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购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 传动轴式自行车的设计 传动方案的确定 图 1该方案和普通链传动相比较有传动效率高，减少了链条式自行车因为布局不好所带来的对衣服咬合所带来的危险，也减少了链传动多边形效应对功率的损失和震动噪音等产生，不会再出现关键时刻掉链子的可能，但是由于该传动有锥齿轮和传动轴组成带来的问题便是加工困难和成本较高。 一般脚踏以 60r/奏转动较为合适 一般人能给自行车的转矩在 T=13000 左右 锥齿轮传动 设计 齿轮设计 按齿面强度设计 计算大端分度圆直径 用直齿圆锥齿轮传动，自行车为一般工作机器，速度低故选用 8 级精度。 机械设计表 10得： 选择小齿轮材料为 40质），硬度为 250 大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 200 两者材料硬度差为 50 选小齿轮齿数 7 ， 大齿轮齿数 7/ 9 计算大端分度圆直径 根据参考机械设计 227页公式 10 3 2121 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 估计 1m/s，并取 8 级精度等级。 由机械设计 194 页图 10得： 机械设计 226 页表 10得：机械设计 193 页表 10得： 动载系数 K K = 机械设计 201 页表 10得： 1并取 R =31由机械设计 209 页图 10得齿轮 1 和 2 的接触疲劳强度极限分别为： 1=600 21=550齿轮 1 和 2 的工作应力循环次数分别为： 02 =60 60 5 300 10=107 721 由机械设计 207 页图 10得： 1 2 S=1故许用应力： 1H = = 1 =600 2H = = 1 =660应取两者中的较小者，故 600根机械设计 227 页式 10 32211 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 有万方数据相关资料查的 T=13475 左右带入数据 4 7 t 347522111 mt m /2 2 0 0 0 111 与估计无太大差异。 11 d 分锥角 0211 r c t a n 齿宽 i i 1 取齿宽 b=20 大端模数 0 0 9 m=齿轮分度圆 22 =29=齿轮分度圆 11 =17=距 22221 齿根弯曲强度设计 由机械设计 226 页式 10： 由机械设计 200 页表 10取齿形系数校正系数 1 2买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 1 2机械设计 208 页图 10c）得： 15502510由机械设计 206 页图 10： 1 2弯曲安全系数 S= 01 =334 =317计算大小齿轮的 加以比较： 1 11F 334 = 2 22F Y=317 =齿轮的数值大。 =1 1 3 2212 1 =见，由齿面疲劳强度计算而得的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，选取齿面接触的疲劳强度 标准值 m=终效果 图如下 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2轮 1和 锥 齿轮 2 部锥齿轮的设计 按齿面强度设计 计算大端分度圆直径 用直齿圆锥齿轮传动，自行车为一般工作机器，速度低故选用 8 级精度。 机械设计表 10得： 选择小齿轮材料为 40质），硬度为 250 大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 200 两者材料硬度差为 50 选小齿轮齿数 7 ， 大齿轮齿数 7/ 2 计算大端分度圆直径 根据参考机械设计 227页公式 10 3 2121 估计 1m/s，并取 8 级精度等级。 由机械设计 194 页图 10得： 机械设计 226 页表 10得：买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 由机械设计 193 页表 10得： 动载系数 K K = 机械设计 201 页表 10得： 1并取 R =31由机械设计 209 页图 10得齿轮 1 和 2 的接触疲劳强度极限分别为： 1=600 21=550齿轮 1 和 2 的工作应力循环次数分别为： =60 5 300 10=107 843 由机械设计 207 页图 10得： 3 4 S=1， 故许用应力： 3H = =582 4H = =应取两者中的较小者，故 根机械设计 227 页式 10 32221 代入数据计算得 t 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 m /31 与估计无太大差异。 11 d 分锥角 0431 r c ta n 齿宽 i i 1 取齿宽 b=15 大端模数 m=齿轮分度圆 44 =22=77齿轮分度圆33 =17=距 22423 齿根弯曲强度设计 由机械设计 226 页式 10： 由机械设计 200 页表 10取齿形系数校正系数 3 43 4机械设计 208 页图 10c）得： 35504510由机械设计 206 页图 10： 3 4弯曲安全系数 S= 01 =334 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 =317计算大小齿轮的 加以比较： 3 33F 334 = 4 44F Y=317 =齿轮的数值大。 =1 1 3 2212 1 =见，由齿面疲劳强度计算而得的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，选取齿面接触的疲劳强度 标准值 m=终效果图 图 2轮 3和 锥齿轮 4 的设计 已知条件，轴 1转矩 347N 轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机 械设计 362购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 页表 155钢，调制处理。 初步计算轴颈由机械设计表 15030A=3110 公式中取 1n =60r/P =以30m =用深沟球轴承选择代号为 6003，由机械设计 332页表 13于速度不大故采用脂润滑。 初步对轴整体设计预选 6003查手册得： d=17 D=35 B=10 取轴承端面到壳体内壁距离为 2轮到壳体内壁为 10，两端轴 17部分长度为： 17l=10+2=12 装齿轮 2的宽度预选 30 l=308 轴环宽度 B=5 d=20 h=20 = 外还有与脚蹬相连接的部分 ，又对现有自行车的轴参考选轴总长为 200. 轴向定位 中间轴环，弹性卡簧，轴套等零件。 4轴上零件的周向定位 选用健配合齿轮 2健 b h=6 6 轴承内圈与轴过盈配合67承外圈与壳体间隙配合67轴的工艺要求面配合表面粗糙度 余 端倒 1 45o 图 2 轴的强度校核 由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算 。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2力分析 根据受力分析，齿轮所受的转矩： 29550 m 齿轮作用力 ： 86N =支反力 2 2 =2286 =143N 求 28=a2d= 43 28=4004N 买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2 1弯矩 绘制扭矩图（ g） 29550 m 计算合成弯矩 221 M =222 M =制 扭 矩图（ h） 图 2轴的材料为 45钢，调质处理， 25 面 截面 0 轴的强度足够。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 轴 2设计 选轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机械设计 362页表 155钢，调制处理。 初步计算轴颈由机械设计表 15030A=2P 传递的功率 2P =n=60/00r/110 带入数据得 所以30m =用深沟球轴承选择代号为 6002，由机械设计 332页表 13于速度不大故采 用脂润滑。 初步对轴整体设计预选 6002查手册得： d=15 D=32 B=9 拟定装配方案：齿轮 轴套 轴承端盖， 选用健配合齿轮 2健 b h=5 5 轴承内圈与轴过盈配合67承外圈与壳体间隙配合67轴的工艺要求面配合表面粗糙度 余 端倒1 45o . 和万向节连接处最小取最小直径 12， 图 2 2 轴的强度校核 由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算 。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2力分析 根据受力分析，齿轮所受的转矩： 29550 m 齿轮作用力 ： r= =支反力 2 2 =2 求 40=a2d= 40=5898N 2=229550 m 计算合成弯矩 221 M =买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 222 M =的材料为 45钢，调质处理， 25 面 截面 0 轴的强度足够。 设计 选轴的材料，因为传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故有机械设计 362页表 155钢，调制处理。 初步计算轴颈由机械设计表 15030A=传递的功率为3P=P =n=100r/330m 代入数据得 30m =用深沟球轴承选择代号为 6002，由机械设计 332页表 13于速度不大故采用脂润滑。 初步对轴整体设计预选 6002查手册得： d=15 D=32 B=9 拟定装配方案 ：齿轮 轴套 轴承端盖， 选用健配合齿轮 2健 b h=5 5 轴承内圈与轴过盈配合67承外圈与壳体间隙配合67轴的工艺要求面配合表面粗糙度 余 端倒1 45o . 和万向节连接处最小取最小直径 12，购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 2 3 轴的强度校核 由于该轴为转轴，应按弯扭组合强度进行校核计算。 图 2力分析 根据受力分析，齿轮所受的转矩： 29550 m 齿轮作用力 ： r= =支反力 2 2 = 40=a2d= 77=2084N 40=买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 29550 m 计算合成弯矩 221 M =4135N 222 M =4602N 的材料为 45钢，调质处理， 25 截面 截面 0 轴的强度足够。 由机械设计公式 15 3 40 1 n 材料选择 45钢 取 =A=110 P=n=100 代入数据计算得 了满足强度要求外d=12内d=6作用于十字轴轴颈中点的力为 F，则 r =8c o 7 =字轴轴颈根部的弯曲应力 w= 32 w = 4 式中，取十字轴轴颈直径 字轴油道孔直径 力 用 线到轴颈根部的距离 s= w为弯曲应力的许用值，为 250 为切应力的许用值，为 80 w= 32 =107 w = 4 2323 103106 9 14 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 =40 故十字轴轴颈根部的弯曲应力和切应力满足校核条件 十字轴效果图如下图 2字轴万向节 十字轴滚针的接 触应力应满足 j=272 （ 11 j 式中，取滚针直径 针工作长度 合力 F 作用下一个滚针所受的最大载荷 即 滚针和十字轴轴颈表面硬度在 58上时，许用接触应力 j为 3000 j=272 （ 1133 = j 故十字轴滚针轴承的接触应力校核满足 传动轴强度校核 按扭转强度条件 T=T/)(1( T 式中， 轴的转速 n=100r/传递的功率 P=2mm，别为传动轴的外内直径，根据机械设计表 15 T为 25买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 即 00 8 5 0 0 0 0T =25 T 故传动轴的强度符合要求 传动轴转速校核及安全系数 传动轴的临界转速为 108 2 22 式中，取传动轴的支承长度 002别为传动轴轴管的内外直径 , 00 r/ 108222400612 =6495r/495 远大于 100 所以轴管临界转速合格。 传动轴轴管断面尺寸除应满足临界转速要求以外，还应保证有足够的扭转强度。 轴管的扭转应力 c=)(1644 1 cc c c 式中 c=300 c=)106()1012( = c 轴管的扭转应力校核符合要求 . 对于传动轴上的花键轴，通常以底径计算其扭转应力 h，许用应力一般按安全系数 2 h = 3116中 ,取花键轴的花键内径 8径 2 h =33 )1018( =动轴花键的齿侧挤压应力 y= )2)(4( y 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 式中 ,取花键转矩分布不均匀系数 K=键的有效工作长度 0键齿数 当花键的齿面硬度大于 35：许用挤压应力 y=25 y= = y 传动轴花键的齿侧挤压应力 传动轴华健效果图如下 图 2动轴花键 传动轴最终效果图如下图 2动轴整体图 3. 对自行车局部 的改造 车架改造 以现有的自行车架为基础对其进行改造以适应对传动轴齿轮箱体的合理布局能够使传动轴和自行车架结合到一体 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 3造后的车架 对 1 处采用图示的改造，使该处能够与齿轮箱相连接，对 2 处的改造如上图所示，此处的改造是提高原本在底处的车架，为了减少对传动轴的干扰。 棘轮的改造 图 3造后的棘轮机构 把原有的最外圈和小链轮连接的棘轮机构改造成如上图所示的结构，使其能够与上图所示的锥齿轮相配合到一起，实现传动。 最终的自行车装配图如下购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 图 3体装配图 4. 对齿轮箱结构尺寸的设计 机体的结构尺寸 机座壁厚 = 1 取机座壁厚为 8 机盖壁厚 8 11 取机盖壁厚为 8 机座凸缘厚度 b=12 机盖凸缘厚度 1b = =12 与车架连接螺栓直径 1 取2 轴承旁连接螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 2d （ .6） 轴承端盖螺钉直径3d=（ .5）3d=5 润滑与 密封 由于齿轮速度较低选用脂润滑齿轮选用 7407 号齿轮润滑脂，轴承的润滑采用滚珠轴承购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 润滑脂，采用毡圈密封 。 5 总 结 经历了四年的学习，毕业设计终于告一段落。这也是在以前学习中一直没有遇到过的，这次毕业设计让我深深体会到了机械设计的严谨，复杂，系统性的设计一个传动轴自行车 完全不像以往设计一个零件那么简单，其中一个小错误都有可能导致最后传动轴自行车的设计错误。最终实现对传动轴自行车的设计，本设计的有点改观了自行车传动方式 ，传动轴自行车能够更高效率的传动人的动力，改变了因为链传动所带来的一些缺点，比如链传动所带来的对裤子的咬合，有链传动多边形效应带来的震动和噪音，这种方式的自行车如果在市场推出肯定有不错的市场一是这种传动的新颖，最主要还是传动的效率高在同等条件下的链传动自行车相比较会感觉更省力，通过对自行车的三维建模使我更熟练的掌握使用 后感谢指导 老师的辛勤指导使我少走弯路更好的完成我的毕业设计。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 致 谢 首先， 我要 感谢我的 指导老师李宜峰老师 ，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样 ，给了起到了指明灯的作用 ；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪 ，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要 感谢 同组 同学对我的帮助和指点 ， 没有他们的帮助和提供资料 ，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。 此次毕业设计历时三个月，是我大学学习中遇到过的时段最 长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是做一个项目的招标文件。虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还的确是困难重重。 俗话说的好，“磨刀不误砍柴工”，当每次遇到不懂得问题时，我都会第一时间记在本子上面，然后等答疑的时候问两位老师，老师对于我提出来的问题都一一解答，从来都不会因为我的问题稍过简单加以责备，而 是一再的告诫我做设计该注意的地方， 从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持 ，他们真正起到了“传道授业解惑疑”的作用，让人油然而生的敬佩。除此之外，我们组和老师还有另外两个交流途径：打电话和上网，为此老师还特意建立一个群，以便大家第一时间接收到毕业设计的最新消息和资料，每次大家都在群不亦乐乎的讨论着毕业设计的事情。 多少个日日夜夜， 两位 老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩老师 们的专业水平外，他 们 的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜 样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向 师 致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意 ! 最后我还要感谢机电 学院 和我的母校 塔里木大学 四年来对我的 栽培 。 购买文档就送对应 纸 咨询 14951605 下载文档送全套 纸 14951605 或 1304139763 参考文献 1孟宪源 ,姜琪 M1966. 2吴宗泽 ,罗圣国 M1965. 3成大先 ,机械设计手册 机械传动 M1982. 4孙桓 , 陈作模 , 葛文杰 M.第七版 1967. 5传动轴万向节安装 M. 实用汽车技术 ， 2006/03 6 陈敏 , 刘晓叙 程 M1988. 7江耕华，胡来瑢，陈启松 册 M） 炭 工业 出版社 ,1982. 8成大先 ,机械设计手册（单行本） M, 化学 工业出版社， 1982. 9成大先 ,机械设计手册（单行本） M. 机械制图极限与配合 ,化学工业出版社， 2011 10龚淅义 ,罗圣国 李平林 张立乃 黄少颜 编机械设计课程设计指导书（第二版） M 1992. 11濮良贵 纪名刚主编 . 机械设计（第七版） M高等教育出版社， 2006. 12成大先 , 机械设计手册（单行本） 轴及其联接 M, 化学工业出版社 ,1982. 13吴宗泽 罗圣国 , 机械设计课程设计手册 M ,机械工业出版社 ,1965. 14吴宗泽 ,机械结构设计 M，北京机械工业出版社 ,1989. 15 羊拯民主编 M民交通出版社， 1986 47 88
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