旋转折叠自行车设计与研究学士学位论文(编辑修改稿)

旋转折叠自行车设计与研究学士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

Rv 只有当链轮齿数 z1=z且传动中心距为链节距的整数倍时，才能使β 和 γ 的变化时时相同，瞬时传动比才能恒定不变 (i′ =1)。 因此设计链传动时应合理选择参数，以期减轻振 动和动载荷。 滚子链传动的主要失效形式 链传动的主要失效形式有以下几种： （ 1）链板疲劳破坏 :在链传动中 ,由于松边和紧边的拉力不同 ,使得链条所受山东科技大学学士学位论文 ２１ 的拉力是变应力 ,当应力达到一定数值 ,且经过一定的循环次数后 ,链板、滚子、套筒等组件会发生疲劳破坏。 这种疲劳破坏是闭式链传动的主要失效形式。 （ 2） 铰链磨损： 链节在绕上链轮时，销轴 与套筒之间产生相对滑动，在不能保证充分润滑的条件下，将引起铰链的磨损。 磨损导致链轮节距增加，链与链轮的啮合点外移，最终将产生跳齿或脱链而使传动失效。 铰链磨损是开式链传动的主要失效形式 （ 3） 滚子和套筒的冲击疲劳破坏 由于链传动的特点，链条工作滚子、套筒和销轴受到较大的冲击载荷，经过一定次数的冲击，最后产生冲击断裂。 它的应力总循环次数一般在 410以内，它的载荷一般较疲劳破坏允许的载荷要大，但比一次冲击破断载荷为小。 （ 4） 链条铰链的胶合 在链轮转速过高时，润滑条件恶化 ，套筒与销轴间发生金属直接接触而产生很大摩擦力，其产生的热量导致套筒与销轴的胶合。 （ 5） 静力拉断 在低速重载的传动中或者链突然承受很大的过载时，链条静力拉断，承载能力受到链元件的静拉力强度的限制。 滚子链传动的额定功率曲线 （ 1）极限传动功率曲线在一定使用寿命和润滑良好条件下，链传动的各种失效形式的极限传动功率曲线如图 1 所示。 曲线 1 是在正常润滑条件下，铰链磨损限定的极限功率；曲线 2 是链板疲劳强度限定的极限功率；曲线 3是套筒、滚子冲击疲劳强度限定的极限功率；曲线 4 是铰链胶合限定的极山东科技大学学士学位论文 ２２ 限功率。 图 中阴影部分为实际使用的区域。 若润滑不良、工况环境恶劣时，磨损将很严重，其极限功率大幅度下降。 举例 z1＝ 1链节数 Lp＝ 100、单排链水平布置、载荷平稳、工作环境正常、按推荐的润滑方式润滑、使用寿命 15000h； 链条 因磨损而引起的相对伸长量 Δp/p 不超过 3%。 当实际使用条件与试验条件不符时，需作适当修正，由此得链传动的计算功率应满足下列要求 rＰ 0PKKK PKPLZA  式中 P0许用传递功率（ kW），由图 2查取； P名义传递功率（ kW）； KA工作情况系数，见表 1。 KZ小链轮齿数系数，见表 2，当工作点落在图 1某曲线顶点左侧时（属于链板疲劳），查表中，当工作点落在某曲线顶 点右侧时（属于滚子、套筒冲击疲劳）查表中； 山东科技大学学士学位论文 ２３ KL链长系数，根据链节数，查表 3； Kp多排链系数，查表 4。 载荷种类 电动机或汽轮机 内燃机 载荷平稳 中等冲击 较大冲击 表 1 1z 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 ZK 1 ZK 1 表 2 在图中的位置 位于功率曲线顶点左侧时（链板疲劳） 位于功率曲线顶点右侧时（滚子套筒冲击疲劳） LK 100 PL 100 PL 表 3 修正系数 KL 排数 pz 1 2 3 4 5 山东科技大学学士学位论文 ２４ pk 1 表 4 多排链系数 Kp 滚子链传动的设计步骤和传动参数选择 （ 1）传动比 i 链的传动比一般 ≤8 ，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到 10。 如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合。 通常包角最好不小于 120，推荐传动比 i=2~，我们选择 i= （ 2）链轮齿数 z1和 z2首先应合理选择小链轮齿数 z1。 小链轮齿数不宜过少，过少时，传动不 会 平稳、动载荷及链条磨损加剧，摩擦消耗功率增大，铰链的比压加大及链的工作拉力增大。 但是 z1不能 太大，因为 z1大， z2更大，不仅增大传动尺寸，而且铰链磨损后容易引起脱链 、跳齿， 将缩短链的使用寿命。 我们选择 Z1=26,Z2≈ 42。 若链条的铰链发生磨损，将使链条节距变长、链轮节圆 d39。 向齿顶移动。 节距增长量 Δp 与节圆外移量 Δd 的关系 10z1 8 0s inpd  由此可知 Δp 一定时，齿数越多节圆外移量 Δd 就越大，也越容易发生跳齿和脱链现象。 滚子链的小链轮齿数按下表推荐范围选择。 传动比 1～ 2 3～ 4 5～ 6 〉 6 1z 31～ 27 25～ 23 21～ 17 17 山东科技大学学士学位论文 ２５ 大链轮齿数 z2按 z2=i， z1确定，一般应使 z2≤120。 在选取链轮齿数时，应同时考虑到均匀磨损的问题。 由于链节数最好选用偶数，所以链轮齿数最好选质数或不能整除链节数的数。 （ 3）链速和链轮的极限转速 链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过 12m/s。 （ 4）链节距 链节距愈大，链和链轮齿各部尺寸也愈大，链的拉曳能力也愈大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加。 因此设计时，在承载能力足够的 前提 下，应取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。 （ 5）链的长 度和中心距 若链传动中心距过小，则小链轮上的包角也小，同时啮合的链轮齿数也减少；若中心距过大，则易使链条抖动。 一般可取中心距 a=(30~50)p，最大中心矩 amax≤80p。 链的长度常用链节数 Lp 表示。 按 链 传动求 链 长的公式可导出 1382 242263502221(2221222）π（）π zzpzzpaLp 式中 a链传动的中心矩。 由此算出的链的节数，必须圆整为整数，且最好为偶数。 然后根据圆整后的链节数用下式计算实际中心矩： 22642(8)24226138()24226138(428224pa2221222121   ］）πZZZZLZZLPP 山东科技大学学士学位论文 ２６ 为了便于安装链条和调节 链的张紧程度，一般中心距设计成可以调节的。 若中心距不能调节而又没有张紧装置时，应将计算的中心距减小 2～5mm。 这样可使链条有小的初垂度，以保持链传动的张紧 链传动的润滑 润滑方式 润滑方法 供油量 人工润滑 定期在链条松边内、外链板间隙中注油 每班注油一次 滴油润滑 具有简单外壳，用油杯滴油 单排链每分钟供油 5～20 滴，速度高取最大值 油浴润滑 采用密封外壳，链条从油池中通过 链条浸油深度约 6～12mm，视链速而定 飞溅润滑 采用密封外壳，在链轮侧边安装甩油盘飞溅润滑。 甩油盘圆周速度 v≥ 3m/s。 当链条的宽度大于 125mm 时，链轮两侧各装一个甩油盘 链条不得浸油，甩油盘浸油深度 12～ 15mm 喷油润滑 采用密封外壳，油泵供油，循环油可起冷却作用，喷油口设在链条齿啮入处 每个喷油口供油量可根据链节距及链速的大小查阅机械设计手册 山东科技大学学士学位论文 ２７ 润滑对链传动影响很大，良好的润滑将减少磨损，缓和冲击，延长链条的使用寿命。 润滑方式的选择应当按照下图进行。 润滑油推荐使用LAN32， LAN46 和 LAN68 号全损耗系统用油。 低温条件下取 LAN32油。 对于开式或低温重载传动可在润滑油中加入 MoS2， WS2 等添加剂。 折叠自行车的润滑方式 我们选择油润滑。 自行车材料选用及分析 碳纤维 （ CERP) 碳纤维车架的特征是「 轻、不弯曲、冲击吸收性好 」，但是，充分发挥碳纤维的优异性能，在技术上看起来不是那么容易，各碳纤维材料厂家之间的品质差异也较大。 自行车厂家考虑到成本问题，不大可能使用高等山东科技大学学士学位论文 ２８ 级的碳纤维来制作车架。 虽然存在上述的现实问题，但是碳纤维车架还是具有其他素材所没有的优点，可以制造 9kg 左右的轻量自行车，这种碳纤维轻量自行车，登坡时最能体现其优点，登坡顺利而爽快。 而不会像一些轻的铝合金车架，登坡时感到有一种向后拉的力量。 碳纤维是把碳纤维用树脂凝固成形的东西。 非常轻，但它是具有方向性的材料 (拉伸强但容易断 )，因此采用把薄料层层重叠的方法来解决缺点。 ●碳纤维车架的优点 (1).可以制作重量轻的车架 碳纤维车架是把碳纤维对着发生应力的方向层层叠而得到强度。 碳纤维车架非常轻，这是它的密度和强的拉伸强度构成的。 ZGL 碳纤维车架非常轻，是国内第一家专业生产碳纤维自行车整车及各种零配件的公司。 中国 第一辆大陆产碳纤维自行车厂家。 碳架在 11..2kg重 (2).冲击吸收性好 碳纤维用来制作残疾者运动时用的假腿，或者特殊的弹簧等被用在各领域。 利用它的吸收冲击力优异的性能，制作不用避震器的自行车。 如 SCOTT厂的 ELEVATED 车架是著名的。 但是各个厂家之间的品质差异较大，有的很硬，因此这种车架乘骑后才能知道好或者不好。 (3).可以制造各种形状的车架 山东科技大学学士学位论文 ２９ 碳纤维的基本成型方法是，在模具上铺上纤维片然后流入树脂并烧固。 可以制成各种形状的车架。 如 TREK 的 Y车架是著名的。 ●碳纤维车架的缺点 (1).复杂的应力计算 构成碳纤维车架的是碳纤维，它的特点是拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算 (纵刚性、横刚性 )，根据计算把碳纤维片重叠成型。 加工技术各厂家各异，应选择有经验而可靠厂家的制品是很重要的。