【論文】自行車造型畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、【論文】自行車造型畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 摘 要在制圖軟件中solidworks軟件自上而下方法的研究已成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn)逐漸成為一種趨勢(shì)在 solidworks環(huán)境中 通過產(chǎn)品 部件和零件三者之間參數(shù)關(guān)聯(lián) 采用一種基于裝配約束的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)部件的參數(shù)化建模 闡述了這種參數(shù)化設(shè)計(jì)方法中的關(guān)鍵技術(shù) 包括產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的劃分 尺寸分析 關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì) 基于布局草圖的和方程式的添加 運(yùn)用部件參數(shù)化設(shè)計(jì)方法構(gòu)建了一個(gè) solidorks 部件庫 采用這種方法 有利于產(chǎn)品的修改和系列化 提高設(shè)計(jì)效率abstractin drawing software the method of top-down design re

2、search has become the focus of research and development top-down and gradually become a trend the thesis discusses the parametric modeling method of component s completed by adopting the parametric method based o n assembly constraint through t heir parametric links of product component s and part s

3、 under the solidworks meanwhile it introduces the key technique of this method including the partition of product structure dimension analysis relating design assembly design based on layout sketch and t he accession of equation the thesis creates a component s library in t he solidworks by using t

4、he method of parametric design for component s adopting t his method will be in favor of t he modification and serial design of a product and raise t he design efficiency based on a large number of domestic parametric design based on the literature bicycle of parametric design for example further di

5、scusses the development and the process parameters and according to the parametric process api design personnel from drawing work freed concentrate on selection and optimal design parameters improve product quality shorten the product design cyclekeywordssolidworksassembly constraint top-downcompone

6、nt s librarybicycle 第一章 緒論11自行車的行業(yè)自行車歷史淵源久長(zhǎng)據(jù)史料文字記載大約公元前2300年中國(guó)埃及印度都出現(xiàn)過人類原始的自行車雛形意大利龐貝城中的壁畫是最早的圖形記載世界上第一輛真正的自行車是由法國(guó)人米狄德西福拉克于1790年發(fā)明的兩輪腳蹬自行車鏈條式驅(qū)動(dòng)裝置的發(fā)明者是英國(guó)人丁斯塔利和勞森1888年英國(guó)人鄧洛普將實(shí)心輪胎改為充氣輪胎使行駛較為輕便自行車的發(fā)展從車型看20世紀(jì)60年代初期以普遍車輕便車為主到70年代開始流行小輪車80年代則是山地車的天下而近10年來的世界自行車市場(chǎng)結(jié)合城市輕便車和山地車兩者優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)的混合型自行車隨著全球環(huán)保綠色浪潮的興起以及人們由于

7、生活節(jié)奏加快而對(duì)交通工具速度上的要求進(jìn)一步提升自行車市場(chǎng)向高檔化方向的發(fā)展已成為全球自行車行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)目前我國(guó)共有自行車整車廠和零件廠1081家自行車整車廠數(shù)量占行業(yè)企業(yè)總數(shù)的13整個(gè)自行車行業(yè)國(guó)有三資和組裝型企業(yè)三足鼎立年生產(chǎn)能力為6000多萬輛經(jīng)過80多年的發(fā)展我國(guó)自行車行業(yè)取得了驕人的進(jìn)步自行車的款式和種類不斷得到豐富目前行業(yè)產(chǎn)品范圍主要包括各種類型檔次功能的自行車助力自行車童車與各類自行車零件今年來一些自行車生產(chǎn)廠挖掘生產(chǎn)潛力開發(fā)了各類健身車健身器材等同時(shí)產(chǎn)品品種擺脫了單一的普通車生產(chǎn)發(fā)展為載重車輕便車運(yùn)動(dòng)車賽車山地車城市車等6大系列上萬個(gè)規(guī)格樣式采用的材料從單一的鋼材逐步發(fā)展鋁

8、合金工程塑料與碳纖維復(fù)合材料等同時(shí)自行車零件品種顯著增加檔次提高較快12選題依據(jù)與研究意義自行車從發(fā)明伊始就是一種最普及的大眾化的輕便交通工具其造價(jià)低廉維修簡(jiǎn)單使用方便無污染深受人們喜愛至今它仍然是一些國(guó)家的城市和農(nóng)村的重要交通工具而自行車的用途已由單一的代步載貨工具向娛樂健身旅游等方向發(fā)展如何設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理騎車輕快美觀舒適的自行車成為當(dāng)前各自行車生產(chǎn)廠家熱切關(guān)心的問題自下而上設(shè)計(jì)法是比較傳統(tǒng)的方法先設(shè)計(jì)并造型零件然后將之插入裝配體接著使用配合來定位自行車參數(shù)零件若想更改零件必須單獨(dú)編輯零件這些更改可以在裝配體中看見自上而下法在solidworks也成關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)是指在裝配體的布局草圖上布置設(shè)計(jì)信

9、息然后把信息傳遞到下級(jí)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)從開始就把零部件作為系統(tǒng)的一部分并考慮零部件之間的相互作用隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行更為的細(xì)節(jié)信息成為可能并被包含到設(shè)計(jì)當(dāng)中通過在一個(gè)布局草圖中表達(dá)整體設(shè)計(jì)意圖就很容易做出正確的設(shè)計(jì)修改運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)完成自行車骨架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)同時(shí)利用solidworks的建模功能建立三維模型最后應(yīng)用solidworks的運(yùn)動(dòng)仿真功能使得自行車設(shè)計(jì)直觀快捷高效該技術(shù)在機(jī)械工程化工設(shè)備汽車制造等很多領(lǐng)域有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值solidworks是美國(guó)solidworks公司的一款高性能三維機(jī)械設(shè)計(jì)提供了一個(gè)方便的可視化平臺(tái)設(shè)計(jì)創(chuàng)建自行車的三維模型把整個(gè)自行車系統(tǒng)拆分成相互獨(dú)立且整體統(tǒng)一的模

10、塊模塊內(nèi)部的零件又可以實(shí)現(xiàn)互換的柔性化裝配13 課題的研究及研究現(xiàn)狀近年來關(guān)于自行車設(shè)計(jì)和以及在對(duì)solidworks的力學(xué)分析國(guó)內(nèi)外在這些方面的不斷的研究對(duì)于自行車方面的研究國(guó)內(nèi)主要有王建華1等人對(duì)運(yùn)動(dòng)自行車整個(gè)車架結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計(jì)讓運(yùn)動(dòng)自行車適應(yīng)人體的特征從而發(fā)揮騎車者體能技術(shù)發(fā)揮謝慶森林俊聰2等人在基于proe的自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)主要是縮短自行車設(shè)計(jì)的周期提高自行車設(shè)計(jì)的水平提出了自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)理論闡述了系統(tǒng)的構(gòu)建原理和系統(tǒng)框架張祥林鄧?yán)?等人研究面向裝配的自行車cad系統(tǒng)研究其為了提高自行車設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量而基于ug 建立了自行車cad 系統(tǒng) 引入了參數(shù)化模板和裝配接口模型還闡述了參數(shù)

11、化建模自動(dòng)裝配干涉檢查等關(guān)鍵技術(shù)在該系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)陳東祥胡冬梅4的碩士論文基于proengineer的自行車參數(shù)化計(jì)系統(tǒng)中是對(duì)當(dāng)前我國(guó)cad技術(shù)應(yīng)用日益普及和推廣而自行車cad二次開發(fā)相對(duì)落后的現(xiàn)狀利用proengineer提供的二次開發(fā)工具protoolkit和visualc60的集成開發(fā)環(huán)境對(duì)proengineer進(jìn)行二次開發(fā)建立了一個(gè)快速的自行車設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用三維造型技術(shù)與參數(shù)化設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法通過protoolkit應(yīng)用程序設(shè)計(jì)模塊進(jìn)入自行車零件模型庫對(duì)零件模型進(jìn)行調(diào)用修改再生等操作從而實(shí)現(xiàn)自行車產(chǎn)品的快速設(shè)計(jì)林霜5的論文主要研究與分析自行車設(shè)計(jì)中的人機(jī)因素從人機(jī)工程學(xué)的角度出發(fā)對(duì)自行車設(shè)

12、計(jì)的發(fā)展自行車設(shè)計(jì)中人的因素和自行車設(shè)計(jì)人機(jī)關(guān)系進(jìn)行分析和研究利用三維造型軟件設(shè)計(jì)出自行車借助人機(jī)分析軟件結(jié)合自行車結(jié)構(gòu)和人的因素進(jìn)行分析自行車設(shè)計(jì)的合理性和舒適性針對(duì)自行車的設(shè)計(jì)建立了基于ug的專用cad系統(tǒng)通過對(duì)自行車零部件進(jìn)行abc分析和幾何形狀分析建立了描述產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的參數(shù)化模板創(chuàng)建了完善的零部件數(shù)據(jù)庫開發(fā)了不同款式自行車車架的快速設(shè)計(jì)模塊和零部件自動(dòng)裝配模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品配置模具明細(xì)表以及其它產(chǎn)品相關(guān)信息的管理快速生成工程圖有效地指導(dǎo)分析和生產(chǎn)并為知識(shí)的再利用提供基礎(chǔ)以兒童為中心的前提下提出了兒童參與設(shè)計(jì)的方式分析了兒童參與自行車設(shè)計(jì)的組織過程并構(gòu)建了兒童自行車用戶參與設(shè)計(jì)的任務(wù)模型和思

13、維模型對(duì)兒童參與設(shè)計(jì)中界面的設(shè)計(jì)依兒童年齡層次不同提出了不同的設(shè)計(jì)指導(dǎo)意見 實(shí)踐部分對(duì)兒童自行車進(jìn)行了模塊化的劃分歸納出適于兒童參與設(shè)計(jì)的基本模塊部分建立了兒童自行車個(gè)性化設(shè)計(jì)的基本模塊庫與個(gè)性化模塊庫在研究模塊化設(shè)計(jì)和概念化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之上針對(duì)自行車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)探討了自行車的模塊化概念設(shè)計(jì)的理論和實(shí)現(xiàn)分析了自行車模塊化概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并把該系統(tǒng)拆分成3個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫自行車模塊化數(shù)據(jù)庫用戶交互接口1具有強(qiáng)大的實(shí)體建模功能和直觀的windows用戶界面2具有獨(dú)特的特征管理員歷史樹3雙向關(guān)聯(lián)的尺寸驅(qū)動(dòng)機(jī)制4支持internet 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享5提供了vbvba 宏記錄 visual

14、cdelphi等支持ole object linking and embedding 對(duì)象鏈接與嵌入 或comcomponentobject model組件對(duì)象模型的開發(fā)語言接口用于solidworks 的二次開發(fā)創(chuàng)建出用戶定制的專用solidworks 功能模塊雖然solidworks 所提供的功能非常強(qiáng)大但要使其在我國(guó)企業(yè)中真正發(fā)揮作用使常用的或重復(fù)的任務(wù)自動(dòng)化提高效率就必須對(duì)其進(jìn)行本地化專業(yè)化的二次開發(fā)工作而且這在虛擬工程中也是十分必要的22自上而下設(shè)計(jì)的概念和方法solidworks的設(shè)計(jì)方法有兩種自下而上設(shè)計(jì)和自上而下設(shè)計(jì)com上特點(diǎn)自下而上設(shè)計(jì)是指獨(dú)立于裝配體設(shè)計(jì)的零件并把這些零件

15、組裝成裝配體通常創(chuàng)建完成裝配體后會(huì)發(fā)現(xiàn)模型不符合要求只有手工調(diào)整每一個(gè)相關(guān)模型隨著裝配數(shù)量的增加檢測(cè)和更正這些錯(cuò)誤會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間如果出現(xiàn)重大設(shè)計(jì)變更就會(huì)影響到大量零部件必須手工辨別和修正每一個(gè)零部件來滿足設(shè)計(jì)的調(diào)整所以這種設(shè)計(jì)方法一般應(yīng)用在已有的產(chǎn)品的建?；蛘邩?biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)自下而上設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)自下而上設(shè)計(jì)方法是最基本的設(shè)計(jì)方法首先單獨(dú)設(shè)計(jì)零件然后由零件組裝裝配體裝配體驗(yàn)證通過后生成工程圖簡(jiǎn)單由于零部件單獨(dú)設(shè)計(jì)彼此之間沒有相互關(guān)聯(lián)參考所以建模簡(jiǎn)單不容易出錯(cuò)即使出現(xiàn)錯(cuò)誤也容易判斷和修改對(duì)硬件要求低零部件之間沒有關(guān)聯(lián)參考修改局限于單個(gè)零件或裝配體所以運(yùn)算量比較小對(duì)于硬件的要求相對(duì)較低自下而上設(shè)計(jì)缺點(diǎn)

16、不符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程自下而上設(shè)計(jì)流程與產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程整好相反因此不適合進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)局限性強(qiáng)設(shè)計(jì)修改局限于單個(gè)零部件不能總攬全局進(jìn)行設(shè)計(jì)和修改修改單個(gè)零部件后相關(guān)零部件不能自動(dòng)更新需要進(jìn)行手工干預(yù)完全融合到產(chǎn)品研發(fā)中自上而下的設(shè)計(jì)方法就是從整機(jī)分系統(tǒng)子系統(tǒng)等不同的父子模塊按順序入手按照實(shí)際裝配的工藝過程綜合考慮各個(gè)模塊之間的約束因素最后逐層將詳細(xì)設(shè)計(jì)動(dòng)作分解到每個(gè)零件的設(shè)計(jì)方法全局性強(qiáng)總圖修改后設(shè)計(jì)變更能自動(dòng)傳遞到相關(guān)零部件從而保證設(shè)計(jì)一致效率高一處修改而全局變化在系列零件設(shè)計(jì)中效率更高主參數(shù)修改零部件自動(dòng)更新所有工程圖自動(dòng)更新一套新的產(chǎn)品數(shù)據(jù)自動(dòng)生成現(xiàn)在用幾個(gè)小時(shí)就能完成原來幾周的工作量復(fù)雜零部

17、件之間有大量的關(guān)聯(lián)參考會(huì)增加零部件的復(fù)雜度有時(shí)候甚至因?yàn)檎也坏絽⒖荚搭^而無法修改對(duì)工程師要求高由于參考關(guān)聯(lián)復(fù)雜要求工程師能夠熟練操作軟件熟悉產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程和變化趨勢(shì)對(duì)總工程師的要求更高如果初始布局不合理則需要進(jìn)行大量修改甚至因?yàn)闊o法修改而導(dǎo)致整體崩潰對(duì)硬件要求高關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)帶來大量關(guān)聯(lián)計(jì)算尤其是總圖的更新會(huì)導(dǎo)致全部相關(guān)零部件自動(dòng)更新對(duì)于計(jì)算solidworks的設(shè)計(jì)方法主要分為三類關(guān)聯(lián)參考外部參考法和布局下面分別進(jìn)行介紹關(guān)聯(lián)參考法是基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法它通過零部件之間的關(guān)聯(lián)參考來傳遞設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)從而達(dá)到修改一個(gè)零部件則相關(guān)零部件根據(jù)關(guān)聯(lián)自動(dòng)更新的目的優(yōu)點(diǎn)關(guān)聯(lián)參考方便快捷可以同步更新缺點(diǎn)關(guān)聯(lián)是單向的并且當(dāng)關(guān)聯(lián)應(yīng)

18、用范圍主要應(yīng)用在部件級(jí)關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)盡量控制在一定的范圍內(nèi)這樣容易進(jìn)行控制和修改2外部參考法即主零件法在一個(gè)主零件中完成整體設(shè)計(jì)然后使用多體或分割的方法將主零件分解為多個(gè)局部并傳遞到單獨(dú)的零部件中對(duì)分解后的零件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)最后在裝配體內(nèi)進(jìn)行匯總以完成設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)所有相關(guān)零部件在同一個(gè)主零件中完成這樣就不會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的關(guān)聯(lián)參考并且修改容易缺點(diǎn)如果零部件之間有復(fù)雜的相互運(yùn)動(dòng)或者零部件非常多這樣設(shè)計(jì)就很困難適用范圍零部件之間的關(guān)聯(lián)非常多而且復(fù)雜部件之間相互沒有運(yùn)動(dòng)在這種情況下如果使用關(guān)聯(lián)參考首先根據(jù)初始參數(shù)在裝配體內(nèi)進(jìn)行總體布局也可以稱之為骨架模型繪制布局草圖定義草圖塊同時(shí)完成圖塊間的裝配關(guān)系驗(yàn)證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正

19、確后開始建立零部件的虛擬結(jié)構(gòu)把主要參數(shù)和結(jié)構(gòu)形狀傳遞到相應(yīng)的零部件中然后把設(shè)計(jì)任務(wù)包含設(shè)計(jì)信息的子裝配體分派到項(xiàng)目組成員手中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)當(dāng)詳細(xì)設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行匯總生成總裝配體驗(yàn)證完成后生成相應(yīng)的工程圖在需要修改設(shè)計(jì)時(shí)通過修改總體布局所有相關(guān)零件會(huì)自動(dòng)更新優(yōu)點(diǎn)符合傳統(tǒng)產(chǎn)品開發(fā)流程設(shè)計(jì)具有全局觀總圖修改所有相關(guān)零件自動(dòng)更新缺點(diǎn)關(guān)聯(lián)參考復(fù)雜對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)整體實(shí)力和圖檔管理能力要求高適用范圍模塊化傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)和有復(fù)雜機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)自行車除了作為一種交通工具還具有健身娛樂競(jìng)賽等多方面功能隨著高新技術(shù)的不斷提高運(yùn)用越來越廣泛功能越來越完備出現(xiàn)了水陸兩用自行車多檔變速自行車登山越野自行車等多功能型自行車 1

20、多檔變速自行車變速裝置的形式很多內(nèi)裝外裝手動(dòng)無級(jí)變速電氣式自動(dòng)無級(jí)變速流體變速細(xì)繩式帶式隨動(dòng)式離合器式磁力式連桿式摩擦離合器式摩擦板式離心力式異型電機(jī)式柱塞式和諧傳動(dòng)行星齒輪式照相機(jī)光圈式改變鏈輪徑凸輪偏心式 帶行星齒輪和鏈輪 橡膠變速式滾珠螺絲變速等等外裝變速器直接接觸外部空間變速的范圍較大多用于山地車內(nèi)裝變速器暗藏于后花鼓中由于設(shè)計(jì)的空間有限變速的范圍較有限一般用于城市內(nèi)騎行的輕便車森威系列中的摩擦式換檔變速器采用低接觸式走線方式和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)前后自動(dòng)定位定檔工ndex調(diào)速它選用高強(qiáng)度的壓鑄鋁塑脂件采用旋轉(zhuǎn)手柄gd型飛輪具有預(yù)撥功能使得工ndex系統(tǒng)達(dá)到平順準(zhǔn)確的變速性能最新產(chǎn)品中還有通過

21、電腦感應(yīng)和微型馬達(dá)來自動(dòng)進(jìn)行變速的全自動(dòng)內(nèi)變速系統(tǒng)通過變速把上的電腦液晶flght deck電子顯示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)顯示時(shí)間平均速度騎行總距離等17種的功能 2 山地自行牟山地自行車適于行駛在不平整的路面上由bertone公司和通用 gm 的子公司歐寶聯(lián)合開發(fā)的山地自行車用一根管材構(gòu)成的龍骨代替了傳統(tǒng)的四邊形車架此車將后輪車鏈連接腳蹬子的中軸作成一體減震器安裝在鎂管中從而使得24速換檔機(jī)構(gòu)中的鏈條張緊力不受到車輪跳動(dòng)的影響解決了后懸掛系統(tǒng)的自行車經(jīng)常遇到的問題 3 遭震賽車在登山自行車下坡賽車上為了降低自行車車輛重量發(fā)揮乘騎者的最大極限提高耐沖擊性普遍采用高性能的前后叉避震設(shè)計(jì)懸吊式后避震系統(tǒng)和彈簧壓

22、迫式的傳動(dòng)系統(tǒng)在把手避震座管立管等各部分均采用創(chuàng)新的材料使自行車的減震功能幾乎可以與機(jī)車相媲美同時(shí)為了減少抗風(fēng)阻系數(shù)以往管狀的車身已逐漸為扁平的設(shè)計(jì)所代替第四章車架造型設(shè)計(jì)自行車創(chuàng)新設(shè)計(jì)包括所示的各個(gè)方面本論文重點(diǎn)討論車架造型傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本章首先研究車架造型設(shè)計(jì)35人自行車系統(tǒng) 組成自行車的功能是供人騎行就發(fā)揮自行車的功能作用而言把人看作自行車的組成部分是完全合理的因此人在騎車時(shí)組成了人一車系統(tǒng)該人一車系統(tǒng)中的人一車界面關(guān)系可由圖來進(jìn)行分析圖31人與自行車的關(guān)系com支撐部件主要有車架前叉鞍座和車把等是自行車的構(gòu)架支撐部分將其他零部件固定在相互間正確的位置上保證自行車的整體性實(shí)現(xiàn)自行車的功

23、能從人機(jī)關(guān)系來看鞍座車把和車架等的位置和大小以及它們間的相互關(guān)系與騎車人的位置和肌肉的動(dòng)作有著性的設(shè)計(jì)參數(shù) 人與動(dòng)力接受部件關(guān)系 動(dòng)力接受部件主要是腳蹬和曲柄動(dòng)力是靠騎車人的雙腳踩在腳蹬上下肢運(yùn)動(dòng)的力使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生的為了使人省力和有舒適感必須在騎自行車人的體格和體力與自行車元件的尺寸關(guān)系上下功夫即研究人體下肢肌肉的收縮運(yùn)動(dòng)與曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)之間的能量轉(zhuǎn)換問題人與傳動(dòng)部件關(guān)系 傳動(dòng)部件主要是滾珠鏈條和鏈輪人的作用力是通過鏈條和鏈輪傳動(dòng)而帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而使自行車前移傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要有較高的傳動(dòng)效率和可靠性且有易操縱的變速機(jī)構(gòu)保證較高的傳動(dòng)效率才能使人用一定的肌力而獲得較大的輸出功率 人與工作部件關(guān)

24、系 工作部件就是車輪即車圈輪胎等絕大部分輪胎是充氣的少數(shù)是實(shí)心的車輪一方面把騎車人的肌肉力量有效地轉(zhuǎn)換為同地面接觸而向前運(yùn)動(dòng)的力另一方面將騎車人的握力轉(zhuǎn)換為與接地部分所產(chǎn)生的剎車阻力在設(shè)計(jì)自行車的各部分尺寸車閘及變速器等時(shí)應(yīng)該著眼于騎車人動(dòng)力傳動(dòng)工作的連貫性才可能設(shè)計(jì)出同騎車人手的大小或握力相適應(yīng)的閘把剎車力適當(dāng)?shù)能囬l才不會(huì)發(fā)生剎車阻力不夠而造成失誤現(xiàn)象 車架部件是構(gòu)成自行車的基本結(jié)構(gòu)體也是自行車的骨架和主體其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的車架就相當(dāng)于人的骨架有了車架才能選用安裝車輪等零件完成整車設(shè)計(jì)車架為了減輕管重量提高強(qiáng)度其材料通常由鐵鋁合金等材料一般采用普通碳素銅管較高檔的自行車采

25、用低合金鋼管制造為了減少快速行駛的阻力有的自行車還采用流線型的鋼管經(jīng)過焊接組合而成根據(jù)管材的長(zhǎng)短構(gòu)成的角度等影響整體自行車的特性比如直線騎行較好的自行車易轉(zhuǎn)的自行車騎行舒暢的自行車等決定這些因素的很多都來自于車架同時(shí)車架的形狀決定了自行車的整體外觀類型和騎行性能自行車車架的結(jié)構(gòu)形式有很多但總體可以分為兩大類即男式車架和女式車架由于自行車是依靠人體自身的驅(qū)動(dòng)力和騎車技能而行駛的車架便成為承受自行車在行駛中所產(chǎn)生的沖擊載荷以及能否舒適安全地運(yùn)載人體的重要結(jié)構(gòu)體車架部件制造精度的優(yōu)劣將車把屬于自行車的導(dǎo)向部件乘者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡車把按形狀可分為平把下垂把上翹把等按使用時(shí)手

26、握的位置相對(duì)于把橫管的位置可分為前置式和后置式設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按不同的車種選擇合適的車把運(yùn)動(dòng)形自行車宜采用平把和下垂把以手前置式為宜前叉是自行車的導(dǎo)向部件之一前叉在自行車結(jié)構(gòu)中處于前方部位它的上端與車把部件相連車架部件與前管配合下端與前軸部件配合組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)車把和前叉可以使前輪改變方向起到了自行車的導(dǎo)向作用此外還可以起到控制自行車行駛的作用前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)車胎充足氣后車輪與道路的接觸面積小摩擦阻力相應(yīng)減小使得行駛較輕松但是一旦遇上高低不平的道路就會(huì)顛簸不穩(wěn)特別是前叉震動(dòng)更加厲害因此近幾年來人們又研究出了具有減震作用的前叉避震前叉避震前叉將自行

27、車的車架和前輪彈性的連接在一起可吸收并緩解因路面不平而傳遞給車架的沖擊和震動(dòng)保持騎行的舒適和平穩(wěn)由于減震裝雹具有緩沖作用可以避免某些零件因過分震動(dòng)而損壞鞍座是保證長(zhǎng)時(shí)間騎行不疲勞的關(guān)鍵部件運(yùn)動(dòng)車一般采用無彈簧式鞍座一一鞍座面下應(yīng)采用較硬的海綿形狀以狹長(zhǎng)為宜鞍座的長(zhǎng)度寬度的鞍梁的結(jié)構(gòu)是以車型和乘者的性別習(xí)慣來確定鞍座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮乘者舒適鞍座依靠鞍管與車架做鋼性連接用來承受人體的重量具體來說鞍座面是人體體重的支撐面具有良好的強(qiáng)度和彈性它由鞍座面皮和墊皮組成鞍座架又稱鞍梁是鞍座的主體其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜一般由前后撐板左右鞍撐上下梁組成并連接和支撐鞍面鞍座簧實(shí)質(zhì)上是鞍座架的一部分它支撐著鞍座架和鞍座

28、面起著緩沖和減震的作用鞍座簧的形式有立簧臥簧和拉簧等幾種鞍座夾又稱鞍座卡是由夾緊螺釘座夾和夾板等組成用來將鞍座固定在鞍簧上自行車的座墊下安裝彈簧可以利用它的緩沖作用以減小震動(dòng)自行車的車輪屬于導(dǎo)向系統(tǒng)前輪也屬于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)后輪其種類型主要分為傳統(tǒng)型輻條型和實(shí)體型傳統(tǒng)的自行車車輪由輪胎內(nèi)胎外胎輻條花轂等組成其結(jié)構(gòu)造型其中車輪的外胎又分軟邊胎和硬邊胎兩種軟邊胎斷面寬能全部裹住內(nèi)胎著地面積比較大能適宜多種道路行駛硬邊胎自重輕著地面積小適宜在平坦的道路上行駛具有阻力小行駛輕快等優(yōu)點(diǎn)外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力山地自行車的外胎寬度特別寬花紋較深也是適應(yīng)越野山地用車輪的輻條一般是等徑的為了減輕重力也有制

29、成兩端大中間小的變徑輻條還有為了減少空氣阻力將輻條制成扁流線型但近幾年市場(chǎng)上出現(xiàn)了脫離傳統(tǒng)的車輪實(shí)體車輪整個(gè)車輪都是一體的這些造型奇特的車輪一般都用在運(yùn)動(dòng)型自行車上兩種類型的車輪相較輻條車輪較輕但實(shí)體車輪更符合空氣動(dòng)力學(xué)原理踏板是自行車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要部件是自行車驅(qū)動(dòng)力蹬力的傳點(diǎn)在這組組合件中包含中軸曲柄等多種零件具體組裝三維模型腳蹬部件腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上是一個(gè)將平動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置自行車騎行時(shí)腳踏力首先傳遞給腳蹬部件然后由腳蹬軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄中軸鏈條飛輪使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而使自行車前進(jìn)因此腳蹬部件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格是否合適將直接影響騎車人的放腳位置是否合適自行車的驅(qū)動(dòng)能否順利進(jìn)行腳踏板腳踏板

30、可分為整體式腳踏板和組合式腳踏板無論什么款式的腳踏板都必須有腳踏面必須安全可靠并且具有一定的防滑性能制造材料可以選用橡膠塑料或金屬腳踏板必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活腳踏板是整個(gè)車子旋轉(zhuǎn)部位的動(dòng)力源過去的踏板其鞋底板自出力點(diǎn)中央至曲柄的距離都超過哪近年來國(guó)外有新品踏板軸的長(zhǎng)度縮短為是可增加力矩的曲柄曲柄的長(zhǎng)度使用上原則以下肢長(zhǎng)來調(diào)配此外還得考慮項(xiàng)目的應(yīng)用一般曲柄大眾化的尺寸都是從起每隔為一標(biāo)準(zhǔn)到等五種但實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)其尺寸的要求更為精密化鏈條鏈條又稱車鏈滾子鏈安裝在鏈輪和飛輪上其作用是將腳踏力由曲柄鏈輪傳遞到飛輪和后輪上帶動(dòng)自行車前進(jìn)5鏈輪鏈輪需用高強(qiáng)度鋼材制成保證其達(dá)到需要的拉力強(qiáng)度飛輪飛輪以內(nèi)螺紋旋擰固定在后

31、軸的右端與鏈輪保持同一平面并通過鏈條與鏈輪相連接構(gòu)成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)飛輪從結(jié)構(gòu)上可分為單級(jí)飛輪和多級(jí)飛輪兩大類單級(jí)飛輪又稱為單鏈輪片飛輪主要由外套平擋和芯子千斤千斤簧墊圈等零件組成單級(jí)飛輪的工作原理當(dāng)向前踏動(dòng)腳踏是鏈條帶動(dòng)飛輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)這時(shí)飛輪內(nèi)齒和千斤相含飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過千斤傳到芯子芯子帶動(dòng)后軸和后輪轉(zhuǎn)動(dòng)自行車就前進(jìn)了當(dāng)停止踏動(dòng)腳踏板時(shí)鏈條和外套都不旋轉(zhuǎn)但后輪在慣性作用下仍然帶動(dòng)芯子和千斤向前轉(zhuǎn)動(dòng)這時(shí)飛輪內(nèi)齒產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)由此將芯子壓縮到芯子的槽口內(nèi)千斤又壓縮了千斤簧當(dāng)千斤齒頂滑到飛輪內(nèi)齒頂端時(shí)千斤簧被壓縮得最多再稍微向前滑一點(diǎn)千斤被千斤簧彈到齒根上發(fā)出嗒嗒的聲響芯子轉(zhuǎn)動(dòng)加快千斤也很快在各個(gè)飛輪

32、內(nèi)齒上滑動(dòng)發(fā)出嗒嗒的聲音當(dāng)反向踏動(dòng)腳踏時(shí)外套反向轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)加速千斤的滑動(dòng)使嗒多級(jí)飛輪是自行車變速裝置中的一個(gè)重要部件多級(jí)飛輪是在單級(jí)飛輪的基礎(chǔ)上增加幾片飛輪片與中軸上的鏈輪結(jié)合組成各種不同的傳遞比從而改變了自行車的速度自行車的部件除了上述的幾種主要部件還包括擋泥板撐腳車閘等附件具體功用造型如下所述擋泥板擋泥板屬可選擇性部件休閑自行車一般都會(huì)安裝但運(yùn)動(dòng)車一般以不裝擋泥板為宜有時(shí)也可采用窄形擋泥板后座后座又稱貨架其功用主要用來承載一般自行車都有安裝運(yùn)動(dòng)車則很少安裝后座的造型非常多圖及是比較常見的造型車閘車閘是保證騎乘者安全的結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)是剎車的制動(dòng)點(diǎn)不在輪緣上不會(huì)損壞車圈的電鍍層車間按制動(dòng)點(diǎn)的位置來分可

33、以分為輪緣閘和軸閘兩大類我們重點(diǎn)介紹最常見的輪緣閘輪緣閘是一種通過機(jī)械杠桿推桿拉桿或鋼絲繩等直接將高摩擦因素的閘皮壓向車圈邊緣后輪胎將轉(zhuǎn)動(dòng)中的車輪剎停的裝置輪緣閘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維修保養(yǎng)方便因此被廣泛使用但是如果接觸車圈輪緣不正或雨水淋濕的影響會(huì)降低摩擦從而影響制動(dòng)的效果常見的有普通閘優(yōu)點(diǎn)為接觸面合理制動(dòng)力矩大制動(dòng)靈敏剎車性能可靠結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和安裝修理方便鉗形閘當(dāng)剎車時(shí)其左右閘叉和閘皮就像鉗子一樣緊緊地鉗住車圈的兩個(gè)端邊達(dá)到使車減速或停的目的優(yōu)點(diǎn)是剎車時(shí)力臂大制動(dòng)效果好傳動(dòng)零件少調(diào)節(jié)和維修方便重力輕外形美觀懸臂閘優(yōu)點(diǎn)為懸臂閘剎車時(shí)的力矩比鉗形閘更大制動(dòng)性能好結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單重力輕調(diào)節(jié)和維修方便前觸閘前觸閘是靠杠桿

34、原理制動(dòng)的當(dāng)手握緊閘把時(shí)閘把的另一頭梅接頭拉桿拉管向下壓使閘皮向下壓至與輪胎接觸產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力其缺點(diǎn)是剎車教果與輪胎充氣程度有關(guān)充氣不足時(shí)會(huì)使摩擦力減小影響剎車效果腳閘優(yōu)點(diǎn)為由于剎車是用腳力的所以在腳閘上產(chǎn)生的正壓力越大剎車效果越好自行車設(shè)計(jì)在某種程度上是一種積累的過程企業(yè)已有自行車產(chǎn)品以及國(guó)內(nèi)外自行車樣車的車型數(shù)據(jù)蘊(yùn)涵著設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)對(duì)于設(shè)計(jì)新產(chǎn)品具有很重要的借鑒作用本文的自行車參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)就是要將自行車車型尺寸及結(jié)構(gòu)型式數(shù)據(jù)信息和產(chǎn)品開發(fā)過程集成起來創(chuàng)造出一種透明度很高的虛擬環(huán)境能適應(yīng)復(fù)雜多變的變形設(shè)計(jì)的需求保證在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中使產(chǎn)品數(shù)據(jù)具有一致性定義的條件下進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管

35、理和過程控制整車模型及其構(gòu)成的整車模型庫是在零件模型庫的基礎(chǔ)上建立的整車模型通過車架車把前叉等模型的自由組裝可以形成多種多群的類型這些類型之間又存在著相似的關(guān)系因此將相似的模型歸為一組找出最具代表性的將之存放到模型庫中構(gòu)成整車模型庫利用車架模型的不同完全可以歸結(jié)為兩種造型而其他被替換掉的整車模型類型可以通過系統(tǒng)完成后的整車修改模塊來重新生成即通過相近造型的零件模型的替換再生得到第5章 solidworks simulation對(duì)自行車的結(jié)構(gòu)分析51 solidworks simulationsolidworks simulation作為solidworkscosmoswork的新名詞是與sol

36、idworks完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)它提供了單一屏幕解決方案來進(jìn)行應(yīng)力分析頻率分析扭曲分析熱分析和優(yōu)化分析憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持使用戶能夠使用個(gè)人計(jì)算機(jī)快速解決大型問題solidworks simulation提供了多種捆綁包可滿足各項(xiàng)分析需要52線性靜態(tài)分析線性分析是指當(dāng)載荷作用于物體表面上時(shí)物體發(fā)生變化載荷的作用將傳到整個(gè)物體外部載荷會(huì)引起內(nèi)力和反作用力使物體進(jìn)入平衡狀態(tài)線性靜態(tài)分析有兩個(gè)假設(shè)1靜態(tài)假設(shè)所有載荷被緩慢且逐漸應(yīng)用直到它們達(dá)到其完全量值在達(dá)到完全量值后載荷保持不變2線性假設(shè)載荷和所引起的反應(yīng)力之間的關(guān)系是線性53結(jié)構(gòu)分析首先什么是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要處理比較靜態(tài)的物體因?yàn)橐粋€(gè)產(chǎn)

37、品有了外型造型設(shè)計(jì)以后就要做機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)來處理其運(yùn)動(dòng)特性然后這樣的的產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上是否堅(jiān)固就成了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要課題了在結(jié)構(gòu)分析中主要有三個(gè)方面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命評(píng)估由于結(jié)構(gòu)的速度成本耐久性可靠性的要求不斷提高導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí)以減輕產(chǎn)品重量為最高原則這樣結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與壽命的評(píng)估就變得越來越復(fù)雜越來越重要來了結(jié)構(gòu)優(yōu)化將設(shè)計(jì)問題的力學(xué)特性與數(shù)值方法中的各種相似的手段相結(jié)合然后將高度非線性問題轉(zhuǎn)化為一系列近似的帶狀顯示約束問題最后通過數(shù)學(xué)規(guī)劃法來解答3有限元法以有限元分析為基礎(chǔ)可以分析產(chǎn)品零件或組裝系統(tǒng)以確保整個(gè)產(chǎn)品是符合設(shè)計(jì)要求的有限元模型和產(chǎn)品的幾何模型是相關(guān)的通過建模和分析后計(jì)算出結(jié)構(gòu)反應(yīng)變形應(yīng)力溫

38、度等54對(duì)自行車的力學(xué)分析在現(xiàn)代機(jī)械行業(yè)中理論力學(xué)材料力學(xué)及工程力學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)過程中越來越發(fā)揮出其強(qiáng)大的作用面對(duì)日益創(chuàng)新與進(jìn)步的社會(huì)在社會(huì)生活中人們?cè)絹碓街匾曌陨硭玫纳瞽h(huán)境與生活質(zhì)量這就要求像自行車汽車家用電器等這些與日常生活密不可分的產(chǎn)品的質(zhì)量性和安全性而設(shè)計(jì)前的產(chǎn)品分析就是希望借助先進(jìn)的生產(chǎn)科技最大化的節(jié)省企業(yè)的資源對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量再設(shè)計(jì)前給予基本的保障使其在以后的使用過程中能夠做到使顧客用的放心安心在機(jī)械行業(yè)中機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)及使用都涉及到機(jī)械材料加工制造日常使用等無時(shí)無刻不在影響著機(jī)械產(chǎn)品本身性能當(dāng)產(chǎn)品的在使用過程中因?yàn)楫a(chǎn)品本身的問題給顧客的家庭或者企業(yè)本身帶來的傷害都是巨大的所以在機(jī)械行業(yè)中對(duì)所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在生產(chǎn)加工之前做好預(yù)防工作是很有必要的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析本身依靠所用材料本身的性能對(duì)材料本身給予評(píng)定對(duì)加工過程中所產(chǎn)生的力的變形是得材料在由材料半成品成品的過程中所產(chǎn)生的不利于使用者或者工作人員的事情發(fā)生由此可見在設(shè)計(jì)過程中對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行必要的產(chǎn)品力學(xué)分析使設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過程中即可清楚明白在生產(chǎn)實(shí)際的過程中材料會(huì)有哪些不利的因素產(chǎn)生對(duì)生產(chǎn)者或者是使用者會(huì)造成什么樣的影響并且在設(shè)計(jì)過程中盡量的去解決可以解決的問題使其在以后的生產(chǎn)中和使用中減少或者避免事故的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)分析的主要內(nèi)容是對(duì)產(chǎn)品在某一材料下對(duì)該材料在加工過程中由于受到一定的力的情況下有可能產(chǎn)生的力學(xué)