CN105752261B - 一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，包括车架、前后轮、脚踏板，后轮通过后轮轴固定在车架上，车架下端设有带动后轮转动的传动机构，传动机构包括固定于脚踏板内侧的凸轮、固定于后轮轴上的曲柄、后端与曲柄转动连接的连杆、与连杆前端连接的滑杆以及转动连接在滑杆前端的滚子，滚子与凸轮外切滚动连接，滑杆后端一侧通过短轴连接有轴承，后轮轴与脚踏板之间的车架内开设有供轴承滑行的导轨，短轴上连接有气弹簧，气弹簧的后端固定在车架上。本发明的有益效果是：结构简单，不但摩擦力小，省力、效率高，而且不易出故障；实现无链传动目的，具有不掉链、不夹裤、速度快、维修保养容易、极易对现有自行车改装等优点。

Description

一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车
技术领域
本发明属于交通工具领域，涉及一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车。
背景技术
目前市场上大多自行车传动是依靠安装在中轴上的轮盘通过链条带动，将动能传递到安装在自行车后轮轴上的飞轮，再通过飞轮带动自行车后轮转动，虽然结构简单，但在骑行过程中常遇到脱链、断链、夹住裤子、润滑油弄脏衣裤等问题，因此，需要设计一种不需要链条的自行车。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，包括车架、前后轮、脚踏板，后轮通过后轮轴固定在车架上，车架下端设有带动后轮转动的传动机构，传动机构包括固定于脚踏板内侧的凸轮、固定于后轮轴上的曲柄、后端与曲柄转动连接的连杆、与连杆前端连接的滑杆以及转动连接在滑杆前端的滚子，滚子与凸轮外切滚动连接，滑杆后端一侧通过短轴连接有轴承，后轮轴与脚踏板之间的车架内开设有供轴承滑行的导轨，短轴上连接有气弹簧，气弹簧的后端固定在车架上。
进一步地，脚踏板处于水平位置时，滚子与凸轮的最小半径处贴合，气弹簧处于完全伸展状态，以车轮中心建立直角坐标系，顺时针方向为正方向，此时曲柄的偏转角度为45～90°。
进一步地，轴承的数量为两个，两个轴承水平并排设置。
进一步地，曲柄呈几字形，连杆与曲柄的顶端转动连接。
本发明的有益效果是：结构简单，不但摩擦力小，省力、效率高，而且不易出故障；实现无链传动目的，具有不掉链、不夹裤、速度快、维修保养容易、极易对现有自行车改装等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是传动机构的结构示意图一；
图3是传动机构的结构示意图二；
图4是曲柄、滑杆连接结构简图。
其中：1.脚踏板，2.凸轮，3.滚子，4.滑杆，5.轴承，6.短轴，7.气弹簧，8.连杆，9.曲柄。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
如图1～2所示的一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，包括车架、前后轮、脚踏板1，后轮通过后轮轴固定在车架上，车架下端设有带动后轮转动的传动机构，传动机构包括固定于脚踏板1内侧的凸轮2、固定于后轮轴上的曲柄9、后端与曲柄9转动连接的连杆8、与连杆8前端连接的滑杆4以及转动连接在滑杆4前端的滚子3，滚子3与凸轮2外切滚动连接，滑杆4后端一侧通过短轴6连接有轴承5，后轮轴与脚踏板1之间的车架内开设有供轴承5滑行的导轨，短轴6上连接有气弹簧7，气弹簧7的后端固定在车架上。
如图3示，脚踏板1处于水平位置时，滚子3与凸轮2的最小半径处贴合，气弹簧7处于完全伸展状态，以车轮中心建立直角坐标系，顺时针方向为正方向，此时曲柄9的偏转角度为45～90°。在每次骑行时能够保证自行车获得瞬时最大加速度，在骑行结束后，气弹簧7又会回到完全伸展状态，传动机构回到各初始位置。
轴承5的数量为两个，两个轴承5水平并排设置。
曲柄9呈几字形，连杆8与曲柄9的顶端转动连接。
车架上设有供滑杆4穿过的连接管，管内安装有连接轴承，便于滑杆4在连接管内伸缩运动。
开始骑行时，滚子3与凸轮2的最小半径处贴合，脚踏板1带动自行车使凸轮2同步转动，贴合在凸轮2表面的滚子3在凸轮2半径逐渐增大的滚动过程中，往后直线推动滑杆4，轴承5带动滑杆4在导轨内向后移动，连杆带动8曲柄9向后下方摆动，通过后轮轴带动后轮向前转动，气弹簧7被压缩。当凸轮2被蹬至最大半径时，曲柄9向后摆动至180°，在惯性作用下，曲柄9继续向后上方摆动。
凸轮2回程过程中，凸轮2从最大半径向最小半径转动，滚子3贴合的凸轮2半径逐渐变小，滚子3往前运动，轴承5带动滑杆4在导轨内向前移动，气弹簧7伸展复位，连杆带动8曲柄9向前上方摆动，通过后轮轴带动后轮向前转动，完成后轮的一个转动周期，至此，后轮转动了一圈，如此循环，带动自行车不断向前行驶。
由此可见，凸轮2每转一圈，滑杆4在导轨内直线运动一个来回，气弹簧7完成一次收缩和伸展，曲柄9绕后轮轴做一次圆周运动，前后车轮转动一圈。
如图4示，滑杆运行距离：
λ代表连杆系数,通用压力机λ一般在0.1～0.2范围内。故上式整理后得：
式中,S——滑杆行程(从下死点算起)，
α——曲柄转角(从下死点算起，与曲柄旋转方向相反者为正)，
R——曲柄半径，
λ——连杆系数，
L——连杆长度(当可调时取最短时数值)。
凸轮机构设计的关键是凸轮轮廓曲线的设计，而凸轮的轮廓曲线形状取决于从动件运动规律。从动件运动规律的形式通常有多项式运动规律、三角函数运动规律、组合运动规律等。凸轮机构从动件常用的等速(加速度a＝0)、等加速等减速(加速度为常数，即a＝c)、简谐(又称余弦加速度规律)、摆线(又称正弦加速度规律)等4种形式的运动规律。在设计凸轮轮廓曲线之前,必须首先根据机构的工作要求选定从动件运动规律。从动件的运动规律确定后,通过计算机仿真就可以得到凸轮的精确轮廓线。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，包括车架、前后轮、脚踏板(1)，后轮通过后轮轴固定在车架上，其特征是：所述的车架下端设有带动后轮转动的传动机构，传动机构包括固定于脚踏板(1)内侧的凸轮(2)、固定于后轮轴上的曲柄(9)、后端与曲柄(9)转动连接的连杆(8)、与连杆(8)前端连接的滑杆(4)以及转动连接在滑杆(4)前端的滚子(3)，滚子(3)与凸轮(2)外切滚动连接，滑杆(4)后端一侧通过短轴(6)连接有轴承(5)，后轮轴与脚踏板(1)之间的车架内开设有供轴承(5)滑行的导轨，短轴(6)上连接有气弹簧(7)，气弹簧(7)的后端固定在车架上。
2.根据权利要求1所述的一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，其特征是：所述的脚踏板(1)处于水平位置时，滚子(3)与凸轮(2)的最小半径处贴合，气弹簧(7)处于完全伸展状态。
3.根据权利要求1所述的一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，其特征是：所述的轴承(5)的数量为两个，两个轴承(5)水平并排设置。
4.根据权利要求1所述的一种基于凸轮与曲柄滑杆传动的无链自行车，其特征是：所述的曲柄(9)呈几字形，连杆(8)与曲柄(9)的顶端转动连接。
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