半岛·体育网站平台登陆 圆周式多人观光自行车的设计与研究.ppt

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1、多人环式观光自行车的研究与设计,多人环式观光自行车的研究与设计,背景与目的,新型交通工具和娱乐设备不断被开发出来,绿色环保是旅游的主题之一,自助娱乐成为时尚,这种观光车在国外比较单一,查了国内的空白,背景与目的,将概念与创意转化为产品,开发出一种新型环式观光自行车产品,15人任意组合即可骑行。价值与意义,新型观光车是旅游业发展的需要。多轴万向传动的研究对特殊空间传动的设计具有重要的价值。汽车、船舶、航空航天、深海潜水设备,意义,多人环式观光自行车的研究与设计,国内外观光

2、车辆发展现状,燃油观光车、电动观光车、直线自行车、圆形自行车、圆形多人观光自行车的设计研究,十字轴万向传动的研究与应用概况,圆形多人观光自行车的设计研究,单件联轴器结构类型众多且应用广泛,理论成熟。单十字轴式,等速传动条件理论成熟,在汽车、船舶上应用较多,双十字轴式,等速传动理论研究比较少,尚无实际应用,多十字轴式,项目研究工作及内容,圆形多人观光自行车设计研究,1.调研国内外观光车产品技术现状及发展趋势,2.运用概念设计技术,对观光车总体方案进行研究设计,3.研究设计传动方案,试制底盘传动装置,4.运用人机工程学及三维设计技术,对车架进行研究试制,5.观光自行车基本功能,倒档电动

3.动态功能设计,6样机装配调试、修改改进、性能测试,第2章总体设计,圆形多人观光自行车设计研究,1概念设计方法与人机工程学原理2工作原理、功能结构关系3设计步骤流程4座位数选择与布置5整车尺寸设计6行驶速度与功率可行性分析7重心变化稳定性分析,概念设计步骤与方法半岛·BOB官方网站,圆形多人观光自行车设计研究,一般概念设计定义,产品创新的概念设计支撑技术,概念设计步骤与方法,圆形多人观光自行车设计研究,机械产品概念设计步骤,工作原理、功能结构关系,将圆周上不同方向的力聚合到一个方向形成动力环,圆形多人观光自行车设计研究,结构连接,功能设计

4、设计,设计步骤与流程,圆形多人观光自行车设计研究,观光自行车总体设计,座位的选择与布置,双数座位:驾驶员视线受阻,不宜采用奇数座位:可选3、5、7、9座,圆形多人观光自行车设计研究,乘客座位布置,整车尺寸设计,圆形多人观光自行车设计研究,从人机工程学角度进行人性化的车架设计,整车主要结构尺寸,车架结构主要尺寸,行驶速度功率分析,圆形多人观光自行车设计研究,假设行驶速度为10km/h,观光自行车总重量不超过200kg,5人总重量不超过500kg,在中度剧烈运动时,人消耗功率约400W,输出机械功约80W。观光车在柏油路上行驶,时速56公里/小时

5.相当适用,15名乘客任意组合驾驶车辆前进均不会超过中度剧烈运动的程度。, 重心稳定性分析, 圆环多人观光自行车设计与研究, 车辆横向侧翻模型, 重心稳定性分析, 圆环多人观光自行车设计与研究, 车辆上坡侧翻模型, 重心稳定性分析, 圆环多人观光自行车设计与研究, 车辆下坡侧翻模型, 第3章 底盘传动装置开发, 圆环多人观光自行车设计与研究, 1传动方案创新设计与比选2万向联轴器分类与比选3多轴万向传动稳定传动工况分析4底盘传动装置设计与制作5底盘传动装置恒速试验与调试6底盘传动装置验证计算, 传动方式选择, 开环万向传动方式, 9根传动轴与8个万向联轴器绕同一圆周串联。

6、合起来,A、B、C、D、E五位乘客的脚踏链轮均匀排列在同一圆周上,与串联轴系上对应的小链轮(棘轮机构,设置为向内旋转)通过链条连接传动,形成开环多输入单输出机构。乘客分别带动各自的脚踏链轮,将脚踏力传递给小链轮,使串联轴系形成向内旋转的动力环,再由A位置的链轮10将聚合后的动力传递给后轮系,驱动车辆前进。 、圆环多人观光自行车设计与研究、传动方式选择、圆环多人观光自行车设计与研究、闭环万向传动方式,11根传动轴和10个万向联轴器串联在同一圆周上,5名乘客的脚蹬链轮和小链轮(棘轮机构)均匀排列在同一圆周上半岛·BOB官方网站,并联在串联轴系上,构成闭环多输入单输出机构。所用到的11个传动装置

7、活动轴有三种不同的结构尺寸:1、3、5、8、10结构尺寸相同,2、4、9、11结构尺寸相同,轴6、7组成活动范围,二者可以在轴线上做相对运动,但不能做相对转动。、传动方式选择、圆形多人观光自行车设计研究、开环锥齿轮传动方式,共需16个结构尺寸相同的锥齿轮,通过9根传动轴相互连接配合,所用的9根传动轴有两种不同的尺寸:1、3、5、8、10结构尺寸相同,2、4、9、11结构尺寸相同,它们以锥齿轮串联啮合,由安装在每根传动轴上的小链轮(棘轮机构)向内传动。齿轮传动的优点是传动精度好,效率高,但制造、装配精度要求也高,单件或小批量生产,生产成本相对较高。、传动方式选择、循环

8.多人观光自行车设计研究,传动方案比选,通过设计难度、加工装配精度、制造成本、可靠性、使用寿命、传动效率、传动稳定性等因素的比较,本项目传动系统采用开环万向传动方案。,万向联轴器比选,圆环多人观光自行车设计研究,本项目传动机构方案将乘客脚踏力平均分布在圆周上,每个乘客位置的链条传动必须稳定地匀速,因此需要选择合适的万向联轴器来满足这一要求。万向联轴器实现匀速运动的方式有三种:(1)双十字轴万向联轴器实现匀速角速传动;(2)力传递点位于平分两轴线交角的平面内的匀速角速传动(定心式);(3)瞬时滑动旋转轴传动方式(非定心式)。,万向传动运动特性,圆环多人观光自行车设计研究

9.研究,单十字轴万向节运动特性,万向节传动运动特性,圆型多人观光自行车设计研究,(A1)主动轴与中间轴之间的夹角必须等于从动轴与中间轴之间的夹角;(A2)中间传动轴两端的拨叉面必须位于同一平面内。,双十字轴万向节一般匀速运动条件,万向节传动运动特性,圆型多人观光自行车设计研究,(B1)主动轴与从动轴与中间传动轴之间的夹角相等(主动轴与中间传动轴之间的夹角必须等于从动轴与中间传动轴之间的夹角); (B2)主、从动轴叉销与中间传动轴夹角相等(中间传动轴两端叉面夹角必须等于主、从动轴与中间传动轴夹角与从动轴与中间传动轴夹角之和)。,双十字轴万向节空间匀速运动条件,万向节传动运动特性,圆形多人乘坐观光自行车设计研究,(B1)主、从动轴与中间传动轴夹角相等(主、从动轴与中间传动轴夹角必须等于从动轴与中间传动轴夹角)。

10.观光自行车设计与研究,等效角,输出轴与输入轴之间的角度差,多十字轴万向传动可以看作传动比为ii的单十字轴万向传动,与多十字轴万向传动相同传动比ii的单十字轴万向节看作等效万向节。,输出轴与输入轴之间的角度差代表传动轴的同步性,在本项目设计的多十字轴万向传动方案中,由于串联轴系较长,需要严格控制角度差的累积。,底盘传动装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,底盘传动装置,定盘形状,底盘传动装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,传动轴啮合与应力分析,键槽中段应力分布,传动轴变形分析,传动装置试验分析,底盘装置实物,运动仿真图,速度加速度扭矩,圆形多人观光自行车设计与研究

11、研究,传动装置试验分析,圆形多人观光自行车设计研究,底盘传动装置在低速下运行,传动轴转速在1%以内可视为恒速。转速试验采用DT-2858光电测速仪,转速范围0.59999 r/min,光电测距50600 mm,精度为(0.05%n+1d),分辨率为0.01/0.1/1,可满足试验要求。每种传动轴转速采集的样本数为6个,基本可以满足课题对传动精度的要求,如果选取的样本数据更多,统计数据分析会更加准确。另外,此试验方法只能测得偏转角度的绝对值,无法表明角度是否过大或过小,需要进一步判断对角度进行修正。根据上述角度偏差,对底盘传动装置传动轴角度进行修正后再进行试验。 、恒速试验调试、传动装置

12.验证、圆形多人观光自行车设计与研究、底盘传动效率、底盘传动安全系数、底盘传动寿命、第四章车架结构设计、圆形多人观光自行车设计与研究、1车架结构材料选择2车架与其他功能件连接设计3车架三维造型设计4车架有限元分析与优化5车架焊接加工与尺寸测量、车架结构设计、圆形多人观光自行车设计与研究、车架结构材料选择、车架结构关系、圆形多人观光自行车设计与研究、车架与前轮系连接关系、车架与传动系连接关系、车架与后轮系连接关系、车架与转向系连接关系、车架三维设计、圆形多人观光自行车设计与研究、车架分析与优化、应力分析图、圆形多人观光自行车

13.自行车设计研究,车架分析与优化,圆形多人观光自行车设计研究,位移分析图,车架焊接制作半岛·BOB官方网站,圆形多人观光自行车设计研究,车架焊接制作,打磨喷漆,第五章基本功能设计,圆形多人观光自行车设计研究,1叉轴转向半径及半轴倾角计算2转向部件三维设计与分析3转向部件加工制造与装配4后轮系统部件选择5制动方式选择与设计6减震器设计与制作7转向系统设计与制作,转向倾角计算,圆形多人观光自行车设计研究,叉轴转向倾角数学模型,坐标位置与计算公式,叉轴设计与分析,圆形多人观光自行车设计研究观光自行车、叉轴三维设计与分析、实物制造与装配、刹车减震设计、圆形多人乘车

14.观光自行车设计与研究,刹车及减震装置设计、分析、生产与装配,转向装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,转向系统纵向构件连接设计,转向系统横向构件连接设计,第六章倒档装置及电动装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,1倒档装置结构选择与设计2倒档装置齿轮参数编程优化设计3倒档装置三维设计与分析4倒档装置的加工生产安装调试5电动装置零部件设计与选择6电动装置安装调试,倒档装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,倒档运动方式选择,倒档装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究,齿轮参数优化设计,嵌套循环程序,倒档装置设计,圆形多人观光自行车设计与研究观光自行车,倒档

15、装置三维设计、三角板应力、位移有限元分析与验证、倒档装置实物照片、倒档装置安装调试及操纵手柄装配、倒车、电动装置、圆形多人观光自行车设计与研究、电动装置零部件选型、电机安装调试、产品改进、圆形多人观光自行车设计与研究、样车性能试验、圆形多人观光自行车设计与研究、样车主要性能、工艺制造成本、月批量生产500台、1900元/台、月批量生产100台、2300元/台、中型厂家、小型厂家、工艺类型:焊接、切割、机加工、喷漆、圆形多人观光自行车设计与研究、成果1产品理论与技术、开发出性能较好的样车并实现产品化,丰富了旅游产品,增加了游客的乐趣,验证空间多轴万向传动的稳定运动

16. 特殊空间传动设计具有重要价值。产品。理论。圆型多人观光自行车设计研究。三维造型中相对坐标系约束关系的修正,使特征模型在系统坐标系中准确表达,避免了造型失效,为大型复杂空间结构的三维造型提供了有益的参考。技术。优化求解程序中采用的循环嵌套求解方法,可应用于多参数组合选择设计。技术。展望。圆型多人观光自行车设计研究。车架外观方案及其制造材料有待进一步优化。开环万向传动方式的底盘传动装置的等速比有待进一步提高。采用更为精确的传动轴相位角检测方法,可测量瞬时转速波动,从而对传动轴安装角偏差做出准确的分析和修正,使其传动更加稳定。本文提出的闭环万向传动方案和开环、闭环锥齿轮传动方案,有待实践验证。前轮系与车架连接处需加装减震器,需要深入分析整车的减震性能及其对行驶稳定性的影响。

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