行星輪增速雙人自行車設(shè)計(jì)-帶答辯ppt【含三維UG模型】【含4張CAD圖紙】
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目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 前 言 1
1.1 研究背景 1
1.2 自行車的發(fā)展過(guò)程 1
1.3 電動(dòng)自行車的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 2
第2章 設(shè)計(jì)思路及創(chuàng)新目標(biāo) 3
2.1設(shè)計(jì)思路 3
2.2擬定設(shè)計(jì)方向 3
2.3設(shè)計(jì)任務(wù)重點(diǎn) 3
第3章 行星輪增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 6
3.1 設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)及其要解決的問(wèn)題 6
3.2結(jié)構(gòu)與原理 6
3.3增速機(jī)構(gòu)的布置 7
3.4齒輪材料的選取 7
第4章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9
4.1總設(shè)計(jì)要求 9
4.2 車架 9
4.3避震前叉 11
4.4車把 12
4.5剎車的選擇 14
4.6坐墊類型選擇 15
4.7外胎的選擇 15
第5章 建模過(guò)程 17
5.1草圖曲線以及實(shí)體特征的建立 17
5.2增速機(jī)構(gòu)的裝配 19
5.3增速機(jī)構(gòu)爆炸圖的創(chuàng)建 19
第6章 車體受力分析 20
6.1行星齒輪增速雙人自行車的工作原理 20
6.2車體受力分析 20
6.3過(guò)程分析以及推導(dǎo) 21
6.4基于有限元分析的車架強(qiáng)度分析 24
第7章 渲染圖及模擬實(shí)景圖展示 25
7.1行星輪增速雙人自行車渲染圖展示 25
7.2行星輪增速機(jī)構(gòu)展示 25
結(jié) 論 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
（設(shè)計(jì)） 摘 要
摘 要
本論文是基于傳統(tǒng)雙人自行車進(jìn)行的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)人體工學(xué)進(jìn)行了車身造型，采用同類型對(duì)比法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，使用有限元分析的方法對(duì)主要受力部件進(jìn)行了靜力學(xué)分析，并采用行星輪增速機(jī)構(gòu)使該雙人自行車的速度有較大的提升。本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
1.人體工程學(xué)----協(xié)調(diào)自行車與人體之間的關(guān)系。該自行車的設(shè)計(jì)尺寸、形狀和功能應(yīng)遵從多數(shù)人操控習(xí)慣等，找到合理角度緩解身體疲勞，使人在操作時(shí)更方便，舒適，結(jié)構(gòu)布局更合理，保證自行車效率的同時(shí)有著更好的操作舒適度，避免轉(zhuǎn)向過(guò)程中前后輪踏頻不同產(chǎn)生相互碰撞。，
2.在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上選取合理參數(shù)，保正安全性能。確定雙人自行車的部件類型、尺寸、材料等參數(shù)，參照單車的結(jié)構(gòu)選取零件，在設(shè)計(jì)中盡量將尺寸與單車零件相配合。規(guī)避傳統(tǒng)雙人自行車的現(xiàn)存弊端，使雙人自行車有更加合理、穩(wěn)定、安全的結(jié)構(gòu)。
3.對(duì)主要工作部件進(jìn)行分析。采用方法為有限元分析和擬態(tài)分析，對(duì)該雙人自行車不同工作狀態(tài)下、不同路段的工作狀態(tài)進(jìn)行分析，保證不發(fā)生干涉碰撞，從而保證自行車的力學(xué)性能。
本次創(chuàng)新設(shè)計(jì)相對(duì)于傳統(tǒng)雙人自行車在結(jié)構(gòu)有了較大的改變，能夠適用于更多場(chǎng)合，且行星輪增速雙人自行車的市場(chǎng)前景優(yōu)良，面向多元化市場(chǎng)，有較高的極限速度和安全性，互換性較好，便于維護(hù)維修，適合在娛樂(lè)，競(jìng)技，體育項(xiàng)目中推廣使用。
關(guān)鍵詞： 行星輪增速機(jī)構(gòu)，雙人自行車，連桿式避震
I
Abstract
Abstract
This paper is based on the innovative design of traditional bicycles. In the design, the body is modeled according to ergonomics, the structure is improved by using the same type of comparison method, the static analysis of the main stress components is carried out by using the finite element analysis method, and the speed of the bicycle is greatly improved by using the planetary wheel speed-increasing mechanism. The main contents of this design include the following:
1. Ergonomics - Harmonizing the relationship between bicycle and human body. The design size, shape and function of the bicycle should comply with the control habits of most people, find a reasonable angle to alleviate body fatigue, make people more convenient, comfortable and reasonable in operation, ensure the efficiency of the bicycle while having a better operational comfort, and avoid the collision between front and rear wheel tread frequencies in the steering process. ,
2. Choose reasonable parameters in structure design to maintain safety performance. Determine the type, size, material and other parameters of bicycle parts, select parts according to the structure of bicycle, and try to match the size with bicycle parts in the design. To avoid the existing drawbacks of the traditional bicycle, the bicycle has a more reasonable, stable and safe structure.
3. The main working parts are analyzed. The finite element analysis and pseudo-state analysis are used to analyze the working conditions of the bicycle under different working conditions and different sections of the road, so as to ensure that no interference collision occurs, thus ensuring the mechanical properties of the bicycle.
Compared with the traditional bicycle, this innovative design has a great change in structure, and can be applied to more occasions. Moreover, the market prospect of planetary wheel speed-increasing bicycle is excellent, facing the diversified market, it has higher limit speed and safety, good interchangeability, easy maintenance and maintenance, and it is suitable for promotion and use in entertainment, sports and sports.
Key word：Planetary wheel acceleration mechanism, double bicycle, connecting rod shock absorber
III
（設(shè)計(jì)） 第1章 前言
第1章 前 言
1.1 研究背景
隨著科技不斷進(jìn)步，社會(huì)不斷發(fā)展，出現(xiàn)了各式各樣的代步工具，載人工具，它使人們?cè)谠S許多多的地方留下了自己的腳印。隨著時(shí)間的遷移人們的出行工具層出不窮，如今已經(jīng)有各式各樣的交通工具，自行車、電動(dòng)車、火車、汽車、飛機(jī)成為人們重要的出行工具。牛和馬在歷史的演變過(guò)程中，成為當(dāng)時(shí)的主要出行手段。隨后演變出馬車、牛車、轎子，在中華民族有著千年的歷史，并且象征著一個(gè)人的身份地位，直至新中國(guó)才退出歷史舞臺(tái)。工業(yè)革命飛速發(fā)展，人們的生活中不斷隨著各種發(fā)明而改變著，自行車、火車、汽車和飛機(jī)相繼被人們所熟知。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，他們已經(jīng)擴(kuò)展到世界各地。在這個(gè)飛速發(fā)展的當(dāng)下，代步工具層出不窮，例如雙翼滑板、電動(dòng)滑板、平衡車等 。在水路上，它們是由一 個(gè)簡(jiǎn)單的木筏進(jìn)化而來(lái)的，到出現(xiàn)木船、鐵船、快艇、艦艇、潛水艇、航母等格式各樣的工具也不斷被發(fā)明研發(fā)。
雖然科技在不斷發(fā)展，但是部分技術(shù)仍屬于空白階段，導(dǎo)致代步工具停滯不前，被傳統(tǒng)思路困擾！我們迫切需要在技術(shù)上的革新與進(jìn)步，填補(bǔ)技術(shù)空白，更新代步工具。將要設(shè)計(jì)的是可以將兩個(gè)輸入功率相加后輸出一個(gè)功率的技術(shù)，并應(yīng)用在雙人自行車上面，解決踏頻相同的問(wèn)題，在保證安全性的前提下，大幅度提升極限速度，滿足部分人群對(duì)雙人自行車的速度要求。
1.2 自行車的發(fā)展過(guò)程
現(xiàn)今時(shí)代飛速發(fā)展，自行車行業(yè)迅猛發(fā)展，在自行車被發(fā)明及使用的兩百多年的歷史中，將玩具式的木馬到如今各式各樣的自行車，用途也越來(lái)越多元化。1790年，法國(guó)人Siffrak發(fā)明了最原始的，需要雙腳蹬地才能前進(jìn)的。1801年，俄國(guó)人設(shè)計(jì)了第一輛腳踏車。1817年，德萊斯開(kāi)始制造木制雙輪車。1839年，麥克米倫把木頭變成了鐵。1840年鐵匠麥克米倫將前軸放在曲柄上，然后將曲柄和腳踝與連桿連接起來(lái)，人們真正雙腳離開(kāi)地面。1861年，米肖的父親和兒子在前輪上安裝了旋轉(zhuǎn)踏板，在前輪上安裝了鞍座。他們把它命名為“自行車”，并在1867年的巴黎博覽會(huì)上展出。從此自行車這個(gè)名字被世界知曉。在1867年的同一年，麥迪遜設(shè)計(jì)了第一輪帶鋼絲輪輻的自行車。1869年，第一輛由后輪驅(qū)動(dòng)的自行車出現(xiàn)在德國(guó)，有腳制動(dòng)器、飛輪、彈簧、軸承和其他部件。1887年，德國(guó)曼內(nèi)斯公司首次使用無(wú)縫鋼管進(jìn)行生產(chǎn)。1888年，英國(guó)的鄧洛浦是由橡膠制成的內(nèi)胎和皮革制成的外胎。在歐洲出生的自行車在20世紀(jì)在亞洲獲得了前所未有的發(fā)展和普及，時(shí)間的推移讓最初的競(jìng)技娛樂(lè)工具演變?yōu)榻煌ê托蓍e體育工具，自行車發(fā)展歷程如圖1-1。隨著自行車不斷發(fā)展進(jìn)步的還有雙人自行車，也被稱為協(xié)力車，但是雙人自行車的發(fā)展卻沒(méi)有單人自行車好，也沒(méi)有各式各樣的比賽，究其原因是雙人自行車的踏頻相同導(dǎo)致的，我們要解決這一問(wèn)題讓雙人自行車更好的服務(wù)人類。
1.3 電動(dòng)自行車的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀
隨著時(shí)間的遷移，人們對(duì)于事物的認(rèn)知不斷被刷新著，生活水平也與之前有著極大的變化，人們所追求的東西在不斷變化。科技的飛速進(jìn)步，新鮮事物的更替，各式各樣的車出現(xiàn)在人們的視野。人們對(duì)新鮮事物的獵奇心理與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，使得很多人開(kāi)始關(guān)注各種類型、樣式、功能的代步工具發(fā)展與研究。國(guó)外發(fā)展自行車較早的國(guó)家有日本以及德國(guó)等國(guó)家，近年來(lái)，美國(guó)、越南等國(guó)家發(fā)展也較快。自行車在全球的潛在市場(chǎng)很大，并呈擴(kuò)大趨勢(shì)。國(guó)外的自行車主要的作用是輕松代步及休閑健身，可在大型的停車場(chǎng)和旅游區(qū)里使用。自行車運(yùn)動(dòng)市場(chǎng)前景廣闊，包括體育裝備、專業(yè)工具、維修護(hù)理、自行車訓(xùn)練還有復(fù)合產(chǎn)品騎車旅游、休閑運(yùn)動(dòng)等都是以競(jìng)技比賽為核心的，需要進(jìn)行市場(chǎng)的拓展，發(fā)展更多平臺(tái)。除了帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益之外，自行車比賽項(xiàng)目及其平臺(tái)還具有更多沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的價(jià)值和更多等待挖掘的東西。國(guó)內(nèi)的自行車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)日益成熟，不斷進(jìn)步、發(fā)展，雙自行車也伴隨著其不斷的發(fā)展，但是有了更高端的追求同時(shí)，本身待解決的問(wèn)題卻遲遲未能解決，雙、多人自行車由于車身過(guò)長(zhǎng)且踏頻相同的問(wèn)題一直屬于游玩代步的娛樂(lè)工具之一，雖被賦予了一定的商業(yè)價(jià)值，但并非同單人自行車一樣是以賽事平臺(tái)為核心，發(fā)展受到了很大的限制，只有不斷發(fā)展創(chuàng)新，為了滿足時(shí)代的要求，它在市場(chǎng)上更具競(jìng)爭(zhēng)力，解決同樣的節(jié)奏問(wèn)題極為重要，因此這項(xiàng)研究是非常必要的。
23
（設(shè)計(jì)） 第2章 設(shè)計(jì)思路及創(chuàng)新目標(biāo)
第2章 設(shè)計(jì)思路及創(chuàng)新目標(biāo)
2.1設(shè)計(jì)思路
基于將兩個(gè)動(dòng)能相加后輸出一個(gè)動(dòng)能的這一思路，進(jìn)行了一系列的假設(shè)與實(shí)驗(yàn)。為了解決兩個(gè)不同動(dòng)力系統(tǒng)同時(shí)輸出在一個(gè)曲軸上時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩只由多個(gè)輸入轉(zhuǎn)矩中的最大值決定。為實(shí)現(xiàn)這一想法，目前只能使用行星輪增速機(jī)構(gòu)。
2.2擬定設(shè)計(jì)方向
設(shè)計(jì)一款具備雙人自行車基本功能且具有獨(dú)特增速方式的車輛，采用鋼材料作為車體車架，機(jī)車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，外形布局合理。行星輪增速機(jī)構(gòu)解決踏頻相同，它針對(duì)市場(chǎng)現(xiàn)有自行車進(jìn)行了極大的改良與優(yōu)化，有很大市場(chǎng)價(jià)值與前景，可以作為競(jìng)賽車輛開(kāi)展競(jìng)技比賽，比較適合在娛樂(lè)，競(jìng)技，體育項(xiàng)目中推廣使用。
2.3設(shè)計(jì)任務(wù)重點(diǎn)
任務(wù)說(shuō)明：對(duì)行星輪增速機(jī)構(gòu)、外置變速系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)依據(jù)人體工程學(xué)對(duì)車身整體做了造型設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)使得雙人自行車，在保證安全的前提下能高速行進(jìn)，并能夠應(yīng)對(duì)多種復(fù)雜路面，功能更完備，性能更可靠。
2.3.1創(chuàng)新目標(biāo)
1.解決踏頻相同問(wèn)題。
2.提高速度并保證安全可靠。
3.規(guī)避突發(fā)情況，提高容錯(cuò)率。
4.可以參加競(jìng)技比賽。
2.3.2創(chuàng)新點(diǎn)
1.行星輪增速機(jī)構(gòu)
行星輪增速機(jī)構(gòu)是一種獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，可以將兩輸入的扭矩相加后并輸出的裝置，最大限度的將兩扭矩相加，使雙人自行車快速前進(jìn)。在保證了實(shí)現(xiàn)了功能的情況下不破壞車體的結(jié)構(gòu)，使得在保障駕駛者駕駛過(guò)程中有較高的速度并且安全穩(wěn)定有了更加可靠的保障。零部件設(shè)計(jì)緊湊且具有美感，大大提升了容錯(cuò)率。
圖2-1 行星輪增速機(jī)構(gòu)
2.采用連桿式避震前叉
很早以前就有了連桿式避震前叉這種發(fā)明，且隨著應(yīng)用的范圍的不斷擴(kuò)寬，在結(jié)構(gòu)形式上有了多種多樣的演變，且已經(jīng)被證實(shí)更夠?qū)崿F(xiàn)接近于零摩擦的超低阻力。經(jīng)過(guò)理論、仿真、模擬從而確定連桿式避震前叉能有效防止避震時(shí)遇到大顛簸的過(guò)量下沉，而且可以將傳統(tǒng)避震的J字回彈路徑變?yōu)榇怪被貜棥?
3.碟式剎車
碟式制動(dòng)器也叫盤(pán)式制動(dòng)器。將車輪連接的制動(dòng)盤(pán)和盤(pán)片邊緣的制動(dòng)鉗分為普通盤(pán)式制動(dòng)器和通風(fēng)式制動(dòng)器兩種。碟剎的制動(dòng)器非常堅(jiān)固，類似于汽車或高端摩托車。即使在雨天和泥濘的條件下，盡管制動(dòng)力明顯減小，但工作狀態(tài)仍然良好。
（設(shè)計(jì)） 第3章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第3章 行星輪增速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
行星輪增速機(jī)構(gòu)是一種將兩輸入的扭矩疊加并輸出的增速機(jī)構(gòu)。該裝置的主要組成部分由外殼、太陽(yáng)輪、行星輪、軸心、牙盤(pán)、軸承。該裝置的運(yùn)動(dòng)原理為兩輸入扭矩帶動(dòng)增速機(jī)構(gòu)內(nèi)的齒輪傳動(dòng)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)，行星輪旋轉(zhuǎn)，扭矩最終在牙盤(pán)上輸出。
3.1 設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)及其要解決的問(wèn)題
為了解決兩動(dòng)力系統(tǒng)同時(shí)輸出在一個(gè)曲軸上，輸出值只與輸入最大值有關(guān)的問(wèn)題，提出一種可以將兩動(dòng)力系統(tǒng)提供的扭矩相加后輸出的機(jī)構(gòu)，稱之為行星輪增速機(jī)構(gòu)。此機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、傳遞效率相對(duì)較大、且傳動(dòng)精確、由于裝置較為穩(wěn)定所以壽命也較為可靠。
目前市場(chǎng)上的雙人自行車不能解決踏頻相同問(wèn)題，但行星輪增速機(jī)構(gòu)能解決。一直以來(lái)駕駛者無(wú)法發(fā)揮全部實(shí)力，以至于無(wú)大型、正式的雙人自行車比賽。而增速機(jī)構(gòu)使兩不同動(dòng)力系統(tǒng)同時(shí)輸出在一個(gè)曲軸上，輸出轉(zhuǎn)矩只由上限輸入決定的問(wèn)題得到解決。且增速機(jī)構(gòu)不僅僅可以用在雙人自行車上，有很大的發(fā)展空間！未來(lái)此機(jī)構(gòu)會(huì)用在更多的領(lǐng)域，例如新能源和混合動(dòng)能車輛、能源發(fā)電、人力飛機(jī)等等領(lǐng)域。
3.2結(jié)構(gòu)與原理
為了能使兩動(dòng)力輸出相加后同時(shí)輸出在一個(gè)曲軸上，使兩軸心屬于同軸狀態(tài)，兩側(cè)同時(shí)旋轉(zhuǎn)，一側(cè)齒輪傳動(dòng)e，另一側(cè)為其提供支撐并能旋轉(zhuǎn)a，保證齒輪的旋轉(zhuǎn)通過(guò)齒輪的嚙合傳遞到雙齒輪軸c的一側(cè)，通過(guò)軸傳遞到另一側(cè)齒輪，輸出到行星輪b上，由行星輪b作為輸出，傳遞到機(jī)構(gòu)外。結(jié)構(gòu)如圖3-1。
3.3增速機(jī)構(gòu)的布置
增速機(jī)構(gòu)是將踏板產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給后輪，使其獲得相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，是傳動(dòng)系統(tǒng)中的外置部件。根據(jù)市場(chǎng)中雙人自行車樣式可將增速機(jī)構(gòu)放在座椅的后方，使用較長(zhǎng)的鏈條傳遞扭矩；也可以放在兩踏板中間的上方，減少鏈條的距離，減少鏈條滑落。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證放在兩踏板中間上方，震動(dòng)較少，且鏈條不會(huì)因?yàn)檫^(guò)長(zhǎng)而容易滑落。本設(shè)計(jì)的增速機(jī)構(gòu)采用將增速機(jī)構(gòu)放在了兩踏板中間的位置，兩踏板上鏈條連接機(jī)構(gòu)的輸入牙盤(pán)，經(jīng)由增速機(jī)構(gòu)、牙盤(pán)、鏈條、后輪軸傳遞到后輪上。
3.4齒輪材料的選取
在機(jī)械傳動(dòng)零件中，使用各類齒輪傳動(dòng)無(wú)疑是運(yùn)用最為廣泛的，而且是現(xiàn)代機(jī)械中極為重要的傳動(dòng)部件。齒輪之間的嚙合傳動(dòng)，讓兩軸間的扭矩傳遞并可以改變其運(yùn)動(dòng)的模式和運(yùn)動(dòng)速度。齒輪的傳動(dòng)比恒定不變且效率高，壽命也相對(duì)較長(zhǎng)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。在機(jī)械的設(shè)計(jì)及其制造的過(guò)程中，每個(gè)零件的性能、耐用度、工作條件情況都要考慮，并且要求材料要有好的加工性能和良好經(jīng)濟(jì)性，來(lái)達(dá)到提高生產(chǎn)力和減少零件成本消耗的目的。齒輪的材料選擇極為重要，不恰當(dāng)?shù)倪x擇會(huì)讓零件的損傷或者失效更快到來(lái)。因而選擇齒輪材料可以大大影響增速機(jī)構(gòu)的性能，不容忽視。
3.4.1滿足材料的工藝性能
金屬材料的加工工藝嚴(yán)謹(jǐn)復(fù)雜，且對(duì)于技術(shù)要求較高，齒輪的加工制作必須要經(jīng)過(guò)鍛造、切削、熱處理。要求材料必須在滿足技術(shù)性能的前提下注意材料的工藝及力學(xué)性能。在一般情況下，碳鋼最為符合要求。合金鋼也較為合適因?yàn)槠鋸?qiáng)度和淬火。但是不論是什么材料經(jīng)過(guò)改動(dòng)熱處理、工藝、加工，都可以提升金屬材料的性能，從而得到經(jīng)濟(jì)性比較好的齒輪。
3.4.2材料的經(jīng)濟(jì)性要求
所謂材料的經(jīng)濟(jì)性，是指在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化而進(jìn)行的最低消費(fèi)。也就是說(shuō)在達(dá)到使用性能、使用壽命的同時(shí)降低材料成本、加工成本。對(duì)于機(jī)構(gòu)齒輪的材料，我們需要從以下幾方面考慮：
首先對(duì)于經(jīng)濟(jì)性的價(jià)格是最為主要的，齒輪材料的價(jià)格是我們最為看重的，只有降低價(jià)格并找到最合適的材料才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)性要求。碳鋼和鑄鐵的價(jià)格相對(duì)于其他材料的價(jià)錢(qián)相對(duì)的較低，且有著很好的加工性能，在一般情況下，是非常好的齒輪材料。且從國(guó)內(nèi)的金屬供應(yīng)和金屬資源角度來(lái)看，進(jìn)口材料的數(shù)量與昂貴材料的數(shù)量應(yīng)盡可能的降低，常用的降低材料的使用量方法如圖3-2。
其次生產(chǎn)加工過(guò)程中盡量降低成本的消耗。不同的材料及其不同的加工工序和加工方法都是不盡相同的，可通過(guò)改變金屬的熱處理方法使材料達(dá)到相應(yīng)要求降低制造加工的價(jià)格。多個(gè)齒輪的材料盡量只選擇一種且可以用同種加工方法從而降低加工成本，或者改進(jìn)過(guò)程等途徑，突破傳統(tǒng)以提高效率，降低此過(guò)程成本。
總之，在選擇齒輪材料時(shí)必須從實(shí)際出發(fā)，考慮多種因素，了解國(guó)內(nèi)行情，保證質(zhì)量的同時(shí)盡量降低產(chǎn)品成本。熱處理技術(shù)水平現(xiàn)今大不相同，成本不高，硬齒面齒輪較好。根據(jù)增速機(jī)構(gòu)的使用情況和負(fù)載情況，選用45鋼或者40Cr較為合適
（設(shè)計(jì)） 第4章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
第4章 車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.1總設(shè)計(jì)要求
1.功能齊全，布局合理
2.強(qiáng)大的性能的同時(shí)具有較好的安全性
3.操作舒適、便捷、實(shí)用
4.方便維護(hù)維修保養(yǎng)工作的進(jìn)行
5.有一定競(jìng)技性能，良好的市場(chǎng)價(jià)值
4.1.2設(shè)計(jì)規(guī)格
產(chǎn)品尺寸：2445*970*560mm
車高：970mm
車寬：560mm
座高：900mm
產(chǎn)品重量：40kg
產(chǎn)品材質(zhì)：鉻鉬鋼
制動(dòng)類型：碟式剎車
輪胎尺寸：26英寸
減震方式：連桿式避震前叉
4.2 車架
4.2.1車架材料的選擇
一個(gè)自行車的靈魂就在車架的設(shè)計(jì)上，輕、硬、韌的車架是最完美的狀態(tài)。作為競(jìng)賽車輛時(shí)車手都會(huì)選擇重量較輕的車架，這樣才能更加省力，現(xiàn)在最輕的車架已經(jīng)可以在4-kg以內(nèi)了，需要沒(méi)有破損和彎曲的安全問(wèn)題就要足夠高剛性，這意味著框架應(yīng)該足夠堅(jiān)硬。有時(shí)剛性較差的鋼架可能沒(méi)有安全問(wèn)題，但車架的強(qiáng)度很差，因此騎乘人踩踏時(shí)也會(huì)覺(jué)得車子很重。堅(jiān)固的框架，但強(qiáng)度不夠的自行車仍然是不合格的。市場(chǎng)中的車型眾多，材料也不盡相同，對(duì)于一個(gè)車架有很多標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于雙人自行車來(lái)講要滿足要求、達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的車架材料有：鋁合金、碳纖維、鈦合金和合金鋼。
鋁合金：現(xiàn)今的很多物品都是這種材料制成的，就像窗框，大部分都是這種材料，因?yàn)樗銐蜉p，也足夠硬，但是卻有一個(gè)短板讓人難以接受，作為車架時(shí)地面的每一點(diǎn)震動(dòng)都會(huì)傳遞上來(lái)，雖然舒適度下降，但是價(jià)格很便宜卻是相對(duì)于其他車架都低的，且樣式較多這也是大眾青睞的原因。
鈦合金：鈦合金已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，在很多工藝品中也能看到鈦合金的身影，因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和良好的彈性的同時(shí)有著較輕的重量。且不容易被腐蝕氧化，強(qiáng)悍到甚至不能進(jìn)行噴涂，有著優(yōu)秀的性能的同時(shí)價(jià)格也高的離譜。
碳纖維：人們平時(shí)聽(tīng)說(shuō)有碳纖維汽車的第一印象就是輕，輕是碳纖維最大的特點(diǎn)，而且綜合性能優(yōu)良，可以改變其化學(xué)式提高彈性、鋼性、形狀等等一系列的特性，然而作為車架卻有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是它的壽命，在5年以后它的化學(xué)式開(kāi)始分解，如果不知道它的出廠日期就會(huì)有極大的危險(xiǎn)。且如果車架有磕碰，在外表也是看不出來(lái)的，這樣會(huì)出現(xiàn)很大的安全隱患。
合金鋼：這種材料曾經(jīng)作為過(guò)自行車的車架，卻很快被淘汰了，因?yàn)樗菀咨P。時(shí)間的浪潮不斷推進(jìn)，自行車的涂料解決了這一問(wèn)題。合金鋼回歸舞臺(tái)，并憑借現(xiàn)代合金鋼在剛性、彈性、機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性、價(jià)格等方面的優(yōu)越在車架中取得不可替換的地位。但卻因?yàn)橹亓勘蝗讼訔?。雖說(shuō)此材料比較便宜。但是，較好的重鋼和鉬酸鹽鋼框架比普通合金鋼貴一點(diǎn)。
鋼
鋁
鈦
碳
強(qiáng)度
優(yōu)秀
中等
優(yōu)秀
良好
騎感
優(yōu)秀
中等
優(yōu)秀
良好
壽命
良好
中等
優(yōu)秀
較差
防銹
中等
良好
優(yōu)秀
優(yōu)秀
成本
中等
較差
優(yōu)秀
良好
重量
較差
中等
良好
優(yōu)秀
表4-1 自行車四類車架綜合性能對(duì)比
車架材料總結(jié)：我們希望的雙人自行車是各項(xiàng)都能夠有保障的，鈦合金毫無(wú)疑問(wèn)是最好的選擇，但是由于鈦合金價(jià)錢(qián)過(guò)高，且在加工過(guò)程中的耗資過(guò)大，并不是最好的選擇。打造一個(gè)舒適度好、安全系數(shù)高、壽命長(zhǎng)、強(qiáng)度大的雙人自行車，合金鋼是非常好的。鋼材的防銹和重量一直是不討喜的原因，但是近年來(lái)涂料解決了這一缺點(diǎn)，并且雙人自行車本身載重較大改變車架材料并不能起到提升速度的作用?，F(xiàn)今的加工技術(shù)已經(jīng)使得鋼材不會(huì)顯得笨重，早在20世紀(jì)90年代前鉻鉬鋼就是自行車車架的主流材料，近年來(lái)的加工及涂料技術(shù)已經(jīng)使鉻鉬鋼有飛躍性的突破，充分發(fā)揮了其優(yōu)勢(shì)，使得鉻鉬鋼鋼架成為受大眾喜愛(ài)的車架材料。
4.2.2車架材料的抽管加工
抽管技術(shù)是使厚度較厚的鋼管變薄，并且強(qiáng)度不變的情況下重量減輕。從而使車架輕巧、穩(wěn)定、安全、舒適。目前鉬鉻合金鋼管拔制工藝名稱有以下幾種：
扣式（一泵）或叫做二次元，兩管壁厚。
雙頭對(duì)接（二次泵管）或叫做三次元，三種管壁厚度。
三次對(duì)接（三次拔管）或叫做四次元，四種壁厚。
4.2.3車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
自行車的車架是必不可少的重要組成部分。它需要具備應(yīng)對(duì)惡劣環(huán)境、天氣、溫度等外界變化的基本職能，需要使車體的載重遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于兩駕駛者的體重。由于車子在前進(jìn)時(shí)會(huì)應(yīng)對(duì)多種路面及各種突發(fā)情況，因此，車架還需要：強(qiáng)度絕對(duì)可靠，經(jīng)久耐用；結(jié)構(gòu)便于人體發(fā)力，形狀易于控制。
在自行車的發(fā)展過(guò)程中，各種設(shè)計(jì)理念都不盡相同，品牌或者集團(tuán)對(duì)于車架的設(shè)計(jì)都是不同的，將根據(jù)框架的類型、品牌和目的進(jìn)行定向。車架的幾何角度不同則會(huì)有巨大的差距。例如，兩種不同類型，大小不同的自行車如何復(fù)制幾何位置都會(huì)有不同的騎行感受。這些參數(shù)直接影響著自行車的騎行體驗(yàn)，雖然變化不直觀，但對(duì)使用者操控感的影響卻是極大的。
4.3避震前叉
前叉位于自行車的前部，是導(dǎo)向系統(tǒng)的重要組成部分。伸縮式前叉的上端與車把固定連接，與車架的前受前管形成同心約束，前叉的下端與前輪的軸心同軸和軸向限位。駕駛者扭轉(zhuǎn)車把從而帶動(dòng)前叉，進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到改變和控制自行車行駛方向。
a。伸縮式前叉：雖然是最受歡迎的前叉但卻有著極高的摩擦。伸縮式的前叉軟硬直接影響避震的回彈力度、舒適程度。對(duì)于騎乘者來(lái)講，找到一個(gè)舒適的硬度并不難，深受大家喜愛(ài)的伸縮式前叉無(wú)疑單人自行車最好選擇。但是雙人自行車有所不同，如果伸縮式前叉偏硬時(shí)，有良好的操控性，但減震能力和舒適性就會(huì)大打折扣，而過(guò)軟的突然遇到很大顛簸時(shí)就會(huì)出現(xiàn)收縮極限的情況，同時(shí)操控性就會(huì)下降。雙人自行車由于車身過(guò)長(zhǎng)負(fù)載較重，因此較硬的前叉會(huì)使減震效果大幅降低，較軟的前叉會(huì)使回彈較慢。
b.連桿式前叉：是一種較為獨(dú)特的避震前叉，有著極低的摩擦。它能有效地調(diào)整車輪振動(dòng)路徑和過(guò)度下沉。連桿式前叉有著極為優(yōu)秀的小避震處理能力和較好的大避震回彈速度，并不會(huì)像看上去那樣的笨重，相反卻是很靈活，可以很放心的高速通過(guò)障礙物。這是因?yàn)樗诒苷鹌陂g前軸距會(huì)變長(zhǎng)，形成垂直回彈，如圖4-3，這與縮短前半軸距，垂直回彈的伸縮式前叉截然不同。
由于雙人自行車負(fù)重較高，所以傳統(tǒng)的伸縮式前叉很容易出現(xiàn)舒適性差或者收縮極限的情況，而連桿式前叉面對(duì)小顛簸有很好的舒適性，面對(duì)大顛簸收縮回彈較快且有效控制下沉過(guò)量的問(wèn)題。雖然伸縮式前叉被大眾所青睞，但是針對(duì)于雙人自行車而言它的缺點(diǎn)較為明顯，但是連桿式前叉有效的規(guī)避了這一問(wèn)題，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了舒適安全的騎乘體驗(yàn)。
4.4車把
4.4.1車把材料選擇
鋁合金與碳纖維的對(duì)比：大多數(shù)碳纖維把手比鋁把手輕約百分之二十至四十。碳纖維可以通過(guò)改變碳纖維的排列方式、改變剛性彈性等數(shù)值變化來(lái)改變，從而設(shè)計(jì)出更適合于某一類型自行車車把的結(jié)構(gòu)。與鋁合金在安全問(wèn)題上的制造標(biāo)準(zhǔn)相同，但是價(jià)格貴，碳纖維部分損傷無(wú)法目測(cè)，受到?jīng)_擊時(shí)鋁合金比碳纖維更加結(jié)實(shí)。當(dāng)然，其他材料包括鋼管車把和鈦合金車把。由于成本高且操控性與鋁合金車把有所不同所以選擇了大部分人選擇的鋁合金車把。
在同條件下為了保證騎行者的騎行安全是第一要?jiǎng)?wù)！考慮使用體驗(yàn)，可控性、危險(xiǎn)情況、沖擊等，所以最終選擇更加安全輕巧且性價(jià)比更高的鋁合金車把。
4.4.2車把類型選擇
車把類型的選擇對(duì)于車手的體驗(yàn)有著很直接感受，不同的車把會(huì)影響車子的性能、控制、靈活性，是關(guān)乎騎手的舒適與安全的轉(zhuǎn)向及操縱關(guān)鍵部件。車把的類型有很多種，都根據(jù)個(gè)人習(xí)慣來(lái)添加副把，提升體驗(yàn)緩解疲勞，目前自行車車把主要有四種類型：
a.直把公路操控性靈活，更容易控制方向，舒適性一般，多用于一般騎行和比賽車把的特點(diǎn)是短，操作靈活，重量輕。發(fā)力，重心略微靠前，前輪抓地力能夠更好，車把的一般距離在560-580毫米之間，穿過(guò)狹窄區(qū)域相對(duì)容易。如果上面的車把是配套的，那么當(dāng)站著的踏板搖桿加速的時(shí)候就很方便了。唯一的缺點(diǎn)是車把長(zhǎng)度有限，操作角度不大，自行車顯示的動(dòng)作“輕柔”。但不影響實(shí)際體驗(yàn)；把位較高，騎行姿勢(shì)也相對(duì)舒適，但是相對(duì)于其它類型把握持方式單一，但配合副把就會(huì)大幅緩解單獨(dú)姿勢(shì)的肌肉疲乏，直把適合大多數(shù)的操作習(xí)慣與身體情況。
b.雁把操控性好，騎行姿勢(shì)很舒服，常用在山地越野車等激烈車種上面，也被稱為“雁翅”，因?yàn)榭雌饋?lái)很像大雁的翅膀。一般來(lái)說(shuō)，重型自行車上鵝柄的特點(diǎn)是距離長(zhǎng)、管徑粗、經(jīng)常采用冷拔變徑管工藝，以及復(fù)雜的加工和熱處理工藝。獨(dú)特的車把讓它應(yīng)用到動(dòng)作較大的車上，例如雙人回轉(zhuǎn)或者降速的車輛。通常長(zhǎng)度在640毫米以上，但是一些長(zhǎng)為610毫米的也常用于山區(qū)越野車。
c.彎把有多種握持姿勢(shì)，使身體前傾提高速度，但視野變小無(wú)法很好的觀察周圍環(huán)境，一般用在專業(yè)比賽中有一定局限性，它主要用于公路自行車車把。但是現(xiàn)在也慢慢走進(jìn)大眾視野中好處是更容易把握好車頭 使行駛速度更快 身體前傾也更方便于掌控車子 增大手掌與車把手的摩擦力 但是由于身體前傾 眼睛不能很好的觀察四周的環(huán)境 所以對(duì)于新手來(lái)說(shuō)有一定挑戰(zhàn) 而且如果不慎摔倒彎把會(huì)抵住身體 可能會(huì)對(duì)身體造成不必要的損傷 建議技術(shù)不精或是年紀(jì)偏大的人不要選擇。
d.蝴蝶把操控性略差，但舒適性非常好，它經(jīng)常用于長(zhǎng)途旅行自行車。因?yàn)檐嚢训男螤羁崴坪?，所以人們叫他蝴蝶把。車把的形狀相?duì)于其他為奇怪，像汽車的方向盤(pán)，因?yàn)橛泻芏嗖煌慕嵌葟澢?，所以可以降低騎車時(shí)的運(yùn)動(dòng)疲勞，可以使用多種姿勢(shì)騎行，運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)人體造成損傷會(huì)很大程度降低。
綜合考慮以上幾種車把的特性由于直把操控性好，綜合性能較好，能有效控制突發(fā)事件的發(fā)生幾率，保證安全騎行，且適合大部分人的操作習(xí)慣，所以直把較為合適。
4.5剎車的選擇
剎車不僅僅是用來(lái)制停的，更重要的是用來(lái)控制車速，高速行駛中的自行車如果遇到特殊狀況不能及時(shí)減速那后果將是致命的！剎車時(shí)靠車輪摩擦地面。剎車的種類有很多種：
a．C夾：重量輕、反應(yīng)快。
b．V夾：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便宜、制動(dòng)力最好。
c．吊剎：制動(dòng)力強(qiáng)。
a、b、c三種剎車方式都有共同的缺點(diǎn)，如長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)發(fā)生爆胎、碳纖維輪廓會(huì)發(fā)生燒框、制動(dòng)力受天氣和路面條件影響較大、在雨天很容易沾上泥沙且此時(shí)剎車會(huì)傷害輪框。
d．碟剎：碟剎的工作原理雖然與以上三種類似，但是卻是在輪轂處加裝了一個(gè)與車輪同步的剎車盤(pán)，卡鉗夾緊從而達(dá)到制動(dòng)的目的。天氣原因?qū)χ苿?dòng)影響小、散熱快不會(huì)影響制動(dòng)效果、長(zhǎng)時(shí)間工作不會(huì)發(fā)生爆胎、不影響輪框，但是價(jià)格較貴、重量略高、不容易維修。
綜合以上考慮且為了人身安全著想，使用盤(pán)式剎車更為合適。如果a、b、c三種剎車在遇到細(xì)砂、泥等污染了車輪，其制動(dòng)性能將受到一定程度的影響，且砂石會(huì)在車圈與剎車片之間留下劃痕，大大降低了安全保障。盤(pán)式制動(dòng)器的最初設(shè)計(jì)是為了確保制動(dòng)性能，以免污染影響制動(dòng)器的性能。碟剎片是金屬燒結(jié)體，且碟片較高不會(huì)輕易碰到泥沙，所以在雨天和泥漿中，雖然剎車效率下降了，但是工作情況依然良好，相比a、b、c的橡膠制動(dòng)強(qiáng)。此外，由于盤(pán)式制動(dòng)盤(pán)由鋼制成并且通常是穿孔的，因此作為下坡制動(dòng)器的熱量的增加和衰減比其他制動(dòng)器更好。雙人自行車較重，則慣性也較大，不能有效的制動(dòng)直接影響駕駛者的安全，選擇最安全可靠的降低出錯(cuò)的幾率，選擇碟剎是最合適的。
4.6坐墊類型選擇
1.窄而細(xì)的硬座椅墊這種窄而硬的坐墊在設(shè)計(jì)用于高速的運(yùn)動(dòng)自行車中很常見(jiàn)。當(dāng)騎車速度較快的時(shí)候需要利用自身體重發(fā)力，此時(shí)的坐墊如果過(guò)大會(huì)摩擦腿部影響動(dòng)作。軟墊不能穩(wěn)定地支撐機(jī)體對(duì)踩踏效率的影響，臀部像被困在沙發(fā)上一樣，軟墊和臀部的快速接觸摩擦過(guò)多就會(huì)產(chǎn)生疼痛感，所以較窄較硬的硬墊更適合快速踩踏。你就越能看到很多比賽中的賽車者經(jīng)常離開(kāi)墊子，或者只碰一小塊區(qū)域來(lái)穩(wěn)定身體，此時(shí)是重量落在了腳上以達(dá)到最大的輸出功率。
2.寬而軟的舒適坐墊舒適坐墊更常見(jiàn)于入門(mén)級(jí)或休閑導(dǎo)向自行車設(shè)計(jì)的緩慢行駛。將坐墊設(shè)計(jì)的寬大就可以使其有更大的支撐面積，就不會(huì)很痛了。軟座墊可以提供更好的舒適性，因?yàn)樘ッ娴碾S意方向不需要考慮寬軟座墊不適合高速胎面的因素。輕輕松松地?fù)崦ぐ鍟r(shí)候，腳幾乎沒(méi)有承擔(dān)你的體重，此時(shí)體重都在你的屁股，由于負(fù)擔(dān)過(guò)重，硬墊的重量太小而無(wú)法支撐臀部就會(huì)產(chǎn)生疼痛的感覺(jué)，而寬大的座椅因?yàn)槭芰γ娲螅粫?huì)產(chǎn)生疼痛感。
4.7外胎的選擇
常見(jiàn)的自行車外胎主要分為以下6類：
a.越野山地輪胎：外胎齒深結(jié)構(gòu)明顯，齒距較大，抓力好，有一定的減震效果，擋泥等特性，屬于綜合技能和全能產(chǎn)品。主要用于山地越野。
b.休閑外胎：相對(duì)于深齒結(jié)構(gòu)外胎，齒深明顯小很多，外胎線要小得多，主要用于城市周邊地區(qū)和鄉(xiāng)間小路還有湖泊附近，屬于多用途休閑型山地外胎。
c.城市用光頭山地車外胎：這是一款只注重速度的外胎，阻力很小，使他能非?？焖俚倪M(jìn)行加速，短時(shí)間讓山地車的速度達(dá)到極限。
d.多用途半光頭山地外胎：既具有山地外胎的抓地性能，又具有光頭外胎的小阻力，所以，它的各項(xiàng)能夠55開(kāi)，是一款抓地力與速度兼具的外胎。
e.長(zhǎng)距離山地車外胎：它的設(shè)計(jì)結(jié)合了光頭設(shè)計(jì)和山地半輕型設(shè)計(jì)，更耐用，維修方便，對(duì)于任何道路條件都可以滿足更合適的要求，是長(zhǎng)途自行車的首選之一。
f.山地越野外胎：齒紋分布廣，跨度大，行駛阻力較大，全力沖刺也很難高速前進(jìn)，比較適合碎石較多的路面。
根據(jù)本自行車的定位所以選擇多用途半光頭輪胎，在保證安全的情況下能高速行駛且能應(yīng)對(duì)大多數(shù)路段。原因有以下幾點(diǎn)：1。越野山地輪胎加速不快，且是針對(duì)于惡劣環(huán)境的輪胎所以不能選擇此輪胎。山地越野外胎與它的情況相同。2.城市用光頭山地車外胎由于只注重公路與速度的提升，并沒(méi)有考慮安全性，雙人自行車的容錯(cuò)率要低，所以為了安全考慮不能選擇此類外胎。3.休閑式外胎多用于鄉(xiāng)間小路，長(zhǎng)途山地車外胎多用于長(zhǎng)途旅行，綜合性能都是屬于比較好的，但是由于此雙人自行車為娛樂(lè)競(jìng)速類自行車，所以選擇多用途半光頭更為適合，使雙人自行車能應(yīng)對(duì)更多的情況。
（設(shè)計(jì)） 第5章 輪轂電機(jī)的建模過(guò)程
第5章建模過(guò)程
5.1草圖曲線以及實(shí)體特征的建立
5.1.1增速機(jī)構(gòu)齒輪的繪制
使用【草圖】命令，繪制出機(jī)構(gòu)的大概位置，及其輸入牙盤(pán)。如圖5-1。
使用【拉伸】，從過(guò)濾器中選擇區(qū)域邊界曲線，選擇拉伸區(qū)域，完成輸入牙盤(pán)的制作。如圖5-2。
使用【GC工具箱】再【圓柱齒輪建模】選擇創(chuàng)建齒輪，完成齒輪的創(chuàng)建。如圖5-3。
并連續(xù)使用此命令做出多個(gè)齒輪，同時(shí)用此命令中的齒輪嚙合，使各部分齒輪進(jìn)行嚙合。如圖5-4。
使用【草圖】繪制一個(gè)旋轉(zhuǎn)架并使用【拉伸】命令。如圖5-5。
再次使用GC工具箱繪制內(nèi)嚙合齒輪和外嚙合齒輪，使用【草圖】繪制出輸出牙盤(pán)，完成增速機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的繪制。如圖5-6。
5.1.2增速機(jī)構(gòu)外殼的繪制
創(chuàng)建【草圖】繪制出外殼邊界曲線。如圖5-7。
使用【拉伸】命令，對(duì)稱拉伸后使用【邊倒圓】命令后【抽殼】移除面，邊界距離為3mm。如圖5-8。
再次使用【草圖】及【拉伸】命令為增速機(jī)構(gòu)提供支撐以及限位。如圖5-9。
新建組件，插入【草圖】繪制支撐。如圖5-10。
并使用【拉伸】命令使之與外殼完全吻合，并使用拉伸命令，騰出孔位。如圖5-11。
再次【新建】組件，使用【投影曲線】，【拉伸】后，再在殼體外側(cè)使用【邊倒圓】，完成外殼蓋的繪制。如圖5-12。
圖5-12
5.2增速機(jī)構(gòu)的裝配
5.3增速機(jī)構(gòu)爆炸圖的創(chuàng)建
（設(shè)計(jì)） 第6章 車體受力分析
第6章 車體受力分析
人在駕駛自行車時(shí)會(huì)有不同的狀態(tài)，車子在不同的路況下也會(huì)有不同的工作狀況，因此對(duì)于所設(shè)計(jì)的自行車進(jìn)行受力分析是非常必要的。根據(jù)不同的運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)力學(xué)的一些基本原理，人階段對(duì)車子進(jìn)行詳細(xì)的受力情況的分析，從而得到處于不同狀態(tài)時(shí)車體與車輪的力學(xué)特性。
6.1行星齒輪增速雙人自行車的工作原理
雙人自行車是一輛人力自行車.，配合行星輪增速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)扭矩相加后并輸出在后輪上。它的結(jié)構(gòu)與原理并不復(fù)雜，難以理解，可以將其理解成為將兩人力的輸出加在同一個(gè)裝置上，再由裝置輸出動(dòng)力，輸出在雙人自行車的后輪。兩人踏動(dòng)踏板，踏板帶動(dòng)與之連接的曲軸，曲軸使牙盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，牙盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)使與其嚙合的鏈條動(dòng)作，鏈條帶動(dòng)增速機(jī)構(gòu)的兩輸入扭矩的牙盤(pán)，牙盤(pán)驅(qū)動(dòng)行星輪增速機(jī)構(gòu)內(nèi)齒輪嚙合傳動(dòng)，最終輸出在輸出的牙盤(pán)上，輸出齒盤(pán)的鏈條驅(qū)動(dòng)后輪齒盤(pán)，牙盤(pán)帶動(dòng)內(nèi)變速花鼓，經(jīng)過(guò)花鼓內(nèi)齒輪系的變化后輸出在后輪上，使雙人自行車前進(jìn)。
6.2車體受力分析
自行車車體受力情況對(duì)于設(shè)計(jì)極為重要，可以針對(duì)受力情況對(duì)車體進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。根據(jù)理論與實(shí)際情況以及日常的生活經(jīng)驗(yàn)可以知道自行車的不同狀態(tài)有五種：靜止?fàn)顟B(tài)、啟動(dòng)狀態(tài)、爬升轉(zhuǎn)態(tài)、下坡?tīng)顟B(tài)和剎車狀態(tài)。
狀態(tài)一：靜止?fàn)顟B(tài)；兩駕駛者坐在自行車上并且保持不動(dòng)，自行車與駕駛者的重量與地面給予的支撐力保持平衡狀態(tài)，此時(shí)的合力是為零的。
狀態(tài)二：?jiǎn)?dòng)狀態(tài)，此時(shí)車輪的速度將略大于車輛的速度，屬于增速狀態(tài)，是后輪的驅(qū)動(dòng)作用使得雙熱自行車向前行駛。在接觸面上車輪相對(duì)于地面是在不斷的向后運(yùn)動(dòng)，摩擦力相反，使得自行車向前行駛。前輪的摩擦力向后是被動(dòng)輪。
狀態(tài)三：勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)雙人自行車勻速前進(jìn)時(shí)此雙人自行車的各個(gè)方向力屬于平衡的狀態(tài)，并且合力為零。雖然合力為零但是仍向前運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的后輪與前輪相對(duì)于地面向后運(yùn)動(dòng)，摩擦力是向前的，并且重量與地面的支撐力處于平衡狀態(tài)，此時(shí)將各個(gè)方向力相加等于零。
狀態(tài)四：下坡?tīng)顟B(tài)，駕駛者的體重與車身自重相對(duì)于地面的分力是自行車前進(jìn)主要?jiǎng)恿?lái)源。此時(shí)后輪的速度小于車速，后輪相對(duì)于地面向前運(yùn)動(dòng)且摩擦力方向向后，前輪的摩擦總是向后的，運(yùn)動(dòng)方向卻是向前的。
狀態(tài)五：剎車狀態(tài)，有著不同的剎車狀態(tài)，可以同時(shí)使用前后兩剎車，也可以單獨(dú)使用。不同的剎車狀態(tài)產(chǎn)生的剎車狀況也是不同的，前剎制動(dòng)快速，但也有可能會(huì)出現(xiàn)車身不穩(wěn)的情況，后剎制動(dòng)速度慢但制動(dòng)平穩(wěn)，震動(dòng)不大，同時(shí)剎車制動(dòng)迅速也較為穩(wěn)定，但是在雨雪天氣中會(huì)發(fā)生打滑，應(yīng)視情況決定制動(dòng)方式
6.3過(guò)程分析以及推導(dǎo)
狀態(tài)一：?jiǎn)?dòng)
1、后輪
后輪作為驅(qū)動(dòng)輪，是整個(gè)車身向前運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿υ?。如圖
當(dāng)后輪開(kāi)始作為活動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，車輪向后移動(dòng)，摩擦力向前，摩擦力推動(dòng)車體前進(jìn)。
2、前輪
啟動(dòng)時(shí)，自行車的前輪相對(duì)于地面向前移動(dòng)，因此前輪上的地面摩擦是向后的。無(wú)論垂直方向的力如何，只有水平方向受力分析
狀態(tài)二：勻速前進(jìn)
當(dāng)自行車在勻速向前走的時(shí)候，車子的受力是平衡的，驅(qū)動(dòng)力與摩擦力都相互的抵消掉了，前后輪的摩擦力的方向是完全相反的但是大小是相同的。
狀態(tài)三：勻速爬坡
爬坡時(shí)可以將所受的力分解為水平方向的分力和豎直方向的分力。
狀態(tài)四：下坡
下坡時(shí)后輪速度小于車速，所以后輪隨著汽車向前移動(dòng)，在這一點(diǎn)上，兩個(gè)輪子都是從動(dòng)輪。在車輪與地面的接觸點(diǎn)，摩擦方向后，前輪總是向后。其受力情況與車體爬坡時(shí)情況類似，參照爬坡時(shí)受力分析。
后輪沿著汽車的方向向前移動(dòng)。其轉(zhuǎn)速小于車速，兩個(gè)輪子都是從動(dòng)狀態(tài)。在滑下的過(guò)程中，車身的摩擦力為：與運(yùn)動(dòng)方向相反的阻力方向。
垂直于斜面方向受力平衡：
平行于斜面方向（以向下為正）：
狀態(tài)五：剎車
在比較粗糙的地面上前進(jìn)時(shí)時(shí)：如果只使用剎車種的前制動(dòng)器，很容易前翻，因?yàn)檎嚨闹匦臅?huì)比較高。如果只使用后制動(dòng)器就會(huì)不會(huì)讓重心升高，也不會(huì)發(fā)生前翻。且自行車與地面接觸的摩擦力相對(duì)較大時(shí)更容易前進(jìn)。
如果人體可以與自行車的位置不會(huì)發(fā)生改變的情況下，在高速前進(jìn)的狀態(tài)下突然制動(dòng)前置剎車更容易讓人前翻。在摩擦力比較小的路況上如冰面，雪后路面等，前輪與后輪是不在同一線路上行駛時(shí)，制動(dòng)會(huì)很容易出現(xiàn)打橫，尤其雙人自行車更是如此，因?yàn)榍昂筝喌牡妮S心較遠(yuǎn)。
1.使用前剎前后輪受力的對(duì)比分析，受力情況如圖6-4所示：
此時(shí)機(jī)車整體的受力分析如圖6-5所示：
2.使用后剎時(shí)，剎車安裝于后輪處，以后輪為研究對(duì)象，緊急剎車時(shí)后輪一般會(huì)向前行駛一段距離，受到地面向后摩擦的影響，自行車停止前行
當(dāng)前輪作為研究對(duì)象時(shí)，前輪會(huì)在后輪的驅(qū)動(dòng)下向前被動(dòng)滾動(dòng)前進(jìn)，同時(shí)會(huì)受到地面和車輪向后滾動(dòng)的摩擦。前后輪的受力情況及整車受力情況如圖6-6所示
此時(shí)整車的受力分析如圖6-7所示
6.4基于有限元分析的車架強(qiáng)度分析
有限元分析是利用近似數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析和仿真。將被求解的物體看成一個(gè)獨(dú)立物體，對(duì)其添加約束后，進(jìn)行受力問(wèn)題的求解。利用的物理系統(tǒng)很像數(shù)學(xué)的方法模擬，這種數(shù)值分析方法是克拉夫教授提出來(lái)的，生動(dòng)地描述為“有限元法=瑞利-里茲法+分段函數(shù)”。也就是說(shuō)，有限元法是瑞利-里茲法的局部化。在20世紀(jì)60年代初就有了這種結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法，發(fā)展至今應(yīng)用也變得極為廣泛，是一種很實(shí)用的，很快的將函數(shù)定義在簡(jiǎn)單的幾何形狀上的方法，這也是它的比其他方法優(yōu)秀的原因之一。
車架的受力分析采用有限元分析，車架的材料選擇鋼材，將前立柱與后輪軸為固定約束，在兩座椅位置上各施加500N的力，求解得出車架的最大承受力
（設(shè)計(jì)） 第7章 渲染圖及模擬實(shí)景圖展示
第7章 渲染圖及模擬實(shí)景圖展示
7.1行星輪增速雙人自行車渲染圖展示
7.2行星輪增速機(jī)構(gòu)展示
（設(shè)計(jì)） 結(jié)論
結(jié) 論
在本課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)于自行車有了更深的了解，得到了知識(shí)的積累，對(duì)自行車有了新的體驗(yàn)，慢慢開(kāi)始認(rèn)識(shí)各類零件，了解人體與機(jī)械之間的關(guān)系，經(jīng)歷了幾個(gè)月的時(shí)間，在這個(gè)學(xué)習(xí)的過(guò)程之中，我發(fā)現(xiàn)只有真正的踏入實(shí)踐之中才能將理論與實(shí)踐相結(jié)合。在不斷的研究學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到了許許多多的問(wèn)題與疑問(wèn)，在老師的耐心幫助和指導(dǎo)下都一樣一樣的解決了，這個(gè)自主學(xué)習(xí)的過(guò)程非常漫長(zhǎng)讓我感受頗多，在這個(gè)過(guò)程中真正的讓我自身學(xué)習(xí)和進(jìn)步，這個(gè)過(guò)程是極為可貴的非常珍貴。
此次課題的行星輪增速雙人自行車其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，操作方式與普通雙人自行車無(wú)較大差異，外觀改變較大，相對(duì)于市面的雙人自行車更具有吸引力，有更加快的速度，會(huì)深受自行車愛(ài)好者的喜愛(ài)。主要進(jìn)行了以下方面的設(shè)計(jì)：
1.行星輪增速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；
2.行星輪增速機(jī)構(gòu)的三維建模；
3.雙人自行車結(jié)構(gòu)及減震前叉的設(shè)計(jì)；
4.車體的受力分析；
此次設(shè)計(jì)工作就是為了針對(duì)于市場(chǎng)上大部分產(chǎn)品做出調(diào)整與改進(jìn)，使雙人自行車有更好的發(fā)展空間，本次調(diào)整有以下幾個(gè)方面：
1.提高自行車最大行駛速度；
2.雙人自行車傳統(tǒng)減震前叉的升級(jí)；
3.提高舒適性及安全；
這些方面是現(xiàn)今市場(chǎng)上雙人自行車主要存在的問(wèn)題，只要得到有效的改善才能跟緊時(shí)代的腳步，不被拉下差距，更好的創(chuàng)新與改進(jìn)才能讓我們的文明更加升華。
（設(shè)計(jì)） 致謝
致 謝
大學(xué)生活匆匆而過(guò)，轉(zhuǎn)眼間已臨近畢業(yè)。過(guò)去幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然辛苦但非常充實(shí)，也希望以此為我的大學(xué)生活畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。
圓滿的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì),心中有太多的感謝。 首先要感謝的是我畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師唐老師，唐老師是一個(gè)非常講究效率的人，對(duì)待事情認(rèn)真負(fù)責(zé)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)題到整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束，唐老師把每一個(gè)階段時(shí)間都規(guī)劃的非常細(xì)致，每個(gè)時(shí)間段都要完成任務(wù)，督促我一步步的完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，而不是拖到最后急于求成，使我能夠輕松的完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，同時(shí)，唐老師也讓我學(xué)到了很多畢業(yè)設(shè)計(jì)之外的東西，為即將步入社會(huì)的我增添了一份信心。
總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)讓我在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)以及實(shí)際動(dòng)手操作等實(shí)踐方面得到依次較好的提高，鍛煉了我多角度思考問(wèn)題、合理解決問(wèn)題以及對(duì)新事物的創(chuàng)新的能力，減少了剛剛畢業(yè)的學(xué)生與專業(yè)技術(shù)人員的距離，為我以后從事機(jī)械行業(yè)奠定了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)也讓我了解目前我們這個(gè)專業(yè)所處的位置。
最后非常感謝大連海洋大學(xué)對(duì)我的培育，母校指引了我人生的方向，使我更好的融入到社會(huì)，也讓我學(xué)到了更多的理論知識(shí)，使我能夠用知識(shí)武裝自己。也正是因?yàn)槟感?，我才能夠認(rèn)識(shí)這些在我迷茫時(shí)給我指明道路的人，我想帶著這份信心、帶著這份力量，一定能在未來(lái)創(chuàng)造出更好的成績(jī)。臨近畢業(yè)，我想借此機(jī)會(huì)，對(duì)幾年來(lái)指引我人生道路，照亮我前進(jìn)方向的各位機(jī)械工程系的恩師們說(shuō)一聲：未來(lái)我不會(huì)讓你們失望，我會(huì)帶著大海大的精神，一路向前。
（設(shè)計(jì)） 參考文獻(xiàn)
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