專利名稱：雙圓弧雙直角鏈輪的制作方法
技術領域：
本發明是一種機械傳動零件，名稱為雙角輪，其外形，如圖一，其畫法是先作一園，過園心作一直線，直線長度為園直徑的2]]>倍，直線對稱于園心，即是鏈輪的長軸，園的直徑為雙角輪的短軸，過直線頂端作園的切線，即在園上180°方向外接一雙直角，就是雙角輪，其輪廓線由在園上180°方向上二段園弧及垂直方向180°園上外接兩只直角邊連線組成，故稱為雙園弧雙直角輪，以上所述為標準設計，也可根據動力產生轉角大小以及結構需要，其長軸與短軸之比可以變動，其角度及弧長也隨之而變，為其變形設計，配合鏈傳動，可稱雙角鏈輪，配合非金屬帶傳動，可稱雙角帶輪，總稱雙角輪。
在設計計算時，必須將園弧及直角邊同時被鏈條節距除盡，雙角鏈輪的設計才告成立，同時要使角尖為齒溝，如圖二，才能取得鏈輪的最大機械效益，其輪齒形狀可根據各種金屬及非金屬鏈，帶配合要求設計，達到同步運行。
用于傳動中，以低速為佳，如自行車、殘疾人手搖車、三輪車等，如以動力機帶動，由于角邊多齒同時接觸鏈條，其接觸面大于園形鏈輪，聲音較響，可以在直角邊上省部份輪齒固定以橡膠塑料等彈性材料，或在齒輪兩側固定橡膠塑等彈性材料以緩沖鏈輪與鏈條的撞擊，達到降噪的目的。
雙角鏈輪大小自成系列，其大齒輪的齒數必定為小齒輪的倍數。
所以其品種數量就不如園鏈輪為多。
在已有的技術中，如自行車上傳動用的園形鏈輪已很普遍，它起到傳動作用，其輸出與輸入之比均在1以下。橢園鏈輪(專利公告CN2041299U)及非園鏈輪(專利公告CN2046484U)其輸出與輸入之比可均到1以上，超過園形鏈輪。園形鏈輪在傳動過程中，如被動輪直徑放大，可以增加扭矩，但其轉速必下降，不能增益，而雙角鏈輪在傳動過程中，如圖三，被動輪可以增加扭矩而其轉速與主動輪仍相等，其速比不變，當然在轉一周之內是有變化的，主動輪以短半徑旋轉90°這時被動輪是以長半徑旋轉，其速度就變慢，當主動輪以短半徑旋轉90°而長半徑旋轉時，被動輪是短半徑旋轉，其速度加快，達到前后輪即主動輪與被動輪轉速相等，這就是雙角鏈輪的功能特點，增加輸出的原因。
以自行車為例，如圖三，當腳踏下時，A輪對鏈條產生一個拉力，這時A輪鏈在短半徑上，其拉力處于最大值，鏈條牽著B輪角尖，處于鏈輪長半徑上，牽動B輪旋轉，B輪軸可以得到最大扭矩，其輸出必大于短半徑之值，根據模型實驗測算，單獨一對雙角鏈輪傳動，其輸出與輸入之比為1.34∶1，如多對串聯使用，如圖四，第二對輸出與輸入之比為1.4∶1，第三對為1.4∶1，第四對為1.4∶1，使用一對雙角鏈輪可以提高效益34%，節能25%，兩對雙角鏈輪串聯使用，可提高效益為1.34×1.4＝1.87，提高效益87%，節能40%，三對雙角鏈輪串聯使用，為1.34×1.4×1.4＝2.62，可提高效益162%，節能61%，四對雙角鏈輪串聯使用，其效益為1.34×1.4×1.4×1.41＝3.70，提高效益270%，節能72%，使用幾對雙角鏈輪串聯使用，要看機械結構而定。以上為理論推標，尚未除去機械磨損，其損失多少由制造精度而定，如按常規，轉子鏈傳動效率0.96計算，則四對雙角鏈輪串聯使用，可提高效益255%，節能68%，這樣計算是以A輪對鏈條的拉力假定是不變化的，例如以電動機為動力。假如是人力，內燃機及蒸汽機，其動力對鏈條的拉力是由小到大，再由大到小，是峰值，所以我們裝配時要使鏈條最大拉力落在B輪最大半徑時，其實際輸出要大于以上數值。
為了要增加機械效益，必須要求出A輪以短軸方向帶動鏈條旋轉最大角度值，同時又要求出B輪以長軸方向旋轉的最大角度值以提高輸出扭矩。其次A、B兩輪在傳動過程中，還要達到鏈條要能互補，A輪旋轉多少鏈節，B輪要補充多少鏈節，反之亦然，補充少了，鏈條要拉斷，補充多了，鏈條要下垂以至脫鏈，以自行車為例，當腳由上踏下，A輪轉180°，B輪也同時轉180°，A、B兩輪形狀又要求一致，鏈條才可以產生互補，實際就是要設計一種鏈輪，當其放在主動輪位置，能以最小半徑旋轉最大角度以拖動鏈條，當其放在被動輪的位置，能以最大半徑最大旋轉角度被鏈條拖動。即在鏈輪旋轉180°中，要安排輸出和輸入同時各為最大轉角，唯有180°÷2＝90°時雙方都得到滿足，所以雙角鏈輪設計成90°短軸即雙園弧，90°長軸即雙直角，達到傳動之后取得最佳機械效益之目的，雙園弧及直角鏈輪應這而誕生，已有各種非園鏈輪，其拖動鏈條以短軸方向旋轉之角度均未達到90°，必將限止其輸入，導至輸出之減少。
再講雙角鏈輪旋轉條件下，鏈條的互補情況，參照機械設計教材(七·二一工人大學教材，機械設計基礎上冊，江蘇科學技術出版社出版)推薦鏈輪最佳中心距At＝30-50(節數)，我以30節計算，求得鏈條在各種不同的轉角下單邊中心距之間鏈條長度差為3.6mm，以所需鏈條最長位置安裝，待其轉到最短位置，鏈條畧有下垂，但仍能平穩而可靠的運轉。當然將雙角鏈輪改變形設計，其長短軸比例加大，鏈條就要下垂很多，這時要考慮另加張緊裝置。
如雙角鏈輪安裝在自行車上，其曲柄的位置應設在長軸方向，提前5°，如圖三，但如裝在躺式三輪車上，則腳的位置要往上調整，如虛線所示。其所調角度要根據坐位高低固定，如是多付雙角鏈輪串聯使用，要根據坐位以及鏈輪軸的相對位置而定，調整到最終輸出能獲得最大效益為止。
雙角鏈輪除自己成對使用外，也可與園形鏈輪配對使用，但要雙角鏈輪放于主動輪位置為佳，如圖五，園形鏈輪直徑大于雙角鏈輪短軸，設計成不同園形狀的鏈輪但其齒數是相等的，達到主動輪被動輪轉速一致。其運轉也很平穩可靠，可提高機械效益27%。
雙角鏈輪能提能提高機械效益，可以這樣理解，一臺機床放在地上，機床下面墊上園鋼，兩人去推仍推不動，如每人拿一根棍，輪流動，并依靠慣性，機床就可以不停的向前移動了，所以雙角鏈輪的使用還要與慣性相結合。如無慣性，只能撬一下進一步，不能連續前進，雙角輪的長軸就相當兩根撬棍，能增加機械效益的關鍵結構。
雙角鏈輪使用的范圍。如自行車、三輪車、殘疾人手搖車、摩托車、拖拉機、汽車、輪船、火車等，另外以電動機帶動的間歇作業的機械如沖床、插床、剪板機、切筋機、碎石機、空壓機等。
以上說明應用了機械效益一名詞，以區別機械傳動效率，機械傳動效率在1以下，目前最高為0.995，兩機械效益可以在1以上，例如步行每小時10華里，騎自行車消耗相同的體力達到每小時30華里，自行車的傳動效率仍在1以下，但所行路程確實比原來步行提高了三倍，即在原來的消耗下，提高了產出，這是機械給予的效益，我稱它為機械效益。
權利要求
1.雙角輪，其輪廊外形特征是在園上180°方向所對園心角90°兩段園弧及垂直方向所對園心角90°園弧兩端外接兩只直角組成即雙園弧雙直角輪的標準外形，根據動力所給旋轉角度以及結構需要，長軸與短軸長度之比可以放大或縮小，同時其園弧所對園心角以及雙角的大小也要發生變化。
2.根據權利要求1所述，雙角鏈輪齒形可根據市場供應不同的金屬鏈條以及非金屬鏈、帶配合要求設計，只要達到同步即可使用。
3.根據權利要求1所述，雙角輪如高速運轉，其雙角輪角邊輪齒兩側固定橡膠塑料類彈性材料以減緩輪齒與鏈條的撞擊，也可在雙角直線邊上削去部份輪齒，固定橡膠類彈性材料減噪，其作用原理未變。
全文摘要
本發明稱雙角輪，特征是在圓上180°方向所對圓心角90°兩段圓弧及垂直方向圓弧線端外接兩只直角為其標準形，可稱為雙圓弧雙直角輪。根據需要兩直角可變銳角或鈍角為其變形。其輪齒可根據不同的金屬鏈條及非金屬鏈、帶配合要求設計，本輪與已有技術相比，能增加被動輪的扭矩而不降低傳動比，1—4對串聯使用，能提高機械效益34—70％。可用于自行車、三輪車、殘疾人手搖車及內、外燃機為動力的機械和電動機帶動的間歇作業機械。
文檔編號F16H55/30GK1078544SQ9210311
公開日1993年11月17日 申請日期1992年4月25日 優先權日1992年4月25日
發明者肖丁漢 申請人:肖丁漢