基于solid works自行车三维建模课题总结Word文档格式.docx

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第四章总结

一、自行车的结构及工作原理：

（1）自行车结构

自行车的轮胎、车架、脚踏、刹车、链条、坐垫等25个部件作为自行车基本部件缺一不可。

其中，车架是自行车的骨架，它所承受的人和货物的重量最大。

按照各部件的工作特点，大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统：

1.导向系统：

由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。

乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

2.驱动（传动或行走）系统：

由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。

人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。

3.制动系统：

它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶,确保行车安全。

此外，为了安全和美观，以及从实用出发，还装配了车灯，支架，车铃等部件。

其结构组成如图1所示：

图1自行车结构组成

（2）主要结构介绍

1.车架部件是构成自行车的基本结构体，也是自行车的骨架和主体，其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。

车架部件的结构形式有很多，但总体可以分为两大类：

即男式车架和女式车架。

图2车架

由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的，车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体，车架部件制造精度的优劣，将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。

一般辐条是等径的，为了减轻重力，也有制成两端大、中间小的变径辐条，还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。

2.外胎：

分软边胎和硬边胎两种。

软边胎断面较宽，能全部裹住内胎，着地面积比较大，能适宜多种道路行驶。

硬边胎自重轻，着地面积小适宜在平坦的道路上行驶，具有阻力小，行驶轻快等优点。

外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。

山地自行车的外胎宽度特别宽，花纹较深也是适应越野山地用。

图3外胎

3.脚蹬部件：

脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置，自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，然后由脚蹬轴转动曲柄，牙盘，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。

因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。

脚踏：

可分为整体式脚踏和组合式脚踏。

无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面，必须安全可靠，具有一定的防滑性能，可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。

脚踏必须转动灵活。

4.前叉部件：

前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。

转动车把和前叉，可以使前轮改变方向，起到了自行车的导向作用。

此外，还可以起到控制自行车行驶的作用。

前叉部件的受力情况属悬臂梁性质，故前叉部件必须具有足够的强度等性质。

5.链条：

链条又称车链、滚子链，安装在连轮和飞轮上。

其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上，带动自行车前进。

链轮：

用高强度钢材制成，保证其达到需要的拉力。

6.飞轮：

飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端，与链轮保持同一平面，并通过链条与链轮相连接，构成自行车的驱动系统。

从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。

单级飞轮又称为单链轮片飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。

其单级飞轮工作原理：

当向前踏动脚踏时，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含，飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进了。

当停止踏动脚踏板时，链条和外套都不旋转，但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动，当反向踏动脚踏时，外套反向转动，会加速千斤的滑动，使“嗒嗒”声响得更急促。

多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。

多级飞轮是在单级飞轮的基础上，增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。

二：

自行车材料运用概况：

车架材质从最早的铬钼钢、进化到铝合金、然后是复合材料的运用如碳纤维，其他还有钪合金、镁合金、钛合金等，业者不断研发新材料配方，提升管件与结构设计能力并创新加工技术，只为了让车架更轻、更强、更舒适且更流线美观。

密度是决定车架重量的关键因素之一，密度愈低，车架可以做到愈轻，铬钼钢的密度为7.9，铝合金为2.6-2.9，钛4.5，钛合金4.3-5.1，碳纤维复材1.6镁合金1.7，由此可知铬钼钢的密度最高，碳纤复材最低。

然而车架除了重量外，还要考虑拉伸强度，弹性系数等，所以虽然密度低，但强度不够也不行。

一般来说，车架刚性决定于材质的弹性系数，钢的弹性系数为30，铝为10-11，钛15-16.5

，因此当管径、壁厚相同时，铝车架的刚性只有钢车架的三分之一，钛车架的刚性也只有钢车架的二分之一。

车架强度则由材质的降伏强度决定，降伏强度和车架管材的品质、热处理制程及合金成份都有很大的关系。

铝的降伏点仅11-59，钛40-120，钢46-162，相较之下铝材显得较脆弱且易损坏。

在实际设计上，每台车架的管材管径大小会决定车架刚性，强度与重量，管材壁厚也会影响车架强度与重量。

一台最适设计的车架有些地方强调刚性、有些地方要强度、有些地方要吸震，因此必须在不同功能诉求的部位用对适合的材料，而不同材料的结合技术也是车架业者的一大考验钢材是使用在自行车上最久的车架材质，主要优点包括长时间骑乘的刚性佳、管材有弹性（吸震）、管材接合方式多且加工性佳、易焊接且不需要热处理，因此成本与价格相对较低。

缺点则是重量过重，保养不当容易生锈，管材塑形较不易且有金属疲劳的问题。

第二章测绘自行车

一、自行车整车拆解

对自行车整车进行拆解，了解自行车每一部分结构原理，对自行车尺寸链、配合、工艺及结构设计相关要点进行详细研究。

二、对实体自行车尺寸进行测绘

图4实车图片

1、本次自行车三维建模在图4所示实车基础上，运用直尺、量角器、三角板等工具对我们拥有的自行车进行测绘，并记录数据。

2、不易测量部件的标准件尺寸通过网上查找获得。

3、本人此次建模课题主要负责自行车的轮胎，辐条，轴承，花鼓部分的三维建模。

上一章基础上对自行车进行了详细拆解及测绘，获得了自行车相应零部件机构及测绘尺寸，本章主要介绍这次课题中我主要负责的自行车的轮胎，辐条，轴承，花鼓零部件三维建模

一、轮胎三维建模

本部分建模主要包括车轮轴套、钢丝、车轮轴、钢圈、轮胎、车轮轴等部件，下面对建模过程进行一一介绍。

第一部分：

车轮轴套、钢丝、车轮轴三维建模过程

钢圈、轮胎、车轮轴三维建模过程

（1）钢圈

基于测绘尺寸绘制如图5，旋转。

图5钢圈草图

切除，整列形成18组钢丝孔。

生成实体如图6所示：

图6钢圈

（2）轮胎

基于测绘尺寸绘制草图，草图旋转形成实体如图7所示。

图7轮圈实体

在图8轮齿草图基础上拉伸然后阵列形成轮齿如图9所示

图8轮齿草图

图9轮胎

（3）车轮轮辐

创建基准平面，并绘制草图，如图10；

拉伸后倒圆角，如图11；

旋转复制，如图12

图10图11图12

创建气嘴

旋转复制图10所创建的基准平面，如图13，绘草图创建气嘴，如图14所示。

图13图14

创建轮辐

绘制草图，拉伸-3.5/3.5,单侧偏置2。

绘制辐条孔，16个，尺寸0.5。

如图15、16、17.

图15图16图17

创建如图18所示辐条、扫掠获得单个轮辐如图19所示、最后旋转阵列完成轮辐三维建模。

图18图19图20

二、轴承三维建模

轴承装配体如图21所示

图21轴承装配体

（1）深沟球轴承6315的滚珠体三维建模

根据如图22所示滚珠体半径草图生成如图23所示滚珠体

图22滚珠体半径草图图23滚珠体

（2）深沟球轴承内圈三维建模

根据如图24所示深沟球轴承内圈草图旋转生成如图25所示深沟球轴承内圈实体

图24深沟球轴承内圈草图图25深沟球轴承内圈实体

（3）深沟球轴承外圈三维建模

参考内圈建模方式

图26深沟球轴承外圈

（4）深沟球轴承保持架三维建模

首先建一个半径80mm厚3mm的圆板如图27所示，然后距圆心58.75mm阵列8个直径30mm的球如图28所示。

图27圆板图28阵列球体

用φ110和φ125切除得到图29所示

图29φ110,φ125切除所得

最后用球体切除，在阵列获得如图30所示保持架，最后将滚珠、内外圈及保持架组装的到轴承装配体如图31所示

图30保持架图31轴承装配体

三、花鼓三维建模

根据第二章测绘得到的详细尺寸绘制如图32所示草图，旋转形成套壳如图33。

图32花鼓草图

图33根据花鼓草图旋转成套壳

拉伸切除圆孔，圆周整列。

形成钢丝孔，如图34所示：

图34基于轴套拉伸切除圆孔，圆周阵列

四、整体装配效果图

通过团队的完美分工及共同努力完成了自行车整体三维建模设计如图35所示：

图35整体装配效果图

通过本次solidworks三维建模设计，锻炼了我们的团队合作能力,各个小组成员分工明确，分别很好的完成了各自的任务，最后能在一起进行最后的制作。

我们也更加深入的了解了自行车的结构，对各个部件有了深入的认识，能在solidworks软件上正确建立各部件的模型。

在solidworks建模上，更有质的飞跃。

课堂学习中通常都是照着课本的说明、教程等等依样画葫芦绘制零件，很少锻炼到我们的三维建模思想。

没有太多自己去探索其绘制过程的情况和建立我们自己喜欢并感兴趣的实体模型。

这次的自行车三维建模，我们就靠观察实体结构，并撤卸下各个零部件进行尺寸测量，自己独立构思其绘制方法，并一起讨论最后的装配等步骤，最终顺利地完成了实体零件绘制、各零部件的装配和爆破图、工程图等的绘制。

虽然在过程中都遇到了一些不可避免的困难，但大家在一起努力想办法，集中大家的力量解决了各个大大小小的问题，所以在一些为了美观和配合的问题上将一些尺寸进行了小小的改动。

但是一切改变都很合理，而且最终较好的完成了自行车整体的的三维建模。