一種多邊形車輪及其齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種多邊形車輪及其齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，公開了一種多邊形車輪以及與其配合使用的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩者配合可以抵消掉多邊形車輪行進(jìn)過程中上下方向的顛簸，同時(shí)保證傳動(dòng)比穩(wěn)定，從而解決在泥濘道路上打滑的問題。
【專利說明】
一種多邊形車輪及其齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種多邊形車輪及其齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 自從車輪被發(fā)明出來開始，一直到現(xiàn)在，車輪都是圓的，相對(duì)于其它形狀，圓形在 滾動(dòng)時(shí)候的平順性和驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)比都是自然滿足的。其它的形狀由于滾動(dòng)時(shí)候的顛簸，也 被認(rèn)為無法作為車輪使用，甚至出現(xiàn)在用于啟發(fā)小學(xué)生智力的問答題里面"為什么車輪不 能是三角形?"。然而圓形車輪也是有其固有的缺點(diǎn)：在泥濘的道路上，由于圓形的車輪沒有 棱角，常常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的:針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種多邊形車輪及其齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多邊形車 輪能夠與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合來抵消掉多邊形車輪運(yùn)動(dòng)時(shí)上下方向的顛簸，同時(shí)保證傳動(dòng)比穩(wěn) 定。
[0004] 技術(shù)方案:一種多邊形車輪，所述多邊形車輪包括η條圓弧形的邊，每條邊的弧度 和弧長均相等，每條邊的圓心角0: = 180^, η條邊依次首尾連接構(gòu)成封閉圖形，每條邊的 弧拱朝向封閉圖形的外側(cè)，η取大于1的整數(shù);所述多邊形車輪的中心位于所述封閉圖形中 間，并到各條邊連接點(diǎn)的距離相等。
[0005] 進(jìn)一步的，每條邊的外圍均增加一條外緣擴(kuò)展段，每條外緣擴(kuò)展段與對(duì)應(yīng)邊之間 的厚度處處相等，相鄰兩條邊對(duì)應(yīng)的外緣擴(kuò)展段的相鄰端部通過圓弧段連接。
[0006] -種多邊形車輪的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸、曲柄軸、第一外齒輪、第一內(nèi)齒輪、 車輪軸、第二外齒輪以及第二內(nèi)齒輪;其中，所述第一內(nèi)齒輪固定在車架上，驅(qū)動(dòng)軸穿過第 一內(nèi)齒輪的圓心并通過軸承固定在車架上;所述驅(qū)動(dòng)軸通過曲柄連接曲柄軸，第一外齒輪 通過軸承套接在曲柄軸中部并與所述第一內(nèi)齒輪嚙合，所述第一外齒輪與第一內(nèi)齒輪的齒 數(shù)比為1:2;所述第一外齒輪的端面上固定連接連桿的一端，所述連桿垂直曲柄軸，連桿的 另一端固定連接車輪軸;所述車輪軸通過軸承固定在多邊形車輪的中心點(diǎn)位置，第二內(nèi)齒 輪固定在多邊形車輪的側(cè)面，第二外齒輪固定在所述曲柄軸端部，第二外齒輪與第二內(nèi)齒 輪嚙合，所述第二外齒輪與第二內(nèi)齒輪的齒數(shù)比為(η-1) :2η。
[0007] 有益效果：本實(shí)用新型使用一類多邊形代替圓形作為車輪，同時(shí)采用配合齒輪驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)使其可以像圓形輪子一樣運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)而且傳動(dòng)比穩(wěn)定，解決在泥濘道路上打滑的問 題。
【附圖說明】
[0008] 圖1為多邊形車輪示意圖；
[0009] 圖2為多邊形車輪設(shè)計(jì)圖；
[0010] 圖3為多邊形車輪增加外緣擴(kuò)展段的示意圖；
[0011] 圖4為齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖；
[0012] 圖5為仿真對(duì)比圖；
[0013] 圖6為多邊形車輪與齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)例裝配圖；
[0014] 圖7為多邊形車輪與齒輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)整體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。
[0016] -種多邊形車輪包括η條圓弧形的邊，每條邊的弧度和弧長均相等，每條邊的圓心 條邊依次首尾連接構(gòu)成封閉圖形，每條邊的弧拱朝向封閉圖形的外側(cè)，!!取 大于1的整數(shù)。多邊形車輪的中心位于封閉圖形中間，中心到各條邊連接點(diǎn)的距離相等。如 圖1所示，圖中分別為η為2、3、4、5的多邊形車輪示意圖。
[0017] 如圖2所示，上述多邊形車輪設(shè)可按下步驟設(shè)計(jì)得到：
[0018] 步驟1)，確定第一條邊：以0點(diǎn)為圓心，半徑為r，并以0: = 180%為圓心角得到圓 弧:?為第一條邊;其中，A、B分別為圓弧通的兩個(gè)端點(diǎn)。
[0019] 步驟2)，確定多邊形車輪的中心點(diǎn)C:在圓心0到直線AB的垂線段上確定滿足條件 ZACB = 360°/n的點(diǎn)為中心點(diǎn)C;并得到中心點(diǎn)C到端點(diǎn)A、B的距離均為lzr/^cosOM)。
[0020] 步驟3)，確定剩余的n-1條邊:將圓弧:S以中心點(diǎn)C為中心陣列n-1份，如圖2中虛 線所示，得到一個(gè)封閉的多邊形車輪圖形;其中，η為多邊形的邊數(shù)，η取大于1的整數(shù)，當(dāng)η取 不同數(shù)值時(shí)可以得到一系列多邊形車輪的結(jié)構(gòu)。
[0021 ]此時(shí)，多邊形車輪中相鄰兩條邊的連接處過于尖銳，如圖3所示，還包括對(duì)得到的 相鄰兩條邊連接處所形成尖銳角的擴(kuò)展圓角：首先，在每條邊的外圍均增加一條外緣擴(kuò)展 段，每條外緣擴(kuò)展段與對(duì)應(yīng)邊之間的厚度處處相等，外緣擴(kuò)展的厚度取值為O.lr~r;然后， 將相鄰兩條邊對(duì)應(yīng)的外緣擴(kuò)展段的相鄰端部通過圓弧段連接。在多邊形車輪的外面增加一 圈外緣擴(kuò)展段，使尖角部位變成圓角過渡;這個(gè)外緣擴(kuò)展段寬度處處相等，保證了在增加了 圓角以后，保持原有幾何性能。
[0022]如圖4所示為配合上述多邊形車輪工作的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)軸2、曲柄軸4、 第一外齒輪5、第一內(nèi)齒輪6、車輪軸8、第二外齒輪10以及第二內(nèi)齒輪11。其中，第一內(nèi)齒輪6 固定在車架1上，驅(qū)動(dòng)軸2穿過第一內(nèi)齒輪6的圓心并通過軸承固定在車架1上，驅(qū)動(dòng)軸2相對(duì) 車架轉(zhuǎn)動(dòng)，給整個(gè)機(jī)構(gòu)輸入驅(qū)動(dòng)力矩。驅(qū)動(dòng)軸2通過曲柄3連接曲柄軸4，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲柄 軸隨之做圓周運(yùn)動(dòng)。第一外齒輪5通過軸承套接在曲柄軸4中部并與第一內(nèi)齒輪6嚙合，第一 外齒輪5可以相對(duì)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng);第一外齒輪5與第一內(nèi)齒輪6的齒數(shù)比為1: 2,保證了第一外 齒輪5的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)軸2轉(zhuǎn)速相反大小相同。第一外齒輪5的端面上固定連接連桿7的一端， 連桿7垂直曲柄軸4,連桿7的另一端固定連接車輪軸8,連桿7能夠與第一外齒輪5同軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 車輪軸8通過軸承固定在多邊形車輪9的中心點(diǎn)C位置;第二內(nèi)齒輪11固定在多邊形車輪9的 側(cè)面，與多邊形車輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng);第二外齒輪10固定在曲柄軸4端部，第二外齒輪10與第二內(nèi) 齒輪11嚙合，第二外齒輪10與第二內(nèi)齒輪11的齒數(shù)比為(η-1) :2η，保證多邊形車輪轉(zhuǎn)速是 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的1/η，且方向相反。
[0023] 在圖6和圖7所示的實(shí)施例中，多邊形車輪邊數(shù)η = 3，整體的等效直徑D = r+2w = 678.73mm~26.7英寸，與市面上常見的自行車輪直徑接近，其中r = 484.81mm，w = 96.96mm， W為外緣擴(kuò)展的厚度。
[0024] 齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的參數(shù)如下:所用齒輪均為正齒輪，無變位系數(shù)，模數(shù)為1.25mm。其 中第一外齒輪5的齒數(shù)為20,分度圓直徑25mm;第一內(nèi)齒輪6的內(nèi)齒輪1齒數(shù)40,分度圓直徑 50mm;第二外齒輪10的齒數(shù)20,分度圓直徑25mm;第二內(nèi)齒輪11的齒數(shù)為60,分度圓直徑 75mm。曲柄3的長12 · 5mm，連桿7長25mm。
[0025] 整體傳動(dòng)比為-3:1，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向和車輪方向相反。經(jīng)過運(yùn)動(dòng)仿真，車輪運(yùn)轉(zhuǎn)平 穩(wěn)，符合預(yù)期，如圖5所示。
[0026] 以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和 潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多邊形車輪，其特征在于:所述多邊形車輪包括η條圓弧形的邊，每條邊的弧度 和弧長均相等，每條邊的圓心角0: = 180%, η條邊依次首尾連接構(gòu)成封閉圖形，每條邊的弧 拱朝向封閉圖形的外側(cè)，η取大于1的整數(shù);所述多邊形車輪的中心位于所述封閉圖形中間， 并到各條邊連接點(diǎn)的距離相等。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多邊形車輪，其特征在于:每條邊的外圍均增加一條外緣 擴(kuò)展段，每條外緣擴(kuò)展段與對(duì)應(yīng)邊之間的厚度處處相等，相鄰兩條邊對(duì)應(yīng)的外緣擴(kuò)展段的 相鄰端部通過圓弧段連接。3. -種多邊形車輪的齒輪驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括驅(qū)動(dòng)軸（2)、曲柄軸(4)、第一外 齒輪(5)、第一內(nèi)齒輪(6)、車輪軸(8)、第二外齒輪（10)以及第二內(nèi)齒輪（11);其中，所述第 一內(nèi)齒輪(6)固定在車架（1)上，驅(qū)動(dòng)軸(2)穿過第一內(nèi)齒輪(6)的圓心并通過軸承固定在車 架（1)上;所述驅(qū)動(dòng)軸(2)通過曲柄(3)連接曲柄軸(4)，第一外齒輪(5)通過軸承套接在曲柄 軸(4)中部并與所述第一內(nèi)齒輪(6)嚙合，所述第一外齒輪(5)與第一內(nèi)齒輪(6)的齒數(shù)比為 1:2;所述第一外齒輪(5)的端面上固定連接連桿(7)的一端，所述連桿(7)垂直曲柄軸(4)， 連桿(7)的另一端固定連接車輪軸(8);所述車輪軸(8)通過軸承固定在多邊形車輪(9)的中 心點(diǎn)位置，第二內(nèi)齒輪(11)固定在多邊形車輪(9)的側(cè)面，第二外齒輪(10)固定在所述曲柄 軸(4)端部，第二外齒輪（10)與第二內(nèi)齒輪（11)嚙合，所述第二外齒輪（10)與第二內(nèi)齒輪 (11)的齒數(shù)比為(η-1) :2η。
【文檔編號(hào)】B60B19/00GK205588883SQ201620194459
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月14日
【發(fā)明人】李國華
【申請人】李國華