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    188宝金博页面版: 一款自行车智能助力包的设计

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    内容提示： 科技展望　2017／16一款自行车智能助力包的设计王　兴　张　芹　汪子建　陶言祥　余　伟（安徽三联学院，安徽　合肥。玻常埃叮埃保菊∫勘疚纳杓频囊豢钭孕谐抵Π褪俏谋湎钟械娜肆虻缍镄心Ｊ，以助力骑行和人力骑行共同进行的工作模式来驱动自行车，实现机电一体化。 该自行车助力包的设计具有结构紧凑，体积。岜阋仔医谀芑繁５奶氐，除此外还附有加力功能，可根据用户的骑行方式和控制器、电机的匹配性改变系统产生的力的大小。【关键词】助力包　便携　结构设计1 助力包设计背景自上世纪 ８０ 年代起电动自行车就被研制出来，并被不断完善，逐渐从试验阶段发展到小...

    文档格式：PDF | 页数：2 | 浏览次数：28 | 上传日期：2017-07-19 09:09:48 | 文档星级：
    科技展望　2017／16一款自行车智能助力包的设计王　兴　张　芹　汪子建　陶言祥　余　伟（安徽三联学院，安徽　合肥。玻常埃叮埃保菊∫勘疚纳杓频囊豢钭孕谐抵Π褪俏谋湎钟械娜肆虻缍镄心Ｊ，以助力骑行和人力骑行共同进行的工作模式来驱动自行车，实现机电一体化。 该自行车助力包的设计具有结构紧凑，体积。岜阋仔医谀芑繁５奶氐，除此外还附有加力功能，可根据用户的骑行方式和控制器、电机的匹配性改变系统产生的力的大小。【关键词】助力包　便携　结构设计1 助力包设计背景自上世纪 ８０ 年代起电动自行车就被研制出来，并被不断完善，逐渐从试验阶段发展到小规模化生产阶段再到如今大量推广进入无数家庭中被使用，成为快捷、环保、方便和廉价，并日渐智能化的代步工具，其上面带有的电瓶功能就类似于助力包的作用，但现有电动自行车的电瓶大都价格较高而且体积较庞大、笨重不够便携。 于是本智能助力包就基于此基。紫缺３肿孕谐翟薪峁，不对自行车的车身改造，其次新型助力包可作为一个整体，没有多余结构同时又具备程序自动控制系统的装置。2 驱动部分的设计参数２．１ 普通自行车特定条件下承载重量及行驶车速的计算（１）普通自行车特定条件下承载重量。 按照骑行者在环境良好（即不受风雨和其他自然条件干扰，风速不大于 ３ｍ／ｓ）条件下的骑行状态，设定标准实验条件，模拟自然状态下的骑行环境，风速为微风 ２ －３ 级，平整的马路和普通的自行车，以避免实验室环境给实验成员造成额外干扰，同时实验成员在实验过程的始末尽量避免大量饮食且中途不得更替。根据牛顿力学公式P ＝ FS（１）推导公式　F ＝P· S （２）式中，P：是轮胎承受的最大压强，单位 Pa，简称：帕斯卡，１ 帕＝１ 牛／米２ ；F：是压力，单位 N；S：是轮胎与地的接触面积，单位 ｍ２ 。从所获得的资料可知自行车能承受的最大压强为 ２ ×１０５ Ｐａ。一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为 S ＝１０ｃｍ ×５ｃｍ×２ ＝１００ｃｍ２ ，在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为 １．５ ×１０－２ ｍ ２ 。那么轮胎对地面的压力则为Fｍａｘ ＝Pｍａｘ· S ＝２ ×１０５×１．５ ×１０－２ ｍ ２＝３ ×１０３ Ｎ车最大载重时的重力G ＝Fｍａｘ －G 车 ＝３ ×１０３－８００ ＝２２００Ｎ车的最大载重量为m ＝ Gg＝２２００１０＝２２０ｋｇ根据公式，可以计算得出普通自行车的载重量不得超过２２０ｋｇ。 （其中前轮按设计只承受全车 ４０％的重量，因此不要在前叉上挂重物。）（２）自行车的行驶速度计算。 实验条件同自行车的载重测量实验环境相同。根据速度的定义公式v ＝ st（３）式中，v：行驶速度，单位 ｍ／ｓ；s：行驶路程，单位 ｍ；t：通过这段路程所需的时间，单位 ｓ。实验设定的骑行时间为 １ｈ，最后得到的骑行里程约为 １５ｋｍ。由公式可知，可计算得出普通人骑普通无变速功能的代步自行车的行驶速度为 １５ｋｍ／ｈ。２．２ 电助力包的驱动力计算首先，电助力包的驱动力除了负载本身的重量，还要负载自行车和人的重量，因此电助力包内的电机功率选取必须能带动人、车以及助力包的总重。 电助力包的主要驱动力来源于电机，因此通过计算电机的动力功率就能得到助力包的驱动力。根据电机的扭矩公式T ＝９５４９ × Pnη（４）式中，T：电动机正常工作时候的扭矩，单位 Ｎ；n：电动机在此扭矩下的转动速度，单位 ｒ／ｍｉｎ；：电动机的效率，一般取 ０．８；P：电动机的额定功率，单位 Ｗ。电动 机 的 扭 矩 最 小 应 为 自 行 车 最 大 的 载 重 重 力， 即２２００Ｎ。 则P ＝T· n· η９５４９＝２２００ ×１２００ ×０．８９５４９＝２２０Ｗ （５）根据该公式可得，电机的功率最小约为 ２２０Ｗ。从上述驱动部分的计算分析可得出的结论是：不包括助力包的重量，自行车能带动的重量不得超过 ２２０ｋｇ，在该范围内自行车１ｈ 能够骑行的里程为 １５ｋｍ。3 机械部分设计３．１ 整体外观设计电助力包的外观整体形状采用长方体的造型。 因为该助力装置是为了安装于任意自行车上，同时鉴于安装便携性、空间的限制以及车体重量、强度、经济性的要求，考虑到采用立方体框架结构不仅可以节省材料，有利于减轻重量，而且设计简单容易实现。 电源接口位置的放置选择在助力包承重杆下方的位置，一来可以避免雨水进入电源插口，防止电源插孔内出现损坏；二来方便使用者迅速找到插孔的位置。 开关放置在助力包前端右上角处，便于接通内部装置；承重杆前端设有座管夹，主要用于和车座主轴连接，固定助力包；轮毂是放在助力包后部，方便和自行车车胎接触；外部支撑框架即承重杆的设计是本着一切从实际应用出发的原则，按照物品通常的放置高度所确定。３．２ 工作原理及其内部结构设计图１　助力包工作流程示意图１ －电动机支撑架；２ －蓄电池；３ －后侧板；４ －侧板；５ －皮带；６ －皮带轮 １；７ －单片机控制系统；８ －皮带轮 ２；９ －轮毂；１０ －中心轴助力包的工作流程如图 １ 所示，使用者在骑行过程中，通过传感器和编码器采集初速度信息传递给单片机控制系统 ７，然后单片机控制系统 ７ 通过输出控制信号控制电机的运动状态来实现预定功能。 运动方式如下：电动机的一端与皮带轮 １６ 之间同轴连接，则电动机直接驱动皮带轮 １６ 以实现各个方向的运动，即电动机通过旋转轴带动皮带轮 １６，且皮带轮 １６ 与皮带轮 ２８ 之间通过— ２ １ １ —万方数据

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