无链自行车传动系统设计(附件)
Chainless bicycle drivetrain designs中文Chainless bicycle drivetrain designs中文自行车是人们生活中最普遍和方便的交通工具，传动系统是自行车的关键。如今，市面上最流行的是链式自行车，它的传动系统由链条和链轮组成。虽然它拥有比较优越的性能，是目前结构最简单、最受大众的青睐的自行车，但也存在许多不可忽视的缺点，比如，骑行过程中容易脱链、传动效率不高、骑行噪声大等。本文将设计一款无链传动的自行车，它采用两组直齿锥齿轮代替原有的链条和链轮来进行传动，这种传动方式具有传动效率高、骑行速度快、骑行噪声小等优点。本文主要主要内容包括：齿轮参数的计算，传动系统的布局设计，整车造型设计，UG在自行车传动系统设计中的应用，基于UG的整车三维建模及三维运动仿真，通过运动仿真验证设计的合理性。关键词：无链自行车；齿轮传动；UG建模；3D运动仿真 目 录
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外无链自行车的发展现状 1
1.3本文主要研究内容 3
第二章 总体结构设计 4
2.1设计要求 4
2.2传动机构的选取 4
2.3折叠机构的选取 6
2.4制动机构的选取 7
2.5本章小结 7
第三章 无链自行车传动系统参数设计 8
3.1传动系统结构分析 8
3.2齿轮设计 9
3.2.1齿轮类型的选取 9
3.2.2齿轮的参数计算 9
3.3轴设计 17
3.3.1轴的结构分析 17
3.3.2 轴的强度计算 18
3.4 滚动轴承的选取 19
3.4.1滚动轴承构造 19
3.4.2滚动轴承类型的选择 20
3.5键的选取 21
3.6本章小结 21
第四章 无链自行车三维建模及运动仿真 22
4.1 UG软件介绍 22
4.2 UG软件特点 22
4.3无链自行车典型部件的三维建模 22
4.3.1 齿轮建模 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
/> 3.4.1滚动轴承构造 19
3.4.2滚动轴承类型的选择 20
3.5键的选取 21
3.6本章小结 21
第四章 无链自行车三维建模及运动仿真 22
4.1 UG软件介绍 22
4.2 UG软件特点 22
4.3无链自行车典型部件的三维建模 22
4.3.1 齿轮建模 22
4.3.2折叠车架建模 25
4.3.3车轮建模 27
4.4 无链自行车的整车三维模型 29
4.5 基于UG的无链自行车运动仿真 29
4.5.1 UG仿真功能介绍 29
4.5.2 UG的仿真流程 30
4.5.3无链自行车传动仿真过程 30
第五章 全文总结 34
5.1 论文总结 34
5.2 论文中尚存在的不足之处 34
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
最原始的自行车诞生于19世纪初，最初的自行车由于技术不发达，在设计上很不完善，属于单纯依靠人力的自行车。它没有传动系统，只能通过脚蹬地面来驱动。后经过众多设计者们的不断研发，到19世纪末期，自行车已经拥有了基本完善的结构，并且采用了链式传动系统。之后链式自行车开始走进千家万户，成为人们生活中便捷的交通工具。[1]
进入21世纪后由于汽车产业的高速发展，小轿车也逐渐进入人们的日常生活，并且由于生活节奏的明显加快，人们对代步工具的要求也越来越高。自行车似乎被人们淡忘，然而近几年来，由于私家车的激增，带来的拥堵、污染及长期驾车引起的体质下降等问题，让绿色环保的自行车又重新引起人们的关注。它清洁无污染，在响应低碳环保的同时又能让骑乘者得到健身的机会。[2]
如今市面上主流自行车的传动方式依然延续着最初的链式传动，它具有制造简单、价格低廉、便于维修等优点。虽然它有着诸多优点，但它的缺点也是不可忽视的，链条需要润滑，容易弄脏衣物，容易脱链，传动效率较低，并且在骑行过程中噪声较大。尤其在都市交通日益拥挤的今天，这些缺点给人们带来的不便就显得尤为明显。你可以想象一下，当你骑着自行车穿梭在人流中，链条突然脱落，此时原本便捷的交通工具却变成了累赘。而且在如今社会，人们生活水平都普遍较高，机动车的停放已然是公认的世界难题，而普通的链式自行车体型并不小巧，这使得自行车的停放也成为一个难题。在这种情况下，设计一款比普通自行车更加小巧轻便、省力的新型自行车是十分必要的。
于是，集环保、健身、娱乐于一身的无链折叠式自行车应运而生，这种新型的自行车采用无链传动系统，由于没有链条，人们无需担心在骑行中会突然脱链；另外这种新型自行车可以折叠，大大减小了车身体积，可以随意携带，人们不用再到处寻找能停放自行车的地方，在如今这快节奏的生活中给人们带来的便捷是十分巨大的。
1.2国内外无链自行车的发展现状
价格低廉、结构简单的链式传动自行车在我国赢得了许多民众的认可，是我国目前销量最广的自行车类型，在国内的普及程度十分之高。[1] 相比之下，其他类型的自行车，像齿轮传动和带传动以及曲柄连杆机构传动的自行车在我国并不多见，这些类型的自行车由于其高昂的价格，而且它的关键零件一般都是专用的，损坏了之后不便于维修。在国内基本只有自行车狂热爱好者才会拥有。
虽然链式传动的自行车凭借着诸多优点赢得了很多人的喜爱，但它存在的缺点仍激励着众多的设计者去研发各种新型的自行车，这既可以给社会创造价值、给大众带来便捷，又能激发设计者的创新精神。
经过众多设计者的不懈努力，各种类型的无链式自行车诞生了。2005年历经数年研发的北京的乔特自行车有限公司，推出了一款获得国家专利的无链杠杆机构传动的自行车；2009年的卜云峰等人，在查阅众多资料后，研发设计了一款四连杠杆机构传动的无链自行车，由于结构过于复杂，传动机构难以应用到折叠自行车上；2012年阚海辉通过对原有链式自行车进行改造，设计了一款荣获国家专利的变速锥齿轮传动的无链自行车。[2]
相比无链自行车在国内的发展状况，在一些发达国家，例如美国和日本,他们无链自行车的发展状况就相对较好。齿轮传动和带传动形式的自行车均得到适当的普及。早在2008年之前，美国自行车巨头Trek就宣布旗下的两款无链自行车将于2008年底推出。Trek公司的自行车品牌经理Eric Bjorling曾经表示：他们的无链自行车采均用优质的碳纤维传送带进行传动，质量轻而且耐用，无需担心会打滑、生锈以及链条上的润滑油可能弄脏衣物等问题。[4]
以人为本，从生物力学特性方面着手，对行驶中的自行车进行力学分析，这是近几年来国内外自行车领域新的发展方向，为此国外一些研究人员，专门探讨了“骑行生物力学”研究人们骑自行车时，如何才能省力。无独有偶，在国内知名学者邓国光，也从力学角度对自行车骑行者的蹬踏方式进行了详细的研究，并通过测试得出数据，研究出蹬踏角度和曲柄旋转角度之间的关系。[1]
传动
第一章 绪论 1
1.1选题的目的和意义 1
1.2国内外无链自行车的发展现状 1
1.3本文主要研究内容 3
第二章 总体结构设计 4
2.1设计要求 4
2.2传动机构的选取 4
2.3折叠机构的选取 6
2.4制动机构的选取 7
2.5本章小结 7
第三章 无链自行车传动系统参数设计 8
3.1传动系统结构分析 8
3.2齿轮设计 9
3.2.1齿轮类型的选取 9
3.2.2齿轮的参数计算 9
3.3轴设计 17
3.3.1轴的结构分析 17
3.3.2 轴的强度计算 18
3.4 滚动轴承的选取 19
3.4.1滚动轴承构造 19
3.4.2滚动轴承类型的选择 20
3.5键的选取 21
3.6本章小结 21
第四章 无链自行车三维建模及运动仿真 22
4.1 UG软件介绍 22
4.2 UG软件特点 22
4.3无链自行车典型部件的三维建模 22
4.3.1 齿轮建模 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
/> 3.4.1滚动轴承构造 19
3.4.2滚动轴承类型的选择 20
3.5键的选取 21
3.6本章小结 21
第四章 无链自行车三维建模及运动仿真 22
4.1 UG软件介绍 22
4.2 UG软件特点 22
4.3无链自行车典型部件的三维建模 22
4.3.1 齿轮建模 22
4.3.2折叠车架建模 25
4.3.3车轮建模 27
4.4 无链自行车的整车三维模型 29
4.5 基于UG的无链自行车运动仿真 29
4.5.1 UG仿真功能介绍 29
4.5.2 UG的仿真流程 30
4.5.3无链自行车传动仿真过程 30
第五章 全文总结 34
5.1 论文总结 34
5.2 论文中尚存在的不足之处 34
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1选题的目的和意义
最原始的自行车诞生于19世纪初，最初的自行车由于技术不发达，在设计上很不完善，属于单纯依靠人力的自行车。它没有传动系统，只能通过脚蹬地面来驱动。后经过众多设计者们的不断研发，到19世纪末期，自行车已经拥有了基本完善的结构，并且采用了链式传动系统。之后链式自行车开始走进千家万户，成为人们生活中便捷的交通工具。[1]
进入21世纪后由于汽车产业的高速发展，小轿车也逐渐进入人们的日常生活，并且由于生活节奏的明显加快，人们对代步工具的要求也越来越高。自行车似乎被人们淡忘，然而近几年来，由于私家车的激增，带来的拥堵、污染及长期驾车引起的体质下降等问题，让绿色环保的自行车又重新引起人们的关注。它清洁无污染，在响应低碳环保的同时又能让骑乘者得到健身的机会。[2]
如今市面上主流自行车的传动方式依然延续着最初的链式传动，它具有制造简单、价格低廉、便于维修等优点。虽然它有着诸多优点，但它的缺点也是不可忽视的，链条需要润滑，容易弄脏衣物，容易脱链，传动效率较低，并且在骑行过程中噪声较大。尤其在都市交通日益拥挤的今天，这些缺点给人们带来的不便就显得尤为明显。你可以想象一下，当你骑着自行车穿梭在人流中，链条突然脱落，此时原本便捷的交通工具却变成了累赘。而且在如今社会，人们生活水平都普遍较高，机动车的停放已然是公认的世界难题，而普通的链式自行车体型并不小巧，这使得自行车的停放也成为一个难题。在这种情况下，设计一款比普通自行车更加小巧轻便、省力的新型自行车是十分必要的。
于是，集环保、健身、娱乐于一身的无链折叠式自行车应运而生，这种新型的自行车采用无链传动系统，由于没有链条，人们无需担心在骑行中会突然脱链；另外这种新型自行车可以折叠，大大减小了车身体积，可以随意携带，人们不用再到处寻找能停放自行车的地方，在如今这快节奏的生活中给人们带来的便捷是十分巨大的。
1.2国内外无链自行车的发展现状
价格低廉、结构简单的链式传动自行车在我国赢得了许多民众的认可，是我国目前销量最广的自行车类型，在国内的普及程度十分之高。[1] 相比之下，其他类型的自行车，像齿轮传动和带传动以及曲柄连杆机构传动的自行车在我国并不多见，这些类型的自行车由于其高昂的价格，而且它的关键零件一般都是专用的，损坏了之后不便于维修。在国内基本只有自行车狂热爱好者才会拥有。
虽然链式传动的自行车凭借着诸多优点赢得了很多人的喜爱，但它存在的缺点仍激励着众多的设计者去研发各种新型的自行车，这既可以给社会创造价值、给大众带来便捷，又能激发设计者的创新精神。
经过众多设计者的不懈努力，各种类型的无链式自行车诞生了。2005年历经数年研发的北京的乔特自行车有限公司，推出了一款获得国家专利的无链杠杆机构传动的自行车；2009年的卜云峰等人，在查阅众多资料后，研发设计了一款四连杠杆机构传动的无链自行车，由于结构过于复杂，传动机构难以应用到折叠自行车上；2012年阚海辉通过对原有链式自行车进行改造，设计了一款荣获国家专利的变速锥齿轮传动的无链自行车。[2]
相比无链自行车在国内的发展状况，在一些发达国家，例如美国和日本,他们无链自行车的发展状况就相对较好。齿轮传动和带传动形式的自行车均得到适当的普及。早在2008年之前，美国自行车巨头Trek就宣布旗下的两款无链自行车将于2008年底推出。Trek公司的自行车品牌经理Eric Bjorling曾经表示：他们的无链自行车采均用优质的碳纤维传送带进行传动，质量轻而且耐用，无需担心会打滑、生锈以及链条上的润滑油可能弄脏衣物等问题。[4]
以人为本，从生物力学特性方面着手，对行驶中的自行车进行力学分析，这是近几年来国内外自行车领域新的发展方向，为此国外一些研究人员，专门探讨了“骑行生物力学”研究人们骑自行车时，如何才能省力。无独有偶，在国内知名学者邓国光，也从力学角度对自行车骑行者的蹬踏方式进行了详细的研究，并通过测试得出数据，研究出蹬踏角度和曲柄旋转角度之间的关系。[1]
传动
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