水陆两用自行车毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 目录 摘要 3 4 第一章绪论 5 究背景 5 展前景 6 第二章总体方案设计 8 陆两用自行车的构成 8 陆两用自行车方案设计 10 第三章浮力 10 力计算 10 板的设计 11 板材料选用 12 第四章动力计算 12 率的计算 12 动比 13 传动设计 13 第五章轴的设计 16 轮上力的计算 16 取材料 16 算轴的最小直径 17 的结构设计 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 第六章明轮的设计 18 轮简介 18 轮的设计 19 第七章 三维作品展示 20 第八章结论 31 第九章 本次设计外购件清单 32 参考文献 34 致谢 35 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 摘要 本文设计了了一种新型的娱乐工具 水陆两用自行车。水陆两用自行车在动力方面与传 统自行车一样，都是靠人力驱动，通过链传动将动力传递给后轴。后轴上连接两个可单独控制，互不影响的明轮，实现水陆两用自行车在水上的行进与转向。同时为了保证在水上行驶的安全性，将浮板设计成三角形与水陆两用自行车固定，使得行驶安全、轻松、自在。 关键词 ： 水陆两用自行车、链传动、明轮、浮板。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - a of in as by to be of in to in a in to of in 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 第一章 绪论 究背景 随着当今科技的迅速发展，人们生活水平日渐提高，对科技产品的创新得到越来越高的关注，特别是娱乐生活方面的各种娱乐健身产品随处可见，市场上出现的各种健身娱乐设备多达千种。特别是水上游乐项目，因其独特的新颖性，在各大中小型公园中得到了广泛的推广。水上自行车作为一种创新型水上娱 乐产品，被众多玩家亲睐，但由于其生产成本高，效率低下始终不能在市场上在短时间内就能形成一定规模效应。要较好的经济比较效益，不仅要从设计方面着手提高传递效率，还要从制造方面换购，使得尽量多的零件实现大批量生产。目前大部分水上娱乐设备主要有：手遥类、脚蹬类、划船类。 在日常生活中存在大量的水上娱乐设备，如常见的水上轮车（明轮）、手遥船、浆船、脚踏船等，这些都是靠人力驱动的水上休闲娱乐设备。确实这些设备在通常的娱乐场所随处可见，但就其新颖性却不高，往往初次乘坐上去进行娱乐游玩时在很长一段时间内都找不到人机互动的的 感觉，短暂的水上涉足就会让人失去兴趣，之后也很难有再尝试的欲望，而水上自行车却不一样，它的上半部分采用的是通常自行车构造机构，游客乘坐上去马上就能找到像自行车一样的人机之间的一种互动感觉。玩起来轻松自由，这就涉及到人机工程学的应用。 人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为 名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的，它是由两个希腊词根组成的。 “的意思是 “ 出力、工作 ” ，“表示 “ 规律、法则 ” 的意思，因此， 人出力的规律 ” 或 “ 人工作的规律 ” ，也就是说，这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为 “（人类工程学）或 “（人类因素工程学）。日本称为 “ 人间工学 ” ，或采用欧洲的名称，音译为 “，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 俄文音译名 “” 在我国，所用名称也各不相， ，有 “ 人类工程学 ” 、 “ 人体工程学 ” 、 “ 工效学 ” 、 “ 机器设备利用学 ” 和 “ 人机工程学 ”等。为便于学科发展 ，统一名称很有必要，现在大部分人称其为 “ 人机工程学 ” ，简称 “ 人机学 ” 。 “ 人机工程学 ” 的确切定义是，把人 机 环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。 因此，为了能充分地发挥人和机器的作用，使整个人 机系统可靠、安全、高效，以及操作方便和舒适，设计人 机系统时就得充分考虑人和机器的特征与功能，使之相互协调配合，构成有机整体，达到生产和工作的最佳 效果。 在制造方面，由于水上自行车是一种创新型水上娱乐产品，企业在生产时一般都是采用中小批量生产，使得生产成本较高。但在设计水上自行车时，设计人员可以选择普通自行车为原参考模型，在此基础上可以选用大量的原部件，减少了劳动强度，同时依托普通自行车的大批量生产直接降低了生产成本，像链轮、链条、脚踏板等可以选用通用自行车厂商大批量生产的现成产品。 展前景 水上自行车最早起源于加拿大，作为一种环保型、娱乐型的运动器材，也逐渐受到世界各国企业的重视。而在我国对于水上自行车的研究以及应用即使学者们对于水上自行车 的创新设计也越来越感兴趣，据中华人民共和国国家知识产权局的统计结果表明在水上自行车的专利领其中发明专利仅有 10 项，实用新型专利 44项，外观专利 10 项在自行车 200多年的发展过程中积累的创新经验，很是值得开发和研究新。但由于使用场合不同于陆地，越来越受到广大而在我国对于水上自行车的研究以及应用，但实际获得的据中华人民共和国国家知识产权局的统计结果表明在水上自行车的专利领项。为推动水上自很是值得开发和研究新水上自行车又必须具备自身独特性。 李卫国曾任企业结构设计工程师， 2008年开始试制“水陆自行车”，前后共花 费 3 万多元， 2010 年 6 月 16 日，“水陆自行车”挑战汉江成功， 30 分钟在汉江骑行一个来回。 2010 年 10月 2日，他应日本电视台邀请赴深圳小梅沙挑战大海，遭遇惨痛失败。回汉后，李卫国再次改进，加固浮筒，更换后轮支架，减轻买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 3公斤自重，车的稳定性有了很大提高。 2010年 11月 21 日上午天阴、微风，江水湍急。 10时 15分，李卫国的学生雷志前骑“水陆自行车”从武昌桥头下水，先逆水骑行至江中第二个桥墩处，然后调头顺流而下，骑向对岸。一艘木质小渔船陪伴左右，武汉水上救援队队长俞关荣在船上为其义务护航。江水汹涌起伏，雷志 前骑在“水陆自行车”上， 8只浮筒随钢架撑开，将车身托得稳稳的，骑行十分轻松。江中正在驶过一支船队，10多只满载黄砂的货船前后蜿蜒 200多米，小雷静待舰队过尽才得以骑向对岸。 一艘从武汉关码头开出的轮渡驶过旁边，船上的乘客们看到这辆奇形怪状的自行车，纷纷朝这边挥手；“水陆自行车”经过停泊在武汉关的西安舰，舰上工作人员也挤到舷边观望。 2010年 11月 21日 11时 13分，“水陆自行车”顺利抵达武汉关下游的三峡石广场附近江滩。雷志前称江上骑行一点都不疲劳，也不危险，只是被浪打湿了裤脚。网上检索的结果显示，这是“水陆 自行车”首次成功渡过长江。 水上游乐设备，现在在国内来说，应该还是起步阶段，表现在游乐设备游玩场所少、设备单一，能够参与的人数少，很多人暂时都还不能够享受游乐设备所带来的乐趣。但在近几年也有发展的趋势，随着城市建设速度的加快，各各地区都会增设娱乐项目充实景区建设。以及中国国内大量游乐场的建立，像北京正在兴建的“龙门阵”，建成后将成为国内最大的水上娱乐乐园；安徽省正在兴建的沿董铺水库游乐园；已经建成的江苏省的福星游乐园等等。像世界上最大的东京迪斯尼乐园， 2000年接待的游客人数为 1730万人次。正在建设的阿联 酋迪拜乐园，建成后将成世界上最大的游乐园。 建成后观光游客预估可由目前的 600W 达到 1500W 人次。美国新泽西洲的六旗游乐园 (十多年前被六旗集团收购后，几乎每年都在往外扩张与增添新设施。 水上娱乐设备在近几年飞速发展，而今随着人们日益生活的需要，市场对适用的水上自行车的需求将越来越迫切。故水上自行车的研究设计意义深远。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 第二章 总体方案设计 陆两用自行车的构成 水陆两用自行车的整体构成由以下几大模块： (1)在行驶中， 车身的造型对整个行驶的效率有着很大的影响，因为车身的造型直接影响到的是行进的阻力。此处设计的水陆自行车的车体造型也已达到最小阻力位佳，通过流体力学，我们可以针对各种造型在水中行进时所受的阻力进行分析，核定最佳造型设计以达到最佳运动效率。 (2)通过机械设计我们可以比较确切的分析各种传动系统的传动关系进而计算出总传动系统的传动效率进行核算。 (3)这里的推进系统可以引用为 船舶推进器 ， 船舶推进器是船舶上提供推力的工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 具，它的作用是将船舶动力装置提供的动力转换成推力，推进船舶。推动船舶前进的 机构。它是把自然力、人力或机械能转换成船舶推力的能量转换器。推进器按作用方式可分为主动式和反应式两类。靠人力或风力驱船前进的纤、帆（见帆船）等为主动式，桨、橹、明轮、喷水推进器、螺旋桨等为反应式。现代运输船舶大多采用反应式推进器，应用最广的是螺旋桨。 具体的水下推进系统有以下几种： 明轮 蹼轮局部浸没于水中的推进器。其水平轴沿船宽方向装置于船体水线之上，轮的周缘装若干蹼板。蹼板分定蹼和动蹼两种。定蹼式蹼板沿径向固 接于轮辐上，蹼板在入水和出水时击水消耗能量大，效率低。动蹼式蹼板可调节入水和出水角度，效率较高。明轮因机构笨重，占用空间大，风浪中不易操纵，容易损坏，已为螺旋桨所取代。 喷水推进器 一种水力反作用式推进器。用装于船内的水泵自船底吸水，经喷管向后喷射受到水的反作用力而产生推力。其机械部分装于船内，得到良好保护。喷管方向可变 ,便于船舶操纵。但喷管因直径受限制 ,管路及水泵效率不高，所以整个系统效率较低，又因水泵及喷管中有水增加了船舶重量，所以很少使用。 螺旋桨 由桨毂和若干径向地固定于毂上 的桨叶所组成的推进器，俗称车叶。螺旋桨安装于船尾水线以下，由主机 (见船舶动力装置 )获得动力而旋转，将水推向船后，利用水的反作用力推船前进。螺旋桨构造简单、重量轻、效率高，在水线以下而受到保护。 (4)买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 正常直线行驶时，导向机构应不构成阻力，设计的导向机构应简单便捷为好。 (5)具有较大的浮力，与车身固定良好，在水中行驶时安全，不倾翻。同时质量要尽量的小，以减少行进的阻力。 陆两用自行车方案设计： 目前水上自行车设计各式各样，这里的设计主要从传动系统和推进系统两个方面来结合 设计。分析以上性能需求，并根据本设计需要，针对推进器和传动系统的的设计提出以下方案： 采用链传动，明轮驱动。当脚踩动踏板带动链轮 1、 2传动使得明轮 3、 4转动拍打水面产生向前的驱动力驱动前进。 第三章 浮力 力计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 根据阿基米德原理：浸在液体里的物体受到向上的浮力，浮力大小等于物体排开液体所受重力。 即 液 当物体漂浮时： F 浮 且 物 液 所以，液 m物 g 即 液 这里 M 车 取 100 30 所以 100030知水的密度液 = 故 液 =板的设计 根据前面提出的方案以及求出的 浮板的底板设计成三角形，如图所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 根据三角形面积计算公式 S=底 底板的面积 S= 根据前面求出的 浮板的最小高度 h=S=浮板的最小吃水深度为 为了安全考虑，将浮版的高度定为 板材料选用 根据目前市场上用得最多的浮板材料，本次设 计浮板采用材料 耐水性：密闭泡孔结构、不吸水、防潮、耐水性能良好。 耐腐蚀性：耐海水、油脂、酸、碱等化学品腐蚀，抗菌、无毒、无味、无污染。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 加工性：无接头，且易于进行热压、剪裁、涂胶、贴合等加工。 防震动：回弹性和抗张力高，韧性高，具有良好的防震 / 缓冲性能。 保温性：隔热，保温防寒及低温性能优异，可耐严寒和曝晒 。 第四章 动力计算 率的计算 1、输入功率的计算 ： 人输出的功率随着骑车人的体格、体力、骑车姿势、持续时间和速比等的变化 而变化。一般成年男人的最大输出功率约为 力（ ， 但只能能持续 10果持续时间长，其值要小得多，持续 大约只有 自行车运动是很有节奏的，其节奏常常与人的心脏节律保持一定关系。健康人的心脏跳动为 70 次 一般脚踏以 60r/奏转动较为合适。设计时以这一常用速度来确定相关设计参数。 但本次设计内容为一休闲式娱乐工具，故对体力要求不能有过多要求。我们根据脚踩蹬的力量来计算在娱乐为主的休闲前提下的输出功率 。 以此为参考，正常人踩蹬自行车的力量约为 3040N,娱乐情况下我们估算为30N，踩蹬速度适当的取为 1转 /秒， 故本次设计的人的输出功率为 1 （ 180 2、 传动效率 查机械设计手册得： 踩踏关节的损失： 1 =传动的损失： 2 =动轴承 ：3= 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 轴系效率： 4 = 由以上算出的总的传动效率： = 4321 =以明轮的输出功率为 动比 根据传动比的一般分配原则，我们应该 使各级传动的承载能力接近相等 ，考虑到在骑乘自行车时一般分配的传动比为 右，为了适应和习惯在陆地上的运动习惯及降低生产成本，我们这里就优先选用链传动比为 传动设计 1、设计内容 确定链条型号、链节数 排数、链轮齿数 1z 、 2z 、链轮结构、材料、几何尺寸、中心距 a 、压轴力 润滑方式、张紧装置 已知设计条件：低速平稳运转，传递功率 ,主动链轮转速01 ，从动链轮转速 502 ，传动 2、设计步骤 （ 1） 选择链轮齿数 1z 、 2z 在 17间选取齿数。 451 z 182 =z （ 2） 计算当量的单排链的计算功率 根据链传动的工作情况 、主动链轮齿数和链条排数，将链传动的功率修正为当量的单排计算功率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 工况系数，查机械设计表 9 K 主动链轮齿数系数，查机械设计图 9 K 多排链系数，由于是单排链，所以 K 故 1 7 6 （ 3）确定链条型号和节距 P 链条型号根据当量的单排链的计算 功率n 由机械设计图 9后由机械设计表 9p 。 确定链条型号为： 08A 确定链条节距为： （ 4）计算链节距和中心距 初选中心距 5030(0 =，按下式计算链节数0 3 293()5030( 1)2 45 1845)5030(2)2 -(22 202122100 a p 将030链传动的最大中心距为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 1845( 9 0 (211 式中， 1f 为中心距计算系数，查机械设 计表 9f = 5）计算链速，确定润滑方式 1 根据链速 V，查机械设计图 9滑方式为定期人工润滑 （ 6）计算链传动在轴上的压轴力 压轴力 = 有效圆周力 轴力 = （ 7）设计总结 链轮 大链轮 小链轮 齿数 )/( 45 18 分度圆直径 ( ) 顶圆直径 ( ) 186 根圆直径 ( ) 度圆弦齿高 ( ) 侧凸缘直径 ( ) 距 ( ) 间距 ( ) 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 链长 ( ) 1270 链节数 ( 130 链速 ( ) 号 08A 第五章 轴的设计 轮上力的计算 轴上传递的功率 =w 转矩 =9550000=50=取材料 可选轴的材料为 45钢，调质处理。 算轴的最小直径 查机械设计表 15120， =120 于轴的直径小于 100由 3个键槽，故将轴径增加 15%，即 d=x(1+轴径圆整为标准直径，取 d=10 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 的结构设计 1、轴的外形结构 2、根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度 。 （ 1）、根据飞轮内径可得 0 据飞轮的宽度可得出 0 侧采用轴肩定为，取 8 1 （ 2）、初选深沟球轴承 尺寸为 0 0 据装配关系取 910=15 （ 3）、 5 处为一定位轴肩，故取 5 据装配关系，计算得89=383 （ 4）、 3 处为一定位轴肩，故取 6 据装配关系，计算得910=33 （ 5）、 1 处为轴的最小直径 d=10 螺纹，与螺母配合，选择螺母为 过查机械设计手册的螺母厚度 m=5 于采用双螺母预紧，故取 1213=19 （ 6）、 4 处 为一定位轴肩，所以取 8 据装配关系计算得出，1011=40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 至此已经确定了轴的各段长度和直径。 第六章 明轮的设计 轮简介 中文名称：明轮。英文名称： 义：大部分露出水面，在圆轮四周装有多个蹼板鼓水的轮式推进器。 我国古代用人力运转的明轮船称为“车船”“轮船”。它是一种船用局部入水的推进器，装在船的两侧或尾部，形状类似车轮，在轮周上装若干桨板，拨水向后使船前进。因轮之大部分在水面以上，故称“明轮”。 19世纪，西方国家广 泛使用明轮。由于蒸汽机船上装有明轮，故称为轮船。 明轮根据布置位置，分为舷侧明轮和船尾明轮，舷侧明轮装在船舶舷侧部位；船尾明轮装在船尾。它们都是用蒸汽机来带动明轮，使其转动，推进船舶。 明轮根据桨板形式分为固定的和活动的两种。 固定式明轮 固定式明轮：特点是构造简单，缺点是效率太差：桨板在入水时是压水，而在出水前是提水，因而浪费了大部分能量，所以它的直径往往做得很大，入水深度一般不超过半径的 1/2。 活动式明轮 活动式明轮：它的桨板以铰接方式与轮体相连，通过偏心作复合运动，因为它的桨板能以适宜的角度入水和出 水，提高了效率。动桨明轮产生的推力略次与定桨明轮。 轮的设计 本次设计中采用自行设计的活动明轮，即在陆地上行驶时，明轮叶片可以折叠起来，以减少行进中的阻力，在水中行驶时，明轮叶片可以放下来，以提供前进的动力。同时，本次设计中，通过控制两个相互独立的明轮叶片的张开与收起，从而起到水中控制方向的作用。 其中明轮的开合涉及到一个自锁装置，本次设计中，采用了自动圆珠笔中的自锁买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 结构，通过控制，实现明轮叶片的开与合。 控制部分的机构简图如下 中间齿轮带动直齿上下移动，即机构简图中的 1杆上下移动，从 而带动杆 2绕铰链旋转，从而带动杆件三的移动。实现外轮与内轮的相互运动，从而实现明轮叶片的开合。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 第七章 三维作品展示 1、明轮 2明轮组合零件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 26 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 27 - 3轴承端盖 4、飞轮 5、浮板 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 28 - 6、链轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 29 - 7、前轮 8、滚动轴承 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 30 - 9、车架 10、后轴 11、车架安装图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 31 - 12、总装图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 32 - 第八章结论 经过几个月的努力，并且在指导老师和同学的帮助下完成了此次 水陆两用自行车的 毕业设计，从最开始查 找各种关于本次毕业设计的资料到确定总体方案，机械传动部件的选型，最后到撰写说明书，这是一个学习的过程，更是一个实践的过程。在大学四年当中，我接触和吸收了大量机械知识，通过此次的毕业设计设计，让我能有机会把学到的理论知识用到实践中。 在今后的学习生活中，这次毕业设计的经历将起到重要帮助作用，通过设计使我更加接近生产实际，锻炼了将理论运用于实际的分析和解决实际问题的能力，巩固、加深了有关机械设计方面的知识。 通过这次的毕业设计，我对机电一体化系统设计方案的拟定有了一定的认识，机械传动部件的选用原则，机械传动部件设 计计算方案的原理等方面都有了一定的认识。此次设计，我认为最重要的事情就是让我明白了，无论做什么事情，要想做好，必须态度端正；要善于学习，时刻学习；做事要严谨、认真，细致、不怕吃苦，还要有创新精神。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 33 - 第九章 本次设计外购件清单 序号 名称 数量 材料 价格 生产厂家 1 深沟球轴承 6204 2 高温轴承钢 18 元 /个 青岛日瑞德机电设备有限公司 2 前车轮 1 45钢 50 元 /个 宁波市鄞州立拓五金塑胶制品厂 3 前轴 1 45钢 2 元 /个 广宗县华通自行车配件厂 4 中轴 1 45钢 /个 广宗县华通自行车配件厂 5 链条 1 元 /条 新泰市宏远工业设备有限公司 6 刹车 2 铝合金 12 元 /对 宁波市鄞州宏佑车辆配件有限公司 7 刹车线 2 中碳钢 /条 宁波市鄞州立拓五金塑胶制品厂 8 1 铝合金 9 元 /个 宁波市鄞州宏佑车辆配件有限公司 9 座椅 1 塑料 30 元 /个 青岛日瑞德机电设备有限公司 10 普通平键 45钢 /个 上海敬慧自动化设备有限公司 11 毡圈 7 半粗羊毛毡 /个 南京市澳博毡业有限公司 12 内六角圆柱头螺钉 5号钢 /个 宁波日升紧固件有限公司 13 圆螺母 低碳合金钢 /个 温州市瓯海梧 田众泰紧固件加工厂 14 内六角圆柱头螺钉 45号钢 /个 宁波日升紧固件有限公司 15 链轮 1 45钢 8 元 /个 江门市蓬江区红之星机械有限公司 16 飞轮 1 45钢 7 元 /个 宁波市丹洲贸易有限公司 17 曲柄 1 45钢 9 元 /套 广