專(zhuān)利名稱(chēng)：往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)的新型傳動(dòng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種適用于自行車(chē)、三輪車(chē)等腳踏往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪。
背景技術(shù)：
目前，公知的自行車(chē)、三輪車(chē)等腳踏式的曲柄傳動(dòng)輪，是與曲柄相連的圓形鏈輪，它的轉(zhuǎn)動(dòng)是將大腿的上下(往復(fù))運(yùn)動(dòng)，通過(guò)小腿、腳蹬及曲柄實(shí)現(xiàn)的(與曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理基本相同)，當(dāng)曲柄在作功行程中(0°-180°)，90°附近的力臂最長(zhǎng)，越接近0°及180°時(shí)力臂越短，相反的阻力臂是與其相連的鏈輪的半徑，長(zhǎng)度是不變的，不能隨動(dòng)力臂的變化而變化，不能對(duì)力進(jìn)行合理的分配。當(dāng)負(fù)載(自行車(chē)等)克服阻力作均速運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲柄在力的作用下0°和180°附近的旋轉(zhuǎn)角速度小于或等于在90°附近的旋轉(zhuǎn)角速度。

發(fā)明內(nèi)容
為充分發(fā)揮曲柄在作功行程中力臂長(zhǎng)度的變化，本實(shí)用新型提供一種傳動(dòng)輪，在動(dòng)力臂長(zhǎng)的時(shí)候，阻力臂也長(zhǎng)，動(dòng)力臂短的時(shí)候，阻力也短，使作功行程中力的分布優(yōu)于圓形傳動(dòng)輪，同時(shí)使曲柄在0°及180°附近的旋轉(zhuǎn)角速度大于在90°附近的旋轉(zhuǎn)角速度，縮短0°及180°附近的作功時(shí)間，延長(zhǎng)90°附近的作功時(shí)間。在作用力不變的情況下，能增加力矩輸出。
本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是與曲柄相連的鏈輪為橢圓形或橢圓卵形。以自行車(chē)為例，自行車(chē)的動(dòng)力來(lái)自人力與機(jī)械共同完成的往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)，當(dāng)曲柄處在作功行程的上止點(diǎn)0°附近時(shí)，應(yīng)使自行車(chē)鏈條在橢圓鏈輪的短軸處相切，此時(shí)橢圓半徑最短，阻力臂最短，隨著曲柄的轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力臂逐漸變長(zhǎng)，因橢圓鏈輪與曲柄同步轉(zhuǎn)動(dòng)，切點(diǎn)處半徑逐漸變長(zhǎng)，阻力增加，當(dāng)曲柄運(yùn)行到90°附近時(shí)，鏈條與鏈輪相切的切點(diǎn)也在長(zhǎng)軸附近，此時(shí)曲柄的動(dòng)力臂最長(zhǎng)，而橢圓鏈輪的半徑也最長(zhǎng)，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力臂逐漸變短，阻力臂也逐漸變短至180°下止點(diǎn)時(shí)，阻力臂在短軸處，半徑最短。如將兩只同樣周長(zhǎng)的圓型輪和橢圓輪相比較，可以看出，橢圓輪短軸處的半徑小于圓形輪的圓半徑，長(zhǎng)軸處的半徑大于圓半徑。在力的分配上，橢圓輪在0°及180°附近所需要的力量小于圓形輪，在90°附近大于圓形輪，因曲柄力臂長(zhǎng)度是一個(gè)變量，90°附近最長(zhǎng)，所產(chǎn)生的力矩最大，這樣橢圓輪的效率優(yōu)于圓形輪?，F(xiàn)假設(shè)自行車(chē)通過(guò)曲柄，橢圓鏈輪，鏈條及與后輪相連的飛輪，在力的作用下作勻速運(yùn)動(dòng)，那么此時(shí)的飛輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)槭菆A形的，在這中情況下，每單位時(shí)間所傳遞的弧長(zhǎng)是相等的。而橢圓鏈輪，其半徑長(zhǎng)的地方相對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)也長(zhǎng)，半徑短的地方弧長(zhǎng)也短，飛輪通過(guò)鏈條單位時(shí)間傳遞給橢圓輪的弧長(zhǎng)是一個(gè)定量，這樣可以看到橢圓鏈輪在半徑短的地方轉(zhuǎn)速快，半徑長(zhǎng)的地方轉(zhuǎn)速慢，因?yàn)槎梯S在曲柄作功行程的，0°及180°處與鏈條相切，此時(shí)轉(zhuǎn)速最快，長(zhǎng)軸在曲柄作功行程的90°附近與鏈條相切，此時(shí)轉(zhuǎn)速最慢，所以曲柄在0°及180°附近的角速度大于90°附近的角速度。另外，橢圓輪還可根據(jù)作功行程中，力量分配的需要或曲柄在某一段角速度變化需要，變形為橢圓卵形。如自行車(chē)曲柄在力和橢圓的共同作用下，在過(guò)90°后為加速運(yùn)動(dòng)，受力情況不佳，這就需要橢圓長(zhǎng)軸適當(dāng)滯后或?qū)㈤L(zhǎng)軸弧長(zhǎng)適當(dāng)延長(zhǎng)。
本實(shí)用新型的有益效果是，在同樣的力的作用下與圓形輪相比，能增加力矩輸出，適用于各種與自行車(chē)有著同樣工作方式的傳動(dòng)輪。如助力車(chē)、變速車(chē)、三輪車(chē)等。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是腳踏往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置示意圖。
圖中1.腳蹬，2.曲柄，3.橢圓鏈輪，4.鏈條，5.飛輪。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在只分析一只曲柄(兩只曲柄作功完全相同，相差180°)從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)(0°-180°)的作功行程?，F(xiàn)假設(shè)在力的作用下負(fù)載(自行車(chē))克服阻力作勻速運(yùn)動(dòng)的情況下。從圖中可以看到，曲柄(2)從上止點(diǎn)順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)橢圓形鏈輪(3)與鏈條(4)正好相切在短軸a處，這時(shí)橢圓鏈輪(3)半徑最短，阻力臂也最短，所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)也短轉(zhuǎn)速最快，過(guò)a點(diǎn)后隨著曲柄(2)的轉(zhuǎn)動(dòng)橢圓鏈輪(3)與鏈條(4)相切的切點(diǎn)處，半徑不斷變長(zhǎng)阻力臂變長(zhǎng)，相對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)也逐漸增加。因負(fù)載作勻速運(yùn)動(dòng)通過(guò)圓形飛輪(5)所傳遞的弧長(zhǎng)沒(méi)變，所以曲柄(2)的旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低，直至90°附近b點(diǎn)長(zhǎng)軸處，此時(shí)的半徑最長(zhǎng)，阻力臂也最長(zhǎng)，曲柄(2)轉(zhuǎn)速最慢，切點(diǎn)通過(guò)b點(diǎn)后，同樣道理曲柄(2)旋轉(zhuǎn)速度開(kāi)始逐漸加快，阻力臂不斷變短，切點(diǎn)至c點(diǎn)時(shí)曲柄(2)轉(zhuǎn)速最快阻力臂最短，與a點(diǎn)時(shí)相同。這樣就完成了180°的一個(gè)周期，實(shí)現(xiàn)0°和180°附近的旋轉(zhuǎn)角速度大于90°附近的旋轉(zhuǎn)角速度。因作功方式與軸柄連桿機(jī)構(gòu)基本相同，曲柄(2)在0°-90°轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)力臂不斷變長(zhǎng)，90°-180°動(dòng)力臂逐漸變短，這樣阻力臂(橢圓鏈輪(3)與鏈條(4)相切處)長(zhǎng)度的變化與曲柄(2)動(dòng)力臂的變化基本同步。圖中省略了張緊輪。
權(quán)利要求1.一種適用于腳踏往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)輪，含有腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、飛輪所構(gòu)成的傳動(dòng)裝置，其特征是與曲柄相連的傳動(dòng)鏈輪為橢圓形鏈輪，或橢圓卵形鏈輪。
專(zhuān)利摘要一種適用于腳踏往復(fù)曲柄連桿運(yùn)動(dòng)的新型傳動(dòng)輪，由腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、飛輪組成的傳動(dòng)裝置，如自行車(chē)、三輪車(chē)等，它是將與曲柄相連的圓形鏈輪改為橢圓形鏈輪，使曲柄在作功行程中，角速度產(chǎn)生180°周期性變化，使其在0°及180°附近的角速度大于90°附近的角速度，縮短曲柄在0°及180°附近的作功時(shí)間，延長(zhǎng)在90°附近的作功時(shí)間，同時(shí)使阻力臂長(zhǎng)度產(chǎn)生變化，與動(dòng)力臂的變化基本同步，在同樣的力的作用下，與圓形鏈輪相比，能增加力矩輸出。
文檔編號(hào)F16H25/00GK2608767SQ0225961
公開(kāi)日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2002年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月3日
發(fā)明者貢曉群 申請(qǐng)人:貢曉群