【文章內(nèi)容簡介】 。 運(yùn)動計(jì)算的設(shè)計(jì) 。 ，校合。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 28 頁 3 自行車鏈條的設(shè)計(jì) 自行車鏈條的特點(diǎn)及主要的失效形式 自行車鏈條的特點(diǎn) 自行車鏈傳動屬于滾子鏈中的單排鏈 ,具有中間撓性體的嚙合運(yùn)動，由裝在平行軸上的主，從動鏈輪和繞在鏈輪上的環(huán)形鏈條所組成，通過鏈與鏈輪的嚙合來傳遞運(yùn)動和動力。鏈傳動是一種廣泛應(yīng)用的機(jī)械傳動形式，通常使用于軸距較大的場 合。 鏈傳動同時兼有帶傳動和嚙合傳動的特點(diǎn)。與單純的帶傳動相比，鏈傳動不存在彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能夠保持準(zhǔn)確的平均傳動比；鏈傳動結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊，而且不需要很大的初拉力，作用于軸上的載荷較?。绘渹鲃觽鲃幽芰^大，且傳動效率高（可達(dá)95%以上）。而與單純的嚙合傳動相比，鏈傳動又具有明顯的吸收和緩沖震動的傳動效果；其結(jié)果相對簡單，安裝精度要求較低，制造成本相對低廉；容易實(shí)現(xiàn)較大中心距的傳動。 鏈傳動具有傳動功率大，傳動中心距大，結(jié)構(gòu)簡單，制造和使用精度要求不高，成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，能夠在高溫，多塵，油污等惡劣環(huán)境 中工作。同時也存在瞬時傳動比不恒定，傳動中產(chǎn)生沖擊和噪聲，高速傳動平穩(wěn)性較差，只能使用于平行軸間傳動等缺點(diǎn)，不宜使用于高速和載荷變化較大等場合。一般情況下鏈傳動適用于傳遞功 率P=100kw,鏈速 v=15m/s,傳動比 i=7 的工況。 自行車鏈傳動的主要失效形式有： (1)鏈板疲勞破壞鏈在松邊拉力和緊邊拉力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，鏈板會發(fā)生疲勞破壞。正常潤滑條件下，鏈板疲勞強(qiáng)度是限定鏈傳動承載能力的主要因素。 (2)滾子、套筒的沖擊疲勞破壞鏈傳動的嚙入沖擊首先由滾子和套筒承受。在反 復(fù)多次的沖擊下，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)，滾子、套筒可能會發(fā)生沖擊疲勞破壞。這種失效形式多發(fā)生于中、高速閉式鏈傳動中。 (3)銷軸與套筒的膠合潤滑不當(dāng)或速度過高時，銷軸和套筒的工作表面會發(fā)生膠合。膠合限定了鏈傳動的極限轉(zhuǎn)速。 (4)鏈條鉸鏈磨損鉸鏈磨損后鏈節(jié)變長，容易引起跳齒或脫鏈。開式傳動、環(huán)境條件惡劣或潤滑密封不良時，極易引起鉸鏈磨損，從而急劇降低鏈條的使用壽命。 (5)過載拉斷這種拉斷常發(fā)生于低速重載的傳動中。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 28 頁 鏈條的各參數(shù)的確定： 根據(jù) QB/T 171693 選擇 自行車鏈條 1/2179。 3/32， QB/T 171693（因鏈條必須符合變速要求） 參數(shù)為 P=,b2≤ ,b1≥ ,d1=Φ , 根據(jù) P=,內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬不小于 。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [6]，對應(yīng)有： b1=,b2=,d1= d2=,h2=。 確定零件材料及熱處理工藝： 表 零件熱處理工藝表 零件名 材料 熱處理工藝 銷軸 45鋼 淬火 +回火 外片 低碳鋼盤條 淬火 +回火 滾子 45鋼 滲碳 +淬火 +回火 內(nèi)片 45鋼 滲碳 +淬火 +回火 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 28 頁 4 后撥鏈器的設(shè)計(jì) 后撥鏈器的特點(diǎn) 撥鏈器是改變鏈條在多級鏈輪或多級飛輪上的位置 ,使之獲得不同的傳動比的機(jī)構(gòu)。撥鏈器同樣分為前撥鏈器和后撥鏈器。 后撥鏈器是改變鏈條在多級飛輪上位置的機(jī)構(gòu)。它要求能調(diào)速快捷，順暢，沒有噪音。一般地講，后撥鏈器可分為高速定位式和低速定位式及其它。（注：固定在自行車的鋼繩處于松弛狀態(tài)，即撥鏈器扭簧復(fù)位時撥鏈器的變速位置位于最低速齒片的稱低速定位式。反之為高速定位式；其它的為無變速彈簧，復(fù)位是無特定位置的撥鏈器）后撥鏈器一般分為三 個部分：（一）連接組：由外連接板和內(nèi)連接板組成，內(nèi)有導(dǎo)彈簧以保證以保證復(fù)位及保證具有穩(wěn)定的行程。外連接板上有低位限塊及聯(lián)結(jié)緊繩螺栓用的通孔。內(nèi)連接板連接有高位限快。連接組是后撥鏈器中極為重要的部分，關(guān)系到能否提供穩(wěn)定，精確的行程，具有良好的變速性能的要求。（二）折片組：折片組由折片，定位螺母，后座軸，后座，后座扭簧等零件組成，其中，折片連接在后叉頭處。（三）導(dǎo)輪組：導(dǎo)輪組是利用扭簧、張緊輪、導(dǎo)輪、內(nèi)外導(dǎo)板、下座軸、下座扭簧等組成，主要利用扭簧和導(dǎo)輪來保證鏈條不發(fā)生掉鏈的現(xiàn)象。 后撥鏈器材料的選用 為保證產(chǎn)品的質(zhì)量，同時考慮到節(jié)約成本的要求，在不承載力或不承載彈簧拉力的一些零件宜采用塑件材料，在一些零件表面復(fù)雜的零件，也宜采用以尼龍為主的塑料材料。對于內(nèi)連接板和外連接板，選用以冷壓鋼材為主的材料，選用 ZQ235。對于彈簧，選用 65Mn 鋼。 后撥鏈器的設(shè)計(jì)條件 調(diào)速范圍： 7 速 高位時（初位），導(dǎo)輪中心線在 14 齒的正下方。 低位時（高位），導(dǎo)輪中心線在 27 齒的正下方。 對應(yīng)的飛輪各齒間間距： 根據(jù)多年來的設(shè)計(jì)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，飛輪各齒間的間距已確定。其中 76 間距為 ；65 間距為 ； 54 間距為 ； 43 間距為 ； 32 間距為 ； 21中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 28 頁 間距為 。這就要求后撥鏈器的行程也與之相等，以保證精確的調(diào)速。 變速性能： (1)鏈輪靜止調(diào)速時，在鏈輪轉(zhuǎn)動 270176。以內(nèi)，調(diào)速完成。 (2)鏈輪轉(zhuǎn)動調(diào)速時 , 在鏈輪轉(zhuǎn)動 180176。以內(nèi)，調(diào)速完成。 彈簧和后撥鏈器的設(shè)計(jì)須滿足的條件 : ： (1)導(dǎo)彈簧 :工作 30000 次以上。 (2)前后扭簧 :30000 以上 [6]。 條，鏈條發(fā)生碰撞。在可能的情況下，盡量使導(dǎo)輪到飛輪齒的間隙最小，以便于變速更順暢。 在設(shè)計(jì)內(nèi)外防塵板時，應(yīng)保證鏈條與其不發(fā)生摩擦，同時考慮小巧的特點(diǎn)。 后撥鏈器的整體的裝配 須考慮每個零件的尺寸，不可發(fā)生干擾。同時還要考慮后座軸及前座軸的強(qiáng)度是否足夠，通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使得產(chǎn)品滿足外表美觀的要求。特別注意的是通過實(shí)驗(yàn)，對彈簧，鉚釘，螺栓進(jìn)行耐久力和強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。使產(chǎn)品滿足客戶的要求。 連接組的設(shè)計(jì) 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 內(nèi)外連接組的長度和寬度直接決定后變速器每個檔位的行程，它在每個檔位的 行程必須等于飛輪的相應(yīng)齒片間的距離，同時也等于變速手柄在每個檔位的行程乘以鋼線的行程效率。根據(jù)各級齒片的間隙以及變速手柄的有效行程， 在 CAD 上 完成連接組的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。考慮到整個后撥鏈器的游隙度應(yīng)盡量小，所以連接組的寬度應(yīng)在滿足導(dǎo)彈簧的裝配的情況下保持最小。 導(dǎo)彈簧的設(shè)計(jì) （該設(shè)計(jì)的方法及所有的公式均引用于《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [1][3][6]） 設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)一圓柱形拉伸彈簧，載荷平穩(wěn)，要求 Fmax=177。 ， λ max=35mm,彈簧總的工作數(shù) 10000 次，外徑 D≤ 15mm,長度 H0≤ 45mm。 ：由彈簧的工作條件可知，對材料無特殊要求，現(xiàn)選用 B 組碳素彈簧鋼絲。因彈簧工作數(shù)等于 10000 次，故［τ］ = b d: 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 共 28 頁 1)選擇旋轉(zhuǎn)比 C,取 C= 9 2)估 D2′按 D≤ 15mm,D19mm,取 D2′ =1 1 10mm 3)初算彈簧絲直徑 d′ d′ =D2′ /C 4)計(jì)算曲度系數(shù) K K= 44 14 ??CC + [8] 表 計(jì)算結(jié)果參數(shù)表 計(jì)算結(jié)果 C 6 7 8 9 D2′ 12 11 10 12 d′ 2 K σ B 1600 1800 1700 2021 ［τ］ 720 810 765 900 d 5)計(jì)算彈簧絲許用切應(yīng)力 ［τ］ = b[8] 6)計(jì)算彈簧絲直徑 d≥ ［ τ ］m ax/KCF [8] 因方案 2 中 d 與 d′相差很多，故予舍棄。 度 1）工作圈數(shù) n=GDλ max/18RFmaxC3 [8] G 取 80000， D 取 12mm,λ max=35mm,C= 9 當(dāng) C=8 時 n=≈ 23, 當(dāng) C=9 時 n=≈ 11 2)節(jié)距 t= 3)自由高度 H0≈ nt+? 2179。 D2179。 d 當(dāng) C=8 時 ,H0=。當(dāng) C=9 時 , H0= 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 共 28 頁 因?yàn)榉桨?3 中的 H0= 大于 ,故予舍棄。 尺寸的確定 彈簧外徑 D=D2+d=12+= 彈簧內(nèi)徑 D1=D2d== 彈簧絲展開長度 L=π d2n1/COSα [8]=179。 12179。 11/COS5176。 =416mm 最大循環(huán)工作應(yīng)力：τ max= 328dKDπ Fmax[8] = ??? 179。 = τ min= 328dKDπ Fmin [8] 其中 Fmin=179。 Fmax+F0 =179。 Fmax+Fmin/3 =179。 Fmax+ ?F =179。 + = ∴τ min= ???179。 =366N 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)： S= max τ ττ ? [8] 其中τ 0 查表 168 為 b900 S= ?? = ?。?S］ = S≥［ S］故可行。 極限載荷： Flim=Fmax/=[8] 安裝載荷： Fmin=[8]=179。 =+= 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 共 28 頁 彈簧鋼度： Cs=Gd/(8c3 n) [8]=80000179。 （ 8179。 93 179。 11） = 安裝變形量：λ min=Fmin/Cs[8]= 最大變形量：λ max=Fmax/Cs[8]= 極限變形量：λ lim= Flim/Cs[8]= 調(diào)節(jié)螺栓設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 設(shè)計(jì)條件：調(diào)節(jié)螺栓的作用：通過旋進(jìn)或旋出改變緊繩螺栓之間的松緊程度。從而達(dá)到改變行程的目的。 因?yàn)?該螺栓僅受到導(dǎo)彈簧的拉力，方向近似為軸向，初步取 d=M5，公稱長度根據(jù)BM 來定，取 l=12mm,材料選用 45 鋼，性能等級為 33 級，表面處理為鍍鋅鈍化。 1．對 d2 ≥ζ］ψ［ PR4[8]＝ 10341539??≈ 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [1]表 1413 ?。?P］ =10，∴取 d2 =5mm φ =H/ d2 [8]=3, M=φ d2 [8]=5179。 3=15 軸向力 F 取 1539N，根據(jù) BM 的結(jié)構(gòu)取 H=15， ζ取 2．內(nèi)螺紋的強(qiáng)度校核 τ = DbzFπ [8]= 1539 ???? ≤［τ］ =［σ］ =179。 360=216MPa 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》 [3]GB19681 取 P=，則 b=[8]=179。 = 查 《常用金屬材料手冊》 [16]σ s =600MPa, ［σ］ =360MPa 故滿足強(qiáng)度校核 3．螺桿螺紋強(qiáng)度校核 σ ca = 231221 )(3)4 dTdF ?π（ ≤［σ］ [8] 即 2222 153 153 94 ）（）（ ????=185360MPa 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 11 頁 共 28 頁 T=T2 =[8]=179。 1539179。 5=1539 ∴滿足強(qiáng)度校核，選用 M5