机械毕业设计（论文）-踏板摩托车行走系统的设计（全套图纸）

毕 业 设 计毕 业 设 计 题题 目目 踏板摩托车行走系统的设计踏板摩托车行走系统的设计 学学 院院 专专 业业 姓姓 名名 学学 号号 指导教师指导教师 年 月 日 踏板摩托车行走系统的设计踏板摩托车行走系统的设计 The Design Of The Drive System Of Motorcycle 专 业： 学 生： 指导教师： 年月 - 1 - 目 录 摘 要 i ABSTRACT .ii 第一章概论 1 1.1 摩托车的发展 . 1 1.2 摩托车的组成 . 2 第二章轮毂 3 2.1 轮毂的发展 . 3 2.2 轮毂生产技术 4 2.3 轮毂生产前景 4 2.3.1 市场需求形式和生产状况 4 2.3.2 国际市场 5 2.3.3 生产需求 5 第三章传动装置 6 3.1 初级减速 . 6 3.2 二级减速 . 6 3.3 带轮的结构设计 . 7 3.3.1 踏板摩托车带传动结构 7 3.3.2 带传动设计 7 3.4 传动装置的设计计算 8 3.4.1 齿轮传动的设计 8 3.4.2 几何尺寸的确定 13 3.4.3 齿轮的结构设计 . 14 第四章传动轴的设计 .15 4.1 轴的设计计算 . 15 4.1.1 主动带轮输入轴计算 16 4.1.2 从动带轮输出轴的计算 16 4.1.3 减速器转轴的计算 16 - 2 - 4.1.4 减速器转轴的计算 17 4.2 轴的结构设计 . 17 4.2.1 减速器转轴的结构设计 17 4.2.2 从动带轮输出轴的结构设计 18 4.2.3 后轮驱动轴的结构设计 18 第五章 摩托车车轮设计 20 5.1 轮胎的结构形式及参数 . 20 5.1.1 轮胎的分类 20 5.1.2 轮胎花纹 20 5.1.3 轮胎性能 21 5.1.4 轮胎规格参数 21 5.2 轮辋与轮毂的结构设计 . 21 5.2.1 轮辋的结构设计 21 5.2.2 辐板的结构设计 23 5.2.3 轮毂的结构设计 23 第六章结论 .25 致 谢 .26 参考文献 .27 - i - 摘 要 我国摩托车产品设计、制造和技术创新等方面与日本、意大利等发达国家相 比有较大差距。 随着市场的国际化和竞争的加剧， 国内企业开始认识到技术创新、 新产品开发和品牌建设是促进企业持续发展的原动力， 部分企业在新产品开发的 硬件和软件方面加大投入，取得了一定进步。 摩托车的类型虽然很多，但它的基本结构同其他机动车辆一样，都是由发动 机、传动装置、行路装置、操纵机构、车体部分、电器设备、仪表和随车工具等 组成。 传动装置是把发动机的动力经过转换传给驱动轮， 使驱动轮得到与各种路面 和负荷相适应的速度和牵引力。传动装置包括离合器、变速器(有的也叫变速箱) 和传动链等 行走系统即行路装置用来支承车体，把车体的重力与负荷重力传给地面，并 把发动机经过传动装置输出的扭矩变成使摩托车前进的牵引力， 使摩托车在不同 的路面上可以平稳地行驶，并有一定的行驶速度和通过能力。 关键词：摩托车；行走系统；轮毂；减速器 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 - ii - ABSTRACT There is a big disparity between our country and Japan, Italy and so on, in the design,manufacture and technological of motorcycle .Along with the market internationalization and the competition aggravating, the Domestic enterprise starts to realize that the technological innovation, the new product development and the brand construction promotes are the driving force of the enterprise sustained development ,some enterprises has made certain progress by expanding the investment in new product developments hardware and the software aspect Although there are many types of motorcycle, but its basic structure is the same with other motor vehicles, include the engine, the transmission device, travels the installment, the control mechanism, the chassis part, the electric appliance equipment, the measuring appliance and the tools and so on . The fuction of the transmission system is tiansfering the engines power to the drive shaft after the transformation the driving gear, enables the driving gear to obtain the speed which the force of traction adapts with each kind of road surface and the load.The transmission system including the coupling, the transmission gearbox (some is also called gear box) and the transmission chain and so on . The undercarriage system is also called operating system ,which is used for passesing chassiss gravity to the ground and the load gravitythe supporting chassis immediately.And it turns the engine after the transmission device outputs torque which is caused by the motorcycle the force of traction.To make sure the motorcycle to be possible to go steadily in the different road surface, and has certain moving velocity and traffic capacity. KEY WORDS: Motorcycle; Drive system; Wheel; Reducer - 1 - 第一章概论 自1885年德国载姆勒发明制造出世界上第一辆以汽油发动机为动力的摩托 车以来，摩托车的发展已经历了100多年的沧桑巨变。 原始摩托车，现存于德国慕尼黑科学技术博物馆的真实造型，是德国人戴姆勒于 1885年8月29日获得专利发明优先权的世界上第一辆摩托车。 限于 100 多年前，当时的汽油发动机尚处于低级幼稚的状况，当时的车辆制 造尚为马车技术阶段，原始摩托车与现代摩托车在外形、结构和性能上有很大差 别。原始糜托车的车架是木质的。从木纹上看，是木匠加工而成的。车轮也是木 制的。车轮外层包有一层铁皮。车架中下方是两个方形木框，其上放置发动机， 木框两侧各有两个小支承轮，其作用是静止时防止倾倒。因此。这辆车实际上是 四轮着地。单缸风扇冷却的发动机，输出动力通过皮带和齿轮两级减速传动，驱 动后轮前进。 车座作成马鞍形， 外面包一层皮革。 其发动机汽缸工作容积为264mL， 最大功率 0.37kW(7OOrmin),仅为现代简易摩托车的 15。时速 12km，比步行 快不了多少。由丁当时没有弹簧等缓冲装置，此车被称为“震骨车”，可以想 象在 19 世纪的石条街道上行驶，简直比行刑还难受。尽管原始摩托车是那么 简陋，但是从此摩托车才能不断变革，不断改进，才有了 IOO 多年的数亿辆现代 摩托车的子孙。 1.1 摩托车的发展 摩托车作为人们从事各项社会活动的重要文通工具，已越来越广泛地被人们 所使用。随着国民经济的 发展和人们生活水平的不 断提高，人们的出行频率 增多，活动范围不断扩 大对交通工具的快速性、 机动性和可靠性的要求也 越来越高。 我国的摩托车工业 发展是快速和迅猛的。 从 l - 2 - 980 年到 1990 年年产量从 4.9 万辆增加到 97 万辆，年平均增长 34，从 1990 年到“八五”末期的 1995 午年产 783.6l 万辆平均增长速度为 56.2。目前， 我国共有摩托车生产企业 118 个，生产厂点 140 余个，分布在全国 27 个省、市、 自治区，生产 1069 种型号的产品。我国摩托车工业如此快速的发展。为社会提 供了大量的交通运输工具，基本满足了内市场的需求，并一跃成为世界上最大的 摩托车生产国。 摩托车工业是我国超常发展起来的一个新型产业， 在其快速发展的过程中也 出现了一些问题，繁荣的后面存在着隐忧。这主要表现在产品的品种档次和技术 含量与急剧增长的产量相比不协调、没有形成自主的产品开发能力。因此，加快 人才的培养、提高产品的技术含量，是我们急待解决的问题。 1.2 摩托车的组成 摩托车的类型虽然很多，但它的基本结构同其他机动车辆一样，都是由发动 机、传动装置、行路装置、操纵机构、车体部分、电器设备、仪表和随车工具等 组成 1。 发动机是摩托车的动力来源， 它由曲柄连杆机构、 配气机构燃料供给系统、 点火系统、润滑系统、冷却系统、启动系统、及消音排气系统等构成。 传动装置是把发动机的动力经过转换传给驱动轮， 使驱动轮得到与各种路面 和负荷相适应的速度和牵引力。传动装置包括离合器、变速器(有的也叫变速箱) 和传动链等 行路装置用来支承车体，把车体的重力与负荷重力传给地面，并把发动机经 过传动装置输出的扭矩变成使摩托车前进的牵引力， 使摩托车在不同的路面上可 以平稳地行驶，并有一定的行驶速度和通过能力。行路装置由悬挂部分(前叉减 震器和后减震器)、车轮部分(前轮和后轮)、制动部分(前、后轮制动器)组成。 操纵机构促使摩托车起动、行驶、转向、制动、灯光及信号装置工作而设置 的专门机构。操纵机构主要由手把总成，减压阀操纵、油门操纵、前后制动器操 纵及电器开 _关等机构组成。 车体是摩托车的骨架。它主要由车架、油箱、平叉、座垫、支架，前后挡泥 板及其他附件组成。 电器设备主要是用来保证发动机的点火， 其次就是为车辆提供灯光及音响信 号。 车上的仪表用来测量车速的里程。 - 3 - 第二章轮毂 2.1 轮毂的发展 国外汽车(主要是轿车和轻型车)、摩托车均已广泛使用铝合金整体轮毂。国 产轿车、轻型车和摩托车以铝合金整体轮毂替代辐条(板)式钢轮毂也是必然趋 势。铝合金整体轮毂如图 21 所示。 铝合金轮毂的主要特点 铝轮毂有一件式、两件式和三件式的、两件式 的铝轮毂是由一件内件和一件外件焊上的或钉上 的、 焊接时要小心,因为焊接两件东西不一定能保证 圆度、两件式铝合金轮毂如图 22 所示。 三件式的铝轮毂由一件中心部件和两个外圆件 组成,并用航空级的螺钉拧在一起，为了减轻质量, 很多三件式铝轮毂使用锻造件，三件式结构为厂家 小批量制造提供了较大的灵活性 2。 图 2-1 铝合金轮毂的特点可归纳为以下三方面。 (1)安全:对于高速行驶的汽车来说,因轮毂变 形，制动等产生的高温爆胎、制动效能降低等现象 已屡见不鲜，而铝合金的热传导系数比钢铁的大 3 倍,散热效果自然要好得多,从而增强了制动效能, 提高了轮胎和制动盘的使用寿命,有效地保障了汽 车的安全行驶。 (2)舒适:装有铝合金轮毂的汽车一般都采用扁 平轮胎， 扁平轮胎的缓冲和吸振性能优于普通轮胎。 这样,汽车在不平的道路上或高速行驶时,舒适性会 大大提高。 (3)节能:铝合金轮毂质量轻(同样规格的铝轮毂比钢轮毂要轻约 2kg。制造 精度高,所以在高速转动时变形小、惯性阻力也小。这有利于提高汽车的直线行 驶性能，减轻轮胎滚动阻力,从而减少油耗。 - 4 - 2.2 轮毂生产技术 铸造 低压铸造是生产铝轮毂的最基本方法,也比较经济，低压铸造就是把熔化的 金属浇铸在模子里成型并硬化。反压铸造是较为先进的铸造方法,用很强的真空 把金属吸进模具,有利于保持恒温和排除杂质,铸件内没有气孔而且密度均匀,强 度很高 3。高反压模铸(HCM)工艺生产的铝轮毂几乎与锻造的一样,德国名厂 BBS 的 RX/RY(1520 英寸)系列铝轮毂就是用 HCM 法铸造的。 锻造 锻造是制造铝轮毂的最先进的方法,以 62.3MN 的压力把一块铝锭在热状态 下,压成一个车轮毂。 这种铝轮毂的强度是一般铝轮毂的 3 倍,而且前者比后者还 轻20%。 有些造型美观且结构相对复杂的轮毂,往往不可能一次锻压成型。 滚锻(也 叫模锻)是锻造的一种,把一支轮毂的毛坯在滚动中锻造成型， 滚锻出的轮毂在保 持足够强度的同时,能大大减少厚度，用这种工艺制造的铝合金轮毂不仅密度均 匀，表面平滑，圈壁薄，质量轻，而且可承受较大的压力，不过，由于这种产品 需要较精良的生产设备,且成品率只有 50%-60%,故制造成本稍高,价格自然也不 低。 2.3 轮毂生产前景 2.3.1 市场需求形式和生产状况 铸造铝合金轮毂在北美的主要竞争者只有少数几家,这就给新手提供了进入 这个市场的契机。 另一方面,在铸造铝合金轮毂的使用上,摩托车的市场会远远超 过轿车与轻型卡车的市场。在中国国内的摩托车的铝轮毂市场还在起步阶段,这 应该是锻造铝合金轮毂在国内拓宽市场的好机会。 目前国内已有多家公司正生产铝合金轮毂,还有一部分企业欲招商开展此项 目。初步统计有以下厂家已投产铝合金轮毂: 上海万丰奥特集团形成浙江、上海、山东、重庆 4 个生产基地,拥有中国最 大的铝合金轮毂生产基地,具备 635mm 以上尺寸铝合金车轮的铸造技术,年生产 铝合金车轮 700 万只。 北京金永利铝轮毂制造有限公司是由北京新兴企业集团公司、 北京汽车工业 集团总公司、台湾元富铝业股份有限公司合资建立的铝合金轮毂制造企业,年设 计生产铝合金轮毂 150 万只。 上海金合利铝轮毂制造有限公司是由台湾元富铝业股份有限公司与上海汽 车总公司合资建立的生产铝轮毂的专业公司。年生产能力为 120 万只铝轮毂。主 - 5 - 要设备除完全自动化的重力铸造机外,采用熔体锻造系统、高精度弹性加工制造 系统和自动化的涂装工艺。 安速和 ENSURE0 品牌轮毂销往日本、 美国、 欧洲等地, 并为上海大众、上海通用等国内大型整车厂配套生产轮毂。 南京粤华轮毂有限公司的主要生产和检测设备均从国外引进,采用国际先进 的工艺技术,产品性能符合美国/SFI0、日本/JWL0、德国/TUV0 等国际标准。具 有年产 70 万只铝合金汽车轮毂的生产能力。 2.3.2 国际市场 驭风铝铸件有限公司是一家总部设在香港,在广州设立生产工厂的专门从事 铝合金轮毂设计与生产的现代化企业,年产汽车铝轮毂 50 万只。已经批量向美 国、韩国出口铝轮毂。并正在积极开发日本、欧洲、澳洲等国际市场。 南海中南铝合金轮毂有限公司开发了超过 30 多种款式、400 多种规格的汽 车铝轮毂。除了满足国内市场的需求外,产品还远销美国、加拿大、日本、澳大 利亚、欧洲和东南亚等国家和地区。该公司为一汽大众、神龙、吉普、夏利、长 安汽车等 10 多个汽车厂,以及中国嘉陵、五羊本田、嘉陵本田、南方雅马哈、大 长江、新大洲等 20 多个摩托车厂提供铝轮毂配套。 丹阳有色金属压铸厂是国内汽车、摩托车铝合金轮毂专业制造厂之一,拥有 国际一流的生产、检测设备。产品通过美国 SFI、SEMA 国际权威机构认证,远销 美国、 日本、 澳大利亚和中国台湾省等。 浙江省缙云轮毂厂专业生产AX100、 GN125、 HJ125、HS125T、GS125 等系列摩托车铝轮毂、轮毂盖、发动机侧盖等配件。产 品主要销往国内著名的摩托车生产企业大长江集团。 还有一些地区及公司现正在 招商,欲开发此项目。 2.3.3 生产需求 (1)生产汽车轮毂需要具备滚锻机、精密锻造设备、大型数控机床等专用设 备,投资金额巨大。 (2)铝合金轮毂的市场需求形势良好,但该产品的制造商也很多,使国内外市 场已经接近饱和状态,竞争十分激烈。 锻造铝合金轮毂价格十分昂贵,只有宝马等 那些世界级高档轿车配用,市场推广需要一定时间。 (3)结合国内外市场形势,新上铝轮毂项目之前应做好技术方面的跟踪和论 证工作。可派工艺技术人员走访国内外生产厂家。 (4)根据国家有关文件精神,常规铝合金轮毂生产立项难度较大。 - 6 - 第三章传动装置 发动机的工作特性决定了它不能在很大的转速范围内都能输出较大的扭矩。 而摩托车在行驶过程中又需要不断调整车速， 为了调整发动机尽量在最佳转速范 围内运转，使后轮适时地得到足够的驱动扭矩，需要为摩托车加装一个装置 变速器。 一般的摩托车变速器上，都有4-6对变速齿轮，每一对齿轮的减速比都各不 相同。在摩托车起步时，需要车轮具有较大的驱动力，但转速不能过高，这时应 使用大减速比的变速齿轮。这就是低速档。在摩托车正常行驶时，不需要太大的 驱动力，为了防止发动机转速过高，这时应更换减速比较小的变速齿轮。减速比 最小的叫高速档，高速档的减速比都小于1 5。 3.1 初级减速 摩托车的传动系统包括初级减速、 离合器、 变速箱、 次级减速等几部分组成。 初级减速主要由装在曲轴端的主动链轮（主动齿轮）、套筒滚子链条和离合 器上的从动链轮（从动齿轮）组成，作为一次减速并将发动机动力传到离合器。 3.2 二级减速 踏板摩托车选用带传动。带传动由 V 带，主动带轮，从动带轮及传动齿轮箱 （又称轮边减速器）组成。V 带 担负传动任务，他张紧于主、从 带轮之间， 使从动带轮有效作用 直径发生变化， 依靠带与带轮的 摩擦力实现无级变速。 皮带轮主要是由主动皮带 轮和从动皮带轮两部分组成。 图 中部件1是从动皮带轮组件，部 件2是从动板组件， 部件3是离合 器外套，部件1、2、3共同组成 从动皮带轮。 从动皮带轮在有些 - 7 - 书上又叫“传动皮带轮“。部件4是滑动式驱动盘（有的书上叫滑动主动盘） ，部件 5是配重滚子（台湾叫普利珠） ，部件6是斜坡板（又叫滑动板） ，部件7是斜坡板 边件（有的书上叫滑动片） ，部件8是驱动皮带扇叶盘（有的书上叫主动盘） ，部 件4、5、6、7、8构成主动皮带轮，主动皮带轮在有些书上又叫“驱动皮带轮“6。 工作过程：当发动机转速升高时，惯性离心力增大，离心滚珠（部件 5）沿 斜坡板（部件 6）由里向外滚动，使滑动主动盘（部件 4）向主动盘（部件 8） 方向滑动，同时 V 形皮带向外挤压，这样一来，V 形皮带的直径由小变大。与 此同时，由于 V 形皮带的内周长是一定的，在皮带张力的作用下，从动皮带轮 克服弹簧压力，使滑动从动盘沿轴向离开从动盘，致使从动皮带轮上的 V 形皮 带包角直径减小，此时车速升高。反之，当发动机转速下降时，由于惯性离心力 的减小，以上部件做相反动作，致使 V 形皮带的前后半径发生相反变化，此时 车速减慢。 3.3 带轮的结构设计 3.3.1 踏板摩托车带传动结构 如图带传动是由两组变速带轮加 一 V 带组成。 原理：当摩托车加大油门，发动机 曲轴转速上升， 主动带轮离心块在离心 力的作用下将有向右靠近的趋势。 当离 心力的分力大于弹簧弹力时， 主动带轮 左翼 将向右移，靠近右翼，同时将带 挤起，即，加大了主动带轮带传动的有 效半径。由于带的长度是一定的，相应 的从动带轮的有效半径减小， 传动比变 小，实现加速。 3.3.2 带传动设计 (1) 传动比的计算 当带传动传动比为 1：1 时，发动机输出转速为 ) s(r125min7500n=r 经过齿轮一级减速、带轮及轮边减速器的二级减速，传到后轮的转速为 - 8 - ) sm(73 . 6 077 . 3 1 8 . 2 1 3 . 3 1 125 , =r 已知踏板摩托车最车速为 sm25hkm90=v 根据已选车轮轮毂及轮胎型号，可知轮直径 D=520mm 则，车轮转速为 由此可知，带传动的最小传动比为：11：25 带传动的最大传动比为：25：11 3.4 传动装置的设计计算 3.4.1 齿轮传动的设计 3.4.1.1 一级齿轮的设计计算 1、选定齿轮类型、精度等级，材料及齿数 根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮 摩托车传动设备为一般工作机器，且转速不高，所以选用 7 级精度 选择小齿轮材料为 40Cr， 硬度为 280HBS， 大齿轮材料为 45 钢， 硬度为 240HBS， 两者硬度差为 40HBS 选小齿轮齿数为 15，根据传动比，大齿轮齿数为 42 2、按齿面接触强度设计7 由设计计算公式： 3 2 1 12 + H EH d t it ZZ u uTK d (3- 1) 1）确定计算公式内各计算数值 (1)选载荷系数3 . 1= t K (2)选取区域系数433. 2= H Z (3)计算小齿轮传递的最大扭矩 )minr (3300 25 11 7500 1 =n m)(N1066 . 1 330075 . 5 10 5 . 9510 5 . 95 4 5 1 25 = =npT (4)选取尺宽系数1= d (5)查得材料的弹性影响系数Mpa8 .189= E Z (6)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限Mpa600 1lim = H ；大齿轮的接触疲劳 - 9 - 极限Mpa550 2lim = H (7)设小齿轮的解除疲劳寿命系数90 . 0 1=HN K；大齿轮的解除疲劳寿命系数 95 . 0 2 = HN K (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1% ，安全系数 S=18 Mpa 5 . 52255095 . 0 Mpa5406009 . 0 lim22 2 1lim1 1 = = S K S K HHN H HHN H (9)查得73 . 0 1= 82 . 0 2 = ,则 55 . 1 21 =+= (10)许用接触应力 Mpa25.531 2 21 = + = HH H 2）计算 mm 5 . 30 25.531 8 . 189433 . 2 8 . 2 18 . 2 55 . 1 1066 . 1 3 . 12 12 3 2 4 3 2 1 = + = + H EH d t it ZZTK d (2)计算圆周速率 sm26 . 5 100060 3300 5 . 3014 . 3 100060 1 = = = nd v it (3)计算齿宽b及模数 nt m 88. 643. 45 .30=hb mmmh nt 43 . 4 97 . 1 25 . 2 25 . 2 = mm z d m it nt 97 . 1 15 14cos 5 . 30cos 1 = = o (4)计算纵向重合度 19 . 1 tan151318 . 0 tan318 . 0 1 = =z d 3 按齿根弯曲强度设计 3 2 1 2 1 cos2 F SF d n YY z YKT m = (3- 2) - 10 - 1）确定计算参数 (1)计算载荷系数 K 选1= A K 根据smv26. 5=，6 级精度，查得动载荷系数1 . 1= V K， () () 398 . 1 5 . 301015 . 0 6 . 0118 . 0 11 . 1 1015 . 0 6 . 0118 . 0 11 . 1 3 3 22 = += += bK ddH 故，载荷系数 597 . 1 32 . 1 1 . 11 . 11= HHVA KKKKK (2)根据19 . 1 = 查得螺旋角影响系数87 . 0 = Y (3)计算当量齿数 43.16 14cos 15 cos 33 1 1 = o z zv 46 cos 42 cos 33 2 2 = z zv (4)查得齿形系数 97 . 2 1 = F Y 34 . 2 2 = F Y (5)查得应力校正系数 52 . 1 1=S Y 68 . 1 2 = S Y (6)已知小齿轮的弯曲疲劳强度极限 Mpa500 1 = FE 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 Mpa380 2 = FE 查得弯曲疲劳强度系数 88 . 0 2 = FN K 85 . 0 1=FN K 计算弯曲疲劳许用应力，设弯曲疲劳系数 4 . 1=s Mpa)(57.303 4 . 1 50085 . 0 11 1 = = s K FEFN F Mpa)(36.238 4 . 1 38088 . 0 22 2 = = s K FEFN F 计算大、小齿轮的 F SF YY 并加以比较 01487 . 0 57.303 52 . 1 97 . 2 1 11 = = F SF YY - 11 - 0182 . 0 86.238 86 . 1 34 . 2 2 22 = = F SF YY 2）设计计算 mm)(308 . 1 0182 . 0 55 . 1 151 14cos87 . 0 1066 . 1 597 . 1 2 3 2 24 = n m 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 n m 大于由齿根弯曲疲劳强 度计算的法面模数，取 mm2=m 即可满足要求。 于是由得 mm)( 9 . 30 97 . 0 152 14cos = = o zm d 大齿轮 mm85 12 =idd 3.4.1.2 二级齿轮的设计计算 1、选定齿轮类型、精度等级，材料及齿数 根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮 摩托车传动设备为一般工作机器，且转速不高，所以选用 7 级精度 选择小齿轮材料为 40Cr， 硬度为 280HBS， 大齿轮材料为 45 钢， 硬度为 240HBS， 两者硬度差为 40HBS 选小齿轮齿数为 13，根据传动比，大齿轮齿数为 40 2、按齿面接触强度设计 由设计计算公式： 3 12 2 1 + = H EH d t it ZZTK d (3- 3) 1）确定公式内各计算数值 (1)选载荷系数 Kt=1.3 (2)选取区域系数 433. 2= H Z (3)计算小齿轮传递的最大扭矩 mm)(N105 . 4 8 . 2 3300 97 . 0 93 . 5 10 5 . 9510 5 . 95 4 55 = = = n P T (4)选取尺宽系数 d =1 - 12 - (5)查得材料的弹性影响系数8 .189= E ZMPa (6)按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳极限Mpa600 1lim = H ；大齿轮的接触疲劳 极限Mpa550 2lim = H (7)设小齿轮的解除疲劳寿命系数90 . 0 1=HN K；大齿轮的解除疲劳寿命系数 95 . 0 2 = HN K (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1% ，安全系数 S=1 Mpa)( 5 . 52255095 . 0 Mpa)(5406009 . 0 lim22 2 1lim1 1 = = S K S K HHN H HHN H (9)查得 73 . 0 1= 82 . 0 2 = 55 . 1 82 . 0 73 . 0 21 =+=+= (10)许用接触应力 Mpa)(25.531 2 21 = + = HH H 2、可直接按齿根弯曲计算 1）公式 3 2 1 2 1 cos2 F SF d n YY z YKT m = (3- 4) 2）确定计算式内参数 (1)计算载荷系数 初定 1= A K 10 . 1 = V K 32 . 1 = F K 1 . 1= HF KK 398 . 1 6 . 118 . 0 1 . 1=+= H K 597. 132. 11 . 11 . 11=K (2)根据纵向重合度 031 . 1 14tan131318 . 0 tan318 . 0 = = o Z d 查得87.0= Y (3)计算当量齿数 15 cos 13 3 1 = Z 44 14cos 40 3 2 =Z (4)查取齿形系数 - 13 - 97 . 2 1=F Y 38 . 2 2 = F Y (5)查取应力校正系数 52 . 1 1=S Y 67. 1 2 = S Y (6)计算大、小齿轮 F SF YY 的大小 01487 . 0 51.303 52 . 1 97 . 2 1 11 = = F SF YY 01664 . 0 86.238 67 . 1 38 . 2 2 22 = = F SF YY 3)计算 mm)(05 . 2 01664 . 0 55 . 1 131 105 . 414cos87 . 0 579 . 1 2 3 2 42 = n m 3、确定大小齿轮分度圆直径 选mm5 . 2=m 则由 m d z cos =得 mm)( 5 . 32 97 . 0 5 . 213 cos = = = mz d 则大齿轮直径 mm)(100 5 . 32077 . 3 12 = idd 3.4.2 几何尺寸的确定 1、计算中心距 (1)初级齿轮中心距 ()() mm)( 7 . 58 14cos2 24215 cos2 21 1 = + = + = mzz a (2)二级齿轮中心距 ()() mm)(68 14cos2 5 . 24013 cos2 43 2 = + = + = mzz a - 14 - 2、确定齿轮的最终直径及尺宽 (1)初级齿轮 mm30 1 =d mm30 11 =db d mm84 2 =d mm25 2 =b (2)二级齿轮 mm5 .32 3 =d mm32 3 =b mm100 4 =d mm28 4 =b 3.4.3 齿轮的结构设计 齿轮的结构设计与齿轮的几何尺寸、毛坯、材料、加工方法、使用要求及经 济性等要求有关 8。进行齿轮结构设计时，必须综合的考虑上述因素，通常是先 按齿轮的直径大小选定合适的结构形式，然后根据经验数据，进行设计。 对于直径很小的钢制齿轮，当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离 t me2（ t m 为端面模数） ；当为锥齿轮，按齿轮小端尺寸计算得me6 . 1时，均 应将齿轮和轴做成一体，叫做齿轮轴 9（如图 33） 。 图 3- 3 当齿顶圆直径mm160 a d时，可以做成实心结构齿轮（如图 34） 。 图 3- 4 - 15 - 第四章传动轴的设计 轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在 轴上才能进行运动及动力传递。 因此轴的主要功能是支撑回转零件及传递运动和 动力。 按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类 10。工作中既承 受弯矩又承受扭矩的轴称为转轴；只承受弯矩而不承受扭矩的轴为心轴；只承受 扭矩而不承受弯矩的轴为传动轴。 4.1 轴的设计计算 轴的工作能力设计指的是轴的强度、刚度和震动稳定性等方面的计算。多数 情况下，轴的工作能力主要取决于轴的强度。这时只需对轴进行强度计算，以防 止断裂或塑性变形。 而对刚度要求高的轴和受力大的细长轴， 还应进行刚度计算， 以防止工作时产生过大的弹性变形。 对高速运转的轴， 还应进行振动稳定性计算， 以防止发生共振而破坏。 轴的扭转强度条件为11 T 3 T T 0.2d n P 9550000 W T = (4- 1) 式中： T 扭转切应力，单位为 MPa； T 轴所受的扭矩，单位为mmN； T W 轴的抗扭截面系数，单位为 3 mm ； n 轴的转速，单位为r/min； P 轴传递的功率，单位为kW; d 计算截面处轴的直径，单位为mm； T 许用扭转切应力，单位为 MPa 由上式可得轴的直径 3 0 3 3 T 3 T n P A n P 0.2 9550000 n0.2 9550000P d= (4- 2) - 16 - 表 41 轴常用几种材料的 T 及 0 A 值13 轴的材料 Q235- A、20、 (1Cr18Ni9Ti) Q275、35 45 40Cr、35SiMn、 38SiMnMo、 3Cr13 T /MPa 15- 25 20- 35 25- 45 35- 55 0 A 149- 126 135- 112 126- 103 112- 97 其中 3 5 0 2 . 010 5 . 95 T A= (4- 3) 对于空心轴，则 () 3 4 0 1 n p Ad (4- 4) 式中 d d1 =，即空心轴的内径 1 d与外径d之比，通常取6 . 05 . 0= 4.1.1 主动带轮输入轴计算 选轴的材料为 Q235，120 0 =A，则 mm01.11 7500 8 . 5 130 33 0 = n p Ad 选择轴直径mm12=d 4.1.2 从动带轮输出轴的计算 从动带轮输出轴即减速器的输入轴，其材料为 40Cr 选100 0 =A min3300 25 11 7500 1 r i n n= mm n p Ad 5 . 12 3300 97 . 0 8 . 5 105 33 0 = = 4.1.3 减速器转轴的计算 选择轴的材料为 45 钢，110 0 =A )min(r 5 . 1178 8 . 2 3300 1 1 2 = i n n mm)(33.18 5 . 1178 97 . 0 8 . 5 110 3 2 3 0 = = n p Ad - 17 - 4.1.4 减速器转轴的计算 选轴的材料为 45 钢，105 0 =A )min(r383 077 . 3 5 . 1178 2 2 3 = i n n mm)( 7 . 23 383 97 . 0 8 . 5 105 3 3 3 3 0 = = n p Ad 4.2 轴的结构设计 由于减速器为二级减速器，输入轴和输出轴的各部分定位尺寸的设计计算， 应由中间轴设计，根据尺寸链的计算推出，所以，设计轴的尺寸时，先由中间 轴设计。 4.2.1 减速器转轴的结构设计 1、拟定轴上零件的装配方案 图 4- 1 2、根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度 已算出齿轮分度圆直径mmd5 .32=，齿轮宽mmb30=。 (1)初定左端轴直径mmd20=，选取配合轴承 GB/T276-1994 60000 系列，其基 本尺寸为：mmmmmmBDd124220=，则与轴承配合的轴长mmL12 1= ； - 18 - 轴承采用轴肩定位，初定轴肩直径mmd26 2 =，轴肩宽mmL4 2 = (2)齿轮左端要轴肩定位，初定轴肩mmd28 3 =，轴肩宽mmL5 3 = (3)已知齿轮为实心结构齿轮，初定与其配合的轴的直径mmd25 4 =，齿轮的 右端与轴承靠套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度mmb25 2 =，为使轴套端面可靠的 压紧，此轴段略短于齿轮轮毂宽，选mmL23 4 =。 (4)初设套筒长mmL8 5 =，选轴承尺寸mmmmmmBDd124220=，则 mmL12 6 = (5)至此已初步确定轴的各段直径及其长度 4.2.2 从动带轮输出轴的结构设计 1、拟定轴上零件的装配方案 图 42 2、根据轴上定位的要求确定轴的各段直径及长度 (1)已知齿轮的分度圆直径mm30d =，模数mm2m =，齿轮宽mm30b =，初定 右端轴承内径mm20d =，轴承尺寸mm12mm42mm20BDd=，则 mmL121=初设轴肩直径mm26d =，轴肩宽mm42L = (2)齿轮左为一光轴，光轴长度设为 X，初定其直径mm25d =,与齿轮相配合 齿轮宽mm25b2=，经尺寸链的计算，确定mmL323= (3)带轮的滑动块在光轴上滑动，根据滑块的行程mm20s =，带轮右翼宽 mm15b =，轴承mm12B =，设mm505L = (4)初定花键轴段mm256L = (5)端盖厚度mm8B ，螺母厚mm12B =，设螺纹长度mm257L = 4.2.3 后轮驱动轴的结构设计 1、拟定轴上零件的装配方案 - 19 - 图 43 2、根据轴上定位的要求确定轴的各段直径及长度 (1)已知与齿轮配合的齿轮轮毂宽度mm28=b，初定此段轴的直径mm28d =， 左端轴承靠套筒定位，选定轴承尺寸mm12mm47mm25BDd=，初设套 筒长mm8l =，则mm208121L=+= (2)已知齿轮轮毂宽mm28=b，与之配合的轴的长度应略短一些，初设 mm252L = (3)为使轴与中间轴的右端轴承支撑处处于同一线上， 且实现齿轮的右端定位， 初定mm32d =，其长度mm353L = (4)轴承左端靠阶梯轴定位，选轴承尺寸mm12mm47mm25BDd=，则 mm123L = (5)根据设定的车轮轮毂花键轴段尺寸，初定mm5 .374L=，mm18d = (6)根据车轮的装配与定位要求，初定光轴mm655L =，螺纹长mm206L = 至此，已初步确定轴的各段直径与长度 - 20 - 第五章摩托车车轮设计 车轮是摩托车的行走部分，前轮是方向轮，后轮是驱动轮。车轮出轮胎、 轮毂、辐条(或辐板)、轴承、抽射、制动器等组成，前轮还有速度计传动装置， 后轮还有动力传递装置。车轮的功用于要是支承车重、保证与路面良好的附着作 用，传递驱动力和制动力。确定摩托车的行驶方向，与悬挂装置一起吸收与缓和 路面的冲击和振动。制动器的功用是产生阻碍车辆行驶的制动力，使车辆产生制 动。 一般制动器是通过其中的固定元件(即制动蹄或制动块)对旋转元件(即制动鼓 或制动盘)施加制动力矩，使后者转动的角速度降低，同时依靠车轮马路面的附 着作用，产生对车轮的制动力，以使摩托车减速。在附着力范围之内，制动力越 大，减速越快，制动距离越短。 5.1 轮胎的结构形式及参数 轮胎安装在轮辋上，直接与路面接触，它的作用是：与摩托车悬挂来共同缓 和摩托车行驶时所受到的冲击，并协助衰减震动，以保证摩托车有良好的乘骑舒 适性和行驶平顺性；保证车轮与路面有良好的附着性，以提高摩托车的牵引性、 别动性和通过性；承受摩托车的重力。因此，摩托车轮胎必须具有适宜的弹性和 承受载荷的能力，同时在其与路面直接接触的胎面部分，应该具有增加附着作用 的花纹。 5.1.1 轮胎的分类 摩托车轮胎的分类方法有很多种，按胎体结构分为实心轮胎和充气轮胎。实 心轮胎的缓冲性出橡胶层的弹性决定，充气轮胎的缓冲性能 90一 92取决于 胎内压缩空气的弹性，而仅有 8%10%取决于胎壁的弹性14。现代摩托车绝大 多数采用充气轮胎。充气轮胎按组成结构分为有内胎轮胎和无内胎轮胎。 充气轮胎按照胎体中帘线的排列方式不同又可以分为普通斜线胎、 子午线胎 和带束斜交胎。 5.1.2 轮胎花纹 轮胎花纹可以分为普通花纹、越野花纹和混合花纹等几种。各种花纹可以纵 - 21 - 向布置、横向布置成纵横向混合布置。纵向花纹轮胎滚动阻力小，导向性好，防 侧滑性能强， 多用于前轮。 横向花纹轮胎与路面接触附着力大， 适合于作驱动轮。 纵、横向花纹兼有的轮胎，具有纵、横向花纹的忧点，综合性能好，被广泛应用。 5.1.3 轮胎性能 摩托车轮胎的性能对摩托车的驱动性、制动性、行驶稳定性、平顺性、越野 性和燃油经济件等都有着直接地影响。 正确地选用轮胎可以保证摩托车具有更好 的使用性能。性能主要包括（1）轮胎的高速性（2）轮胎的耐久性（3）轮胎的 噪声15。 5.1.4 轮胎规格参数 摩托车轮胎的主要参数（如图 51）包括：外径 D、轮毂直径 d、断面宽 度 B、断面高度 H，它们的单位均采用英制。 图 51 轮辋直径 d 在 13 英寸以下的称为小轮径轮胎， 在 13 英寸及其以上的称为普 通轮胎。普通轮胎从 1419in 以 1in 为一系列，1923in 以 2in 为一系列。 我国摩托车轮胎规定以“Bd”表示，中间“”表示低压轮胎，一般充 气压力为 147343kPa。 有的轮胎还在规格后面缀以层级强度， 如 2.75146PR 中的 6 取表示帘布为 6 层。 5.2 轮辋与轮毂的结构设计 5.2.1 轮辋的结构设计 轮辋是固定轮胎的骨架，它与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷，并可以散 - 22 - 发摩托车高速行驶时轮胎产生的热量和保持轮胎合适的断面形状。 （一）轮辋的结构型式 (1)辐条式轮辋 辐条式轮辋(图 52）用冲压性能良好的薄韧带辊压成型， 卷成圈状然后对焊而成，一般用 08F 钢或 10 钢。轮粮的环形凹槽中，槽底与外 胎相配合处为圆柱形，图中直径 17in 即为轮辋直径。 图 52 (2)压铸式轮辊 压铸式轮毂(图 53）是采用压铸的方式，将轮辋、轮辐和 轮毂铸成一体，然后再进行机械加工。