毕业答辩-压缩空气动力自行车的设计.ppt

,压缩空气动力自行车的设计,指导老师：答辩人：学号：专业：机械设计制造及其自动化,目录,1,研制背景,1、节能减排成为国际关注的问题，人们不断在寻找替代能源，各种节能产品受到大众欢迎。2、传统代步工具发展受到瓶颈，燃油机车不但污染环境而且成本越来越高，电动汽车面对充电难，充电慢的弊端，而普通代步工具中电动自行车现保有量已达1.4亿辆，蓄电池的寿命是1-2年，我国每年将有140万吨电池报废，电池的处理困难和污染严重的现状，决定着电动自行车不是理想的代步工具。,污染小！成本低！快充！,研究现状,2000年“南非汽车博览会”上出现了一个新焦点空气动力汽车。汽车名为“进化”（e.Volution），充气四个小时，就可以以每小时80公里的速度行走10小时,印度最大的汽车制造商“米塔儿”公司生产世界上第一个商业空气动力汽车,109公里每小时200公里相当于CNG汽车一次加气行驶里程,压缩空气动力汽车的应用,压缩空气动力自行车,研究现状,各种DIY各种专利层出不穷，然而始终没有上市的产品,这辆自行车的总造价在6500元左右，发明人的体重有180斤，在无风状态下，充气一次可以骑行5公里，最高时速可以达到23公里。,设计分析,气缸式气动自行车,现有设计原理分析,气动马达式气动自行车,美国国家地理频道之环保达人空气动力机车,采用活塞式气动马达,来自台湾气动车爱好者,采用叶片式气动马达,研究分析,设计分析,研究分析,动力方面：气动自行车无持续供气的压缩机，续航能力弱，人力系统不能抛弃，采用人气混合动力。结构方面：有自行车的轻便性，结构要简单。安全方面：自行车多发擦碰等小事故，气动管路要耐用、牢靠，便于操控，避免气动塑料气管过长、排布面过大。外观方面：结构紧凑、简单、美观。,设计预方案,参照电动自行车的发展方向,1、动力装置由外放型向内嵌型发展。2、尺寸增加长度、缩小宽度、重心分布均匀。3、还原自行车的载物功能。,设计分析,设计分析,确定方案,设计分析,压缩空气动力自行车结构图,一、内嵌式气动马达设计。二、储气罐及气动元件设计三、控制系统设计四、显示系统设计,设计方案,3,内嵌式气动马达设计,设计方案,电动自行车将电动机安置在后轮。将气动马达安置后轮,内嵌式气动马达设计,设计方案,现有气动马达结构不适合内嵌入车轮，所以设计了内嵌式的气动马达。采用叶片式气动马达原理。设计思路：改变传统叶片式气动马达结构，定子改成转子，转子改成定子,左侧右侧视图,气动马达设计,设计方案,工作原理,定子,转子,转子,定子,新型马达,传统马达,气动马达设计,气动马达装配体爆炸图,设计方案,定子,转子,设计方案,对拉弹簧固定叶片,在转动过程中由于离心力叶片会脱离定子，为了使叶片和定子外表面紧密接触，本设计采用对拉弹簧来保证叶片不脱离。,储气罐及相关零件方案设计,设计方案,储气罐,材料：1、铝合金内胆、碳纤维缠绕的超高压的储气罐2、100%的碳纤维制造的气罐,容量9升,储气瓶开关截止阀充气阀气动三联件调速阀气动马达消声器,气动元件,设计方案,开关截止阀（含气压传感器）充气阀气动三联件调速阀输气管保护管道储气罐,开关截止阀,设计方案,将气动车锁、截止阀、气压传感器组合设计，在启动电动车时必须先用专用钥匙打开截止阀，作用：控制气流启闭防盗。,独立设计,充气阀,设计方案,充气阀,市售产品,充气阀设计是参照CNG加气阀设计的，CNG加气站天然气气压能高达32MPa,而且加气技术成熟设备齐全，完全适合压缩空气，所以为气动自行车加气可选择现有成熟的零部件。该充气阀适用卡扣式的加气枪头,外购,充气阀,设计方案,CNG充气,充气阀在自行车中的安装位置,气动三联件,设计方案,市售产品三维设计图,气动三联件是多数气动系统中不可缺少的气源装置作用：过滤空气控制气压润滑,外购,设计方案,气动三联件在自行车中的安装位置,设计方案,调速阀,设计方案,（左图为市售产品右图为三维设计图）,作用：调节马达速度，控制自行车行驶速度,通过一套控制装置，可远程操控。,外购,输气管路,设计方案,气动元件盒,后车轮固定轴,气管保护管道两端连接方式,输气管路布局,设计方案,避免气动塑料气管过长、排布面过大,消声器,设计方案,消声器,定子中出气口接气管与消声器连接,消声器安装位置,外购,控制系统设计,设计方案,行车速度,紧急停车,调速装置设计,设计方案,转动把手控制调速阀,软拉线(刹车线）,扭力弹簧,刹车线线管,线骨,刹车线拉动线骨转动，控制调速阀，扭力弹簧使线骨复位，可自由无极调速。,独立设计,刹车装置设计,设计方案,刹车装置为外购件碟刹方式,外购,显示系统,设计方案,显示内容：1、气罐剩余气体量2、危险余量报警,原理：余气越少，压力越小，由PV=nRT，忽略温度变化，储气罐体积不变得气体的压力与质量成正比。,气压传感器,自行车车架方案设计,设计方案,借鉴了电动自行车的框架结构,自行车整体结构,设计方案,理论分析,理论分析,压缩空气动力汽车可行性研究过程中，采用了如下参数并进行了计算，在这我进行了引用证明。,引用参数汽车质量ml=800kg装载质量m2=200kg汽车迎风面积A=l.95m2风阻系数CD=O.3滚动摩擦系数f=0.018机械传动效率i=O.9,S=Uat=Ua(W/Pe)（s为行驶里程）,(1)(2),结论：汽车的行驶里程会随着车速的提升而下降。如汽车以100Km/h速度行驶的路程比以50Km/h行驶的路程降低一半，而且汽车高速行驶中会很快消耗掉压缩空气，从这点证明空气动力机车较适合低速行驶。,参数来源：电动自行车通用技术条件。(GB177611999),最大车速：不大于26km/h整车质量:助力型不大于50kg脚踏行驶能力：30min的脚踏行驶距离应不小于7km电动机功率：电动自行车的电动机额定连续输出功率应不大于240W,参照整车尺寸设计储气罐容积9升、储气压力30MP气动马达工作压力0.50.7MP,为提高续航里程，提高储气容量，提高储气压力。,理论分析,4,理论分析,理论分析,理论分析,理论分析,理论分析,扭矩：3.9N.m,选用马达转速300r/mi