基本信息
- 项目名称：
- 新型三级变速电动轮毂
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 针对现有电动车不能适应复杂路况和动力轮转矩不够大的问题，通过在原有电动轮毂上加装机械变速箱来实现轮毂的机械三级变速，使新型轮毂获得更好的路况适应能力，并且可以根据需要换档获得更快的速度或更大的转矩。本产品将机械变速箱集成在电动轮毂内，减小了新型三级变速电动轮毂的体积；单向飞轮的使用省去了离合器的使用，使变速过程变得简单易行，新型三级变速电动轮毂的动力性能得到提高。
- 详细介绍：
- 针对现有电动车不能适应复杂路况和动力轮转矩不够大的问题，通过在原有电动轮毂上加装机械变速箱来实现轮毂的机械三级变速，使新型轮毂获得更好的路况适应能力，并且可以根据需要换档获得更快的速度或更大的转矩。本产品将机械变速箱集成在电动轮毂内，减小了新型三级变速电动轮毂的体积；单向飞轮的使用省去了离合器的使用，使变速过程变得简单易行，新型三级变速电动轮毂的动力性能得到提高。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.目的、基本思路： 针对现有电动车不能适应复杂路况和动力轮转矩不够大的问题，通过在原有电动轮毂上加装机械变速箱来实现轮毂的换档，使新型轮毂获得更好的路况适应能力，并且可以根据需要换档获得更快的速度或更大的扭矩。 2.创新点： （1）机械变速箱集成在电动轮毂内，减小了新型三级变速电动轮毂的体积。 （2）单向飞轮的使用省去了离合器的使用，使变速过程变得简单易行。 （3）本产品实现了电动轮毂的三级机械变速，使轮毂的性能得到提高。 3.技术关键和主要技术指标： （1）新型三级变速电动轮毂外形： 轮毂轴上有螺纹，用来把新型轮毂和电动车固定在一起；通过换档线的伸缩可以实现档位的调整，轮毂外壳往外提供转矩，通过在轮毂整体上加装其他附属零件或结构并在电动车上加装变速控制器可以实现新型三级变速电动轮毂的直接应用。 （2）新型三级变速电动轮毂内部齿轮排布： 轮毂电机给新型三级变速电动轮毂提供动力；固定板用来保证齿轮之间正常啮合；可滑移齿轮可以在变速零件的带动下轴向滑动，通过它的移动可以使原电动轮毂和轮毂外壳具有3个不同的转速比；单向飞轮保证轮毂电机停止转动时电动车仍能向前滑行。 （3）新型三级变速电动轮毂变速的实现： 换档线牵引换档零件移动进而实现可滑移齿轮的轴向移动，弹簧用来实现换档零件的自动回位。 (4)变速控制器： 换档时用手拧转换档控制器至需要的档位，换档完毕后手握车手把，换档过程不影响电动自行车的正常行驶。
科学性、先进性
- （1）本产品通过可滑移齿轮的移动可以实现3个档位的变速，这样能够在电机转速不变情况下使轮毂获得更大的转速（高档位时）或更大的转矩（低档位时）。 （2）本产品将轮毂电机和变速箱整合在一起，减少了产品的体积和重量，有更高的传动效率和更大的适用范围。 （3）本产品变速简单易行、不需要离合器，变速时首先把电机转速减到零，此时塔齿轮、可滑移齿轮、可滑移齿轮所在的轴、飞轮的内圈都会停止转动，而轮毂因为和单向飞轮的外圈啮合仍由于车的惯性转动，这时只需要通过一定的机械结构使用于移动可滑移齿轮的部件移动，它的移动带动可滑移齿轮的移动（带来不同的转速比），等移动完成后再给电机供电给轮毂提供动力就行了。 （4）本产品可以使目前电动自行车或电动三轮车适应更加复杂的路况，在档位选择合适的情况下节约了电能或者相同的电量能行驶更远的距离。 (5)由计算可见新型三级变速电动轮毂使用高档位时转速可以提高1.3523-1=35%左右，而是用低档位时轮毂的转矩可提升至原来的1/0.2397=4.172倍。
获奖情况及鉴定结果
- 1.申请专利，目前已被受理。 2.获2009年12月中国石油大学（华东）第12届机械创新设计竞赛一等奖。 3.获2009年12月中国石油大学（华东）第8届机械CAD竞赛一等奖。 4.获2009年12月中国石油大学（华东）第18届科技节创新创意设计大赛一等奖。 5.2010年9月“国家大学生创新实验计划”成功立项。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、图纸、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.使用说明： （1）轮毂整体加装一些附属零件或结构（轮胎等）后通过螺纹轴装在自行车或三轮车的后轮位置上构成驱动轮，变速控制器装在左车把上，轮毂转速控制器装在右车把上。 （2）本产品换档时首先通过轮毂转速控制器把轮毂电机转速降为零，然后转动变速控制器至想要的档位，最后通过轮毂转速控制器使轮毂电机转动就可以了。 2.技术特点和优势： （1）新型轮毂体积小。 （2）新型轮毂换档简易。 （3）新型轮毂可实现3档位换档。 （4）新型轮毂有更好的路面适应能力。 3.适用范围： 本产品主要用于电动自行车及电动三轮车上。 4.市场分析和经济效益预测： （1）新型轮毂有更好的性能、可适应复杂的路况，在适当的价格范围内对消费者有较大的吸引力。 （2）新型轮毂将轮毂电机和变速箱整合在一起，体积小并降低了成本，且内部结构简单，便于产业化的实现。 （3）新型轮毂变速过程简单易行，男女老幼都可以使用，有广阔的市场前景，可为电动车产业带来更大的经济收益。
同类课题研究水平概述
- 1.传统的电动轮毂： 通过对现有电动轮毂的调查，发现传统电动轮毂与车轮是一体的，也就是说轮毂电机和车轮的转速比是1：1，车轮转速的改变只能通过改变轮毂电机的转速来完成，而轮毂电机能输出的最大转速和转矩是十分有限的，这就限制了电动轮毂的性能，现有电动自行车普遍存在转矩不够大的问题，表现在爬坡时电动车很慢，分析知此时轮毂电机内线圈的电流很大，会造成轮毂电机过热和缩短轮毂电机及电瓶寿命的问题。 2. 部分现有的可机械变速电动轮毂： 通过检索发现现有部分通过加装变速箱来实现变速的电动轮毂，但变速箱独立于轮毂电机，变速箱内采用齿轮数量较多，降低的传动效率，并且存在整体体积、重量过大，成本高等问题。另外换档结构由于采用了离合器，内部结构复杂，换档过程复杂，同样使电动轮毂的制造成本提高。
