基本信息
- 项目名称：
- 双动力游船驱动耦合
- 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：
- 在公园中的双人脚踏船，当两个人的力同时作用时，用力不协调，甚至会相互抵触。我们要做的就是利用动力耦合装置把两个人的力耦合在一起，达到即使再小的力也会对小船的行进起到作用。我们将重点放在动力耦合装置的研究上，提高能量利用的效率，并打开双动力耦合装置的前景，用于混合动力汽车中，减少尾气的排放，达到经济、环保的目标 将该装置推广还可以用于多动力的驱动耦合。
- 详细介绍：
- 本作品利用可协调游船双驱动力的驱动装置将双人的脚蹬驱动力进行耦合，以达到充分利用游客所消耗的能量，达到动力耦合的目的。本课题的重点在于能量的转换、传递以及弹簧的选用。主要思想是将人所做的功先储存在弹簧里，随后弹簧释放能量以驱动主轴旋转，两个过程是同步进行，弹簧对力有一个缓冲的作用，可以避免由于游客用力不协调造成的干涉问题。该装置可以达到的效果是无论两人的力相差多大，只要使各自棘轮轴的转速大于主轴的转速，就能够使弹簧储能，进而能对主轴旋转起到驱动作用。 目前，存在的动力耦合装置大多是电力耦合，电力耦合的主要缺点是能量利用率低，只能达到20%～25%，所以我们就想设计一装置来解决能量利用率低下这个问题。利用气动、液压、弹簧都可以实现动力的耦合，但是用气动和液压就会涉及到密封性的问题，因此我们选择用弹簧来实现动力耦合。
作品图片
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
- 1、作品设计的目的：多数公园游船是由双人脚蹬驱动的，现有脚踏驱动装置由于两人用力大小不同造成部分驱动力无法有效利用，甚至会造成相互抵触。本作品的设计目的是将双人的大小不同的脚蹬动力进行有效耦合，提高驱动效率，节省划船体力。 2、基本思路： 对现有的脚踏船装置进行改造，利用滑轨将棘轮轴与涡卷弹簧相连，脚踏驱动力经链条传动后压缩涡卷弹簧，将驱动力的能量储存，而弹簧的另一端与主轴相连，驱动主轴旋转。驱动能量的存储和释放是一个动态过程。大小不同的力皆可通过涡卷弹簧进行能量转换后驱动主轴，即对驱动力进行了有效耦合。 3、创新点： 1）利用涡卷弹簧将大小不同的驱动力经过能量转换进行耦合驱动，达到有效利用驱动力的目的。 2）设计滑道与弹簧外端固结，方便涡卷弹簧的压缩和驱动。 4、技术关键： 1）涡卷弹簧的选型及理论计算 2）涡卷弹簧的连接方式 5、主要技术指标： 涡卷弹簧的最大输出转矩、最小输出转矩及极限转矩
科学性、先进性
- 现有游船的传动装置中，当双人的驱动速度不同时，就会产生空蹬，本作品将原有的直接驱动主轴旋转改为由棘轮带动涡卷弹簧缩紧，缩紧的涡卷弹簧带动主轴旋转，当游客驱动游船时，能量不会直接传递到主轴上，而是先转换为弹性势能积累在涡卷弹簧中，再通过能量的释放驱动主轴，此时不要求双方驱动速度同步，通过驱动力臂的调节就可实现用力小的一方也可以通过积累弹簧能量达到驱动主轴转动的目的，最终实现动力耦合，提高能量利用率。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年4月于北京交通大学荣获北京交通大学2011年度“挑战杯”课外学术科技作品竞赛一等奖
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
- 模型
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
- 1、使用说明：作品使用方便，与现有的双人脚踏船使用方式相同。 2、作品特点： 1）结构简单，科学合理。 2）生产及使用方便，生产成本较低。 3、应用范围： 1）本作品可运用于公园的双人脚踏船，有效利用力量不同的游客的驱动力，加快游船运动速度，节省体力，增加游船乐趣。 2）本作品可应用于多人脚踏自行车，提高行进速度。 4、应用前景： 目前，双动力游船的耦合驱动是一片空白，本作品可广泛在各大公园的游船项目中推广使用，为游客提供更好的服务。
同类课题研究水平概述
- 经过对专利的查询，我们查到了功能上和我们研究的课题类似的专利。用于三轮车的双动力装置（专利号：200620123467），功能如下：结合机动车和电动车的优势研制出双动力装置,用在了三轮车上,当然也可以用在别的车上,它用新制的发电机和新的接线方式,结合燃油机而成。其中有一三相倍压整流电路,也是一种创新。为其更好的完美节能,有顶棚的车可以结合太阳能发电。 相比而言，我们的作品是基于公园脚踏船研发的，上述的装置的价格和复杂程度不适合本作品所用到的环境。其次，我们采用纯机械的耦合方式，避免了由于引入蓄电池而带来的不必要的浪费。 此外，前，存在的动力耦合装置大多是电力耦合，电力耦合的主要缺点是能量利用率低，只能达到20%～25%，本作品使用涡卷弹簧来实现动力的耦合，效率远比电力耦合高，所以能够提高能量利用率。
