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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 空氣動力自行車
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 當(dāng)下，人們對動力裝置的要求越來越高。摩托車和電動車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)意識和環(huán)境保護(hù)意識逐漸提高的當(dāng)下社會，這兩種動力設(shè)備逐漸顯現(xiàn)出了它們的弊端：摩托車在高油價(jià)時代已逐漸被人們拋棄，而對于電動車來說，雖然它的出行成本要比摩托車低，但是電動車的廢舊電池卻會對環(huán)境造成很大的污染。因此我們開發(fā)了一種新型的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型的代步動力裝置——空氣動力自行車。
- 詳細(xì)介紹：
- 設(shè)計(jì)的基本思路： 用高壓空氣作為能源，高壓空氣帶動氣缸的拉桿作直線往復(fù)運(yùn)動，從而帶動自行車后輪運(yùn)動。 能源部分： 由一個（兩個）高壓氣瓶提供能源。氣瓶需預(yù)先充滿高壓空氣，氣瓶充滿氣達(dá)到的壓力位30Mpa。充氣設(shè)備是空壓機(jī)。 傳動部分： 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。雙作用氣缸有兩個進(jìn)氣孔——前孔和后孔，當(dāng)高壓空氣進(jìn)入前孔時高壓空氣推動活塞，活塞帶動拉桿直線運(yùn)動，此時拉桿后拉；當(dāng)空氣從氣缸后孔進(jìn)入時，拉桿前沖。這種轉(zhuǎn)換使拉桿產(chǎn)生直線往復(fù)式運(yùn)動，拉桿帶動鏈條拽動飛輪使自行車后輪轉(zhuǎn)動。拉簧的作用是當(dāng)鏈條被拉桿拉動作往復(fù)運(yùn)動時保持鏈條不產(chǎn)生彎曲，從而避免鏈條因松動而脫離飛輪。 控制部分： 控制部分的作用是使氣缸自動往復(fù)運(yùn)動，從而使自行車自動行駛。 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P孔與A孔氣流導(dǎo)通，此時P孔與B孔不導(dǎo)通，氣缸拉桿回拉；開路時P孔與B孔氣流導(dǎo)通，而P孔與A孔閉合，氣缸拉桿前沖。電子模塊自動控制電磁閥的導(dǎo)通間隔，從而使氣缸拉桿自動往復(fù)運(yùn)動，帶動鏈條使自行車運(yùn)動。
作品圖片
作品專業(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力能源——高壓空氣動力。 空氣動力自行車所用的動力就是高壓空氣動力。自行車的充氣過程中所消耗的電能與電動車充電所消耗的電能基本相當(dāng)。但前者的續(xù)航時間要比后者多，且比后者環(huán)保。 創(chuàng)新點(diǎn)： 空氣作為動力，低碳環(huán)保。 技術(shù)關(guān)鍵： 鏈條傳動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，氣缸的拉力帶動鏈條使飛輪轉(zhuǎn)動的效率決定了自行車前進(jìn)的動力和續(xù)航的時間，因此動力轉(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。 選擇合適的氣缸對于整車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，車的載重就越大。氣缸拉桿的伸縮速度也決定了車行駛的速度。 氣瓶：高壓碳纖維氣瓶一個（兩個），單個氣瓶容量20升，最大壓力30MPa。 氣瓶的儲氣量和儲氣氣壓決定了車的續(xù)航能力，氣瓶的儲氣量和儲氣壓力越大，車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和電動車。隨著化石類能源價(jià)格的提升，摩托車的使用成本已經(jīng)變得越來越高了，而且摩托車排出的廢氣對環(huán)境的污染也是不可忽略地；電動車的使用成本雖然低，但是電動車的廢舊電池卻會對環(huán)境造成非常大的污染。一粒紐扣電池就能夠污染60萬升水，相當(dāng)于一個人一生的飲水量。由此可以想象電池對環(huán)境的危害有多大。除此之外，電動車還有的一個缺點(diǎn)就是電池壽命太短，電池的更換周期還不到兩年，這又加重了電動車的使用成本。 而氣動自行車恰恰客服了摩托車和電動車的缺點(diǎn)，用的既是廉價(jià)能源又不會對環(huán)境造成污染，而且氣動自行車所用的零件都是機(jī)械器件，不易損壞，使用者不用再為更換電池而煩惱。而且國外的一名教師已經(jīng)做出了一架氣動自行車，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。
作品可展示的形式
- 現(xiàn)場展示，視頻展示，文字展示都可。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 該作品的技術(shù)特點(diǎn)就是能源價(jià)格便宜，不會對環(huán)境造成污染。而且車身幾乎沒有電子線路，只有機(jī)械設(shè)備，有減少了線路和電路板對環(huán)境照成的污染。 該作品成型后的外觀和普通的電動車沒有什么區(qū)別，非常容易駕駛，而且還會自身的優(yōu)越性受到消費(fèi)者的認(rèn)可，所以市場是十分廣闊地。
同類課題研究水平概述
- 就目前看來，氣動自行車還沒有投放市場，所以市場上沒有這樣的動力裝置銷售。但是國內(nèi)外對氣動動力裝置的研究卻從未停止過。 我在前面提到過一個國外的中學(xué)教師自己研制了一架氣動自行車，能夠持續(xù)航行100公里(待考證)，且?guī)缀鯖]有噪音。 國內(nèi)也有研制氣動自行車的同行，我已經(jīng)查到，氣動自行車和氣動馬達(dá)早已在國內(nèi)注冊專利。2003年，我曾經(jīng)在網(wǎng)上看到氣動自行車在浙江大學(xué)研制成功，且準(zhǔn)備投放市場，但是直到現(xiàn)在還沒有音訊。在阿里巴巴網(wǎng)上，曾經(jīng)有廠商銷售氣動自行車，但是幾年來沒有銷售幾輛，且他們銷售的自行車不是全動力的，還要靠人力才能行駛。而且國內(nèi)研究的氣動自行車大多采用氣動馬達(dá)作為傳動方式，與我們采用的氣缸傳動有較大的區(qū)別。到目前為止我在國內(nèi)還沒發(fā)現(xiàn)能夠持續(xù)長時間行駛的氣動自行車?？梢妵鴥?nèi)的氣動動力交通裝置的研究水平還比較低，且各個研究點(diǎn)的水平參差不齊，沒有能力造出一架真正實(shí)用的空氣動力交通裝置。 國外的氣動交通已日趨成熟，我曾看到國外的一些大的汽車制造商已經(jīng)研制出了氣動汽車?？梢?，在氣動交通方面，國內(nèi)的技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后與國外。
