本實(shí)用新型涉及自行車改裝領(lǐng)域，具體地說是一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及其自行車。
背景技術(shù)：
：自行車是人們?nèi)粘Ｉ畹某Ｓ媒煌üぞ撸?jié)能環(huán)保，有一定的健身功能，目前大多數(shù)自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是鏈條傳動(dòng)，人力踩腳踏板驅(qū)動(dòng)牙盤轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鏈條將動(dòng)力傳至自行車后輪的飛輪，由飛輪驅(qū)動(dòng)自行車后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，且并無增設(shè)其他的省力機(jī)構(gòu)，來適當(dāng)降低騎行強(qiáng)度。這種鏈輪自行車優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，成本低；缺點(diǎn)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(shè)計(jì)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(qiáng)，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(shè)計(jì)有一定的實(shí)用價(jià)值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提供一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有避免吊鏈，易改裝、通用性強(qiáng)，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)精確等優(yōu)點(diǎn)；另一個(gè)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(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設(shè)置有行星齒輪系統(tǒng)，所述行星齒輪系統(tǒng)包括受外力驅(qū)動(dòng)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(nèi)齒嚙合，所述行星齒輪上設(shè)置有行星架，所述行星架用鉸鏈聯(lián)接有傳動(dòng)曲柄；傳動(dòng)曲柄的末端用鉸鏈固定聯(lián)接有傳動(dòng)連桿，并通過傳動(dòng)連桿與平動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接驅(qū)動(dòng)連桿，所述驅(qū)動(dòng)連桿用鉸鏈與驅(qū)動(dòng)自行車后輪的驅(qū)動(dòng)曲柄聯(lián)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(shè)置有腳踏板。所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由平動(dòng)齒輪以及與平動(dòng)齒輪嚙合的環(huán)形齒條構(gòu)成，傳動(dòng)連桿和驅(qū)動(dòng)連桿與平動(dòng)齒輪聯(lián)接。所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動(dòng)連桿和驅(qū)動(dòng)連桿與滑塊聯(lián)接。本實(shí)用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設(shè)置有行星齒輪系統(tǒng)，所述行星齒輪系統(tǒng)包括受外力驅(qū)動(dòng)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(nèi)齒嚙合，所述太陽輪鉸鏈有傳動(dòng)曲柄，所述傳動(dòng)曲柄隨太陽輪做圓周運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)曲柄通過傳動(dòng)連桿與平動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)連桿用鉸鏈與固定于傳動(dòng)齒輪機(jī)架上的用于驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)齒輪的驅(qū)動(dòng)曲柄I聯(lián)結(jié)；傳動(dòng)齒輪與驅(qū)動(dòng)自行車后輪的驅(qū)動(dòng)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(shè)置有腳踏板。所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由平動(dòng)齒輪以及與平動(dòng)齒輪嚙合的環(huán)形齒條構(gòu)成，傳動(dòng)連桿和驅(qū)動(dòng)連桿與平動(dòng)齒輪聯(lián)接。所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動(dòng)連桿和驅(qū)動(dòng)連桿與滑塊聯(lián)接。本實(shí)用新型所述一種自行車，其特征在于使用上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)理論：行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)典型且結(jié)構(gòu)簡單，若固定其中一個(gè)元件，另外兩個(gè)元件一個(gè)作為輸入，另一個(gè)輸出，這種行星齒輪機(jī)構(gòu)能達(dá)到變速變矩的效果。此行星齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特性方程為：nt-(1+α)nh+αnq＝0(式1)設(shè)齒圈齒數(shù)與太陽輪齒數(shù)之比為α＝Zq/Zt。nt-太陽輪轉(zhuǎn)速、nq-齒圈轉(zhuǎn)速、nh-行星架轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速通過太陽輪輸出后增大了1+α倍。設(shè)計(jì)方案采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡圖如圖2所示，行星齒輪機(jī)構(gòu)中齒圈3與自行車機(jī)架固結(jié)，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(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架通過行星齒輪14帶動(dòng)太陽輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪上安裝有傳動(dòng)曲柄4，它隨太陽輪做圓周運(yùn)動(dòng)，并通過傳動(dòng)連桿5帶動(dòng)平動(dòng)齒輪在環(huán)形齒條內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)連桿同樣連接在平動(dòng)齒輪上，驅(qū)動(dòng)曲柄和自行車后輪同步連結(jié)，由驅(qū)動(dòng)連桿帶動(dòng)自行車后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析對(duì)比鏈輪自行車的后輪由飛輪驅(qū)動(dòng)，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(jìn)。同理，采用本技術(shù)的自行車后輪由驅(qū)動(dòng)曲柄驅(qū)動(dòng)，只要作用于驅(qū)動(dòng)曲柄A點(diǎn)(圖2)上拉力矩大于地面阻力矩就可驅(qū)動(dòng)自行車前進(jìn)。(1)自行車后輪驅(qū)動(dòng)拉力對(duì)比表1鏈輪自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表，表2采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表。表1鏈輪自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表名稱牙盤齒數(shù)飛輪齒數(shù)中心距后輪半徑鏈節(jié)距(p)鏈節(jié)數(shù)數(shù)值3216430300mm12.796表2采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)表名稱傳動(dòng)曲柄傳動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)曲柄太陽輪齒圈行星齒輪齒輪模數(shù)平動(dòng)齒輪數(shù)值36mm132mm360.25mm98.25mm25齒59齒17齒217齒根據(jù)圖3中自行車后輪的受力圖，鏈輪自行車后輪的驅(qū)動(dòng)元件是飛輪，而采用本技術(shù)的自行車后輪的驅(qū)動(dòng)元件是驅(qū)動(dòng)曲柄，通過鏈輪自行車和采用本技術(shù)的自行車各自的驅(qū)動(dòng)拉力公式計(jì)算兩種自行車后輪的所需的驅(qū)動(dòng)拉力。式2為鏈輪自行車驅(qū)動(dòng)拉力計(jì)算公式，其中FZ-地面阻力、RC-自行車后輪半徑，p-鏈輪節(jié)距、z-飛輪齒數(shù)。式3為采用本技術(shù)的自行車驅(qū)動(dòng)拉力計(jì)算公式，其中Lq-驅(qū)動(dòng)曲柄長度，F(xiàn)Z和RC意義同式2。(2)轉(zhuǎn)速對(duì)比將表1和表2的參數(shù)帶入式4和式7，分別計(jì)算鏈輪自行車的轉(zhuǎn)速比和采用本技術(shù)的自行車的轉(zhuǎn)速比。式4為鏈輪自行車轉(zhuǎn)速比計(jì)算公式，ny、nf分別為牙盤和飛輪轉(zhuǎn)速，Zy、Zf分別為牙盤和飛輪齒數(shù)。采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為典型的雙對(duì)心曲柄平動(dòng)機(jī)構(gòu)，用平動(dòng)齒輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的滑塊減小摩擦和磨損，平動(dòng)齒輪10的移動(dòng)速度為：采用本技術(shù)的自行車經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)后，傳動(dòng)曲柄和傳動(dòng)連桿同驅(qū)動(dòng)曲柄和驅(qū)動(dòng)連桿的關(guān)系如下：由上式得出傳動(dòng)曲柄的角速度和驅(qū)動(dòng)曲柄的角速度相同，只要得知傳動(dòng)曲柄的角速度便可得到驅(qū)動(dòng)曲柄的角速度，因此采用本技術(shù)的自行車的輸入輸出轉(zhuǎn)速比為式7的值：式中nt、Zt-太陽輪轉(zhuǎn)速齒數(shù)，nx-行星架轉(zhuǎn)速，Zq-齒圈齒數(shù)。假設(shè)地面阻力為3kg，人力驅(qū)動(dòng)腳踏板旋轉(zhuǎn)一周，將表1和表2的數(shù)據(jù)帶入上面各公式得到鏈輪自行車的驅(qū)動(dòng)拉力和轉(zhuǎn)速比，以及采用本技術(shù)的自行車的驅(qū)動(dòng)拉力和轉(zhuǎn)速比如下表所示。表3結(jié)論對(duì)比表名稱FL1FL2i1i2數(shù)值27.65kg18.32kg0.50.298從表3的數(shù)據(jù)可以看出，在道路阻力不變的條件下，采用本技術(shù)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(zhuǎn)2周，而采用本技術(shù)的自行車轉(zhuǎn)3.36周，由上述兩點(diǎn)結(jié)論看出所設(shè)計(jì)的采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更加優(yōu)越。本實(shí)用新型所述一種無鏈行星齒輪自行車及其傳動(dòng)系統(tǒng)，其有益效果在于：(1)在鏈輪自行車基礎(chǔ)上，改進(jìn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)后，自行車更加省力，且車速提高；(2)取消鏈條，使用環(huán)形齒條代替鏈輪傳動(dòng)，這樣避免了吊鏈、斷鏈、夾住褲子等缺點(diǎn)，使用更加清潔；(3)改裝也比較容易一些，具有較強(qiáng)的通用性；(4)傳動(dòng)效率更高，傳動(dòng)更加精確；(5)安裝這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)簡圖；圖2采用本技術(shù)的自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主視圖；圖3自行車后輪受力圖；圖4替代方案的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖；圖5采用本技術(shù)的力自行車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)俯視圖；圖中：1-腳踏板、2-自行車曲柄臂、3-齒圈、4-傳動(dòng)曲柄、5-傳動(dòng)連桿、6-環(huán)形齒條、7-驅(qū)動(dòng)連桿、8-驅(qū)動(dòng)曲柄、9-自行車后輪、10-平動(dòng)齒輪、11-行星架、12-太陽輪、13-行星齒輪軸、14-行星齒輪、15-傳動(dòng)齒輪、16-驅(qū)動(dòng)曲柄I、17-傳動(dòng)齒輪機(jī)架、18-驅(qū)動(dòng)齒輪、19-飛輪、20-鏈條、21-地面。具體實(shí)施方式實(shí)施例1如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設(shè)置有行星齒輪系統(tǒng)，所述行星齒輪系統(tǒng)包括受外力驅(qū)動(dòng)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(nèi)齒嚙合，所述行星齒輪14上設(shè)置有行星架11，所述行星架11用鉸鏈聯(lián)接有傳動(dòng)曲柄4；傳動(dòng)曲柄4的末端用鉸鏈固定聯(lián)接有傳動(dòng)連桿5，并通過傳動(dòng)連桿5與平動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接，所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)聯(lián)接驅(qū)動(dòng)連桿7，所述驅(qū)動(dòng)連桿7用鉸鏈與驅(qū)動(dòng)自行車后輪的驅(qū)動(dòng)曲柄8聯(lián)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(shè)置有腳踏板1；平動(dòng)機(jī)構(gòu)由平動(dòng)齒輪10以及與平動(dòng)齒輪10嚙合的環(huán)形齒條6構(gòu)成，傳動(dòng)連桿5和驅(qū)動(dòng)連桿7與平動(dòng)齒輪10聯(lián)接。在使用時(shí)，人通過踩自行車腳踏板1，帶動(dòng)太陽輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪12帶動(dòng)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(nèi)齒嚙合，行星齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星架11轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架11上安裝有傳動(dòng)曲柄4，所述傳動(dòng)曲柄4隨著行星架11運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與傳動(dòng)連桿5連接的平動(dòng)齒輪10在環(huán)形齒條6內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，平動(dòng)齒輪10通過驅(qū)動(dòng)連桿7與自行車后輪9上的驅(qū)動(dòng)曲柄8連結(jié)，帶動(dòng)自行車后輪9轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)施例2如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，平動(dòng)機(jī)構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動(dòng)連桿5和驅(qū)動(dòng)連桿7與滑塊聯(lián)接，其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3如圖1、4所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括車架，以及固定于車架上的輪子，該車架上還設(shè)置有行星齒輪系統(tǒng)，所述行星齒輪系統(tǒng)包括受外力驅(qū)動(dòng)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(nèi)齒嚙合，所述太陽輪12鉸鏈有傳動(dòng)曲柄4，所述傳動(dòng)曲柄4隨太陽輪12做圓周運(yùn)動(dòng)；傳動(dòng)曲柄4通過傳動(dòng)連桿5與平動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)連桿7用鉸鏈與驅(qū)動(dòng)曲柄I16聯(lián)結(jié)；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)通過傳動(dòng)齒輪機(jī)架17與自行車后輪9同軸安裝的驅(qū)動(dòng)齒輪18鉸鏈；傳動(dòng)齒輪15與驅(qū)動(dòng)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(shè)置有腳踏板1；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)由平動(dòng)齒輪10以及與平動(dòng)齒輪10嚙合的環(huán)形齒條6構(gòu)成，傳動(dòng)連桿5和驅(qū)動(dòng)連桿7與平動(dòng)齒輪10聯(lián)接。在使用時(shí)，人通過踩自行車腳踏板1，帶動(dòng)太陽輪12轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽輪12帶動(dòng)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(nèi)齒嚙合，行星齒輪14轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)行星架11轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架11上安裝有傳動(dòng)曲柄4，所述傳動(dòng)曲柄4隨著行星架11運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)與傳動(dòng)連桿5連接的平動(dòng)齒輪10在環(huán)形齒條6內(nèi)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，平動(dòng)齒輪10通過驅(qū)動(dòng)連桿7與驅(qū)動(dòng)曲柄I16帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪15轉(zhuǎn)動(dòng)；所述平動(dòng)機(jī)構(gòu)通過驅(qū)動(dòng)連桿7用鉸鏈與固定于傳動(dòng)齒輪機(jī)架17上；傳動(dòng)齒輪15與驅(qū)動(dòng)自行車后輪9的驅(qū)動(dòng)齒輪18嚙合，因此帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪18使得自行車后輪9轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)前第1頁1 2 3