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重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文水陸兩用自行車設(shè)計
目錄
摘要…………………………………………………………………………3
Abstract……………………………………………………………………4
第一章緒論…………………………………………………………………5
1.1研究背景………………………………………………………………5
1.2發(fā)展前景………………………………………………………………6
第二章總體方案設(shè)計……………………………………………………8
2.1水陸兩用自行車的構(gòu)成……………………………………………8
2.2水陸兩用自行車方案設(shè)計…………………………………………10
第三章浮力…………………………………………………………………10
3.1浮力計算………………………………………………………………10
3.2浮板的設(shè)計……………………………………………………………11
3.3浮板材料選用…………………………………………………………12
第四章動力計算……………………………………………………………12
4.1功率的計算……………………………………………………………12
4.2傳動比…………………………………………………………………13
4.3鏈傳動設(shè)計……………………………………………………………13
第五章軸的設(shè)計……………………………………………………………16
5.1鏈輪上力的計算………………………………………………………16
5.2選取材料………………………………………………………………16
5.3計算軸的最小直徑……………………………………………………17
5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………………17
第六章明輪的設(shè)計…………………………………………………………18
6.1明輪簡介…………………………………………………………………18
6.2明輪的設(shè)計………………………………………………………………19
第七章 三維作品展示………………………………………………………20
第八章結(jié)論……………………………………………………………………31
第九章 本次設(shè)計外購件清單…………………………………………32
參考文獻………………………………………………………………………34
致謝………………………………………………………………………………35
摘要
本文設(shè)計了了一種新型的娛樂工具——水陸兩用自行車。水陸兩用自行車在動力方面與傳統(tǒng)自行車一樣，都是靠人力驅(qū)動，通過鏈傳動將動力傳遞給后軸。后軸上連接兩個可單獨控制，互不影響的明輪，實現(xiàn)水陸兩用自行車在水上的行進與轉(zhuǎn)向。同時為了保證在水上行駛的安全性，將浮板設(shè)計成三角形與水陸兩用自行車固定，使得行駛安全、輕松、自在。
關(guān)鍵詞：水陸兩用自行車、鏈傳動、明輪、浮板。
Abstract
This paper presents a new kind of entertainment tools——Amphibious bicycle. Amphibious bicycle in power are the same as with the traditional bicycle driven by human, and through the chain drive transfers power to the rear axle. Rear axle are connecting two paddle wheel that can be controlled separately and are independently of each other in order to traveling and steering in the water. The float board are designed into a triangle which are fixed witch the amphibious bicycle in order to ensure the safety of driving in the water, you can feel the traveling safe, relaxed and comfortable.
Key words: Amphibious bicycle 、Chain transmission、 Paddle wheel、 Kickboard.
第一章 緒論
1.1研究背景
隨著當(dāng)今科技的迅速發(fā)展，人們生活水平日漸提高，對科技產(chǎn)品的創(chuàng)新得到越來越高的關(guān)注，特別是娛樂生活方面的各種娛樂健身產(chǎn)品隨處可見，市場上出現(xiàn)的各種健身娛樂設(shè)備多達千種。特別是水上游樂項目，因其獨特的新穎性，在各大中小型公園中得到了廣泛的推廣。水上自行車作為一種創(chuàng)新型水上娛樂產(chǎn)品，被眾多玩家親睞，但由于其生產(chǎn)成本高，效率低下始終不能在市場上在短時間內(nèi)就能形成一定規(guī)模效應(yīng)。要較好的經(jīng)濟比較效益，不僅要從設(shè)計方面著手提高傳遞效率，還要從制造方面換購，使得盡量多的零件實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。目前大部分水上娛樂設(shè)備主要有：手遙類、腳蹬類、劃船類。
在日常生活中存在大量的水上娛樂設(shè)備，如常見的水上輪車（明輪）、手遙船、漿船、腳踏船等，這些都是靠人力驅(qū)動的水上休閑娛樂設(shè)備。確實這些設(shè)備在通常的娛樂場所隨處可見，但就其新穎性卻不高，往往初次乘坐上去進行娛樂游玩時在很長一段時間內(nèi)都找不到人機互動的的感覺，短暫的水上涉足就會讓人失去興趣，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)造機構(gòu)，游客乘坐上去馬上就能找到像自行車一樣的人機之間的一種互動感覺。玩起來輕松自由，這就涉及到人機工程學(xué)的應(yīng)用。
人機工程學(xué)是一門新興的邊緣科學(xué)。它起源于歐洲，形成和發(fā)展于美國。人機工程學(xué)在歐洲稱為Ergonomics，這名稱最早是由波蘭學(xué)者雅斯特萊鮑夫斯基提出來的，它是由兩個希臘詞根組成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“規(guī)律、法則”的意思，因此，Ergonomics的含義也就是“人出力的規(guī)律”或“人工作的規(guī)律”，也就是說，這門學(xué)科是研究人在生產(chǎn)或操作過程中合理地、適度地勞動和用力的規(guī)律問題。人機工程學(xué)在美國稱為“Human Engineering”（人類工程學(xué)）或“Human Factor Engineering”（人類因素工程學(xué)）。日本稱為“人間工學(xué)”，或采用歐洲的名稱，音譯為“Ergonomics”，俄文音譯名“Эргнотика”在我國，所用名稱也各不相， ，有“人類工程學(xué)”、“人體工程學(xué)”、“工效學(xué)”、“機器設(shè)備利用學(xué)”和“人機工程學(xué)”等。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“人機工程學(xué)”，簡稱“人機學(xué)”?！叭藱C工程學(xué)”的確切定義是，把人—機—環(huán)境系統(tǒng)作為研究的基本對象，運用生理學(xué)、心理學(xué)和其它有關(guān)學(xué)科知識，根據(jù)人和機器的條件和特點，合理分配人和機器承擔(dān)的操作職能，并使之相互適應(yīng)，從而為人創(chuàng)造出舒適和安全的工作環(huán)境，使工效達到最優(yōu)的一門綜合性學(xué)科。
因此，為了能充分地發(fā)揮人和機器的作用，使整個人—機系統(tǒng)可靠、安全、高效，以及操作方便和舒適，設(shè)計人—機系統(tǒng)時就得充分考慮人和機器的特征與功能，使之相互協(xié)調(diào)配合，構(gòu)成有機整體，達到生產(chǎn)和工作的最佳效果。
在制造方面，由于水上自行車是一種創(chuàng)新型水上娛樂產(chǎn)品，企業(yè)在生產(chǎn)時一般都是采用中小批量生產(chǎn)，使得生產(chǎn)成本較高。但在設(shè)計水上自行車時，設(shè)計人員可以選擇普通自行車為原參考模型，在此基礎(chǔ)上可以選用大量的原部件，減少了勞動強度，同時依托普通自行車的大批量生產(chǎn)直接降低了生產(chǎn)成本，像鏈輪、鏈條、腳踏板等可以選用通用自行車廠商大批量生產(chǎn)的現(xiàn)成產(chǎn)品。
1.2發(fā)展前景
水上自行車最早起源于加拿大，作為一種環(huán)保型、娛樂型的運動器材，也逐漸受到世界各國企業(yè)的重視。而在我國對于水上自行車的研究以及應(yīng)用即使學(xué)者們對于水上自行車的創(chuàng)新設(shè)計也越來越感興趣，據(jù)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的統(tǒng)計結(jié)果表明在水上自行車的專利領(lǐng)其中發(fā)明專利僅有10項，實用新型專利44項，外觀專利10項在自行車200多年的發(fā)展過程中積累的創(chuàng)新經(jīng)驗，很是值得開發(fā)和研究新。但由于使用場合不同于陸地，越來越受到廣大而在我國對于水上自行車的研究以及應(yīng)用，但實際獲得的據(jù)中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局的統(tǒng)計結(jié)果表明在水上自行車的專利領(lǐng)項。為推動水上自很是值得開發(fā)和研究新水上自行車又必須具備自身獨特性。
李衛(wèi)國曾任企業(yè)結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師，2008年開始試制“水陸自行車”，前后共花費3萬多元，2010年6月16日，“水陸自行車”挑戰(zhàn)漢江成功，30分鐘在漢江騎行一個來回。2010年10月2日，他應(yīng)日本電視臺邀請赴深圳小梅沙挑戰(zhàn)大海，遭遇慘痛失敗。回漢后，李衛(wèi)國再次改進，加固浮筒，更換后輪支架，減輕3公斤自重，車的穩(wěn)定性有了很大提高。
2010年11月21日上午天陰、微風(fēng)，江水湍急。10時15分，李衛(wèi)國的學(xué)生雷志前騎“水陸自行車”從武昌橋頭下水，先逆水騎行至江中第二個橋墩處，然后調(diào)頭順流而下，騎向?qū)Π丁Ｒ凰夷举|(zhì)小漁船陪伴左右，武漢水上救援隊隊長俞關(guān)榮在船上為其義務(wù)護航。江水洶涌起伏，雷志前騎在“水陸自行車”上，8只浮筒隨鋼架撐開，將車身托得穩(wěn)穩(wěn)的，騎行十分輕松。江中正在駛過一支船隊，10多只滿載黃砂的貨船前后蜿蜒200多米，小雷靜待艦隊過盡才得以騎向?qū)Π丁?一艘從武漢關(guān)碼頭開出的輪渡駛過旁邊，船上的乘客們看到這輛奇形怪狀的自行車，紛紛朝這邊揮手；“水陸自行車”經(jīng)過停泊在武漢關(guān)的西安艦，艦上工作人員也擠到舷邊觀望。2010年11月21日11時13分，“水陸自行車”順利抵達武漢關(guān)下游的三峽石廣場附近江灘。雷志前稱江上騎行一點都不疲勞，也不危險，只是被浪打濕了褲腳。網(wǎng)上檢索的結(jié)果顯示，這是“水陸自行車”首次成功渡過長江。
水上游樂設(shè)備，現(xiàn)在在國內(nèi)來說，應(yīng)該還是起步階段，表現(xiàn)在游樂設(shè)備游玩場所少、設(shè)備單一，能夠參與的人數(shù)少，很多人暫時都還不能夠享受游樂設(shè)備所帶來的樂趣。但在近幾年也有發(fā)展的趨勢，隨著城市建設(shè)速度的加快，各各地區(qū)都會增設(shè)娛樂項目充實景區(qū)建設(shè)。以及中國國內(nèi)大量游樂場的建立，像北京正在興建的“龍門陣”，建成后將成為國內(nèi)最大的水上娛樂樂園；安徽省正在興建的沿董鋪水庫游樂園；已經(jīng)建成的江蘇省的福星游樂園等等。像世界上最大的東京迪斯尼樂園，2000年接待的游客人數(shù)為1730萬人次。正在建設(shè)的阿聯(lián)酋迪拜樂園，建成后將成世界上最大的游樂園。
建成后觀光游客預(yù)估可由目前的600W達到1500W人次。美國新澤西洲的六旗游樂園(Six Flags Great Adventure) 十多年前被六旗集團收購后，幾乎每年都在往外擴張與增添新設(shè)施。
水上娛樂設(shè)備在近幾年飛速發(fā)展，而今隨著人們?nèi)找嫔畹男枰袌鰧m用的水上自行車的需求將越來越迫切。故水上自行車的研究設(shè)計意義深遠。
第二章 總體方案設(shè)計
2.1水陸兩用自行車的構(gòu)成
水陸兩用自行車的整體構(gòu)成由以下幾大模塊：
(1).車身
在行駛中，車身的造型對整個行駛的效率有著很大的影響，因為車身的造型直接影響到的是行進的阻力。此處設(shè)計的水陸自行車的車體造型也已達到最小阻力位佳，通過流體力學(xué)，我們可以針對各種造型在水中行進時所受的阻力進行分析，核定最佳造型設(shè)計以達到最佳運動效率。
(2).傳動系統(tǒng)
通過機械設(shè)計我們可以比較確切的分析各種傳動系統(tǒng)的傳動關(guān)系進而計算出總傳動系統(tǒng)的傳動效率進行核算。
(3).推進系統(tǒng)
這里的推進系統(tǒng)可以引用為船舶推進器，船舶推進器是船舶上提供推力的工具，它的作用是將船舶動力裝置提供的動力轉(zhuǎn)換成推力，推進船舶。推動船舶前進的機構(gòu)。它是把自然力、人力或機械能轉(zhuǎn)換成船舶推力的能量轉(zhuǎn)換器。推進器按作用方式可分為主動式和反應(yīng)式兩類。靠人力或風(fēng)力驅(qū)船前進的纖、帆（見帆船）等為主動式，槳、櫓、明輪、噴水推進器、螺旋槳等為反應(yīng)式?，F(xiàn)代運輸船舶大多采用反應(yīng)式推進器，應(yīng)用最廣的是螺旋槳。 具體的水下推進系統(tǒng)有以下幾種：
<1>明輪
蹼輪局部浸沒于水中的推進器。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。蹼板分定蹼和動蹼兩種。定蹼式蹼板沿徑向固接于輪輻上，蹼板在入水和出水時擊水消耗能量大，效率低。動蹼式蹼板可調(diào)節(jié)入水和出水角度，效率較高。明輪因機構(gòu)笨重，占用空間大，風(fēng)浪中不易操縱，容易損壞，已為螺旋槳所取代。
<2>噴水推進器
一種水力反作用式推進器。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。其機械部分裝于船內(nèi)，得到良好保護。噴管方向可變,便于船舶操縱。但噴管因直徑受限制,管路及水泵效率不高，所以整個系統(tǒng)效率較低，又因水泵及噴管中有水增加了船舶重量，所以很少使用。
<3>螺旋槳
由槳轂和若干徑向地固定于轂上的槳葉所組成的推進器，俗稱車葉。螺旋槳安裝于船尾水線以下，由主機(見船舶動力裝置)獲得動力而旋轉(zhuǎn)，將水推向船后，利用水的反作用力推船前進。螺旋槳構(gòu)造簡單、重量輕、效率高，在水線以下而受到保護。
(4).導(dǎo)向機構(gòu)
正常直線行駛時，導(dǎo)向機構(gòu)應(yīng)不構(gòu)成阻力，設(shè)計的導(dǎo)向機構(gòu)應(yīng)簡單便捷為好。
(5).浮板
具有較大的浮力，與車身固定良好，在水中行駛時安全，不傾翻。同時質(zhì)量要盡量的小，以減少行進的阻力。
2.2水陸兩用自行車方案設(shè)計：
目前水上自行車設(shè)計各式各樣，這里的設(shè)計主要從傳動系統(tǒng)和推進系統(tǒng)兩個方面來結(jié)合設(shè)計。分析以上性能需求，并根據(jù)本設(shè)計需要，針對推進器和傳動系統(tǒng)的的設(shè)計提出以下方案：
采用鏈傳動，明輪驅(qū)動。當(dāng)腳踩動踏板帶動鏈輪1、2傳動使得明輪3、4轉(zhuǎn)動拍打水面產(chǎn)生向前的驅(qū)動力驅(qū)動前進。
第三章 浮力
3.1浮力計算
根據(jù)阿基米德原理：浸在液體里的物體受到向上的浮力，浮力大小等于物體排開液體所受重力。
即F?。紾液排＝ρ液gV排
當(dāng)物體漂浮時：F?。紾物 且 ρ物<ρ液
所以，ρ液gV排= G物=m物g
即V排=M物/ρ液
這里 M物=M人+M車
取 M物=100kg ，M車=30kg，
所以M物=100kg+30kg=130kg
已知水的密度ρ液=1.0x103 kg/m3，
故
V排=M物/ρ液=130 kg1.0x103kg/m3=0.13m3
3.2浮板的設(shè)計
根據(jù)前面提出的方案以及求出的V排，將浮板的底板設(shè)計成三角形，如圖所示：
根據(jù)三角形面積計算公式S=12底x高得，
底板的面積S=12x1x2=1m2
根據(jù)前面求出的V排=0.13m3可求出，
浮板的最小高度h=V排/S=0.13m3/1m2=0.13m
即浮板的最小吃水深度為0.13米。
為了安全考慮，將浮版的高度定為0.2米。
3.3浮板材料選用
根據(jù)目前市場上用得最多的浮板材料，本次設(shè)計浮板采用材料EVA.下面對EVA的特性做一些簡單的介紹。
耐水性：密閉泡孔結(jié)構(gòu)、不吸水、防潮、耐水性能良好。
耐腐蝕性：耐海水、油脂、酸、堿等化學(xué)品腐蝕，抗菌、無毒、無味、無污染。
加工性：無接頭，且易于進行熱壓、剪裁、涂膠、貼合等加工。 防震動：回彈性和抗張力高，韌性高，具有良好的防震 / 緩沖性能。
保溫性：隔熱，保溫防寒及低溫性能優(yōu)異，可耐嚴寒和曝曬。
第四章 動力計算
4.1功率的計算
1、輸入功率的計算：
人輸出的功率隨著騎車人的體格、體力、騎車姿勢、持續(xù)時間和速比等的變化而變化。一般成年男人的最大輸出功率約為 0.7 馬力（ 0.51 kw ) ，但只能能持續(xù) 10s左右。如果持續(xù)時間長，其值要小得多，持續(xù) lh ，大約只有 1.0-0.7馬力（0.07-0.15kw）。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。健康人的心臟跳動為70 次／min ，一般腳踏以 60r/min 節(jié)奏轉(zhuǎn)動較為合適。設(shè)計時以這一常用速度來確定相關(guān)設(shè)計參數(shù)。但本次設(shè)計內(nèi)容為一休閑式娛樂工具，故對體力要求不能有過多要求。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 。
以此為參考，正常人踩蹬自行車的力量約為30~40N,娛樂情況下我們估算為30N，踩蹬速度適當(dāng)?shù)娜?轉(zhuǎn)/秒，
故本次設(shè)計的人的輸出功率為
（180mm為一般自行車的踩踏杠的長度）。
2、 傳動效率
查《機械設(shè)計手冊》得：
踩踏關(guān)節(jié)的損失：=0.97
鏈傳動的損失：=0.96
滾動軸承：=0.972
軸系效率：=0.98
由以上算出的總的傳動效率：
==0.83
所以明輪的輸出功率為
4.2傳動比
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，考慮到在騎乘自行車時一般分配的傳動比為2.5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2.5的傳動比。
4.3鏈傳動設(shè)計
1、設(shè)計內(nèi)容
確定鏈條型號、鏈節(jié)數(shù)、排數(shù)、鏈輪齒數(shù)、、鏈輪結(jié)構(gòu)、材料、幾何尺寸、中心距、壓軸力、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,主動鏈輪轉(zhuǎn)速，從動鏈輪轉(zhuǎn)速，傳動2.5。
2、設(shè)計步驟
（1）選擇鏈輪齒數(shù)、
在17-114之間選取齒數(shù)。
（2）計算當(dāng)量的單排鏈的計算功率
根據(jù)鏈傳動的工作情況、主動鏈輪齒數(shù)和鏈條排數(shù)，將鏈傳動的功率修正為當(dāng)量的單排計算功率
，查《機械設(shè)計》表9-6得
，查《機械設(shè)計》圖9-13得
，由于是單排鏈，所以
故
（3）確定鏈條型號和節(jié)距
鏈條型號根據(jù)當(dāng)量的單排鏈的計算功率和主動鏈輪轉(zhuǎn)速由《機械設(shè)計》圖9-11得到。然后由《機械設(shè)計》表9-1確定鏈條節(jié)距p 。
確定鏈條型號為：08A
確定鏈條節(jié)距為：12.7
（4）計算鏈節(jié)距和中心距
初選中心距，按下式計算鏈節(jié)數(shù)
將圓整為偶數(shù)
鏈傳動的最大中心距為：
式中，為中心距計算系數(shù)，查《機械設(shè)計》表9-7得=0.24907
（5）計算鏈速，確定潤滑方式
根據(jù)鏈速V，查《機械設(shè)計》圖9-14得，潤滑方式為定期人工潤滑
（6）計算鏈傳動在軸上的壓軸力FP
壓軸力FP=KFPFe
有效圓周力N
壓軸力FP=KFPFe=1.10x59.49=65.439 N
（7）設(shè)計總結(jié)
鏈輪
大鏈輪
小鏈輪
齒數(shù)
45
18
分度圓直徑()
181.43
73.41
齒頂圓直徑()
186
80.00
齒根圓直徑()
173.51
65.49
分度圓弦齒高()
3.00
4.00
齒側(cè)凸緣直徑()
<164.25
<58.71
節(jié)距()
12.7
軸間距()
623.148
鏈長()
1270
鏈節(jié)數(shù)()
130
鏈速()
0.57
鏈號
08A
第五章 軸的設(shè)計
5.1鏈輪上力的計算
軸上傳遞的功率P2=P1X0.96X0.97X0.97=30.63 w
轉(zhuǎn)矩T2=9550000p2n2=9550000x30.63/150=1950110N.mm
5.2選取材料
可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。
5.3計算軸的最小直徑
查《機械設(shè)計》表15-3可取A0=120，
dmin=A03P2n2=12030.03063150=7.066 mm
由于軸的直徑小于100mm，且由3個鍵槽，故將軸徑增加15%，即
d=dminx(1+0.15)=7.066x1.05=8.1259 mm
將軸徑圓整為標準直徑，取d=10 mm
5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1、軸的外形結(jié)構(gòu)
2、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度。
（1）、根據(jù)飛輪內(nèi)徑可得d67=30 mm，根據(jù)飛輪的寬度可得出L67=20 mm，右側(cè)采用軸肩定為，取d78=38 mm，L78=11 mm。
（2）、初選深溝球軸承D6204，其尺寸為dxDxB=20x47x14,故d45=d910=20 mm，根據(jù)裝配關(guān)系取L45=L910=15 mm 。
（3）、5處為一定位軸肩，故取d56=d89=25 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L56=L89=383 mm 。
（4）、3處為一定位軸肩，故取d23=d910=16 mm，根據(jù)裝配關(guān)系，計算得L23=L910=33 mm。
（5）、1處為軸的最小直徑d=10 mm，攻螺紋，與螺母配合，選擇螺母為 GB/T 6172.1。通過查《機械設(shè)計手冊》的螺母厚度m=5 mm，由于采用雙螺母預(yù)緊，故取L12=L1213=19 mm。
（6）、4處為一定位軸肩，所以取d34=d1011=18 mm，根據(jù)裝配關(guān)系計算得出，L34=L1011=40 mm。
至此已經(jīng)確定了軸的各段長度和直徑。
第六章 明輪的設(shè)計
6.1明輪簡介
中文名稱：明輪。英文名稱：paddle wheel
定義：大部分露出水面，在圓輪四周裝有多個蹼板鼓水的輪式推進器。
我國古代用人力運轉(zhuǎn)的明輪船稱為“車船”“輪船”。它是一種船用局部入水的推進器，裝在船的兩側(cè)或尾部，形狀類似車輪，在輪周上裝若干槳板，撥水向后使船前進。因輪之大部分在水面以上，故稱“明輪”。19世紀，西方國家廣泛使用明輪。由于蒸汽機船上裝有明輪，故稱為輪船。
明輪根據(jù)布置位置，分為舷側(cè)明輪和船尾明輪，舷側(cè)明輪裝在船舶舷側(cè)部位；船尾明輪裝在船尾。它們都是用蒸汽機來帶動明輪，使其轉(zhuǎn)動，推進船舶。
明輪根據(jù)槳板形式分為固定的和活動的兩種。
固定式明輪
固定式明輪：特點是構(gòu)造簡單，缺點是效率太差：槳板在入水時是壓水，而在出水前是提水，因而浪費了大部分能量，所以它的直徑往往做得很大，入水深度一般不超過半徑的1/2。
活動式明輪
活動式明輪：它的槳板以鉸接方式與輪體相連，通過偏心作復(fù)合運動，因為它的槳板能以適宜的角度入水和出水，提高了效率。動槳明輪產(chǎn)生的推力略次與定槳明輪。
6.2明輪的設(shè)計
本次設(shè)計中采用自行設(shè)計的活動明輪，即在陸地上行駛時，明輪葉片可以折疊起來，以減少行進中的阻力，在水中行駛時，明輪葉片可以放下來，以提供前進的動力。同時，本次設(shè)計中，通過控制兩個相互獨立的明輪葉片的張開與收起，從而起到水中控制方向的作用。
其中明輪的開合涉及到一個自鎖裝置，本次設(shè)計中，采用了自動圓珠筆中的自鎖結(jié)構(gòu)，通過控制，實現(xiàn)明輪葉片的開與合。
控制部分的機構(gòu)簡圖如下
中間齒輪帶動直齒上下移動，即機構(gòu)簡圖中的1桿上下移動，從而帶動桿2繞鉸鏈旋轉(zhuǎn)，從而帶動桿件三的移動。實現(xiàn)外輪與內(nèi)輪的相互運動，從而實現(xiàn)明輪葉片的開合。
第七章 三維作品展示
1、明輪
2明輪組合零件
3軸承端蓋
4、飛輪
5、浮板
6、鏈輪
7、前輪
8、滾動軸承
9、車架
10、后軸
11、車架安裝圖
12、總裝圖
第八章結(jié)論
經(jīng)過幾個月的努力，并且在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下完成了此次水陸兩用自行車的畢業(yè)設(shè)計，從最開始查找各種關(guān)于本次畢業(yè)設(shè)計的資料到確定總體方案，機械傳動部件的選型，最后到撰寫說明書，這是一個學(xué)習(xí)的過程，更是一個實踐的過程。在大學(xué)四年當(dāng)中，我接觸和吸收了大量機械知識，通過此次的畢業(yè)設(shè)計設(shè)計，讓我能有機會把學(xué)到的理論知識用到實踐中。在今后的學(xué)習(xí)生活中，這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷將起到重要幫助作用，通過設(shè)計使我更加接近生產(chǎn)實際，鍛煉了將理論運用于實際的分析和解決實際問題的能力，鞏固、加深了有關(guān)機械設(shè)計方面的知識。
通過這次的畢業(yè)設(shè)計，我對機電一體化系統(tǒng)設(shè)計方案的擬定有了一定的認識，機械傳動部件的選用原則，機械傳動部件設(shè)計計算方案的原理等方面都有了一定的認識。此次設(shè)計，我認為最重要的事情就是讓我明白了，無論做什么事情，要想做好，必須態(tài)度端正；要善于學(xué)習(xí)，時刻學(xué)習(xí)；做事要嚴謹、認真，細致、不怕吃苦，還要有創(chuàng)新精神。
第九章 本次設(shè)計外購件清單
序號
名稱
數(shù)量
材料
價格
生產(chǎn)廠家
1
深溝球軸承6204
2
高溫軸承鋼
18元/個
青島日瑞德機電設(shè)備有限公司
2
前車輪
1
45鋼
50元/個
寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠
3
前軸
1
45鋼
2元/個
廣宗縣華通自行車配件廠
4
中軸
1
45鋼
2.5元/個
廣宗縣華通自行車配件廠
5
鏈條
1
Q235
8元/條
新泰市宏遠工業(yè)設(shè)備有限公司
6
剎車
2
鋁合金
12元/對
寧波市鄞州宏佑車輛配件有限公司
7
剎車線
2
中碳鋼
3.8元/條
寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠
8
V剎
1
鋁合金
9元/個
寧波市鄞州宏佑車輛配件有限公司
9
座椅
1
塑料
30元/個
青島日瑞德機電設(shè)備有限公司
10
普通平鍵A型5x5
2
45鋼
0.12元/個
上海敬慧自動化設(shè)備有限公司
11
氈圈
7
半粗羊毛氈
2.3元/個
南京市澳博氈業(yè)有限公司
12
內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M16X24
45號鋼
1.5元/個
寧波日升緊固件有限公司
13
圓螺母M5X1.5
1
低碳合金鋼
1.3元/個
溫州市甌海梧田眾泰緊固件加工廠
14
內(nèi)六角圓柱頭螺釘 M10X16
6
45號鋼
1.0元/個
寧波日升緊固件有限公司
15
鏈輪
1
45鋼
8元/個
江門市蓬江區(qū)紅之星機械有限公司
16
飛輪
1
45鋼
7元/個
寧波市丹洲貿(mào)易有限公司
17
曲柄
1
45鋼
9元/套
廣宗縣華通自行車配件廠
18
腳蹬
2
鋁合金
11元/個
寧波市鄞州宏佑車輛配件有限公司
19
彈簧
1
不銹鋼絲
0.04元/件
寧波市鎮(zhèn)海宏剛彈簧廠
20
鋼條
12
45鋼
0.03
江門市蓬江區(qū)紅之星機械有限公司
21
平帶
1
橡膠
3.4元/條
臨海市裕隆汽配有限公司
22
夾緊裝置
1
Q235
2.5元/個
寧波市鄞州立拓五金塑膠制品廠
參考文獻
[1] 濮良貴.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006.5
[2] 朱理.機械原理.北京：高等教育出版社，2004.4
[3] 趙大興.工程制圖.北京：高等教育出版社，2006
[4] 張萬奎.機床電氣控制技術(shù).北京：中國林業(yè)出版社，北京大學(xué)出版社，2006.8
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[6] 孟憲源，姜琪.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，2004.1
[7] 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，2007.3
[8] 龐國星.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社2005.8
電子檔：
[9] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.液壓傳動.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[10] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.液壓控制.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[11] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.機械制圖.極限與配合.北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004.1
[12] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.聯(lián)接與緊固.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[13] 林清安.Pro/ENGNEER Wildfire零件設(shè)計.北京：中國鐵道出版社，2003.11
[14] 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，2003.1
[15] 機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊.第五卷.北京：機械工業(yè)出版社，2004.8
[16]丁春生.水陸兩用自行車[P].中國:200600039285.0, 2006
[17] 柴天麟.水陸兩用自行車[P].中國:CN87 2 16297 U, 1988
[18] 鄧淮斌.水陸兩用自行車[P].中國:CN101623990A,2010
[19] 張箭.水陸兩用自行車[P].中國:CN202593727U,2012
[20] WATANABE YAICHI. Amphibious bicycle [P].US: US24120481A, 1981
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計是在王黎明老師的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下完成的，從課題選擇開到總體方案的確定，到零件圖裝配圖的繪制都對我悉心指導(dǎo)，這無不體現(xiàn)著袁老師的辛苦付出。在這四年的大學(xué)生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，讓我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。
這次做畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做畢業(yè)設(shè)計是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)和設(shè)計的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有設(shè)計的能力，沒有自己的設(shè)計，就不會有所突破，那也就不叫畢業(yè)設(shè)計了。希望這次的經(jīng)歷能讓我在以后學(xué)習(xí)中激勵我繼續(xù)進步。本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)，正是有了你們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文和畢業(yè)設(shè)計順利完成，在此還要感謝周強同學(xué)的幫助和支持。謝謝！
- 36 -
重 慶 理 工 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
題目 水陸兩用自行車設(shè)計
（任務(wù)起止日期 2013 年 2 月 25 日～ 2015 年 6 月 14 日）
機械工程 學(xué)院
機械設(shè)計制造及自動化 專業(yè) 109040201 班
學(xué)生姓名 張永成 學(xué) 號 10904020134
指導(dǎo)教師 王黎明 系 主 任 龔海峰
二級學(xué)院院長 鄧明
課題內(nèi)容
本課題的內(nèi)容是關(guān)于水陸兩用自行車的設(shè)計，主要包括（1）完成水陸兩用功能的工作原理方案制定，主要包括動力部分、浮筒部分和操縱（導(dǎo)向）部分。（2）完成必要的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中包括車體構(gòu)造設(shè)計、齒輪傳動設(shè)計、鏈傳動設(shè)計以及可能用到的螺旋槳設(shè)計（3）完成三維建模及裝配，主要是運用ug等三維建模軟件對水陸自行車進行造型（4）完成仿真及重要零部件的CAE分析。通過仿真使結(jié)構(gòu)更合理化，然后再將三維造型圖轉(zhuǎn)化為工程圖，并且計算確定具體結(jié)構(gòu)的參數(shù)，同時完成零件圖的繪制和相關(guān)標注等。最后完成對本課題的論文撰寫。
課題任務(wù)要求
1.查閱水陸兩用自行車相關(guān)文獻并進行收集和整理，完成畢業(yè)設(shè)計前期工作：任務(wù)書、文獻綜述、開題報告、外文翻譯；
2.查閱大量關(guān)于水陸自行車結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)資料。整理后確定水陸自行車的具體設(shè)計方案；
3.進行必要的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計，如傳動比，鏈條的計算，車身的結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計。保證具備良好的機械性能；
4.運用CAD、UG等軟件，對所設(shè)計的水陸自行車進行三維建模，繪制裝配圖，零件圖以及重要機構(gòu)的運動仿真；
5.利用三維建模完成工程圖的轉(zhuǎn)換，工程圖需要體現(xiàn)出具體結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)等；
6.最終設(shè)計出的水陸自行車要具備比現(xiàn)有同類產(chǎn)品更方便的性能、更安全的性能。
主要參考文獻（由指導(dǎo)教師選定）
[1] 濮良貴.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006.5
[2] 朱理.機械原理.北京：高等教育出版社，2004.4
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[8] 龐國星.工程材料與成形技術(shù)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社2005.8
電子檔：
[9] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.液壓傳動.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[10] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.液壓控制.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[11] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.機械制圖.極限與配合.北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004.1
[12] 成大先.機械設(shè)計手冊.單行本.聯(lián)接與緊固.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.1
[13] 林清安.Pro/ENGNEER Wildfire零件設(shè)計.北京：中國鐵道出版社，2003.11
[14] 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，2003.1
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[17] 柴天麟.水陸兩用自行車[P].中國:CN87 2 16297 U, 1988
[18] 鄧淮斌.水陸兩用自行車[P].中國:CN101623990A,2010
[19] 張箭.水陸兩用自行車[P].中國:CN202593727U,2012
[20] WATANABE YAICHI. Amphibious bicycle [P].US: US24120481A, 1981
同組設(shè)計者 無
注：1、任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫；2、任務(wù)書在第七學(xué)期第15周前下達給學(xué)生。
學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度計劃表
序號
畢業(yè)設(shè)計（論文）工作任務(wù)
工 作 進 度 日 程 安 排
周次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
查找整理課題相關(guān)資料文獻等
—
—
2
撰寫開題報告、文獻綜述、任務(wù)書
—
—
—
—
3
閱讀英文文獻并翻譯一篇英文文獻
—
—
4
前期工作的匯總整理
—
—
5
確定具體方案以及整理思路
—
—
—
6
設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計、三維建模、完成造型設(shè)計
—
—
—
—
7
完成裝配圖、零件圖
—
—
—
8
完成課題論文的撰寫
—
—
注：1、此表由指導(dǎo)教師填寫；
2、此表每個學(xué)生一份，作為畢業(yè)設(shè)計（論文）檢查工作進度之依據(jù)；
3、進度安排用“—”在相應(yīng)位置畫出。
畢業(yè)設(shè)計（論文）階段工作情況檢查表
時間
第 一 階 段
（撰寫開題報告、外文翻譯、文獻綜述）
第 二 階 段
（論文初稿撰寫或方案設(shè)計）
第 三 階 段
（論文終稿或圖紙繪制）
內(nèi)容
組織紀律
完 成 任 務(wù) 情 況
組織紀律
完 成 任 務(wù) 情 況
組織紀律
完 成 任 務(wù) 情 況
檢
查
情
況
教師簽字
簽字 日期
簽字 日期
簽字 日期
注：1、此表由指導(dǎo)教師認真填寫（要求手寫）；
2、“組織紀律”一欄根據(jù)學(xué)生具體執(zhí)行情況如實填寫；
3、“完成任務(wù)情況”一欄按學(xué)生是否按進度保質(zhì)保量完成任務(wù)的情況填寫；
4、對違紀和不能按時完成任務(wù)者，指導(dǎo)教師可根據(jù)情節(jié)輕重對該生提出警告或不能參加答辯的建議。