[其他]自行鞋

说明书

自行鞋系一种不耗燃料的微型代步器械，它能把人对鞋的压力转化为鞋轮的驱动力。

自俄国农奴阿尔塔莫诺夫发明自行车一个半世纪以来，经过反复改进完善，自行车已成为深受欢迎的主要不耗燃料代步器械。但是，随着科学技术的发展，自行车的使用和保管已遇到麻烦，特别是人们生活水平提高，燃料动力车的改进和增多，街道上挤满各种车辆，坐两轮自行车的不安全感与日俱增，发达国家的人们对两轮自行车已逐渐冷淡，如何改进自行车，使之具有竞争力，重新成为人们都欢迎的代步工具已提到日程上来。自行车的改进，目前各国有向大型和小型两方面探索，欧、美、日有人把两轮自行车加上一、二个轮及流线型车厢，扩大为自行轿车，以提高它的稳定、安全和舒适程度。但体积、重量、经济实用等问题是它的用途及发展的阻力。各国也有把自行车尺寸缩小的浓度，但轮子等尺寸的缩小却使自行车的稳定、安全和舒适程度都降低了，从而限制了它的发展前途。有人干脆在鞋子上装上轮子，制成溜冰鞋及带飞轮的滑行鞋等。但动力和速度不令人满意，也不可能成为代步器械。

在信息社会中速度至为重要。为了人们有一种随身代步器械，行走轻便快速，方便工作、学习，有利健康，本发明者研究了自行鞋。

自行鞋的主要机械原理是把踏面与鞋轮间的位能转化为鞋轮的驱动力。这在某种意义上来说，其驱动原理与自行车相同，即都能将人脚的压力通过机械的位能变化转化为轮子的驱动力，不同的是：自行车有坐位，一部分重力通过坐位压在无驱动作用的车体上，仅有一部分重力通过脚压在脚踏上产生轮子驱动力。而踏自行鞋不仅能将人体全部重力都转化为轮子驱动力，并且能充分利用人的跨跳能力和后蹬力前进。

自行鞋分左右两只，每只分鞋履及机械两部分。这两部分通过踏面连接在一起。鞋履外形与功能除与一般鞋相同外，还有携带与控制机械部分运转的作用。机械部分由力转化系统组成，每只鞋有前后数个各自独立的力转化系，把人的压力转化为鞋轮驱动力。

据力转化系统不同，自行鞋分为齿动及液动两个类型。

齿动自行鞋和液动自行鞋分别由齿轮传动装置，液压传动装置把人的压力与地面的反力引起的踏面与鞋轮间的位能变化转化为鞋轮驱动力，它们的力转化机构可以是多种多样的。如图1、图2、图6即是自行鞋的一些雏形图例。图2是图1、图6的齿轮传动力转化简图。图4是图3的齿轮传动简图。图5是图3的液压传动装置简图。图7是图6的液压传动回路简图。图8是图5、图6的液压传动回路简图。图中：1、为踏面。2、为垂架。3、为摆架。4、为齿杆。5、为主动齿轮。6、为变速箱。7、为鞋轮。8、为油泵。9、为油马达。10、为油箱。11、为蓄能器。12、为单向阀。13、为油缸。14、可调节流阀。其中，图24为圆弧齿杆。图44为只能向一侧弯曲的齿杆（在此称之为“虾链”齿杆）。图5.13为多级式柱塞油缸。

在齿动自行鞋中：

L＝βiRη_l（1）

图2 P_驱＝ (Wlr)/(r₂iR) η_mCOSα（2）

图2 P_驱＝ (WR)/(iR) η_mCOSφ （3）

式中：

L-一个驱动系的驱动行程。

β-齿杆与主动齿轮的切点在主动齿轮上移动的弧度。

i-变速箱速度比。

R-鞋轮半径。

η_l-行程效率。

P_驱-鞋轮驱动力。

W-人对踏面的压力。

l-摆架臂长。

r₁-主动齿轮半径。

r₂-圆弧齿杆半径。

η_m-机械效率。

α-压力与摆架垂面的交角。

p-压力与主动齿轮轴心沿轨道移动方向的交角。

液压传动自行鞋性能的主要参考公式如下：

P_驱＝ (（F₁-F₂)q_m)/(2πR) η_m（4）