[发明专利]侧槽凸轮伸缩脚踏杆的省力装置

说明书

本发明属脚踏传动的省力装置，特别是脚踏三轮车传动的省力装置。

脚踏三轮车在我国应用，大约有四五十年的历史，几十年来它不论在短途货运及客运，都起到了不可否定的积极作用。这种适宜于中老年人、妇女及幼儿身心健康，安全舒适、不耗费能源、无噪音及空气污染，非机动车区域无可顶替可省力的运输工具，为何得不到如同机动三轮车一样规模发展的趋势？在部分城市它的短途客运，又为何陷入被取缔的误区？这应成为我们现时考查和研究的新课题。对课题的理解和认识，必须对传统脚踏三轮车的传动型式，进行实质的检查、审查和分析，从而探讨脚踏三轮车新的发展前景。

传统脚踏三轮车传动的型式，属于利用简单机械杠杆的原理，采用左右180°对装脚踏杆的旋转结构，通过人体的左右脚踏力、而获得省力传动的过程，其中脚踏杆为杠杆的动力臂，脚踏旋转中心轴为杠杆的支点，脚踏链轮的节园(分度园)半径为杠杆的阻力臂。利用杠杆平衡条件的等式、验算出的法则即：“要使杠杆平衡，动力臂是阻力臂的几倍，动力就是阻力的几分之一”(选自《初等物理》)，可求出传统脚踏三轮车其脚踏结构的省力数据。传统脚踏杆长180毫米、脚踏链轮节园半径为72.85毫米，180毫米÷72.85毫米≈2.47倍，2.47分之一约为40％，40％为180毫米动力臂平衡72.85毫米阻力臂的用力，省力则为；100％阻力(运载力)-40％平衡力＝60％。传统脚踏传动结构省力60％，虽然是一个十分可观的数据，但我们必须认识清楚杠杆动力臂的概念，杠杆中的动力臂是指：“从支点到动力的作用线的垂直距离”(选自《初等物理》)，通过这一概念，结合传统脚踏传动结构解释应为：脚踏作用力的方向与脚踏中心形成的垂直距离，则为脚踏杆的有效值，根据有效值概念分析，传统脚踏传动结构的省力60％，正确理解应为、脚踏杆有效值的省力。

以传统脚踏传动结构的三轮车及自行车，其脚踏结构在整个脚踏的旋转中，左右脚踏杆并不是随时都具备动力臂的有效值。由于人体脚踏作用力的方向是由上至下，所以脚踏杆只能通过脚踏的上前方至下前方，左右交替地发挥动力臂的有效值。当脚踏杆正处在左右交替的位置时，即与脚踏中心的水平垂线重叠的动态位置时，由于它的左右脚踏杆作用力的方向与脚踏中心的垂直距离均为0，所以它的左右脚踏杆动力臂也均为0，在该动态位置，脚踏杆存在着左右交替的阻力。对于这种阻力的认识，脚踏三轮车及自行车在平地运行、或运载重量范围合理的情况下，我们很容易熟视无睹，这是由于有效动力臂的脚踏旋转，通过脚踏链轮与后滚轮轴上的飞轮，有四倍的传动比、所产生的脚踏惯性，在以上情况下受不到限制所以被隐盖。我们从爬坡的实践中观查、研究，脚踏自行车在爬坡的实践中、感觉十分费力，特别是脚踏三轮车在爬坡的实践中、大多数是人工拖车爬坡，人工拖车爬坡的过程，是一种无省力的人工拖动力的过程，在这时我们可以分析，能省力的传统脚踏三轮车爬坡，为什么还不如无省力的人工拖车爬坡呢？这是由于坡面的斜度使重物下沉(物理中称地球的吸引力)，不仅限制了传统脚踏杆有效动力臂的脚踏惯性，当脚踏杆左右旋转交替时，这种使重物下沉的作用力，而且能使后滚轮通过飞轮给脚踏链轮以反作用力，从而使传统脚踏传动结构在这种动力臂等于0的位置时，脚踏杆的动力臂小于脚踏链轮节园半径的阻力臂，即成为物理中所指的费力杠杆结构，这就是能省力的传统脚踏三轮车爬坡，不如无省力的人工拖车爬坡的道理。当脚踏三轮车的运载重量，限制了脚踏杆有效动力臂的脚踏惯性，脚踏杆在左右旋转交替时存在的阻力，同样的道理能使、传统脚踏传动结构成为费力杠杆的结构。

通过以上实质的检查、审查和实践的分析，我们能明确的认识传统脚踏传动结构，脚踏杆存在着左右交替的阻力，这种存在的阻力，不仅不能给脚踏传动带来省力，当脚踏旋转在失去惯性的条件下，而且使传统脚踏传动结构成为费力的脚踏传动结构。