專利名稱：人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于運(yùn)輸工具，B62M1/04類，人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
二、技術(shù)背景當(dāng)前，人們普遍使用的自行車是由腳踏曲柄圓周旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)和運(yùn)行的。這種動(dòng)力發(fā)動(dòng)方式使人力的有效利用率不足百分之七十，且在當(dāng)曲柄與地面接近垂直時(shí)形成死角，使啟動(dòng)困難，傳遞功率降至零。為克服這個(gè)缺點(diǎn)，已出現(xiàn)了許多方案，其中專利號(hào)為ZL02229919·X名稱為人力腳踏車踏桿式驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)用新型專利，其腳踏力通過(guò)擺動(dòng)式踏桿的直線邊和滾輪對(duì)設(shè)于中軸曲柄外端的曲柄肖施壓，驅(qū)動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)踏桿聯(lián)動(dòng)。該對(duì)比文件的技術(shù)方案存在如下缺陷一是踏桿的空程大，有效踏距減小，使曲柄的有效輸入功減小，由于空程大小與踏桿軸心和中軸軸心的距離成反比，為減小踏桿空程，對(duì)比文件采用了加大軸心距離，把踏桿旋心設(shè)在后軸軸心的措施，雖然相對(duì)減小了空程，提高了曲柄有效輸入功，但卻加大了機(jī)構(gòu)尺寸，增加了踏桿重量，另外由于普通車的后軸較細(xì)(一般僅為10毫米)顯然難以承受踏桿驅(qū)動(dòng)時(shí)的反力。如果此處采用特殊結(jié)構(gòu)來(lái)解決，又因后軸需經(jīng)常調(diào)整(調(diào)檔、調(diào)鏈、拆卸后車輪等)，故這種設(shè)置存在一定問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)。二是該方案在踏桿下踏的過(guò)程中，由于踏桿與滾輪之間沒(méi)有定位或連接措施，時(shí)常發(fā)生瞬時(shí)脫開(kāi)現(xiàn)象，使騎行者有腳的踏動(dòng)跟不上滾輪旋轉(zhuǎn)的直覺(jué)，在行駛阻力小時(shí)，這種現(xiàn)象更為明顯，試驗(yàn)表明這種踏桿和滾輪無(wú)定位連接措施，將使曲柄的有效輸入功平均下降百分之八。
發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種能使人力的有效利用率比現(xiàn)行車提高50％，人力作功的功率是現(xiàn)行車1.5倍而又相對(duì)簡(jiǎn)單實(shí)用，成本低廉的人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2、發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其特征在于含有中軸1、下平叉三角架2、固連組件3、左、右踏桿軸或踏桿套4、4′，左、右曲柄5、5′，左、右曲柄肖6、6′，軸承7、7′，滾輪8、8′，左、右踏桿9、9′，左、右限位裝置10、10′，左、右腳蹬11、11′，左、右加固桿12、12′，彈性元件13、13′，本發(fā)明與對(duì)比文件的共同特征是左、右曲柄5、5′固定在中軸1兩外端，互為對(duì)稱，其外端設(shè)固定的左、右曲柄肖6、6′，軸承7、7′，內(nèi)孔固定在曲柄肖6、6′上，外園則固定在滾輪8、8′的內(nèi)孔中，如為滑動(dòng)軸承，則軸承外園與滾輪固定，而內(nèi)孔與曲柄肖為動(dòng)配合連接。當(dāng)人力踏動(dòng)旋心設(shè)于中軸之后，具有單工作邊的擺動(dòng)式踏桿9、9′時(shí)，腳踏力經(jīng)單工作邊作用設(shè)在由軸承7、7′固定于曲柄肖6、6′上的滾輪8、8′，使曲柄5、5′旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)中軸驅(qū)動(dòng)和曲柄5、5′聯(lián)動(dòng)，在踏桿從始位到終位的踏動(dòng)過(guò)程中，處于下終位的另一側(cè)踏桿，在下位曲柄滾輪的帶動(dòng)下上擺，從下終位經(jīng)過(guò)始位，并繼續(xù)上擺至高位，然后迅速下擺至工作始位，這時(shí)下踏的踏桿也同時(shí)到達(dá)下終位，兩側(cè)踏桿交換了初始位置，完成了一個(gè)工作循環(huán)，而踏桿的高位均是由單工作邊與滾輪旋轉(zhuǎn)的外包絡(luò)圓在圓的上部相切所形成，踏桿擺角ψ＜60°，本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征是擺動(dòng)式踏桿通過(guò)固連組件3上的踏桿軸或踏桿套4、4固定在下平叉三角架2上，固連組件3既可焊接固定，也可是安裝固定，踏桿與固連組件的連接固定有兩種方式一種是以孔與固連組件3上的踏桿軸動(dòng)配合連接固定，另一種是以軸與固連組件3上的踏桿套動(dòng)配合連接固定，而踏桿的旋心可根據(jù)需要設(shè)在下平叉三角架2內(nèi)，也可設(shè)在下平叉三角架2的下部，踏桿的單工作邊可是直線、曲線或圓滑過(guò)渡的不同組合的直、曲線組成，工作邊截形可是直線或曲線及二者的組合構(gòu)成。當(dāng)曲柄中心線為鉛垂線時(shí)，由上位曲柄滾輪的位置決定踏桿的始位，由下位曲柄滾輪的位置決定踏桿的終位，并且曲柄的鉛垂位置是由設(shè)在踏桿和車體之間的限位裝置10、10′對(duì)終位踏桿實(shí)行強(qiáng)制限位而實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的踏桿9、9′與滾輪8、8′有可分的開(kāi)式和不可分的閉式兩種連接方式，相應(yīng)的踏桿稱為開(kāi)式踏桿和閉式踏桿，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)固定之后，可以中軸軸心為軸，任意回轉(zhuǎn)并與本發(fā)明中的開(kāi)式或閉式踏桿相配，而組成可在任意方向蹬踏的自行車或人力車，本發(fā)明踏桿的空程小于總踏距的百分之五，曲柄啟動(dòng)角γ＞15°，當(dāng)工作邊為直線時(shí)曲柄終位轉(zhuǎn)動(dòng)角γt＝ψ-γ0。
本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式外限位驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其特征是踏桿的終位限位裝置10、10′有兩種限位方式，一種是直接限位，限位裝置固定在車體或踏桿9、9′上，靠外伸的限位凸緣實(shí)現(xiàn)固定壓力限位，另一種是間接限位，限位裝置由二可伸縮且具有限位凸緣的中間零件構(gòu)成，其外端分別與車體和踏桿9、9′絞接固定，以凸緣相互接觸實(shí)現(xiàn)活動(dòng)牽拉限位，兩種限位方式的限位接觸面可為剛性或柔性，也可同時(shí)兼有，根據(jù)實(shí)際需要可設(shè)或不設(shè)調(diào)位零件。
本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是踏桿與滾輪有兩種連接方式，一種是非定位連接可分的開(kāi)式，一種是定位連接不可分的閉式，開(kāi)式踏桿的特征是踏桿的下部既為工作邊，閉式踏桿的特征是踏桿下部設(shè)有封閉的環(huán)形槽，滾輪與槽為動(dòng)配合連接，滾輪可在槽中自由滾動(dòng)，而槽的上邊既為單工作邊，開(kāi)式踏桿須在踏桿9、9′和車體之間外設(shè)彈性元件13、13′使踏桿對(duì)滾輪產(chǎn)生彈性壓力，使踏桿和滾輪保持彈性壓緊狀態(tài)，形成可分的開(kāi)式彈性接觸連接，而閑式踏桿則形成不可分的閉式定位連接，當(dāng)工作邊為直線時(shí)，閉式踏桿封閉的環(huán)形槽的特征是上邊為直線工作邊，槽的兩端為圓孤，半徑為d/2，槽長(zhǎng)A′＝2R+d+(3～5)，槽的下邊兩端為直線，中間為上凹的圓孤，半徑R′=R+d2+(0.3~0.5),]]>圓孤下頂點(diǎn)到上直線工作邊距離為B′＝R+d-Rcosγt+(0.3～0.5)，槽的上下直線邊距離B″＝d+(0.3～0.5)。
附
圖1為現(xiàn)行車開(kāi)式踏桿組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖附圖2為本發(fā)明與背景技術(shù)的工作對(duì)比示意圖附圖3為本發(fā)明的受力求功圖附圖4為擺動(dòng)式踏桿工作過(guò)程示意圖附圖5為現(xiàn)行車閉式踏桿組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖附圖6為開(kāi)式踏桿組成的傾斜踏動(dòng)自行車示意圖附圖7為閉式踏桿組成的傾斜踏動(dòng)自行車示意圖從附圖1可見(jiàn)限位裝置10、10′設(shè)在下平叉2上，其限位凸緣從平叉管外伸，其頂面與下位踏桿后端下部接觸，實(shí)現(xiàn)踏桿限位。開(kāi)式踏桿由其下部外伸桿桿端和貨架立管間設(shè)的拉力彈簧13、13′實(shí)現(xiàn)踏桿和滾輪的彈性壓力接觸連接。
附圖6是把圖1中的開(kāi)式踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以中軸軸心為軸機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)α度后直接構(gòu)成。其限位裝置10、10′由設(shè)在前端加固桿12、12′上的外伸凸緣構(gòu)成，由其頂面與下位踏桿后端下部接觸實(shí)現(xiàn)下位踏桿的限位。
附圖5的限位裝置與圖1中相同，閉式踏桿封閉的環(huán)形槽上邊為直線工作邊，槽的兩端為圓孤，其半徑為d/2，槽的長(zhǎng)度A′＝2R+d+(3～5)，槽的下邊兩端為直線，中間為上凹的圓孤，其半徑為R′=R+d2+(0.3~0.5),]]>圓孤下頂點(diǎn)到上直線工作邊距離為B′＝R+d～Rcosγt+(0.3～0.5)，上下直線部分的距離為 B″＝d+(0.3～0.5)。(單位毫米)附圖7是圖5中的閉式踏桿組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以中軸軸心為軸機(jī)構(gòu)整體旋轉(zhuǎn)α度后而構(gòu)成。其限位裝置及其設(shè)置與圖6相同，而閑式踏桿組成及各部份尺寸與圖5中示出的相同。
上述可見(jiàn)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)固定之后，踏桿旋心可以中軸軸心為軸，任意回轉(zhuǎn)并與本發(fā)明中的開(kāi)式或閉式踏桿相配，從而組成各種方向蹬踏的自行車和人力車。
3、發(fā)明的工作原理和工作過(guò)程及與現(xiàn)有技術(shù)的關(guān)系圖2是本發(fā)明與背景技術(shù)工作對(duì)比示意圖，圖中的有關(guān)參數(shù)如下(長(zhǎng)度單位毫米，角度單位度，力的單位公斤)L—本發(fā)明踏桿長(zhǎng) Lo—對(duì)比技術(shù)踏桿長(zhǎng)h—本發(fā)明有效踏距 ho—對(duì)比技術(shù)有效踏距Δh—本發(fā)明踏桿空程 Δho—對(duì)比技術(shù)踏桿空程ψ—本發(fā)明踏桿有效擺角 ψo(hù)—對(duì)比技術(shù)踏桿有效擺角δ—本發(fā)明踏桿空程角 δo—對(duì)比技術(shù)踏桿空程角h總—踏桿總踏程 R—曲距中心距A—踏桿和曲柄旋心距 d—滾輪直徑S—本發(fā)明踏桿有效弧長(zhǎng)So—對(duì)比技術(shù)踏桿有效弧長(zhǎng)β—踏桿高位時(shí)曲柄與鉛垂線交角φ—本發(fā)明下位曲柄空程角、φ＝2γtγo—本發(fā)明踏桿在工作始位時(shí)對(duì)曲柄的力的傳動(dòng)角(啟動(dòng)角)γt—本發(fā)明踏桿在工作終位時(shí)對(duì)曲柄的力的傳動(dòng)角F—垂直地面的腳踏恒力A0K—過(guò)曲柄旋心的水平線00t—過(guò)曲柄旋心的鉛垂線虛直線BZ—方案2的下曲柄滾輪與止位踏桿BF恢復(fù)接觸時(shí)的上位踏桿位置BN—方案1的踏桿在高位BC時(shí)，下位踏桿位置BM—方案2的踏桿在高位BH時(shí)，下位踏桿位置線段BH—方案2踏桿高位BC—方案1踏桿高位BD—方案1踏桿始位(開(kāi)始工作)BG—方案2踏桿始位(開(kāi)始工作)BE—方案1踏桿終位BF—方案2踏桿終位在附圖2中，為簡(jiǎn)化起見(jiàn)以通過(guò)踏桿旋心B的線段表示踏桿，且踏桿的直線工作段與之重合(在踏桿中部)，并以三角塊K表示本發(fā)明的踏桿限位裝置。本圖示出了背景技術(shù)方案(方案1)和本發(fā)明技術(shù)方案(方案2)在具有相同中心距A，曲柄半徑R，滾輪直徑d和踏桿總踏程h總的情況下各自的踏桿和曲柄滾輪位置及踏桿不同的運(yùn)行軌跡。
下表示出了踏桿、曲柄、滾輪在圖2中的相互位置及與過(guò)曲柄旋心的鉛垂線的位置關(guān)系，以便工作過(guò)程的分析踏桿—曲柄—滾輪對(duì)應(yīng)位置表 從上表可見(jiàn)1、方案1和2踏桿的高位具有相岡的曲柄參數(shù)，事實(shí)上二者是一條重合直線段(BC和BH)，既二方案具有共同的高位。(只是L＞Lo而已)。
2、方案2的踏桿終位(BF)在曲柄與鉛垂線00t的交角0°～φ°內(nèi)不變，(φ＝2γt)這說(shuō)明當(dāng)下位曲柄滾輪從鉛垂線順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到φ角時(shí)，踏桿開(kāi)始從止位上行，這從圖2中的虛線園3′的滾輪與止位踏桿BF相切，(切點(diǎn)3o′)而在小于φ角的其它位置滾輪與踏桿脫離，這說(shuō)明方案2的下位踏桿在到達(dá)終位后并不立即上行返回，而是有曲柄旋轉(zhuǎn)φ角的停頓時(shí)間，這將造成兩端踏桿此段時(shí)間內(nèi)不能同步運(yùn)動(dòng)(聯(lián)動(dòng))，這段時(shí)間就是始位踏桿從BH位轉(zhuǎn)到BZ(虛線位)位的時(shí)間(此位的滾輪在3點(diǎn)位上，其切點(diǎn)為3o)止位踏桿在此段時(shí)間內(nèi)的停止，則是方案2既本發(fā)明與方案1相比較存在的唯一缺點(diǎn)。只要掌握和適應(yīng)了這一特點(diǎn)并不會(huì)影響實(shí)際實(shí)施。
綜觀方案1和方案2可以看到二方案的工作原理均是以擺動(dòng)式踏桿的單工作邊壓迫曲柄外端設(shè)于曲柄肖上的滾輪，從而驅(qū)動(dòng)中軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)依靠另一側(cè)曲柄上的滾輪帶動(dòng)處于終位的踏桿上行，而實(shí)現(xiàn)兩側(cè)曲柄的聯(lián)動(dòng)，既它們具有相同的工作原理。但二者利用曲柄工作的區(qū)域卻不同，方案1是取101′線燥，即得人參、黃芪提取物。另取紅花，加水煎煮，濾過(guò)，濾液過(guò)大孔吸附樹(shù)脂柱，用乙醇洗脫，收集洗脫液并減壓濃縮成浸膏，得紅花提取物。將人參、黃芪提取物、紅花提取物與1-50％的乳糖混合均勻，加入適量注射用水中溶解，并繼續(xù)添加注射用水至全量，調(diào)PH值2-7，超濾，灌裝，冷凍干燥，即得凍干制品。
由于本發(fā)明中藥液冷凍干燥后的外觀不好，故在藥液中加入賦形劑。
本發(fā)明制成滴丸的工藝為取人參藥材粉碎成粗粉，以45-80％乙醇作溶劑，浸泡3-15天，進(jìn)行滲漉，共加入15-40倍量的乙醇，合并滲漉液，回收乙醇并濃縮成浸膏，干燥，即得人參提取物。另取紅花粉碎成60目以上的細(xì)粉，將紅花粉、人參提取物混合均勻，將藥粉0.1-10倍量的聚乙二醇400加入以上藥物粉末中混合均勻，滴入二甲基硅油中冷卻，即得滴丸劑。
<p>已知定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的功率P 又∵V＝Rω∴ω=VR]]>從而P=MVR]]>其中 既功率與速度成正比變化，因而上述有無(wú)定位連接措施產(chǎn)生的車速變化將與其輸出功率的大小成正比變化，如此則有 ∴P無(wú)＝92％P有則對(duì)比文件曲柄可能取得的最大輸入功率為P對(duì)入＝(87％×92％)P人＝0.8P人P人—人力作功的功率而從上述已求出的本發(fā)明作功的效率η＝98％知本發(fā)明的輸入功率P本入＝98％P人，則本發(fā)明的輸入功率是對(duì)比文件輸入功率的 這就是本發(fā)明與對(duì)比文件比較在技術(shù)上的先進(jìn)性。
4、發(fā)明的技術(shù)效果、優(yōu)點(diǎn)、用途圖3是本發(fā)明的受力求功圖，出于方便的原因，圖中的有關(guān)參數(shù)及其含義一律采用圖2，既把圖2中長(zhǎng)度為L(zhǎng)、擺角為ψ、曲柄半徑為R、滾輪直徑為d，并把踏桿旋心與曲柄旋心距離BO定義為中心距，以A表示，在實(shí)測(cè)各有關(guān)尺寸的數(shù)值后，按踏距h總＝350毫米的相同比例取得各有關(guān)參數(shù)尺寸的值如下L＝468.5 R＝116A＝296 d＝42ψ＝42.3° δ＝1.4°γo＝17.5° γt＝24.8°圖中的M曲阻為作用在旋轉(zhuǎn)曲柄上的阻力矩，AO為水平線。oot為其垂線，二者交點(diǎn)為O，F(xiàn)為垂直于水平線AO的恒定外力，作用在踏桿的外端點(diǎn)，(腳蹬中心)為簡(jiǎn)化圖面及便于分析計(jì)算僅以F力作用在B2o2′線的2′點(diǎn)為例對(duì)踏桿—滾輪—曲柄系統(tǒng)的受力進(jìn)行分析，求出作用于曲柄滾輪上的外力的一般分析式，然后分別求出作用在其它踏桿各切點(diǎn)上的外力，以便求出踏桿單程踏動(dòng)使曲柄旋轉(zhuǎn)180°所作的功和功率。
現(xiàn)把R為半徑的曲柄園周右側(cè)180°的半園周六等分，各等分點(diǎn)分別為0、1、2、3、4、5、6并以各點(diǎn)為園心d為直徑作出各點(diǎn)位處的壓力園，然后分別從B點(diǎn)向各壓力園上端作園的切線并止于以B為中心L為半徑的弧 上，分別交于0′、1′、2′、3′、4′、5′、6′點(diǎn)，則上述各點(diǎn)既為與曲柄各等分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的踏桿外端點(diǎn)，如圖中2′點(diǎn)的踏桿外端點(diǎn)與其對(duì)應(yīng)的曲柄為02位，滾輪從2點(diǎn)向B2′線作垂線其交點(diǎn)既切點(diǎn)為2o，同樣可作出其它各位踏桿與壓力園的切點(diǎn)0o、1o、3o、4o、5o、6o，如設(shè)各切點(diǎn)至踏桿外端點(diǎn)的距離為Ki則有Ko＝0′0o、K2＝2′2o、K4＝4′4o、K6＝6′6o、K1＝1′1o、K3＝3′3o、K5＝5′5o、現(xiàn)從曲柄旋心O分別向各壓力園的切點(diǎn)與園心連線的延長(zhǎng)線作垂線，并設(shè)各垂線長(zhǎng)為ei，則有eo、e1、e2、e3、e4、e5、e6(見(jiàn)圖)下面以踏桿處于B2o2′位，并在2′點(diǎn)處施以恒外力F對(duì)踏桿、滾輪、曲柄系統(tǒng)的受力狀態(tài)分析如下在曲柄旋轉(zhuǎn)阻力矩M曲阻的作用下，滾輪2將對(duì)踏桿產(chǎn)生—由2指向2o的支承反力N2，并垂直于B2′，同樣踏桿也要對(duì)滾輪2沿同線施以反力F2(虛線矢表示)F2既為踏桿在該位作用于曲柄的主動(dòng)力，它將驅(qū)動(dòng)該位置曲柄克服曲柄阻力矩M曲阻，使曲柄旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。取踏桿為隔離體，則由于踏桿左端B點(diǎn)固定，在踏桿上2o點(diǎn)有一垂直于踏桿的支承反力N2和外端2′點(diǎn)處有垂直于地面(既平行于oot線)的恒力F作用，在二力聯(lián)合作用下，使踏桿處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)從踏桿旋心B作水平直線BM(虛線示)并與恒力F的延長(zhǎng)線相交于P2點(diǎn)，并設(shè)BP2長(zhǎng)為l2，既l2＝BP2，如普遍的設(shè)B至交點(diǎn)ρi的距離為li。
這時(shí)力F和N2分別對(duì)旋心B點(diǎn)取力矩則等式Fl2＝N2(L-K2)成立則N2=Fl2L-K2]]>普遍的有Ni=FliL-Ki=-Fi······(4)]]>(負(fù)號(hào)示二力反向)上式求出了滾輪對(duì)踏桿的支承反力，而如果設(shè)曲柄—滾輪為隔離體，則踏桿將對(duì)其外施方向與N2相反，大小為F2的主動(dòng)力，這時(shí)曲柄—滾輪系統(tǒng)將在曲柄旋轉(zhuǎn)阻力矩M曲阻和由F2力對(duì)曲柄旋心O的主轉(zhuǎn)矩M2曲主的共同作用下保持平衡，由于M2曲主＝F2·e2則
普遍的則有 上式是當(dāng)踏桿在腳踏恒力F的作用下，擺動(dòng)至任意位置時(shí)，作用在曲柄上的曲柄主力矩的一般公式，這樣就可分別求出曲柄各等分點(diǎn)位置時(shí)的曲柄主轉(zhuǎn)矩(Mi曲主)現(xiàn)分別從圖上按比例量取曲柄各點(diǎn)位處時(shí)的Ki、ei、和li的值(其中l(wèi)i圖中未標(biāo)注，可把對(duì)應(yīng)的踏桿外端恒外力F延長(zhǎng)并與BM虛線相交于Pi點(diǎn)，則量取BPi長(zhǎng)度既為li)匯總?cè)缦?下面應(yīng)用公式(6)求出曲柄在各點(diǎn)位處的主轉(zhuǎn)矩為Mo曲主＝52.5F M1曲主＝100.2F M2曲主＝124.5FM3曲主＝131.2F M4曲主＝127.7F M5曲主＝102.2FM6曲主＝59.7F由于曲柄各點(diǎn)位把曲柄半園周分為六個(gè)等分區(qū)段既點(diǎn)0-1為第①區(qū)段點(diǎn)1-2為第②區(qū)段，……點(diǎn)5-6為第⑥區(qū)段，則可由已求出的二相鄰點(diǎn)位的曲柄主轉(zhuǎn)矩求得各區(qū)段的平均轉(zhuǎn)矩為 把曲柄各相鄰點(diǎn)位的主動(dòng)轉(zhuǎn)矩代入上式則可求出曲柄半園周六等分區(qū)段的各區(qū)段的平均主轉(zhuǎn)矩其值如下M①CP＝76.35F M②CP＝112.4F M③CP＝127.9FM④CP＝129.5F M⑤CP＝115F M⑥CP＝81F因?yàn)橥饬ψ饔糜诙ㄝS轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的功等于轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)角的積既W＝M·φ……(8) 這樣既可應(yīng)用上式求得曲柄各區(qū)段的功為(式中φ=π6]]>)W①＝40F W②＝58.9F W③＝67FW④＝67.8F W⑤＝60.2F W⑥＝42.4F則曲柄旋轉(zhuǎn)半周從踏桿總踏距h＝350毫米取得的有效功為W曲半＝∑Wi＝40F+58.9F+67F+67.8F+60.2F+42.4F＝336.3F(公斤·毫米)則本發(fā)明實(shí)施例作功的效率η為 從上述踏桿輸入功的效率為98％知本發(fā)明傳動(dòng)損失為2％。
已知現(xiàn)行車圓周踏動(dòng)曲柄的作功效率為η＝0.637則本發(fā)明作功的效率是現(xiàn)行車的倍數(shù)為 如取現(xiàn)行車驅(qū)動(dòng)效率為1，則本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)效率是現(xiàn)行車的1.51倍。
如果設(shè)現(xiàn)行車的功率為1，則本發(fā)明技術(shù)方案的功率將為現(xiàn)行車功率的1.51倍。如果多出的功率用于提速，則可使本發(fā)明方案自行車的車速為現(xiàn)行車的1.2倍，既比現(xiàn)行車提速0.2倍(既五分之一)；如果多出的功率用于省力時(shí)，則可比現(xiàn)行車省力三分之一。這就是本發(fā)明的技術(shù)效果。(具體證明請(qǐng)查閱ZL99101685·8的發(fā)明專利說(shuō)明書(shū)第14、15、16頁(yè))。
本發(fā)明采用了擺動(dòng)式動(dòng)力發(fā)動(dòng)方式且踏桿擺角ψ≤60°，故較大提高了力的傳遞有效功率，形成省力快速的特點(diǎn)。另外由于在曲柄與地面成垂直位置時(shí)對(duì)終位踏桿實(shí)行了強(qiáng)制限位，減小了踏桿的空程踏距損失，由于本發(fā)明采用了開(kāi)式和閉式踏桿對(duì)踏桿和滾輪采取了定位連接措施，提高了輸入功效率，采用了踏桿工作始位的曲柄傳力角既曲柄啟動(dòng)角γ0≥15°，和曲柄終位力的傳動(dòng)角γt＝ψ-γ0(＞＞0)，從而有效提高了驅(qū)動(dòng)功率。本發(fā)明保留了現(xiàn)行車的傳動(dòng)系統(tǒng)和部件(僅縮短了曲柄長(zhǎng)度)，并保留了變速車的變速系統(tǒng)和部件，從而最大程度的利用了已成熟的自行車現(xiàn)有技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、構(gòu)件少、重量輕(平均單重2.5公斤)、成本低、繼承性好和功效好。本發(fā)明適用于所有自行車和人力車、并可用于電動(dòng)自行車的人力驅(qū)動(dòng)，且車速可平均達(dá)到每小時(shí)16～18公里，故可明顯加大其一次充電后的續(xù)行里程，而不使車速下降，當(dāng)用于自行車時(shí)，最高車速可達(dá)每小時(shí)24公里，其正常車速可穩(wěn)定達(dá)到每小時(shí)18～20公里，相當(dāng)于電動(dòng)自行車的車速，且具有車體輕、造價(jià)低、不充電、環(huán)保、節(jié)能、健身的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其特征在于含有中軸(1)、下平叉三角架(2)、固連組件(3)、左、右踏桿軸或踏桿套(4、4′)，左、右曲柄(5、5′)，左、右曲柄肖(6、6′)，軸承(7、7′)，滾輪(8、8′)，左、右踏桿(9、9′)，左、右限位裝置(10、10′)，左、右腳蹬(11、11′)，左、右加固桿(12、12′)，彈性元件(13、13′)，本發(fā)明與對(duì)比文件的共同特征是左、右曲柄(5、5′)固定在中軸(1)兩外端，互為對(duì)稱，其外端設(shè)固定的左、右曲柄肖(6、6′)，軸承(7、7′)，內(nèi)孔固定在曲柄肖(6、6′)上，外園則固定在滾輪(8、8′)的內(nèi)孔中，如為滑動(dòng)軸承，則軸承外園與滾輪固定，而內(nèi)孔與曲柄肖為動(dòng)配合連接，當(dāng)人力踏動(dòng)旋心設(shè)于中軸之后，具有單工作邊的擺動(dòng)式踏桿9、9′時(shí)，腳踏力經(jīng)單工作邊作用設(shè)在由軸承(7、7′)固定于曲柄肖(6、6′)上的滾輪(8、8′)，使曲柄(5、5′)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)中軸驅(qū)動(dòng)和曲柄(5、5′)聯(lián)動(dòng)，在踏桿從始位到終位的踏動(dòng)過(guò)程中，處于下終位的另一側(cè)踏桿，在下位曲柄滾輪的帶動(dòng)下上擺，從下終位經(jīng)過(guò)始位，并繼續(xù)上擺至高位，然后迅速下擺至工作始位，這時(shí)下踏的踏桿也同時(shí)到達(dá)下終位，兩側(cè)踏桿交換了初始位置，完成了一個(gè)工作循環(huán)，而踏桿的高位均是由單工作邊與滾輪旋轉(zhuǎn)的外包絡(luò)圓在圓的上部相切所形成，踏桿擺角Ψ＜60°，本發(fā)明人力車單邊擺動(dòng)式踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的特征是擺動(dòng)式踏桿通過(guò)固連組件(3)上的踏桿軸或踏桿套(4、4′)固定在下平叉三角架(2)上，固連組件(3)既可焊接固定，也可是安裝固定，踏桿與固連組件的連接固定有兩種方式一種是以孔與固連組件(3)上的踏桿軸動(dòng)配合連接固定，另一種是以軸與固連組件(3)上的踏桿套動(dòng)配合連接固定，而踏桿的旋心可根據(jù)需要設(shè)在下平叉三角架(2)內(nèi)，也可設(shè)在下平叉三角架(2)的下部，踏桿的單工作邊可是直線、曲線或圓滑過(guò)渡的不同組合的直、曲線組成，工作邊截形可是直線或曲線及二者的組合構(gòu)成，當(dāng)曲柄中心線為鉛垂線時(shí)，由上位曲柄滾輪的位置決定踏桿的始位，由下位曲柄滾輪的位置決定踏桿的終位，并且曲柄的鉛垂位置是由設(shè)在踏桿和車體之間的限位裝置(10、10′)對(duì)終位踏桿實(shí)行強(qiáng)制限位而實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的踏桿(9、9′)與滾輪(8、8′)有可分的開(kāi)式和不可分的閉式兩種連接方式，相應(yīng)的踏桿稱為開(kāi)式踏桿和閉式踏桿，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)固定之后，可以中軸軸心為軸，任意回轉(zhuǎn)并與本發(fā)明中的開(kāi)式或閉式踏桿相配，而組成可在任意方向蹬踏的自行車或人力車，本發(fā)明踏桿的空程小于總踏距的百分之五，曲柄啟動(dòng)角γ＞15°，當(dāng)工作邊為直線時(shí)曲柄終位傳動(dòng)角γt＝Ψ-γo。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)其特征是踏桿的終位限位裝置(10、10′)有兩種限位方式，一種是直接限位，限位裝置固定在車體或踏桿(9、9′)上，靠外伸的限位凸緣實(shí)現(xiàn)固定壓力限位，另一種是間接限位，限位裝置由二可伸縮且具有限位凸緣的中間零件構(gòu)成，其外端分別與車體和踏桿(9、9′)絞接固定，以凸緣相互接觸實(shí)現(xiàn)活動(dòng)牽拉限位，兩種限位方式的限位接觸面可為剛性或柔性，也可同時(shí)兼有，根據(jù)實(shí)際需要可設(shè)或不設(shè)調(diào)位零件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是踏桿與滾輪有兩種連接方式，一種是非定位連接可分的開(kāi)式，一種是定位連接不可分的閉式，開(kāi)式踏桿的特征是踏桿的下部既為工作邊，閉式踏桿的特征是踏桿下部設(shè)有封閉的環(huán)形槽，滾輪與槽為動(dòng)配合連接，滾輪可在槽中自由滾動(dòng)，而槽的上邊既為單工作邊，開(kāi)式踏桿須在踏桿(9、9′)和車體之間外設(shè)彈性元件(13、13′)使踏桿對(duì)滾輪產(chǎn)生彈性壓力，使踏桿和滾輪保持彈性壓緊狀態(tài)，形成可分的開(kāi)式彈性接觸連接，而閉式踏桿則形成不可分的閉式定位連接，當(dāng)工作邊為直線時(shí)，閉式踏桿封閉的環(huán)形槽的特征是上邊為直線工作邊，槽的兩端為圓孤，半徑為d/2，槽長(zhǎng)A′＝2R+d+(3～5)，槽的下邊兩端為直線，中間為上凹的圓孤，半徑R′=R+d2+(0.3~0.5),]]>圓孤下頂點(diǎn)到上直線工作邊距離為B′＝R+d-Rcosγt+(0.3～0.5)，槽的上下直線邊距離B″＝d+(0.3～0.5)。
全文摘要
人力車單邊擺動(dòng)式外限位踏桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)?？s短現(xiàn)行車曲柄中心距，在中軸曲柄外端設(shè)曲柄銷，滾輪通過(guò)軸承固定在曲柄銷上，當(dāng)踏動(dòng)具有單工作邊的擺動(dòng)式踏桿時(shí)，滾輪帶動(dòng)曲柄，使中軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，而下位曲柄上的滾輪由下向上帶動(dòng)低位踏桿上行實(shí)現(xiàn)曲柄聯(lián)動(dòng)。本發(fā)明專設(shè)了踏桿終位的強(qiáng)制限位裝置，踏桿空程控制在總踏距5％之內(nèi)，和對(duì)踏桿滾輪采取了定位連接措施，有效提高了驅(qū)動(dòng)效率。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，重量輕(平均單重2.5公斤)、成本低，使人力的有效利用率比現(xiàn)行車提高50％，最高速度為現(xiàn)行車的1.2倍，在傳動(dòng)比相同時(shí)省力三分之一，適用于各種方向蹬踏的自行車等人力車輛，并可用于電動(dòng)自行車的人力驅(qū)動(dòng)，而不使車速下降。
文檔編號(hào)B62M1/24GK1586974SQ20041006435
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者金洪烈 申請(qǐng)人:金洪烈