自行车链传动及曲柄摇杆机构

链条是人们很熟悉的常用的机械传动构件之一。链传动作为有中间挠性件的机械传动，其应用历史十分悠久，传统的链传动如图5-9所示，主要由链条和主动轮、从动轮组成。实际应用场合往往还配置有张紧、润滑、安全保护等装置。

实际上，链条作为机构元件应用，有着很广阔的发展空间，如能突破传统的结构形式，可充分发挥链传动的优势，推动含有链条这种挠性结构元件的创新设计。

链传动的传统模式是一根链条包绕在链轮上，用来把主动轴的回转运动（动力）传递到从动轴上。那么能否突破这种模式，由主动链轮驱动安放在轨道里的链条，由链条的链节或输出机构输出复杂轨迹的运动，开创链传动新的应用领域？能否打破习惯上把链条局限在传动元件或输送元件的范围内研究的局限性，把链条这一特殊的机械挠性件看作机械元件来研究？

图5-9 链传动

1.导轨链传动

把传动链装入一定几何形状的导轨中，再配上与之相啮合的链条作为主动轮，组成导轨链传动。主动轮可以作内啮合布置（见图5-9），还可以作外啮合布置（见图5-10）。

从图5-10可知，销轴的两端装有滚轮2，滚轮2与导轨1配合，以保证链条有与导轨相同的几何轨迹，链轮4仍与滚子3啮合。其滚子链条是在标准滚子链结构上派生出来的，是一种延长销轴滚子链。导轨链传动中没有从动轮，其运动输出直接利用链条本身就能够得到各种几何形状的仿形运动，如将导轨链传动设计成各种输出机构，则可以实现给定的各种复杂规律（包括运动轨迹变化和速度变化）的运动输出。

导轨链传动的运动输出机构很多，有如图5-11所示的直接利用链条本身输出运动的机构，还有如图5-12所示的利用滑块导槽机构、曲柄连杆机构、槽轮间隙机构输出运动的机构。其中，图5-12a所示为配置有滑块导槽机构的导轨链传动，它可以用来输出直线往复运动。

图5-10 导轨链传动

1—导轨 2—滚轮 3—滚子 4—链轮

图5-11 链条作为运动输出部件

这种结构的导轨链传动，在要求做长冲程的直线往复运动时有很大的优越性。如在石油行业的采油作业中，就采用了含导轨链传动的新式抽油机。

图5-12 导轨链传动的运动输出机构

2.非圆链传动(www.xing528.com)

在传统的链传动基础上，把一个链轮（也可以是两个链轮）换成非圆链轮，则可组成如图5-13所示的非圆链轮（椭圆链轮）传动。非圆链轮传动是一种变速链传动，可把做匀速回转的主动轮的运动变成按某种规律变速回转的从动轮的运动。

非圆链轮可视需要设计与加工成各种形状，如把自行车中的大链轮改为非圆链轮，可使骑车者在某一区域感到轻松与省力。

3.链条齿圈传动

链条齿圈传动的结构如图5-14所示，链条齿圈是传动链围在大直径圆筒上并予以固定后组成，该传动宜在大直径圆柱体做低速回转的机械上采用，具有良好的经济性。

图5-13 非圆链轮传动

图5-14 链条齿圈传动

4.非链传动自行车

常见的自行车都是采用链传动，链传动有很多优点，能在风吹日晒雨淋的恶劣环境中工作，具有良好的适应性。能不能采用其他传动方式来代替链传动？新开发的齿轮传动自行车（见图5-15），脚蹬带动齿轮通过传动轴将运动传至后轮，传动体被包覆，无绞人裙摆、裤脚之忧，并能提高传动效率。图5-16所示的自行车，采用曲柄摇杆机构代替链传动，以摇杆为主动件，脚踏摇杆时，自行车便可行进。

自行车有许多创新结构形式，如折叠自行车、高速自行车、变速自行车、多功能自行车等。

图5-15 齿轮传动自行车

图5-16 无链传动自行车

我爱发明节目播出的江苏常州的柳峰华和顾永军发明的健身自行车，如图5-17所示，将椭圆机和普通自行车结合，采用了曲柄摇杆机构和带传动结合的传动方式，既可以代步又可以健身，舒适度高且趣味性强。