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自行车助学器的研制【优秀含7张CAD图纸+机械创新毕业设计】

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自行车助学器的研制【优秀含7张CAD图纸+机械创新毕业设计】.rar

后轮转轴A3.DWG

新型自行车辅助轮装配图A0.dwg

辅助轮A3.dwg

辅助轮摆动连杆A2.dwg

辅助轮结构装配图A0.dwg

辅助轮装配图A2.DWG

辅助轮转轴A4.dwg

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关键词：: 自行车助学器研制机械创新毕业设计自行车助学器的研制机械创新毕业设计】

资源描述：

自行车助学器的研制【优秀含7张CAD图纸+机械创新毕业设计】

【带任务书+开题报告+中期检查表+文献综述+外文翻译】【25页@正文10600字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

中期检查表.doc

后轮转轴A3.DWG

外文翻译5700字符.doc

任务书.docx

开题报告.doc

献综述.doc

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新型自行车辅助轮装配图A0.dwg

后轮转轴A3.DWG

辅助轮A3.dwg

辅助轮摆动连杆A2.dwg

辅助轮结构装配图A0.dwg

辅助轮装配图A2.DWG

辅助轮转轴A4.dwg

任务书

毕业设计（论文）题目自行车助学器的研制

毕业设计（论文）主要内容和要求：

内容：

1、资料调研、分析。

2、助学器的功能分析和结构组成

3、设计助行器的伸缩功能和减震设计，以满足不同人群的需求。

4、分析助学器的各节点的受力情况。

。 5、助学器的折叠功能以满足学车者学会后的独立骑行需求。

要求：1、完成英文文献翻译

2、完成毕业设计一份

3、绘制整套图纸（计算机绘图）。

毕业设计（论文）主要参考资料：

[1]蔡春源主编.机械设计手册（第三版）.北京:冶金出版设,1996.

[2]吴宗泽主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，1999.

[3]李继庆主编.机械设计基础[M].北京;高等教育出版社,1997.

[4]詹启贤主编.自动机械设计[M].北京:中国轻工出版社,1994.

[5]史西敏主编.精密机构设计[M].上海:上海科学技术出版社,1987.

[6]刘鸿文主编.材料力学.第4版.北京:高等教育出版社,2004.

毕业设计（论文）应完成的主要工作：

1、助学器的功能分析和结构组成

2、减振、折叠等功能设计

3、三维结构设计

4、关键零件的计算分析

5、装配图、零件图的绘制

毕业设计（论文）进度安排：

序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注

1开题报告，收集英文文献材料2014年12月15 -1月7日

2方案确定，减振、伸缩机构设计2015年1月8-2月28日

3三维图纸完成，关键零件计算校核2015年3月1-3月14日

4装配图和零件图的设计2015年3月15-4月15日

5论文初稿2015年4月16-4月25日

6整理各项资料，准备答辩2015年4月26-5月20日

摘要

本课题来源于对目前使用非常广泛的自行车辅助轮进行新的改进。儿童式自行车现在可以说是家喻户晓了，但是此自行车辅助轮大多是不能摆动的较为麻烦，需要对此辅助轮进行改进，以便初学儿童者方便学骑。现对此儿童的自行车进行大胆改进设计，完善辅助轮的装置。利用气动驱动连杆带动辅助轮摆动，以此可以在地面上行走也可以脱开地面，使得初学者逐渐掌握学骑自行车。实现摆动只需按个按钮即可实现。

本次设计对自行车的辅助轮进行改进设计，以此得以论证利用机械结构的改进可以满足更多的实际应用，显示出新型技术的重要性。

关键词：自行车辅助轮气动驱动连杆

ABSTRACT

This topic originates from the bicycle auxiliary wheel on a widely used for new and improved. Children bicycle now can be said to be make known to every family, but the electric bicycle auxiliary wheel is mostly not swing relatively trouble, need to auxiliary wheel is improved, so that beginners can learn to ride in children. Now this children's bicycle was bold improvement design, perfect for auxiliary wheel. The use of pneumatic driving auxiliary wheel swing, which can walk on the ground can also be disengaged from the ground, so that beginners gradually mastered learning to ride a bicycle. The swing can be implemented with a click of a button.

The design of the auxiliary wheel of the bicycle was improved, so as to improve mechanical structure using argumentation can meet more practical applications, shows the importance of new technology.

Key words：bicycle; Auxiliary wheel ；Cylinder to drive the connecting rod

1、绪论1

1.1 前言1

1.2 儿童车国内发展及趋势1

1.3 课题设计目的意义、内容及章节安排3

1.3.1 课题设计目的意义3

1.3.2 本次设计的内容3

1.3.3 本次设计的章节安排3

2、机械结构设计4

2.1自行车机身设计4

2.1.1 自行车车架4

2.1.2轮胎5

2.2 自行车辅助轮的设计6

2.3 自行车辅助轮曲柄连杆设计8

2.3.1 辅助轮曲柄连杆设计8

2.3.2 辅助轮连杆转轴设计9

2.3.3连杆轴承的选择与校核9

2.4辅助轮推动气缸设计10

2.5 本章小结13

3、辅助轮控制系统设计13

3.1 推动气缸气箱设计13

3.2 辅助轮动作分析13

3.3 控制阀选型设计14

3.4 控制管接头选型设计15

3.5 本章小结16

4、结构设计及三维建模16

4.1 辅助轮结构建模16

4.2 自行车车身建模17

4.3 总体装配建模18

4.4 本章小结18

结论19

参考文献20

致谢21

1、绪论

1.1 前言

随着儿童企业环境的建设与规模的发展，各方面的因素都在变化着。儿童的产品越来越多也多样化，也促使着儿童式自行车企业越来越多，竞争力也越来越强。本文是以根据儿童自行车学骑的过程，对儿童自行车的辅助轮进行结构改进设计。

1.2 儿童车国内发展及趋势

童车行业潜力发展巨大,是个大有可为的行业。从宏观市场发展及国内环境来看，童车行业未来几年会有以下几大发展趋势。

其一，市场需求量不断增加。中国经济发展迅速，人们的生活条件不断提高。每个家庭假设有一个小宝宝，在生活条件允许的前提下，每位家长都会尽最大的努力给小宝宝提供好的物质基础，衣、食住所、日需品包括儿童玩具。2014年根据调查显示，中国现有6岁以下儿童数量为1.2亿。假如每个父母在儿童身上消费5000元进行换算，这个市场的容量将是6000亿元。童车是婴童产品中最为典型和普遍的产品，因此童车的市场非常开阔。当前最具投资的产业童车将会占据主导产业之一，未来三至五年即将成为中国最耀眼的主导产业之一。

其二，市场品牌很重要。几年前，童车业价格竞争很大，一些小企业无力招架在市场中的竞争，在无情的价格战中被迫倒闭，或者被大公司兼并。随着消费需求的偏移，童车的设计加加工上在不段的更新，由原先的价格竞争转变为现在的价值竞争，消费者现在不紧注重价格，更注重的质量，商家打开市场的新策略即将是“品牌营销”成为主导。品牌就是效益，将是童车的市场。童车认知度、满意度及忠诚度都会体现在品牌上，决定企业在市场上的竞争力也就是品牌。童车企业的重视度越来越体现在品牌上，童车企业的发展首要考虑的问题就是如何是消费者在众多品牌中现在自己企业的产品，让消费者更放心、踏实和舒心。总而言之，企业注重品牌化发展将势不可挡。

其三，专业化品牌运作首当其冲。中国童车业不少企业也慢慢成长为具有雄厚实力的大型企业。他们也认识到了品牌塑造的重要性，但他们有想法没办法，不知道怎么做品牌。所以童车业的领袖品牌始终没有建立。发育成熟的行业往往已经形成了一个领袖品牌群落，而发育不太成熟的行业，往往只有一两个领袖品牌在默默耕耘，甚至还没有出现领袖品牌。如发育已经相当成熟的家电行业已经出现了海尔、美的、长虹、TCL等领袖品牌。而童车业除了好孩子这个极具实力的品牌外，至今仍找不到第二个可以遍布全国、叱诧风云的领导品牌。这显然是不够稳定的

参考文献

[1] 余志生 .自行车理论[M]. 北京：机械工业出版社，2000.

[2] 胡文胜，沙沅.文体用品与科技[J].1995年，第5期

[3] 李庆涛.机械制造装备工艺设计适用手册[M],银州：宁夏人民出版社，1991:12-20

[4] 刘勇主编:体育市场营销.ZSBN7～04～009620～X

[5] 濮良贵纪名刚.机械设计.第七版[M].北京：高等教育出版社，2001.6：

[6] 吴宗泽罗圣国.机械设计课程设计手册[M].第二版.北京：高等教育出版社，1999.6

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QQ截图20150701180147.gif

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辅助轮A3.gif

辅助轮转轴A4.gif

辅助轮装配图A2.gif

内容简介：: I 中国地质大学长城学院本科毕业设计题目自行车助学器的研制系别工程技术系学生姓名彭龙专业机械设计制造及自动化学号 05211634 指导教师周琴职称副教授 2015 年 4 月 30 日 nts I 摘要本课题来源于对目前使用非常广泛的自行车辅助轮进行新的改进。儿童式自行车现在可以说是家喻户晓了，但是此自行车辅助轮大多是不能摆动的较为麻烦，需要对此辅助轮进行改进，以便初学儿童者方便学骑。现对此儿童的自行车进行大胆改进设计，完善辅助轮的装置。利用气动驱动连杆带动辅助轮摆动，以此可以在地面上行走也可以脱开地面，使得初学者逐渐掌握学骑自行车。实现摆动只需按个按钮即可实现。本次设计对自行车的辅助轮进行改进设计，以此得以论证利用机械结构的改进可以满足更多的实际应用，显示出新型技术的重要性。关键词：自行车辅助轮气动驱动连杆 nts I ABSTRACT This topic originates from the bicycle auxiliary wheel on a widely used for new and improved. Children bicycle now can be said to be make known to every family, but the electric bicycle auxiliary wheel is mostly not swing relatively trouble, need to auxiliary wheel is improved, so that beginners can learn to ride in children. Now this childrens bicycle was bold improvement design, perfect for auxiliary wheel. The use of pneumatic driving auxiliary wheel swing, which can walk on the ground can also be disengaged from the ground, so that beginners gradually mastered learning to ride a bicycle. The swing can be implemented with a click of a button. The design of the auxiliary wheel of the bicycle was improved, so as to improve mechanical structure using argumentation can meet more practical applications, shows the importance of new technology. Key words： bicycle; Auxiliary wheel ； Cylinder to drive the connecting rod nts 目录 1、绪论 . I 1.1 前言 .1 1.2 儿童车国内发展及趋势 .1 1.3 课题设计目的意义、内容及章节安排 .3 1.3.1 课题设计目的意义 .3 1.3.2 本次设计的内容 .3 1.3.3 本次设计的章节安排 .3 2、机械结构设计 .4 2.1 自行车机身设计 .4 2.1.1 自行车车架 .4 2.1.2 轮胎 .5 2.2 自行车辅助轮的设计 .6 2.3 自行车辅助轮曲柄连杆设计 .8 2.3.1 辅助轮曲柄连杆设计 .8 2.3.2 辅助轮连杆转轴设计 .9 2.3.3 连杆轴承的选择与校核 .10 2.4 辅助轮推动气缸设计 .10 2.5 本章小结 .13 3、辅助轮控制系统设计 .13 3.1 推动气缸气箱设计 .13 3.2 辅助轮动作分析 .13 3.3 控制阀选型设计 .14 3.4 控制管接头选型设计 .15 3.5 本章小结 .16 4、结构设计及三维建模 .16 4.1 辅助轮结构建模 .16 4.2 自行车车身建模 .17 4.3 总体装配建模 .18 4.4 本章小结 .18 结论 .19 参考文献 .19 致谢 .20 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 1 1、绪论 1.1 前言随着儿童企业环境的建设与规模的发展，各方面的因素都在变化着。儿童的产品越来越多也多样化，也促使着儿童式自行车企业越来越多，竞争力也越来越强。本文是以根据儿童自行车学骑的过程，对儿童自行车的辅助轮进行结构改进设计。 1.2 儿童车国内发展及趋势童车行业潜力发展巨大 ,是个大有可为的行业。从宏观市场发展及国内环境来看，童车行业未来几年会有以下几大发展趋势。其一，市场需求量不断增加。中国经济发展迅速，人们的生活条件不断提高。每个家庭假设有一个小宝宝，在生活条件允许的前提下，每位家长都会尽最大的努力给小宝宝提供好的物质基础，衣、食住所、日需品包括儿童玩具。 2014年根据调查显示，中国现有 6岁以下儿童数量为 1.2 亿。假如每个父母在儿童身上消费 5000 元进行换算，这个市场的容量将是 6000 亿元。童车是婴童产品中最为典型和普遍的产品，因此童车的市场非常开阔。当前最具投资的产业童车将会占据主导产业之一，未来三至五年即将成为中国最耀眼的主导产业之一。其二，市场品牌很重要。几年前，童车业价格竞争很大，一些小企业无力招架在市场中的竞争，在无情的价格战中被迫倒闭，或者被大公司兼并。随着消费需求的偏移，童车的设计加加工上在不段的更新，由原先的价格竞争转变为现在的价值竞争，消费者现在不紧注重价格，更注重的质量，商家打开市场的新策略即将是“品牌营销”成为主导。品牌就是效益，将是童车的市场。童车认知度、满意度及忠诚度都会体现在品牌上，决定企业在市场上的竞争力也就是品牌。童车企业的重视度越来越体现在品牌上，童车企业的发展首要考虑的问题就是如何是消费者在众多品牌中现在自己企业的产品，让消费者更放心、踏实和舒心。总而言之，企业注重品牌化发展将势不可挡。其三，专业化品牌运作首当其冲。中国童车业不少企业也慢慢成长为具有雄厚实力的大型企业。他们也认识到了品牌塑造的重要性，但他们有想法没办法，不知道怎么做品牌。所以童车业的领袖品牌始终没有建立。发育成熟的行业往往已经形成了一个领袖品牌群落，而发育不太成熟的行业，往往只有一两个领袖品牌在默默耕耘，甚至还没有出现领袖品牌。如发育已经相当成熟的家电行业已经出现了海尔、美的、长虹、 TCL 等领袖品牌。而童车业除了好孩子这个极具实力的品牌外，至今仍找不到第二个可以遍布全国、叱诧风云的领导品牌。这显然是不够稳定的童车业在品牌塑造上处于弱势地位，十分缺乏品牌系统推广和操作的经验，他们认为品牌策略就是 VI设计，把巨资投到了企业形象、宣传广告、包装、店堂等方面的设计上，但他们殊不知这只是品牌塑造的很小以部分。 VI 视觉识别，在一定意义上说是传播企业经nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 2 营理念、建立企业知名度、塑造企业形象的快速便捷之途，但是其影响力却不是很大。童车企业要塑造强势品牌，只是花巨资做 VI或招聘人才进驻公司服务都很难真正产生实效。童车企业可以与品牌咨询公司合作，借助品牌咨询公司强大的智囊团有系统、有规划地实施品牌战略。专业化品牌运作是未来童车业必然的选择。其四，重视原创设计和产品创新。当前真正考虑到儿童需求的童车还很少，在童车产品雷同的大形势下，品牌就急需创新设计。浙江平湖举办了以“创新引领童车行业新飞跃”为主题的中国平湖童车产业发展论坛。来自广东、上海、江苏、浙江、宁波、义乌等玩具行业、童车产业界的专家、学者和平湖童车行业协会会员单位的代表共 200多人参加了论坛。浙江经营管理研究会副秘书长、浙江大学、浙江师范大学客座教授连云尧则紧紧围绕“创新”主题，从创新能力、动力、实质、思维、方法等各方面向与会人员作了题为创新引领童车行业再上新台阶的报告。宁波妈咪宝婴童用品制造有限公司总经理叶伟德与现场企业家们共同分享了产品创新、创牌，以及打造一流企业的经验与收获。在随后举行的论坛对话板块，企业家们与专家、学者面对面、围绕“ 品牌品牌管理竞争”、“创新与保护知识产权”两大主题。就如何应对国际玩具市场对中国一玩具的召回措施，加强内部管理提高童车质量，加强知识产权保护等问题进行了互相讨论。此会议的召开也说明了童车企业品牌塑造及创新设计的重要性。远卓品牌机构认为，童车企业应不断寻找市场空白点，进行产品丰满、细化、创新，将创新设计作为品牌的灵魂。随着儿童车需求的不断增大，儿童车的特殊性对童车企业提出了更高的要求。中国童车行业应加快创新步伐，尽快出现更多引领行业潮流的强势品牌，以带动童车行业的整体发展。知名品牌的崛起将会使消费者在选购童车时更方便、放心，也会给“中国造”的名牌与国际品牌相抗衡提供支持。目前我国婴童用品市场是世界范围内公认的最有“前”景、发展最快的市场。在 2011年中国 012岁的婴童市场总规模约为 11500亿元，近几年婴童市场将保持 15%左右的高速增长，到 2015年婴童市场可能会达到两万亿元的规模。随着儿童车需求的不断增大，儿童车的特殊性对童车企业提出了更高的要求。中国童车行业应加快创新步伐，尽快出现更多引领行业潮流的强势品牌，以带动童车行业的整体发展。知名品牌的崛起将会使消费者在选购童车时更方便、放心。也会给“中国造”的名牌与国际品牌相抗衡提供支持。童车企业要有多元化思维方式，进行系统思考。首先要加强品牌意识，其次要学会运用超低成本塑造品牌的战略，再次要知道做品牌有多条道路，要挑最适合自己的路。童车企业要精诚选择，与专业人士合作，或与专业咨询公司合作，通过专业团队获得更多的智力支持和更完善的系统服务，从而制定出最适合企业品牌发展的战略规划，并有效实施。童车企业要不断提高设计能力，根据儿童特征及市场需求，设计出符合消费者需求的产品，并在此基础上不断创新，使童车功能更强，更具人性化。通俗地说，童车企业应设计制造出能代表企业的个性化产品，让产品自己开口说话，赢得消费者的“放心”。提高设计能力，让产品开口说话。童车企业要做大做强必须塑造自主品牌，而自主品牌的塑造最基本的就是自主开发。产品开发是连结技术和市场的关键环节。市场保持着民族、国家、地域等多种特性。因此，不掌握产品开发能力，就难以把对市场的需求特点以nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 3 及对这些特点的理解转化为产品的性能特性。童车企业在抄袭原创时，就没有任何空间根据市场的条件进行自主设计。相反，若童车企业能进行自主开发，就可以通过自己对市场的理解而进行创造性的设计，从而开发出符合市场需求特点的产品。 1.3 课题设计目的意义、内容及章节安排 1.3.1 课题设计目的意义目前中国的儿童车发展近几年趋于较快，儿童车的生产与改进设计有利于儿童车占有市场的很重要的作用，所以本课题是针对儿童车学习骑自行车的特点对儿童自行车的辅助轮进行改进设计，这样是属于提高本身设计能力的体现也是对童车进行创新设计的体现，对本次毕业设计有很大意义。 1.3.2 本次设计的内容本次设计的任务是新型儿童自行车的辅助轮结构设计。设计的主要内容包括： 1、分析儿童自行车辅助轮的特点，初步拟定改进后的辅助轮的方案。需要解决的是拟定改进设计辅助轮的方案，分析方案的可能性。 2、对儿童自行车辅助轮改进设计绘制方案图。需要解决的方案的论证及最终确认方案。 3、对儿童自行车进行三维建模及辅助轮的三维建模。解决的是运用 SOLIDWORKS三维设计软件对儿童自行车的结构和辅助轮的结构进行三维设计绘图。 4、对儿童自行车辅助轮结构进行装配图的设计及主要零件的设计。解决的是运用AUTOCAD 软件对装配图进行绘制和主要零件图进行绘制。 5、总结设计，编写设计说明书。 1.3.3 本次设计的章节安排本次设计的辅助轮主要目的是为了儿童在学习骑自行车的时候能够从开始学习到最终能够脱离辅助轮的过程，所以辅助轮需要设计能够随意打开和放下，所以我们需要设计的辅助轮需要自动打开和放下的动作。主要设计的章节安排为：第二章为辅助轮机械结构设计，第三章为辅助轮的控制设计，第四章为辅助轮及机身各部结构的三维建模。 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 4 2、机械结构设计 2.1 自行车机身设计本次设计的儿童自行车辅助轮结构设计，自行车的车身基本按照儿童自行车的标准，根据儿童学骑自行车的特点，儿童基本自行车车身长度 1100mm左右，座椅高低大约 550mm左右，两车轮的直径标准为 380mm，扶手高度为 700mm，车身主体采用碳钢材质制作。其余大都形状均按照成人自行车的框架设计。悬架是自行车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证自行车能平顺地行驶。典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。根据自行车两侧车轮运动是否相互关联，自行车悬架分为非独立悬架和独立悬架两大类。非独立悬架的结构特点是两侧车轮安装在一根整体式车桥上，车轮连同车桥一起通过弹性元件与车架 (或车身 )相连。车身的相对稳定性较差。但这种悬架结构简单，制造方便，在载重自行车上被广泛应用。独立悬架的结构特点是两侧车轮各自单独地通过弹性元件与车架 (或车身 )相连，并且采用断开式车桥。若一侧车轮相对于车架 (或车身 )的位置发生变化时，另一侧车轮不受影响。这种悬架结构复杂，但车身的平稳性和高速行驶的稳定性较好，因此在轿车和小客车上得到普遍采用。我所设计的儿童自行车，其所行驶的实际情况都比较好，并且车速比较低。故为使其结构简单，成本低，所以前轴采用麦弗逊式独立悬架，因为它结构简单，应用最为广泛，成本也较低，又能满足车一定的舒适性；后轴采用钢板弹簧非独立悬架，最简单最便宜而又实用的悬架。 2.1.1 自行车车架车架的作用是承受载荷，包括自行车自身零部件的重量和行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等。现有的车架种类有大梁式、承载式、钢管式及特殊材料一体成型式等。大梁车架的原理很简单：将粗壮的钢梁焊接或铆合起来成为一个钢架，然后在这个钢架上安装引擎、悬架、车身等部件，这个钢架就是名副其实的“车架”。大梁式车架的优点是钢梁提供很强的承载能力和抗扭刚度，而且结构简单，开发容易，生产工艺的要求也较低。致命的缺点是钢制大梁质量沉重，车架重量占去全车总重的相当部分；此外，粗壮的大梁纵贯全车，影响整车的布局和空间利用率，大梁的厚度使安装在其上的座厢和货厢的地台升高，使整车重心偏高。也称作整体式或单体式车架。针对大梁式车架质量重、体nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 5 积大、重心高的问题，承载式车架的意念是用金属制成坚固的车身，再将发动机、悬架等机械零件直接安装在车身上。这个车身承受所有的载荷，充当车架，所以准确称为“无车架结构的承载式车身”。承载式车架由钢经冲压、焊接而成，对设计和生产工艺的要求都很高，这也是中国目前的车身设计开发难以突破的大难点。成型的车架是个带有座舱、发动机舱和底板的骨架，我们所能看到的光滑的自行车车身则是嵌在骨架上的覆盖件。承载式车架是目前轿车的主流，因为这种结构将车架和车身二合为一，重量轻，可利用空间大，重心低，而且冲压成型的制造方式十分适合现代化的大批量生产。但是除了开发制造难度高外，刚度不足也是承载式车身的一大缺陷。钢管式车架就是用很多钢管焊接成一个框架，再将零部件装在这个框架上。它的生产工艺简单，我所设计的自行车车架也是钢管式车架，它结构简单，便于自由设计，生产工艺简单，有利于降低自行车的制造成本。 2.1.2 轮胎我所设计的自行车选用的是子午线轮胎。现在用的最为广泛的就是子午线轮胎，它的性价比是最高的。子午线轮胎的优点是：附着性能好，胎面滑移小，对地面单位压力也小，因而滚动阻力小，使用寿命长。胎冠较厚且有坚硬的带束层，不易刺穿；行驶时变形小。它的缺点是：因胎侧较薄，胎冠较厚，在其与胎侧的过渡区易产生裂口。侧面变形大，导致自行车的侧向稳定性差，制造技术要求高，成本也高。基本的自行车车身外框架如下图所示：图 2-1 儿童自行车车身及整体结构图 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 6 2.2 自行车辅助轮的设计普通儿童自行车辅助轮主要是一种自行车后辅助轮，其包含冲击板、辅撑板、缓冲弹簧、两固定片、抵撑片、调整螺丝、迫紧螺帽、辅助轮、螺栓及止松螺帽，冲击板贯设两长椭圆孔、一小螺孔、两大螺孔，辅撑板设置两大螺孔，末端往下延伸一具有穿孔的连接段，缓冲弹簧由弹簧圈两末端各延伸一相互垂直的抵脚，固定片一侧面凹设压制槽，且上下段各贯设一固定孔，抵撑片上端转折段设一穿孔，下段转折段设一调整螺孔，辅助轮中心贯设一枢结孔；可确保使用安全及延长整体使用寿命。根据以往经验有款辅助轮是利用本身辅助轮加可调弹簧，利用弹簧可以伸缩调节升降。辅助轮弹簧强度可以调整以适应不同的使用者；当儿童学骑者逐渐适应骑乘方式后可调降弹簧强度，使儿童逐渐适应骑乘的摇摆状况。同时可以将辅助轮提高离开地面，如同拆掉一般，这样可以更快地帮助儿童学习骑乘自行车，这样发挥了辅助轮的功效。图 2-2 自行车辅助轮图 2-3 弹簧式自行车辅助轮由于这种自行车辅助轮是靠弹簧来伸缩调节辅助轮的升降，毕竟调节时是靠着强度来nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 7 调节，并没有起到完全能够智能控制的效果，本次设计对自行车的辅助轮进行大胆改进设计。从学骑儿童自行车的儿童来说，学骑是个过程而已，辅助轮应该是随时可以任意自由摆动，通过手动按钮来智能控制将非常好。本次提出用气动控制曲柄连杆带动辅助轮的摆动，即可实现辅助轮的随意摆动及抬高和降落。图 2-3 辅助轮摆动过程为了实现辅助轮的打开和放下的动作，机械上面有很多可以实现，比如曲柄连杆机构、曲柄摇杆机构、偏心轮结构等，靠这些机构实现的话都需要有原动力，我们首先考虑的是使用原动力是电机带动，本次设计我们取消了电机来带动，毕竟本身儿童自行车再加上随车电源的话成本会很高，所以本次设计考虑使用气动驱动曲柄连杆机构。这样可以减少了电源的使用，在车载使用车载气箱来储存一定的空气，利用气缸驱动曲柄连杆使得辅助轮实现打开放下的动作，具体步骤的简图如下：图 2-4 气缸驱动辅助轮摆动 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 8 2.3 自行车辅助轮曲柄连杆设计 2.3.1 辅助轮曲柄连杆设计根据辅助轮的摆动，则曲柄连杆的摆动就可得出，图 2-5 自行车助学器已知上图按标准的辅助轮摆动一定角度即可得出辅助轮需要摆动后的高度。辅助轮连杆主要承受连杆臂的重力和往复惯性力所产生的交变载荷，因此，在设计时应首先保证连杆具有在足够的疲劳强度和结构钢度。强度不足的话，连杆杆身就会发生断裂，造成严重事故。同样，连杆刚度不足的话，曲柄连杆机构在运作的时候也会带来不规则影响工作。假如连杆材料膨胀系数比衬套材料的小，则随工作时温度降低，过盈减小，连杆头断面中的应力也减小。故必须进行疲劳强度计算。连杆头和衬套应该为过盈配合，在两零件的配合表面，连杆头所受的径向压力由于压入过盈及受热膨胀为： M P adDdDEdDdDEdd t11)(p21212121221221 式中：衬套压入时的过盈， mm ；一般青铜衬套 0015.00002.0d 1 ，取 mm0 1 7 6.0220 . 0 0 0 8 ，其中：t 工作后连杆温升 ,约 C 150100 ；连杆材料的线膨胀系数，对于钢 )/1(100.1 5 C ；衬套材料的线膨胀系数，对于青铜 )/1(108.1 5 C ； nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 9 、连杆材料与衬套材料的伯桑系数，可取 3.0 ； E 连杆材料的弹性模数，钢 M P a102.4.E 5 10； E 衬套材料的弹性模数，青铜 MPa5 102.2E ；计算连杆头承受的径向压力为： 3.0222.24222.24102.213.02.24734.302.24734.30102.412.24100.18.11202.240 1 7 6.0p22225222255）（16.74 N 由径向均布力 p 引起连杆头外侧及内侧纤维上的应力，可按厚壁筒公式计算，外表面应力 63.542.24734.302.24274.16D2dp2222212 da2/mmN 内表面应力 37.712.24734.302.24734.30865.31DdDp2222221221 di2/mmN i 和a的允许值一般为 150100 2/mmN ，校核合格。 2.3.2 辅助轮连杆转轴设计在连杆与主传动轴部位连接处有一连杆转轴。在设计中连杆轴质量没有特殊作要求，从经济性和实用性上进行考虑选择材料的时候，故选用 45号钢。对 45号钢进行调质处理。其基本形状如图所示；图 2-6 自行车助学器 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 10 2.3.3 连杆轴承的选择与校核由于连杆轴 2轴径为 20mm，根据连杆头厚度尺寸，选择连杆头两端轴承为 6001轴承。其基本参数为主要是额定载荷： Cr =12800N，0rC=66500N， e=0.23,Y1 =2.5,2 4.4Y ，假定轴承的寿命为 3年，每天工作 10小时，一年工作 300天，所以轴承的基本额定动载荷可按一下公式进行计算： C=0h m d rntf f f PCff 其中： C 基本额定动载荷计算值， N； P 当量动载荷，按式rap XF YF计算，rF为轴承所受径向载荷，轴向动载荷： X为径向动载荷系数； Y为轴向动载荷系数； hf 寿命因数，按表 7-2-8选取； nf 速度因数，按表 7-2-9选取； mf 力矩载荷因数，力矩较小时mf=1.5,力矩较大时mf=2; df 冲击载荷因数 ,按表 7-2-10选取 ; Tf 温度系数 ,按表 7-2-11选取 ; 0rC 轴承尺寸及性能表中所列基本额定动载荷 ; 由表查得hf=1.19,nf=0.366,mf=1.5,df=1.2（中等冲击） ,Tf=;1.0；因为轴向载荷aF=0，即 /arF F e，所以当量动载荷10 rP X Y F 即1 rP Y F， 2 . 5 2 4 3 6 8 6 0 9 2 0P ， 1 . 1 9 1 . 5 1 . 2 6 0 9 2 0 3 0 9 2 2 8 . 2 60 . 3 6 6h m dntf f fCPff 0rC,所以此轴承选的合适 ,能满足要求。 2.4辅助轮推动气缸设计该辅助轮的推动气缸的计算需要根据辅助轮的重量，气缸需要克服辅助轮的重量，辅助轮推动气缸作水平直线运动时，主要克服的是摩擦阻力和惯性力，因此，气缸所需要的驱动力应由摩擦阻力和惯性力来确定。 FFF 惯摩驱式中 F摩摩擦阻力，应包括辅助轮与连杆间的摩擦阻力，活塞与密封装置处的摩擦阻力； F惯气缸在启动过程的惯性力。其大小可按以下公式计算； tgVGF 总惯其中 G总辅助轮移动部件的重量（牛顿）； g 重力加速度（ 9.8 米 /秒 2）； V 启动或制动前后的速度差（米 /秒）； nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 11 t 启动或制动所需的时间（秒）。摩擦力的计算：不同的配置和不同的导向截面形状，其摩擦阻力是不同的。要根据具体情况进行估算。图 3-5 是气缸推动的伸缩辅助轮受力示意图，本设计是圆形气缸。图 3-5 伸缩连杆的示意图在垂直方向，可近似认为 FN=G 总 =29.4N。导杆所受到的水平方向的摩擦力 F 摩 =FN 其中摩擦系数，气缸导向杆的材料为钢，取 =0.2。将有关数据代入进行计算 F 摩 =FN =0.2 29.4=5.98N 惯性力的计算：本设计要求气缸平动时 V=0.2m/s，在计算惯性力的时候，设置启动时间t =0.1s，启动速度 V=V=0.2m/s。 tgVGF 总惯=1.09.8 .20.429 =6 N 气缸所需的驱动力 F 驱 = F 摩 + F 惯 =5.98+6=11.98N 气缸的理论驱动力 F=1/4 d2p nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 12 其中 d 气缸活塞杆的直径（米）； p 气缸的工作压力（帕）。根据设计技术参数 d=10mm， p=0.5MPa 代入数据进行计算得 F=1/4 d2p=1/4 3.14（ 0.01） 2 0.5 106 =39.3 N 由计算的结果可知 FF 驱即气缸提供的理论驱动力大于气缸实际所需的驱动力，因此，气缸的缸径选择为圆形气缸的缸径 20。本次设计的气缸为 SMC品牌，具体选型参数见样本截图。图 3-6 气缸数据图 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 13 2.5 本章小结本章主要针对新型自行车进行车身及轮胎设计，按照儿童学骑的标准进行尺寸设计。辅助轮结构采用气缸推动连杆摆动辅助轮结构设计，对气缸进行了选型计算，对连杆进行了设计计算，也包括了连杆轴承的校核计算。 3、辅助轮控制系统设计 3.1 推动气缸气箱设计在本次设计中的气缸驱动连杆摆动辅助轮的结构中，气缸所需的空气需要供给，我们设计一气箱来供给气缸所需的空气，由摆轮摆动得出气缸的行程为 62mm，由气缸的缸径为 20mm。则气缸走一次满行程所需的空气为 2 2 2(1 0 ) 0 . 6 2 0 . 0 0 1V r h 升我们本次设计的气箱尺寸为 100mmx80mmx55mm，该气箱内容积为 0.44 升，这样气箱可以满足气缸走 0.44/0.001=440 次，也就是该气箱充满气后我们的气缸满行程可以走 440 次。当然为了气缸和气箱内空气能循环使用，将气缸的进气口和排气口与气箱的出气口和排气口连接起来，这样可以使得空气循环使用。 3.2 辅助轮动作分析辅助轮的摆动动作其实合成为曲柄连杆的摆动，再延伸为气缸的伸缩即可带动连杆驱动辅助轮的摆动，具体的设计计算在前面章节已经介绍过，这里不再累述，具体的摆动图如下：图 3-6 助学器伸缩装置 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 14 3.3 控制阀选型设计由于气缸的动作，我们需要选择气动控制阀对气缸动作进行控制，主要是利用手动阀对气缸进行控制，主要选择的是 SMC 的手动机械阀，具体的选型样本如下：图 3-6 手动阀数据表 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 15 本次设计我们选用手动按钮式的手动阀 VM131-01-35 型，也是二位三通阀。 3.4 控制管接头选型设计在气缸的进气和排气以及气箱的进气和出气过程中需要利用管接头将气管直接互相连接起来，这里需要选型管接头，具体选型依据亚德客的气管管接头选型。本次气管接头我们选型的是气管直径为 6 的气管， 20缸径的气缸接头直径为 1/8的管螺纹，所以选择 APC 螺纹直通接头为 APC6-01。 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 16 3.5 本章小结本章是对新型自行车辅助轮机构的控制系统进行设计，主要是气动控制，选择气动手动阀及管接头，对控制阀进行了选型，以及连接气管的管接头进行了选型。 4、结构设计及三维建模 1993年，总部位于马萨诸州的康克尔郡，由 PTC公司的技术副总裁与 CV公司的副总裁发起，成立 SolidWorks 公司。当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。从 1995年推出第一套 SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处，并经由 300家经销商在全球 140个国家进行销售与分销该产品。 1997年， Solidworks 被法国达索（ Dassault Systemes）公司收购，作为达索中端主流市场的主打品牌。 Solidworks软件具有五大特点：一、功能强大；二、易于操作；三、界面人性化；四、技术创新；五、组件繁多。设计过程简便、通俗易懂是 SolidWorks在三维 CAD设计理念的主要考虑方向，人性化的系统，也便成为当今三维主导的软件之一。本文是通过 SOLIDWORKS 对设计的新型自行车辅助轮结构进行三维建模。 4.1 辅助轮结构建模由设计的辅助轮得出，此辅助轮为回转体零件，可以利用 SOLIDWORKS 的实体拉伸命令得出，其中的辅助轮沟槽由切除拉伸得出，使用线性阵列将特征阵列切除拉伸，具体实体建模如下图所示： nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 17 图 4-1具体实体建模 4.2 自行车车身建模自行车车身建模较为复杂，多使用为拉伸、扫描命令，得出各面的扫描钢管，将车身进行组合扫描建模，得出的车身模型如下图：图 4-2车身模型图 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 18 4.3 总体装配建模通过类似方法，将本次设计的辅助轮结构中的车身、辅助轮、车架、轮胎、扶手、座椅、气缸、连杆、气箱的模型一一建模绘制，利用 SOLIDWORKS装配体的功能，将各部零件装配起来，使用配合命令进行约束，最后得出本次设计的自行车辅助轮结构的三维模型，如下图所示：图 4-3自行车辅助轮结构 4.4 本章小结本章主要通过 SOLIDWORKS 软件对新型自行车辅助轮结构进行三维建模设计，利用到了实体拉伸、实体切除拉伸、实体扫描、装配配合等命令，完成了设计的最终结果。 nts中国地质大学长城学院 2015届毕业设计 19 结论本次设计的儿童车自行车的辅助轮新结构设计，主要目的是为了儿童在学习骑自行车的时候能够从开始学习到最终能够脱离辅助轮的过程，所以辅助轮需要设计能够随意打开和放下，所以我们需要设计的辅助轮需要自动打开和放下的动作。为了实现辅助轮的打开和放下的动作，机械上面有很多可以实现，比如曲柄连杆机构、曲柄摇杆机构、偏心轮结构等，靠这些机构实现的话都需要有原动力，我们首先考虑的是使用原动力是电机带动，本次设计我们取消了电机来带动，毕竟本身儿童自行车再加上随车电源的话成本会很高，所以本次设计考虑使用气动驱动曲柄连杆机构。这样可以减少了电源的使用，在车载使用车载气箱来储存一定的空气，利用气缸驱动曲柄连杆使得辅助轮实现打开放下的动作。并利用 SOLIDWORKS 对本次设计的儿童车自行车

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