机械设计自行车链传动分析.ppt

自行车的传动装置及变速原理 小组成员 陆春荣蒋天伦易斌王正阳周寒 一 自行车的整体结构及主要部分介绍 二 自行车的传动系统 三 自行车的变速原理 一 自行车的整体结构及主要部分的简单介绍 1 1链轮 1 链轮的基本参数及主要尺寸链轮的基本参数为 链轮的齿数z 配用链条的节距p 滚子外径d1及排距pt 链轮的主要尺寸及计算公式如表1 1所示 2 链传动的失效形式由于链条的强度比链轮的强度低 故一般链传动的失效主要是链条失效 其失效形式主要有以下几种 1 链条铰链磨损 链条铰链的销轴与套筒之间承受较大的压力且又有相对滑动 故在承压面上将产生磨损 磨损使链条节距增加 极易产生跳齿和脱链 2 链板疲劳破坏 链传动紧边和松边拉力不等 因此链条工作时 拉力在不断地发生变化 经一定的应力循环后 链板发生疲劳断裂 3 多次冲击破断 链传动在启动 制动 反转或重复冲击载荷作用下 链条 销轴 套筒发生疲劳断裂 4 链条铰链的胶合 链速过高时销轴和套筒的工作表面由于摩擦产生瞬时高温 使两摩擦表面相互粘结 并在相对运动中将较软的金属撕下 这种现象称为胶合 链传动的极限速度受到胶合的限制 5 链条的静力拉断 在低速 v 0 6m s 重载或突然过载时 载荷超过链条的静强度 链条将被拉断 二 自行车的传动系统 1 传动的类型 链传动 链传动是以链条为中间传动件的啮合传动 如图9 1所示链传动由主动链轮1 从动链轮2和绕在链轮上并与链轮啮合的链条3组成 2 链传动的特点 1 和带传动相比 链传动能保持平均传动比不变 传动效率高 张紧力小 因此作用在轴上的压力较小 能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作 2 和齿轮传动相比 链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低 3 只能传递平行轴之间的同向运动 不能保持恒定的瞬时传动比 运动平稳性差 工作时有噪声 从图中可以看到 当前轮以 1的速度转动时 后链轮的转动速度应该是 同时 由于后轮和后链轮是同一个轴上的同步转动的 所以又有如下关系 3 传动关系 那么就可以得到 当人以每分钟n转的速度骑行的时候 应该有自行车的前进速度即为后轮的前进速度 三 自行车变速的实现和原理 自行车传动主要是由前面的大齿盘和后面的很多小齿盘组成 前面的大齿盘叫做牙盘 后面的小齿盘叫做飞轮 变速自行车拥有不同的速比就是由前后两个齿盘进行配合得到的 牙盘 飞轮 自行车传动变速机构 自行车速比介绍 牙盘一般是由三片组成 后面的飞轮齿数是在6齿 7齿 8齿 9齿 10齿 11齿 组成了不同的速比 分别是18速 21速 24速 27速 30速 33速 这么多速比的设计是为了每一个骑行者能够找到合适的踩踏频率 更好的进行骑行运动 牙盘和飞轮的安装 速比的选择 当链盘的 大盘 与飞轮的 小飞 组合时 即牙盘用大齿数 飞轮用小齿数进行传动时 大盘 转动一圈 小飞 则会转动很多圈 这样 小飞 就会带动后车轮前进很远一段距离 因而此时车速最快 然而 此时由于脚踏的轮半径与 大盘 的轴半径相差不大 所以人加在脚踏上的动力在 大盘 上产生的力并不太大 即 此时车速虽然快了 但骑车人会付出较大的动力 当链盘的 小盘 与飞轮的 大飞 组合时 小盘 转动一圈 大飞 转动的圈数不太多 这样 大飞 就带动的后车轮前进的距离不大 因而此时车速最慢 然而 此时由于脚踏的轮半径与 小盘 的轴半径悬殊很大 所以人加在脚踏上的动力在 小盘 上会产生很大的驱动力 即 此时车速虽然慢了 但骑车人付出的动力却最小 变速系统的组成 自行车变速的实现必须由一套成套的传动变速零件组成 分别是由自行车的指拨 前拨 牙盘 链条 飞轮 后拨 其中起传递动力的是牙盘 链条 飞轮 使用了链传动进行传递动力 而指拨 前拨 后拨是变速系统的主要构成部分 指拨 后拨 前拨 变速操作原理 前拨 指拨分成左右指拨 左指拨是控制前拨的变速 右指拨是控制后拨的变速 指拨和变速器之间由变速线连接 指拨就是一个控制器 指拨上一般有视窗标注变速的挡速 是为了骑行者能够方便知道现在的前后齿的搭配关系 当左指拨进行拨动时 变速线拉动前拨向左向右空间上移动一定的距离 前拨带动链条分别将链条挂在牙盘的三个齿上 实现了牙盘三个不同齿盘的转换 指拨装入变速线 变速操作原理 后拨 当右指拨进行拨动时 同样 变速线拉动后拨 后拨将链条挂到飞轮上不同的齿数上 进行飞轮不同齿数的切换 变速是一个运动的过程 必须在平稳的骑行中进行变速才能达到最好的变速效果 因为前拨 后拨的功能只是让链条进行左右移动 确定链条正确的空间位置 而链条和齿盘之间的啮合是靠平稳骑行中 牙盘和飞轮旋转和链条进行啮合过程 后拨 由于自行车的动力传输是由链传动 所以传动系统使用一段时间后会有磨损