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基本信息
- 項目名稱：
- 雙動力游船驅(qū)動耦合
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 在公園中的雙人腳踏船，當(dāng)兩個人的力同時作用時，用力不協(xié)調(diào)，甚至?xí)嗷サ钟|。我們要做的就是利用動力耦合裝置把兩個人的力耦合在一起，達到即使再小的力也會對小船的行進起到作用。我們將重點放在動力耦合裝置的研究上，提高能量利用的效率，并打開雙動力耦合裝置的前景，用于混合動力汽車中，減少尾氣的排放，達到經(jīng)濟、環(huán)保的目標(biāo) 將該裝置推廣還可以用于多動力的驅(qū)動耦合。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品利用可協(xié)調(diào)游船雙驅(qū)動力的驅(qū)動裝置將雙人的腳蹬驅(qū)動力進行耦合，以達到充分利用游客所消耗的能量，達到動力耦合的目的。本課題的重點在于能量的轉(zhuǎn)換、傳遞以及彈簧的選用。主要思想是將人所做的功先儲存在彈簧里，隨后彈簧釋放能量以驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，兩個過程是同步進行，彈簧對力有一個緩沖的作用，可以避免由于游客用力不協(xié)調(diào)造成的干涉問題。該裝置可以達到的效果是無論兩人的力相差多大，只要使各自棘輪軸的轉(zhuǎn)速大于主軸的轉(zhuǎn)速，就能夠使彈簧儲能，進而能對主軸旋轉(zhuǎn)起到驅(qū)動作用。 目前，存在的動力耦合裝置大多是電力耦合，電力耦合的主要缺點是能量利用率低，只能達到20%～25%，所以我們就想設(shè)計一裝置來解決能量利用率低下這個問題。利用氣動、液壓、彈簧都可以實現(xiàn)動力的耦合，但是用氣動和液壓就會涉及到密封性的問題，因此我們選擇用彈簧來實現(xiàn)動力耦合。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1、作品設(shè)計的目的：多數(shù)公園游船是由雙人腳蹬驅(qū)動的，現(xiàn)有腳踏驅(qū)動裝置由于兩人用力大小不同造成部分驅(qū)動力無法有效利用，甚至?xí)斐上嗷サ钟|。本作品的設(shè)計目的是將雙人的大小不同的腳蹬動力進行有效耦合，提高驅(qū)動效率，節(jié)省劃船體力。 2、基本思路： 對現(xiàn)有的腳踏船裝置進行改造，利用滑軌將棘輪軸與渦卷彈簧相連，腳踏驅(qū)動力經(jīng)鏈條傳動后壓縮渦卷彈簧，將驅(qū)動力的能量儲存，而彈簧的另一端與主軸相連，驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動能量的存儲和釋放是一個動態(tài)過程。大小不同的力皆可通過渦卷彈簧進行能量轉(zhuǎn)換后驅(qū)動主軸，即對驅(qū)動力進行了有效耦合。 3、創(chuàng)新點： 1）利用渦卷彈簧將大小不同的驅(qū)動力經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換進行耦合驅(qū)動，達到有效利用驅(qū)動力的目的。 2）設(shè)計滑道與彈簧外端固結(jié)，方便渦卷彈簧的壓縮和驅(qū)動。 4、技術(shù)關(guān)鍵： 1）渦卷彈簧的選型及理論計算 2）渦卷彈簧的連接方式 5、主要技術(shù)指標(biāo)： 渦卷彈簧的最大輸出轉(zhuǎn)矩、最小輸出轉(zhuǎn)矩及極限轉(zhuǎn)矩
科學(xué)性、先進性
- 現(xiàn)有游船的傳動裝置中，當(dāng)雙人的驅(qū)動速度不同時，就會產(chǎn)生空蹬，本作品將原有的直接驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)改為由棘輪帶動渦卷彈簧縮緊，縮緊的渦卷彈簧帶動主軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)游客驅(qū)動游船時，能量不會直接傳遞到主軸上，而是先轉(zhuǎn)換為彈性勢能積累在渦卷彈簧中，再通過能量的釋放驅(qū)動主軸，此時不要求雙方驅(qū)動速度同步，通過驅(qū)動力臂的調(diào)節(jié)就可實現(xiàn)用力小的一方也可以通過積累彈簧能量達到驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動的目的，最終實現(xiàn)動力耦合，提高能量利用率。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月于北京交通大學(xué)榮獲北京交通大學(xué)2011年度“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 模型
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1、使用說明：作品使用方便，與現(xiàn)有的雙人腳踏船使用方式相同。 2、作品特點： 1）結(jié)構(gòu)簡單，科學(xué)合理。 2）生產(chǎn)及使用方便，生產(chǎn)成本較低。 3、應(yīng)用范圍： 1）本作品可運用于公園的雙人腳踏船，有效利用力量不同的游客的驅(qū)動力，加快游船運動速度，節(jié)省體力，增加游船樂趣。 2）本作品可應(yīng)用于多人腳踏自行車，提高行進速度。 4、應(yīng)用前景： 目前，雙動力游船的耦合驅(qū)動是一片空白，本作品可廣泛在各大公園的游船項目中推廣使用，為游客提供更好的服務(wù)。
同類課題研究水平概述
- 經(jīng)過對專利的查詢，我們查到了功能上和我們研究的課題類似的專利。用于三輪車的雙動力裝置（專利號：200620123467），功能如下：結(jié)合機動車和電動車的優(yōu)勢研制出雙動力裝置,用在了三輪車上,當(dāng)然也可以用在別的車上,它用新制的發(fā)電機和新的接線方式,結(jié)合燃油機而成。其中有一三相倍壓整流電路,也是一種創(chuàng)新。為其更好的完美節(jié)能,有頂棚的車可以結(jié)合太陽能發(fā)電。 相比而言，我們的作品是基于公園腳踏船研發(fā)的，上述的裝置的價格和復(fù)雜程度不適合本作品所用到的環(huán)境。其次，我們采用純機械的耦合方式，避免了由于引入蓄電池而帶來的不必要的浪費。 此外，前，存在的動力耦合裝置大多是電力耦合，電力耦合的主要缺點是能量利用率低，只能達到20%～25%，本作品使用渦卷彈簧來實現(xiàn)動力的耦合，效率遠(yuǎn)比電力耦合高，所以能夠提高能量利用率。
