傳動(dòng)軸式自行車(chē)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+SOLIDWORKS模型+仿真動(dòng)畫(huà)】
傳動(dòng)軸式自行車(chē)的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+SOLIDWORKS模型+仿真動(dòng)畫(huà)】,含CAD圖紙+SOLIDWORKS模型+仿真動(dòng)畫(huà),傳動(dòng)軸,自行車(chē),設(shè)計(jì),CAD,圖紙,SOLIDWORKS,模型,仿真,動(dòng)畫(huà)
前 言
在科技日益發(fā)達(dá)的當(dāng)今社會(huì)，新型技術(shù)不斷被研發(fā)并輻射到社會(huì)的實(shí)際運(yùn)用中去，隨著人們環(huán)境意識(shí)的不斷增強(qiáng)，人們都在尋著能夠省時(shí)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(huì)而努力！
隨著居民生活水平的不斷提高，自行車(chē)的使用不僅僅再是普通的代步工具，而逐漸成為人們娛樂(lè)、休閑、鍛煉的首選工具。行駛途中，可以當(dāng)做普通自行車(chē)騎行鍛煉身體，隨著時(shí)間的推移，原始簡(jiǎn)單的鏈傳動(dòng)自行車(chē)已不再滿足人們的心里，人們都希望完善自行車(chē)的傳動(dòng)方式功用，以給人們帶來(lái)更多的方便。
從早期的自行車(chē)雛型出現(xiàn)，到今天種類繁多、形式多樣的自行車(chē)產(chǎn)品，已經(jīng)歷了近200年的歷史，隨著社會(huì)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?cè)谙硎芪镔|(zhì)生活的同時(shí), 更加注重產(chǎn)品的方便、舒適、可靠、價(jià)值、安全、效率等人機(jī)性能, 創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(jì)實(shí)踐活動(dòng)，其目的是為人類社會(huì)提供富有新穎性和先進(jìn)性的產(chǎn)品.因此，創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本特征是新穎性和先進(jìn)性?！靶路f性”就是設(shè)計(jì)者不拘于前人或別人已有的成就,敢于根據(jù)從未嘗試過(guò)的想法去進(jìn)行新的探索,設(shè)計(jì)出別具一格的產(chǎn)品?！跋冗M(jìn)性”就是設(shè)計(jì)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(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)即充分發(fā)揮人的創(chuàng)造才能，任何一種設(shè)計(jì)都離不開(kāi)創(chuàng)新，工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域中,無(wú)論是對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品的改進(jìn)性設(shè)計(jì),還是對(duì)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)都需要?jiǎng)?chuàng)新。因此,對(duì)自行車(chē)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)具有重要意義，對(duì)傳動(dòng)軸自行車(chē)設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)鏈輪改造，把前鏈輪改造成一對(duì)錐齒輪傳動(dòng) 中間通過(guò)傳動(dòng)軸代替鏈條，后輪在通過(guò)一對(duì)錐齒輪改變傳動(dòng)的方向設(shè)計(jì)要求
由于設(shè)計(jì)的水平有限，設(shè)計(jì)中難免存在錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
目 錄
1. 傳動(dòng)方案初步確定……………………………………………………………………….1
2. 傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………….…….1
2.1動(dòng)力和轉(zhuǎn)速確定…………………………………………………….................................1
2.2 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………................................................1
2.2.1前部錐齒輪設(shè)計(jì)………………………………………………………………….....1
2.2.2 尾部錐齒輪的設(shè)計(jì)………………………………………………………...……….5
2.3 對(duì)軸的初步設(shè)計(jì)……………………………………………………………………..…8
2.3.1對(duì)軸1的設(shè)計(jì)……………………………………………..………………………..8
2.3.2 對(duì)軸2的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………..12
2.3.3 對(duì)軸3的設(shè)計(jì)………………………………………………………………..……..14
2.4傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)…………………………………………………………..…………….……16 3. 對(duì)自行車(chē)局部的改造………………………...……………………………………....……20
3.1 對(duì)車(chē)架改造……………………………………………………………….………….….20
3.2對(duì)棘輪的改造……………………………………………………………………………20
4. 對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) ……………………………………………………….……. 21
5.總結(jié)…………………………………………...………………………………………….……22
致謝………………………………………………………………………………………………23
參考文獻(xiàn)…………………………………………………….…………………….…………….24
傳動(dòng)軸式自行車(chē)的設(shè)計(jì)
1.傳動(dòng)方案初步確定
傳動(dòng)方案的確定
圖1-1傳動(dòng)方案的確定
該方案和普通鏈傳動(dòng)相比較有傳動(dòng)效率高，減少了鏈條式自行車(chē)因?yàn)椴季植缓盟鶐?lái)的對(duì)衣服咬合所帶來(lái)的危險(xiǎn)，也減少了鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)對(duì)功率的損失和震動(dòng)噪音等產(chǎn)生，不會(huì)再出現(xiàn)關(guān)鍵時(shí)刻掉鏈子的可能，但是由于該傳動(dòng)有錐齒輪和傳動(dòng)軸組成帶來(lái)的問(wèn)題便是加工困難和成本較高。
2.傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1動(dòng)力和轉(zhuǎn)速確定
一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動(dòng)較為合適
一般人能給自行車(chē)的轉(zhuǎn)矩在T=13000左右
2.2 圓錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
2.2.1前部錐齒輪設(shè)計(jì)
按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)
計(jì)算大端分度圓直徑d1選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，自行車(chē)為一般工作機(jī)器，速度低故選用8 級(jí)精度。
機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算大端分度圓直徑
根據(jù)參考機(jī)械設(shè)計(jì)227頁(yè)公式10-26
估計(jì)V11m/s，并取8 級(jí)精度等級(jí)。
由機(jī)械設(shè)計(jì)194 頁(yè)圖10-8 查得： =1.05
由機(jī)械設(shè)計(jì)226 頁(yè)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(jì)193 頁(yè)表10-2 查得：=1.00
故動(dòng)載系數(shù)K
==1.001.051.51.00=1.575
由機(jī)械設(shè)計(jì)201 頁(yè)表10-6 查得：
=189.8
并取=
由機(jī)械設(shè)計(jì)209 頁(yè)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(jì)207 頁(yè)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(jì)227 頁(yè)式10-26
有萬(wàn)方數(shù)據(jù)相關(guān)資料查的T=13475左右?guī)霐?shù)據(jù)
與估計(jì)無(wú)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(jì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)226 頁(yè)式10-23 知：
由機(jī)械設(shè)計(jì)200 頁(yè)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(jì)208 頁(yè)圖10-20（c）得：
=550
=510
由機(jī)械設(shè)計(jì)206 頁(yè)圖10-18 得：
=0.85 =0.87
取彎曲安全系數(shù)S=1.4
=334
=317
計(jì)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(jiàn)，由齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算而得的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(jì)
按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)
計(jì)算大端分度圓直徑d1選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，選用直齒圓錐齒輪傳動(dòng)，自行車(chē)為一般工作機(jī)器，速度低故選用8 級(jí)精度。
機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)算大端分度圓直徑
根據(jù)參考機(jī)械設(shè)計(jì)227頁(yè)公式10-26
估計(jì)V11m/s，并取8 級(jí)精度等級(jí)。
由機(jī)械設(shè)計(jì)194 頁(yè)圖10-8 查得： =1.05
由機(jī)械設(shè)計(jì)226 頁(yè)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(jì)193 頁(yè)表10-2 查得：=1.00
故動(dòng)載系數(shù)K
==1.001.051.51.00=1.575
由機(jī)械設(shè)計(jì)201 頁(yè)表10-6 查得：
=189.8
并取=
由機(jī)械設(shè)計(jì)209 頁(yè)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(jì)207 頁(yè)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(jì)227 頁(yè)式10-26
代入數(shù)據(jù)計(jì)算得
與估計(jì)無(wú)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(jì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)226 頁(yè)式10-23 知：
由機(jī)械設(shè)計(jì)200 頁(yè)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(jì)208 頁(yè)圖10-20（c）得：
=550
=510
由機(jī)械設(shè)計(jì)206 頁(yè)圖10-18 得：
=0.85 =0.87
取彎曲安全系數(shù)S=1.4
=334
=317
計(jì)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(jiàn)，由齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算而得的模數(shù)m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)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(duì)軸的初步設(shè)計(jì)
2.3.1對(duì)軸1的設(shè)計(jì)
已知條件，軸1轉(zhuǎn)矩T1=1347N mm
選軸的材料，因?yàn)閭鬟f的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計(jì)362頁(yè)表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計(jì)算軸頸由機(jī)械設(shè)計(jì)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(hào)為6003，由機(jī)械設(shè)計(jì)332頁(yè)表13-10，由于速度不大故采用脂潤(rùn)滑。
初步對(duì)軸整體設(shè)計(jì)預(yù)選6003查手冊(cè)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(zhǎng)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(duì)現(xiàn)有自行車(chē)的軸參考選軸總長(zhǎng)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(guò)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(jì)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(jì)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(xiǎn)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(jì)
選軸的材料，因?yàn)閭鬟f的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計(jì)362頁(yè)表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計(jì)算軸頸由機(jī)械設(shè)計(jì)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(hào)為6002，由機(jī)械設(shè)計(jì)332頁(yè)表13-10，由于速度不大故采用脂潤(rùn)滑。
初步對(duì)軸整體設(shè)計(jì)預(yù)選6002查手冊(cè)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(guò)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(wàn)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(jì)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(jì)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(xiǎn)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(jì)
選軸的材料，因?yàn)閭鬟f的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故有機(jī)械設(shè)計(jì)362頁(yè)表15-1選用常用材料45鋼，調(diào)制處理。
初步計(jì)算軸頸由機(jī)械設(shè)計(jì)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(hào)為6002，由機(jī)械設(shè)計(jì)332頁(yè)表13-10，由于速度不大故采用脂潤(rùn)滑。
初步對(duì)軸整體設(shè)計(jì)預(yù)選6002查手冊(cè)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(guò)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(wàn)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(jì)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(jì)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(xiǎn)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(dòng)軸設(shè)計(jì)
由機(jī)械設(shè)計(jì)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(jì)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(wàn)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(zhǎng)度Lb=5mm，在合力F作用下一個(gè)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(shí)，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(dòng)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(dòng)軸的外內(nèi)直徑，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3得[τT]為25-45 Mpa
即=25 Mpa<[τT]
故傳動(dòng)軸的強(qiáng)度符合要求
傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速校核及安全系數(shù)
傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為
nk=1.2×108
式中，取傳動(dòng)軸的支承長(zhǎng)度Lc=400mm, dc=6mm, Dc=12mm分別為傳動(dòng)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(dòng)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(duì)于傳動(dòng)軸上的花鍵軸，通常以底徑計(jì)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(dòng)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(zhǎng)度Lh=40mm，花鍵齒數(shù)n0=6當(dāng)花鍵的齒面硬度大于35HRC時(shí)：許用擠壓應(yīng)力[σy]=25-50 Mpa
∴σy=
=31.89Mpa <[σy]
∴傳動(dòng)軸花鍵的齒側(cè)擠壓應(yīng)力σy滿足要求
傳動(dòng)軸華健效果圖如下
圖2-11 傳動(dòng)軸花鍵
傳動(dòng)軸最終效果圖如下
圖2-12 傳動(dòng)軸整體圖
3. 對(duì)自行車(chē)局部的改造
3.1 對(duì)車(chē)架改造
以現(xiàn)有的自行車(chē)架為基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行改造以適應(yīng)對(duì)傳動(dòng)軸齒輪箱體的合理布局能夠使傳動(dòng)軸和自行車(chē)架結(jié)合到一體
圖3-1 改造后的車(chē)架
對(duì)1處采用圖示的改造，使該處能夠與齒輪箱相連接，對(duì)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(chē)架，為了減少對(duì)傳動(dòng)軸的干擾。
3.2對(duì)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(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。
最終的自行車(chē)裝配圖如下
圖3-3總體裝配圖
4. 對(duì)齒輪箱結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)
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(chē)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(rùn)滑與密封
由于齒輪速度較低選用脂潤(rùn)滑齒輪選用7407號(hào)齒輪潤(rùn)滑脂，軸承的潤(rùn)滑采用滾珠軸承潤(rùn)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(jì)終于告一段落。這也是在以前學(xué)習(xí)中一直沒(méi)有遇到過(guò)的，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我深深體會(huì)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)，復(fù)雜，系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)軸自行車(chē)完全不像以往設(shè)計(jì)一個(gè)零件那么簡(jiǎn)單，其中一個(gè)小錯(cuò)誤都有可能導(dǎo)致最后傳動(dòng)軸自行車(chē)的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)軸自行車(chē)的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的有點(diǎn)改觀了自行車(chē)傳動(dòng)方式，傳動(dòng)軸自行車(chē)能夠更高效率的傳動(dòng)人的動(dòng)力，改變了因?yàn)殒渹鲃?dòng)所帶來(lái)的一些缺點(diǎn)，比如鏈傳動(dòng)所帶來(lái)的對(duì)褲子的咬合，有鏈傳動(dòng)多邊形效應(yīng)帶來(lái)的震動(dòng)和噪音，這種方式的自行車(chē)如果在市場(chǎng)推出肯定有不錯(cuò)的市場(chǎng)一是這種傳動(dòng)的新穎，最主要還是傳動(dòng)的效率高在同等條件下的鏈傳動(dòng)自行車(chē)相比較會(huì)感覺(jué)更省力，通過(guò)對(duì)自行車(chē)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(jì)。
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(wú)盡的啟迪，讓我很快就感受到了設(shè)計(jì)的快樂(lè)并融入其中。其次我要感謝同組同學(xué)對(duì)我的幫助和指點(diǎn)，沒(méi)有他們的幫助和提供資料，沒(méi)有他們的鼓勵(lì)和加油，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)就不會(huì)如此的順利進(jìn)行。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，是我大學(xué)學(xué)習(xí)中遇到過(guò)的時(shí)段最長(zhǎng)、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。用老師的一句話概括就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)相當(dāng)如是把以前的小課程設(shè)計(jì)綜合在一起的過(guò)程，只要把握住每個(gè)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(gè)項(xiàng)目的招標(biāo)文件。雖說(shuō)老師說(shuō)的話讓此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)看起來(lái)不是那么的可怕，但是當(dāng)我真的開(kāi)始著手時(shí)，還的確是困難重重。
俗話說(shuō)的好，“磨刀不誤砍柴工”，當(dāng)每次遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，我都會(huì)第一時(shí)間記在本子上面，然后等答疑的時(shí)候問(wèn)兩位老師，老師對(duì)于我提出來(lái)的問(wèn)題都一一解答，從來(lái)都不會(huì)因?yàn)槲业膯?wèn)題稍過(guò)簡(jiǎn)單加以責(zé)備，而是一再的告誡我做設(shè)計(jì)該注意的地方，從課題的選擇到項(xiàng)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(gè)交流途徑：打電話和上網(wǎng)，為此老師還特意建立一個(gè)群，以便大家第一時(shí)間接收到畢業(yè)設(shè)計(jì)的最新消息和資料，每次大家都在群不亦樂(lè)乎的討論著畢業(yè)設(shè)計(jì)的事情。多少個(gè)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(shí)還在思想、生活上給我以無(wú)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(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)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(lái)對(duì)我的栽培。
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