机械设计自行车链传动分析

小组成员：陆春荣 蒋天伦 易斌 王正阳 周寒

一、自行车的整体结构及主要部分介绍

二、自行车的传动系统三、自行车的变速原理

一、自行车的整体结构及主要部分的简 单介绍

1.1 链轮 1.链轮的基本参数及主要尺寸 链轮的基本参数为：链轮的齿数z、配用 链条的节距p、滚子外径d1及排距pt。链轮的主要尺 寸及计算公式如表1-1所示。

2、链传动的失效形式 由于链条的强度比链轮的强度低，故一般链传 动的失效主要是链条失效，其失效形式主要有以下几种： (1)链条铰链磨损。链条铰链的销轴与套筒之 间承受较大的压力且又有相对滑动，故在承压面上将产生 磨损。磨损使链条节距增加，极易产生跳齿和脱链。 2) 链板疲劳破坏。链传动紧边和松边拉力不 等，因此链条工作时，拉力在不断地发生变化，经一定的 应力循环后，链板发生疲劳断裂。 (3)多次冲击破断。链传动在启动、制动、反转 或重复冲击载荷作用下，链条、销轴、套筒发生疲劳断裂 。 (4)链条铰链的胶合。链速过高时销轴和套筒的 工作表面由于摩擦产生瞬时高温，使两摩擦表面相互粘结 ，并在相对运动中将较软的金属撕下，这种现象称为胶合 。链传动的极限速度受到胶合的限制。 (5)链条的静力拉断。在低速(v < 0.6m/s)重 载或突然过载时,载荷超过链条的静强度，链条将被拉断

二、自行车的传动系统

1、传动的类型：链传动 链传动是以链条为中间传动件的啮合传动。 如图9-1所示链传动由主动链轮1、从动链轮2和绕在链 轮上并与链轮啮合的链条3组成。

2、链传动的特点： (1)和带传动相比。链传动能保持平均传动比不变；传动效 率高；张紧力小，因此作用在轴上的压力较小；能在低速重载 和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作。 (2)和齿轮传动相比。链传动可用于中心距较大的场合且制 造精度较低。 (3)只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时 传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。

3、传动关系从图中可以看到，当前轮以ω1的速度转动时，后链轮的转动速度应该是:

2

R1 1 R2

同时，由于后轮和后链轮是同一个轴上的同步转动的，所以又有如下关系：

R1 1 3 2 R2

R1 前链轮 L

RR2 r 后链轮 R3 2 1

那么就可以得到，当人以每分钟n转的速度骑行的时候，应该有自行车的前进速 度即为后轮的前进速度：

2 nR1 R3 3 3 R3 车 60 R2

三、自行车变速的实现和原理

自行车传动主要是由前面的大齿盘和后面的 很多小齿盘组成，前面的大齿盘叫做牙盘， 后面的小齿盘叫做飞轮。变速自行车拥有不 同的速比就是由前后

两个齿盘进行配合得到 的

牙盘

飞轮

自行车传动变速机构

自行车速比介绍 牙盘一般是由三片组成，后面的飞轮齿数是 在6齿,7齿,8齿,9齿,10齿,11齿，组成了不 同的速比，分别是18速，21速，24速，27速， 30速，33速。这么多速比的设计是为了每一 个骑行者能够找到合适的踩踏频率，更好的 进行骑行运动。

牙盘和飞轮的安装

速比的选择 当链盘的“大盘”与飞轮的“小飞”组合时，(即牙盘用大 齿数，飞轮用小齿数进行传动时)“大盘”转动一圈，“小 飞”则会转动很多圈，这样“小飞”就会带动后车轮前进很 远一段距离，因而此时车速最快。然而，此时由于脚踏的轮 半径与“大盘”的轴半径相差不大，所以人加在脚踏上的动 力在“大盘”上产生的力并不太大。即：此时车速虽然快了， 但骑车人会付出较大的动力。 当链盘的“小盘”与飞轮的“大飞”组合时，“小盘”转动 一圈，“大飞”转动的圈数不太多，这样“大飞”就带动的 后车轮前进的距离不大，因而此时车速最慢。然而，此时由 于脚踏的轮半径与“小盘”的轴半径悬殊很大，所以人加在 脚踏上的动力在“小盘”上会产生很大的驱动力。即：此时 车速虽然慢了，但骑车人付出的动力却最小。

变速系统的组成 自行车变速的实现必须由一套成套的传动变 速零件组成，分别是由自行车的指拨、前拨、 牙盘、链条、飞轮、后拨。其中起传递动力 的是牙盘、链条、飞轮。使用了链传动进行 传递动力。而指拨、前拨、后拨是变速系统 的主要构成部分。