Бесплатная техническая библиотека

Эллипсовидная звездочка велосипеда. Личный транспорт

Справочник / Личный транспорт: наземный, водный, воздушный

 Комментарии к статье

Велосипед, пожалуй, самое распространенное транспортное средство. А то, что и самое экономичное - нет сомнений: достаточно двух бутербродов с маслом, чтобы два часа крутить педали. Но нельзя ли увеличить эффективность человеческого "двигателя"? С уменьшением расходов "горючего" ничего не получится. Трение и вес машины сведены почти до минимума. Существует и "коробка скоростей" устройство для изменения передаточного отношения за счет перебрасывания цепи на малые или большие звездочки. Остается только удлинять рычаги педалей, но специалисты категорично заявляют, что их оптимальная длина - 170 мм.

Оригинальным решением явилась предложенная в последние годы эллипсовидная ведущая звездочка. Читатели в подробностях ознакомлены с этим изобретением. С помощью эллипса передаточное отношение меняется циклично, лучше подстраивая педальный механизм под человека, но... не облегчая работы.

В предлагаемом вниманию читателей устройстве (рис. 1) удалось синтезировать преимущества эллипсовидной звездочки и "длинных" рычагов: здесь крутящий момент увеличивается, когда под нажимом необычные рычаги как бы удлиняются, описывая в то же время эллипсную кривую, хотя ведущая звездочка сохраняет правильную окружность. Так достигается выигрыш в силе и устраняется неравномерность изменения передаточного отношения; ноги же описывают окружность с оптимальным радиусом - 170 мм.

Рис. 1. Вот как выглядит новый педальный механизм (нажмите для увеличения): 1 - рама велосипеда, 2 - переднее колесо, 3 ведущая звездочка, 4 - педальный дополнительный рычаг, 5 - звездочка рычага, 6 - дополнительные цепные передачи, 7 - шатун, 8 - кронштейн

Устройство

Педальный механизм (рис. 2) и здесь не обошелся без привычного основного рычага - шатуна 4, на ступицу которого надевается вспомогательная звездочка 9. Она установлена неподвижно относительно рамы велосипеда - через кронштейн 11. К свободному концу шатуна на шарнире крепится вспомогательный удлиняющий рычаг 12 с педалью 13. На валу рычага 12 неподвижно закреплена вторая вспомогательная звездочка 14. Оба зубчатых колеса имеют одинаковое количество зубьев и связаны между собой цепью.

Принцип действия

Рис. 2. Основные узлы модернизированного велопривода (нажмите для увеличения): 1 - крепежная планка ведущей звездочки, 2 - скоба, 3 - шпонка, 4 - основной рычаг (шатун), 5 - шпилька, 6 - втулка, 7 - ролик, 8 - втулка подшипника, 9, 14 - вспомогательные звездочки, 10 - опора, 11 - кронштейны. 12 - удлиняющий рычаг, 13 - педаль. 15 - шарик подшипника, 16 - болт, 17 - втулка вспомогательной звездочки, 18 - шайба. 19 - ось удлиняющего рычага

При нажиме на педаль 13 основной рычаг начинает крутиться, при этом звездочка 9 (через цепь и вторую вспомогательную звездочку 14) удерживает удлиняющий рычаг 12 всегда направленным вперед и горизонтально. При втом общая траектория движения удлиняющего рычага представляет собой эллипс, в "передней" половине которого наибольший радиус приходится на педаль, а в задней - на шарнир рычага. Благодаря этому вынесенная вперед педаль позволяет нажимать на нее с максимальной силой именно на наиболее результативном участке пути - от верхней мертвой точки до нижней, то есть когда основной рычаг как бы удлиняется, что и обеспечивает выигрыш в силе. Хотя на самом деле при кручении педалей они описывают правильную окружность с радиусом, равным длине шатуна (оптимальная длина - 170 мм), но выдвинутую вперед на длину вспомогательного рычага (рис. 3).

Изготовление

Для простоты рассмотрим последовательно детали по порядку, как они обозначены на рисунке 2. Планка 1 изготавливается из декапированной стали толщиной 5 мм. К ней болтами крепится ведущая звездочка шатунов. В зависимости от ее диаметра и формы средней части выбираются размеры несущей части планки (на чертеже не даны). Скоба 2. Две такие скобы сделаны из декапированной стали толщиной 3 мм. Ими несущая планка неподвижно крепится к ступице правого основного рычага - винтами М6 Х 8 с потайной головкой. Шпонка 3. Потребуются две, из стали Ст45; размеры их определяются вырезом в оси шатунов и величиной шпоночного паза ступицы. Основной рычаг 4. Их два - правый и левый, изготавливаются из стали Ст40Х. Они соединяются со своими рычагами (4) сваркой. Паз для шпонки во втулках должен быть с одной и той же стороны относительно рычага. Отверстие под шпильку (5) в последнем сверлится после сварки через втулку. Шпилька 5 - из пружинной стали 65Г без дополнительной термообработки. Втулка 6. Их две - правая (для правого рычага) и левая (для левого). Материал - сталь СтЗ. Ролик 7. Использованы ролики d 2,4х10,5 мм от старой крестовины автомобиля ВАЗ-2101.

Втулка подшипника 8. Понадобятся две из стали Ст40Х. Четыре отверстия d 5 мм сверлятся в них одновременно с отверстиями на вспомогательной звездочке 9 и кронштейне 11 Вспомогательные звездочки 9 и 14.

Всего их четыре. Они стандартные, от в гулки заднего колеса, имеют по 19 зубьев (продаются в магазинах запчастей для велосипедов). На двух звездочках (9) отверстия растачиваются до d 39 мм. Могут быть изготовлены и как одна деталь вместе с втулкой подшипника 8 и несущей втулкой 17. В этом случае количество зубьев не должно быть меньше 13. Основной (без зубьев) диаметр такой звездочки - 52,5 мм, а внешний - 60,5 мм.

Опора 10. Крепится двумя винтами М3 к левому кронштейну 11, чтобы обеспечить достаточный передний люфг между втулкой подшипника и ступицей левого основного рычага.

Кронштейн 11. С их помощью вспомогательные звездочки устанавливаются неподвижно относительно рамы велосипеда. Они состоят из трех деталей: плеча и двух скоб, изогнутых в соответствии с диаметром рамы. Материал обоих кронштейнов и четырех скоб - декапированная сталь толщиной 3 мм. Скобы крепятся винтами М5, а после того как уточнится их изгиб по раме, привариваются.

Удлиняющий рычаг 12. Их два: оба сделаны из стали Ст40Х. На одном конце каждого - отверстие для педали с резьбой М14, которая должна быть одноименной: у правого - правая, у левого - левая. На другом конце - отверстие для оси (19); она приваривается. Для большей прочности по разделительной линии оси и рычага могут быть проделаны одно или два глухих отверстия d 4,9X9 мм: перед сваркой в них вбиваются обрубки стального стержня d 5 мм, выполняющие роль шпонки.

Шарик 15. Всего для подшипников удлиняющих рычагов потребуется 84 штуки d 3 или d 3,2 мм.

Болт 16. Их два, размером М6Х X 10 мм - для фиксации звездочки на рычаге.

Втулка 17 под вспомогательную звездочку - две штуки - из стали Ст40Х. Три паза по периферии вытачиваются под 'выступающие части звездочки 14.

Шайба 18. Две, из декапированной стали толщиной 2 мм; внутренний и внешний диаметры соответственно 6,5 мм и 38 мм.

Дополнитльные рекомендации

Для изготовления устройства по данным чертежам необходимо иметь полую ось каретки. Можно использовать и ось с квадратно-конусными краями, но при этом отверстия в ступице шатунов должны отвечать ее размерам, а промежуток между ступицей каретки велосипеда и ступицами шатунов должен быть минимум 1 мм.

Люфт, необходимый для нормального вращения удлиняющего рычага относительно шатуна, достигается подбором толщины стальной шайбы (шайб), закрепленной между осью удлиняющего рычага 12 и шайбы 18.

Рис. 3. Схема движения модернизированного шатуна: А - основной рычаг, Б - удлиняющий рычаг

Межосевое расстояние у основного и вспомогательного рычагов приблизительно равно 172 мм. Чтобы цепь не имела слабого натяжения, ее размер определяется при монтаже. Как это происходит? Удлиняющим рычаг и звездочка устанавливаются на свободном конце шатуна На оси каретки монтируются (не окончательно) другая вспомогательная звездочка и втулка подшипника 8 на ступице. На обе звездочки надевается цепь длиной 590 мм, натягивается, после чего рычаг и ступица привариваются друг к другу. При демонтаже шпилька 5 вынимается, в отверстие Мб завинчивается винт, и подходящим бородком через отверстие в центральной оси выбивается основной рычаг (шатун).

Делается пробный монтаж, перед которым детали 1, 2, 4, 8, 11, 12 и 17 подвергаются термообработке (цементированию). Между шатуном и удлиняющим рычагом, а также между основным рычагом и несущей втулкой вставляются пластмассовые уплотнители, изготовленные из подходящего по диаметру кольца толщиной 1 мм.

Педальный механизм с автоматическим удлинением рычагов признан изобретением и защищен в Болгарии авторским свидетельством. Все, кто опробовал новинку, отмечают не только конструктивную оригинальность решения поставленной задачи, но и достигаемый благодаря ей положителыный эффект: "приемистость" веломашины, оборудованной таким механизмом, более легкое прохождение тяжелых трасс и преодоление подъема.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный:

▪ Шагоплав

▪ Мини-веломобиль

▪ Движет волна

Смотрите другие статьи раздела Личный транспорт: наземный, водный, воздушный.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Зубной протез на службе лингвистики 17.04.2009 Кристоф Жаннен, инженер из Института словесной коммуникации в Гренобле (Франция), встроил электронные датчики в зубные протезы, чтобы регистрировать движения языка при разговоре. Полученные данные позволят усовершенствовать постановку французского произношения у иностранцев. Правда, такие исследования можно проводить только на людях, нуждающихся в стоматологическом протезировании, а у них произношение часто бывает не идеальным.

Другие интересные новости:

▪ Датчик изображения Samsung ISOCELL GN2

▪ Антибактериальное мыло опасно для природы

▪ Блондины появлялись дважды

▪ Космическая электростанция

▪ Гонорар автора будет зависеть от прочитанных страниц

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы первой медицинской помощи (ОПМП). Подборка статей

▪ статья Переделка микродвигателя Ритм. Советы моделисту

▪ статья Какая разница между съедобными грибами и поганками? Подробный ответ

▪ статья Костер. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Принцип работы солнечных элементов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Усилитель ЗЧ на цифровой микросхеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026