【正文】 震器的休閑車。但 是各個廠家之間的品質(zhì)差異較大，有的很硬，因此這種車架乘騎后才能知道好或者不好。 碳纖維車架的缺點 ： ① 復雜的應力計算 構(gòu)成碳纖維車架的是碳纖維，它的特點是拉伸強度強，但剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應力計算 (縱剛性、橫剛性 )，根據(jù)計算把碳纖維片重疊成型。加工技術(shù)各廠家各異，應選擇有經(jīng)驗可靠廠家的是很重要的。 ② 老化 使用樹脂因此會不會老化 ? 這是一個存在的課題，它放置在陽光下時會逐漸變白。當然這種現(xiàn)象關(guān)系到廠家的技術(shù)。最好不要放置在陽光下。 （ 5） 鎂合金 鎂的比重很輕 ()，約鐵的 1/5，鈦的 2/5， 鋁的 2/3。它是不容易腐蝕的活性金屬。它廣泛用在各種領(lǐng)域里，如照相器及電腦的外框、車輛的車圈等配件。通過合金化耐腐蝕性也得到進一步提高。 鎂合金車架的優(yōu)點 ： ① 可以制造重量輕的車架 它比鋁密度低，可以制造輕的車架。楊氏彈性模量稍微低些，但是可以用加粗管直徑及橢圓化等方法來解決。 ② 加工性好 鎂制車架加工不會差。切粉的燃燒、爆炸等能夠通過合金元素來回避的話，剪斷、溶接性可能不會差。和鈦比較起來加工性好。 鎂合金車架的缺點 ： 生產(chǎn)鎂車架的廠商都說耐腐蝕性好。但是這方面的資料當前還很少，耐腐蝕性好到何種程度難于判斷。 鎂是劇烈氧化的金屬，不小心操作錯了很容易爆炸，純鎂一般不能使用，添加其他金屬 (鋁、鋅、錳等 )制成合金來使用，制成的鎂合金強度、機械性能都得到提高。有些人曾經(jīng)使用過鎂合金制用具，如摩托車的曲柄套等、他們說：雖然用了很久，但是很好，不會象鋁般發(fā)白。 腳踏式休閑車設計 –24– 材料的選擇 已經(jīng)介紹了幾種休閑車材料，總地來說，騎感好的是鉻鉬鋼制的、要輕的是鋁制的，沖擊吸收性最好的是碳纖維。鈦合金制的上述各種性能都不是最好的，但是為什么對它感興趣呢 ? 因為它是有前途的金屬。 （ 1） 鉻鉬鋼已經(jīng)使用了很久，對它的研究也最多，除非有什 么突破，鉻鉬鋼的前途可想而知的了。使用適正厚度的管道時重量是會增加，但是不容易引起金屬疲勞，這種車能帶給車手極佳的騎感。單純地追求薄壁的管道的現(xiàn)在，鉻鉬鋼應該走自己的道路，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，否則很可能被其他材料淘汰。 （ 2） 休閑車用鋁管，當前的設計方針很危險，鋁是沒有疲勞極限，為了降低應力應該增加厚度。但是為了單純地謀求薄壁，使用強勒的新合金來制作車架。從外觀來看這些制品使人引起很不錯的錯覺，但是疲勞壽命將是如何呢 ? 鋁管的薄壁程度已經(jīng)到了極限，不可能再薄下去。結(jié)果它的命運將和鉻鉬鋼一樣。若用鋁制休閑車來練 習，一定會感覺到性能的降低顯著。 （ 3） 碳纖維制休閑車是有前途的，通過應力計算會找到最適合的加工條件。當前尚存在各種問題。 （ 4） 鈦管還有發(fā)展的余地，強度可能會超過鉻鉬鋼，現(xiàn)在己能制造 的車架，鈦必定會奪去鋁的“輕量王”的寶座。另外，鈦不需要涂漆，可減少這部分的重量 (20～409)。 綜合種種因素，考慮到設計初衷的理念：娛樂、休閑、時尚、旅游，結(jié)合材料的特性，選擇鈦合金材料作為其主要構(gòu)件材料。 連接件分析校核 調(diào)節(jié)螺栓設計及強度校核： 設計條件：調(diào)節(jié)螺栓的作用：通過旋進或旋出改變緊繩螺 栓之間的松緊程度。從而達到改變行程的目的。 因為該螺栓僅受到導彈簧的拉力，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]＝０ .６５ 10341539?? ≈４ .８ mm 查《機械設計手冊》表１４ １３?。?P］ =10，∴取 d2 =5mm φ=H/ d2 [8]=3, M=φd2 [8]=5 3=15 腳踏式休閑車設計 –25– 軸向力 F 取 1539N，根據(jù) BM 的結(jié)構(gòu)取 H=15， ζ取 （ 2） 內(nèi)螺紋的強度校核 τ = DbzFπ [8]= 1539 ???? ≤［τ］ =［ σ］ = 360=216MPa 查《機械設計手冊》 GB19681 取 P=，則 b=[8]= = 查《常用金屬材料手冊》 σs =600MPa, ［ σ］ =360MPa 故滿足強度校核 （ 3） 螺桿螺紋強度校核 σca =231221)(3)4 dTdF ?π（ ≤［ σ］ [8] 即 2222 153 153 94 ）（）（ ???? =185360MPa T=T2 =[8]= 1539 5=1539 ∴滿足強度校核，選 用 M5 材料為 45 鋼的滾花高頭緊定螺釘。 螺母的選用： 根據(jù) d=M5,選用Ⅰ型六角螺母 C 級（ GB4186） 參數(shù)為： dw =7 e= m=5 s=8 標記：螺紋規(guī)格 D=M5 性能等級為 45 級，表面鍍鋅鈍化 C 級的Ⅰ型六角螺母，GB4186 M5，螺紋公差 7H。 休閑車行駛阻力分析 （ 1） 滾動阻力 相當于車輪在路面上滾動時所引起的能量損失。它由滾動時輪胎斷面產(chǎn)生變形、胎面與路面之間相對滑動、路面變形、由于路面不平而引起的振蕩損失等 因素組成。 （ 2） 空氣阻力 休閑車在空氣中運動，空氣本身也在流動，兩者綜合形成的相對運動，造成對休閑車騎行阻力。空氣阻力由磨擦阻力和壓力阻力構(gòu)成，磨擦阻力是空氣對車和人體表面的磨擦作用造成的阻力。壓力阻力有二種 :一種是車和人的前部氣流被緊擠，產(chǎn)生對抗車和人前進的正壓；另一種在后部和拐角處空氣變得稀薄而引起渦流，產(chǎn)生將車和人吸住的負壓。構(gòu)成磨擦阻力的因素與車和人的表面平整、光滑度和外形大小有關(guān)，此外還與揮腳踏式休閑車設計 –26– 動腳蹬時的空氣阻力和車輪轉(zhuǎn)動的空氣阻力有關(guān)。目前出現(xiàn)的高速休閑車、避風式休閑車、流線型休閑車以及采用 “滴水管”和異徑輻條等，其目的均為了減輕空氣的阻力。 （ 3） 內(nèi)部阻力 騎車人驅(qū)動中軸轉(zhuǎn)動所做的功，在轉(zhuǎn)換成為有效的后輪推力過程，把動力傳遞中所浪費的部分稱內(nèi)部阻力。其中包括 : ① 各轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動摩擦力矩 :如果環(huán)繞中軸力矩，則其摩擦力矩 (公斤力厘米 )為 :若前后軸 :，則中軸 :，鏈輪和鏈條 :，飛輪和鏈條 :。如果環(huán)繞后軸，則其值進一步減小到它的三分之一左右，與滾動阻力、空氣阻力相比，僅為百分之一左右。 ② 鏈傳動的效率 :軸皮轉(zhuǎn)動、鏈輪、飛輪和鏈條的嚙合，產(chǎn)生的摩擦阻力并不大。 ③ 由于車架的彎曲或 扭曲等瞬時彎曲變形時變形產(chǎn)生的能量消耗 :由于大鏈輪和飛輪的旋轉(zhuǎn)與車架中心平面不重合，如果踏力較大，在強大的鏈條抗力作用下，使中接頭和后平立叉部分受彎曲而靠攏，曲柄每轉(zhuǎn)一周，這種現(xiàn)象在左右腳蹬各發(fā)生一次，使車架彎曲變形，并出現(xiàn)“抖動”現(xiàn)象。不單是能量的損失，隨著車架的抖動促成車輪安裝精度的破壞而增大滑角，從而引起滾動阻力的增加。設計賽車等休閑車時應特別重視這一點。抖動的能量損失很大，一般占內(nèi)部阻力的 10%左右。 ④ 軸皮變速內(nèi)部阻力 :軸皮變速內(nèi)部的行星齒輪機構(gòu)是由很多零件組成的 :中心齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪、撐牙等 ，但其摩擦阻力不大。外變速或變速器的鏈條中心線是偏斜的，但傳動效率的降低也很小。 ⑤ 騎車人身體的上下振動的能量損失 :從帶有減震的車架和鞍座到騎車人身體的上下振動，其能量的損失有時很大。為了騎行舒適，車架、前叉、鞍座的彈性要好，但設計時也要考慮保持其合理的剛性，以充分發(fā)揮騎車人輸出功率的實際效能。由于休閑車內(nèi)部阻力的產(chǎn)生原因和性質(zhì)，與其它騎行阻力不同，設計時，可以傳動效率的形式來處理。 腳踏式休閑車設計 –27– 4 最終設計尺寸及 3D模型的完成 軸、鏈、輪及標準件的校核裝配 由于 SolidWorks2021 三維設計軟件無可 比擬的優(yōu)勢，經(jīng)過反復的修改最終確定了圖41。一是可慮到加工難度不高，二是比例相對于更為優(yōu)雅而古典，且具有城市代步車的味道。而且設計借鑒了其他此類四輪休閑車的尺寸設計，所以省卻了很多強度、應力以及疲勞強度的校核。所以以此次三維模型裝配圖作為藍本進行三維方案的深化。但是由于最后經(jīng)過溝通準備使用型材，所以草圖中的那種較大的管子粗細變化過渡在較短的時間內(nèi)難以實現(xiàn)。而且管件最終的尺寸可能有變。 首先，因為我使用的是 SolidWorks2021 建模的，而工程為了進行打樣，往往需要做出工程圖或者 Auto CAD 2021 進行改制，重新繪制工程圖面，并且在圖面上給出具體的標注。擁有更輕松休閑的騎行。而且在后輪與鞍座的位置之間留出了可安裝載貨架或菜籃的位置，改變了傳統(tǒng)菜籃只安裝于車把前的方式，避免了前置菜籃因載貨過重而加重車把負擔的缺陷。 此次設計主要為應用型設計，在材料的選擇上既可以選擇低成本的鐵質(zhì)材料，也可以使用鈦合金材料作為車架的主體材料。本次設計的另一個重要目的是對上述提出人性化理論在現(xiàn)有的科技范圍內(nèi)進行一定的詮釋。 圖 41 3D模型圖腳踏式休閑車設計 –28– 結(jié) 論 畢業(yè)設計是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相 結(jié)合的機會，通過這次比較完整的腳踏式休閑車設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的 ， 也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng) 驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 從不知道畢業(yè)設計怎么寫，到順利如期的完成本次畢業(yè)設計，這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。事實上，驅(qū)動系統(tǒng)、導向系統(tǒng)，我都采用了一些新的技術(shù)和理念 ，它們 有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這些 不足在一定程度上限制 休閑車 的 功能性 。比如我的設計在經(jīng)濟節(jié)約上就有很大的不足，在這個優(yōu)化 、 節(jié)約被高度重視的社會中，這無疑是很讓我自身感到遺憾的， 在今后的設計道路中，我將更 加注意優(yōu)化選材，爭取達到更高的性價比，使設計不斷完善，趨于完美。腳踏式休閑車設計 –29– 參 考 文 獻 [1]孫桓 ,陳作模 ,機械原理 [M].北京：高等教育出版社 ,2021. [2]方建軍 ,劉仕良 .機械動態(tài)仿真與工程分析 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ,2021. [3]高秀華等 .機械三維動態(tài)設計仿真技術(shù) [M].北京：化學工業(yè)出版社 ,2021. [4]胡蓉 ,胡如夫 .機械產(chǎn)品虛擬樣機協(xié)同開發(fā)技術(shù) [J]機床與液壓 . 3. [5]方建軍 ,劉仕良 .機械動態(tài)仿真與工程分析 [M]北京：化學工業(yè)出版社 ,2021. [6]胡仁喜 ,郭軍 ,王仁廣 .SolidWorks 2021 中文版機械設計高級應用實例 [M] 北京：機械工業(yè)出版社 ,2021. [7]機械設計手冊聯(lián)合編寫組 .機械設計手冊 [M] 北京：化學工業(yè)出版社 ,1982,285442. [8]詹維迪 .SolidWorks 快速入門教程 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2021. [9]詹維迪 .SolidWorks 產(chǎn)品設計實例教程 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社 ,2021. [10]賈松 ,胡青春 .新型休閑車傳動機構(gòu)的設計與應用 [J].中國制造業(yè)信息化 ,2021 (7). [11]張簡一 ,張 莉 .以休閑車為例看產(chǎn)品的創(chuàng)新設計 [J].哈爾濱理工大學學報 ,2021 (6). [12]楊耀山 ,梁桂明 .休閑車的創(chuàng)新設計和應用 [J].機械工程師 ,2021 (1). [13]曠紅梅 ,楊隨先 .基于人機工程學的休閑車騎姿改進設計 [J].機械 2021 (3). [14]尹玲 .休閑車的人機分析與改進 [J].蘭州理工大學學報 ,2021 (6). 腳踏式休閑車設計 –30– 致 謝 這次設計的完成是在于振文院長的耐心幫助和細心指導下完成的 ， 于院長嚴謹?shù)慕虒W態(tài)度、深厚的學術(shù)造詣給我留下了深刻的印象，我想這些將會成為我今后的學習 工作中的一種動力。從課題的選擇到項目的最終完成，于院長始終給予我細心的指導和不懈的支持。 在此，我還要感謝張秀芳張老師對我的幫助，不僅是讓我掌握了 SolidWorks2021設計軟件，更是在繁忙的工作中無私抽出時間來提供給我軟件安裝程序。 這才有了最終的設計模型。另外，還要感謝舍友們的支持及幫助，正是由于他們，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !