传动轴式自行车的设计（全套含CAD图纸、SW三维模型）
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Mechanical Engineering EnglishLesson 1 Modern Manufacturing EngineeringAWhat Is Manufacturing Maybe youve never thought about it before, but it is all around you. It affects every part of your life. What is it? In this case, “it” is manufacturing. Actually “manufacturing” is not all around you. But manufactured products are. Look around you right now. Name some things you see that were manufactured. Chairs, notebooks, blue jeans, books, floor tile, chalkboards, light bulbs, pencils, eyeglassesnearlyeverything around you was manufactured.The manufacturing industry is important to our society. Its essential to our economy. An economy is a system for producing and distributing products and services. Many people work in manufacturing. They help produce products. And they buy products with the money they earn. The more products people buy, the more products are manufactured. And this allows more people to work. Manufacturing is also important to the economy in another way. A piece of material is worth more after its been changed into a useful product. Thats added value. Value is increased by the manufacturing process.B. Modern Manufacturing A manufacturing industry needs three basic types of resources: Material resources, Human resources, Capital resources. The elements of industry are seven key steps for organizing production: Research and Development, Production Tooling, Production Planning and Control, Quality Control, Personnel Management, Manufacturing, Marketing. R&D is the planning of new products, processes, or materials and the improvement of old skill. R&D is such a large, important part of the industrial world and requires many people with different talents. Production Tooling is the element of industry concerned with these tools. The PT obtains the tools, machines, and equipment needed to make a product. The most important parts of Production Planning and Control are routing, scheduling, dispatching, and plan layout. The machinery and equipment must be arranged so that production can take place smoothly, without wasted time and effort. Quality Control can be defined as those activities which prevent defective articles. In this way management tries to insure that a product will be acceptable to the buyer. Marketing is the process of getting products from those who make them to those who use them and it helps to deliver the right kinds of goods to us, in the right form and amount, at the time and price.Lesson 2 Mechanical Engineering Design Mechanical engineering design is a major segment of engineering, it deals with the conception, design, development, refinement, and application of machines and mechanical apparatus of all kinds. For many students, mechanical engineering design is one of their first professional engineering courses. Professional engineering is concerned with obtaining solutions to practical problems, and the engineers are able to devise better solutions to practical problems. The most problems in mechanical engineering design do not have a single right answer. Hence, modern mechanical engineers are able to produce distinctly better solutions to meet todays needs. The engineer must use the best available scientific understanding together with empirical information, good judgment. When considering a complete machine, the engineer invariably finds that the requirements and constraints of the various components are interrelated. The modern engineer has become increasingly concerned with the broader considerations of safety, ecology, and overall “quality of life.”Good designs require trying new ideas and being willing to take a certain amount of risk, knowing that if the new idea does not work the existing method can be reinstated. Thus a designer must have patience, since there is no assurance of success for the time and effort expanded. Creating a completely new design generally requires that many old and well-established methods be thrust aside. This is not easy since many people cling to familiar ideas, techniques and attitudes. A design engineer should constantly search for ways to improve an existing product and must decide what old, proven concepts should be used and what new, untried ideas should be incorporated.New designs generally have “bugs” or unforeseen problems which must be worked out before the superior characteristics of the new design can be enjoyed. Thus there is a chance for a superior product, but only at higher risk. It should be emphasized that, if a design does not warrant radical new methods, such methods should not be applied merely for the sake of change.During the beginning stages of design, creativity should be allowed to flourish without a great number of constraints. Even though many impractical ideas may arise, it is usually easy to eliminate them in the early stages of design before firm details are required by manufacturing. In this way, innovative ideas are not inhibited. Quite often, more than one design is developed, up to the point where they can be compared against each other. It is entirely possible that the design which is ultimately accepted will use ideas existing in one of the rejected designs that did not show as much overall promise.Another important point which should be recognized is that a design engineer must be able to communicate ideas to other people if they are to be incorporated. Communicating the design to others is the final, vital step in the design process. Undoubtedly many great designs, inventions, and creative works have been lost to mankind simply because the originators were unable or unwilling to explain their accomplishments to others. Presentation is a selling job. The engineer, when presenting a new solution to administrative, management, or supervisory persons, is attempting to sell or to prove to them that this solution is a better one. Unless this can be done successfully, the time and effort spent on obtaining the solution have been largely wasted. 英文文献翻译学 生 姓 名： 学 院： 专业及班级： 学 号： 指导教师： 2011年 4月 25 日机械工程英语 第1课现代制造工程 A.什么是制造业 也许你从来没有想过这个问题之前，但它是你周围的一切。它影响着你生活的一部分。是什么呢？在这种情况下，“它”是制造业。其实“制造”是不是你周围的一切。而是人为制造的产品。现在看看你周围。名称有些事情你看到这些制造。椅子，笔记本电脑，蓝色牛仔裤，书籍，地板砖，黑板，灯泡，铅笔，眼镜，近周围的一切你是制造。 制造业是香港的重要的社会。这对于我们的经济。一个经济体是生产和销售的产品和服务体系。许多人工作在制造业。他们帮助生产的产品。他们用这些钱购买他们赚的产品。人们购买的产品越多，越产品的生产。这让更多的人来工作。制造业也是重要的另一种方式的经济。甲片的材料后，更是值得它被改变成一个有用的产品。这就是附加值。价值是增加了生产过程。 二现代制造 一个制造业的资源需要三个基本类型：物质资源，人力资源，资本资源。 工业的七个关键要素是组织生产步骤：研究，开发，生产模具，生产计划与控制，质量控制，人事管理，制造，营销。 研发新产品，工艺或材料，旧技术的改进计划。 RD是这么大，工业世界的重要组成部分，需要与不同的人才很多人。 生产工具是工业元素与这些工具有关。在PT获得的工具，机器和设备需要做出的产品。 生产计划与控制最重要的部分是路由，调度，调度，并规划布局。机械及设备，必须使生产安排，可以进行顺利，没有浪费时间和精力。 质量控制可以被定义为那些活动，防止缺陷的文章。在尝试这种方式管理，以确保产品将可以接受的买家。 营销是让那些谁使他们对那些谁使用它们，有助于提供各种货物的权利给我们，在正确的方式和数额，时间及价格，产品的过程。 第2课机械工程设计 机械工程设计是工程的主要部分，它涉及的概念，设计，开发，改进和应用机器及各种机械设备。对于许多学生，机械工程设计是他们的第一个专业的工程课程之一。专业工程关注的是获得解决实际问题，工程师们能够设计出更好的解决实际问题。在机械工程设计中的大多数问题没有唯一正确的答案。因此，现代机械工程师能够产生显着更好的解决方案，以满足今天的需要。工程师必须使用现有的最佳科学信息的理解以及经验，良好的判断力。当考虑一个完整的机器，工程师都认为，要求和约束是相互关联的各个组成部分。现代工程师已越来越多地安全，生态，更广泛的考虑和整体有关“生活质量”。 好的设计需要尝试新的想法并愿意采取了一定的风险，因为他们知道如果新的观点并不工作中存在的方法可以恢复。因此，设计者必须要有耐心，因为没有时间和扩大的努力取得成功的保证。创建一个全新的设计，通常需要许多旧的和行之有效的方法，将重点放在一边。这并不容易，因为许多人抱着熟悉的想法，技巧和态度。设计工程师必须不断寻找方法来改进现有产品，必须决定哪些旧的，成熟的概念，应使用什么新的，未经试验的想法应该被纳入。 新的设计通常有“错误”或之前，必须制定新设计出来的优良特性，可享有不可预见的问题。因此，有一个优越的产品的机会，但只有在较高的风险。应该强调的是，如果设计不保证激进的新方法，这种方法不能申请的改变而而已。 在设计的开始阶段，创意应该允许繁荣没有大量的约束。尽管许多不切实际的想法可能发生时，通常很容易消除在设计的早期阶段，他们之前是由公司生产所需的细节。通过这种方式，创新的思想不是抑制。很多时候，一个以上的设计，开发，到那里他们可以相互比较点。这是完全可能的是，最终设计将接受使用心得在被拒绝的设计，没有太多的整体表现为一个现有的承诺。 另一项重要的一点，应该承认的是，设计工程师必须能够与其他人交流意见，如果他们要纳入。传达给其他人设计的最后，在设计过程中的重要一步。毫无疑问，许多伟大的设计，发明和创新工程已失去了人类仅仅是因为创始人是无法或不愿解释他们的成就给其他人。演讲是一个销售的工作。这位工程师，当提出一个新的解决方案，行政，管理或监督人，正试图出售或向他们证明这个解决方案是一个更好的。除非这是可以做到成功，获得的时间和精力花在解决方案已经在很大程度上浪费了。传动轴式自行车的设计郝良庆（塔里木大学机械电气化工程学院，新疆 阿拉尔 843300）摘 要：我国是一个自行车大国，针对传统链传动自行车出现的一些问题，容易掉链，传动效率地等问题设计开发了传动轴式自行车。该自行车采用传动轴代替链条的方式，前部用一对锥齿轮改变方向中间采用传动轴后部采用一对锥齿轮改变方向再通过棘轮机构与后轮相连接实现传动，该自行车传动部分改为传动轴，其他部分与普通自行车相似。关键词：自行车；传动轴；锥齿轮；设计中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：引言在科技日益发达的当今社会，新型技术不断被研发并辐射到社会的实际运用中去，随着人们环境意识的不断增强，人们都在寻着能够省时省力节能的新型代步工具！都在为共创和谐的节约型社会而努力！随着居民生活水平的不断提高，自行车的使用不仅仅再是普通的代步工具，而逐渐成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选工具。行驶途中，可以当做普通自行车骑行锻炼身体，随着时间的推移，原始简单的链传动自行车已不再满足人们的心里，人们都希望完善自行车的传动方式功用，以给人们带来更多的方便。从早期的自行车雏型出现，到今天种类繁多、形式多样的自行车产品，已经历了近200年的历史，随着社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快, 人们在享受物质生活的同时, 更加注重产品的方便、舒适、可靠、价值、安全、效率等人机性能, 创新设计即充分发挥人的创造才能,利用技术原理进行创新构思的设计实践活动，其目的是为人类社会提供富有新颖性和先进性的产品.因此，创新设计的基本特征是新颖性和先进性。“新颖性”就是设计者不拘于前人或别人已有的成就,敢于根据从未尝试过的想法去进行新的探索,设计出别具一格的产品。“先进性”就是设计的产品不仅应标新立异，而且在技术水平上比现有的类似产品要超前一步，即在功能、性能、结构等方面显示出新的特点和实质性的改进，创新设计即充分发挥人的创造才能，任何一种设计都离不开创新，工业设计领域中,无论是对传统产品的改进性设计,还是对新产品的开发性设计都需要创新。因此,对自行车进行创新设计和概念设计具有重要意义，对传动轴自行车设计通过对链轮改造，把前链轮改造成一对锥齿轮传动 中间通过传动轴代替链条，后轮在通过一对锥齿轮改变传动的方向设计要求1 设计原理及机构1.1 设计原理针对自行车的掉链和传动效率低问题研制了传动轴式自行车，该自行车前部采用一对锥齿轮中间采用传动轴后部采用一对锥齿轮，从而就改变了现有自行车的缺点，掉链和传动效率低和有链传动带来的噪音等问题。传动部分如图1所示。1 锥齿轮 2锥齿轮 3传动轴 4锥齿轮 5锥齿轮图1 传动的主要零部件其优点是不会产生掉链，效率较高，不会对出现对裤子出现的撕咬，填补了国内没有该形式的自行车的空白，使对自行车感觉会更加舒适和平稳，提高了各部分的通用性能，1.2 总体设计传动轴式自行车的整体布局如图21车胎 2辐条 3后轴 4后部锥齿轮壳体 5轴承端盖 6传动轴 7车座 8车架 9与车架固定螺栓 10轴承端盖螺栓 11前部锥齿轮壳体 12自行车车把图2 传动轴自行车总体布局图 该自行车在人的脚动力下驱动，工作时人脚驱动脚蹬子带动轴，有轴带动前部一对锥齿轮转动，在通过轴传递给传动轴，再有传动轴传递给尾部的一对锥齿轮使其转动，然后在传递给棘轮机构，有棘轮机构传递给自行车后轮，使自行车能够在大地上行驶，该自行车传动部分追要有三大部分，前部锥齿轮系统，中间传动轴系统，和尾部锥齿轮系统，前部锥齿轮系统主要作用是，改变传动的方向和增速，中间传动轴主要是能够较远距离的传递动力，传动轴花键的作用是能够由于十字轴转动使传动轴的轴向的位移得到平衡，尾部锥齿轮的作用改变方向进一步的使系统增速，其主要技术参数如下:外形尺寸/mm：17351040520作业速度/km/h ：1015驱动力转速r/min : 602 关键部件设计2.1 传动轴 锥齿轮传动轴采用45刚制造，中间采用空心式的，外径为12mm内径为6mm，传动轴分为两段前段部分和后段部分，中间用矩形花键连接传动轴的设计公式如下式中 d-计算截面处轴的直径 -与材料有关的常数 P-轴传递的功率 -常数通常取0.5-0.6 n 轴的转速每对锥齿轮的小齿轮的材料使用40Cr，大齿轮使用45钢，按吃面接触疲劳强度设计-弹性影响系数-需用应力K-动载系数-转矩-齿宽系数-传动比2.2 其它部件 对原有的棘轮机构进行改造如图3图3改造后的棘轮改造后的棘轮使其能够与最后一级齿轮结合使其能够实现传动，对车架的改造如图4图4 对自行车架的改造1处的改造使其能够与齿轮箱相连接并将齿轮箱固定住，2处的改造是为了不让传动轴与传动轴干扰。3结论1）该自行车能够有效的避免普通链传动自行车所带来的掉链，传动效率低，由于骑车不当带来了的撕咬衣服等问题。该自行车完全满足自行车的行驶要求。2）该自行车首次提出了以传动轴传动代替普通自行车的链条传动。提高了传动效率传动效率在91%左右，使人骑起来感觉会更加的省力。3）若这种新的传动方式能够勾起那些近距离开车的人放弃开车，改为以这种自行车代步，那我们便会减少汽车的尾气排放更好的保护我们的环境。参考文献1孟宪源,姜琪.机构构型与应用M.机械 工业出版社,1966.2吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册 M.高等教育出版社,1965.3成大先,机械设计手册机械传动M .化学工业出版社，1982.4孙桓, 陈作模, 葛文杰.机械原理 M.第七版.高等教育出版社，1967.5传动轴万向节安装M. 实用汽车技术，2006/036 陈敏 , 刘晓叙.AUTOCAD教程M.机械工 业出版社，1988.7江耕华，胡来瑢，陈启松 .机械传动设计 手册（上册M）.北京：煤炭工业 出版 社,1982.8成大先 ,机械设计手册（单行本） .轴承 M, 化学工业出版社，1982.9成大先,机械设计手册（单行本）M. 机 械制图极限与配合,化学工业出版社，20 1110龚淅义 ,罗圣国 李平林 张立乃 黄少 颜编机械设计课程设计指导书（第二 版 ）M .高等教育出版社，1992.11濮良贵 纪名刚主编. 机械设计（第七 版）M.西北工业大学机械原理及机械 零件教研室,高等教育出版社，2006.12成大先, 机械设计手册（单行本） 轴及 其联接M, 化学工业出版社,1982.13吴宗泽 罗圣国, 机械设计课程设计手 册M ,机械工业出版社,1965.14吴宗泽,机械结构设计M，北京机械工 业出版社,1989.15 羊拯民主编.传动轴和万向节M.北京：人民交通出版社，19864788Drive Axle Type Bicycle DesignHao Liangqing（College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China）Abstract: China is a big country in view of the traditional bicycle, chain transmission bicycle problems, easy to swap chain, transmission efficiency, etc. Design and development of a transmission shaft type bicycle. The bike the drive shaft instead of the chain mode, front with a pair of bevel gear change direction is used in the middle drive shaft rear uses a pair of bevel gears change the direction through the ratchet mechanism and the rear wheel are connected to realize transmission, the bicycle transmission part to drive shaft, and the other parts are similar to ordinary bicycle.Key words: Bicycle; drive shaft; bevel gear; design购买后包含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396前 言在科技日益发达的当今社会，新型技术不断被研发并辐射到社会的实际运用中去，随着人们环境意识的不断增强，人们都在寻着能够省时省力节能的新型代步工具！都在为共创和谐的节约型社会而努力！随着居民生活水平的不断提高，自行车的使用不仅仅再是普通的代步工具，而逐渐成为人们娱乐、休闲、锻炼的首选工具。行驶途中，可以当做普通自行车骑行锻炼身体，随着时间的推移，原始简单的链传动自行车已不再满足人们的心里，人们都希望完善自行车的传动方式功用，以给人们带来更多的方便。从早期的自行车雏型出现，到今天种类繁多、形式多样的自行车产品，已经历了近200年的历史，随着社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快, 人们在享受物质生活的同时, 更加注重产品的方便、舒适、可靠、价值、安全、效率等人机性能, 创新设计即充分发挥人的创造才能,利用技术原理进行创新构思的设计实践活动，其目的是为人类社会提供富有新颖性和先进性的产品.因此，创新设计的基本特征是新颖性和先进性。“新颖性”就是设计者不拘于前人或别人已有的成就,敢于根据从未尝试过的想法去进行新的探索,设计出别具一格的产品。“先进性”就是设计的产品不仅应标新立异，而且在技术水平上比现有的类似产品要超前一步，即在功能、性能、结构等方面显示出新的特点和实质性的改进，创新设计即充分发挥人的创造才能，任何一种设计都离不开创新，工业设计领域中,无论是对传统产品的改进性设计,还是对新产品的开发性设计都需要创新。因此,对自行车进行创新设计和概念设计具有重要意义，对传动轴自行车设计通过对链轮改造，把前链轮改造成一对锥齿轮传动 中间通过传动轴代替链条，后轮在通过一对锥齿轮改变传动的方向设计要求由于设计的水平有限，设计中难免存在错误和不当之处，恳请各位老师批评指正。目 录1. 传动方案初步确定.12. 传动的结构设计.12.1动力和转速确定.12.2 圆锥齿轮传动设计.12.2.1前部锥齿轮设计.12.2.2 尾部锥齿轮的设计.52.3 对轴的初步设计.82.3.1对轴1的设计.82.3.2 对轴2的设计.122.3.3 对轴3的设计.142.4传动轴设计.16 3. 对自行车局部的改造.203.1 对车架改造.203.2对棘轮的改造204. 对齿轮箱结构尺寸的设计 . 215.总结.22致谢23参考文献.24传动轴式自行车的设计1.传动方案初步确定传动方案的确定图1-1传动方案的确定该方案和普通链传动相比较有传动效率高，减少了链条式自行车因为布局不好所带来的对衣服咬合所带来的危险，也减少了链传动多边形效应对功率的损失和震动噪音等产生，不会再出现关键时刻掉链子的可能，但是由于该传动有锥齿轮和传动轴组成带来的问题便是加工困难和成本较高。2.传动的结构设计2.1动力和转速确定一般脚踏以 60r/min 节奏转动较为合适一般人能给自行车的转矩在T=13000左右2.2 圆锥齿轮传动设计2.2.1前部锥齿轮设计按齿面强度设计计算大端分度圆直径d1选用直齿圆锥齿轮传动，选用直齿圆锥齿轮传动，自行车为一般工作机器，速度低故选用8 级精度。机械设计表10-1 查得：选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为250HBS；大齿轮材料为45 钢（调质），硬度为200HBS，两者材料硬度差为50HBS。选小齿轮齿数Z1=17 ， 大齿轮齿数Z2=17/0.6=28.3，取Z2=29计算大端分度圆直径根据参考机械设计227页公式10-26估计V11m/s，并取8 级精度等级。由机械设计194 页图10-8 查得： =1.05由机械设计226 页表10-9 查得：=1.00而=1.5=1.51.00=1.5取=1.0由机械设计193 页表10-2 查得：=1.00故动载系数K=1.001.051.51.00=1.575由机械设计201 页表10-6 查得：=189.8并取=由机械设计209 页图10-21d 查得齿轮1 和2 的接触疲劳强度极限分别为：=600 =550齿轮1 和2 的工作应力循环次数分别为：=60600.6530010=3.2410由机械设计207 页图10-19 查得：=1.0 =1.2取S=1故许用应力：=600=660应取两者中的较小者，故600根机械设计227 页式10-26有万方数据相关资料查的T=13475左右带入数据与估计无太大差异。分锥角齿宽取齿宽b=20mm。大端模数取m=3.25大齿轮分度圆=3.2529=94.25mm小齿轮分度圆=3.2517=55.25mm锥距 mm按齿根弯曲强度设计由机械设计226 页式10-23 知：由机械设计200 页表10-5，查取齿形系数校正系数2.97 2.531.52 1.62由机械设计208 页图10-20（c）得：=550=510由机械设计206 页图10-18 得：=0.85 =0.87取弯曲安全系数S=1.4=334 =317计算大小齿轮的并加以比较：=0.0135=0.0129小齿轮的数值大。=1 1.05 1 1.5=1.575=2.054可见，由齿面疲劳强度计算而得的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，选取齿面接触的疲劳强度3.0094，取标准值m=3.25最终效果图如下图2-1锥齿轮1和锥齿轮22.2.2 尾部锥齿轮的设计按齿面强度设计计算大端分度圆直径d1选用直齿圆锥齿轮传动，选用直齿圆锥齿轮传动，自行车为一般工作机器，速度低故选用8 级精度。机械设计表10-1 查得：选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为250HBS；大齿轮材料为45 钢（调质），硬度为200HBS，两者材料硬度差为50HBS。选小齿轮齿数Z3=17 ， 大齿轮齿数Z4=17/0.8=21.25，取Z4=22计算大端分度圆直径根据参考机械设计227页公式10-26估计V11m/s，并取8 级精度等级。由机械设计194 页图10-8 查得： =1.05由机械设计226 页表10-9 查得：=1.00而=1.5=1.51.00=1.5取=1.0由机械设计193 页表10-2 查得：=1.00故动载系数K=1.001.051.51.00=1.575由机械设计201 页表10-6 查得：=189.8并取=由机械设计209 页图10-21d 查得齿轮1 和2 的接触疲劳强度极限分别为：=600 =550齿轮1 和2 的工作应力循环次数分别为：=60530010=9.010由机械设计207 页图10-19 查得：=0.97 =0.99取S=1，故许用应力：=582=544.5应取两者中的较小者，故544.5根机械设计227 页式10-26代入数据计算得与估计无太大差异。分锥角齿宽取齿宽b=15mm。大端模数取m=3.5大齿轮分度圆=3.522=77mm小齿轮分度圆=3.517=59.5mm锥距 mm按齿根弯曲强度设计由机械设计226 页式10-23 知：由机械设计200 页表10-5，查取齿形系数校正系数2.97 2.721.52 1.57由机械设计208 页图10-20（c）得：=550=510由机械设计206 页图10-18 得：=0.85 =0.87取弯曲安全系数S=1.4=334 =317计算大小齿轮的并加以比较：=0.0135=0.0134小齿轮的数值大。=1 1.05 1 1.5=1.575=2.53可见，由齿面疲劳强度计算而得的模数m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，选取齿面接触的疲劳强度3.44，取标准值m=3.5最终效果图图2-2 齿轮3和锥齿轮42.3对轴的初步设计 2.3.1对轴1的设计已知条件，轴1转矩T1=1347N mm选轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机械设计362页表15-1选用常用材料45钢，调制处理。初步计算轴颈由机械设计表15-3得=103-126。取=110.则轴的直径即为公式中取=60r/min所以=0.085kw所以=12.35mm选用深沟球轴承选择代号为6003，由机械设计332页表13-10，由于速度不大故采用脂润滑。初步对轴整体设计预选6003查手册得：d=17 D=35 B=10取轴承端面到壳体内壁距离为2mm，齿轮到壳体内壁为10，两端轴d劲=17部分长度为：=10+2=12装齿轮2的宽度预选30l=30-2=28轴环宽度B=5 d=20 h=200.07+2=3.4 取3.5另外还有与脚蹬相连接的部分，又对现有自行车的轴参考选轴总长为200.轴向定位中间轴环，弹性卡簧，轴套等零件。4轴上零件的周向定位选用健配合齿轮2健 bh=66轴承内圈与轴过盈配合轴表面粗糙度0.8轴承外圈与壳体间隙配合壳体表面粗糙度1.65轴的工艺要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，轴端倒145图2-3轴1轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。图2-4 受力分析根据受力分析，齿轮所受的转矩：T2=13.5Nm齿轮作用力：Ft=2T2/ dm2=286N Fr= Fttancos1=80.1N Fa= Fttansin1=46.8N求支反力Rv1=49.2NRv2= Rv1-Fr=49.2-80.1=-30.9NRH1= RH2=143N求C点弯矩MV1= Rv2L2=-30.928=-865.2NmmMV2= MVC1+Fa= -865.2+46.8=1340.25NmmMHC=RH2L2=14328=4004Nmm图2-5 轴1弯矩绘制扭矩图（g）T2=13.5Nm计算合成弯矩MC1=4096.4NmmMC2=4222.35Nmm绘制扭矩图（h）图2-5扭矩图轴的材料为45钢，调质处理，-1=2545Mpa.从总当量弯矩图可以看出，截面C为危险截面。截面C为齿轮处，dC=20mm，则bC=8.4Mpa-1，轴的强度足够。2.3.2 轴2设计选轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机械设计362页表15-1选用常用材料45钢，调制处理。初步计算轴颈由机械设计表15-3得=103-126。取=110.则轴的直径即为传递的功率=0.97=0.082kw n=60/0.6=100r/min带入数据得所以=10.30mm选用深沟球轴承选择代号为6002，由机械设计332页表13-10，由于速度不大故采用脂润滑。初步对轴整体设计预选6002查手册得：d=15 D=32 B=9拟定装配方案：齿轮 轴套 轴承端盖，选用健配合齿轮2健 bh=55轴承内圈与轴过盈配合轴表面粗糙度0.8轴承外圈与壳体间隙配合壳体表面粗糙度1.65轴的工艺要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，轴端倒145.和万向节连接处最小取最小直径12，图2-6 轴2轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。图2-7 受力分析根据受力分析，齿轮所受的转矩：T2=8.11Nm齿轮作用力：Ft=2T2/ dm2=294.9N Fr= Fttancos1=82.67N Fa= Fttansin1=48.45N求支反力Rv1=74.79NRv2= Rv1-Fr=74.79-82.67=-7.8NRH1= RH2=147.45N2）求A点弯矩MV1= Rv2L2=-7.840=-312NmmMV2= MVC1+Fa= -312+48.45=1027.8NmmMHC=RH2L2=147.4540=5898NmmT2=8.11Nm计算合成弯矩MC1=5906.24NmmMC2=5986.88Nmm轴的材料为45钢，调质处理，-1=2545Mpa.从以上分析可以看出，截面A为危险截面。截面A为齿轮处，dA=20mm，则bC=8.25 Mpa-1，轴的强度足够。2.3.3轴3设计选轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机械设计362页表15-1选用常用材料45钢，调制处理。初步计算轴颈由机械设计表15-3得=103-126。取=110.则轴的直径即为传递的功率为=0.98=0.0803 n=100r/min代入数据得=10.22mm选用深沟球轴承选择代号为6002，由机械设计332页表13-10，由于速度不大故采用脂润滑。初步对轴整体设计预选6002查手册得：d=15 D=32 B=9拟定装配方案：齿轮 轴套 轴承端盖，选用健配合齿轮2健 bh=55轴承内圈与轴过盈配合轴表面粗糙度0.8轴承外圈与壳体间隙配合壳体表面粗糙度1.65轴的工艺要求或表面配合表面粗糙度3.2，其余12.5，轴端倒145.和万向节连接处最小取最小直径12，图2-8 轴3轴的强度校核由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。图2-9 受力分析根据受力分析，齿轮所受的转矩：T2=7.92Nm齿轮作用力：Ft=2T2/ dm2=205.17N Fr= Fttancos1=52.73N Fa= Fttansin1=40.77N求支反力Rv1=65.6NRv2= Rv1-Fr=65.6-52.73=12.87NRH1= RH2=102.58N求A点弯矩MV1= Rv2L2=12.8740=514.8NmmMV2= MVC1+Fa= 514.8+40.77=2084NmmMHC=RH2L2=102.5840=4103.2NmmT2=7.92Nm计算合成弯矩MC1=4135NmmMC2=4602Nmm轴的材料为45钢，调质处理，-1=2545Mpa.从以上分析可以看出，截面A为危险截面。截面A为齿轮处，dA=20mm，则bC=8.08 Mpa-1，轴的强度足够。2.4传动轴设计由机械设计公式15-3材料选择45钢 取=0.5 =110 P=0.82kw n=100代入数据计算得 10.51mm为了满足强度要求=12mm =6mm设作用于十字轴轴颈中点的力为F，则=851.984N十字轴轴颈根部的弯曲应力w和切应力应满足w=w=式中，取十字轴轴颈直径d1=6mm，十字轴油道孔直径d2=3mm，合力F作用线到轴颈根部的距离s=2.5mm，w为弯曲应力的许用值，为250-350Mpa，为切应力的许用值，为80-120 Mpaw=107Mpaw= = =40 Mpa故十字轴轴颈根部的弯曲应力和切应力满足校核条件十字轴效果图如下图2-10 十字轴万向节十字轴滚针的接触应力应满足j=272j式中，取滚针直径d0=2mm，滚针工作长度Lb=5mm，在合力F作用下一个滚针所受的最大载荷Fn= 即 =326.593N当滚针和十字轴轴颈表面硬度在58HRC以上时，许用接触应力j为3000-3200 Mpa j=272=1.97 Mpaj故十字轴滚针轴承的接触应力校核满足传动轴强度校核按扭转强度条件T=T/WTT式中，T为扭转切应力，取轴的转速n=100r/min，轴传递的功率P=0.085kw，Dc=12mm，dc=6mm分别为传动轴的外内直径，根据机械设计表15-3得T为25-45 Mpa即=25 MpaT故传动轴的强度符合要求传动轴转速校核及安全系数传动轴的临界转速为nk=1.2108式中，取传动轴的支承长度Lc=400mm, dc=6mm, Dc=12mm分别为传动轴轴管的内外直径, nmax=100 r/minnk=1.2108=6495r/min6495远大于100所以轴管临界转速合格。传动轴轴管断面尺寸除应满足临界转速要求以外，还应保证有足够的扭转强度。轴管的扭转应力c=c式中c=300 Mpac=0.544 Mpac轴管的扭转应力校核符合要求.对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力h，许用应力一般按安全系数2-3确定h = 式中,取花键轴的花键内径dh=18mm，外径Dh=22mm,h =11.77 Mpa传动轴花键的齿侧挤压应力y应满足y=T1K/Lhn0y式中,取花键转矩分布不均匀系数K=1.35,花键的有效工作长度Lh=40mm，花键齿数n0=6当花键的齿面硬度大于35HRC时：许用挤压应力y=25-50 Mpay= =31.89Mpa y传动轴花键的齿侧挤压应力y满足要求传动轴华健效果图如下图2-11 传动轴花键传动轴最终效果图如下图2-12 传动轴整体图3. 对自行车局部的改造3.1 对车架改造 以现有的自行车架为基础对其进行改造以适应对传动轴齿轮箱体的合理布局能够使传动轴和自行车架结合到一体图3-1 改造后的车架对1处采用图示的改造，使该处能够与齿轮箱相连接，对2处的改造如上图所示，此处的改造是提高原本在底处的车架，为了减少对传动轴的干扰。3.2对棘轮的改造图3-2 改造后的棘轮机构把原有的最外圈和小链轮连接的棘轮机构改造成如上图所示的结构，使其能够与上
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