设计说明书（小二黑体）

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1、设计说明书双人背向自行车项目名称：双人背向自行车申请者：陈建江、郭策策、肖瑶、梁松松、汤伟指导老师：王新华参赛单位：上海理工大学设计说明书摘要：本项目设计通过改造一辆双人自行车，实现双人背向而骑，车往前行进的功能。前座控制车的转向和刹车。在车架结构方面，在现有的双人自行车车架基础上，焊接后座坐垫支架。在传动系统方面，采用单根链条传动，前主动链轮与链条内啮合，后主动链轮与链条外啮合。其中，为避免前后链轮转速不同步而引发的干涉，在前后驱动轴与主动链轮间加装单向滚子轴承。一、项目背景及意义近年来，由于外出旅游者多是成双成对，双人自行车成了最好的代步

2、工具。双人自行车风行的原因，在于两个人一起骑自行车越来越被看作是一种愉悦身心的运动，是促进身心健康的理想方式。与单人自行车不同的是，这种双人自行车能让沉浸在爱河中的情侣们同车兜风，一起锻炼，分享彼此的快乐。不仅增进了双方的感情交流，感受到浪漫的时刻，而且对活动关节和强健肌肉大有裨益。然而，现有的双人自行车，对于后座，在骑行过程中，观光视线会受到前座的身体阻挡，严重影响到后座观光体验。双人背向自行车设计相对于现有双人自行车有以下几方面优势：①　人性化。给予后座骑行人自由的观光视角，视线不受前座骑行人的阻挡。改善了后座的骑车观光体验。②　安全性。

3、在双人骑行中，后座可随时向前座传达车后的路况，以提高行车安全性。转向和刹车由前座来完成。③　娱乐性、新颖性。该设计提供全新的双人骑车旅行体验，增强双人骑车旅游的娱乐体验。④　创新性。独特式双人背靠座椅设计，创新性传动系统设计，相对于现有双人自行车更为简单而实用。二、设计方案整车功能简介：双人背向自行车实现前后两人背向坐骑，车往前行进的。车的转向和刹车由前座控制。整车设计如图2-1-1所示。图1-1-1双人背向自行车双人背向自行车基本结构设计包括两个方面的内容：1.车架结构2.传动系统。1.车架结构为实现两人背向同时骑行，双人车架的后座座椅位置

4、需要重新设计。后座座椅位置设计，需考虑避免前后座人在骑行过程发生肢体干涉。车架设计方案：方案A：全新设计双人背向自行车的车架。图2-1-1车架设计方案A此方案优点：1.双人背向自行车车架的理想设计，完全符合双人骑行空间需求。前后两人不会发生肢体干涉。2.车架整体性设计，整体结构协调性好，强度足够。此方案缺点：1.由于是自主全新设计，所以需要模具，单个车架生产成本过高。2.需要设计模具，生产难度较高，车架生产周期过长。方案B:对现有双人自行车车架进行改造，使其拥有前后背向的两个座位。图2-1-2车架设计方案B(红色部分为改造部分，黑色部分为原有

5、车架)车架加工工艺：焊接工艺：氩弧焊此方案的优点：1.由于是改造现有双人自行车车架，所以加工难度较低。2.加工成本低3.加工周期较短此方案的缺点：由于是对现有的车架进行改造，在整体结构协调性有所欠缺。综上所述，选用方案B。方案A置为备用方案，或当此设计可大批量设计时使用。1.传动系统传动系统结构设计分为两方面内容：1）主动轴组件设计、2）传动方案设计。1)主动轴组件部分方案A：主动轴直接与主动链轮固联前主动链轮与前主动轴固联，后主动轴与后主动链轮固联。详见图2-2-1。图2-2-1主动轴组件方案A此方案的优点：结构简单。此方案的缺点：在两人骑

6、行过程中，当前后两人骑行速度大小不同时，将会产生传动干涉，即链条卡死。方案B：主动轴—单向轴承—主动链轮。详见图2-2-2。图2-2-2主动轴组件方案B1.主轴2.平键3.单向滚子轴承4.轴承挡圈5.主动链轮其中单向滚子轴承工作原理：单向离合器动作原理，是为了使两个在不同速率下独立转动的对象分离或结合，达成机械功能二对象间的结合或分离。在此设计中，应用单向轴承的过转速功能来调节前后座骑行速度不一样时的链条转动。过转速功能：单向离合器因动力咬合，使动力输出轮将动力经滚子传至动力输入轮而结合，但机件动作达到一定要求，即切换分离，致使动力输入轮转速

7、大于动力输出轮，而造成两独立个体各别转动，谓之过转速。主动轴与单向轴承内圈固联，外圈与链轮固联。当主动轴的转速大于链轮的转速时，此时过转速，单向轴承的内圈与外圈咬合，主动轴的转矩传递到链轮上。当主动轴的转速小于链轮的转速时，此时切换分离，单向轴承的内圈与外圈分离，各自转动。主轴的扭矩不能传递到链轮上。由此，前后主动轴上都装配上单向滚子轴承，则在双人骑行过程中，当前座骑行速度大于后座骑行速度时，前座输出做功驱动自行车前进，后座基本不输出做工；反之，则前座基本不输出做功，后座输出做功驱使自行车前进；当前后两人骑行速度恰好相等时，则一同输出做功驱使

8、自行车前进。主动轴系统装配工艺：单向滚子轴承外圈与主动链轮通过氩弧焊点焊固联。内圈通过键连接与主轴固联。前主轴的单向轴承工作方向为顺时针方向。后主轴的单向轴承工作方