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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 空氣動(dòng)力自行車(chē)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作B類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 當(dāng)下，人們對(duì)動(dòng)力裝置的要求越來(lái)越高。摩托車(chē)和電動(dòng)車(chē)成為了許多人的代步工具，它們方便了人們的出行。但在人們的能源危機(jī)意識(shí)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)逐漸提高的當(dāng)下社會(huì)，這兩種動(dòng)力設(shè)備逐漸顯現(xiàn)出了它們的弊端：摩托車(chē)在高油價(jià)時(shí)代已逐漸被人們拋棄，而對(duì)于電動(dòng)車(chē)來(lái)說(shuō)，雖然它的出行成本要比摩托車(chē)低，但是電動(dòng)車(chē)的廢舊電池卻會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的污染。因此我們開(kāi)發(fā)了一種新型的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型的代步動(dòng)力裝置——空氣動(dòng)力自行車(chē)。
- 詳細(xì)介紹：
- 設(shè)計(jì)的基本思路： 用高壓空氣作為能源，高壓空氣帶動(dòng)氣缸的拉桿作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)自行車(chē)后輪運(yùn)動(dòng)。 能源部分： 由一個(gè)（兩個(gè)）高壓氣瓶提供能源。氣瓶需預(yù)先充滿(mǎn)高壓空氣，氣瓶充滿(mǎn)氣達(dá)到的壓力位30Mpa。充氣設(shè)備是空壓機(jī)。 傳動(dòng)部分： 由氣缸、鏈條和彈簧等組成。 氣缸的作用是將空氣壓力轉(zhuǎn)化成拉力。雙作用氣缸有兩個(gè)進(jìn)氣孔——前孔和后孔，當(dāng)高壓空氣進(jìn)入前孔時(shí)高壓空氣推動(dòng)活塞，活塞帶動(dòng)拉桿直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)拉桿后拉；當(dāng)空氣從氣缸后孔進(jìn)入時(shí)，拉桿前沖。這種轉(zhuǎn)換使拉桿產(chǎn)生直線往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，拉桿帶動(dòng)鏈條拽動(dòng)飛輪使自行車(chē)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)。拉簧的作用是當(dāng)鏈條被拉桿拉動(dòng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)保持鏈條不產(chǎn)生彎曲，從而避免鏈條因松動(dòng)而脫離飛輪。 控制部分： 控制部分的作用是使氣缸自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使自行車(chē)自動(dòng)行駛。 控制部分由電磁閥以及電子元件組成的控制模塊組成。電磁閥的作用是切換氣流的流向。三孔電磁閥的P孔連接氣瓶，A孔和B孔分別連接雙作用氣缸的前后進(jìn)氣孔，當(dāng)電磁閥與電源構(gòu)成通路時(shí)P孔與A孔氣流導(dǎo)通，此時(shí)P孔與B孔不導(dǎo)通，氣缸拉桿回拉；開(kāi)路時(shí)P孔與B孔氣流導(dǎo)通，而P孔與A孔閉合，氣缸拉桿前沖。電子模塊自動(dòng)控制電磁閥的導(dǎo)通間隔，從而使氣缸拉桿自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)鏈條使自行車(chē)運(yùn)動(dòng)。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 發(fā)明的目的： 推廣一種新型的交通動(dòng)力能源——高壓空氣動(dòng)力。 空氣動(dòng)力自行車(chē)所用的動(dòng)力就是高壓空氣動(dòng)力。自行車(chē)的充氣過(guò)程中所消耗的電能與電動(dòng)車(chē)充電所消耗的電能基本相當(dāng)。但前者的續(xù)航時(shí)間要比后者多，且比后者環(huán)保。 創(chuàng)新點(diǎn)： 空氣作為動(dòng)力，低碳環(huán)保。 技術(shù)關(guān)鍵： 鏈條傳動(dòng)的效率是本作品的技術(shù)關(guān)鍵。本作品在氣瓶氣壓和容量一定的情況下，氣缸的拉力帶動(dòng)鏈條使飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的效率決定了自行車(chē)前進(jìn)的動(dòng)力和續(xù)航的時(shí)間，因此動(dòng)力轉(zhuǎn)換的效率是本作品的技術(shù)關(guān)鍵。 主要技術(shù)指標(biāo)： 氣缸：工作氣壓： 4MPa，行程：25cm。 選擇合適的氣缸對(duì)于整車(chē)的性能起著重要的作用。氣缸的粗細(xì)決定了拉力和推力的大小，相同的氣壓下氣缸越粗，產(chǎn)生的推力和拉力就越大，車(chē)的載重就越大。氣缸拉桿的伸縮速度也決定了車(chē)行駛的速度。 氣瓶：高壓碳纖維氣瓶一個(gè)（兩個(gè)），單個(gè)氣瓶容量20升，最大壓力30MPa。 氣瓶的儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣氣壓決定了車(chē)的續(xù)航能力，氣瓶的儲(chǔ)氣量和儲(chǔ)氣壓力越大，車(chē)所攜帶的能量就越多，續(xù)航能力就越強(qiáng)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 前面已經(jīng)提到現(xiàn)有的代步工具主要是摩托車(chē)和電動(dòng)車(chē)。隨著化石類(lèi)能源價(jià)格的提升，摩托車(chē)的使用成本已經(jīng)變得越來(lái)越高了，而且摩托車(chē)排出的廢氣對(duì)環(huán)境的污染也是不可忽略地；電動(dòng)車(chē)的使用成本雖然低，但是電動(dòng)車(chē)的廢舊電池卻會(huì)對(duì)環(huán)境造成非常大的污染。一粒紐扣電池就能夠污染60萬(wàn)升水，相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量。由此可以想象電池對(duì)環(huán)境的危害有多大。除此之外，電動(dòng)車(chē)還有的一個(gè)缺點(diǎn)就是電池壽命太短，電池的更換周期還不到兩年，這又加重了電動(dòng)車(chē)的使用成本。 而氣動(dòng)自行車(chē)恰恰客服了摩托車(chē)和電動(dòng)車(chē)的缺點(diǎn)，用的既是廉價(jià)能源又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且氣動(dòng)自行車(chē)所用的零件都是機(jī)械器件，不易損壞，使用者不用再為更換電池而煩惱。而且國(guó)外的一名教師已經(jīng)做出了一架氣動(dòng)自行車(chē)，一次充氣可以續(xù)航90（有待考證）公里。同行的成功的例子堅(jiān)定了我們研制成功的信心。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年6月，該項(xiàng)目入圍河南省“挑戰(zhàn)杯”決賽。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)。
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場(chǎng)展示，視頻展示，文字展示都可。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該作品的技術(shù)特點(diǎn)就是能源價(jià)格便宜，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。而且車(chē)身幾乎沒(méi)有電子線路，只有機(jī)械設(shè)備，有減少了線路和電路板對(duì)環(huán)境照成的污染。 該作品成型后的外觀和普通的電動(dòng)車(chē)沒(méi)有什么區(qū)別，非常容易駕駛，而且還會(huì)自身的優(yōu)越性受到消費(fèi)者的認(rèn)可，所以市場(chǎng)是十分廣闊地。
同類(lèi)課題研究水平概述
- 就目前看來(lái)，氣動(dòng)自行車(chē)還沒(méi)有投放市場(chǎng)，所以市場(chǎng)上沒(méi)有這樣的動(dòng)力裝置銷(xiāo)售。但是國(guó)內(nèi)外對(duì)氣動(dòng)動(dòng)力裝置的研究卻從未停止過(guò)。 我在前面提到過(guò)一個(gè)國(guó)外的中學(xué)教師自己研制了一架氣動(dòng)自行車(chē)，能夠持續(xù)航行100公里(待考證)，且?guī)缀鯖](méi)有噪音。 國(guó)內(nèi)也有研制氣動(dòng)自行車(chē)的同行，我已經(jīng)查到，氣動(dòng)自行車(chē)和氣動(dòng)馬達(dá)早已在國(guó)內(nèi)注冊(cè)專(zhuān)利。2003年，我曾經(jīng)在網(wǎng)上看到氣動(dòng)自行車(chē)在浙江大學(xué)研制成功，且準(zhǔn)備投放市場(chǎng)，但是直到現(xiàn)在還沒(méi)有音訊。在阿里巴巴網(wǎng)上，曾經(jīng)有廠商銷(xiāo)售氣動(dòng)自行車(chē)，但是幾年來(lái)沒(méi)有銷(xiāo)售幾輛，且他們銷(xiāo)售的自行車(chē)不是全動(dòng)力的，還要靠人力才能行駛。而且國(guó)內(nèi)研究的氣動(dòng)自行車(chē)大多采用氣動(dòng)馬達(dá)作為傳動(dòng)方式，與我們采用的氣缸傳動(dòng)有較大的區(qū)別。到目前為止我在國(guó)內(nèi)還沒(méi)發(fā)現(xiàn)能夠持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間行駛的氣動(dòng)自行車(chē)?？梢?jiàn)國(guó)內(nèi)的氣動(dòng)動(dòng)力交通裝置的研究水平還比較低，且各個(gè)研究點(diǎn)的水平參差不齊，沒(méi)有能力造出一架真正實(shí)用的空氣動(dòng)力交通裝置。 國(guó)外的氣動(dòng)交通已日趨成熟，我曾看到國(guó)外的一些大的汽車(chē)制造商已經(jīng)研制出了氣動(dòng)汽車(chē)。可見(jiàn)，在氣動(dòng)交通方面，國(guó)內(nèi)的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與國(guó)外。
