本发明专利技术公开一种无链行星齿轮自行车的传动机构。本传动机构包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置有行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括受外力驱动的太阳轮，所述太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与固定于车架上的齿圈的内齿啮合，所述行星齿轮上设置有行星架，所述行星架用铰链联接有传动曲柄；传动曲柄的末端用铰链固定联接有传动连杆，并通过传动连杆与平动机构联接，所述平动机构联接驱动连杆，所述驱动连杆用铰链与驱动自行车后轮的驱动曲柄联接。采用本机构的自行车，省力、车速高；将环形齿条代替链轮传动避免吊链，且易改装、通用性强，传动效率高，传动精确，适用于赛车或者旅游自行车。
【技术实现步骤摘要】
一种无链行星齿轮自行车的传动机构及其自行车
本专利技术涉及自行车改装领域，具体地说是一种无链行星齿轮自行车的传动机构及其自行车。
技术介绍
自行车是人们日常生活的常用交通工具，它节能环保，有一定的健身功能，目前大多数自行车的传动机构都是链条传动，人力踩脚踏板驱动牙盘转动，通过链条将动力传至自行车后轮的飞轮，由飞轮驱动自行车后轮转动，且并无增设其他的省力机构，来适当降低骑行强度。这种链轮自行车优点是结构简单实用，成本低；缺点是链轮自行车在骑行过程中有拖链、断链、夹住裤子以及润滑油弄脏裤子等问题。因此，设计一种高速且省力的自行车，这种自行车骑行更轻松，道路通过能力更强，速度更高一些，且改变了链轮自行车拖链、断链、夹住裤子和弄脏裤子等问题，设计有一定的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种无链行星齿轮自行车的传动机构，具有避免吊链，易改装、通用性强，传动效率高，传动精确等优点；另一个目的在于提供一种无链行星齿轮自行车，具有骑行轻松，速度快的作用。为实现上述目的，本专利技术所述一种无链行星齿轮自行车的传动机构，包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置有行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括受外力驱动的太阳轮，所述太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与固定于车架上的齿圈的内齿啮合，所述行星齿轮上设置有行星架，所述行星架用铰链联接有传动曲柄；传动曲柄的末端用铰链固定联接有传动连杆，并通过传动连杆与平动机构联接，所述平动机构联接驱动连杆，所述驱动连杆用铰链与驱动自行车后轮的驱动曲柄联接。所述太阳轮上固定安装有自行车曲柄臂，且自行车曲柄臂的端部设置有脚踏板。所述平动机构由齿轮以及与齿轮啮合的环形齿条构成，传动连杆和驱动连杆与齿轮联接。所述平动机构由滑块以及与滑块相配合的滑道构成，传动连杆和驱动连杆与滑块联接。本专利技术所述一种无链行星齿轮自行车的传动机构，包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置有行星齿轮系统，所述行星齿轮系统包括受外力驱动的太阳轮，所述太阳轮与行星齿轮啮合，所述行星齿轮安装于行星架上，所述车架上固定有齿圈；行星齿轮与齿圈的内齿啮合，所述太阳轮铰链有传动曲柄，所述传动曲柄随太阳轮做圆周运动；传动曲柄通过传动连杆与平动机构连接；所述平动机构通过驱动连杆用铰链与固定于传动齿轮机架上的用于驱动传动齿轮的驱动曲柄I联结；传动齿轮与驱动自行车后轮的驱动齿轮啮合。所述太阳轮上固定安装有自行车曲柄臂，且自行车曲柄臂的两端部设置有脚踏板。所述平动机构由齿轮以及与齿轮啮合的环形齿条构成，传动连杆和驱动连杆与齿轮联接。所述平动机构由滑块以及与滑块相配合的滑道构成，传动连杆和驱动连杆与滑块联接。本专利技术所述一种自行车，其特征在于使用上述传动机构。设计理论：行星齿轮传动机构典型且结构简单，若固定其中一个元件，另外两个元件一个作为输入，另一个输出，这种行星齿轮机构能达到变速变矩的效果。此行星齿轮机构运动特性方程为：nt-(1+α)nh+αnq＝0(式1)设齿圈齿数与太阳轮齿数之比为α＝Zq/Zt。nt-太阳轮转速、nq-齿圈转速、nh-行星架转速从式1可以看出，若齿圈固定，行星架输入，太阳轮输出，那么行星齿轮机构的转速通过太阳轮输出后增大了1+α倍。设计方案采用本技术的自行车传动机构简图如图2所示，行星齿轮机构中齿圈3与自行车机架固结，行星架11和自行车曲柄臂2连接，人通过踩自行车脚踏板1，带动行星架转动，行星架通过行星齿轮14带动太阳轮12转动，太阳轮上安装有传动曲柄4，它随太阳轮做圆周运动，并通过传动连杆5带动齿轮在环形齿条内做往复直线运动，驱动连杆同样连接在齿轮上，驱动曲柄和自行车后轮同步连结，由驱动连杆带动自行车后轮转动。传动机构分析对比链轮自行车的后轮由飞轮驱动，如图3所示，只要作用与飞轮上的链条拉力力矩大于地面阻力矩，自行车就可以前进。同理，采用本技术的自行车后轮由驱动曲柄驱动，只要作用于驱动曲柄A点(图2)上拉力矩大于地面阻力矩就可驱动自行车前进。(1)自行车后轮驱动拉力对比表1链轮自行车传动机构数据表，表2采用本技术的自行车传动机构数据表。表1链轮自行车传动机构数据表名称牙盘齿数飞轮齿数中心距后轮半径链节距(p)链节数数值3216430300mm12.796表2采用本技术的自行车传动机构数据表名称传动曲柄传动连杆驱动连杆驱动曲柄太阳轮齿圈行星齿轮齿轮模数齿轮数值36mm132mm360.25mm98.25mm25齿59齿17齿217齿根据图3中自行车后轮的受力图，链轮自行车后轮的驱动元件是飞轮，而采用本技术的自行车后轮的驱动元件是驱动曲柄，通过链轮自行车和采用本技术的自行车各自的驱动拉力公式计算两种自行车后轮的所需的驱动拉力。式2为链轮自行车驱动拉力计算公式，其中FZ-地面阻力、RC-自行车后轮半径，p-链轮节距、z-飞轮齿数。式3为采用本技术的自行车驱动拉力计算公式，其中Lq-驱动曲柄长度，FZ和RC意义同式2。(2)转速对比将表1和表2的参数带入式4和式7，分别计算链轮自行车的转速比和采用本技术的自行车的转速比。式4为链轮自行车转速比计算公式，ny、nf分别为牙盘和飞轮转速，Zy、Zf分别为牙盘和飞轮齿数。采用本技术的自行车传动机构为典型的双对心曲柄平动机构，用齿轮代替传统曲柄滑块机构中的滑块减小摩擦和磨损，齿轮10的移动速度为：采用本技术的自行车经过优化设计后，传动曲柄和传动连杆同驱动曲柄和驱动连杆的关系如下：由上式得出传动曲柄的角速度和驱动曲柄的角速度相同，只要得知传动曲柄的角速度便可得到驱动曲柄的角速度，因此采用本技术的自行车的输入输出转速比为式7的值：式中nt、Zt-太阳轮转速齿数，nx-行星架转速，Zq-齿圈齿数。假设地面阻力为3kg，人力驱动脚踏板旋转一周，将表1和表2的数据带入上面各公式得到链轮自行车的驱动拉力和转速比，以及采用本技术的自行车的驱动拉力和转速比如下表所示。表3结论对比表名称FL1FL2i1i2数值27.65kg18.32kg0.50.298从表3的数据可以看出，在道路阻力不变的条件下，采用本技术的自行车要比链轮自行车更加省力一些。人力脚踏板同样踩一圈的情况下，链轮自行车后轮转2周，而采用本技术的自行车转3.36周，由上述两点结论看出所设计的采用本技术的自行车传动机构更加优越。本专利技术所述一种无链行星齿轮自行车及其传动系统，其有益效果在于：(1)在链轮自行车基础上，改进传动机构后，自行车更加省力，且车速提高；(2)取消链条，使用环形齿条代替链轮传动，这样避免了吊链、断链、夹住裤子等缺点，使用更加清洁；(3)改装也比较容易一些，具有较强的通用性；(4)传动效率更高，传动更加精确；(5)安装这种传动机构的自行车车速要高出链轮自行车很多，因此可用于赛车或者旅游自行车。附图说明图1为行星齿轮机构简图；图2采用本技术的自行车传动机构主视图；图3自行车后轮受力图；图4替代方案的传动机构结构简图；图5采用本技术的力自行车传动机构俯视图；图中：1-脚踏板、2-自行车曲柄臂、3-齿圈、4-传动曲柄、5-传动连杆、6-环形齿条、7-驱动连杆、8-驱动曲柄、9-自行车后轮、10-齿轮、11-行星架、12-太阳轮、13-行星齿轮轴、14-行星齿轮、15-传动齿轮、16-驱动曲柄I、17-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无链行星齿轮自行车的传动机构，包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置有行星齿轮系统，其特征在于：所述行星齿轮系统包括受外力驱动的太阳轮(12)，所述太阳轮(12)与行星齿轮(14)啮合，行星齿轮(14)与固定于车架上的齿圈(3)的内齿啮合，所述行星齿轮(14)上设置有行星架(11)，所述行星架(11)用铰链联接有传动曲柄(4)；传动曲柄(4)的末端用铰链固定联接有传动连杆(5)，并通过传动连杆(5)与平动机构联接，所述平动机构联接驱动连杆(7)，所述驱动连杆(7)用铰链与驱动自行车后轮的驱动曲柄(8)联接。
【技术特征摘要】
1.一种无链行星齿轮自行车的传动机构，包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置有行星齿轮系统，其特征在于：所述行星齿轮系统包括受外力驱动的太阳轮(12)，所述太阳轮(12)与行星齿轮(14)啮合，行星齿轮(14)与固定于车架上的齿圈(3)的内齿啮合，所述行星齿轮(14)上设置有行星架(11)，所述行星架(11)用铰链联接有传动曲柄(4)；传动曲柄(4)的末端用铰链固定联接有传动连杆(5)，并通过传动连杆(5)与平动机构联接，所述平动机构联接驱动连杆(7)，所述驱动连杆(7)用铰链与驱动自行车后轮的驱动曲柄(8)联接。2.如权利要求1所述一种无链行星齿轮自行车的传动机构，其特征在于：所述太阳轮(12)上固定安装有自行车曲柄臂(2)，且自行车曲柄臂(2)的端部设置有脚踏板(1)。3.如权利要求1或2所述一种无链行星齿轮自行车的传动机构，其特征在于：所述平动机构由齿轮(10)以及与齿轮(10)啮合的环形齿条(6)构成，传动连杆(5)和驱动连杆(7)与齿轮(10)联接。4.如权利要求1或2所述一种无链行星齿轮自行车的传动机构，其特征在于：所述平动机构由滑块以及与滑块相配合的滑道构成，传动连杆(5)和驱动连杆(7)与滑块联接。5.一种无链行星齿轮自行车的传动机构，包括车架，以及固定于车架上的轮子，该车架上还设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：展靖华，连文香，黄莉莉，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62
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