基本信息
- 项目名称：
- 空气动力自行车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 当下，人们对动力装置的要求越来越高。摩托车和电动车成为了许多人的代步工具，它们方便了人们的出行。但在人们的能源危机意识和环境保护意识逐渐提高的当下社会，这两种动力设备逐渐显现出了它们的弊端：摩托车在高油价时代已逐渐被人们抛弃，而对于电动车来说，虽然它的出行成本要比摩托车低，但是电动车的废旧电池却会对环境造成很大的污染。因此我们开发了一种新型的环保、经济型的代步动力装置——空气动力自行车。
- 详细介绍：
- 设计的基本思路： 用高压空气作为能源，高压空气带动气缸的拉杆作直线往复运动，从而带动自行车后轮运动。 能源部分： 由一个（两个）高压气瓶提供能源。气瓶需预先充满高压空气，气瓶充满气达到的压力位30Mpa。充气设备是空压机。 传动部分： 由气缸、链条和弹簧等组成。 气缸的作用是将空气压力转化成拉力。双作用气缸有两个进气孔——前孔和后孔，当高压空气进入前孔时高压空气推动活塞，活塞带动拉杆直线运动，此时拉杆后拉；当空气从气缸后孔进入时，拉杆前冲。这种转换使拉杆产生直线往复式运动，拉杆带动链条拽动飞轮使自行车后轮转动。拉簧的作用是当链条被拉杆拉动作往复运动时保持链条不产生弯曲，从而避免链条因松动而脱离飞轮。 控制部分： 控制部分的作用是使气缸自动往复运动，从而使自行车自动行驶。 控制部分由电磁阀以及电子元件组成的控制模块组成。电磁阀的作用是切换气流的流向。三孔电磁阀的P孔连接气瓶，A孔和B孔分别连接双作用气缸的前后进气孔，当电磁阀与电源构成通路时P孔与A孔气流导通，此时P孔与B孔不导通，气缸拉杆回拉；开路时P孔与B孔气流导通，而P孔与A孔闭合，气缸拉杆前冲。电子模块自动控制电磁阀的导通间隔，从而使气缸拉杆自动往复运动，带动链条使自行车运动。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 发明的目的： 推广一种新型的交通动力能源——高压空气动力。 空气动力自行车所用的动力就是高压空气动力。自行车的充气过程中所消耗的电能与电动车充电所消耗的电能基本相当。但前者的续航时间要比后者多，且比后者环保。 创新点： 空气作为动力，低碳环保。 技术关键： 链条传动的效率是本作品的技术关键。本作品在气瓶气压和容量一定的情况下，气缸的拉力带动链条使飞轮转动的效率决定了自行车前进的动力和续航的时间，因此动力转换的效率是本作品的技术关键。 主要技术指标： 气缸：工作气压： 4MPa，行程：25cm。 选择合适的气缸对于整车的性能起着重要的作用。气缸的粗细决定了拉力和推力的大小，相同的气压下气缸越粗，产生的推力和拉力就越大，车的载重就越大。气缸拉杆的伸缩速度也决定了车行驶的速度。 气瓶：高压碳纤维气瓶一个（两个），单个气瓶容量20升，最大压力30MPa。 气瓶的储气量和储气气压决定了车的续航能力，气瓶的储气量和储气压力越大，车所携带的能量就越多，续航能力就越强。
科学性、先进性
- 前面已经提到现有的代步工具主要是摩托车和电动车。随着化石类能源价格的提升，摩托车的使用成本已经变得越来越高了，而且摩托车排出的废气对环境的污染也是不可忽略地；电动车的使用成本虽然低，但是电动车的废旧电池却会对环境造成非常大的污染。一粒纽扣电池就能够污染60万升水，相当于一个人一生的饮水量。由此可以想象电池对环境的危害有多大。除此之外，电动车还有的一个缺点就是电池寿命太短，电池的更换周期还不到两年，这又加重了电动车的使用成本。 而气动自行车恰恰客服了摩托车和电动车的缺点，用的既是廉价能源又不会对环境造成污染，而且气动自行车所用的零件都是机械器件，不易损坏，使用者不用再为更换电池而烦恼。而且国外的一名教师已经做出了一架气动自行车，一次充气可以续航90（有待考证）公里。同行的成功的例子坚定了我们研制成功的信心。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年6月，该项目入围河南省“挑战杯”决赛。
作品所处阶段
- 实验室阶段。
技术转让方式
- 无。
作品可展示的形式
- 现场展示，视频展示，文字展示都可。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品的技术特点就是能源价格便宜，不会对环境造成污染。而且车身几乎没有电子线路，只有机械设备，有减少了线路和电路板对环境照成的污染。 该作品成型后的外观和普通的电动车没有什么区别，非常容易驾驶，而且还会自身的优越性受到消费者的认可，所以市场是十分广阔地。
同类课题研究水平概述
- 就目前看来，气动自行车还没有投放市场，所以市场上没有这样的动力装置销售。但是国内外对气动动力装置的研究却从未停止过。 我在前面提到过一个国外的中学教师自己研制了一架气动自行车，能够持续航行100公里(待考证)，且几乎没有噪音。 国内也有研制气动自行车的同行，我已经查到，气动自行车和气动马达早已在国内注册专利。2003年，我曾经在网上看到气动自行车在浙江大学研制成功，且准备投放市场，但是直到现在还没有音讯。在阿里巴巴网上，曾经有厂商销售气动自行车，但是几年来没有销售几辆，且他们销售的自行车不是全动力的，还要靠人力才能行驶。而且国内研究的气动自行车大多采用气动马达作为传动方式，与我们采用的气缸传动有较大的区别。到目前为止我在国内还没发现能够持续长时间行驶的气动自行车。可见国内的气动动力交通装置的研究水平还比较低，且各个研究点的水平参差不齐，没有能力造出一架真正实用的空气动力交通装置。 国外的气动交通已日趋成熟，我曾看到国外的一些大的汽车制造商已经研制出了气动汽车。可见，在气动交通方面，国内的技术水平远远落后与国外。
