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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 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 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 ， 总体设计 传动轴式自行车的整体布局如图 2 1 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 /1735 1040 520 作业速度 /km/h ： 1015 驱动力转速 r/ 60 2 关键部件设计 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 12径为 6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 3 40 1 n 式中 0 n 轴的转速 每对锥齿轮的小齿轮的材料使用 40齿轮使用 45 钢，按吃面接触疲劳强度设计 3 2121 弹性影响系数 H 力 1T R u 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 M 工业出版社 ,1966. 2吴宗泽 ,罗圣国 M ,1965. 3成大先 ,机械设计手册 机械传动 M 1982. 4孙桓 , 陈作模 , 葛文杰 M.第七版 1967. 5传动轴万向节安装 M. 实用汽车技术 ， 2006/03 6 陈敏 , 刘晓叙 程 M 业出版社， 1988. 7江耕华，胡来瑢，陈启松 手册（上册 M） 炭 工业 出版 社 ,1982. 8成大先 ,机械设计手册（单行本） 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 11 10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 1992. 11濮良贵 纪名刚主编 . 机械设计（第七 版） M 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