CN110608902A - 一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台 - Google Patents

一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台 Download PDF

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万宇明
李小利
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Abstract

本发明公开一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台，该方法包括：测量待测试电动自行车的整车数据；将待测试电动自行车前轮加持装置在测功机上；通过电动自行车脚踏骑行能力测试实验台的脚蹬连接器将伺服电机与待测试电动自行车的中轴相连；根据整车数据中的传动比和曲柄长度，对中轴设定相应平均标准化功率；电动自行车脚踏骑行能力测试实验台模拟人力骑行，测得骑行数据评估待测试电动自行车的骑行能力是否合格。本发明通过电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台模拟人力骑行，进行电动自行车的脚踏骑行能力测试，不仅大幅提高了测试效率，缩短了测试周期，且测试结果客观、公正，排除了外界不确定因素干扰。

Description

一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台
技术领域
本发明涉及电动自行车测试技术领域，尤其涉及一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台。
背景技术
随着国家标准GB 17761-2018《电动自行车安全技术规范》的发布，其中6.1.4条对“脚踏骑行能力”规定如下：电动自行车脚踏骑行能力应当符合下列要求：
a)30min的脚踏骑行距离大于或等于5km；
b)两曲柄外侧面最大距离小于或等于300mm；
c)鞍座前端在水平方向位置不得超过中轴中心线。
对a)项“脚踏骑行距离”的试验方法规定为：
在符合7.2.1.1规定的试验条件下，在试验道路上，设置测试区间，仅以人力骑行30min，测量骑行距离。
该项试验主要是采用人力骑行方式。在某次验证试验时，检验员与企业派出的骑行人员对同款电动自行车骑行1km，骑行时间乘5的方法折算5km骑行时间；脚踏5km骑行数据分别为41.5min、24min，数据差异甚大；该项试验与人力相关，体力差异较大，甚至与个体的状态相关；同一车型不同人员骑行，同人不同心态下骑行，结果不一致，甚至出现两种完全不同的结论。
发明内容
本发明的目的在于针对上述问题，提供一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法及试验台，以解决现有电动自行车的脚踏骑行能力由不同人完成，差异甚大，难以准确评估的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法，该方法包括：
S101、测量待测试电动自行车的整车数据；
S102、将所述待测试电动自行车前轮加持装置在测功机上；
S103、通过电动自行车脚踏骑行能力测试实验台的脚蹬连接器将伺服电机与待测试电动自行车的中轴相连；
S104、根据所述整车数据中待测试电动自行车的传动比和曲柄长度，对中轴设定相应平均标准化功率；
S105、电动自行车脚踏骑行能力测试实验台模拟人力骑行，测得骑行数据评估所述待测试电动自行车的骑行能力是否合格。
特别地，所述待测试电动自行车的整车数据包括但不限于整车质量、中轴中心与鞍座中心点(人体乘坐点)的位置、鞍座中心点(人体乘坐点)与车把的位置、曲柄的长度、左右曲柄的宽度、飞轮与链轮的传动比、轮胎的规格(直径和宽度)。
基于上述电动自行车的脚踏骑行能力测试方法，本发明还公开了一种电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，该试验台包括试验台本体，所述试验台本体包括底座，所述底座上安装有机架，所述机架上安装有支座，所述支座上安装有伺服电机、减速机、扭矩传感器及用于连接脚蹬的脚蹬连接器，所述伺服电机的输出轴与所述减速机的输入轴传动连接，所述减速机的输出轴通过联轴器与所述扭矩传感器的一端传动连接，所述扭矩传感器的另一端传动连接有主轴，所述主轴沿水平方向布置，且所述主轴通过万向节与所述脚蹬连接器传动连接。
特别地，所述支座能上下移动的安装于所述机架上。
特别地，所述机架上安装有丝杆，所述丝杆沿竖直方向布置，所述丝杆上螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述支座固定连接。
特别地，所述丝杆的一端端头连接有手柄。
特别地，所述机架上安装有导向杆，所述导向杆沿竖直方向布置，所述支座上固定有与所述导向杆滑动配合的导套。
特别地，定义所述主轴的布置方向为第一方向，在同一平面内与所述第一方向相垂直的方向为第二方向，所述底座上沿所述第二方向布置有滑轨，所述机架的底部安装有与所述滑轨相滑动配合的滑块。
相比传统采用人力骑行的电动自行车脚踏骑行能力测试方法，本发明提出的电动自行车的脚踏骑行能力测试方法通过电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台模拟人力骑行，进行电动自行车的脚踏骑行能力测试，不仅大幅提高了测试效率，缩短了测试周期，而且测试结果更加客观、公正，排除了外界不确定因素的干扰。本发明提出的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台结构简单，易于实现，其能够模拟人力骑行，具有省力、准确、有效的优点，且其支座能上下移动，机架能够水平移动，进而可进行调节以适配不同车型，具有通用性好的特点。
附图说明
图1为电动自行车的脚踏骑行能力测试方法流程示意图；
图2为电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台的结构示意图，图中：1、伺服电机；2、减速机；3、扭矩传感器；4、脚蹬连接器；5、支座；6、联轴器；7、主轴；8、底座；9、机架；10、丝杆；11、手柄；12、滑轨；13、滑块；14、万向节；15、带座外球面轴承。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参照图1所示，图1为电动自行车的脚踏骑行能力测试方法流程示意图。
本实施例中电动自行车的脚踏骑行能力测试方法包括：
S101、测量待测试电动自行车的整车数据。
具体的，在本实施例中所述待测试电动自行车的整车数据包括但不限于整车质量、中轴中心与鞍座中心点(人体乘坐点)的位置、鞍座中心点(人体乘坐点)与车把的位置、曲柄的长度、左右曲柄的宽度、飞轮与链轮的传动比、轮胎的规格(直径和宽度)。
S102、将所述待测试电动自行车前轮加持装置在测功机上。
S103、通过电动自行车脚踏骑行能力测试实验台的脚蹬连接器将伺服电机与待测试电动自行车的中轴相连。
S104、根据所述整车数据中待测试电动自行车的传动比和曲柄长度，对中轴设定相应平均标准化功率。
具体的，在本实施例中针对传动比为2:1的车型，中轴的平均最大标准化功率建议取值范围为0.65W/kg至0.7W/kg；其他传动比类型可根据对应系数调整(可根据标准脚踏力，给出合适值)。
S105、电动自行车脚踏骑行能力测试实验台模拟人力骑行，测得骑行数据评估所述待测试电动自行车的骑行能力是否合格。
在本实施例中提出的电动自行车的脚踏骑行能力测试方法是在若干次实际的试验、分析后得出的结果，针对整车数据中每个参数均进行了大量的验证和分析工作，下面对较相关的几点扼要说明如下：
针对不确定度分量，骑行功率的不确定度分量由骑行不确定度、仪器测量不确定度和显示仪器分辨率不确定度等组成。后两者不确定引起的误差远低于骑行不确定度，影响较小。为简化评价模型，本实施例中仅考虑骑行不确定度。试验结果表明，整车总质量与标准化功率无关；当一款车型骑行不舒适时，鞍座高度对骑行的影响不大；数据将随着骑行时间的延长，骑行者逐渐适应骑行方式，数据呈递减状态，鞍座高度的影响则可忽略；对于一款车型，安装中轴的灵活度，将决定骑行的功能轻快与否；随着骑行时间的延长，中轴钢球得到充分润滑，骑行阻力减少，骑行功率将逐渐降低；这也意味着，电动自行车初次骑行，耗费功率将较大，考虑到用户几乎不采用人力骑行模式，但也要兼顾企业实际情况，建议考核时，首先进行一次磨合。
针对传动比为2:1，曲柄长度大于115mm的车型，理想脚踏力大于90N，则感觉骑行困难；实验得到的中轴的平均最大标准化功率建议取值范围为0.65W/kg至0.7W/kg。实际脚踏骑行过程，为两脚交替骑行。在骑行过程中，有经验的骑行者会采用合理的骑行方式，减少不必要的体能消耗，在施力无法输出较大转矩时，施力只是保证曲柄正常转动；意味着在0°～65°、115°～180°之间，施力几乎趋近于零。而在65°～115°则输出最大脚踏力，保证按计划方案骑行。于是，实际骑行车速是波动过程；但考虑到这个距离很短，影响轻微，在此按匀速运动研究；同时也忽略0°～65°、115°～180°之间脚蹬施力。前期功率值为周期内的平均功率；与上式对应，半周期内的平均功率：M0＝F0×L×π，在施力过程中，间歇性施力更符合实际状态；但考虑到试验的简便性，可考虑均匀受力比较方便。
在本实施例中电动自行车的脚踏骑行能力测试开始前，需要要进行一次骑行磨合例如1km；从试验数据的分析可知，骑行1km/h后，数据区域基本平稳。另外，由于温度影响骑行效率，因此建议在(25±5)℃的实验室环境中，放置2h后进行。
本发明提出的电动自行车的脚踏骑行能力测试方法通过电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台模拟人力骑行，进行电动自行车的脚踏骑行能力测试，不仅大幅提高了测试效率，缩短了测试周期，而且测试结果更加客观、公正，排除了外界不确定因素的干扰。
实施例二
如图2所示，图2为上述实施例一中电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台的结构示意图。在本实施例中电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台具体包括试验台本体，所述试验台本体包括底座8，所述底座8上安装有机架9，所述机架9上安装有支座5，所述支座5上安装有伺服电机1、减速机2、扭矩传感器3及用于连接脚蹬的脚蹬连接器4，所述伺服电机1的输出轴向右端伸出，并与所述减速机2的输入轴传动连接，所述减速机2的输出轴向右端伸出，并通过联轴器6与所述扭矩传感器3的左端传动连接，所述扭矩传感器3的右端传动连接有主轴7，所述主轴7通过带座外球面轴承15转动连接于支座5上，且所述主轴7沿左右方向布置，所述主轴7的右端通过万向节14与所述脚蹬连接器4传动连接。本实施例中，所述支座5能上下移动的安装于所述机架9上；具体的，所述机架9上安装有丝杆10，所述丝杆10沿竖直方向布置，所述丝杆10上螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述支座5固定连接，所述机架9上安装有导向杆，所述导向杆沿竖直方向布置，所述支座5上固定有与所述导向杆滑动配合的导套。
为了便于操作，本实施例中，所述丝杆10的一端端头连接有手柄11。为了提高通用性，本实施例中，所述底座8上沿前后方向布置有滑轨12，所述机架9的底部安装有与所述滑轨12相滑动配合的滑块13。测试时，通过脚蹬连接器4将伺服电机1与电动自行车的中轴相连，针对不同传动比和曲柄长度的车型，对中轴设定相应平均标准化功率，从而达到模拟人力骑行的目的。
本发明提出的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台结构简单，易于实现，其能够模拟人力骑行，具有省力、准确、有效的优点，且其支座能上下移动，机架能够水平移动，进而可进行调节以适配不同车型，具有通用性好的特点。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种电动自行车的脚踏骑行能力测试方法，其特征在于，该方法包括：
S101、测量待测试电动自行车的整车数据；
S102、将所述待测试电动自行车前轮加持装置在测功机上；
S103、通过电动自行车脚踏骑行能力测试实验台的脚蹬连接器将伺服电机与待测试电动自行车的中轴相连；
S104、根据所述整车数据中待测试电动自行车的传动比和曲柄长度，对中轴设定相应平均标准化功率；
S105、电动自行车脚踏骑行能力测试实验台模拟人力骑行，测得骑行数据评估所述待测试电动自行车的骑行能力是否合格。
2.根据权利要求1所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试方法，其特征在于，所述待测试电动自行车的整车数据包括但不限于整车质量、中轴中心与鞍座中心点的位置、鞍座中心点与车把的位置、曲柄的长度、左右曲柄的宽度、飞轮与链轮的传动比、轮胎的规格。
3.一种权利要求1所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，包括试验台本体，其特征在于，所述试验台本体包括底座，所述底座上安装有机架，所述机架上安装有支座，所述支座上安装有伺服电机、减速机、扭矩传感器及用于连接脚蹬的脚蹬连接器，所述伺服电机的输出轴与所述减速机的输入轴传动连接，所述减速机的输出轴通过联轴器与所述扭矩传感器的一端传动连接，所述扭矩传感器的另一端传动连接有主轴，所述主轴沿水平方向布置，且所述主轴通过万向节与所述脚蹬连接器传动连接。
4.根据权利要求3所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，其特征在于，所述支座能上下移动的安装于所述机架上。
5.根据权利要求4所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，其特征在于，所述机架上安装有丝杆，所述丝杆沿竖直方向布置，所述丝杆上螺纹连接有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述支座固定连接。
6.根据权利要求5所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，其特征在于，所述丝杆的一端端头连接有手柄。
7.根据权利要求6所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，其特征在于，所述机架上安装有导向杆，所述导向杆沿竖直方向布置，所述支座上固定有与所述导向杆滑动配合的导套。
8.根据权利要求3至7任一项所述的电动自行车的脚踏骑行能力测试试验台，其特征在于，定义所述主轴的布置方向为第一方向，在同一平面内与所述第一方向相垂直的方向为第二方向，所述底座上沿所述第二方向布置有滑轨，所述机架的底部安装有与所述滑轨相滑动配合的滑块。
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