一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構及其自行車的制作方法

本實用新型涉及自行車改裝領域，具體地說是一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構及其自行車。
背景技術：
：自行車是人們日常生活的常用交通工具，它節能環保，有一定的健身功能，目前大多數自行車的傳動機構都是鏈條傳動，人力踩腳踏板驅動牙盤轉動，通過鏈條將動力傳至自行車后輪的飛輪，由飛輪驅動自行車后輪轉動，且并無增設其他的省力機構，來適當降低騎行強度。這種鏈輪自行車優點是結構簡單實用，成本低；缺點是鏈輪自行車在騎行過程中有拖鏈、斷鏈、夾住褲子以及潤滑油弄臟褲子等問題。因此，設計一種高速且省力的自行車，這種自行車騎行更輕松，道路通過能力更強，速度更高一些，且改變了鏈輪自行車拖鏈、斷鏈、夾住褲子和弄臟褲子等問題，設計有一定的實用價值。技術實現要素：本實用新型的一個目的在于提供一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，具有避免吊鏈，易改裝、通用性強，傳動效率高，傳動精確等優點；另一個目的在于提供一種無鏈行星齒輪自行車，具有騎行輕松，速度快的作用。為實現上述目的，本實用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設置有行星齒輪系統，所述行星齒輪系統包括受外力驅動的太陽輪，所述太陽輪與行星齒輪嚙合，行星齒輪與固定于車架上的齒圈的內齒嚙合，所述行星齒輪上設置有行星架，所述行星架用鉸鏈聯接有傳動曲柄；傳動曲柄的末端用鉸鏈固定聯接有傳動連桿，并通過傳動連桿與平動機構聯接，所述平動機構聯接驅動連桿，所述驅動連桿用鉸鏈與驅動自行車后輪的驅動曲柄聯接。所述太陽輪上固定安裝有自行車曲柄臂，且自行車曲柄臂的端部設置有腳踏板。所述平動機構由平動齒輪以及與平動齒輪嚙合的環形齒條構成，傳動連桿和驅動連桿與平動齒輪聯接。所述平動機構由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構成，傳動連桿和驅動連桿與滑塊聯接。本實用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設置有行星齒輪系統，所述行星齒輪系統包括受外力驅動的太陽輪，所述太陽輪與行星齒輪嚙合，所述行星齒輪安裝于行星架上，所述車架上固定有齒圈；行星齒輪與齒圈的內齒嚙合，所述太陽輪鉸鏈有傳動曲柄，所述傳動曲柄隨太陽輪做圓周運動；傳動曲柄通過傳動連桿與平動機構連接；所述平動機構通過驅動連桿用鉸鏈與固定于傳動齒輪機架上的用于驅動傳動齒輪的驅動曲柄I聯結；傳動齒輪與驅動自行車后輪的驅動齒輪嚙合。所述太陽輪上固定安裝有自行車曲柄臂，且自行車曲柄臂的兩端部設置有腳踏板。所述平動機構由平動齒輪以及與平動齒輪嚙合的環形齒條構成，傳動連桿和驅動連桿與平動齒輪聯接。所述平動機構由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構成，傳動連桿和驅動連桿與滑塊聯接。本實用新型所述一種自行車，其特征在于使用上述傳動機構。設計理論：行星齒輪傳動機構典型且結構簡單，若固定其中一個元件，另外兩個元件一個作為輸入，另一個輸出，這種行星齒輪機構能達到變速變矩的效果。此行星齒輪機構運動特性方程為：nt-(1+α)nh+αnq＝0(式1)設齒圈齒數與太陽輪齒數之比為α＝Zq/Zt。nt-太陽輪轉速、nq-齒圈轉速、nh-行星架轉速從式1可以看出，若齒圈固定，行星架輸入，太陽輪輸出，那么行星齒輪機構的轉速通過太陽輪輸出后增大了1+α倍。設計方案采用本技術的自行車傳動機構簡圖如圖2所示，行星齒輪機構中齒圈3與自行車機架固結，行星架11和自行車曲柄臂2連接，人通過踩自行車腳踏板1，帶動行星架轉動，行星架通過行星齒輪14帶動太陽輪12轉動，太陽輪上安裝有傳動曲柄4，它隨太陽輪做圓周運動，并通過傳動連桿5帶動平動齒輪在環形齒條內做往復直線運動，驅動連桿同樣連接在平動齒輪上，驅動曲柄和自行車后輪同步連結，由驅動連桿帶動自行車后輪轉動。傳動機構分析對比鏈輪自行車的后輪由飛輪驅動，如圖3所示，只要作用與飛輪上的鏈條拉力力矩大于地面阻力矩，自行車就可以前進。同理，采用本技術的自行車后輪由驅動曲柄驅動，只要作用于驅動曲柄A點(圖2)上拉力矩大于地面阻力矩就可驅動自行車前進。(1)自行車后輪驅動拉力對比表1鏈輪自行車傳動機構數據表，表2采用本技術的自行車傳動機構數據表。表1鏈輪自行車傳動機構數據表名稱牙盤齒數飛輪齒數中心距后輪半徑鏈節距(p)鏈節數數值3216430300mm12.796表2采用本技術的自行車傳動機構數據表名稱傳動曲柄傳動連桿驅動連桿驅動曲柄太陽輪齒圈行星齒輪齒輪模數平動齒輪數值36mm132mm360.25mm98.25mm25齒59齒17齒217齒根據圖3中自行車后輪的受力圖，鏈輪自行車后輪的驅動元件是飛輪，而采用本技術的自行車后輪的驅動元件是驅動曲柄，通過鏈輪自行車和采用本技術的自行車各自的驅動拉力公式計算兩種自行車后輪的所需的驅動拉力。式2為鏈輪自行車驅動拉力計算公式，其中FZ-地面阻力、RC-自行車后輪半徑，p-鏈輪節距、z-飛輪齒數。式3為采用本技術的自行車驅動拉力計算公式，其中Lq-驅動曲柄長度，FZ和RC意義同式2。(2)轉速對比將表1和表2的參數帶入式4和式7，分別計算鏈輪自行車的轉速比和采用本技術的自行車的轉速比。式4為鏈輪自行車轉速比計算公式，ny、nf分別為牙盤和飛輪轉速，Zy、Zf分別為牙盤和飛輪齒數。采用本技術的自行車傳動機構為典型的雙對心曲柄平動機構，用平動齒輪代替傳統曲柄滑塊機構中的滑塊減小摩擦和磨損，平動齒輪10的移動速度為：采用本技術的自行車經過優化設計后，傳動曲柄和傳動連桿同驅動曲柄和驅動連桿的關系如下：由上式得出傳動曲柄的角速度和驅動曲柄的角速度相同，只要得知傳動曲柄的角速度便可得到驅動曲柄的角速度，因此采用本技術的自行車的輸入輸出轉速比為式7的值：式中nt、Zt-太陽輪轉速齒數，nx-行星架轉速，Zq-齒圈齒數。假設地面阻力為3kg，人力驅動腳踏板旋轉一周，將表1和表2的數據帶入上面各公式得到鏈輪自行車的驅動拉力和轉速比，以及采用本技術的自行車的驅動拉力和轉速比如下表所示。表3結論對比表名稱FL1FL2i1i2數值27.65kg18.32kg0.50.298從表3的數據可以看出，在道路阻力不變的條件下，采用本技術的自行車要比鏈輪自行車更加省力一些。人力腳踏板同樣踩一圈的情況下，鏈輪自行車后輪轉2周，而采用本技術的自行車轉3.36周，由上述兩點結論看出所設計的采用本技術的自行車傳動機構更加優越。本實用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車及其傳動系統，其有益效果在于：(1)在鏈輪自行車基礎上，改進傳動機構后，自行車更加省力，且車速提高；(2)取消鏈條，使用環形齒條代替鏈輪傳動，這樣避免了吊鏈、斷鏈、夾住褲子等缺點，使用更加清潔；(3)改裝也比較容易一些，具有較強的通用性；(4)傳動效率更高，傳動更加精確；(5)安裝這種傳動機構的自行車車速要高出鏈輪自行車很多，因此可用于賽車或者旅游自行車。附圖說明圖1為行星齒輪機構簡圖；圖2采用本技術的自行車傳動機構主視圖；圖3自行車后輪受力圖；圖4替代方案的傳動機構結構簡圖；圖5采用本技術的力自行車傳動機構俯視圖；圖中：1-腳踏板、2-自行車曲柄臂、3-齒圈、4-傳動曲柄、5-傳動連桿、6-環形齒條、7-驅動連桿、8-驅動曲柄、9-自行車后輪、10-平動齒輪、11-行星架、12-太陽輪、13-行星齒輪軸、14-行星齒輪、15-傳動齒輪、16-驅動曲柄I、17-傳動齒輪機架、18-驅動齒輪、19-飛輪、20-鏈條、21-地面。具體實施方式實施例1如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設置有行星齒輪系統，所述行星齒輪系統包括受外力驅動的太陽輪12，所述太陽輪12與行星齒輪14嚙合，行星齒輪14與固定于車架上的齒圈3的內齒嚙合，所述行星齒輪14上設置有行星架11，所述行星架11用鉸鏈聯接有傳動曲柄4；傳動曲柄4的末端用鉸鏈固定聯接有傳動連桿5，并通過傳動連桿5與平動機構聯接，所述平動機構聯接驅動連桿7，所述驅動連桿7用鉸鏈與驅動自行車后輪的驅動曲柄8聯接；所述太陽輪12上固定安裝有自行車曲柄臂2，且自行車曲柄臂2的端部設置有腳踏板1；平動機構由平動齒輪10以及與平動齒輪10嚙合的環形齒條6構成，傳動連桿5和驅動連桿7與平動齒輪10聯接。在使用時，人通過踩自行車腳踏板1，帶動太陽輪12轉動，太陽輪12帶動與其嚙合的行星齒輪14，行星齒輪14安裝于行星架11上，行星齒輪14與齒圈3的內齒嚙合，行星齒輪14轉動帶動行星架11轉動，行星架11上安裝有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨著行星架11運動帶動與傳動連桿5連接的平動齒輪10在環形齒條6內做往復直線運動，平動齒輪10通過驅動連桿7與自行車后輪9上的驅動曲柄8連結，帶動自行車后輪9轉動。實施例2如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，平動機構由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構成，傳動連桿5和驅動連桿7與滑塊聯接，其余同實施例1。實施例3如圖1、4所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設置有行星齒輪系統，所述行星齒輪系統包括受外力驅動的太陽輪12，所述太陽輪12與行星齒輪14嚙合，所述行星齒輪14安裝于行星架11上，所述車架上固定有齒圈3；行星齒輪14與齒圈3的內齒嚙合，所述太陽輪12鉸鏈有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨太陽輪12做圓周運動；傳動曲柄4通過傳動連桿5與平動機構連接；所述平動機構通過驅動連桿7用鉸鏈與驅動曲柄I16聯結；所述平動機構通過傳動齒輪機架17與自行車后輪9同軸安裝的驅動齒輪18鉸鏈；傳動齒輪15與驅動齒輪18嚙合；太陽輪12上固定安裝有自行車曲柄臂2，且自行車曲柄臂2的兩端部設置有腳踏板1；所述平動機構由平動齒輪10以及與平動齒輪10嚙合的環形齒條6構成，傳動連桿5和驅動連桿7與平動齒輪10聯接。在使用時，人通過踩自行車腳踏板1，帶動太陽輪12轉動，太陽輪12帶動與其嚙合的行星齒輪14，行星齒輪14安裝于行星架11上，行星齒輪14與齒圈3的內齒嚙合，行星齒輪14轉動帶動行星架11轉動，行星架11上安裝有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨著行星架11運動帶動與傳動連桿5連接的平動齒輪10在環形齒條6內做往復直線運動，平動齒輪10通過驅動連桿7與驅動曲柄I16帶動傳動齒輪15轉動；所述平動機構通過驅動連桿7用鉸鏈與固定于傳動齒輪機架17上；傳動齒輪15與驅動自行車后輪9的驅動齒輪18嚙合，因此帶動驅動齒輪18使得自行車后輪9轉動。當前第1頁1 2 3