發(fā)電式健身自行車設(shè)計(jì)摘要現(xiàn)在社會(huì)上的人們普遍都缺乏健身的時(shí)間，再加上現(xiàn)階段能源短缺所帶來的影響已經(jīng)越來越大，針對(duì)這一問題，本論文提出一種發(fā)電式健身自行車發(fā)電式健身自行車的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將代步、健身、發(fā)電集于一體的新型自行車，它能夠使人們?cè)隍T行的過程中達(dá)到健身的效果；也能夠通過兩個(gè)自發(fā)電的方式，把騎行中的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能使用發(fā)電式健身自行車的傳動(dòng)裝置主要采用鏈和圓錐齒輪的傳動(dòng)方式，并通過UG對(duì)發(fā)電式健身自行車進(jìn)行三維建模，分析可行性發(fā)電式健身自行車發(fā)電方式，設(shè)計(jì)了兩個(gè)方法，一個(gè)是通過車輪帶動(dòng)半支驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)發(fā)電機(jī)開始轉(zhuǎn)速，就發(fā)出交流電，通過三相全波整流，轉(zhuǎn)變成直流電輸出，并儲(chǔ)存在蓄電池中；另一種發(fā)電方式是基于線圈切割磁感線發(fā)電，經(jīng)電路模塊輸出穩(wěn)定電壓電流，供給移動(dòng)電源通過對(duì)發(fā)電式健身自行車的設(shè)計(jì)研究，掌握了發(fā)電式健身自行車的工作原理和設(shè)計(jì)方法，同時(shí)對(duì)自行車、永磁同步電機(jī)以及切割磁感線發(fā)電的方式以及其工作特點(diǎn)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，為自行車的和發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)指明了方向關(guān)鍵詞：自行車；鏈傳動(dòng)；圓錐齒輪傳動(dòng)；永磁同步電機(jī)；線圈切割磁感線The design of power generation exercise bikeAbstractNow people in the society generally lack of fitness time, coupled with the current energy shortage has brought more and more influence, in order to solve this problem, this paper proposes a kind of power-generating exercise bike. The design goal of the power-generating exercise bike is a new type of bicycle that integrates walking, fitness and power generation. It enables people to achieve fitness in the process of cycling. It can also convert the kinetic energy in cycling into electrical energy through two ways of spontaneous electricity.The transmission device of the power-generating exercise bicycle mainly adopts the transmission mode of chain and conical gear, and carries on the three-dimensional modeling of the power-generating exercise bicycle through UG to analyze the feasibility. The first is to drive a semi-driven permanent magnet synchronous generator by the wheel. When the generator starts to rotate at a rotating speed, it will send out alternating current, which will be converted into direct current output through three-phase full-wave rectification and stored in a battery. Another power generation method is based on the coil cutting magnetic induction line to generate electricity, through the circuit module output stable voltage and current, supply mobile power.Through the study to the design of power type exercise bikes, master the working principle and design method of power type exercise bikes, as well as the bicycle, the permanent magnet synchronous motor and cutting way of magnetic induction line power and its working characteristics had the further understanding, for bicycles and pointed out the direction of the optimized improvement of power generation systems.Keywords: The bike; Chain drive; Bevel gear drive; Permanent magnet synchronous motor; The coil cuts the magnetic induction wire目 錄1前言 11.1 設(shè)計(jì)目的及意義 11.2 設(shè)計(jì)在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在的問題 11.3 設(shè)計(jì)應(yīng)解決主要問題 21.4 設(shè)計(jì)研究內(nèi)容 22發(fā)電式健身自行車的設(shè)計(jì)方案 32.1發(fā)電式健身自行車系統(tǒng)構(gòu)成 32.2機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理 52.3傳動(dòng)比計(jì)算 62.3.1輸入輸出功率計(jì)算 62.3.2傳動(dòng)比分配 62.4鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 62.5圓錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 72.6設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 83發(fā)電式健身自行車材料選擇 93.1車體部分材料選擇 93.2傳動(dòng)部分材料選擇 93.3行動(dòng)部分材料選擇 103.4安全部份材料選擇 104發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成 114.1半直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) 114.2半直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)工作原理 124.3半直驅(qū)永磁同步電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 124.4永磁材料選擇 124.5發(fā)電系統(tǒng)工作原理 134.6主要部件技術(shù)參數(shù) 145發(fā)電系統(tǒng)實(shí)物制作與分析 155.1半直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)實(shí)物 155.2半直驅(qū)永磁同步發(fā)電機(jī)支撐架實(shí)物 155.3穩(wěn)壓器實(shí)物 16 5.4半直驅(qū)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)實(shí)物制作過程 16 5.5半直驅(qū)永磁同步發(fā)電系統(tǒng)實(shí)物分析 196儲(chǔ)能裝置 206.1儲(chǔ)能系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 216.2儲(chǔ)能系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì) 226.3實(shí)驗(yàn)波形仿真及分析 237基于切割磁感線發(fā)電裝置 267.1基于切割磁感線發(fā)電原理 277.2基于切割磁感線發(fā)電方式 277.3基于切割磁感線發(fā)電效率分析與計(jì)算 28 7.3.1發(fā)電模塊 28 7.3.2整流模塊 28 7.3.3穩(wěn)壓模塊 287.4實(shí)驗(yàn)計(jì)算與分析 298總結(jié)與展望 31參考文獻(xiàn) 32謝辭 33附錄 341前言從古代到20年代初，自行車一直是中國老百姓的一個(gè)重要交通工具，自行車被納入為以前男女子結(jié)婚是的三件套之一。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國的家庭有82%擁有自行車隨著時(shí)代的變遷，自行車行業(yè)在初期的繁華景象已變得日漸衰落但是受全國人民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和中國內(nèi)霧霾的影響，一些有先見之明的學(xué)者早已意識(shí)到自行車行業(yè)即將迎來一個(gè)廣闊的前景還有一部分學(xué)者提到自行車在我國的生態(tài)建設(shè)上將會(huì)承擔(dān)關(guān)鍵的作用，是生態(tài)環(huán)保，綠色外出不可或缺的構(gòu)成部分尤其在現(xiàn)在，我們可以發(fā)現(xiàn)共享單車在我們生活中隨處可見，它帶動(dòng)了人們綠色出行的方式，同樣的這已經(jīng)成為了我們綠色生活、健康生活不可或缺的一部分1.1設(shè)計(jì)目的及意義伴隨著人們步入社會(huì)，工作壓力逐漸的增大，生活節(jié)奏的加快使得很多人都是工作、吃飯、睡覺，缺乏了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)來鍛煉身體再加上國家出的各個(gè)政策，鼓勵(lì)人們積極運(yùn)動(dòng)、綠色健康的生活理念，人們已經(jīng)慢慢意識(shí)到健身運(yùn)動(dòng)和日常生活的融合極度重要 而且在這個(gè)能源非常缺乏的時(shí)代中，國民的生活和經(jīng)濟(jì)也會(huì)隨之受到影響長期以來，由于人們能源上的浪費(fèi)，已經(jīng)造成了很嚴(yán)重的影響人們?yōu)榱四茉吹难h(huán)利用已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出了風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、新能源汽車等一系列可將能源再生的器具人們?nèi)粘Ｉ钪序T自行車的動(dòng)能無法得到轉(zhuǎn)換，其實(shí)可將健身時(shí)候踩踏自行車產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能，使能源循環(huán)利用。

設(shè)計(jì)出一臺(tái)發(fā)電式健身自行車，這臺(tái)自行車可以在人們上班的時(shí)候騎用，而且還擁有健身功能和自行車動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能的能源環(huán)保功能，發(fā)電式健身自行車可以幫助人們?cè)鰪?qiáng)體質(zhì)、娛樂身心、同時(shí)讓生態(tài)能源利用、達(dá)到綠色環(huán)保的環(huán)境1.2設(shè)計(jì)在國內(nèi)外的發(fā)展概況及存在問題國外的健身自行車，大多數(shù)都是將健身房的腳踏車進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)，使其具有多種不同的功能在阿拉伯中，有學(xué)者研發(fā)出一種新型的健身自行車Lopifit，該健身自行車用跑步機(jī)的履帶設(shè)計(jì)取代了原本擁有的腳踏板，并且在履帶的后方安裝了馬達(dá)，給這款Lopifit提供動(dòng)力支持在英國，也同樣發(fā)明了一種健身自行車名為glidecycle，gildecycle誕生之初，此單車的發(fā)明者本意是為了殘疾人鍛煉身體所發(fā)明的，但是普通人對(duì)gildecycle越來越感興趣，所以這款健身自行車就流行了起來，并最終發(fā)展為健身自行車該車一眼看上去，車的主體結(jié)構(gòu)十分簡單，由兩個(gè)車輪、四條繩子和一個(gè)車架組成四條繩子連接著車輪的兩端，靈活性很高，但整體過于簡陋以及不夠美觀在美國俄勒岡州波特蘭中，有一家健身房進(jìn)行腳踏車改裝，其中安裝了一種特殊裝置，使得人們?cè)谑褂媚_踏車的過程中，利用運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，為腳踏車傳輸電力，使得腳踏車可以減少電能，起到一定的節(jié)約電能的作用[1]。

當(dāng)騎行者踩踏踏板運(yùn)動(dòng)時(shí)候可以產(chǎn)生相應(yīng)的能量，可以達(dá)到能源變換作用，使得設(shè)備產(chǎn)生電能，維持設(shè)備的運(yùn)行有趣的是，這種改裝的腳踏車在20人至40人進(jìn)行同時(shí)鍛煉的時(shí)候，每個(gè)騎行者都賣力的健身，循環(huán)地踩踏踏板時(shí)，那么這個(gè)改裝腳踏車就會(huì)像一個(gè)發(fā)電機(jī)一樣，可以滿足大多數(shù)的用電需求在我國，伊諾飛公司研發(fā)出一款減碳發(fā)電健身車，就是運(yùn)用了動(dòng)能轉(zhuǎn)化成電能的原理八九十年代開始，發(fā)電照明自行車已經(jīng)變得流行，有的發(fā)電照明自行車通過皮帶鏈接自行車的前后兩輪，皮帶連接發(fā)電機(jī)隨著人們騎行發(fā)電照明自行車，車輪帶動(dòng)皮帶，而皮帶帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生電力山西大學(xué)研制出一種無摩擦生電方法，利用的則是磁生電原理，通過車輪切割磁感線來產(chǎn)生電能1.3設(shè)計(jì)應(yīng)該解決的主要問題（1）現(xiàn)有的自行車功能較為單一，只能實(shí)現(xiàn)代步功能，無法兼顧人群的需求2）在能源短缺的環(huán)境下，自行車在騎行者踩踏用于健身的過程中會(huì)產(chǎn)生動(dòng)能，而現(xiàn)在這些動(dòng)能無法轉(zhuǎn)換成其他能源，造成了能源的浪費(fèi)1.4設(shè)計(jì)研究內(nèi)容發(fā)電式健身自行車將代步、健身、能源轉(zhuǎn)換結(jié)合起來，通過騎行來達(dá)到健身以及帶動(dòng)發(fā)電機(jī)用于能源轉(zhuǎn)換為了獲得持續(xù)的電能輸出，發(fā)電式健身自行車要求自行車能給發(fā)電系統(tǒng)提供持續(xù)恒定的機(jī)械輸入，本課題以普及率最廣的自行車為對(duì)象進(jìn)行自發(fā)電設(shè)計(jì)以及使其帶有健身功能的改造，課題重點(diǎn)研究的內(nèi)容有：（1）介紹發(fā)電式健身自行車的系統(tǒng)構(gòu)成，包括各部分之間的結(jié)構(gòu)銜接和布局；。