合肥学院第六届机械创新大赛Word下载.docx
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制作人：
余晓刚郝鑫刘衍方文武张锐
首先我们先来介绍一下本作品的五大创新点：
创新点一：
双链条式自行车，从而实现将发条势能转换为自行车动能；
创新点二：
采用三个齿轮实现链条的换向运动；
创新点三：
通过对轴桶活动齿的设计，实现左右轴桶的单
向带动作用；
创新点四：
利用V刹的刹车原理，将其原本的摩擦刹车改为滚
动施压，为活动杆与车轮毂之间的摩擦提供压力；
创新点五：
通过发条的作用，实现能量从储存到释放再储存的
循环过程，这是本作品设计思路的核心。
现今社会中，自行车以其节能环保及方便的优势依然深受广大人们的喜爱，并且自行车的整体造型也在不断改进当中。
我们小组对自行车刹车装置的创新，其实就其中的一个部件谈谈我们自己的想法，有什么不对的地方，还希望老师及同学多多提提意见，谢谢!
我们所说的部件就是自行车的刹车装置。
现在我们日常生活中所见的自行车的刹车装置有很多类型：
悬臂式、V刹式、鼓式、轮圈式、碟刹式等。
（图1）
（图2）
图1、图2是我们日常生活中常见的各种自行车刹车装置，但究其原因，大部分都是通过摩擦原理直接对车轮轮毂进行摩擦，从而达到刹车减速的效果，然而这样的直接摩擦就使得原本的动能毫无价值的贡献给克服摩擦力所需要的功，多浪费啊！
！
怎么办呢？
？
试想，如果能将这些原本的动能通过某种储能装置在自行车摩擦减速的时候把这些动能全部或者部分储存起来，然后再将这部分能量通过某种装置释放到在自行车前进所需要的能量，这样就能尽可能的充分循环利用了这部分原本毫无用处的能量——我们就是沿着这个思路对自行车的刹车装置进行设计的。
具体各零件之间的关系及能量的转换请看下面的介绍。
首先我们分析一下该装置的工作原理：
（图3）
图3中把自行车上其他无关的部件省略了，只画出了自行车的启动跟制动部件，另外还多出了一条链条。
该图中车轮右边各部件跟现今的自行车是一样的，不在我们设计作品范围之内，我们的设计着重在车轮左边的刹车各部件的配合及能量的转换。
从车轮开始往左依次介绍，车轮靠近中心轴地方的轮毂是突起的，是用来与摩擦部件进行摩擦的，往左会看到两根活动杆，通过活动杆与轮毂的摩擦带动轴桶转动（活动与轴桶杆联接，并且可以转动），从而带动发条转动而储存势能。
但是要使活动杆与轮毂之间有摩擦，必须外界给它们之间施加正压力，那么这个压力从哪来的呢？
（图4）
如图4中的箭头所示，外界给它一正压力，那么该正压力怎么实现的呢？
（图5）
如图5所示，该装置是现今自行车中的一种刹车装置——V刹，只是把原来的两个刹车皮去掉，两边安装上一系列的滚轴（圆柱体）（原理就是跟轴承一样），这个装置的原理相信大家都知道，这里就不作介绍了，通过这些滚轴给活动杆施加压力，从而使活动杆与轮毂之间产生摩擦。
当然要实现上图所示刹车功能，仅仅靠两个活动杆是不够的。
那就这样办！
（图6）
（图7）
在这里我们把它设计成沿着轴桶一圈都分布着这种活动杆（图6），并且各个活动杆之间是用弹性较好的钢丝（图7中那个蓝色线条就是）相互联接的，以保证滚轴与活动杆之间相互滚动时的稳定。
另外这一圈的活动杆用三根弹簧连接着（图6），以保证在刹车结束后，活动杆能够立刻与车轮轮毂分开，终止摩擦。
活动杆左边就是储能装置——发条（弹簧），发条的内部端与活动轴桶相连，外端与固定的外盖相连，当轴桶转动时，由于外端是固定，发条跟着轴桶转动并向内部绷紧，从而达到储能的目的。
发条的外盖是由上下两部分组成的，并用螺丝联接。
如图8：
（图8）
发条的左侧存在两条斜杠，这两条斜杠表示什么？
又有什么作用呢？
其实这两条斜杠的作用是很大，表示的是左右两个轴桶之间的啮合关系，齿形如图9所示：
（图9）
（这里假定图9中向上运动是自行车前进的方向）左边的齿形呈直角三角形的形状，着重在右边的齿形，外观看来也是直角三角形的形状，但是它的齿是活动的，当从上往下给它一个推力时，那么该齿就被压进去了，对左边的的轴桶没有任何阻碍作用，但是如果从下往上给它一个推力，那么两者就必须同时运动。
这样的啮合有什么作用呢？
当在正常行驶中脚踩踏自行车带动左边的齿向下运动（为什么是向下运动呢？
待会儿介绍），那么右边的齿对左边没有丝毫影响，在刹车过后，发条有着反向运动的趋势，也就是图9中右边的齿有向下运动的趋势，那么在左右齿啮合后，右边齿给左边齿一个扭矩，促使左边的轴桶也向下运动，那么人在踩踏的时候就会省力很多。
（注意：
与左边的齿相连的齿轮的直径在设计时一定要适中，过大或过小都不好，过大——它传给链条的力就会很小，起不到省力的作用，过小——它传给链条的力就会很大，相应的人就会在不需要前进的情况下阻止它的传动而耗力）另外，右边的齿并不是连续的，而是每隔两个齿的位置做一个齿，这是为了保证轴桶的强度。
最左边的就是与链条相连的齿轮了，刚刚讲过发条在刹车过后是反向运动的，也就是与自行车运动的方向相反，直接将链条与该齿轮相连肯定是不行的，那样的话发条所储存的势能也就成为阻碍自行车前进的阻力了，我们可以用如图10所示的配合将运动的最终方向改变过来就行了。
（图10）
整个刹车装置的
刹车原理已经
介绍完毕了
哦！
但是还存在刹车装置
及发条外盖的固
定木有解决，该
怎么解决呢？
对于刹车装置及发条外盖的固定如图11所示：
（图11）
在自行车连架上固定一个大圆环，上面有若干的孔，由这些孔负责固定刹车装置及发条外盖等零部件。
除此之外，就剩下轴桶内部的结构了，其实内部的结构挺简单的，在轴桶的内部有两个轴承负责支撑及旋转的作用，轴承的内部就是自行车的主轴。
（图12、图13）
（图12）
（图13）
小结：
由于专业知识与实践的不足，我们的设计在某些方面肯定存在缺陷，但我相信，我们的设计思路将是自行车未来发展的一个不错的方向，并且会受到广大人们的青睐滴！
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