小型四輪山地自行車的設(shè)計(jì)論文

1、<p>　　新疆大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))</p><p>　　題 目： 小型四輪山地自行車的設(shè)計(jì)</p><p>　　指導(dǎo)老師： 阿達(dá)依老師</p><p>　　學(xué)生姓名： 阿布都熱合曼·吐爾孫</p><p>　　所屬院系： 機(jī)械工程學(xué)院</p><p>　　專

2、 業(yè)： 機(jī)械工程（礦山機(jī)電）</p><p>　　班 級(jí)： 機(jī)械13-11班</p><p>　　完成日期： 2017年5月30日</p><p><b>　　聲 明</b></p><p>　　本人鄭重聲明，畢業(yè)設(shè)計(jì)論文——《小型四輪山地自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》系本人在阿達(dá)依老師指導(dǎo)下獨(dú)立完成，

3、沒有抄襲、剽竊他人成果，由此造成的一切后果由本人負(fù)責(zé)。</p><p><b>　　聲明人：</b></p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　新 疆 大 學(xué)</b></p><p>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書</p>&

4、lt;p>　　班 級(jí)： 機(jī)械1311班 姓名： 阿布都熱合曼·吐爾孫 </p><p>　　論文（設(shè)計(jì)）題目： 小型四輪山地自行車的設(shè)計(jì) </p><p>　　專 題： 四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用設(shè)計(jì)

5、 </p><p>　　要求完成的內(nèi)容： 1） 關(guān)鍵零件圖 </p><p>　　2） 完成裝配圖 </p><p>

6、　　3） 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) </p><p>　　4） 文獻(xiàn)查閱 </p><p>　　5） 設(shè)計(jì)說明說

7、 </p><p>　　發(fā)題日期：2016年12月20日 完成日期:2017 年6月1日</p><p>　　實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)單位： 地點(diǎn)： </p><p>　　論文頁數(shù)： 頁； 圖紙張數(shù)： 2張 </p><p>

8、　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　教研室主任： </p><p>　　院 長(zhǎng)：</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　山地自行車源于美國(guó)，是美國(guó)青年為了尋求刺激，在摩托車比賽的越野場(chǎng)地上駕駛自行車

9、進(jìn)行花樣比賽而派生發(fā)展起來的車型。小型四輪山地自行車的設(shè)計(jì)時(shí)一門專業(yè)的學(xué)科，國(guó)外山地自行車工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都在自行車中投入大量人力，物力和財(cái)力，也取得了很好的效果。我國(guó)雖然被成為自行車生產(chǎn)王國(guó)，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作上與國(guó)外先進(jìn)水平相比還存在差距。</p><p>　　小型四輪山地自行車是山地自行車的一類，小型四輪山地自行車的設(shè)計(jì)涉及到大量的技術(shù)問題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過研究小型四輪山地自行車的工作原理，初步確定了自行車車

10、架結(jié)構(gòu)尺寸并對(duì)其進(jìn)行了強(qiáng)度校核，選擇了車架材料，確定了車架的焊接工藝，設(shè)計(jì)計(jì)算了鏈傳動(dòng)，選擇了關(guān)鍵零件并做了相關(guān)計(jì)算，選擇了山地自行車的輪胎，并說明了小型四輪山地自行車日常生活中的維護(hù)，然后用ug進(jìn)行了建模，并用CAD進(jìn)行了修改。</p><p>　　關(guān)鍵詞：小型四輪山地自行車；車架材料強(qiáng)度校核；焊接工藝；鏈傳動(dòng)；ug建模</p><p><b>　　ABSTRAKT</b

11、></p><p>　　Mountain bikes from the United States, is seeking to stimulate young americans, in the motorcycle race off-road driving bicycles in the field of pattern match and derived developed models. Smal

12、l four-wheel mountain bike design as a professional discipline, mountain bike industry developed countries abroad are in bicycle invest a lot of manpower, material and financial resources, also has obtained the good effe

13、ct. Although China is becoming a kingdom of bicycle production, there is a gap in produ</p><p>　　Small four-hill mountain bikes are a category of mountain bikes, and the design of small four-wheel-mountain b

14、ikes involves a lot of technical problems. This graduation design by studying the principle of small four-wheel mountain bike, preliminarily determines the bicycle frame structure size and the intensity, the selected fra

15、me material, determine the welding technology of frame, design calculation of the chain drive, select the key parts and do the related calculation, choose the mountain bi</p><p>　　Keywords: small four-hill m

16、ountain bikes; Strength check of frame materials; Welding process; Chain drive; Ug modeling</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 研究的背景及意義</p><p>　　世界自行車行業(yè)的發(fā)展是從傳統(tǒng)的自行車運(yùn)輸工具到

17、運(yùn)動(dòng)型、山地型和休閑型。在美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的自行車更為常見的運(yùn)動(dòng)、健身、休閑和娛樂產(chǎn)品。日本CYCLEPRESS統(tǒng)計(jì)顯示，自行車保持106萬套的世界需求，自行車的年?duì)I業(yè)額是500億美元。由于工業(yè)的特點(diǎn)和勞動(dòng)力成本的因素，過去15年全球自行車制造業(yè)主要有產(chǎn)業(yè)制造業(yè)優(yōu)勢(shì)的國(guó)家和地區(qū)轉(zhuǎn)移。到2013，中國(guó)仍然是世界上最大的自行車生產(chǎn)基地，汽車生產(chǎn)廠，零部件生產(chǎn)廠分別達(dá)到500以上，超過700，世界上五大生產(chǎn)商是中國(guó)的主要基地。隨著世

18、界各地的人們收入的增加，生活水平的提高，促進(jìn)了人類對(duì)于保護(hù)環(huán)境意識(shí)的重視，對(duì)自行車的全球需求將進(jìn)一步擴(kuò)大，隨著自行車結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步升級(jí)，行業(yè)參與者帶來更大的利潤(rùn)空間，中國(guó)自行車行業(yè)的發(fā)展前景將更加廣闊。</p><p>　　一般小型四輪山地自行車最大的特點(diǎn)是它擁有減震器和優(yōu)質(zhì)鋼、鋁合金或碳纖維來打造車身從而達(dá)到良好的減震和平衡作用。一般騎山地自行車，不用關(guān)心自行車的重量，所以小型四輪山地自行車結(jié)構(gòu)是強(qiáng)大的。但它也不

19、是對(duì)輕，如輕鋼或鋁或碳纖維車身可以使整個(gè)車身的重量輕，但一般而言，除非它是參加比賽使用專業(yè)賽車水平山自行車，重量的車本身是不太受歡迎的。</p><p>　　最初的阻尼系統(tǒng)安裝在山地自行車的目的，主要是為了配合下坡比賽時(shí)碰撞。在越野山地自行車設(shè)計(jì)中，是在山坡上爬的越快越好，不關(guān)心下坡或滿足特殊條件的不均勻表面，職業(yè)選手的山地自行車很輕。</p><p>　　多功能四輪山地自行車既是山地自行

20、車又是城市自行車，是兩者自行車融合的設(shè)計(jì)。為了增強(qiáng)我國(guó)大陸地區(qū)自行車企業(yè)新產(chǎn)品的自主研發(fā)能力，本文選擇小型四輪山地自行車作為研究對(duì)象。具體而言，本文的研究重點(diǎn)是：小型四輪山地自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。選擇這樣的研究?jī)?nèi)容是基于以下方面的考慮：首先當(dāng)代社會(huì)四輪山地自行車非常受人們的喜愛，研究成果一旦獲得應(yīng)用，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀；其二，四輪山地自行車騎行路況惡劣，各種性能指標(biāo)要求較高，其動(dòng)態(tài)騎行性能更是整個(gè)四輪山地自行車性能的關(guān)鍵；其三全減振四輪山地自

21、行車是近年來出現(xiàn)的新型山地自行車，需要對(duì)其進(jìn)行更進(jìn)一步優(yōu)化。</p><p>　　國(guó)內(nèi)外山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在的問題</p><p>　　1.2.1國(guó)內(nèi)山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在問題</p><p>　　1991年唐山的工程技術(shù)學(xué)院王子良, 黃永強(qiáng)根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型,通過ISO2631推薦評(píng)價(jià)方法分析模型;基于自行車的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的分析車架,車架的結(jié)

22、構(gòu)重新根據(jù)分析結(jié)果設(shè)計(jì)。1995年鄭州輕工業(yè)學(xué)院楊向東，他設(shè)計(jì)了有機(jī)碳纖維自行車車架，對(duì)車架的強(qiáng)度、剛度、阻尼性能測(cè)試分析;后來，陶浩和段紅杰使用超級(jí)有限元軟件包分析車架的車架。,1995年天津輕院的李亞平,王鐘和宋桂林與有限元法對(duì)自行車的車架內(nèi)力進(jìn)行了計(jì)算,并用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了;后來, 李亞平、殷安琪和王延漢使用振動(dòng)結(jié)構(gòu)理論對(duì)車架系統(tǒng)進(jìn)行了振動(dòng)特性分析,計(jì)算了前叉的動(dòng)態(tài)應(yīng)力,為前叉斷裂問題的研究提供了理論依據(jù)；2002年,東南大學(xué), 董曉馬

23、根據(jù)隨機(jī)振動(dòng)理論和ISO2631,建立了山地自行車全減震自行車騎振動(dòng)模型, 對(duì)山地自行車為減振系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,并優(yōu)化前后的性能加以對(duì)比證明參數(shù)優(yōu)化的有效性。</p><p>　　在山地自行車及其它類型自行車結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，1990 年西北輕工業(yè)學(xué)院的劉云霞、馬中興等對(duì)自行車在正常騎行狀況下的承載進(jìn)行了測(cè)試與分析，得出“騎行者—自行車”傳遞系統(tǒng)載荷的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；之后，沈義明、晏恒等以車架重量最小為目標(biāo)對(duì)車架結(jié)

24、構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)車架剛度、強(qiáng)度進(jìn)行了校核；1990 年華南理工大學(xué)的嚴(yán)軍、丁德通過試驗(yàn)和計(jì)算的方法對(duì)車架和前叉進(jìn)行了靜力強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度分析；2000 年臺(tái)灣國(guó)立中山大學(xué)機(jī)械工程研究所的許正和，陳正升對(duì)減振山地自行車后懸架機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的分析與設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)程序；2001 年北京工業(yè)大學(xué)的王建華、楊文通等基于運(yùn)動(dòng)自行車車架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)，開發(fā)了專用的 CAD 設(shè)計(jì)系統(tǒng)</p><p>　　近

25、年來上海交大的何其昌、范秀敏等以交互式自行車模擬器為研究對(duì)象，使騎車者在虛擬環(huán)境中獲得真實(shí)騎自行車過程中的全身心感受，建立了路面騎行者自行車系統(tǒng)模型，研究了系統(tǒng)在復(fù)雜路況下運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和振動(dòng)響應(yīng)特性。這些都是我國(guó)對(duì)山地自行車的研究和開發(fā)，對(duì)于四輪山地自行車因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜開發(fā)并發(fā)展，我國(guó)還需要進(jìn)一步研究，做工量大所以還沒有普遍應(yīng)用，四輪的也就雙人</p><p>　　四輪山地自行車的設(shè)計(jì)思路和需要解決的問題較高并復(fù)雜

26、，主要是比起普通自行車四輪自行車有較好的減震和平衡作用，這些如何來實(shí)現(xiàn)的等，還需要設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)并它需要克服力等。</p><p>　　綜上所述，國(guó)內(nèi)針對(duì)四輪山地自行車動(dòng)態(tài)騎行性能方面的研究不多，部分研究中建立的動(dòng)力學(xué)模型過于簡(jiǎn)單，且所做研究大多集中在自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面。</p><p>　　1.2.2國(guó)外山地自行車研究動(dòng)態(tài)及存在的問題</p><p>　　加利福尼亞

27、大學(xué) Davis 分校的 M.L.Hull教授及其研究團(tuán)隊(duì)從 80 年代初至 90年代末一直從事自行車相關(guān)研究，主要工作如下：1981 年研究車把承受的載荷時(shí)，將人體上臂和小臂處理為剛體而不是集中質(zhì)量；1983 年研究了承受路面激勵(lì)時(shí)，公路自行車車架主要零部件承受載荷情況；1985 年研究了騎行者坐姿下車架所受載荷的試驗(yàn)測(cè)量方法和仿真分析方法；1990 年研究了一種便攜式數(shù)字信號(hào)采集處理系統(tǒng)，用來測(cè)量自行車在騎行過程中鞍座、車把和蹬車處

28、的載荷； 1993 年研究了騎行者在站立姿態(tài)下車架所受載荷的試驗(yàn)測(cè)量方法和仿真分析方法；1994 年建立騎行者—自行車系統(tǒng)模型，采用試驗(yàn)和仿真兩種方法，分析在不平坦的路面上騎行時(shí)山地自行車車架所受的載荷情況，比較了騎行者狀態(tài)處于坐駛和站立兩種姿勢(shì)的狀況； 1996 年用 Kane 法建立騎行者—自行車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，用仿真方法分析騎行者引起的能量損失與減振彈簧、阻尼減振器、鉸鏈位置等參數(shù)的關(guān)系；1997 年以懸架系統(tǒng)能量損失最小為目標(biāo)，

29、對(duì)鉸鏈的位置進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)騎行狀況腳蹬運(yùn)動(dòng)、彈簧和阻尼參數(shù)以及鏈條參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析。 </p><p>　　接下來的幾年，美國(guó)空軍學(xué)院以 Robin C. Redfield 為首的一個(gè)團(tuán)隊(duì)在M.L.Hull 所做工作的基礎(chǔ)上，繼續(xù)以山地自行車為研究對(duì)象開展了進(jìn)一步的研究工作。1986 年，Redfield 和 Hull 共同發(fā)表了一篇文章，從能量的角度來研究了鉸鏈力矩與蹬車頻率之間的關(guān)系。2004年研究了山地

30、自行車人機(jī)交互的動(dòng)力學(xué)行為；2005 年用鍵合圖方法建立了人和全減振山地自行車模型，研究了系統(tǒng)在跳躍、碰撞和崎嶇路面等大振幅運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)力學(xué)行為。</p><p>　　另外一支團(tuán)隊(duì)是德國(guó) Carl von Ossietzky University 的 Matthias Waechter 等人，所做工作如下：1994 年研究帶有懸架系統(tǒng)自行車動(dòng)力學(xué)模型建立；1998年研究了騎行者所受振動(dòng)強(qiáng)度的試驗(yàn)與仿真；19

31、99 年研究了帶有懸架系統(tǒng)自行車振動(dòng)舒適性的仿真計(jì)算；2002 年建立了騎行者自行車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)兩種不同車型的自行車和四種路面情況，分別用實(shí)驗(yàn)和仿真計(jì)算方法分析了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。</p><p>　　此外其它一些研究部門也進(jìn)行了自行車相關(guān)研究：意大利的 C.Ferraresi 等用和試驗(yàn)方法對(duì)車架進(jìn)行模態(tài)分析，研究車架結(jié)構(gòu)對(duì)模態(tài)參數(shù)的影響，并對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)；加拿大的Y.Champoux 等分析了全

32、減振山地自行車各關(guān)鍵點(diǎn)的受力情況，并根據(jù)不同的情況合理的布置傳感器，測(cè)量騎行者在真實(shí)的崎嶇路面上騎行時(shí)車架的受力情況；之后，通過模態(tài)試驗(yàn)方法分析人對(duì)自行車模態(tài)參數(shù)的影響，以及模態(tài)參數(shù)與自行車騎行過程中車架振動(dòng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。</p><p>　　由以上敘述可見，國(guó)外關(guān)于山地自行車在理論和試驗(yàn)方法的研究上均取得了相當(dāng)成就，建立了多種用于分析山地自行車動(dòng)力學(xué)性能的動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)開展了一系列分析山地自行車性能的試驗(yàn)，

33、尤其是加利福尼亞大學(xué)的 M.L.Hull 教授，他們的研究成果給以后的研究奠定了的基礎(chǔ)。 </p><p>　　2 小型四輪山地自行車概述及工作原理</p><p>　　2.1 山地自行車的概述</p><p>　　自行車制造業(yè)多年來一直是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染,如交通擁堵

34、、資源枯竭、自行車再次成為全世界特別是發(fā)達(dá)國(guó)家人們喜歡的交通工具、健身、娛樂等休閑。世界自行車行業(yè)的重心是步行交通工具像運(yùn)動(dòng)型休閑型、山地型類型轉(zhuǎn)換,在歐洲,美國(guó),日本和其他發(fā)達(dá)國(guó)家,自行車是一種很常見的體育、健身、娛樂和休閑產(chǎn)品。中國(guó)是一個(gè)自行車王國(guó)，目前國(guó)內(nèi)自行車的數(shù)量約為5億，隨著人們生活水平的迅速提高，國(guó)內(nèi)的時(shí)尚，體育休閑娛樂，交通工具的自行車需求急劇增長(zhǎng)。對(duì)自行車每年全世界的需求量都是巨大的，日本的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全世界自行車的

35、需求量大約在1億臺(tái)的水平，每年自行車的營(yíng)業(yè)額大約是億美元。不僅自行車王國(guó)，中國(guó)是自行車制造大國(guó)，現(xiàn)在中國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的自行車制造基地，國(guó)際五大自行車制造商基地在中國(guó)。</p><p>　　自行車分為五類:山地自行車、公路自行車車、城市自行車車、沙灘車和小輪車。四輪山地自行車的車身相對(duì)穩(wěn)定,輪胎寬,平衡性能好,有好的減震的優(yōu)點(diǎn),能適應(yīng)山上或其他復(fù)雜地形的特點(diǎn), 一般帶有前避震或者前后避震系統(tǒng),可靠性要求高,車

36、輛的各種組件的安全可靠性高,當(dāng)前幀更多使用鋁合金或碳纖維材料。公路車，俗稱跑車，具有超輕的車身、較窄的輪胎、小的風(fēng)阻、快的速度和多用與公路賽。城市汽車的特點(diǎn)是輕便、快速、舒適，許多車座椅都有襯墊，而且車架材料通常是鋁合金。沙灘車的特點(diǎn):超級(jí)舒適，但更重，適合在沙灘上騎行，或在城市漫步。一個(gè)小的輪子或性能的車，一個(gè)超級(jí)強(qiáng)壯的，但是沉重的身體，主要用于極限運(yùn)動(dòng)性能。</p><p>　　圖2.1 山地自行車

37、 圖2.2 越野自行車</p><p>　　2.2 小型四輪山地自行車結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　小型四輪山地自行車整車主要包括車架、導(dǎo)向系統(tǒng)、傳動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）系統(tǒng)和安全裝置四大部分。</p><p>　　車架是構(gòu)成自行車的最基本結(jié)構(gòu)體，為自行車的主體和骨架，其他部件均直接或間接地安裝在車架之上，因此車架

38、是自行車上最重要的部件之一。</p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)由前輪、前軸、車把轉(zhuǎn)向桿、車把，轉(zhuǎn)向連桿等部件組成，乘騎者可以通過車把來改變行駛的方向并保持車身平衡。</p><p>　　傳動(dòng)（驅(qū)動(dòng)）系統(tǒng)由后輪、傳動(dòng)軸、飛輪、鏈條、曲柄、腳蹬、中軸、鏈輪等部件組成，腳踏力通過腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動(dòng)，使自行車持續(xù)前進(jìn)。</p><p>　　安全裝置主要

39、包括車鈴、反射裝置、車燈等，確保行車安全。</p><p>　　自行車車架是自行車部件中基本結(jié)構(gòu)，是自行車和骨架的主體，其他部件直接或間接安裝在車架上。車架結(jié)構(gòu)類型多，,現(xiàn)有的車架材料主要是鋼鐵、鋁合金、碳纖維,合金,坑合金、鈦合金，鎂合金等。輪由金屬輪子,橡膠輪胎、花鼓(花)和輻條,一般輻條，輪圈采用合金或不銹鋼,車軸使用鍍鎳黃銅, 外胎一般為輪聚氨酷泡沫,橡膠,等。通常飛輪內(nèi)螺紋的方法固定后軸右段,與鏈輪保持

40、在同一個(gè)平面上,通過自行車的鏈條和鏈輪傳動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>　　中軸部件的左右曲柄上裝配腳蹬部件，腳踏部件是將平動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置，騎行自行車時(shí)，腳踏部件首先獲得腳踏力，之后由腳踏軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄，牙盤，中軸，鏈條和飛輪，從而后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使得自行車不斷前進(jìn)。</p><p>　　3 四輪山地自行車車架材料的選擇及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 四輪山地自行車

41、車架介紹及材料的選擇</p><p>　　自行車依靠人的自己的驅(qū)動(dòng)力和騎自行車技術(shù),自行車架在駕駛的過程中受沖擊載荷的重要的結(jié)構(gòu),并且可以直接影響駕駛者舒適,安全駕駛,騎自行車速度等。車架可以說是是自行車的靈魂。該車架應(yīng)承載人的重量和沖擊載荷，要求材料具有一定的硬度和強(qiáng)度。同時(shí)，材料的制備和后續(xù)的變形、焊接或熱處理工藝和設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、容易。在露天的天氣中也有自行車暴露在外面，這種材料應(yīng)具有良好的耐腐蝕性能。彈性模

42、量是應(yīng)力與應(yīng)變的比值，以及彈性變形階段材料的應(yīng)力與應(yīng)變正比的關(guān)系。所以彈性模量可以被視為判斷目標(biāo)材料產(chǎn)生彈性變形難易程度,彈性模量越大,使材料的彈性變形有一定需要更多的壓力,這是材料剛度較大,下表顯示了車架材料和近年來出現(xiàn)的一些新材料彈性模量。每一幀楊氏模量的模量和密度</p><p>　　表3-1 山地自行車車架材料楊氏彈性模量及密度</p><p>　　材料的密度是決定自行車重量的最

43、重要因素之一，而一些車架材料的密度與上面的密度相同。它的密度小到可以使一個(gè)較輕的車架，同時(shí)考慮到抗拉強(qiáng)度、彈性率和彈性模量等因素的影響。比較表中材料的密度、鋁合金、碳纖維和鎂合金的密度不太大。</p><p>　　金屬材料的變形和斷裂稱為金屬的強(qiáng)度，材料可以拉段最大應(yīng)力稱為材料的抗拉強(qiáng)度，表顯示了一些車架材料的抗拉強(qiáng)度。其中，鐵、鐵合金、超硬鋁和鉻鉬鋼都是抗拉強(qiáng)度相對(duì)好一點(diǎn)。</p><p&g

44、t;　　表3-2 自行車各車架材料的抗拉強(qiáng)度</p><p><b>　　續(xù)表3-2</b></p><p>　　(1)鉻鉬鋼車架的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　鉻鉬鋼車架的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在:耐蝕性是不好的,如果沒有足夠的表面處理,或在使用的過程中材料表面的傷口,容易生銹,最終導(dǎo)致失敗,車架;材料疲勞性能不好,同樣大小的影響和各種材料,鉻鋁鋼應(yīng)力

45、大,細(xì)管材料疲勞損傷的原因造成的車架,鋼的密度是有點(diǎn)太密集,而在這一代是不可能通過其他方式來減肥,但是很難減少鋼車架的重量克以下。全屏閱讀 </p><p><b>　　關(guān)閉全屏閱讀 </b></p><p>　　(2)鋁合金車架的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　鋁合金的密度較低，比強(qiáng)度高，可制作質(zhì)量小的車架。鋁合金車架長(zhǎng)時(shí)間使用外觀較為穩(wěn)定，在大

46、自然環(huán)境中表面極易發(fā)生氧化生成致密的氧化膜，且該氧化膜幾乎是無色的，不影響美觀，又可避免內(nèi)部材料進(jìn)一步被腐燭。與其它車架材料相比，鋁合金的彈性模量小，培制車架受到同等的應(yīng)力時(shí)發(fā)生的應(yīng)變小，抵抗車架使用過程中疲勞破壞的能力更高。同時(shí)鋁合金的可加工性能優(yōu)異，生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，適合進(jìn)行工業(yè)化大批量化生產(chǎn)。相對(duì)于其它的運(yùn)動(dòng)自行車材料，錫的價(jià)格最低，生產(chǎn)加工性能最好，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，鉛是運(yùn)動(dòng)自行車車架使用最廣泛的材料。</p>

47、<p>　　鋁制車架的缺點(diǎn)主要是鋁的沖擊吸收性能較差，使用鋁材制作的硬尾車架將把騎行過程中大多數(shù)的顛簸震動(dòng)傳遞到騎行者的身體上，使得鋁制車架乘坐起來顛簸幅度較大，乘騎的舒適感較差。另外，鋁合金車架傳接完成后，需進(jìn)行熱處理，否者材料強(qiáng)度不夠。</p><p>　　（3）鎂合金車架的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　鎂合金車架的優(yōu)點(diǎn)主要在以下三個(gè)方面。首先，鎂合金具有高強(qiáng)度、彈性模量，比

48、鋼和鋁合金低，但幾乎與三種材料的硬度相同，強(qiáng)度比鋁合金好，鋼幾乎是一倍。因此，采用鎂合金車架設(shè)計(jì)，通過表面處理，改變截面，可使鎂合金的性能降低，降低不利因素，使鎂合金車架性能得到改善。其次，鎂合金能吸收沖擊和振動(dòng)，振動(dòng)性能優(yōu)良。鎂合金的性能是合金鋼的兩倍，而硬鋁的性能是合金的兩倍。這種性能特點(diǎn)使鎂合金車架的騎行舒適性特別好。第三，生物相容性和良好的接觸、鎂合金和人體的生物相容性都很好，車架和人體接觸是最無害的。</p>&

49、lt;p>　　鎂合金車架的缺陷是材料性能較差，加工性能差，加工成本高。特別的是，鎂的電負(fù)性非常大，而標(biāo)準(zhǔn)的電極電位則是耐燭性特別差。。在潮濕的空氣中，很容易產(chǎn)生腐蝕，而表面會(huì)產(chǎn)生一層薄薄的氧化膜。這個(gè)薄層是松散的，，耐燭性很差，而脆性是很大的，需要增加其他的過程來保護(hù)金屬表面。鎂合金的收縮率非常大，鎂或鎂合金的收縮率降低到室溫，鎂合金的收縮率降低到室溫。鎂合金鑄造和冷卻收縮率大，鑄造合金特別容易收縮氣孔，材料具有低、高的靈敏度，鎂

50、合金加工性能差，加工性能差，制造成本非常高。</p><p>　?。?）鐵合金車架的優(yōu)缺點(diǎn)</p><p>　　鐵合金的強(qiáng)度高，可以用來制作強(qiáng)度大且質(zhì)量小的車架。耐腐燭性能優(yōu)異，在一般的常規(guī)使用環(huán)境中不發(fā)生腐燭。欽合金車架騎感好，錢還可以制做優(yōu)質(zhì)避震器彈簧。同時(shí)鐵合金具有形態(tài)記憶功能車架在長(zhǎng)年的使用過程中不容易發(fā)生變形，鐵制車架適合于長(zhǎng)時(shí)間的使用。</p><p>

51、　　鐵合金車架的主要缺點(diǎn)是價(jià)格高昂。鐵在自然界存在的形態(tài)為二氧化鈦，提煉及其加工過程極其復(fù)雜，設(shè)備、防護(hù)措施、技術(shù)要求高。鈦合金的溶煉極其困難，因?yàn)殍F在高溫下與空氣中氧親和力極強(qiáng)，和空氣接觸后立刻變?yōu)?，而大脆而硬，該部分的性能將大幅度降低。并且，鐵制車架的燥接必需在隔離的條件下進(jìn)行。由于以上種種原因鐵車架價(jià)格昂貴，加工困難，不適合一般消費(fèi)群體，更不適合大批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　3.2 鋁

52、合金概述</b></p><p>　　3.2.1鋁合金的性能特點(diǎn)</p><p>　　鋁合金是以鋁為基體的合金總稱。純鋁的密度?。≒=2.7g/cm3）只有鐵密度</p><p>　　的1/3，熔點(diǎn)低（660。C），鋁的微觀結(jié)構(gòu)為面心立方體，故具有很高的塑性，易于加工，但強(qiáng)度很低。鋁經(jīng)過合金化之后，保持了純鋁的可塑性、低密度優(yōu)異的陽極氧化著色性能、優(yōu)良的

53、導(dǎo)電熱性能、良好的耐腐燭性能等，可以根據(jù)需要制造多種性能特點(diǎn)的材料，鋁中常見合金元素有桂、鎂、銅、鋅、鉻、猛等。純鋁強(qiáng)度低，但可以通過合金化及其它處理獲得高強(qiáng)鋁合金，其強(qiáng)度可以接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼材。因此鋁合金已成為有色金屬中工業(yè)應(yīng)用最廣泛的一類結(jié)構(gòu)材料。鋁合金的性能優(yōu)良，因此被廣泛應(yīng)用于建筑裝飾、交通運(yùn)輸、航天航空、機(jī)械電子等領(lǐng)域。</p><p>　　根據(jù)能否通過熱處理強(qiáng)化，變形鋁合金又可分為兩種：熱處理可強(qiáng)化型

54、鋁合金和熱處理不可強(qiáng)化型鋁合金。熱處理可強(qiáng)化型鋁合金可以通過固溶、時(shí)效等熱處理手段來提高其力學(xué)性能，可分為鍛鋁、硬鋁、超硬鋁和特殊鋁合金等；熱處理不可強(qiáng)化型鋁合金無法通過熱處理的方式來提高其力學(xué)性能，只能通過變形加工的方式來實(shí)現(xiàn)合金的強(qiáng)化，主要包括防銹鋁、工業(yè)用純培、高純鋁等。</p><p>　　目前車架鋁合金材料應(yīng)用最多的是6061合金，6061鋁合金是耐腐燭、強(qiáng)度、揮接性、熱處理工藝性等綜合性能比較好的材料

55、。7005合金也常用來制做自行車車架，它的強(qiáng)度比高，在室溫下放置會(huì)發(fā)生常溫時(shí)效，這在一定程度上可以改善它的性能。但是這種7005鋁合金的冷加工成形、焊接、熱處理都比較困難。7075是特超硬鋁，廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)，但是它的輝接難度大、耐腐燭性差（會(huì)發(fā)白），多應(yīng)用于高強(qiáng)度的非燥接零件上，較少用于制做自行車車架。</p><p>　　3.2.2車架鋁合金的研究現(xiàn)狀</p><p>　　目前，大多

56、數(shù)材料采用的材料是合金、鋁合金、耐腐蝕、強(qiáng)度、焊接性能好，是一種綜合性能。鋁合金常用于自行車架，其強(qiáng)度高，在室溫下會(huì)失效，在一定程度上提高了其性能。但是，冷加工、焊接和熱處理是很困難的。它廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)，但很難焊接，對(duì)腐蝕的耐腐蝕能力較低，對(duì)高強(qiáng)度零件的耐蝕性更強(qiáng)，自行車車架也更少。隨著社會(huì)的發(fā)展，資源和環(huán)境的問題，人們對(duì)自行車的需求，傳統(tǒng)的鋁合金材料無法滿足市場(chǎng)的需求，尤其是在高端自行車市場(chǎng)。具體性能是鋁合金自行車架(主要的山地自

57、行車模型)重，高標(biāo)準(zhǔn)安全可靠性測(cè)試難以通過。例如，在目前歐盟車架水平受力可靠性測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)中，為了保證車架的安全性和可靠性，需要在車架內(nèi)，車架頭管的梁管和焊接接頭添加補(bǔ)強(qiáng)片。增加一個(gè)堅(jiān)固的補(bǔ)強(qiáng)片以增加生產(chǎn)時(shí)間的成本，嚴(yán)重影響車架的外觀，降低產(chǎn)品的定位、品牌形象和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力</p><p>　　表3-3 典型鋁合金力學(xué)性能</p><p>　　可見，優(yōu)化車架結(jié)構(gòu)對(duì)于改善招合金車架的安全可靠性

58、有一定效果，但這種方法無法從根本上改善鋁合金車架的安全可靠性，且不適應(yīng)瞬息萬變的車架市場(chǎng)需求。6061鋁合金工藝技術(shù)相對(duì)成熟，通過優(yōu)化焊接和熱處理工藝，車架安全可靠性可提升的空間有限。鋁合金車架的焊接和熱處理制度復(fù)雜，其焊接和熱處理難度大的問題并沒有得到有效解決。</p><p>　　3.3 小型四輪山地自行車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3-1 小型四輪山地自行車車架結(jié)構(gòu)</

59、p><p>　　3.3.1小型四輪山地自行車車架尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　四輪山地自行車中車架是最主要也是最重要的部件，車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞，直接關(guān)系到自行車的使用及性能。通常來說評(píng)判一個(gè)車架的好壞，除了考慮其是否重量輕，強(qiáng)度高之外，還應(yīng)考慮其是否具有較高的承載能力，抗負(fù)荷能力，抗震能力，等等。在車架設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮三個(gè)因素：</p><p>　　（1）車架材料的選擇：

60、穩(wěn)定性能好，質(zhì)量輕，耐騎；</p><p>　?。?）車架幾何形狀：根據(jù)車架用途，功能而定；</p><p>　　（3）車架尺寸：與人體各部位尺寸相適應(yīng)</p><p>　　為了確保運(yùn)動(dòng)者體能，技術(shù)的充分發(fā)揮，應(yīng)使自行車各部分尺寸完全適合運(yùn)動(dòng)者身材，因此按運(yùn)動(dòng)者特有的身材設(shè)計(jì)車架非常重要。設(shè)計(jì)車架是根據(jù)訂車著的身高腿長(zhǎng)，臂長(zhǎng)，上身長(zhǎng)及自行車用途（公路車還是山地車，山

61、地車是爬坡型還是速降型，等等）來確定車架的大小和主要幾何尺寸。</p><p>　　當(dāng)車架作用確定以后，車架設(shè)計(jì)的第一部是確定車架尺寸大小，車架尺寸是車架中軸與上管及座管的交點(diǎn)處之間的距離，是車架設(shè)計(jì)最基本的參數(shù)，車架的尺寸大小與訂車者跨步高度（簡(jiǎn)稱跨高S）直接有關(guān)系，跨高是指車座頂面與地面的高度或騎車者跨步與地面的高度。</p><p>　　車架尺寸的確定公式為：車架尺寸=S*0.61。

62、如果車架的上管是傾斜的，應(yīng)先將長(zhǎng)管假設(shè)為水平的再測(cè)量中軸與上管及座管的延長(zhǎng)線交點(diǎn)處之間的距離。</p><p>　　取165-185cm的青年人跨高為900mm，則</p><p>　　車架尺寸=S*0.61=900*0.61=549mm</p><p>　　車座到手把距離用L1表示，兩輪之間的距離用L2表示，車架總長(zhǎng)度用L3表示，則： L1=606mm，L2=10

63、80mm,車架總長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=1530mm</p><p>　　圖3-2 四輪山地自行車車架尺寸</p><p>　　3.3.2車架強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　最大彎曲正應(yīng)力即為如下：</p><p>　　= (3-1)</p><p>　　式中 最大彎曲正應(yīng)力，單位為MP

64、A</p><p>　　M:最大彎矩，單位為KN/m</p><p>　　為抗截面系數(shù)，單位為</p><p>　　車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成一個(gè)粱，一段為鞍座位置，受到載荷記為；另一端為車把位置，受到載荷記為,則</p><p>　　=m60%=10060%9.8=588N</p><p>　　= m40%=100 40%=39

65、2N</p><p>　　計(jì)算支反力，由平衡方程：=L+L=581.14KN/m</p><p><b>　　計(jì)算抗截面系數(shù):</b></p><p>　　=(1-)=（1-0.5）=2.65 (3-2)</p><p><b>　　最大彎曲正應(yīng)力為：</b></p><p&

66、gt;　　===223.08MPA</p><p>　　從材料力學(xué)附錄B常用材料的力學(xué)性能中查得=412MPa，因?yàn)?lt;,所以符合實(shí)際。</p><p>　　4 小型四輪山地自行車車架焊接工藝</p><p>　　4.1 鋁合金車架焊接方法的選擇</p><p>　　鋁合金在焊接時(shí)，在母材表面會(huì)形成難熔氧化鋁薄膜A1203妨礙基本金屬與填

67、充金屬的熔合，進(jìn)而影響焊縫性能。鋁由固態(tài)轉(zhuǎn)變成液態(tài)時(shí)無顏色變化，施焊過程中熔池難以控制，容易熔化金屬下塌;若操作手法不熟練還會(huì)產(chǎn)生夾渣，未熔合、氣孔、焊瘤等焊接缺陷。采用手工鎢極氬弧焊焊接鋁合金等，具有操作性好，電弧穩(wěn)定、成形美觀、焊縫金屬致密，接頭強(qiáng)度和塑性高等特點(diǎn)。</p><p>　　氬弧焊是使用氬氣作為保護(hù)氣體的一種焊接技術(shù)。又稱氬氣體保護(hù)焊。就是在電弧焊的周圍通上氬氣保護(hù)氣體，將空氣隔離在焊區(qū)之外，防止

68、焊區(qū)的氧化。</p><p>　　氬弧焊技術(shù)是在普通電弧焊的原理的基礎(chǔ)上，利用氬氣對(duì)金屬焊材的保護(hù)，通過高電流使焊材在被焊基材上融化成液態(tài)形成熔池，使被焊金屬和焊材達(dá)到冶金結(jié)合的一種焊接技術(shù)，由于在高溫熔融焊接中不斷送上氬氣，使焊材不能和空氣中的氧氣接觸，從而防止了焊材的氧化，因此可以焊接不銹鋼、鐵類五金金屬。</p><p><b>　　1.氬弧焊優(yōu)點(diǎn)</b><

69、;/p><p>　?。?）質(zhì)量好 ,只要選擇合適的焊絲、焊接工藝參數(shù)和良好的氣體保護(hù)就能使根部得到良好的熔透性，而且透度均勻，表面光滑、整齊。不存在一般焊條電弧焊時(shí)容易產(chǎn)生的焊瘤、未焊透和凹陷等缺陷。</p><p>　　（2）效率高 ,在管道的第一層焊接中，手工氬弧焊為連弧焊。而焊條電弧焊為斷弧焊，因此手工氬弧焊可提高效率2~4倍。因不需清理熔渣和修理焊道，則速度提高更快。在第二層電弧焊蓋面

70、時(shí)，平滑整齊的氬弧焊打底層非常利于電弧焊蓋面，能保證層間良好地熔合，尤其在小直徑管的焊接中，效率更顯著。</p><p>　　（3）易掌握手工電弧焊根部焊縫的焊接，必須由經(jīng)驗(yàn)豐富且較高技術(shù)水平的焊工來擔(dān)任。采用手工氬弧焊打底，一般從事焊接工作的工人經(jīng)較短時(shí)間的練習(xí)，基本上均能掌握。</p><p>　?。?）變形小 ,氬弧焊打底時(shí)熱影響區(qū)要小得多，故焊接接頭變形量小，殘余應(yīng)力也小。<

71、/p><p><b>　　2.弧焊缺點(diǎn)</b></p><p>　?。?）氬弧焊因?yàn)闊嵊绊憛^(qū)域大，工件在修補(bǔ)后常常會(huì)造成變形、硬度降低、砂眼、局部退火、開裂、針孔、磨損、劃傷、咬邊、或者是結(jié)合力不夠及內(nèi)應(yīng)力損傷等缺點(diǎn)。尤其在精密鑄造件細(xì)小缺陷的修補(bǔ)過程在表面突出。在精密鑄件缺陷的修補(bǔ)領(lǐng)域可以使用冷焊機(jī)來替代氬弧焊，由于冷焊機(jī)放熱量小，較好的克服了氬弧焊的缺點(diǎn)，彌補(bǔ)了精密鑄

72、件的修復(fù)難題。</p><p>　?。?） 氬弧焊與焊條電弧焊相比對(duì)人身體的傷害程度要高一些，氬弧焊的電流密度大，發(fā)出的光比較強(qiáng)烈，它的電弧產(chǎn)生的紫外線輻射，約為普通焊條電弧焊的5～30倍，紅外線約為焊條電弧焊的1～1.5倍，在焊接時(shí)產(chǎn)生的臭氧含量較高，因此，盡量選擇空氣流通較好的地方施工,不然對(duì)身體有很大的傷害。</p><p>　?。?）對(duì)于低熔點(diǎn)和易蒸發(fā)的金屬（如鉛、錫。鋅），焊接較

73、困難。</p><p>　　4.2 氬弧焊的分類及材質(zhì)</p><p>　　1.氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。</p><p><b>　　a)非熔化極</b></p><p>　　工作原理及特點(diǎn)：非熔化極氬弧焊是電弧在非熔化極（通常是鎢極）和工件之間燃燒，在焊接電弧周圍流過一種不和金屬起化學(xué)

74、反應(yīng)的惰性氣體（常用氬氣），形成一個(gè)保護(hù)氣罩，使鎢極端部、電弧和熔池及鄰近熱影響區(qū)的高溫金屬不與空氣接觸，能防止氧化和吸收有害氣體。從而形成致密的焊接接頭，其力學(xué)性能非常好。</p><p><b>　　b)氬弧焊熔化極</b></p><p>　　工作原理及特點(diǎn) ：焊絲通過絲輪送進(jìn)，導(dǎo)電嘴導(dǎo)電，在母材與焊絲之間產(chǎn)生電弧，使焊絲和母材熔化，并用惰性氣體氬氣保護(hù)電弧和熔

75、融金屬來進(jìn)行焊接的。它和鎢極氬弧焊的區(qū)別：一個(gè)是焊絲作電極，并被不斷熔化填入熔池，冷凝后形成焊縫；另一個(gè)是采用保護(hù)氣體，隨著熔化極氬弧焊的技術(shù)應(yīng)用，保護(hù)氣體已由單一的氬氣發(fā)展出多種混合氣體的廣泛應(yīng)用，如以氬氣或氦氣為保護(hù)氣時(shí) 稱為熔化極惰性氣體保護(hù)電弧焊（在國(guó)際上簡(jiǎn)稱為MIG焊）；以惰性氣體與氧化性氣體（O2,CO2）混合氣為保護(hù)氣體 時(shí)，或以CO2氣體或CO2+O2混合氣為保護(hù)氣時(shí)，統(tǒng)稱為熔化極活性氣 體保護(hù)電弧焊（在國(guó)際上簡(jiǎn)稱為MA

76、G焊）。從其操作方式看，目前應(yīng)用最廣的是半自動(dòng)熔化極氬弧焊和富氬混合氣保護(hù)焊，其次是自動(dòng)熔化極氬弧焊。</p><p><b>　　2.保護(hù)氣體</b></p><p>　　最常用的惰性氣體是氬氣。它是一種無色無味的氣體，在空氣的含量為0.935%（按體積計(jì)算），氬的沸點(diǎn)為－186℃，介于氧和氦的沸點(diǎn)之間。氬氣是氧氣廠分餾液態(tài)空氣制取氧氣時(shí)的副產(chǎn)品。</p>

77、;<p>　　中國(guó)均采用瓶裝氬氣用于焊接，在室溫時(shí)，其充裝壓力為15MPa。鋼瓶涂灰色漆，并標(biāo)有“氬氣”字樣。純氬的化學(xué)成分要求為：Ar≥99.99%；He≤0.01%；O2≤0.0015%；H2≤0.0005%；總碳量≤0.001%；水分≤30mg/m3。</p><p>　　氬氣是一種比較理想的保護(hù)氣體，比空氣密度大25%，在平焊時(shí)有利于對(duì)焊接電弧進(jìn)行保護(hù)，降低了保護(hù)氣體的消耗。氬氣是一種化學(xué)性

78、質(zhì)非常不活潑的氣體，即使在高溫下也不和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而沒有了合金元素氧化燒損及由此帶來的一系列問題。氬氣也不溶于液態(tài)的金屬，因而不會(huì)引起氣孔。氬是一種單原子氣體，以原子狀態(tài)存在，在高溫下沒有分子分解或原子吸熱的現(xiàn)象。氬氣的比熱容和熱傳導(dǎo)能力小，即本身吸收量小，向外傳熱也少，電弧中的熱量不易散失，使焊接電弧燃燒穩(wěn)定，熱量集中，有利于焊接的進(jìn)行。</p><p>　　氬氣的缺點(diǎn)是電離勢(shì)較高。當(dāng)電弧空間充滿氬氣時(shí)

79、，電弧的引燃較為困難，但電弧一旦引燃后就非常穩(wěn)定。  </p><p><b>　　3.焊接方法與材質(zhì)</b></p><p>　　采用手工鎢極氫弧焊方法，焊接位置為水平固定焊，焊接電源為交流。焊絲牌號(hào)為絲331，接頭形式管對(duì)接，鋁合金基材為L(zhǎng)F2，成分見表1。規(guī)格為50mm 3mm</p><p>　　表4-1 LF2化學(xué)成分&l

80、t;/p><p><b>　　4.3 焊接準(zhǔn)備</b></p><p>　　自行車車架固定焊時(shí)，焊接過程中需要采用仰焊、立焊、平焊等幾種焊接位置，又稱全位置焊。施焊時(shí)，金屬熔池所處空間位置不斷改變，焊槍、焊絲角度隨焊接位置的變化而變化，操作難度較大。因此，施焊前一定要徹底清理表面氧化鋁薄膜。清理方法可采用化學(xué)清理和機(jī)械清理兩種工藝方法。通過選擇合適的焊接參數(shù)，控制好熔池溫

81、度，熟練掌握和運(yùn)用操作技巧，才能夠獲得性能良好的焊接接頭。</p><p>　　1）采用不銹鋼絲輪打磨或用銅絲刷清理焊接區(qū)表面氧化物。銅絲刷的銅絲直徑小于0.4mm,鋼絲刷的鋼絲直徑小于0.2mm;采用丙酮除去焊絲表面油污。</p><p>　　2）檢查水、電、氣路是否暢通，安全。然后在試板上調(diào)整規(guī)范焊接參數(shù)，使之符合工藝要求。</p><p>　　3）定位焊縫長(zhǎng)度

82、應(yīng)<15mm,焊點(diǎn)必須平滑，不許出現(xiàn)死角區(qū)，不合格形狀的定位焊點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行修銼。</p><p><b>　　4）焊接參數(shù):</b></p><p>　　表4-2 車架焊接參數(shù)</p><p>　　4.4 焊接操作方法</p><p>　　1)在仰焊位處，采用高頻方法引燃電弧，鎢極端部與試件表面保持距離約3mm<

83、;/p><p>　　2)焊接時(shí)，焊絲移出熔池時(shí)不可脫離氣體保護(hù)區(qū)，送人不可接觸鎢極。</p><p>　　3)焊槍與管兩側(cè)呈90夾角。焊槍與所焊點(diǎn)切線呈75-85夾角。焊絲與管子切線方向呈20-30夾角。</p><p>　　4)將試件分為前半周和后半周，沿順時(shí)針和逆時(shí)針方向完成施焊。從兩管相貫的底端開始引燃電弧，弧長(zhǎng)控制在34mm，待試件熔化后，填加12滴熔滴金屬，電

84、弧停留約10秒，形成明亮清晰的熔池，熔池直徑控制在9mm左右，再填加焊絲，焊槍應(yīng)沿焊縫作平穩(wěn)的直線勻速向上移動(dòng)，焊接仰焊段時(shí)，焊絲端部要有向上推的動(dòng)作，將焊絲送人熔池的1 /3處，以防止縫根部下塌。焊接立焊段時(shí)，焊接速度稍比仰焊位置快些，焊絲送人熔池的1/4處，焊絲端部不能向下壓送，以防止背面焊縫超高或夾絲。焊接平焊段時(shí)，焊接速度要焊稍快些，焊絲送人熔池的1/5處;避免背面下焊縫過高。焊到管相接最高點(diǎn)處利用衰減裝置逐漸減少電流，收弧。在

85、整個(gè)焊接過程中應(yīng)保持焊絲送給量，熔池尺寸基本一致。</p><p><b>　　4.5 焊后檢驗(yàn)</b></p><p>　　1)對(duì)焊接接頭進(jìn)行外觀檢查及X射線檢驗(yàn)，外觀檢查標(biāo)準(zhǔn)按IS010042B級(jí)，焊縫外形尺寸應(yīng)滿足以下要求:</p><p>　　(1)余高3.Omm (2)錯(cuò)邊量1.Omm</p><p>　　2)

86、焊縫內(nèi)部按IS010042B級(jí)檢驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)任何缺陷。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　采用合理的手工鎢極氬弧焊焊接工藝，使電弧穩(wěn)定，同時(shí)有效地控制了接頭處氣孔的產(chǎn)生。</p><p>　　采用手工鎢極氬弧焊焊接自行車車架，對(duì)焊接接頭進(jìn)行外觀檢查及X射線檢驗(yàn)，可以完全滿足圖樣技術(shù)要求和性能要求。</p>

87、<p><b>　　5 鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.1 鏈傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　一，鏈傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)，它由鏈條和鏈輪組成。工作原理是通過鏈輪輪齒與鏈條鏈接的嚙合來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。</p><p><b>　　二，特點(diǎn)</b></p><p>　　鏈傳動(dòng)無

88、彈性滑動(dòng)和整體打滑現(xiàn)象；</p><p>　　平均傳動(dòng)，傳動(dòng)效率較高；</p><p>　　軸上的徑向壓力較??；</p><p>　　鏈傳動(dòng)的整體尺寸較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊；</p><p>　　鏈傳動(dòng)的制造安全精度要求較低，成本低。</p><p><b>　　三，缺點(diǎn)</b></p>

89、<p>　　只能實(shí)現(xiàn)平行軸之間鏈輪的同向傳動(dòng)；</p><p>　　運(yùn)動(dòng)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；</p><p>　　磨損后易發(fā)生跳齒，工作時(shí)有噪聲；</p><p>　　不宜用在載荷變化很大，高速和急速反向的傳動(dòng)中；</p><p><b>　　四，適用場(chǎng)所</b></p><p&g

90、t;　　鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，兩周相距較遠(yuǎn)，工作環(huán)境惡劣等場(chǎng)所。</p><p>　　五，傳動(dòng)鏈類型及特點(diǎn)：可以分為滾子鏈和齒型鏈。</p><p>　　滾子鏈傳遞功率范圍：0～100KW</p><p><b>　　鏈速：15m/s</b></p><p>　　最大傳動(dòng)比imax=8 </p>&l

91、t;p>　　圖5-1 鏈條鏈輪</p><p>　　5.2 滾子鏈結(jié)構(gòu)及鏈傳動(dòng)的參數(shù)選擇</p><p>　　由滾子，套筒，銷軸，內(nèi)鏈板，外鏈板組成。內(nèi)鏈板與套筒之間，外鏈板與銷軸之間為過盈配合；滾子套筒之間，套筒與銷軸之間為間隙配合。</p><p><b>　　一，鏈傳動(dòng)參數(shù)選擇</b></p><p>　

92、?。?）鏈輪齒數(shù)Z1和Z2</p><p>　　小輪齒數(shù)過少會(huì)增加運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，鏈條在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，鏈節(jié)間的相對(duì)轉(zhuǎn)角增大；鏈傳動(dòng)圓周力增大，會(huì)加速鉸鏈和鏈輪的磨損。</p><p>　　小鏈輪的齒數(shù)也Z1也不宜取的太大。在傳動(dòng)比給定時(shí)，Z1大，大鏈輪齒數(shù)Z2也相應(yīng)增大，容易發(fā)生跳鏈和脫鏈，從另一方面限制了鏈條的使用壽命。</p><p>　　通常限定一

93、般Z117,對(duì)于高速傳動(dòng)或承受沖擊載荷的鏈傳動(dòng)，Z2>25，ZMAX150,一般不大于114。</p><p>　　由于鏈節(jié)數(shù)通常是偶數(shù)，為使鏈條和鏈輪磨損均勻，場(chǎng)取鏈輪齒數(shù)為奇數(shù)，并盡可能與連節(jié)數(shù)互質(zhì)。優(yōu)先選用,鏈輪齒數(shù)系列為：17,19,21,23,25,38,57,95，114,</p><p><b>　?。?）傳動(dòng)比i</b></p>&

94、lt;p>　　傳動(dòng)比過大，鏈條在小鏈輪上的包角就會(huì)過小，參與嚙合的齒數(shù)減少，每個(gè)輪齒承受載荷增大，加速輪齒的磨損，并且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象。一般鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比i6,常取i=2～3.5,鏈條在小鏈輪上的包角不應(yīng)小于120。</p><p><b>　　3.中心距a</b></p><p>　?。?）中心距過小，單位時(shí)間內(nèi)鏈條的撓轉(zhuǎn)次數(shù)增多，鏈條曲伸次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)次

95、數(shù)增多，因而增加鏈的磨損和疲勞。</p><p>　?。?）由于中心距小，鏈條在小齒輪上的包角變小，每個(gè)輪齒所承受的載荷增大，易出現(xiàn)跳齒和脫鏈現(xiàn)象；一般0=（30～50）P，最大取0max =80P。</p><p>　　二，滾子鏈輪的結(jié)構(gòu)和材料</p><p>　　鏈輪由輪齒，輪緣，輪輻和輪轂組成。鏈輪設(shè)計(jì)主要是確定其結(jié)構(gòu)和尺寸，選擇材料和熱處理方式。</p

96、><p>　　鏈輪輪齒要具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度。由于小鏈輪輪齒的嚙合次數(shù)比大鏈輪多，所受的沖擊也較大，故小鏈輪應(yīng)采用較好的材料制造。</p><p>　　表5-1 鏈輪常用的材料和應(yīng)用范圍</p><p><b>　　續(xù)表5-1</b></p><p>　　5.3 鏈傳動(dòng)的失效形式</p><p>

97、<b>　　1.鏈輪的疲勞破壞</b></p><p>　　鏈在運(yùn)動(dòng)過程中，其上的各個(gè)元件都在變應(yīng)力作用下工作，經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)后，鏈板將會(huì)因疲勞而斷裂；套筒，滾子表面將會(huì)因沖擊而出現(xiàn)疲勞點(diǎn)蝕。因此，鏈條的疲勞強(qiáng)度就成為決定鏈輪傳動(dòng)承載能力的主要因素。</p><p><b>　　2.鏈條鉸鏈的磨損</b></p><p>

98、;　　鏈條在工作過程中，鉸鏈中的銷軸與套筒間隙不僅承受較大的壓力，而且還有相對(duì)傳動(dòng)，導(dǎo)致鉸鏈磨損，其結(jié)果使鏈節(jié)距增大，鏈條總長(zhǎng)度增加，從而使鏈的松邊垂度發(fā)生變化，同時(shí)增大了運(yùn)動(dòng)的不均勻性和動(dòng)載荷，引起跳齒。</p><p><b>　　3.鏈條鉸鏈的膠合</b></p><p>　　當(dāng)鏈速較高時(shí)，鏈節(jié)受到的沖擊增大，鉸鏈中的銷軸和套筒在高壓下直接接觸，同時(shí)兩者相對(duì)傳動(dòng)

99、產(chǎn)生的摩擦熱，從而導(dǎo)致膠合。因此，膠合在一定程度上限制了鏈傳動(dòng)的極限轉(zhuǎn)速。</p><p><b>　　4.鏈條的靜力破壞</b></p><p>　　當(dāng)鏈速較低時(shí)（V<0.6m/s），如果鏈條負(fù)載不增加而變形持續(xù)增加，即認(rèn)為鏈條正在被破壞。導(dǎo)致鏈條變形持續(xù)增加的最小負(fù)載將限制鏈條能夠承受的最大載荷。</p><p>　　5.4 滾子鏈傳

100、動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　F=MG=1309.8=1274N/Kg</p><p>　　傳遞功率P: P=FV=1274=7644W</p><p>　　主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1=170r/min ,i=2</p><p>　　則 n2=1702=340r/min</p&g

101、t;<p>　　(1)選擇鏈輪齒數(shù)Z1,Z2</p><p>　　取=50 則=2=25 </p><p>　　(2)計(jì)算當(dāng)量的單排鏈計(jì)算功率</p><p>　　= P = 7644=3058W(5-1)</p><p>　　(3)確定鏈條型號(hào)和節(jié)距P</p><p&g

102、t;　　由表9-1可知，因 ，鏈號(hào)為10B ,P=15.875mm</p><p>　　(4)計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距</p><p>　　初選中心距=(30～50)P=4015.875=635， 節(jié)數(shù)：</p><p><b>　　=2+2</b></p><p>　　=2++()2=2+37.5+15.83 節(jié)&l

103、t;/p><p>　　為了避免使用過度鏈接，應(yīng)將計(jì)算出的鏈節(jié)數(shù)圓整為=118</p><p>　　鏈傳動(dòng)的最大中心距為：</p><p>　　=p[2-()](5-2)</p><p>　　由表9-7得，因==3.72</p><p>　　所以f1=0.2489</p><p>　　=p[2-(

104、)]=0.248915.875 (5-3) </p><p>　　=3.951[236-75]</p><p><b>　　=636.11mm</b></p><p>　　(5)計(jì)算鏈速V，確定潤(rùn)滑方式</p><p>　　平均鏈速： V===1.1m/s (5-4)</p>

105、<p>　　根據(jù)圖9-14 由鏈號(hào)和鏈條速度可以確定潤(rùn)滑方式為定期人工潤(rùn)滑。</p><p>　　鏈傳動(dòng)用在軸上的壓軸力:</p><p>　　7.6/1.1=6909 N(5-5)</p><p>　　壓軸力可近似取為= =69091.15=7945.35N</p><p>　　6 關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算</p>

106、<p><b>　　6.1 彈簧的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　6.1.1彈簧的類型及選擇</p><p><b>　　彈簧的作用</b></p><p>　?。?）控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，如制動(dòng)器，離合器中的控制彈簧；</p><p><b>　?。?）減震和緩沖；</b

107、></p><p>　?。?）儲(chǔ)存和輸出能量；</p><p>　　（4）測(cè)量力的大??；</p><p><b>　　二，彈簧的類型</b></p><p>　　按載荷分：拉伸彈簧，壓縮彈簧，扭轉(zhuǎn)彈簧，彎曲彈簧；</p><p>　　按形狀分類：圓柱形螺旋拉伸彈簧，圓柱形螺旋壓縮彈簧，圓錐形

108、螺旋壓縮彈簧，圓柱形螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧；</p><p><b>　　其它分類</b></p><p>　　環(huán)形彈簧，彈性彈簧，盤彈簧，板彈簧；</p><p>　　三，彈簧的材料及許用應(yīng)力</p><p><b>　　材料：碳素彈簧鋼絲</b></p><p><b>

109、　　材料牌號(hào)：B級(jí)</b></p><p>　　許用剪切應(yīng)力[]/MPa：0.4 b</p><p>　　許用彎曲應(yīng)力[ b]/MPa: 0.5 b</p><p>　　剪切彈性模量G/MPa: d=0.5～4， 8300～8000；d>4， 8000；</p><p>　　拉壓彈性模量為E/MPa: d=0.5～4 20

110、7500～20500；d>4 ,200000；</p><p>　　推存使用溫度： -40～120 C。</p><p>　　特性及用途：強(qiáng)度高，性能好，適用于做小彈簧；</p><p>　　6.1.2彈簧的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　最大工作載荷為F2=100Kg 9.8N/Kg=980N,最小工作載荷F1=50Kg 9.8N/K

111、g=490N,彈簧工作行程為S=40mm，該彈簧屬Ⅱ類載荷，Y1型支撐圈結(jié)構(gòu)，彈簧外徑D=6mm</p><p><b>　?。?）選擇材料</b></p><p>　　選用碳素彈簧鋼絲B組，由表19-2查得[r]=0.4,G=80000N/mm2</p><p>　　因b與d有關(guān)，而d尚待求出補(bǔ)步估計(jì)d=6mm, =1340MPa,則<