水陸兩用自行車設(shè)計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 1 - 目錄 摘要 3 Abstract 4 第一章緒論 5 1.1 研究背景 5 1.2 發(fā)展前景 6 第二章總體方案設(shè)計 8 2.1 水陸兩用自行車的構(gòu)成 8 2.2 水陸兩用自行車方案設(shè)計 10 第三章浮力 10 3.1 浮力計算 10 3.2 浮板的設(shè)計 11 3.3 浮板材料選用 12 第四章動力計算 12 4.1 功率的計算 12 4.2 傳動比 13 4.3 鏈傳動設(shè)計 13 第五章軸的設(shè)計 16 5.1 鏈輪上力的計算 16 5.2 選取材料 16 5.3 計算軸的最小直徑 17 5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 2 - 第六章明輪的設(shè)計 18 6.1 明輪簡介 18 6.2 明輪的設(shè)計 19 第七章 三維作品展示 20 第八章結(jié)論 31 第九章 本次設(shè)計外購件清單 32 參考文獻 34 致謝 35 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 3 - 摘要 本文設(shè)計了了一種新型的娛樂工具 水陸兩用自行車。水陸兩用自行車在動力方面與傳統(tǒng)自行車一樣，都是靠人力驅(qū)動，通過鏈傳動將動力傳遞給后軸。后軸上連接兩個可單獨控制，互不影響的明輪，實現(xiàn)水陸兩用自行車在水上的行進與轉(zhuǎn)向。同時為了保證在水上行駛的安全性，將浮板設(shè)計成三角形與水陸兩用自行車固定，使得行駛安全、輕松、自在。 關(guān)鍵詞 ： 水陸兩用自行車、鏈傳動、明輪、浮板。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 4 - Abstract This paper presents a new kind of entertainment tools Amphibious bicycle. Amphibious bicycle in power are the same as with the traditional bicycle driven by human, and through the chain drive transfers power to the rear axle. Rear axle are connecting two paddle wheel that can be controlled separately and are independently of each other in order to traveling and steering in the water. The float board are designed into a triangle which are fixed witch the amphibious bicycle in order to ensure the safety of driving in the water, you can feel the traveling safe, relaxed and comfortable. Key words: Amphibious bicycle 、 Chain transmission、 Paddle wheel、 Kickboard. 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 5 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 6 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 7 - 第一章 緒論 1.1 研究背景 隨著當今科技的迅速發(fā)展，人們生活水平日漸提高，對科技產(chǎn)品的創(chuàng)新得到越來越高的關(guān)注，特別是娛樂生活方面的各種娛樂健身產(chǎn)品隨處可見，市場上出現(xiàn)的各種健身娛樂設(shè)備多達千種。特別是水上游樂項目，因其獨特的新穎性，在各大中小型公園中得到了廣泛的推廣。水上自行車作為一種創(chuàng)新型水上娛樂產(chǎn)品，被眾多玩家親睞，但由于其生產(chǎn)成本高，效率低下始終不能在市場上在短時間內(nèi)就能形成一定規(guī)模效應(yīng)。要較好的經(jīng)濟比較效益，不僅要從設(shè)計方面著手提高傳遞效率，還要從制造方面換購，使得盡量多的零件實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。目前大部分水上娛樂設(shè)備主要有：手遙 類、腳蹬類、劃船類。 在日常生活中存在大量的水上娛樂設(shè)備，如常見的水上輪車（明輪）、手遙船、漿船、腳踏船等，這些都是靠人力驅(qū)動的水上休閑娛樂設(shè)備。確實這些設(shè)備在通常的娛樂場所隨處可見，但就其新穎性卻不高，往往初次乘坐上去進行娛樂游玩時在很長一段時間內(nèi)都找不到人機互動的的感覺，短暫的水上涉足就會讓人失去興趣，之后也很難有再嘗試的欲望，而水上自行車卻不一樣，它的上半部分采用的是通常自行車構(gòu)造機構(gòu)，游客乘坐上去馬上就能找到像自行車一樣的人機之間的一種互動感覺。玩起來輕松自由，這就涉及到人機工程學的應(yīng)用。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 8 - 人機工程 學是一門新興的邊緣科學。它起源于歐洲，形成和發(fā)展于美國。人機工程學在歐洲稱為 Ergonomics，這名稱最早是由波蘭學者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的，它是由兩個希臘詞根組成的。 “ergo” 的意思是 “ 出力、工作 ” ，“nomics” 表示 “ 規(guī)律、法則 ” 的意思，因此， Ergonomics的含義也就是 “ 人出力的規(guī)律 ” 或 “ 人工作的規(guī)律 ” ，也就是說，這門學科是研究人在生產(chǎn)或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規(guī)律問題。人機工程學在美國稱為 “Human Engineering” （人類工程學）或 “Human Factor Eng ineering” （人類因素工程學）。日本稱為 “ 人間工學 ” ，或采用歐洲的名稱，音譯為 “Ergonomics” ，俄文音譯名 “” 在我國，所用名稱也各不相， ，有 “ 人類工程學 ” 、 “ 人體工程學 ” 、 “ 工效學 ” 、 “ 機器設(shè)備利用學 ” 和 “ 人機工程學 ”等。為便于學科發(fā)展，統(tǒng)一名稱很有必要，現(xiàn)在大部分人稱其為 “ 人機工程學 ” ，簡稱 “ 人機學 ” 。 “ 人機工程學 ” 的確切定義是，把人 機 環(huán)境系統(tǒng)作為研究的基本對象，運用生理學、心理學和其它有關(guān)學科知識，根據(jù)人和機器的條件和特點，合理分配人和機器承擔的操作職能，并使之相互 適應(yīng)，從而為人創(chuàng)造出舒適和安全的工作環(huán)境，使工效達到最優(yōu)的一門綜合性學科。 因此，為了能充分地發(fā)揮人和機器的作用，使整個人 機系統(tǒng)可靠、安全、高效，以及操作方便和舒適，設(shè)計人 機系統(tǒng)時就得充分考慮人和機器的特征與功能，使之相互協(xié)調(diào)配合，構(gòu)成有機整體，達到生產(chǎn)和工作的最佳效果。 在制造方面，由于水上自行車是一種創(chuàng)新型水上娛樂產(chǎn)品，企業(yè)在生產(chǎn)時一般都是采用中小批量生產(chǎn)，使得生產(chǎn)成本較高。但在設(shè)計水上自行車時，設(shè)計人員可以選擇普通自行車為原參考模型，在此基礎(chǔ)上可以選用大量的原部件，減少了勞動強度，同時依托普通自行 車的大批量生產(chǎn)直接降低了生產(chǎn)成本，像鏈輪、鏈條、腳踏板等可以選用通用自行車廠商大批量生產(chǎn)的現(xiàn)成產(chǎn)品。 1.2 發(fā)展前景 水上自行車最早起源于加拿大，作為一種環(huán)保型、娛樂型的運動器材，也逐漸受到世界各國企業(yè)的重視。而在我國對于水上自行車的研究以及應(yīng)用即使學者們對于水上自行車的創(chuàng)新設(shè)計也越來越感興趣，據(jù)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的統(tǒng)計結(jié)果表明在水上自行車的專利領(lǐng)其中發(fā)明專利僅有 10 項，實用新型專利 44 項，外觀專利 10 項在自行車 200 多年的發(fā)展過程中積累的創(chuàng)新經(jīng)驗，很是重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 9 - 值得開發(fā)和研究新。但由于使用場合不同于陸地，越來越受到廣大而在我國對于水上自行車的研究以及應(yīng)用，但實際獲得的據(jù)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的統(tǒng)計結(jié)果表明在水上自行 車的專利領(lǐng)項。為推動水上自很是值得開發(fā)和研究新水上自行車又必須具備自身獨特性。 李衛(wèi)國曾任企業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師， 2008 年開始試制“水陸自行車”，前后共花費 3萬多元， 2010 年 6月 16日，“水陸自行車”挑戰(zhàn)漢江成功， 30 分鐘在漢江騎行一個來回。 2010 年 10月 2 日，他應(yīng)日本電視臺邀請赴深圳小梅沙挑戰(zhàn)大海，遭遇慘痛失敗。回漢后，李衛(wèi)國再次改進，加固浮筒，更換后輪支架，減輕3公斤自重，車的穩(wěn)定性有了很大提高。 2010 年 11 月 21 日上午天陰、微風，江水湍急。 10 時 15 分，李衛(wèi)國的學生雷志前騎“水陸自行車”從武昌橋頭下水，先逆水騎行至江中第二個橋墩處，然后調(diào)頭順流而下，騎向?qū)Π?。一艘木質(zhì)小漁船陪伴左右，武漢水上救援隊隊長俞關(guān)榮在船上為其義務(wù)護航。江水洶涌起伏，雷志前騎在“水陸自行車”上， 8只浮筒隨鋼架撐開，將車身托得穩(wěn)穩(wěn)的，騎行十分輕松。江中正在駛過一支船隊，10多只滿載黃砂的貨船前后蜿蜒 200多米，小雷靜待艦隊過盡才得以騎向?qū)Π丁?一艘從武漢關(guān)碼頭開出的輪渡駛過旁邊，船上的乘客們看到這輛奇形怪狀的自行車，紛紛朝這 邊揮手；“水陸自行車”經(jīng)過停泊在武漢關(guān)的西安艦，艦上工作人員也擠到舷邊觀望。 2010 年 11 月 21日 11 時 13分，“水陸自行車”順利抵達武漢關(guān)下游的三峽石廣場附近江灘。雷志前稱江上騎行一點都不疲勞，也不危險，只是被浪打濕了褲腳。網(wǎng)上檢索的結(jié)果顯示，這是“水陸自行車”首次成功渡過長江。 水上游樂設(shè)備，現(xiàn)在在國內(nèi)來說，應(yīng)該還是起步階段，表現(xiàn)在游樂設(shè)備游玩場所少、設(shè)備單一，能夠參與的人數(shù)少，很多人暫時都還不能夠享受游樂設(shè)備所帶來的樂趣。但在近幾年也有發(fā)展的趨勢，隨著城市建設(shè)速度的加快，各各地區(qū)都會增設(shè)娛樂項目充實景 區(qū)建設(shè)。以及中國國內(nèi)大量游樂場的建立，像北京正在興建的“龍門陣”，建成后將成為國內(nèi)最大的水上娛樂樂園；安徽省正在興建的沿董鋪水庫游樂園；已經(jīng)建成的江蘇省的福星游樂園等等。像世界上最大的東京迪斯尼樂園， 2000 年接待的游客人數(shù)為 1730 萬人次。正在建設(shè)的阿聯(lián)酋迪拜樂園，建成后將成世界上最大的游樂園。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 10 - 建成后觀光游客預估可由目前的 600W 達到 1500W 人次。美國新澤西洲的六旗游樂園 (Six Flags Great Adventure) 十多年前被六旗集團收購后，幾乎每年都在往外擴張與增添新設(shè)施。 水上娛樂設(shè)備在 近幾年飛速發(fā)展，而今隨著人們?nèi)找嫔畹男枰?，市場對適用的水上自行車的需求將越來越迫切。故水上自行車的研究設(shè)計意義深遠。 第二章 總體方案設(shè)計 2.1 水陸兩用自行車的構(gòu)成 水陸兩用自行車的整體構(gòu)成由以下幾大模塊： (1).車身 在行駛中，車身的造型對整個行駛的效率有著很大的影響，因為車身的造型重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 11 - 直接影響到的是行進的阻力。此處設(shè)計的水陸自行車的車體造型也已達到最小阻力位佳，通過流體力學，我們可以針對各種造型在水中行進時所受的阻力進行分析，核定最佳造型設(shè)計以達到最佳運動效率。 (2).傳動系統(tǒng) 通過機械設(shè)計我們可以比較確切的分析各種傳動系統(tǒng)的傳動關(guān)系進而計算出總傳動系統(tǒng)的傳動效率進行核算。 (3).推進系統(tǒng) 這里的推進系統(tǒng)可以引用為 船舶推進器 ， 船舶推進器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉(zhuǎn)換成推力，推進船舶。推動船舶前進的機構(gòu)。它是把自然力、人力或機械能轉(zhuǎn)換成船舶推力的能量轉(zhuǎn)換器。推進器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類?？咳肆蝻L力驅(qū)船前進的纖、帆（見帆船）等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應(yīng)式?，F(xiàn)代運輸船舶大多采用反應(yīng)式推進器，應(yīng)用最廣的是螺旋槳。 具體的水下推進系統(tǒng)有以下幾種： 明輪 蹼輪局部浸沒于水中的推進器。其水平軸沿船寬方向裝置于船體水線之上，輪的周緣裝若干蹼板。蹼板分定蹼和動蹼兩種。定蹼式蹼板沿徑向固接于輪輻上，蹼板在入水和出水時擊水消耗能量大，效率低。動蹼式蹼板可調(diào)節(jié)入水和出水角度，效率較高。明輪因機構(gòu)笨重，占用空間大，風浪中不易操縱，容易損壞，已為螺旋槳所取代。 噴水推進器 一種水力反作用式推進器。用裝于船內(nèi)的水泵自船底吸水，經(jīng)噴管向后噴射受到水的反作用力而產(chǎn)生推力。其機械部分裝于船內(nèi)，得到良好保護。噴管方向可變 ,便于船舶操縱。但噴管因直徑受限制 ,管路及水泵效率不高，所以整個系統(tǒng)效率較低，又因水泵及噴管中有水增加了船舶重量，所以很少使用。 螺旋槳 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 12 - 由槳轂和若干徑向地固定于轂上的槳葉所組成的推進器，俗稱車葉。螺旋槳安裝于船尾水線以下，由主機 (見船舶動力裝置 )獲得動力而旋轉(zhuǎn)，將水推向船后，利用水的反作用力推船前進。螺旋槳構(gòu)造簡單、重量輕、效率高，在水線以下而受到保護。 (4).導向機構(gòu) 正常直線行駛時，導向機構(gòu)應(yīng)不構(gòu)成阻力，設(shè)計的導向機構(gòu)應(yīng)簡單便捷為好。 (5).浮板 具有較大的浮力，與車身固定良好，在水中行駛時安全，不傾翻。同時質(zhì)量要盡量的小，以減少行進的阻力。 2.2 水陸兩用自行車方案設(shè)計： 目前水上自行車設(shè)計各式各樣，這里的設(shè)計主要從傳動系統(tǒng)和推進系統(tǒng)兩個方面來結(jié)合設(shè)計。分析以上性能需求，并根據(jù)本設(shè)計需要，針對推進器和傳動系統(tǒng)的的設(shè)計提出以下方案： 采用鏈傳動，明輪驅(qū)動。當腳踩動踏板帶動鏈輪 1、 2 傳動使得明輪 3、 4轉(zhuǎn)動拍打水面產(chǎn)生向前的驅(qū)動力驅(qū)動前進。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 13 - 第三章 浮力 3.1 浮力計算 根據(jù)阿基米德原理：浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力大小等于物體排開液體所受重力。 即 F 浮 G液排液 gV排 當物體漂浮時： F浮 G 物 且 物 液 所以，液 gV 排 = G 物 =m物 g 即 V 排 =M 物 /液 這里 M物 =M 人 +M 車 取 M 物 =100kg ， M 車 =30kg， 所以 M物 =100kg+30kg=130kg 已知水的密度液 =1.0x kg/， 故 V排 =M物 /液 =0.13 3.2 浮板的設(shè)計 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 14 - 根據(jù)前面提出的方案以及求出的 V 排，將浮板的底板設(shè)計成三 角形，如圖所示： 根據(jù)三角形面積計算公式 S=底 x高得， 底板的面積 S=x1x2=1 根據(jù)前面求出的 V排 =0.13 可求出， 浮板的最小高度 h=V 排 /S=0.13/1=0.13m 即浮板的最小吃水深度為 0.13 米。 為了安全考慮，將浮版的高度定為 0.2 米。 3.3 浮板材料選用 根據(jù)目前市場上用得最多的浮板材料，本次設(shè)計浮板采用材料 EVA.下面對EVA 的特性做一些簡單的介紹。 耐水性：密閉泡孔結(jié)構(gòu)、不吸水、防潮、耐水性能良好。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 15 - 耐腐蝕性：耐海水、油脂、酸、堿等化學品腐蝕，抗菌、無毒、無味、無污染。 加工性：無接頭，且易于進行熱壓、剪裁、涂膠、貼合等加工。 防震動：回彈性和抗張力高，韌性高，具有良好的防震 / 緩沖性能。 保溫性：隔熱，保溫防寒及低溫性能優(yōu)異，可耐嚴寒和曝曬 。 第四章 動力計算 4.1 功率的計算 1、輸入功率的計算 ： 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（ 0.51 kw ) ， 但只能能持續(xù) 10s 左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh ，大約只有 1.0-0.7馬力（ 0.07-0.15kw）。自行車運動是很有節(jié)奏的，其節(jié)奏常常與人的心臟節(jié)律保持一定關(guān)系。健康人的心臟跳動為 70 次 min ，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動較為合適。設(shè)計時以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。 但本次設(shè)計內(nèi)容為一休閑式娛樂工具，故對體力要求不能有過多要求。我們根據(jù)腳踩蹬的力量來計算在娛樂為主的休閑前提下的輸出功率 。 以此為參考，正常人踩蹬自行車的力量約為 3040N,娛樂情況下我們估算為30N，踩蹬速度適當?shù)娜?1轉(zhuǎn) /秒， 故本次設(shè)計的人的輸出功率為 wwP 9 1 2.3313018.014.321 （ 180mm 為一般自行車的踩踏杠的長度）。 2、 傳動效率 查機械設(shè)計手冊得： 踩踏關(guān)節(jié)的損失： 1 =0.97 鏈傳動的損失： 2 =0.96 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 16 - 滾動軸承：3= 軸系效率： 4 =0.98 由以上算出的總的傳動效率： = 98.097.096.0 34321 =0.83 所以明輪的輸出功率為 wPP S 15.28912.3383.01 4.2 傳動比 根據(jù)傳動比的一般分配原則，我們應(yīng)該 使各級傳動的承載能力接近相等 ，考慮到在騎乘自行車時一般分配的傳動比為 2.5 左右，為了適應(yīng)和習慣在陸地上的運動習慣及降低生產(chǎn)成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動比為 2.5 的傳動比。 4.3 鏈傳動設(shè)計 1、設(shè)計內(nèi)容 確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù) PL 、排數(shù)、鏈輪齒數(shù) 1z 、 2z 、鏈輪結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸、中心距 a 、壓軸力 PF 、潤滑方式、張緊裝置 已知設(shè)計條件：低速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，傳遞功率 wP 912.33 ,主動鏈輪轉(zhuǎn)速min/601 rn ，從動鏈輪轉(zhuǎn)速 min/1502 rn ，傳動 2.5。 2、設(shè)計步驟 （ 1） 選擇鏈輪齒數(shù) 1z 、 2z 在 17-114 之間選取齒數(shù)。 451 z 182 =z （ 2） 計算當量的單排鏈的計算功率 caP 根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動的功率修正為當量的單排計算功率 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 17 - PKKKPPZAca 工況系數(shù)AK ，查機械設(shè)計表 9-6得 0.1AK 主動鏈輪齒數(shù)系數(shù)ZK ，查機械設(shè)計圖 9-13 得 52.0ZK 多排鏈系數(shù)PK ，由于是單排鏈，所以 0.1PK 故 kwPKKKPPZAca 0 1 7 6 3.09 1 2.352.0 （ 3）確定鏈條型號和節(jié)距 P 鏈條型號根據(jù)當量的單排鏈的計算功率caP和主動鏈輪轉(zhuǎn)速 1n 由機械設(shè)計圖 9-11 得到。然后由機械設(shè)計表 9-1 確定鏈條節(jié)距 p 。 確定鏈條型號為： 08A 確定鏈條節(jié)距為： 12.7 （ 4）計算鏈節(jié)距和中心距 初選中心距 pa )5030(0 =，按下式計算鏈節(jié)數(shù)0pL )1 3 293()5030( 1)2 45-18(2 1845)5030(2)2 -(22 202122100 a pzzzzpaL p 將0PL圓整為偶數(shù) 130PL 鏈傳動的最大中心距為： 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 18 - mmzzLpfa P 148.623)1845(-13027.122 4 9 0 7.0)(-2 211 式中，1f為中心距計算系數(shù)，查機械設(shè)計表 9-7 得1f=0.24907 （ 5）計算鏈速，確定潤滑方式 smpnzv /57.0100060 7.126045100060 11 根據(jù)鏈速 V，查機械設(shè)計圖 9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑 （ 6）計算鏈傳動在軸上的壓軸力 壓軸力 = 有效圓周力 49.5957.0033912.010001000 vPF eN 壓軸力 =1.10x59.49=65.439 N （ 7）設(shè)計總結(jié) 鏈輪 大鏈輪 小鏈輪 齒數(shù) )/( mmz 45 18 分度圓直徑 ( mmd/ ) 181.43 73.41 齒頂圓直徑 ( mmda /) 186 80.00 齒根圓直徑 ( mmdf /) 173.51 65.49 分度圓弦齒高 ( mmha /) 3.00 4.00 齒側(cè)凸緣直徑 ( mmdg /) 164.25 58.71 節(jié)距 ( mmp/ ) 12.7 軸間距 ( mma/ ) 623.148 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 19 - 鏈長 ( mmL/ ) 1270 鏈節(jié)數(shù) (PL) 130 鏈速 ( smv / ) 0.57 鏈號 08A 第五章 軸的設(shè)計 5.1 鏈輪上力的計算 軸上傳遞的功率 =X0.96X0.97X0.97=30.63 w 轉(zhuǎn)矩 =9550000=9550000x30.63/150=1950110N.mm 5.2 選取材料 可選軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 5.3 計算軸的最小直徑 查機械設(shè)計表 15-3可取 =120， =120 mm 由于軸的直徑小于 100mm，且由 3 個鍵槽，故將軸徑增加 15%，即 d=x(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm 將軸徑圓整為標準直徑，取 d=10 mm 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 20 - 5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1、軸的外形結(jié)構(gòu) 2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度 。 （ 1）、根據(jù)飛輪內(nèi)徑可得 d67=30 mm，根據(jù)飛輪的寬度可得出 L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取 d78=38 mm， L78=11 mm。 （ 2）、初選深溝球軸承 D6204，其尺寸為 dxDxB=20x47x14,故 d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取 L45=L910=15 mm 。 （ 3）、 5 處為一定位軸肩，故取 d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L56=L89=383 mm 。 （ 4）、 3 處為一定位軸肩，故取 d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L23=L910=33 mm。 （ 5）、 1 處為軸的最小直徑 d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查機械設(shè)計手冊的螺母厚度 m=5 mm，由于采用雙螺母預緊，故取 L12=L1213=19 mm。 （ 6）、 4 處為一定位軸肩，所以取 d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計算得出，L34=L1011=40 mm。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 21 - 至此已經(jīng)確 定了軸的各段長度和直徑。 第六章 明輪的設(shè)計 6.1 明輪簡介 中文名稱：明輪。英文名稱： paddle wheel 定義：大部分露出水面，在圓輪四周裝有多個蹼板鼓水的輪式推進器。 我國古代用人力運轉(zhuǎn)的明輪船稱為“車船”“輪船”。它是一種船用局部入水的推進器，裝在船的兩側(cè)或尾部，形狀類似車輪，在輪周上裝若干槳板，撥水向后使船前進。因輪之大部分在水面以上，故稱“明輪”。 19 世紀，西方國家廣泛使用明輪。由于蒸汽機船上裝有明輪，故稱為輪船。 明輪根據(jù)布置位置，分為舷側(cè)明輪和船尾明輪，舷側(cè)明輪裝在船舶舷側(cè)部位；船 尾明輪裝在船尾。它們都是用蒸汽機來帶動明輪，使其轉(zhuǎn)動，推進船舶。 明輪根據(jù)槳板形式分為固定的和活動的兩種。 固定式明輪 固定式明輪：特點是構(gòu)造簡單，缺點是效率太差：槳板在入水時是壓水，而在出水前是提水，因而浪費了大部分能量，所以它的直徑往往做得很大，入水深度一般不超過半徑的 1/2。 活動式明輪 活動式明輪：它的槳板以鉸接方式與輪體相連，通過偏心作復合運動，因為它的槳板能以適宜的角度入水和出水，提高了效率。動槳明輪產(chǎn)生的推力略次與定槳明輪。 6.2 明輪的設(shè)計 本次設(shè)計中采用自行設(shè)計的活動明輪，即在陸地上行駛時，明輪葉片可以折疊起來，以減少行進中的阻力，在水中行駛時，明輪葉片可以放下來，以提供前進的動力。同時，本次設(shè)計中，通過控制兩個相互獨立的明輪葉片的張開與收起，從而起到水中控制方向的作用。 其中明輪的開合涉及到一個自鎖裝置，本次設(shè)計中，采用了自動圓珠筆中的自鎖重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 22 - 結(jié)構(gòu)，通過控制，實現(xiàn)明輪葉片的開與合。 控制部分的機構(gòu)簡圖如下 中間齒輪帶動直齒上下移動，即機構(gòu)簡圖中的 1 桿上下移動，從而帶動桿 2繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，從而帶動桿件三的移動。實現(xiàn)外輪與內(nèi)輪的相互運動， 從而實現(xiàn)明輪葉片的開合。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 23 - 第七章 三維作品展示 1、明輪 2明輪組合零件 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 24 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 25 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 26 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 27 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 28 - 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 29 - 3軸承端蓋 4、飛輪 5、浮板 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 30 - 6、鏈輪 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 31 - 7、前輪 8、滾動軸承 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 32 - 9、車架 10、后軸 11、車架安裝圖 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 33 - 12、總裝圖 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 34 - 第八章結(jié)論 經(jīng)過幾個月的努力，并且在指導老師和同學的幫助下完成了此次 水陸兩用自行車的 畢業(yè)設(shè)計，從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計的資料到確定總體方案，機械傳動部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個學習的過程，更是一個實踐的過程。在大學四年當中，我接觸和吸收了大量機械知識，通過此次的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計，讓我能有機會把學到的理論知識用到實踐中。 在今后的學習生活中，這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷將起到重要幫助作用，通過設(shè)計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機械設(shè)計方面的知識。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的擬定有了一定的認識，機械傳動部件的選用 原則，機械傳動部件設(shè)計計算方案的原理等方面都有了一定的認識。此次設(shè)計，我認為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學習，時刻學習；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 35 - 第九章 本次設(shè)計外購件清單 序號 名稱 數(shù)量 材料 價格 生產(chǎn)廠家 1 深溝球軸承 6204 2 高溫軸承鋼 18 元 /個 青島日瑞德機電設(shè)備有限公司 2 前車輪 1 45 鋼 50 元 /個 寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠 3 前軸 1 45 鋼 2 元 /個 廣宗縣華通自行車配件廠 4 中軸 1 45 鋼 2.5 元 /個 廣宗縣華通自行車配件廠 5 鏈條 1 Q235 8 元 /條 新泰市宏遠工業(yè)設(shè)備有限公司 6 剎車 2 鋁合金 12 元 /對 寧波市鄞州宏佑車輛配件有限公司 7 剎車線 2 中碳鋼 3.8 元 /條 寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠 8 V剎 1 鋁合金 9 元 /個 寧波市鄞州宏佑車輛配件有限公司 9 座椅 1 塑料 30 元 /個 青島日瑞德機電設(shè)備有限公司 10 普通平鍵 A型 5x5 2 45 鋼 0.12 元 /個 上海敬慧自動化設(shè)備有限公司 11 氈圈 7 半粗羊毛氈 2.3 元 /個 南京市澳博氈業(yè)有限公司 12 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M16X24 45 號鋼 1.5 元 /個 寧波日升緊固件有限公司 13 圓螺母 M5X1.5 1 低碳合金鋼 1.3 元 /個 溫州市甌海梧田眾泰緊固件加工廠 14 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M10X16 6 45 號鋼 1.0 元 /個 寧波日升緊固件有限公司 15 鏈輪 1 45 鋼 8 元 /個 江門市蓬江區(qū)紅之星機械有限公司 16 飛輪 1 45 鋼 7 元 /個 寧波市丹洲貿(mào)易有限公司 17 曲柄 1 45 鋼 9 元 /套 廣宗縣華通自行車配件廠 18 腳蹬 2 鋁合金 11 元 /個 寧波市鄞州宏佑車輛配重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 - 36 - 件有限公司 19 彈簧 1 不銹鋼絲 0.04 元 /件 寧波市鎮(zhèn)海宏剛彈簧廠 20 鋼條 12 45 鋼 0.03 江門市蓬江區(qū)紅之星機械有限公司 21 平帶 1 橡膠 3.4 元 /條 臨海市裕隆汽配有限公司 22 夾緊裝置 1 Q235 2.5 元 /個 寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠 重慶理工大學畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計 -