自行车的电动比例助力系统改装-开题报告

XX 工 学 院毕业设计( 论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号：专 业： 机械设计及其自动化设计(论文) 题目： 自行车的电动比例助力系统改装指 导 教 师:20xx 年 3 月 8 日1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000 字左右的文献综述文献综述1 引言介绍一种自发电式助力电动自行车的研发思路,其结构与普通自行车相仿,也可在普通基础上改装,不需要电池等外界能源,依靠自行车自身能量的转换实现助力功能。自行车以脚踏为源动力,在行车同时带动发电机发电,最终供电给电动机起助力作用。随着经济的发展,可持续发展日渐被人们所重视,依靠科技的进步,电动自行车以其“清洁、环保、便捷”等优点越来越受到人们的亲睐,赢得了广泛的市场。2 课题研究意义以能量转换的方式利用自行车自身的动能发电,以供车体上的电动机使用。该车设计的基本思路是骑行者在使用过程中须像普通自行车一样蹬踏,充分利用脚踏的动能并将之转换成电能,然后提供给电机使用并和脚踏一起提供动力带动车轮转动。电机所起的助力作用可使使用者省去大部分力,以满足使用者快速轻便的使用要求。该思路不仅大大简化了电动自行车的结构,还可省去电池的生产成本,减少充电的使用时间和费用。其方便的使用性能和低廉的价格将更加适合广大人群的使用,是真正环保意义上产品。3 我国电动自行车现状我国电动车市场出现迅猛发展的势头,其产品的技术和质量水平也都有了很大的进步和提升,消费者对电动自行车的认可度也在逐步提高。但目前电动车市场上产品仍然存在着结构单一,充电时间长,续航能力差等问题,再加上国家对电动自行车提出“限速令”。面对着机遇和挑战,多数厂家开始将目光投向研发轻小型电动自行车的思路上来,但实质问题仍没有得到有效解决,目前使用的锂电池新产品,也因使用条件苛刻和成本大幅增加等因素没能大量推广,有些厂家采用增加电瓶数量的方法,虽然增大了骑行里程,但整车重量的增加又与轻小化相背离。4 我国电动自行车发展方向的思考国际市场上，很多国家（ 特别是欧美的一些国家） 要求电动自行车必须具有脚踏助力、无转把的精确比例助力控制系统，而我国大多数电动车目前还无法满足这个要求。6 结束语自发电式助力自行车利用脚踏发电,以供电动机使用,打破了电动自行车要外界电源提供动力的传统思维。虽然在使用过程中须使用者蹬踏,但其助力特性可使使用者省去大部分力;同时又省去了电池的生产成本和充电费用 ,其较低的成本和方便使用的性能有可能更加符合广大使用者的需求。因此,如果将这种自行车的助力理念加以凝练,认为对自行车产业的发展不失是提出了一个好的建议。参考文献1 庞立江.助力型电动箱式自行车研发思路J.石家庄理工职业学院学术研究 2 蔡永健.浅谈电动自行车续行时间短的原因J.电动自行车 机械出版社3 陆金龙.电动自行车行业发展形势分析J .电动自行车 机械出版社 4 陈军 包建华 齐美星 我国电动自行车的研究现状和发展展望 科技出版社5 朱绍文 孙晓民 电动助力车发展现状分析 轻工机械出版社6 马贵龙 智能型 智能双控型电动自行车原理及使用分析 电器工业出版社7 丁宏 蒋洪涛 等 高精度数字式应力传感器的设计与实现8 丁青 胡国风 电动自行车发展史 北京: 人民出版社9 李金川 赵瑞 肖兴华 自行车比例助力研究 北京：机械工业出版社10 苏伟，国际自行车电动比例助力系统发展前景2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1 研究课题1.1 课题名称自行车的电动比例助力系统改装1.2 改造对象太子车1.3 比例助力系统概念用力矩传感器将人力脚踏的脚踏力转化为电信号床送给控制器，控制器分析比较后指示电机输出相匹配的功率。1.4 选材直流电机，超越离合器 ，力矩传感器，控制器, 电池1.5 改造方案A、改装时增加的直流电动机的转速调整后，用骑车人蹬车时的动力控制电动机的转速，使电动机带动自行车后轮的转动速度等于或大于骑车人所能驱动自行车后轮的转动速度；B、改装时增加的直流电源安装在菒轮挡泥瓦的上方，保险叉前方的位置（无保险叉的指改车商标处的前方） ；C、改装时增加的直流电动机及减速部分为一个整体安装在中轴之上或之下的位置，安装在中轴之下时其形状尺寸应适应放置在链条主动轮和左脚蹬之间的位置，不影响链条主动轮和左脚蹬的转动；D、改装时增加一个与小轮车链条从动轮内部结构（棘轮构造）相同的但外周为齿轮状的新增从动轮，安装在后轮左侧且与后轮同轴心；E、改装时增加一根传动轴用外周加轴承或轴套的方式使其能轴向转动的固定自行车左侧中轴与后轴连结架的上方或下方位置，一端与电动机减速输出端连结，另一端与新增从动轮相吻合转动；F、改装时增加一个检测骑车人驱动自行车后轮转动速度的检测轮，该轮与链条或链条主动轮、从动轮其中之一相吻合转动；G、改装时增加的电子调速器的控制电位器转动轴上加装齿轮，该齿轮的转动是经检测轮，离心装置、被动连杆、恢复弹簧、调节螺杆共同实现的，并组成一个相互连结的整体，安装在接近链条的位置，而利于检测轮的受外力转动。1.6 改造后优点自发电式助力自行车是一种介于普通自行车与电动车之间的产品,经过改造试骑后,认为有以下几个优点:(1)省力脚踏骑行时可用较少的力获得较高的车速;(2)无需外接电源可省去电瓶,有效减轻整车重量,在普通自行车的基础上增加的材料不多,降低了成本;(3)由于无需充电,减少了二次能源消耗;同时,避免了废弃电瓶的污染。2 电动车电机对无刷电机而言，根据电机是否具有位置传感器，又分为有位置传感器无刷电机和无位置传感器无刷电机。对电机(7张)于无位置传感器的无刷电机，必须要先将车用脚蹬起来，等电机具有一定的旋转速度以后，控制器才能识别到无刷电机的相位，然后控制器才能对电机供电。由于无位置传感器无刷电机不能实现零速度启动，所以在2000年以后生产的电动车上用得较少。目前电动车行业内使用的无刷电机，普遍采用有位置传感器无刷电机。旋转180，线圈不动，霍耳元件感应到S极磁场，此时P1与R2截止，P2与R1导通，可以看到电流i从电池正极经过R1、线圈、P2流到电池负极。通电线圈中的A点的电流i方向是指向接线头的方向（矢量方向与i矢量方向相反），磁钢受到线圈的反作用力，一样产生向逆时针方向的旋转力矩。电动车用无刷电机的磁钢数量比较多，线圈一般有3组，每组线圈都有相应的霍耳元件(3相线圈有3个霍耳元件)，这样电机旋转时就更平稳，效率更高。当磁钢旋转时，霍耳元件感应到磁场方向变化后给出相应控制信号，无刷控制器根据此信号控制着上3路与下3路功率管的导通与截止。有刷电机、无刷电机的比较有刷电机与无刷电机的通电原理上的区别：有刷电机是由炭刷与换向器进行机械换向，无刷电机是靠霍耳元件感应信号由控制器完成电子换向。有刷电机和无刷电机的通电原理不一样，其内部结构也不一样。对轮毂式电机而言，电机力矩的输出方式（是否经过齿轮减速机构减速）不一样，其机械结构也不一样。1、常见高速有刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由内置高速有刷电机心、减速齿轮组、超越离合器、轮毂端盖等部件组成。高速有刷有齿轮毂式电机属于内转子电机。2、常见低速有刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由炭刷、换相器、电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速有刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。3、常见高速无刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由内置高速无刷电机心、行星摩擦滚子、超载离合器、输出法兰、端盖、轮毂外壳等部件组成。高速无刷有齿轮毂电机属于内转子电机。4、常见低速无刷电机的内部机械结构。这种轮毂式电机由电机转子、电机定子、电机轴、电机端盖、轴承等部件组成。低速无刷无齿轮毂式电机属于外转子电机。