自行车多功能充气装置的设计

《自行车多功能充气装置的设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、自行车多功能充气装置的设计　　【摘要】本设计结合自行车的结构功能特点，克服传统自行车充气装置不易携带、功能单一等问题，设计一款结构紧凑、成本低、省时省力，对自行车行驶无影响，与自行车装配于一体的充气装置。该装置采用曲柄连杆机构，将链轮的旋转运动转换为充气活塞的直线运动，实现为轮胎快速充气。在前轴上装有花鼓电机进行发电，可实现夜间照明、为手机等电器充电的功能。　　【关键词】自行车自动充气骑行发电　　1设计背景与意义　　在环境污染日趋严重、城市交通拥挤的情况下，自行车代步成为人们日常出行的一种趋势，越来越多的人将骑自行车作为健身工具。我国是一个自行车王国，无论是大学校园还是城

2、镇和乡村，自行车仍是所有交通工具中使用最多的一种。4　　传统自行车充气难、充气装置不易携带、功能单一，为人们出行带来不便。针对骑车出行时难免会遇到车胎漏气、亏气等现象，不同国家和地区的用户有不同的解决办法，在欧洲，有在自行车上固定位置携带打气筒的做法；而我国大多在维修处充气，但维修处大多分布在人员密集的地方，对于郊区等边远地区，自行车维修处很少，一旦出现自行车的车胎漏气、亏气等现象，势必给骑车造成很大的影响。为克服这一问题，特设计一款能够与自行车装配于一体，实现自动充气、骑行发电、夜间照明、手机充电等多功能的装置，必定为人们所青睐，市场前景广阔。　　2结构设计与工作原理　

3、　2.1充气装置的设计　　充气装置的工作原理如下（如图1所示）。　　（1）自行车与装置一体化的联接。本装置外形尺寸较小，通过固定架与自行车结为一体，自由调节位置。自行车轮胎气压不足时，由脚蹬倒转链条提供动力驱动此设备实现自行车轮胎充气。（2）高效的充气功能。利用多功能充气装置体积小这一特点，实现活塞冲程短，使其在小链轮链条带动下使链条高速运转，具备压强差，快速充气。（3）气密性的保证。曲柄滑块装置将链轮的周转运动转化成连杆上活塞的直线往复运动时，由于使用曲柄滑块装置，连杆的运动并非直线运动，导致活塞倾斜，密封性较差，为了克服这一缺点，用塑料主体和橡胶圈制作活塞，将各杆件的

4、连接采用转轴联接，克服横向力对活塞的影响，从而保证气密性。（4）先进的胎压检测。通过在自行车气阀上安装压力传感器，实时监控车胎内气体情况，避免自行车车胎内压力过大造成爆胎，或是胎内压力过小，不利于骑行，造成裂纹，会缩短车胎寿命等问题。　　2.2骑行发电原理　　依据发电机原理，改装前轮花鼓，使之变成发电机，花鼓发电机采用外转方式，磁石安装在铝制花鼓内成为转子，定子部分则安装于自行车心轴上，如图2所示。4　　花鼓的结构是外边一层外壳，里面一根轴杆，之间是轴承或者滚珠，轴承固定在外壳内，轴杆与轴承内圈之间有一定活动量，方便拆卸保养；利用花鼓的旋转切割磁感线发电，加装稳压装置，进

5、而通过输电线路给车头的LED灯提供照明或是给手机等用电器充电。花鼓式发电机在15Km/h时速即可达到规格范围内的100%。　　多功能充气装置上安装防盗报警器，并与发电相结合，通过报警器，遇盗窃时报警，实现防盗充气一体化。　　3进气量计算　　由以上计算可右，利用设计的多功能充气装置为一个未经充气的自行车内胎打气，需要用16次就可将气充满，这是理论值，考虑到摩擦和密封等的损失，本充气装置的打气效率约为0.85，则实际需要次数为16÷0.9=19，现有的打气筒产品需约30次才能够充满气，两者进行对比，可以看出本充气装置的打气功能得到优化。　　4结语　　本装置的特点是：（1）采用

6、曲柄滑块机构进行运动转换，通过链轮的旋转运动转换为皮塞的直线往复运动进行充气，进而节省体力，提高充气速度。（2）作为自行车的附件直接安装在车架上，不受时间和地域影响，轻便、易携带。（3）输气管与车架缠绕，并通过空心花鼓与前后轮气阀拧紧固定，省去用气嘴卡子夹紧气阀充气的时间。　　此装置集充气、发电、照明、胎压检测与充电功能等为一体，成本低，使用携带方便，节省了空间，它使自行车使用更加方便，更加人性化，同时也符合绿色出行的理念，有利于环境保护，具有市场推广意义。　　参考文献：　　[1]濮良贵.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006：143-164.4　　[2]郭卫东等

7、.机械原理[M].北京：科学出版社，2010：30-60.　　注：基金项目：河北大学2015年省级大学生创新创业训练计划项目（项目编号201510075068）　　作者简介：王桂香（1965―），女，汉族，河北保定人，副教授，主要研究方向为机械设计和计算机辅助设计。4