CN1079512C - 一种杠杆传动省力机构 - Google Patents

Abstract

本发明杠杆传动省力机构是由一对以上对称的曲柄滑块机构组成，以连杆为杠杆压动重物曲柄转动，杠杆支点即滑块跟随作直线往复滑动，使杠杆重臂作功时变短不作功时变长，达到省力的目的。用本发明作有距离间传递动力机构或代替传动轴、链传动、带传动等与原传动相比，能省一倍以上动力，其带来的经济效益和节约有限能源、减少环境污染等社会效益影响巨大，是车辆和其他机械作传递动力的新型理想传动机构。

Description

一种杠杆传动省力机构

本发明涉及机械传动，具体说是把杠杆原理运用到四杆机构中将杠杆作为传动机件。

已知机械传递运动和动力的方式很多，如带传动、链传动、齿轮传动、轴传动等。在这些机械传动中，其轴和传力构件尺寸大小都是固定不变的，也就是说在原动力和传动比一定的情况下，传递的动力和速度也是不变的，因此不能达到在传动比相同的情况下，用同样的力使传递的运动和动力增加，在传递相同的运动和动力的情况下更省力。

在先专利申请CN1143587A公开一种杠杆传动自行车，这种传动机构是四杆机构中的曲柄摇块式的，其杠杆支点(摇块)是不移动的，虽说较链传动从结构上能省点力，但仍没有大的突破，不能实现成倍省力。

本发明的目的是提供一种可移动杠杆支点来变动重臂的杠杆省力传动机构，达到和其他传动机械相比，在传动比相同的情况下用同样的动力使其传递的运动和动力增加，在传递相同的运动和动力的情况下更省力。

本发明的目的是这样实现的：众所周知，杠杆有四两拨千斤的作用，在很多机械中被采用，如滑轮、带传动、链传动、齿轮传动等，实际上都是杠杆原理的具体运用，但是在这些传动中力臂、重臂和支点的距离都是固定不变的，其传递的力也是定值的。本发明是将杠杆原理用到四杆机构的曲柄滑块机构中，通过主动曲柄转动带动杠杆(连杆)以支点(滑块)为圆心上下摆动，来压动从动曲柄转动。因杠杆的长度是不变的，故支点只能移动才能实现主动曲柄和从动曲柄的转动，由于主动曲柄长，向前转动带动杠杆移动的距离不断变长，而被杠杆压动的从动曲柄短，重臂移动的距离不断变短，根据杠杆原理：重量×重臂＝力×力臂，在重量和力臂不变的情况下，杠杆作功时重臂变短，不作功时(回转)重臂变长，因而可以达到省力。以链传动为例，假设大链轮半径为240mm，小链轮半径为80mm，其传动比为3，同时可以省3倍的力，以大链轮相同半径的曲柄滑块机构240mm的原动曲柄为垂边，斜边连杆长度取600mm，底边机架长度为510mm即为直角三角形，从斜边连杆(杠杆)向下400mm处作平行于原动曲柄的平行线相交于底边，就得到二个相似三角形，根据有一边平行的相似三角形对应边成比例的关系得到平行边长为80mm交于底边机架距曲柄轴长为340mm，以80mm为从动曲柄长，底边架机距原动曲柄轴340mm处为从动曲柄轴，就得一杠杆比为3。此时从动曲柄与小链轮的省力完全一样，如以传动比为3的齿轮相匹配，其运动速度也完全一样。向前转动原动曲柄与机架重叠，必然杠杆也压动从动曲柄与机架重叠，此时杠杆支点在机架上向前也移动了240mm，而杠杆力点到支点的距离(力臂)不变，还是600mm，杠杆支点在机架上移动到600mm-240mm＝360mm，也就是距从动曲轴360mm-340mm＝20mm处，从动曲柄重点只移动80mm，此时重臂为80mm+20mm＝100mm，得杠杆比为600mm÷100mm＝6倍，也就是说可以比链传动多省一倍的力。下面详细叙述实现的技术方案。

所述杠杆传动省力机构，是将一对相同曲柄滑块机构方向相反错位对称垂直置于同一曲轴上，使相连曲轴的两个机架在同侧的同一平面上，在两机架(也可合并为一根)上相同的距离，再安装一根平行曲轴，第二对曲柄的长度要在第一对曲柄转至上下死点两根连杆也到上下死点时，开始接触第二对曲柄上下端曲柄臂，曲柄臂被杠杆压着可以转动，其第二根曲轴距第一根曲轴的距离要大于第二对曲柄单根曲柄的长度，同时还要大于第一对曲柄的长度减去第二对曲柄的长度；相同两根连杆的长度要大于第一对曲柄之和减去第二对曲柄单根之差所得长度，同时还要大于第一对曲柄一根的长度加两根曲轴之间的距离。以两根连杆分别为一对杠杆，曲轴滑块机构一对曲柄上相同距离两点连接连杆的铰链为力点，机架中间一对曲柄两端的曲柄臂为重点，滑块为支点，直线机架为支点的滑轨支承梁，组成一对杠杆传动机构。除机架中间一对曲柄的曲轴安装在直线机架上外，也可低于或高于机架安装；除两对曲柄垂直于机架来决定杠杆的长度外，还可两对曲柄竖直平行于机架的任何角度决定杠杆的长度。

图1所示是主动曲轴O₁与从动曲轴O₂平行，主动曲柄1、6和从动曲柄3、8平行转至垂直于机架4时的瞬间示意图。此时曲柄1、6和曲柄3、8是互相平行垂直于机架，形成瞬间两个直角三角形，得 $\frac{\mathrm{BC}}{\mathrm{AC}}=\frac{{\mathrm{BO}}_1}{{\mathrm{AO}}_1}=\frac{\mathrm{EF}}{\mathrm{DF}}=\frac{{\mathrm{EO}}_2}{{\mathrm{DO}}_2}$ A和B处于上死点位置，C和E处于下死点位置。当原动力使曲柄1、6转动时，杠杆力点A、D随之转动，带动杠杆2和抬动杠杆7以滑动支点C、F为中心分别上下摆动，同时拉动滑块支点C和推动滑块支点F在滑轨5、9上前后滑动，杠杆2就压动曲柄3、8的曲柄臂重点B、E绕曲轴O₂转动(杠杆可以压在曲柄臂重点上，也可以将曲柄臂重点做成可转动的，让杠杆穿过曲柄臂重点可以在其上滑动和压动曲柄转动而自身不转动)，这段时间虽然力点A、D、重点B、E和支点C、F都在移动变化，但杠杆的长度，即“力点”到“支点”的距离——“力臂”始终不变。设驱动物件的重量不变，按杠杆原理：重量×重臂＝力×力臂，要使杠杆瞬间平衡，就只有力在随重臂不断变化。因曲柄1、6和3、8的转动方向一致，曲柄1、6比曲柄3、8长，曲柄1、6转动的轨迹圆比曲柄3、8转动的轨迹圆大，当曲柄1和杠杆2力点A向前向下从上死点转向下死点时，杠杆滑块支点C也一起向前滑动，由于杠杆力点A的移动距离大，杠杆压动重点B的移动距离小，B到C的距离变小，重臂变短，当曲柄1转到与机架的支点滑轨5成一直线时，重臂最短。与此同时曲柄6被带动从下死点D向后向上转到上死点，杠杆7跟随向上移动。曲柄3和重点B在被向下压的同时也使曲柄8和重点E向上转动，这段时间由于没有力作用杠杆7上，杠杆7不起作功作用，是空行程，杠杆7会在曲柄臂重点E的靠动下，使其后段在滑块F中间滑动，滑块F也会同时在固定滑轨9上转动和前后滑动，直到杠杆7到达上死点的位置，动力再使柄6和力点D从上死点向下死点压动杠杆7向前向下移动，杠杆再压动重点E使曲柄8向前向下转动，同时曲柄1力点A和曲柄3与重点B也会随之从下死点向上死点转动，带动杠杆2向后向上移动，这样杠杆2、7交替往复压动曲柄3、8如此周而复始转动。由于曲柄1、6向前向下转动时杠杆2、7压动曲柄3、8时使重臂BC和EF变短，而曲柄滑块机构的力臂AC和DF和重量都是不变的，从而达到省力的目的。

所述杠杆传动省力机构是将上述曲柄滑块机构的杠杆2、7的后端分别固定在滑块支点C、F上，滑块支点C、F能在滑轨5、9上转动和移动，杠杆2、7后端只能随滑块C、F前后移动和上下摆动，如图2、3所示，为了使杠杆2、7向下压动曲柄3、8的曲柄臂重点B、E在力点从下死点向上死点杠杆从下向上运动时能超过杠杆，将杠杆A、D点到达下死点位置时使杠杆2、7向外侧或向上弯曲，直到A、D点向后运动到杠杆2、7在一个平面后，再恢复杠杆直状，向上其弯弧高度要根据两曲柄的长短，两曲柄的中心距及杠杆的长度来确定，向外侧弯只要错开B、E曲柄臂重点即可。为了使曲柄3、8的曲柄臂重点B、E到达上死点时能有效接触杠杆2、7被压到下死点时又能完全脱离杠杆，可将曲柄1、6的曲轴O₁升到高于O₂，使O₁与滑轨5、9在同一直线上并高出曲柄3、8的曲轴O₂。

还可将上述曲柄滑块机构中的杠杆2、7做成直的，为使杠杆力点A、D从下死点向上运动到与支点轨道5、9在一条直线上这段时间曲柄3、8的曲柄臂重点B、E能超过杠杆2、7，可将曲柄臂重点B、E做成活动的加个弹簧，由凸轮靠动伸缩；也可以在曲臂，重点B、E到达上死点时，让其伸起挡住杠杆，被杠杆将其压动到下死点，当到下死点时使曲臂B、E缩进或倒下不挡住杠杆，杠杆2、7可以越过曲臂重点B、E继续运动，(如图4所示)还有其它很多方法来达到杠杆受力压动时曲臂就起作用，杠杆没有力作用时曲臂就不起作用，杠杆可以超过曲臂。

所述杠杆传动省力机构，是在上述图1或图2、图3、图4杠杆传动机构基础上，对称增加一对以上相同对称的杠杆传动机构，使其达到更省力，增加对数越多，使杠杆压动的从动件转动就越均匀，并且可使杠杆始终轮流处于重臂最短情况下工作，达到最省力，而且有几组杠杆同时压动减轻了单个杠杆所受的力，如图5，在O₁、O₂曲轴上增加与曲柄1、6和3、8相同的曲柄10、14和12、16与杠杆2、7相同的杠杆11、15与支点滑轨5、9相同的滑轨13、17，使曲柄10、14分别与杠杆11、15的力点G、K相连，支点滑块J、M分别支承在滑轨13、17上，杠杆11、15压动重点H、L转动。因两对力点曲柄互相垂直，只有一对曲柄到达水平位置时即压动力很大时，另一对曲柄杠杆才开始起压动作用，所以更省力。此外为了更省力，还可在前述条件下，尽量将杠杆缩短使支点接近曲轴O₂，在主动曲柄90-0°向前转动时，使压动曲柄的转角小于主动曲柄转角，压动曲柄可以小于下死点距离，也可以长于上下死点距离(省力小)，其杠杆压动重点的脱离位置提前到前下方(曲柄短)或两根杠杆转至一个平面开始到后上方(曲柄长)。

所述杠杆传动省力机构，是在上述图2或图3、图4、图5杠杆传动基础上，再增加一级以上杠杆传动机构，使其变成多级杠杆传动机构，达到更省力的目的，且可减小杠杆刚度减轻重量；而且从第二节起可以向上或向下转向拐弯。如图6把从动曲轴O₂的曲柄3、8加长(加长度主要取决从动曲柄的长度和机构的运动空间，也可比从动曲柄短或一样长)，或在O₂曲轴上增加另外对称曲柄。在加长的曲柄10、14的G、K点连接杠杆11、15的力点，在支点滑轨5、9同一平面的延长线上做对应杠杆11、15的滑块支点J、M的滑轨13、17，杠杆11、15压动二级从动曲柄12、16的曲臂重点H、L转动。

上述杠杆传动机构传动从动件力的大小和速度都是不均均的，但仍何内燃机、风力机等，最明显的是人蹬自行车、三轮车及缝纫机等，其传动力的大小和速度也是不均匀的，但利用惯性、提高转速增加力的作用点是可以克服的，根据上述杠杆传动机构，将一对以上杠杆的力点套装在转动动力机器的相应对数转动曲轴上，让杠杆重点压动需要传动的从动件对应的曲轴上，就可实现杠杆省力传动。为了减少运动件的磨擦损耗，杠杆的力点连接、重点压动和支点的滑动及摆动均应安装轴承。因省力大小与原动件连接杠杆力点的曲柄和杠杆压动曲柄的长短及杠杆力臂和重臂的长短有关，因此，确定杠杆传动机构及级数应根据原动件和从动件的大小、之间距离、空间等条件来决定。该传动机构适用于各种转动动力的有距离传动。

下面以几个具有环保特点的设备和装本发明的技术方案作一介绍，其它机械按上述方法和参照下述方法就能实现。用在发电设备上，特别是水力和风力发电上，以风力发电为例，在同样高度大小的桨叶条件下，不仅能使发电量增加，而且可以利用杠杆传动机构的特点降低增速机和发电机的高度，从而降低造价。将2对以上和一级以上杠杆传动机构的杠杆力点用轴承装在叶片转子的曲轴上，在桨叶转轴的下方顺塔架或竖直安装杠杆传动机构，把杠杆作为传动省力机械压在增速机轴的曲轴上，增速机和发电机可安装在塔架的中下部。因为一般风力发电的塔高都在35米以上，叶片直径也在30米以上，所以有充分的空间和条件增大很多动力。其支点运动支承梁可加罩或加刷去尘并加润滑油。同样道理也适用于水能、火能、潮夕能等发电。

所述杠杆传动机构用于内燃机、电动机等作传递动力，将四对以上和一级以上杠杆传动机构的杠杆力点安装在变速器输出轴的曲轴上，或者直接安装在内燃机曲轴和电动机转轴曲轴上，将内燃机或电动机横置(也可以顺置)，由内燃机曲轴上齿轮或电动机转轴上齿轮、或者二者变速器输出齿轮直接传动杠杆传动机构第一级曲轴上齿轮，杠杆传动机构最后一级传动从动件。如各种机器、农业机械、建筑机械和车辆等。以杠杆传动电动汽车(包括太阳能汽车)为例，将电动机和变速器横置安装在汽车前部，由变速器输出轴齿轮传动第一级杠杆传动机构的曲轴来代替传动轴，根据汽车的长、宽、高和时速决定杠杆要省力的倍数，选配电机马力大小，杠杆最后一级重臂压动后桥差速器主传动齿轮曲轴，使汽车行驶。采用了杠杆传动的电动车，在相同的条件下(同一厂家生产的同一型号汽车)，不仅能使行驶里程成倍增加，同时延长了充电时间，节约费用，有利于环保车的推广。将太阳电池接充放电控制器，充放电控制器再分别接蓄电池(起停车充电和没有阳光时开车用电)和电动机(如采用电交流还要在前加变换器)，再如上所述接变速器和杠杆传动机构。由于目前太阳电池的变换率太低(10-12％)，所得动力不大，加装本发明能提高动力有利于太阳能车的应用推广。

所述杠杆传动游船，根据船的大小将一个或几对手摇或脚蹬装置安装在船头，与一对或两对多级杠杆传动机构第一级杠杆力点相连，杠杆传动动机构分别安装在船的两边内侧夹层里或中间仓内，后面还可安装几排手摇或脚蹬装置，都用链条和相同齿数链轮与第一排曲轴相连，以增加第一级杠杆传动的动力，达到更省力的目的；杠杆传动最后一级压动推进器。为了提高船速，除了在最后一级杠杆传动机构加变速器或用大链轮传动小链轮带动推进器外，载重轻的船也可在船的两边安装吃水浅的相同多对叶片推进器，由变速器输出轴或小链轮轴传动相同链轮带动，使其转速一致，船能行进得更快。

所述杠杆传动自行车，是将自行车链轮链条传动机构去掉在中轴位置装杠杆传动机构原动件曲轴和左右曲柄，在两边左右曲柄脚蹬轴的里侧各用轴承装左右杠杆的力点，外侧装左右脚蹬(脚蹬和杠杆力点也可以不在同一轴上，可上下前后错开，具体要根据车轮大小和传动比和人的腿长短及用几对曲柄而定)，平叉由两条扁状钢直伸向后轮后部，组成杠杆支点支承梁，安装后轮轴部位做成向上弯曲的半圆形，宽度略比后轮轴轴承宽，可以卡紧轴承的轴承座，向下有上轴承卡子的螺丝孔，从后轮轴轴承座伸向后部的杠杆支点支承梁做成槽钢状，左右两边外侧还各有一条槽钢相对，后端焊接在一起，弯幅以不挡住杠杆和后轮轴曲柄臂运动为准，因杠杆支点支承梁的受力最大，可在后端接个支撑杆与车架后接头连接或加强衣架与其相连。杠杆断面呈圆形或纺锤状，两根杠杆后端支点各有两滚轮或轴承支承在两条槽形支承梁上，可以在槽形轨道上前后滚动和转动。支点和支承梁也可做成其它形状，只要达到上述目的就行。后轮轴上装在先发明的《自行车行星齿轮变速器》，车轮幅条装在变速器壳的两边周边上，在后轮轴上变速器的左右两边各装一个轴承，将装好的变速器和车轮及轴承的后轮轴两端再装上压动曲柄和曲柄臂，左右曲柄臂上各有一个滚动轴承，将后轮轴上左右轴承卡入左右平叉轴承座内，用螺栓把轴承盖固定紧，使左右杠杆压在后轴轴曲柄臂上的轴承外圈上或滚子上。本方案适合各种规格型号的自行车，可根据车轮直径大小和自行车类型来决采用一对还是2对、一级还是多级杠杆传动机构，采用一对杠杆传动机构时，为了使起步更轻松和平时蹬力均匀，也可把曲柄上的脚蹬提前或延后90°角。还可改装成三轮车、四轮车和机动车或机动与人动的混合动力车。装在摩托车上就是杠杆传动摩托车。杠杆传动机构外还可加装盒罩密封，防止污物和灰尘影响运动部位。

采用了本发明的传动机器，不仅能成倍省动力，节约能源，减少环境污染，降低使用费用，而且还因为能用较小动力传动较大扭矩，有利于加快环保能源(如风能、太阳能等)的广泛开发利用。特别是不用能源，纯环保的人力车，其动力大小和速度都是不断变化的，更适合简单的杠杆传动机构，利用省力的特点，开发出多种用途多种样式的自行车、三轮车和四轮车等。

下面结合附图和部份较简单车辆，应用杠杆传动机构的实施例对本发明作进一步说明。

图1是曲柄滑块杠杆传动机构示意图；

图2是杠杆向上弯曲柄滑块杠杆传动机构示意图；

图3是杠杆向外侧弯曲柄滑块杠杆传动机构俯视示意图；

图4是活动曲柄臂曲柄滑块杠杆传动机构俯视示意图；

图5是两对曲柄两对杠杆4个滑块的杠杆传动机构示意图；

图6是二级曲柄滑块杠杆传动机构示意图；

图7、图8是本发明应用在自行车上的示意图；

图9、图10是本发明装在电动自行车上的示意图；

图11、图12是应用本发明的双人蹬动三轮车示意图；

图13、图14是应用本发明的低重心三轮车示意图；

图15、图16是应用本发明的三人蹬动三轮自行车示意图；

图17、图18是应用本发明的载货双人蹬动三轮车示意图；

图19、图20是应用本发明的椅子或微型三轮车示意图；

图21是应用本发明的车把和车座可前后移动的上山下山自行车示意图；

图22是应用本发明的太阳能电动车示意图；

图23、图24是应用本发明的双人蹬动三人三轮车示意图；

图25、图26是应用本发明的人蹬电动双动力、四轮车示意图；

图27、图28是应用本发明的四人座人蹬机动双动力车示意图；

图29、图30是应用本发明的环保游览观光自助车示意图。

实施例1

杠杆传动自行车。图7、图8是26“自行车主视和俯视示意图，采用26”自行车的前后车轮、车把、前叉、车座和制动装置等零部件，将后轮轴换成在先申请的《自行车行星齿轮变速器》13，即在后轮轴12中间增加一个行星架和至少一根行星齿轮轴，在行星齿轮轴上活套一个行星齿轮，在后轮轴上行星齿轮轴的同侧装与行星齿轮常啮固定连于后轮轴支撑架(立叉)11上不转动的其轴心线与后轮轴重合的大内齿轮，还在行星齿轮轴同侧的后轮轴上活套与行星齿轮常啮配套的带棘齿机构的副轴齿轮。在后轮轴支撑架11与大内齿的连接处之上用轴承装将整套齿轮都包于内的变速器壳，变速器盖通过副轴与副轴齿轮固连，与变速器壳一起将变速齿轮封闭起来并随副轴齿轮一起转动，变速器壳左右周边安装后轮幅条，后轮轴12两边套上密封轴承在两端安装对称的一对计算好的曲柄10、15和曲柄臂，曲柄臂上套装滚轮9、14，把左右平叉8从后轮轴12前各接一根扁平梁支点支承梁17，并在后轮轴位置做有向上弯的半圆形卡轴承槽，向后直线延伸至后轮外边，左右支点支承梁17和平叉8可以是水平位置，也可以是平叉一头高，支点支承梁一头低，也就是中轴可以高于后轮轴，即中轴3和后轮轴12及左右支点16、18在同一直线平面上，也可后轮轴低于中轴和左右直线支承梁，但必须后轮轴一对曲柄平行于中轴一对曲柄。再在左右支点支承梁17的左右外侧加一根相同的支点支承梁，前端伸至后轮轴稍后，上下用U字梁与接平叉8的支点支承梁17焊在一起，U字形两叉宽度比后轮轴曲柄臂10、15宽一点，让杠村6、7压动曲柄臂滚轮9、14能在中间转过，其高度以不碰杠杆为准；后端左右两边四根支点支承梁用横梁焊在一起，在左右支点支承梁16上杠杆到达上死点开始压动后轮轴曲柄臂滚轮转动位置各再接一根支撑与后轮轴上方支点支承梁的支撑架(立叉11)共焊于车架后接头上，共同支撑后轮和杠杆压动后轮前进的重量，然后把后轮轴(包括车轮和变速器)两边的密封轴承卡在支点支承梁的半圆形轴承座内，下面用轴承座盖固定牢；再把左右杠杆6、7从前端各穿过杠杆支点16，杠杆后端一比支点孔大的突缘把支点卡住不让其滑过，为使杠杆在支点上滑动磨擦力更小，也可套装轴承，支点两边各有一个滚轮(轴承)，把左右杠杆后端支点16、18左右滚轮分别放入左右杠杆支点支承梁17的夹轨道上，使其支点能在支点支承梁上前后，自由滚动和随杠杆上下转动；把左右脚蹬轴加长，在里侧用密封轴承装上左右杠杆6、7的力点，再把脚蹬轴拧在曲柄2、4上，为了使起步和后轮轴曲柄臂滚轮14及曲柄4上的杠杆力点5到达上死点时蹬起来能使上劲轻松，可将曲柄2上的脚蹬1提前90°角，同理曲柄4的脚蹬也提前90°角，脚蹬转动半径还可大于或小于曲柄半径(包括有0～90°提前角)。

蹬动脚蹬1，曲柄2、4就会统中轴3转动，拉动杠杆力点5向前向下运动，杠杆7随之向前向下运动，带动杠杆支点18，在支点支承梁17上向前滚动，从而压动后轮轴臂滚轮14向前向下运动，使后轮轴12转动，通过变速器13增速后使后轮快转，驱动自行车前进。还可将变速器13的行星齿轮改成二个以上从小到大连于一体的塔形行星齿轮，把副轴制成锥形与变速器盖相连并套装于后轮轴上，锥形副轴上有一条与锥形面一致的渐开斜槽，斜槽内装有高出副轴表面与单个副轴齿轮内轮配合的滑块和弹簧，在锥形副轴上活套内齿相同的从大到小的与行星齿轮分别对应配套按传动比计算好的单个副轴齿轮，做成自动变速器。利用自行车骑到一定速度滑块的惯性压缩弹簧滑动换档的自动变速自行车。为了保证杠杆传动机构的清洁，可在自行车两边加盒罩把杠杆传动机构封闭起来。

实施例2

杠杆传动电动自行车。制造加工装配方法同实施例1，图9、图10是杠杆传动电动自行车主视和俯视示意图，1、车架；2、电动机；3、电动机齿轮；4、传动杠杆力点大齿轮；5、蓄电池；6、曲轴(中轴)和棘轮；7、左曲柄；8、左脚蹬；9、后轮中间支撑架(平叉)、10、左上杠杆(共两对对称杠杆力点在大齿轮互相垂直的直径上图中未画出)、11右下杠杆压动的后轮轴曲柄；12，行星齿轮变速器；13、顺风、下坡或好路面骑行给蓄电蓄充电的发电机(充电方便的地方也可不装发电机)；14、左上杠杆压动后轮轴曲柄；15、右边杠杆支点支承梁；16、左上杠杆滑动支点；17、左边杠杆支点支承梁；18、右下杠杆滑动支点。该实施例也可改装成其它机动自行车或摩托车。

实施例3

双人蹬杠杆传动三轮车。采用22″或20″车轮，把中轴升到比后轮高30-80mm，后两轮轮距在800mm左右，适合老两口出门代步或锻炼活动用。图11图12是双人蹬三轮车主视俯视图，图中1、车把；2、车架曲轴支承座(中轴)；3、车座；4、二级杠杆传动曲轴座5、座椅；6、二级杠杆动大齿轮轴；7、小齿轮和后车轮轴(两齿间有中间导向轮)；8、物品箱；9、二级杠杆传动滑动支点；10、支承于车架曲柄曲轴；11、双人蹬脚蹬；12、后轮；13、车架；14、二级传动杠杆；1 5、二级杠杆传动支点支承架；16、二级杠杆传动压动主动大齿轮曲柄臂滚轮；17、一级杠杆传动滑动支点；18、一级杠杆传动二级曲柄曲轴；19、一级和二级杠杆传动支点支承梁；10、一级杠杆传动压动曲柄；21、一级传动杠杆。该实施例也可采用单级杠杆传动用链轮链条增速；加装车蓬防雨防晒，还可在第一级曲轴上加装电动机传动，改装成电动助力车。

实施例4

低重心单人三轮车。可采用20″、22″、24″和26″车轮，还可加车蓬防雨防晒，也可加玻璃钢罩挡风寒，可作为老年人用车，加大传动比提高车速可作单人交通工具。图13、图14是单人低重心三轮车主视、俯视示意图，图中1前轮、2前叉、3车架斜梁、4一级杠杆传动曲轴、5车把、6二级杠杆传动曲轴、7座椅、8大小齿轮增速和中间导轮传动副、9物品箱、10曲柄脚蹬、11后车轮轴、12车架、13二级杠杆传动滑动支点、14二级杠杆传动支点支承架、15二级杠杆传动杠杆、16二级杠杆传动压动大齿轮曲柄滚轮、17一级杠杆传动滑动支点、18一级杠村传动支点支承架、19二级杠杆传动曲柄、20传动二级曲柄的一级杠杆压动曲柄、21一级杠杆传动杠杆。还可改装成电动车或电动助力车。

实施例5

三人蹬杠杆传动三轮车。图15图16是三人蹬动杠杆传动三轮车主视俯视示意图。图中1车把、2车架、3杠杆传动曲轴曲柄脚蹬、4杠杆、5车座、6扶手、7二级杠杆传动曲轴曲柄脚蹬、8二级杠杆压动大链轮曲柄、9大链轮、10链条、11二级杠杆传动支点和支点支承梁、12后轮轴和小链轮、13物品箱。

加上活动车蓬，该车可作为三口之家出游的交通工具，也可作为自助客运三轮。

实施例6

双人蹬杠杆传动货运三轮车。图17图18是双人蹬动货运杠杆传动三轮车主视俯视示意图。图中1双人车座、2双人蹬脚蹬曲轴曲柄、3一级传动杠杆、4二级杠杆传动曲轴曲柄、5一级杠杆压动曲臂、6一级杠杆滑动支点、7一级杠杆支点支承梁、8二级传动杠杆、9二级杠杆压动曲臂、10二级杠杆传动滑动支点、11二级杠杆支点支承梁、12增速大链轮、13传动链条、14增速小链轮、15后轮轴。

实施例7

椅子式微型三轮车。图19图20是该车的主视俯视示意图，图中：1前轮、2脚蹬、3前叉、4车把、5车架上梁、6脚蹬曲柄、7一级杠杆传动、8车架和杠杆支点支承梁、9二级杠杆传动、10三经杠杆传动、11椅子、12变速大齿轮、13大齿轮杠杆压动曲柄、14中间变向导轮、15后轮轴上变速小齿轮、16后轮、17物品箱、18杠杆支点支承梁。为了减小变速器体积，也可采用压动曲柄传动较大齿轮，再传动内齿，通过行星齿轮传动中心轮和后轴转动，行星架固定不动。

主要技术参数：总长1100-1300mm，宽(后轮与座椅和车把)400-550mm左右(最宽不超过自行车车把宽度)车把高600-700mm，座背高700-900mm(人站在地上可以从后跨到椅上，上车非常方便)、椅子座高500-550mm(一般椅子高)前轮直径150-200mm，后轮直径200-300mm。第一级传动曲轴上可加装电机或清洁燃发动机传动，后轮两边车架上放蓄电池或燃料箱，最高时速不超过25公里，还可在车上加装车蓬，将骑车人和车罩住。

实施例8

车把和车座可前后移动能上山下山的自行车。该车特点是把前叉锁母上段改成可前后转动的关节式上面再装车把立管，为了增加固定的稳定性，在关节下外再固定两片圆弧形轨道，轨道上有几个车把前后调节管口(孔)车把和立管既可以以关节为中心前后转动固定到一定位置上，又可以带动前叉左右转向；在车架下管和立管上固定由两片圆弧形轨道组成的上管，中轴上方装一关节(转轴)，关节上安装鞍管，鞍管可以在两片圆弧轨道间前后转动并固定在车把相应位置。该车可根据用途选择20-26″车轮，当作旅游车时选26″车轮，传动比(内齿变速)大点，当旅游景点专供游人上山下山骑用时可选用车轮和传动比小点，该车还可以在中轴前下管上装电动机传动脚动曲轴，在前(用大传动比齿轮增加发电机转速同时增加下山阻力使车不至快速)或后车轴上装发电机，使其下山，下坡，顺风或好的路面发电给蓄电池补充电源，图21是采用20″车轮，降低重心，减少阻力，整车长度1800mm左右(比普遍26″车长，比28″车短)以增加车的稳定性，上山时可将车把和车座向前转动与坡度相适应，使重心前移增加稳定性，同时又能使上劲；下山把车把和车座向后移，座位很低，不用脚蹬，双脚还可踩地，十分安全。由于采用二级杠杆传动可以省几倍的力，加上使用小车轮和较小传动比，可以骑上10°的山坡路(如最小的传动比i＝2，则每蹬曲柄1周，轮子向前行驶约3米，这比26″、i＝3的链传动车少行驶了一半，根据成人长时间持续输出功率计算，如再能当3倍力，可以骑上10°长坡，如把传动比减到则可轻松骑上15°的长坡。)

图中：1坡度最大上坡时车把固定位置、2前叉、3前管、4前叉与车把立管连接轴(关节)、5与前叉固定一体的圆弧形车把夹轨、6坡度最大上坡时车座位置、7车架、8一般路面骑行时车把固定位置、9圆弧形车架上梁和鞍座管固定夹轨、10第一对杠杆传动机构曲柄、11第二对杠杆传动机构曲柄、12脚蹬、13一般路面骑行时车座位置、14最大坡度下坡时车把位置、15车座鞍管、16第一级杠杆传动机构曲轴，(中轴)17第二级杠杆传动机构曲柄、18最大坡度下坡时车座位置(车座是上坡和平时骑行的靠背)、19第二级杠杆压动后轮轴曲柄、20行星齿轮自动变速器、21杠杆传动支点支承梁。

实施例9

太阳能电动车。该车采用轻质材料简易车蓬式，单座长2.2米，宽1.2米，高1.5米，车轮采用两轮摩托窄胎，整车重量不超过250公斤(相当于一辆人力三轮车满载时重量)顶蓬太阳板电池不小于2m(根据有关资料长江以北、长城以南太阳能最大日照量约1KW/m)使功率至少达到2千瓦，超过一辆50摩托车发动机最大功率，经过杠杆传动机构5倍以上省力后，最终功率相当于10千瓦以上，速时最高限制在60公里。

图22是太阳能电动车示意图，图中：1前轮、2太阳电池前壳、3电动机驱动齿轮、4四对五级杠杆传动机构第一级驱动曲柄大齿轮、5挡风玻璃、6方向盘、7车门、8车门档栏、9车座、10车座靠背、11顶蓬撑架、12太阳电池板顶蓬、13变速器、14后桥差速器、15蓄电池(上面行李箱)、16杠杆传动机构支点支承梁。

该车加上脚蹬可改成双动力车，加宽加长可改成双座，四座车，该车还装有充放电控制器，有太阳时能直接驱动车，多余电向蓄电池充电，或停驶时给蓄电池充电，没有太阳时或太阳不足时，由蓄电池供电。

实施例10

双人蹬动三人乖后单轮三轮车。该车因为是前双轮比较宽，重心稳定不易翻车，最高时速可以提高到35公里，根据骑行速度32KM/n时，空气阻力消耗人的能量一半，而三级杠杆传动至少可省3倍以上的力，加上是双人蹬动，不用很费劲就能达到30公里，加上车蓬可作为三口之家出游交通工具，图23和24是该种车主视和俯视示意图，图中：1车把、2车座、3；座椅、4物品箱、5行星齿轮变速器、6后车轮、7后轮轴、8第三级杠杆传动机构、9第二级杠杆传动机构、10第一级杠杆传动双人蹬曲柄曲轴、11扶手、12横直拉杆、13前轮、14车向节。

实施例11

单座人蹬电动双动力四轮微型车，主要技术参数：总长2-2.2米，宽0.8-1米，高1.4-1.5米，采用轻材料制造，无车门，车壳采用玻璃钢，车轮采用20-22自行车轮，用至少三级杠杆传动，总重100-150公斤，最高时速40公里(根据有关资料，人骑自行车以20km/h的速度骑行测得骑行阻力约为1kg，计算出输出功率0.051kw，当骑行速度提高到40km/h时，阻力就提到3kg，所需骑行功率为0.323kw，一个人长时间骑能输出功率为0.147kw，短时间输出最大功率为0.515，采用三级杠杆传动后能再省力3倍以上，计算输出功率为0.147×3＝0.447，小车轮又减少了行驶阻力，车速达到40公里后，在好的路面人蹬也可以维持这个速度)。图25和26是该车的主视俯视图，图中：1车架、2转向器、3转向拉杆、4转向节、5前轴、6电动机、7电动机传动齿轮副、8曲柄曲轴和有提前角脚蹬(曲轴上有棘齿机构)、9第二级杠杆传动机构、10第三级杠杆传动机构、11变速器、12后车轮轴、13座椅、14无门车壳、15蓄电池。

实施例12

四人座人蹬机动双动力车。该车长宽高为2.4×1.3-1.4×1.4米，采用轻质材料和清洁燃料，总重150-200公斤，图27和28是该车主视和俯视图，图中1前轮、2转向机、3有提前角脚蹬、4方向盘、5前排座椅、6后排座椅、7后轮、8车壳、9后保险杠、10变速器、12四级杠杆传动机构、13三级杠杆传动机构、14二级杠杆传动机构、15第一级杠杆传动机构曲柄曲轴(曲轴上有棘齿机构)、16发动机齿轮传动副、17车架、18发动机、19横直拉杆、20转向节、21前保险杠。

实施例13

旅游观景自助车。这种车结构简单，车中间是过道地板，地板下有杠杆传动机构，地板上两旁有较舒服的座椅，扶手和护栏，采用摩托车窄胎大车轮，顶上有遮阳挡雨的顶蓬，前后左右视野开阔，由游客自己蹬车前进，可做成两人到几十人座位的这种自助车，也可加装清洁燃料发动机或电动机作为长途或上坡助力。该车是一点污染都没有的纯环保车，而且造价很低，是较大公园和旅游景点是最佳以车代步的交通工具。图29和30是6人蹬动游览观光自助车主视和俯视图。图中；1车蓬、2转向机、3第一排右扶手、4方向盘、5第一级杠杆传动机构、6驾驶员座椅和第一排座椅、7第一排椅背后扶手、8中间过道地板、9左右两边护栏、10第二排左右座椅、11第二排左右靠背后扶手、12第三排左右座椅、13上车第一级踏板、14上车第二级踏板、15后车轮驱动轴、16小链轮、17传动链条、18大链轮(也可用有档变速器代替链传动)、19第三排脚蹬、20后排脚蹬传动链条、21与前后两个相同齿数的中间两个传动链轮、22第二排脚蹬、23驾驶员脚蹬、24车架、25前轮轴、26转向节、27横直拉杆。

此外，还可用本发明改装病人残疾人手转动轮车，只需将多级曲柄滑块机构的手摇主动曲柄安装在座椅前上方，从前上方倾斜拐弯到下后方后轮轴变速器即可，可大大减轻病人，残疾人体力消耗。

Claims (10)

1、一种杠杆传动省力机构，它包括曲柄滑块机构的机架、曲柄、连杆和滑块，其特征在于：在机架上曲轴与滑块之间再安装一根平行曲轴和对应曲柄。

2、根据权利要求1所述杠杆传动省力机构，其特征在于：将一对相同曲柄滑块机构方向相反错位对称垂直置于同一曲轴上，使相连曲轴的两个机架在同侧的同一平面上，在两根机架上相同的距离再安装一根平行曲轴，曲轴上置一对对应曲柄滑块机构曲柄的第二对曲柄。第二对曲柄的长度在曲柄转至上下死点时刚被上下连杆压上，其第二根曲轴距第一根曲轴的距离要大于第二对曲柄单根曲柄的长度，同时还要大于第一对曲柄的长度减第二对曲柄的长度；相同两根连杆的长度要大于第一对曲柄之和减第二对曲柄单根之差所得长度，同时还要大于第一对曲柄一根的长度加两根曲轴之间的距离；以两根连杆分别为一对杠杆、曲柄滑块机构一对曲柄上相同距离两点连接连杆的铰链为力点、机架中间第二对曲柄两端的曲柄臂为重点、滑块为支点、机架为支点的滑轨支承梁并具备下述结构之一，组成一对杠杆传动省力机构：

(a)将后端有突缘的杠杆穿过滑块支点，使杠杆后端既可以在滑块支点上前后滑动并和支点一起上下摆动，又能带动支点在支承滑轨上前后滑动；

(b)使曲柄臂重点转到下死点时杠杆开始向上弯，弯弧不阻碍曲柄臂重点转动，到两根杠杆转到一个平面过后弯弧结束；

(c)使曲柄臂重点转到下死点时杠杆开始向外弯，绕过曲柄臂重点的转动，到两根杠杆转到一个平面过后恢复杠杆直线；

(d)曲柄臂重点转到下死点时，使曲柄臂重点缩进去或倒下，让杠杆越过曲柄臂重点，到两根杠杆转到一个平面过后再伸出或立起。

3、根据权利要求2所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：除所述两对曲柄垂直于机架外，还可以竖直平行置于机架任何角度。

4、根据权利要求2或3所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：平行于曲柄滑块机构曲轴的杠杆压动曲轴安装在机架上方或下方。

5、根据权利要求2、3或4所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：除所述一对相同曲柄滑块机构竖直对称安装在同一曲轴上之外，还可以在曲轴上对称安装相同的多对对称杠杆传动省力机构。

6、根据权利要求5所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：除竖直的两对曲柄平行外，在90°范围内压动曲柄可以小于主动曲柄任意角度，其压动曲柄的长度除竖直上下死点外，还可以长于上下死点或短于上下死点；杠杆脱离重点的位置可以从前下方或两根杠杆转至一个平面时开始。

7、根据权利要求2、3或4所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：除所述一对相同曲柄滑块机构竖直对称安装在同一曲轴上之外，还可以在杠杆压动的一对曲柄上串联多节对称杠杆传动省力机构。

8、根据权利要求5或6所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：在杠杆压动的每对曲柄上串联多节相同的杠杆传动省力机构。

9、根据权利要求8所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：从第二节起，每节串联的杠杆传动省力机构都可以在曲轴平面上转向上或向下固定放置。

10、根据权利要求9所述的杠杆传动省力机构，其特征在于：原动力可以驱动第一节杠杆传动省力机构的一对曲柄上相同距离，也可通过齿圈驱动所有曲柄，还可以直接驱动曲轴。

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