本發(fā)明涉及自行車改裝領(lǐng)域，具體地說是一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(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?，它?jié)能環(huán)保，有一定的健身功能，目前大多數(shù)自行車的傳動機構(gòu)都是鏈條傳動，人力踩腳踏板驅(qū)動牙盤轉(zhuǎn)動，通過鏈條將動力傳至自行車后輪的飛輪，由飛輪驅(qū)動自行車后輪轉(zhuǎn)動，且并無增設(shè)其他的省力機構(gòu)，來適當(dāng)降低騎行強度。這種鏈輪自行車優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單實用，成本低；缺點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，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)計有一定的實用價值。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的一個目的在于提供一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(gòu)，具有避免吊鏈，易改裝、通用性強，傳動效率高，傳動精確等優(yōu)點；另一個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。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(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)接有傳動曲柄；傳動曲柄的末端用鉸鏈固定聯(lián)接有傳動連桿，并通過傳動連桿與平動機構(gòu)聯(lián)接，所述平動機構(gòu)聯(lián)接驅(qū)動連桿，所述驅(qū)動連桿用鉸鏈與驅(qū)動自行車后輪的驅(qū)動曲柄聯(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。所述平動機構(gòu)由齒輪以及與齒輪嚙合的環(huán)形齒條構(gòu)成，傳動連桿和驅(qū)動連桿與齒輪聯(lián)接。所述平動機構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動連桿和驅(qū)動連桿與滑塊聯(lián)接。本發(fā)明所述一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(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曲柄，所述傳動曲柄隨太陽輪做圓周運動；傳動曲柄通過傳動連桿與平動機構(gòu)連接；所述平動機構(gòu)通過驅(qū)動連桿用鉸鏈與固定于傳動齒輪機架上的用于驅(qū)動傳動齒輪的驅(qū)動曲柄I聯(lián)結(jié)；傳動齒輪與驅(qū)動自行車后輪的驅(qū)動齒輪嚙合。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。所述平動機構(gòu)由齒輪以及與齒輪嚙合的環(huán)形齒條構(gòu)成，傳動連桿和驅(qū)動連桿與齒輪聯(lián)接。所述平動機構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動連桿和驅(qū)動連桿與滑塊聯(lián)接。本發(fā)明所述一種自行車，其特征在于使用上述傳動機構(gòu)。設(shè)計理論：行星齒輪傳動機構(gòu)典型且結(jié)構(gòu)簡單，若固定其中一個元件，另外兩個元件一個作為輸入，另一個輸出，這種行星齒輪機構(gòu)能達到變速變矩的效果。此行星齒輪機構(gòu)運動特性方程為：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，那么行星齒輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)速通過太陽輪輸出后增大了1+α倍。設(shè)計方案采用本技術(shù)的自行車傳動機構(gòu)簡圖如圖2所示，行星齒輪機構(gòu)中齒圈3與自行車機架固結(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，帶動行星架轉(zhuǎn)動，行星架通過行星齒輪14帶動太陽輪12轉(zhuǎn)動，太陽輪上安裝有傳動曲柄4，它隨太陽輪做圓周運動，并通過傳動連桿5帶動齒輪在環(huán)形齒條內(nèi)做往復(fù)直線運動，驅(qū)動連桿同樣連接在齒輪上，驅(qū)動曲柄和自行車后輪同步連結(jié)，由驅(qū)動連桿帶動自行車后輪轉(zhuǎn)動。傳動機構(gòu)分析對比鏈輪自行車的后輪由飛輪驅(qū)動，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。同理，采用本技術(shù)的自行車后輪由驅(qū)動曲柄驅(qū)動，只要作用于驅(qū)動曲柄A點(圖2)上拉力矩大于地面阻力矩就可驅(qū)動自行車前進。(1)自行車后輪驅(qū)動拉力對比表1鏈輪自行車傳動機構(gòu)數(shù)據(jù)表，表2采用本技術(shù)的自行車傳動機構(gòu)數(shù)據(jù)表。表1鏈輪自行車傳動機構(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)的自行車傳動機構(gòu)數(shù)據(jù)表名稱傳動曲柄傳動連桿驅(qū)動連桿驅(qū)動曲柄太陽輪齒圈行星齒輪齒輪模數(shù)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)動元件是飛輪，而采用本技術(shù)的自行車后輪的驅(qū)動元件是驅(qū)動曲柄，通過鏈輪自行車和采用本技術(shù)的自行車各自的驅(qū)動拉力公式計算兩種自行車后輪的所需的驅(qū)動拉力。式2為鏈輪自行車驅(qū)動拉力計算公式，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)動拉力計算公式，其中Lq-驅(qū)動曲柄長度，F(xiàn)Z和RC意義同式2。(2)轉(zhuǎn)速對比將表1和表2的參數(shù)帶入式4和式7，分別計算鏈輪自行車的轉(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)的自行車傳動機構(gòu)為典型的雙對心曲柄平動機構(gòu)，用齒輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)曲柄滑塊機構(gòu)中的滑塊減小摩擦和磨損，齒輪10的移動速度為：采用本技術(shù)的自行車經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計后，傳動曲柄和傳動連桿同驅(qū)動曲柄和驅(qū)動連桿的關(guān)系如下：由上式得出傳動曲柄的角速度和驅(qū)動曲柄的角速度相同，只要得知傳動曲柄的角速度便可得到驅(qū)動曲柄的角速度，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)動拉力和轉(zhuǎn)速比，以及采用本技術(shù)的自行車的驅(qū)動拉力和轉(zhuǎn)速比如下表所示。表3結(jié)論對比表名稱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，由上述兩點結(jié)論看出所設(shè)計的采用本技術(shù)的自行車傳動機構(gòu)更加優(yōu)越。本發(fā)明所述一種無鏈行星齒輪自行車及其傳動系統(tǒng)，其有益效果在于：(1)在鏈輪自行車基礎(chǔ)上，改進傳動機構(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，這樣避免了吊鏈、斷鏈、夾住褲子等缺點，使用更加清潔；(3)改裝也比較容易一些，具有較強的通用性；(4)傳動效率更高，傳動更加精確；(5)安裝這種傳動機構(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為行星齒輪機構(gòu)簡圖；圖2采用本技術(shù)的自行車傳動機構(gòu)主視圖；圖3自行車后輪受力圖；圖4替代方案的傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖；圖5采用本技術(shù)的力自行車傳動機構(gòu)俯視圖；圖中：1-腳踏板、2-自行車曲柄臂、3-齒圈、4-傳動曲柄、5-傳動連桿、6-環(huán)形齒條、7-驅(qū)動連桿、8-驅(qū)動曲柄、9-自行車后輪、10-齒輪、11-行星架、12-太陽輪、13-行星齒輪軸、14-行星齒輪、15-傳動齒輪、16-驅(qū)動曲柄I、17-傳動齒輪機架、18-驅(qū)動齒輪、19-飛輪、20-鏈條、21-地面。具體實施方式實施例1如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(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)接有傳動曲柄4；傳動曲柄4的末端用鉸鏈固定聯(lián)接有傳動連桿5，并通過傳動連桿5與平動機構(gòu)聯(lián)接，所述平動機構(gòu)聯(lián)接驅(qū)動連桿7，所述驅(qū)動連桿7用鉸鏈與驅(qū)動自行車后輪的驅(qū)動曲柄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；平動機構(gòu)由齒輪10以及與齒輪10嚙合的環(huán)形齒條6構(gòu)成，傳動連桿5和驅(qū)動連桿7與齒輪10聯(lián)接。在使用時，人通過踩自行車腳踏板1，帶動太陽輪12轉(zhuǎn)動，太陽輪12帶動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)動帶動行星架11轉(zhuǎn)動，行星架11上安裝有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨著行星架11運動帶動與傳動連桿5連接的齒輪10在環(huán)形齒條6內(nèi)做往復(fù)直線運動，齒輪10通過驅(qū)動連桿7與自行車后輪9上的驅(qū)動曲柄8連結(jié)，帶動自行車后輪9轉(zhuǎn)動。實施例2如圖1、2、5所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(gòu)，平動機構(gòu)由滑塊以及與滑塊相配合的滑道構(gòu)成，傳動連桿5和驅(qū)動連桿7與滑塊聯(lián)接，其余同實施例1。實施例3如圖1、4所示，一種無鏈行星齒輪自行車的傳動機構(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鉸鏈有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨太陽輪12做圓周運動；傳動曲柄4通過傳動連桿5與平動機構(gòu)連接；所述平動機構(gòu)通過驅(qū)動連桿7用鉸鏈與驅(qū)動曲柄I16聯(lián)結(jié)；所述平動機構(gòu)通過傳動齒輪機架17與自行車后輪9同軸安裝的驅(qū)動齒輪18鉸鏈；傳動齒輪15與驅(qū)動齒輪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；所述平動機構(gòu)由齒輪10以及與齒輪10嚙合的環(huán)形齒條6構(gòu)成，傳動連桿5和驅(qū)動連桿7與齒輪10聯(lián)接。在使用時，人通過踩自行車腳踏板1，帶動太陽輪12轉(zhuǎn)動，太陽輪12帶動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)動帶動行星架11轉(zhuǎn)動，行星架11上安裝有傳動曲柄4，所述傳動曲柄4隨著行星架11運動帶動與傳動連桿5連接的齒輪10在環(huán)形齒條6內(nèi)做往復(fù)直線運動，齒輪10通過驅(qū)動連桿7與驅(qū)動曲柄I16帶動傳動齒輪15轉(zhuǎn)動；所述平動機構(gòu)通過驅(qū)動連桿7用鉸鏈與固定于傳動齒輪機架17上；傳動齒輪15與驅(qū)動自行車后輪9的驅(qū)動齒輪18嚙合，因此帶動驅(qū)動齒輪18使得自行車后輪9轉(zhuǎn)動。當(dāng)前第1頁1 2 3