基本信息
- 项目名称：
- 往复式无极变速无链自行车
- 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：
- 往复式无极变速无链自行车改变了现有自行车链传动的传动方式，动力是由装在后轮的一个卡盘离合器和两根与脚踏板相连接的拉绳提供。当踏动脚踏板时，通过特殊结构的脚踏，将圆周运动转换为拉绳牵引后轮的往复运动，当左右两边的踩动对称交替进行，会产生持续的拉力，就能拖动后轮并带动自行车前进。拨动变速盘，通过钢丝绳牵动，就能准确的改变脚踏上滚轮的上下位置，从而改变牵引角度和距离，行车速度也随之改变，实现无级变速。
- 详细介绍：
- 往复式无极变速无链自行车改变了现有自行车链传动的传动方式，动力是由装在后轮的一个卡盘离合器和两根与脚踏板相连接的拉绳提供。当踏动脚踏板时，通过特殊结构的脚踏，将圆周运动转换为拉绳牵引后轮的往复运动，当左右两边的踩动对称交替进行，会产生持续的推力，就能拖动后轮并带动自行车前进。拨动变速盘，通过钢丝绳牵动，就能准确的改变脚踏上滚轮的上下位置，从而改变牵引角度和距离，行车速度也随之改变。实现无级变速。其传动可靠、变速简平稳、驱动高效、创新时尚、生产成本低。 主要创新点： 1、利用杠杆原理实现了自行车的无级变速。拨动变速盘，通过钢丝绳牵动，准确改变脚踏上滚轮的上下位置，从而改变牵引角度和距离，行车速度也随之改变。实现无级变速。 2、设计卡盘式离合器实现了自行车的无链式牵引。当牵动卡盘离合器中的钢丝弦时，离合器内的销杆与安装于自行车花鼓上的卡盘结合，带动后轮转动，实现自行车的行进；当离合器复位时，利用内置的盘簧拉力自动实现销杆与卡盘脱离，使后轮凭惯性转动，从而实现自行车的自由行进。 3、巧用往复式线轮传动取代了传统链传动。自行车后轮的一对自制离合器与脚踏板用拉伸相连接，当踏动脚踏板时，特殊结构脚踏将圆周运动转换为钢丝弦牵引后轮的往复运动。当两脚踏交替运动时，产生持续的牵引力，拉动后轮卡盘离合器工作，从而成功取代传统的链传动系统。 往复式无极变速无链自行车骑行平稳，变速简单，特别是爬坡、逆风、长途、载重，更显现出省力省功的机械性能。其安全可靠的助力系统完全可以取代链传动助力系统，而且制作成本低，适合大众消费，具有良好的推广前景。
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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
- 作品设计、发明的目的和基本思路： 随着“低碳排放、绿色出行”理念的进一步深入，作为代步工具的自行车必将成为一个永恒的的话题。现在普遍运用的链传动自行车虽然主宰了绝大部分自行车市场，但因其传动件易磨损，传动不平稳，效率低，变速复杂等诸多问题，在技术上有较大的革新的空间。 鉴于此，我们发明了往复式无级变速无链自行车，此自行车不但改变了传统自行车的链传动方式，而且更简单、经济的实现了无级变速。使自行车进入了一个“无极无链”的新时代。 主要创新点： 1、利用杠杆原理实现了自行车的无级变速。 2、设计卡盘式离合器实现了自行车的无链式牵引。3、巧用往复式线轮传动取代了传统链传动。 技术关键和主要技术指标： 1、无级变速结构的设计： 当踩动脚踏板时，在脚蹬臂力的作用下，整个三角脚踏绕支点运动，带动变速轮。将原有脚踏板的圆周运动转化为变速轮的往复线性运动，并且通过改变变速轮的上下位置，从而改变牵引角度和距离，行车速度也随之改变，实现无级变速。 2、卡盘离合器设计原理： 当拉动拉绳时，销杆步入与卡盘接触的轨道，带动自行车轮子行进，当松开拉绳时，盘簧盒利用内置盘簧力自动收缩，同时销钉步入与卡盘脱离轨道，与自行车轮子脱离，取消对自行车轮子运动的影响。 3、往复式牵引方式： 当变速轮处于最高位置时，拉绳的往复运动行程最大，当变速轮处于最高位置时，拉绳的往复运动行程最小，且变速比约为3:1
科学性、先进性
- 作品的科学性先进性： 1、无级变速，经济简单：只需改变滚轮的上下位置就能实现平稳的变速。与传统链传动的多级变速相比，变速平稳，摩擦小。与市面上设计复杂的无极变速相比，效率高，成本低，制作简单。 2、线轮传动，平衡性强：改变了原有的链传动方式。无需链条和齿轮，摩擦小，动力是由一对滚轴与两根和脚踏板相连接的拉绳提供，传动平稳，平衡性更强。 3、特殊离合，倒退自如：后轮卡盘离合器利用内置盘簧的拉力实现自动收复动作，同时销杆与卡盘脱离，使自行车行进、倒退自如。
获奖情况及鉴定结果
- 获2010年浙江省新苗计划重点资助
作品所处阶段
- B．中试阶段
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、现场演示、图片、录像
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
- 技术特点及优势：往复式无极变速无链自行车改变了现有自行车链传动的传动方式，动力是由装在后轮的一个卡盘离合器和两根与脚踏板相连接的拉绳提供。当踏动脚踏板时，通过特殊结构的脚踏，将圆周运动转换为拉绳牵引后轮的往复运动，产生的持续推力拖动后轮并带动自行车前进。拨动变速盘改变脚踏上滚轮的上下位置，改变牵引角度和距离，行车速度也随之改变。实现无级变速。 适应范围及推广前景：往复式无极变速无链自行车骑行平稳，变速简单，而且制作成本低，具有良好的推广前景。 市场分析和效益预测： 中国堪称“自行车王国”，庞大的自行车数量基数（近6亿辆）以及随着大城市自行车短途代步理念越来越深入人心，设计一款新型自行车，不但能方便人们的生活，还能对提升我国自行车附加值带来一定的影响。相对与传统自行车，往复式无极变速无链自行车具有传动可靠、变速平稳、驱动高效、创新时尚等众多优点。对比价格极高的无级变速，往复式无极变速无链自行车核心部件40元以内，可改装任意传统链式自行车。所以，该产品实用价值高，市场前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 自行车被发明及使用到现在已有550多年的历史，根据不同使用者的需要，可分为单级、多级和无极变速自行车。目前市场上的无极变速自行车主要是指1999年发明的The Ride纽芬奇无级变速星传动装置自行车，该产品是在自行车后轴处设置一个变速盒，里面放置两片轻薄的金属圆盘作为动力输入和输出装置，大胆取消了以往自行车的链条变速挡设置，变速装置完全依靠与自行车手把一体的模糊调节装置，通过调节CVP无级变速盒内一组小球接触动力输入转盘和输入转盘的弧度半径，来形成传动比的差异，从而带来整体的无极变速。此款自行车设计方案复杂，制作成本极高，虽然投入生产，但是给全面推广带来了困难。 链传动自行车虽然目前主宰了自行车行业的大部分市场，但因其摩擦大、传动效率低、制作成本高、行驶不平稳等诸多缺点使人们想改变这种传动方式。目前国际最新研究成果主要是2011年1月匈牙利一名发明家发明的多级变速无链自行车。这种自行车的发明灵感来自于剪草机，当反复猛拉着剪草机的启动器时候会有一种强烈的牵引力，而这或许也适用于自行车。于是这种新型自行车的动力是由装在后轮的滚轴和与脚踏相连接的拉绳提供。这种自行车已授权给匈牙利的一家老牌自行车厂家生产，但是买到这样一款自行车可不便宜，大约要人名币两万元。成本极高。 我们设计制作的牵引式多级变速自行车改变了现有自行车链传动的的传动方式，动力是由装在后轮的一个滚轴和两根与脚踏板相连接的钢丝弦提供。当踏动脚踏板时，通过设计的特殊脚踏结构，将圆周运动转换为钢丝弦牵引后轮的往复运动，一边踩下，另一边复位，所以后轮两条钢丝弦总是保持“相反”的运动方向。当左右两边的踩动对称交替进行，会产生持续的推力，就能拖动后轮并带动自行车前进。拨动变速盘，通过钢丝绳牵动，就能准确的改变脚踏上滚轮的上下位置，从而改变了拉绳牵引的角度和距离，力矩的大小、行车的速度跟着变化。实现了无级变速。该系统成本40元人民币左右，可改装任意单极自行车，且传动可靠、变速平稳、驱动高效。
