双驱动自行车说明书.doc

第五届全国大学生机械创新设计大赛作品设计制作说明书作品名称： 双驱动自行车 设计制作者：黄文杰 何世豪 黄洪满 舒玉兰 马青 指导教师： 李冰 张开凌 所在单位： 广西科技大学（筹） 目 录 一、设计目的2 二、创新点、工作原理、使用方法、科学性和先进性21. 创新点22. 工作原理23. 使用方法34. 科学性、先进性3 三、与现有产品的对比研究3 四、主要零件、机构介绍31. 前驱飞轮32. 四杆机构4 五、关键零件的设计计算51. 四杆机构的设计参数5 六、双驱动效果试验5 七、结束语6 参考文献7一、设计目的由于人们生活的提高，自行车爱好者越来越喜欢挑战各种各样的环境和恶劣的道路，如沙滩、雪地、泥路、崎岖山路。单一后轮驱动的自行车为了适于骑行，把骑车人的重心移到后轮，增加摩擦力，但会使骑车者感到不舒适 ，看不清前方的道路；并且在雪地，湿滑路面上摩擦系数小，容易打滑，无法保证安全骑行。因此人们希望能自行车能像四轮驱动汽车一样，也能够实现两轮驱动提供双倍的驱动力，轻松征服恶劣的环境。这对自行车提出了更高的要求。传统自行车都是链条驱动，如果前轮驱动方式也使用链条传动，链条的不可扭转给前轮的转向带来了很大影响。所以我们希望动力能够传递到前轮，且前轮转向不受影响。我们的双驱动自行车都由脚踩动踏板产生的动力驱动，前轮通过钢丝绳传递动力，解决了链条不能实现转向的问题，提高方向控制的灵活性，并且可以随时调整前后驱动轮的分离和组合，实现分时驱动，既能节省动力又能适应各种险恶环境。同时，不用改变骑车人的重心，可以腰板挺直、感觉舒适，并能纵观前路 。此车还具有良好的操纵稳定性和行驶平顺性，轮胎更耐用不容易打滑而磨损。有利于延长轮胎的使用寿命通过相关的调查，自行车的驱动形式多为链条传动，还有少量无链条驱动：齿轮传动、直接驱动和绳子传动。但是都是单一驱动，即只有前轮驱动和后轮驱动，缺点是不适应多变道路环境。另外，还有少数几辆个人改装的双驱动自行车，由于是“手脚并用”，即用手为前轮提供动力，脚踩动踏板通过链条传递后轮动力。这种方式虽然实现了双驱动，但是手产生动力，并控制方向。手容易疲劳，使骑车的安全性能大大降低，易发生安全事故。同时前后轮的同步性差距很大。我们小组设计的自行车解决了链条不易转向，人容易疲劳的缺点，并提高了安全性，舒适性，适应多变路况，属于新一代创新型的双驱动自行车。二、创新点、工作原理、使用方法、科学性和先进性1. 创新点为了实现双驱动，前轮驱动和转向相互独立、不受干扰，人能够安全舒适，不易疲劳，能够实现分时驱动，节省动力。我们需要解决以下几个难点，这也是本双驱动的创新点。1）前驱用绳子传动，解决前轮驱动和转向的问题。因为链条不能转向，为了实现前轮驱动的同时也能够灵活控制方向，我们改变传统链条传动，通过反复拉动钢丝绳驱动前轮，钢丝绳外边套有绳套，使转向驱动相互独立。2）驱动可分离。为了方便实现分时驱动，节省动力。该驱动方式应设计成驱动易分离，根据不同的道路环境来改变驱动方式：单一驱动或者全驱动。3）骑行更舒适。骑车者的重心不需要再靠后，姿势更舒适。骑行者手不易疲劳，均通过脚踩动踏板输出动力，并分别传递到前后轮。经过曲柄摇杆转换，由周转运动转化为直线运动。4）长途骑行更有保障。可以保证在前后无论哪一个驱动出现了问题还能保证正常行驶2. 工作原理 双驱动自行车采用前后轮都可以是驱动轮的形式，前轮采用绳子传动以解决转向而不受到干扰，绳子转向部分外面装有绳套，后轮采用常规的链条驱动。动力通过中轴分别传递到前轮和后轮。中轴的一链轮通过链条带动曲柄，实现曲柄摇杆的转动转变为近似直线传动。此外，两个摇杆的一端分别通过钢绳与前轮的两个超越离合器飞轮相连接，摇杆的摇摆反复拉动绳子，实现左右飞轮间歇反复做功，最终实现连续传动。前轮上安装的两个超越离合器飞轮相互连接，使绳子做功后，能飞轮回复到原来位置，等待下一做功行程。为了实现单一前驱、单一后驱、前后同时驱动形式，前后两飞轮分别装有空转链轮，当链条拨到空转链轮时即可实现分离。3. 使用方法骑行方法和正常的自行车无区别，通过脚踩动踏板自行车前进，在行驶过程中，扭动车头的把手，可轻松实现驱动方式的转换。4. 科学性、先进性将前后驱动可分离，实现分时驱动，使自行车全驱时具有良好的越野性和安全性，适应沙滩、雪地、泥路、崎岖山路等各种道路状况，单一后轮驱动时，即可面对平坦的路况，可节省动力。三、与现有产品的对比研究由于双驱动自行车的特殊性，暂时无法在互联网上找到现类似的产品。与一些个人制作的双驱动自行车相比，更方便骑行，更加安全。与单一驱动自行车相比，双驱动自行车更具有环境的适应性，由于摩擦力是正常的两倍大，不易打滑，更安全。四、主要零件、机构介绍1. 前驱动飞轮 1）作用：绳子的一端和飞轮固定，另一端和摇杆相连，反复拉动飞轮转动，飞轮和车轮螺纹连接在一起，飞轮内有棘轮机构，只可单向转动。2）材料：45#钢。3）加工工艺简介：45#圆钢棒料粗车外圆精车外圆焊接钻小孔磨削。 2.四杆机构 1）作用：通过曲柄的转动，使摇杆摆动，实现周转运动转变为近似直线运动，拉动绳子，带动前轮转动2）材料：Q235。3）加工工艺简介：Q235钢板料线切割钻销孔攻丝。 五、关键零件的设计计算 通过四杆机构，把周转运动转变为近似的直线运动，拉动绳子反复运动。根据飞轮的尺寸确定绳子拉动的部分直径为62mm,为了使同时驱动时前后轮同步，摇杆半个行程时，飞轮转半圈，所以摇杆的两个极限点的位置的距离为 *62/2=97.34mm.并根据摇杆 整个行程过程中没有急回运动，计算出四根杆的长度。1.四杆机构的参数1. 四杆机构1）曲柄AB、连杆BC、摇杆CD、支架AD的长度分别为45.886mm、136.809mm、80mm、151.695mm。曲柄为原动件做回转运动，当摇杆CD在两个极限位置时，曲柄AB之间的夹角为0，即极位夹角为0，无急回运动。摆杆CD在运动过程中的摆角为70。四杆机构的最小传动角为55，最大传动角为125。六、双驱动效果实验七、结束语我们本次设计与制作的双驱动自行车得到了指导老师和同学们的大力支持和帮助，在此特别感谢高中庸、李冰、张开凌等老师，没有他们的悉心指导和帮助，我们就不可能参加此次大赛，同时也