外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构制造技术

本发明专利技术外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构，包括中轴（４）以及设置在中轴上的链轮（１１），中轴上还设有增速装置，其特征在于：中轴上设有变速机构，变速机构由连接装置、固定齿轮套（１５）、链轮（１１）、轴行星齿轮（１２）、行星齿轮（１）（２）、中心轮（３）（７）、变速套（６）构成。本发明专利技术的有益效果是可实现单级固定链轮变速驱动；使主、从链轮的传动比增大，并使主、从链轮的驱动半径分别减少和增大，以实现快速、轻便功能；各构件间的相对运动考虑采用滚动摩擦结构，可有效减小传动中的功率损失；外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构结构简单，易于加工制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自行车中轴驱动机构，尤其是一种外啮合行星齿轮链传动 变速自行车驱动机构。
技术介绍
目前，自行车仍为大多数中国人的交通代步工具，多年来生产销售的成人 和儿童自行车仍采用的是单级链传动或改变链条与链轮啮合位置实现的变速传 动方式，中轴直接与链轮连接形成驱动主动构件，由于其采用的是单级链传动， 其速度的提高受到一定的限制；改变链条与链轮啮合位置实现多级变速的结构 略显复杂且适用性差。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有单级链传动自行车速度不可变且驱动力较 大的缺陷，而提供一种外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构，可实现上 坡低驱动力小，坦途常力驱动较原结构单级链驱动的速度明显提高。本专利技术的技术方案外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构包括中轴以及设置在中轴上 的链轮，中轴上还设有增速装置，其特征在于a、 中轴上设有三个连接装置，中轴外面设有变速套间隙配合，变速套上设 有与连接装置相对应的连接孔，在变速套外侧的中轴上设有锁紧螺母；b、 变速套外面设有链轮，链轮内孔圆周上设有一组连接孔与连接装置连接， 在链轮的径向上设有一组等距轴孔；在链轮的一侧设有一组轴行星齿轮，每个 轴行星齿轮的轴与对应的通孔配合，该组轴行星齿轮共同与固定齿轮套啮合， 固定齿轮套与中轴间隙配合，构成低速自行车驱动机构；c、 在链轮的另一侧设有一组行星齿轮，每个行星齿轮分别与对应的轴行星 齿轮的轴固定连接，该组行星齿轮共同与中心齿轮啮合，中心齿轮与变速套间 隙配合，中心齿轮内孔圆周上设有一组连接孔与中轴上的连接装置连接，构成 中速自行车驱动机构；d、 在每个行星齿轮的另一侧串联一个行星齿轮，每个行星齿轮分别与对应的轴行星齿轮的轴固定连接，该组行星齿轮共同与中心齿轮啮合，中心齿轮与 变速套间隙配合，中心齿轮内孔圆周上设有一组连接孔与中轴上的连接装置连 接，构成高速自行车驱动机构。在上述的主要技术方案的基础上，可以增加以下进一步完善的技术方案 所述的一组轴行星齿轮可为两个或两个以上的轴行星齿轮，所述的行星齿 轮、行星齿轮与轴行星齿轮数目相同。所述的三个连接装置，在中轴的轴向上相邻的两个连接装置间距5 25mm， 在径向上其相邻的两个连接装置的夹角为60 120° ，所述的连接装置由丝弹 簧、棘爪构成，中轴上设有棘爪槽，棘爪槽内设有沉槽，棘爪槽内设有棘爪与 沉槽内的丝弹簧连接；所述的连接装置由弹簧、径向滑键构成，中轴上设有径向键槽，径向键槽内设有弹簧与径向滑键连接。 所述的变速套外侧设有变速操纵挡板。在链轮与轴行星齿轮、行星齿轮之间设有滚珠，在链轮与中心齿轮外啮合 行星齿轮、链传动自行车驱动机构的相关设计计算1、 常人的功率粗略测算1) 、以65kg质量的常人上楼测算 一般楼梯一台阶高度为180mrn，设l秒 上一台阶，则常人的功率为P=mgh/s=65X9.8X0.18/1=114. 66W2) 、以常人双脚以固定驱动力驱动自行车曲臂一周测算 一般左右两脚的 各半周驱动力为250N~—300N,设驱动力大小、方向均不变并取值250N，按输入 驱动1转/1. 5秒，驱动力臂随转动角度而变化，最大设为0.2米，常人的功率应为: P= (2 / _ /2Md 0 ) /s= (2 / _ /2FLcos e d e ) /s = (2 / 二/2/2250 X 0. 2 X cos 9 d 9 ) /1. 5=133. 33W ;由以上两种粗略测算可取常人的功率P=120W。2、 常人骑行自行车的平均驱动力矩M计算 M=p/w=p . s/ (i> =120 . 1. 5/2 =28. 66N . m。不计功率损失，由本设计的总传动比1=4.4的速度计算(即主驱动转一转， 自行车后轮转4.4转)5V=26 X 25. 4 X 3. 14 X 40 X 4. 4 X 60/1000=21. 90km/h (达到电动车的国家限 制速度标准)。3、 自行车后轮驱动力矩的三种计算理论验证1) 、后轮的转动角速度计算 co=4. 4X6. 28/1. 5=18. 42rad/s;2) 、后轮中心的速度计算V= 26 X 25. 4 X 3. 14 X 40 X 4. 4 X 60/1000/3600=6. 08m/s 。3) 、自行车的平动驱动力计算 F=P/V=120/6. 08二19. 72N。4) 、自行车后轮的驱动力偶矩计算 M=FXR=19. 72X (26X25.4/2/1000) =6. 5N. m。5) 、自行车后轮的驱动力偶矩另法计算 M=P/o) =120/18. 42=6. 5N. m。6) 、自行车后轮的滚动阻力偶矩的计算设骑行人质量80Kg则地面作用在两轮上的力应为80X9. 8N，査得轮胎与路 面的滚动摩擦系数S =2-10，考虑路面和轮胎的不利因素(路面较软或轮胎充气 不足)，取值S =8，则两轮的滚动阻力偶矩1^80X9. 8X10/1000=6. 27 N. m。由4)、 5)、 6)三种计算方法结果完全一致，说明其驱动设计是完全可行的。4、 齿轮模数的设计由本设计的行星轮系的传动比为4，则该齿轮的传递 转矩为平均驱动力矩的1/4——即位28. 66/4=7. 165 N.丐。_由模数的机械设计公式m》12.1」^.^=12. 1 L .i =0. 95mm从加工工艺角度考虑取m=1.5ram。本专利技术的有益效果是可实现单级固定链轮变速驱动；使主、从链轮的传动 比增大，并使主、从链轮的驱动半径分别减少和增大，以实现快速、轻便功能; 各构件间的相对运动考虑采用滚动摩擦结构，可有效减小传动中的功率损失； 外啮合行星齿轮链传动自行车驱动机构结构简单，易于加工制造。本专利技术的附图说明6图1为本专利技术的主视附图2为本专利技术的连接装置实施例一；图3为本专利技术的连接装置实施例二。图中l.行星齿轮，2.行星齿轮，3.中心齿轮，4.中轴，5.锁紧螺母，6.变速套， 7.中心齿轮，8.平键，9.螺钉，IO.变速操纵挡板，ll.链轮，12.轴行星齿轮，13. 滚针轴承，14.滚子，15.固定齿轮套，16.径向滑键，17.弹簧，18.丝弹簧，19.棘爪。具体实施方式 实施例一如图1所示，外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构，包括中轴4，中 轴为台阶轴，轴上设有螺纹和三个径向键槽，相邻的两个键槽在中轴的轴向上 有10mm左右的距离、在径向上有90°的夹角，每个径向键槽内设有一个弹簧 17以及与弹簧相连的径向滑键16,中轴上枢置一个变速套6，变速套上设有三 个与径向滑键相配合的连接孔，变速套上枢置一个链轮11，链轮与变速套间隙 配合并可相对转动，如图2所示，链轮内孔圆周上均匀设有八个连接孔与径向 滑键相配合，在链轮的等径圆周上均匀设有两个轴孔，在链轮一侧设有两个轴 行星齿轮12，每个轴行星齿轮上设有一轴杆与轴孔通过滚针轴承13配合连接， 两个轴行星齿轮共同与固定齿轮套15啮合，固定齿轮套设有轴向套筒，套筒上 设有与自行车五通连接的螺纹接口，固定齿轮套与中轴4通过滚珠转动配合；在链轮的另一侧设有两个行星齿轮1，每个行星齿轮分别与一个轴行星齿轮的轴 杆通过平键8连接，两个行星齿轮共同与中心齿轮7啮合，中心齿轮枢置在变本文档来自技高网...

【技术保护点】
外啮合行星齿轮链传动变速自行车驱动机构，包括中轴（４）以及设置在中轴上的链轮（１１），中轴上还设有增速装置，其特征在于：　ａ、中轴（４）上设有三个连接装置（１６），中轴上枢置变速套（６），变速套上设有与连接装置相对应的连接孔，在变速套 外侧的中轴上设有锁紧螺母（５）；　ｂ、变速套上枢置链轮（１１），链轮内孔圆周上设有一组连接孔与连接装置（１６）配合，在链轮的径向上设有一组等距轴孔；在链轮的一侧设有一组轴行星齿轮（１２），每个轴行星齿轮的轴与对应的轴孔配合，该组轴行星 齿轮共同与固定齿轮套（１５）啮合，固定齿轮套与中轴构成转动副，构成低速自行车驱动机构；　ｃ、在链轮的另一侧设有一组行星齿轮（１），每个行星齿轮分别与对应的轴行星齿轮的轴固定连接，该组行星齿轮共同与中心齿轮（３）啮合，中心齿轮枢置在变速 套上，中心齿轮内孔圆周上设有一组连接孔与连接装置配合，构成中速自行车驱动机构；　ｄ、在每个行星齿轮的另一侧串联设有一个行星齿轮（２），每个行星齿轮（２）分别与对应的轴行星齿轮的轴固定连接，该组行星齿轮（２）共同与中心齿轮（７）啮合，中 心齿轮枢置在变速套上，中心齿轮内孔圆周上设有一组连接孔与连接装置配合，构成高速自行车驱动机构。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成会，
申请(专利权)人：赵成会，
类型：发明
国别省市：34[]