【正文】 特別要感謝我的導(dǎo)師， 何國(guó)旗 老師，您指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)，關(guān)心我的生活，對(duì)我嚴(yán)格要求，對(duì)我在 設(shè)計(jì) 上的問(wèn)題，您都熱情地給我解決，您的治學(xué)態(tài)度和教學(xué)育人的精神，都深深地感動(dòng) 了 我。 這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西 ，我感到做好設(shè)計(jì)是真正用心去做一件事情，是自己真正把自己大學(xué)四年來(lái)學(xué)的東西鞏固和提高的過(guò)程，逆水行舟不進(jìn)則退，希望通過(guò)這次經(jīng)歷激勵(lì)自己今后學(xué)習(xí)中取得更大的進(jìn)步。圖譜都是從各實(shí)驗(yàn)水池中，通過(guò)一系列螺旋槳的實(shí)驗(yàn)而繪制出來(lái)的，應(yīng)用方法也大致相仿，本處采用使用較為普遍的荷蘭瓦 茨寧恩水池提供的楚思德B 型螺旋槳圖譜 （二）伴流系數(shù)和推力減額的確定 螺旋槳計(jì)算中需要半流系數(shù)和推力減額假設(shè)半流系數(shù)是 ω ，推力減額是 t，則可得出船身的有效效率。根據(jù) v=,8 級(jí)精度，由圖 10— 8查得動(dòng)載系數(shù) KV=； 故載荷系數(shù) K=KA*KV*KHα *KHβ = 1 = （ 6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑 由式（ 10— 10a）得 d1= 31 / tt KKd = 3 ? mm= = 計(jì)算大端模數(shù) m m 11zd? = mm= mm 6. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式 (10— 23) mn≥ ? ?32212RR 以此為參考，正常人踩蹬自行車的力量約為 30~40N,娛樂(lè)情況下我們估算為 25N，踩蹬速度適當(dāng)?shù)娜檎Ｂ访骝T乘轉(zhuǎn)速的一半，故本次設(shè)計(jì)的人的輸出功率為swwP / ?????? （ 180mm為一般自行車的踩踏杠的長(zhǎng)度）。 而橫放時(shí)板塊所受阻力我們可以用如下積分計(jì)算： 假設(shè)板塊的長(zhǎng)、寬分別為 a和 b 由于板塊的吃水深度為 c=（數(shù)可由浮體模型測(cè)量直接可以得到）， xacc adxcgF +=∫ + )(ρ ρ 為內(nèi)地淡水的密度 代入積分可得： 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 19 abb =+ 當(dāng)取得 a=200mm 時(shí) b=70 故浮體采用的轉(zhuǎn)向舵的長(zhǎng)寬確定為 長(zhǎng)為 200mm 寬為 70mm 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 20 四 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一） 輸入效率計(jì)算 1. 人的輸出功率 分析計(jì)算 人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢(shì)、持續(xù)時(shí)間和速比等的 變化而變化。 （尺處取為 ） （ 7）車座設(shè)計(jì) 車座后端應(yīng)根據(jù)人體坐骨結(jié)間距來(lái)確定 ,根據(jù)解剖學(xué)中的數(shù)據(jù) ,該寬度應(yīng)以 6～8cm。按三點(diǎn)調(diào)整法， AB 和 AC 約等，一般 AB = ( AC 一 3 ) cm , A點(diǎn)略低于 B點(diǎn)，約為 5cm 。速比過(guò)大時(shí)，要求的踏力也大，容易使人疲勞。 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 13 二 動(dòng)力結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) （一） 結(jié) 構(gòu)的擬定 構(gòu)分析 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 人在與自行車互動(dòng)的過(guò)程中分別有臀部與鞍座接觸、手掌與車把接觸、腳底板與腳踏板接觸，其中腳踏板踩動(dòng)連扛做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)做功 。螺旋槳安裝于船尾水線以下，由主機(jī) (見(jiàn)船舶動(dòng)力裝置 )獲得動(dòng)力而旋轉(zhuǎn)，將水推向船后，利用水的反作用力推船前進(jìn)。動(dòng)蹼式蹼板可調(diào)節(jié)入水和出水角度，效率較高。它是把自然力、人力或機(jī)械能轉(zhuǎn)換成船舶推力的能量轉(zhuǎn)換器。 美國(guó)新澤西 洲的 六旗游樂(lè)園 (Six Flags Great Adventure) 十多年前被六旗集團(tuán)收購(gòu)后，幾乎每年都在往外擴(kuò)張與增添新設(shè)施。 在制造方面，由于水上自行車是一種創(chuàng)新型水上娛樂(lè)產(chǎn)品，企業(yè)在生產(chǎn) 時(shí)一般都是采用中小批量生產(chǎn)，使得生產(chǎn)成本較高。它起源于歐洲，形成和發(fā)展于美國(guó)。 特別是水上游樂(lè)項(xiàng)目，因其獨(dú)特的新穎性，在各大中小型公園中得到了廣泛的推廣 。再選用最便捷 傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ，設(shè)計(jì)出能量利用率較高的水上休閑交通工具，使得行駛輕松自在。 確實(shí) 這些設(shè)備在通常的娛樂(lè)場(chǎng)所隨處可見(jiàn)，但就其新穎性卻不高 ，往往初次乘坐上去進(jìn)行娛樂(lè)游玩時(shí)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)都找不到人機(jī)互動(dòng)的的感覺(jué) ， 短暫的水上涉足就會(huì)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(jī)構(gòu) ， 游客乘坐上去馬上就能找到 像自行車一樣的 人機(jī)之間的一種互動(dòng)感覺(jué) 。為便于學(xué)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(jī)工程學(xué) ”，簡(jiǎn)稱 “人機(jī)學(xué) ”。像 世界上最大的 東京 迪斯尼樂(lè)園 ， 2021 年接待的游客人數(shù)為 1730 萬(wàn)人次。 通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)我們可以比較確切的分析各種傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)關(guān)系進(jìn)而計(jì)算出總傳動(dòng) 系統(tǒng)的傳動(dòng)效率進(jìn)行核算。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。噴管方向可變 ,便于船舶操縱。當(dāng)腳踩動(dòng)踏板帶動(dòng)齒輪 2 傳動(dòng)使得明輪 4 轉(zhuǎn)動(dòng)拍打水面產(chǎn)生向前的驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)船前進(jìn)。 利用速比關(guān)系可取得騎行時(shí)所必要的功率和必要的速度。若能按人的身長(zhǎng)或下肢長(zhǎng)來(lái)考慮曲柄長(zhǎng)度，則可使人省力和舒適。行駛較快的車，鞍座位置要向前移動(dòng)，行駛較慢的車，鞍座位置要向后移動(dòng)，否則都不利于 騎行。 （本處車座鞍座寬度取 8cm，前傾角設(shè)計(jì)為可調(diào)式） 。設(shè)計(jì)時(shí)以這一常用速度來(lái)確定相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)。 mm （ 3）材料彈性影響系數(shù) 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 27 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 106取 ZE= MPa （ 4）試算小齒輪分度圓直徑 d1t dt≥ [ ]3 22RR Z=2 25=50 mm d2=m 業(yè)知識(shí)，查詢各種手冊(cè)，很快我就完成了初步的建模，使自己的設(shè)計(jì)逐步完善起來(lái)，同時(shí)經(jīng)過(guò)何老師的 指點(diǎn)，改進(jìn)了很多， 每一次改進(jìn)都是我受益匪淺 。在大學(xué)里學(xué)的東西，所做的設(shè)計(jì)以及實(shí)習(xí)印象都極其深刻。同時(shí)祝你蒸蒸日上，譜寫(xiě)工大美好篇章。但如今我們都將是要離開(kāi)培育我們四年的湖南工業(yè)大學(xué)了，都要去為自己的事業(yè)而打拼奮斗了。 通過(guò)查詢這些資料，漸漸地我的思維變得開(kāi)闊起來(lái) 。 （ 4）設(shè)計(jì)計(jì)算 mn≥ [ ]32212RR 由表選擇小齒輪材料為 r40C （調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS，大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS mNT 413 2251 == 查圖 可得滿足條件的最小直徑為 39mm 機(jī)械工程師手冊(cè) 根據(jù)分度圓的直徑 1d 由圖 確定小齒輪齒數(shù) 17z1= 大齒輪齒數(shù) ==z （ 1） 確定極限應(yīng)力 limH? 和 limF? 齒面硬度：小齒輪按 230HBS，大齒輪按 190HBS 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 26 查圖 1021得 lim1H? =580Mpa, lim2H? =550 Mpa 查圖 1020得 lim1F? =450Mpa, lim2F? =380Mpa （ 2）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N，確定壽命系數(shù) kHN,kFN N1=60n3jLh =60 1（ 2 8 300 5） = 108 N2=N1/u= 108/3= 108 查圖 10— 19 得 kHN1=,kHN2= （ 3）計(jì)算接觸許用應(yīng)力 取 min 1HS ? min ? 由許用應(yīng)力接觸疲勞應(yīng)力公式 MP aS H HH N 1 1lim1 == σ］［ σ MP aS H HH 539kH N 2 2lim2 == σ］［ σ 查圖 1018 得 kFE1= kFE2= aFFF MPS E 11l im1 === σ］［ σ aFFF MPS E 22lim2 === σ］［ σ 因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 按式（ 10— 26）試算，即 dt≥ [ ]3 22RR 自行車運(yùn)動(dòng)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。所 以為了達(dá)到坐姿的最小舒適范圍 ,使前傾角在 15176。設(shè)計(jì)或校正鞍座位置高低最常用的方法，是使手臂的腋窩部位中心緊靠鞍座中部，使手的中指能觸到裝配鏈輪的中軸心為宜。曲柄過(guò)長(zhǎng)后，為了不使腳蹬碰到前泥板，不得不加大中軸至前軸的距 離（前心距）。為此，著重分析與人體相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素。 （ 二 ） 方案設(shè)計(jì) 目前 水上自行車設(shè)計(jì)各 式各樣，這里的設(shè)計(jì)主要從傳動(dòng)系統(tǒng)和推進(jìn)系統(tǒng)兩個(gè)方面來(lái)結(jié)合設(shè)計(jì)。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?，F(xiàn)代運(yùn)輸船舶大多采用反應(yīng)式推進(jìn)器，水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 11 應(yīng)用最廣的是螺旋槳。 （三）研究?jī)?nèi)容 課題的設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)便捷舒適的水上自行車，能量利用率高： 1. 單人駕駛無(wú)副座位 2. 設(shè)計(jì)載人重量為 80kg 3. 有便捷轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 在此次課題研究的主要內(nèi)容是，設(shè)計(jì)符合上述條件的水上自行車，分析設(shè)計(jì)要求主要工作內(nèi)容有： a) 船身基礎(chǔ)造型特征分析 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 9 b) 水下推進(jìn)器的選擇分析 c) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) d) 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) e) 密封裝置選擇 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 10 二 總方案 分析與擬定 （一） 方案分析 按設(shè)計(jì)要求，此處設(shè)計(jì)的水上單人自行車主要 從 效率和使用性能兩個(gè)方面 分析 ，整體構(gòu)成由以下幾大模塊： 在船舶制造業(yè)中， 船身的造型對(duì)整個(gè)行船的效率有著很大的影響 ，因?yàn)榇淼脑煨椭苯佑绊懙降氖切羞M(jìn)的阻力。 但在近幾年也有發(fā)展的趨勢(shì)，隨著城市建設(shè)速度的加快，各各地區(qū)都會(huì) 增設(shè)娛樂(lè)項(xiàng)目 充實(shí)景區(qū)建設(shè) 。人機(jī)工程學(xué)在美國(guó)稱為 “Human Engineering”（人類工程學(xué)）或 “Human Factor Engineering”（人類因素工程學(xué)）。目前大部分 水上娛樂(lè)設(shè)備主要有 ： 手遙類、腳蹬類、劃船類 。 （ 2021 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料 題 目 名 稱： 水上自行車 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 機(jī)設(shè) 073 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 教授 最終評(píng)定成績(jī)： 湖南工業(yè)大學(xué)教務(wù)處 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 2 （ 2021 屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 名 稱： 水上自行車 學(xué) 院（部）： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 機(jī)設(shè) 073 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 教授 最終評(píng)定成績(jī)： 2021 年 6 月 水上自行車設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 3 摘要 本文 設(shè)計(jì) 了一個(gè) 新型水上的娛樂(lè)工具 —— 水上自行車 。要 較好的經(jīng)濟(jì)比較效益， 不僅要從設(shè)計(jì)方面著手提高傳遞效率，還要從制造方面換購(gòu)，使得盡量多的零件實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn) 。 “ergo”的意