一種帶打氣筒的自行車的設(shè)計(jì)與研究

楊翊清 呼格吉樂(lè)

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(shuō)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焦ぞ撸亲孕熊囋隍T行過(guò)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(méi)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(méi)氣是最常見(jiàn)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(jiàn)問(wèn)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(guò)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(guò)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(kāi)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(guò)程中的實(shí)際問(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)鏈條傳動(dòng)提供動(dòng)力來(lái)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(guò)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(kāi)始對(duì)自行車進(jìn)行充氣。

五、“帶打氣筒的自行車”的使用說(shuō)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(kāi)始充氣；

（3）充氣完成的時(shí)候，斷開(kāi)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(lè)（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(kāi)發(fā)（專利號(hào)：ZL 2014 2 0072111.9）。