為主動(dòng)輪的分度圓半徑。因?yàn)槭亲兓?，所以即使主?dòng)鏈鏈輪轉(zhuǎn)速恒定，鏈條的運(yùn)動(dòng)速度也是變化的。當(dāng)即=180/Z1時(shí)，鏈速最低；當(dāng)=0時(shí)，鏈速最高。是主動(dòng)鏈輪上一個(gè)鏈節(jié)所對的中心角。鏈速的變化呈周期性，鏈輪每轉(zhuǎn)過一個(gè)鏈節(jié)，對應(yīng)的鏈速變化一個(gè)周期。在水平方向的鏈速發(fā)生變化的同時(shí)，鉸鏈A還帶動(dòng)鏈條上下運(yùn)動(dòng)，其上下運(yùn)動(dòng)的鏈速為也是呈周期變化的。在主動(dòng)鏈輪牽引鏈條變速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，從動(dòng)鏈輪上也發(fā)生著類似的過程。從圖中可以看到，從動(dòng)輪上的鉸鏈C正在被直

43、線鏈條拉動(dòng)，并由此帶動(dòng)從動(dòng)輪以w2轉(zhuǎn)動(dòng)，由圖可求出鉸鏈C沿圓周方向運(yùn)動(dòng)的線速度為：V2=R2w2，由此可知從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速為：所以w2也是周期性變化的。從而求出其瞬時(shí)傳動(dòng)比為 可見鏈傳動(dòng)的瞬時(shí)傳動(dòng)比是變化的。鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比與鏈條繞在鏈輪上的多邊形特性有關(guān)，所以這個(gè)現(xiàn)象也稱為鏈傳動(dòng)的多變性效應(yīng)。5 自行車的安全性要求自行車最主要的要求是保證騎行安全。達(dá)到安全要求，雖然有材質(zhì)、制造技術(shù)和組裝等因素，但首先是從設(shè)計(jì)上符合安全要求，要求從設(shè)計(jì)一開始就始終貫徹高質(zhì)量和安全性。自行車成車和各零部件都有詳細(xì)的安全要求，現(xiàn)將設(shè)計(jì)中首先要考慮到的一些安全要求予以簡述。5.1制造和組裝的要求自行車設(shè)計(jì)應(yīng)有可靠的計(jì)算依據(jù)

44、，以保證足夠的強(qiáng)度，保證騎行安全。一輛完整的自行車在正常騎行、搬運(yùn)和維修時(shí)，凡騎行者的手、腿等可能觸及之處，均不應(yīng)有外露的銳邊。自行車組裝后的任何突出物，其長度超過5mm的，原端倒圓定為7mm。其大端尺寸(寬度)定為15mm，小端尺寸(厚度)定為5mm。自行車車架的上管上，在靠座和靠座前300mm外之間不應(yīng)有突出物，但直徑不大于6.4mm的鋼繩套管和厚度不大于4.5mm的套管夾則允許附在上管上。螺釘?shù)耐饴锻怀霾糠?，在螺母旋緊之后，應(yīng)短于螺釘?shù)耐鈴匠叽纭?.2鏈傳動(dòng)的主要失效形式5.2.1鏈條的主要失效形式鏈傳動(dòng)的主要失效形式有：1.鏈的疲勞破壞。鏈在運(yùn)動(dòng)過程中，其上的各個(gè)部件都在變應(yīng)力作用下工

45、作，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)因?yàn)槠诙鴶嗔?；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)度將成為決定鏈傳動(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不僅承受較大的壓力，而且還有相對轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致鉸鏈磨損，其結(jié)果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長度增加，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)鏈速較高時(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)兩者相對轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦熱，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)速度，對于我們的設(shè)計(jì)來講，此點(diǎn)不足以影響自行車的性能，不做過多的

46、研究。4.鏈條的靜力破壞。當(dāng)鏈速較低時(shí)（v0.6m/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。5.2.2鏈輪的主要失效形式在傳動(dòng)過程中，鏈輪的主要失效形式有以下幾種：1.輪齒折斷 輪齒折斷有多種形式，在正常情況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)樵谳嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力作用，當(dāng)鏈輪重復(fù)受載時(shí)，齒根就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，致使輪齒疲勞折斷。2.齒面磨損 在鏈傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損方式，它是鏈輪的主要失效形式之一。最常見的像鏈輪嚙合面落

47、入沙粒等時(shí)，齒面即被逐漸磨損而報(bào)廢。3.齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕是鏈輪齒面的疲勞損傷的現(xiàn)象之一。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件仍為改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐漸擴(kuò)大，最后形成了明顯的損傷。4.塑性變形 塑性變形屬于鏈輪永久變形的一大類失效形式，它是由于在過大的應(yīng)力作用下，鏈輪材料處于屈服狀態(tài)而引起的材料塑性流動(dòng)形成的?？梢圆扇√岣啐X面硬度，采用高粘度或有極壓添加劑的潤滑油等方法減緩塑性變形。5.3鏈傳動(dòng)的張緊和潤滑鏈傳動(dòng)的張緊 鏈傳動(dòng)張緊的目的，主要是為了避免在鏈條的垂度過大時(shí)產(chǎn)生嚙合不良和鏈條的振動(dòng)現(xiàn)象；同時(shí)也為了增加鏈條與鏈輪的嚙合包角?？紤]到本設(shè)計(jì)的鏈條比傳統(tǒng)自行車長許多，所以鏈傳動(dòng)張緊裝置就顯得尤為重要了。為此，我專門在車架上安裝了導(dǎo)向輪，一是可以提高鏈傳動(dòng)的流暢性，二是可以增大鏈條與鏈輪嚙合的包角。如圖5-1所示。圖5-1 導(dǎo)向輪示意圖 鏈傳動(dòng)的潤滑 鏈傳動(dòng)中銷軸與套筒之間產(chǎn)生磨損，鏈節(jié)就會(huì)伸長，這是影響鏈傳動(dòng)壽命的最主要因素。因而，潤滑是延長鏈傳動(dòng)壽命的最有效的方法。潤