【正文】 同時祝你蒸蒸日上，譜寫工大美好篇章。 感謝我的母校湖南工業(yè)大學(xué)，你是我人生中的第一座燈塔，是你讓我在這里重拾自我，找到人生的方向。 在大學(xué)里，我認(rèn)識了這么多老師、同學(xué)，感謝每一位老師對我的教導(dǎo)，你們傳授我知識，啟發(fā)我的思維，感謝我的同學(xué)，跟你們在一起我感到很快樂，你們給了我很多的幫助。在大學(xué)里學(xué)的東西，所做的設(shè)計以及實習(xí)印象都極其深刻。但如今我們都將是要離開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。 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 41 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴 .機(jī)械設(shè)計 .北京：高等教育出版社， [2] 朱理 .機(jī)械原理 .北京：高等教育出版社， [3] 許福玲 ，陳堯明 .液壓與氣 壓傳動 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [4] 趙大興 .工程制圖 .北京：高等教育出版社， 2021 [5] 張萬奎 .機(jī)床電氣控制技術(shù) .北京：中國林業(yè)出版社，北京大學(xué)出版社， [6] 張福云 .TOX 板件沖壓連接技術(shù) [J] .新技術(shù)新工藝， [7] 徐學(xué)林 .互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) .長沙 ： 湖南大學(xué)出版社 ， [8] 孟憲源，姜琪 .機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， [9] 周開利，鄧春暉 .MATLAB 基礎(chǔ)及應(yīng)用教程 .北京：北京大學(xué)出版社， [10] 龐國星 .工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 電子檔： [11] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 .單行本 .液壓傳動 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [12] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 .單行本 .液壓控制 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [13] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 .單行本 .機(jī)械制圖 .極限與配合 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 [14] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 .單行本 .聯(lián)接與緊固 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社， [15] 林清安 .Pro/ENGNEER Wildfire 零件設(shè)計 .北京：中國鐵道出版社， [16] 三菱電機(jī)自動化（上海）有限公司 .FXPLC 綜合樣本 [17] 盧險峰 .中國模具設(shè)計大典 第 3 卷 沖壓模具設(shè)計 .南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社 ， [18] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會 .機(jī)械設(shè)計手冊 .第五卷 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 注：除以上參考資料外還借助網(wǎng)絡(luò)查詢 水上自行車 發(fā)展?fàn)顩r。 雖然我的設(shè)計不是很成熟，還有很多不足之處，但我付出了自己的勞動，這是我引以為豪的地方，我相信只有經(jīng)歷過 的人才會明白其中的酸甜苦辣 。 業(yè)知識，查詢各種手冊，很快我就完成了初步的建模，使自己的設(shè)計逐步完善起來，同時經(jīng)過何老師的 指點，改進(jìn)了很多， 每一次改進(jìn)都是我受益匪淺 。 通過查詢這些資料，漸漸地我的思維變得開闊起來 。尤其是半流系數(shù)若是估算出入偏大，那會影響螺旋槳的“車頭輕重”。φ R== 取 B2=30mm B1=25mm 參數(shù)名稱 小輪 大輪 m大端模數(shù) u齒數(shù)比 ? z齒數(shù) 17z1= 64z2? ?分錐角 ?? ?? d/m m分度圓直徑 ? 962?d mm/R錐距 ?R b/mm齒寬 15?b 取 10?b md齒寬中點分度圓直徑 ?md ?md mm齒寬中點模數(shù) ?mm ?高變位因子 ?x ?x tx切向變位因子 1t ? 2t ?? ah大端齒頂高 ?ah ?ah fh大端齒根高 ?fh ?fh 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 30 h大端齒高 ?h ad大端齒頂圓直徑 ?1ad ?ad f?齒根角 ?? ?? a?齒頂角 ?? ?? aδ頂錐角 ?? ?? f?根錐角 ?? ?? KA冠頂距 ?KA ?KA s大端分度圓齒厚 ? ? s大端分度圓弦齒厚 ? ? h大端分度圓弦齒高 ? ? 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 31 五 螺旋槳設(shè)計 （一）設(shè)計方法 本處螺旋槳設(shè)計采用圖譜設(shè)計方法設(shè)計，用圖譜計算性能是比較廣泛應(yīng)用的方法，其正確性也比較高。 Z=2 25=50 mm d2=m （ 4）設(shè)計計算 mn≥ [ ]32212RR 4FSaFa YYzKT σ）φ（φ ?? 確定計算參數(shù) （ 1） 計算載荷系數(shù) 由表 109查得 KHβ be= 則 KFβ = KHβ be= K=KAKVKFα KFβ = 1 = （ 2） 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) 因為齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù) cosv zz ??算。 ）（= （ 5）計算圓周速度 v=100060 21? ndtπ=10 0060 π=因為有輕微震動，查表 102得 KA=。 mm （ 3）材料彈性影響系數(shù) 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 27 由《機(jī)械設(shè)計》表 106取 ZE= MPa （ 4）試算小齒輪分度圓直徑 d1t dt≥ [ ]3 22RR 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 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)計說明書 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 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算 按式（ 10— 26）試算，即 dt≥ [ ]3 22RR 2. 本次設(shè)計中自行車的傳動效率損失有： 踩踏關(guān)節(jié)的損失： 1η = 鏈傳動的損失： 2η = 滑動軸承（一對）： 3η = 錐 齒輪傳動的損失： 4η = 軸系效率： 5η = 滑動軸承： 6η = 機(jī)械課程設(shè)計 由以上算出的總的傳動效率： ? = 32654321 = = 所以螺旋槳軸端輸出功率為 wPP S 6 3 3 3 7 2 4 === 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 21 （ 二 ）傳動比分配 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 ，此處分配特點為鏈傳動和錐齒輪傳動的分配，但是考慮到在騎乘自行車時一般分配的傳動比為 左右，為了適應(yīng)和習(xí)慣在陸地上的運動習(xí)慣及降低生產(chǎn)成本，我們這里就優(yōu)先選用鏈傳動比為 的傳動比 由螺旋槳計算得需要轉(zhuǎn)速達(dá)到 srn /= 踩踏自行車時的正常平均踩速為 srn /= 故總傳動比 一般自行車的傳動比為： , =i 為了保持自行車的正常性能特性，以及合理的采用標(biāo)準(zhǔn)件降低生產(chǎn)成本，故一級鏈傳動的傳動比維持不變 =i 則 以下為本方案中用到的基本傳動機(jī)構(gòu)簡易圖 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 22 （ 三 ）鏈傳動設(shè)計 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 JP ? ,主動鏈輪轉(zhuǎn)速 min/301 rn = ，從動鏈輪轉(zhuǎn)速 min/1472 rn = ，傳動比 =i （ 1） 選擇鏈輪齒數(shù) 1z 、 2z 在 17114 之間選取齒數(shù)。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 。設(shè)計時以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。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。一般成年男人的最大輸出功率約為 馬力（ kw ) ， 但只能 能持續(xù) 10s左右。 把（ 1）帶入 BLVCFff 2ρ2= 得 BLVBLvCFff 5932 == (2) 根據(jù)阻力成分分析，船只低速運行時摩擦阻力占到 %8070 ， 此處取 fFF=%75 總阻力 fFF 75100= (3) （ 二 ）船身 速度 分析 FVP rHS =ηηη 將（ 1）、（ 2）、（ 3）帶入上式得 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 17 890m / s ) () ( 14531453 = == BLPV rHS 速度與阻力對照表： （ 三 ） 利用阻力系數(shù)計算船身阻力 由于船身造型接近長橢圓體，故可按三維物體的總阻力公式計算船行進(jìn)所受阻力 AVCF DD 2ρ 2= 查得 ?DC 故速度與阻力對照表： ）速度（ m/s ）阻力（ N ）效率（ % ）速度（ m/s ）阻力（ N 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 水上自行車設(shè)計說明書 湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 18 圖 船身在 pro/e里的模型圖 （ 四 ） 轉(zhuǎn)向板面積計算 在通常情況下水上漂浮物體行進(jìn)轉(zhuǎn)向時，大多情況下都是用了最常用的舵， 當(dāng)然也有運用其他方式進(jìn)行轉(zhuǎn)向的，像部分船只在船的左右側(cè)安裝驅(qū)動裝置從而實現(xiàn)船只任意方向的轉(zhuǎn)換，此處設(shè) 計的水上自行車屬于輕型水上娛樂設(shè)備，考慮到輕巧快捷，故此處采用通用的舵來進(jìn)行轉(zhuǎn)向， 在選取一塊板材做舵時，我們又要考慮到板塊的面積和長寬比，我們可以進(jìn)行如下計算獲得： 通過前面我們對水上自行車船體的阻力分析我可以得到水對浮體的實際阻力在 10N左右，浮體在進(jìn)行轉(zhuǎn)向時通常轉(zhuǎn)角都在 45度左右，故要達(dá)到 10N的力，則水對浮體的實際阻力需要達(dá)到 20N，如果是通過板塊轉(zhuǎn)向獲得則需要板塊 橫放時能達(dá)到 20N的阻力。 （本處車座鞍座寬度取 8cm，前傾角設(shè)計為可調(diào)式） 。所 以為了達(dá)到坐姿的最小舒適范圍 ,使前傾角在 15176。車座往后傾一定的角度 ,使背部適當(dāng)靠后 ,降低背部肌肉壓力 。這里取 125mm （ 6）鞍座高度（ 109%法） 在 1967年 Hamley 和 Th