楊翊清 呼格吉樂
摘 要:文章主要基于對(duì)普通自行車結(jié)構(gòu)的深入研究,是受到齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)原理的啟發(fā),設(shè)計(jì)了一款利用自行車小飛輪為動(dòng)力的打氣筒。此款打氣筒綠色環(huán)保、用途廣,可以為人們的生活提供方便。本文詳細(xì)介紹了此款帶打氣筒的自行車的設(shè)計(jì)與制作。
關(guān)鍵詞:打氣筒;自行車;使用說明
隨著節(jié)能減排、綠色環(huán)保生活理念的倡導(dǎo),自行車逐漸成為人們?nèi)粘3鲂械某S么焦ぞ?,但是自行車在騎行過程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)車胎氣壓,大多數(shù)人會(huì)選擇到修車行給輪胎加氣,而附近沒有自行車修理點(diǎn)的情況,這對(duì)人們出行造成很大的困擾。同時(shí)在現(xiàn)在快節(jié)奏生活中,工作壓力的不斷增大,人們常常也會(huì)選擇騎行運(yùn)動(dòng)作為釋放壓力的一種,所以在野外或行車途中會(huì)遇到許多突發(fā)狀況,這其中輪胎沒氣是最常見的狀況,在這種情況下只有求救急救隊(duì)或者用推行到有人力打氣筒的地方。本論文就是針對(duì)上述常見問題,提供一種省力、打氣效率高的自帶打氣筒的新型自行車。
一、功能簡(jiǎn)介
本設(shè)計(jì)是針對(duì)現(xiàn)在自行車在騎行過程中車胎氣壓不足的情況,利用自行車鏈條傳動(dòng),能夠在自行車行進(jìn)的過程中帶動(dòng)打氣筒給車胎進(jìn)行充氣裝置。車胎需要充氣時(shí)候,只須將裝置的出氣管與車胎的進(jìn)氣孔對(duì)接,充氣完成時(shí)候,斷開連接即可。利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)充氣筒的方式進(jìn)行充氣,從而解決自行車使用過程中的實(shí)際問題,充分體現(xiàn)了綠色出行的理念。
二、“帶打氣筒的自行車”的主要結(jié)構(gòu)
本打氣筒既不破壞自行車原有的動(dòng)力機(jī)構(gòu),又能省力地為自行車充氣。主要結(jié)構(gòu)如下圖所示:包括自行車支架(1),支架(1)上有后鏈輪(2)和由曲柄(3)帶動(dòng)的前鏈輪(4),后鏈輪(2)和前鏈輪(4)上張緊有鏈條(5),支架(1)上固定有一打氣筒(6),所述支架(1)還包括一個(gè)中間鏈輪(7)和由中間鏈輪(7)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤(8),轉(zhuǎn)盤(8)與打氣筒(6)的活塞桿之間通過連桿(9)連通,所述中間鏈輪(7)的空轉(zhuǎn)方向與前鏈輪(4)的空轉(zhuǎn)方向相反。
三、“帶打氣筒的自行車”的原理
主要運(yùn)用了缺點(diǎn)列舉、組合發(fā)明、聯(lián)想等創(chuàng)新技法,應(yīng)用了齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)原理等科學(xué)原理。把腳蹬到齒輪中心的距離看做動(dòng)力臂,齒輪半徑為阻力臂,鏈條給齒輪的力是阻力,腳給踏板的力是動(dòng)力,動(dòng)力臂大于阻力臂,相當(dāng)于省力杠桿,因此腳輕輕一蹬齒輪就會(huì)帶動(dòng)鏈條轉(zhuǎn)動(dòng)。一般自行車的前鏈輪在往前轉(zhuǎn)時(shí)加負(fù)載為自行車提供動(dòng)力,往后轉(zhuǎn)時(shí)不加負(fù)載只空轉(zhuǎn),空轉(zhuǎn)時(shí)鏈條仍然轉(zhuǎn)動(dòng)。本方案將中間鏈輪的空轉(zhuǎn)方向與前鏈輪的空轉(zhuǎn)方向相反,當(dāng)前鏈輪往前轉(zhuǎn)動(dòng)為自行車提供動(dòng)力時(shí)中間鏈輪空轉(zhuǎn),中間鏈輪不為打氣筒提供動(dòng)力;需要充氣時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)自行車的曲柄讓前鏈輪往后倒轉(zhuǎn),此時(shí)中間鏈輪就加上了負(fù)載為打氣筒提供動(dòng)力。本方案利用中間鏈輪與前鏈輪的位置關(guān)系起到了離合器的作用。中間鏈輪位于后鏈輪與前鏈輪之間;連桿與轉(zhuǎn)盤的連接點(diǎn)位于轉(zhuǎn)盤的邊緣;中間鏈輪和轉(zhuǎn)盤通過固定裝置固定在支架上,固定裝置具有本體和固定在本體的轉(zhuǎn)軸套和夾持部,轉(zhuǎn)軸套上連接有轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸位于中間鏈輪和轉(zhuǎn)盤的中心。
(1)傳動(dòng)齒輪,通過鏈條傳動(dòng)提供動(dòng)力來源。
(2)軸承,加固整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)。
(3)傳動(dòng)輪盤、傳動(dòng)桿,利用齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)原理設(shè)計(jì)的動(dòng)力傳輸結(jié)構(gòu)。
(4)充氣筒,對(duì)車胎進(jìn)行充氣。
四、“帶打氣筒的自行車”的制作方法
(1)制作模型,轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪、傳動(dòng)桿、充氣筒,型號(hào)與自己車相符。
(2)將該裝置安裝到自行車的后三角結(jié)構(gòu)上,將齒輪嵌入自行車鏈條中,確定能夠穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。
(3)將充氣筒的外殼固定到自行車的橫桿上,確保傳動(dòng)桿在傳動(dòng)的過程中能達(dá)到最大充氣量。
(4)將充氣管與自行車的進(jìn)氣孔對(duì)接,即可開始對(duì)自行車進(jìn)行充氣。
五、“帶打氣筒的自行車”的使用說明
該自行車騎行充氣裝置使用時(shí):
(1)安裝好后,設(shè)備處于待使用狀態(tài);
(2)輪胎需要充氣時(shí),將充氣管與自行車的進(jìn)氣孔對(duì)接,腳蹬自行車,開始充氣;
(3)充氣完成的時(shí)候,斷開連接即可,結(jié)束充氣;
(4)隨時(shí)可重復(fù)此動(dòng)作,按需進(jìn)行充氣。
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作者簡(jiǎn)介:楊翊清(1999),男,浙江湖州人,湖州中學(xué)16級(jí)學(xué)生。指導(dǎo)老師:呼格吉樂(1980),男,蒙古族,內(nèi)蒙古通遼人,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,工程碩士,湖州師范學(xué)院省級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心,從事物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)與物理教學(xué)儀器開發(fā)(專利號(hào):ZL 2014 2 0072111.9)。