超牛达人：借助二手充电电钻自制迷你电动自行车
我在佛罗里达有一个25英尺长的游船,我想要一个小巧轻便的车,在把拖船停靠在码头时,骑着它去买啤酒冰块什么的。有一次无意中在一个谈论硬件的电视访谈中瞟到了一眼用充电电钻驱动的自行车,于是萌生了想做一个的想法。
请看结果:电钻自行车(见图A)。自行车装了一个36V电钻,2秒就可以从静止快速加速到每小时10英里。电钻装在后轮上面,看起来像是一个行李架。
图A
有点搞笑的是当我骑在这辆自行车上时,别人说我像一个胖熊骑三轮车(见图B)。相信我,骑在这样的自行车上你不会吸引到浪漫的异性。
图B
在开始制作时,我联系了在电视上看到的生产自行车的厂家,看看他们能否提供右旋齿轮箱,有这种齿轮就可以用钻头居中的这种电钻来驱动后轮了。但我的要求被拒绝了,因为他们只卖成品自行车。
我一直坚持不懈地想办法做这个自行车,在逛一个跳蚤市场时我发现了一个小孩骑的电池驱动的自行车,是Razor公司生产的“电子朋克”。我花了60美元把它买下来并带回了家。看到这个自行车的小电池和小电机,我就知道它的马力太小,并且它的7英寸的后轮看来也承受不了一个成年人的重量。在平路上,这个电子朋克每小时只能跑5英里,在我骑着的时候甚至都爬不上车库出口的斜坡,但我还是看上了它的小巧。
对于发动机,我花了219美元从亚马逊网上买到了一个修好的36V博士电钻,这是我所见到过的马力最强劲的充电电钻。我还找到了一个Torque Transmission公司的做工非常好的小型右旋齿轮箱(比例1:1),型号是#RAB-1,在电钻速度为每分钟1800转时的额定功率为1/3马力。
图 C
加强后轮
拆开这个电子朋克自行车(见图C)后,我开始干了。拆掉了塑料壳、电池、马达和右边车把上控制电机的拇指拨动开关,我把没有用的小电机扔进了垃圾箱。
我首先用一个更大的后轮把原来7英寸的后轮换掉了,我用的9英寸后轮是带链条齿轮的,原来是用在Razor mini Chopper上,这个轮子更能承重。其实我也不知道是否很有必要更换后轮,但这个大一点的后轮使整个自行车看起来更酷。
为了安装这个9英寸的轮子,需要把轴的安装孔往后移。我在原来的安装孔向后0.75英寸的地方重新钻了两个孔,同时刹车也要往后移(见图D)。
图D 后轮摆臂上的后轮轴和刹车后移以适合安装更大的后轮
图E 右旋齿轮箱安装在攻了螺纹的平板上，而平板安装在原来的电机安装架上
安装右旋齿轮箱
下一步就是安装齿轮箱。我用螺栓把18 齿链轮装在齿轮箱的右边,接着把齿轮箱装在原来安装电机的位置。
原来的电机是装在一块可以上下调节位置的板上的。这意味着我不能简单的钻一个通孔然后用螺栓固定。因此我做了另外一个安装板,用螺栓穿过原来装电机的孔固定,然后钻孔,把安装齿轮箱的螺栓头沉在里面(见图E)。
我用Google SketchUp(sketchup.google.com )设计了安装板,随后又设计了调速机构和坐垫安装铰链机构。可以在makezine.com/21/build_notes找到这些设计文件的链接,设计文件中有详细的尺寸。
我用钢板尺来对齐齿轮箱链轮和后轮链轮(见图F)。这一步非常重要,如果两个链轮不在一条直线上,链条就可能会掉下来。接着把链条截短成合适的长度,然后用连接片把两个头连起来。
图F 对齐链轮
图G 木制车架延长板
后轮改大后自行车的支架显得就有点小了,因此我用橡木把它延长了。我在橡木板上铣了个和支架末端相匹配的槽并钻孔,然后用尼龙扎带固定(见图G)。
安装调速机构
一开始我就像装钻头那样直接把齿轮箱的驱动轴夹在电钻上。问题来了,电钻的扭矩太大了,导致驱动轴在卡盘里面打滑并迅速磨损。看来这个办法不行,不得不另做打算。
买来的齿轮箱驱动轴直径是3/8英寸,我新做了个1/2英寸的驱动轴,在外面平均分布加工了3 个平面,使截面看起来像是一个圆的三角形,这样一来电钻卡盘就能很好的夹住驱动轴并不会打滑(见图H)。
图H 齿轮箱驱动轴加工成三角形
原来的自行车上面有一个拇指控制的开关可以使电机全速运转或是停止。我用了一个摩托车用的手柄调速器加一根调速线替换这个开关。
替换手柄非常简单,把旧的手柄去掉,插进新的调速手柄控制,上紧螺钉即可。调速线的另外一端安装一个小杠杆可以像手指一样压住电钻的扳机。这个调速方法和原来操作电钻的方法一样,非常简单,但确实管用。
图I 可接调速线的扭力车把
图J 控制端的调速机构
调速机构是用铝加工的。压住扳机的小杠杆可以绕3英寸长的球状连接轴摆动,球状连接轴穿过6英寸长垂直的板中间开的孔固定小杠杆(见图J)。垂直的板相应的沿着固定电钻后面的板向下延长。
我在平板的底部安装了一个小板,板上导孔可以把刹车线固定在扳机杠杆的另外一端。杠杆的端头要打磨成圆形以避免弄坏电钻的塑料扳机。
图K 安装在电钻扳机旁边的调速机构，图示的杠杆在接触点磨成了圆弧形
图L 后轮减震机构
安装电钻
自行车后轮有一个弹簧减震装置(见图L),因此需要想办法安装电钻,使其不会随着减震弹簧上下移动。另外一个方法是把后轮减震弹簧去掉,但这样会导致骑着不舒适。
为了实现这个思路,我设计了一个连接车座的铰链板。这个柔性的连接是这个制作中最难的部分。
铰链板由两部分组成:前支架用来夹住车座柱,主要的板用来安装电钻。支架背后有一个平直的狭缝,板上安装了一个转轴,刚好穿过狭缝。狭缝能够容纳转轴,而转轴还可以在狭缝中自由移动。这样就形成了一个滑动链接和铰链的复合机构(见图M)。这个连接机构使电钻安装板具有2个自由度:上下倾斜和前后平移。
图M 电钻支撑结构和车座支柱之间的铰接滑动机构
图N 用来顶住电钻底部的带钩子的支撑板
前支架是用铝棒在我的组合机床上加工而成的,转轴是用3/8英寸的棒材加工的,两端加工上螺纹并旋上手动螺母。电钻安装板是用捡来的纸巾盒子的板拼成的。整个铰链和铰链板的设计文件参见makezine.com/21/build_notes。
铰链板的后部有一个金属滑块,可以挂住电钻的底部。两边的销钉能在电钻的两旁挡住电钻。销钉是用小的圆木销打磨成斜面然后用胶水粘在孔中的(见图N)。
图O 电钻后部，图示为被弧线板顶住了
图P 主支撑板和齿轮箱安装板之间的支撑柱
图Q 固定支撑柱底部的支架
在铰链板上部有一个独立的弧线板,通过调节其位置可以紧紧的包住电钻的后部(见图O)。
铰链板和原来的电机安装板是通过一个向下的支撑柱连接的。支撑柱是16英寸长的螺纹杆,向内弯曲,比U形方铝条略短。在上部,U形方铝条抵住铰链板的下平面。螺杆穿过铰链板和弧线板,然后用带翼螺母和垫片固定(见图P)。
支撑柱的下部用两个自己做的U形钢夹安装在齿轮箱安装板上。U形夹通过内六角螺栓固定,刚好包住电机安装板和U形方铝条(见图Q)。螺杆的底部位于后轮摆臂的上部,不做处理。
骑上电钻自行车
图R 完工后壮观的电钻自行车，在前车架下面装了一个备用电池
最后的改进:电子朋克自行车带的车座太小了,我装了一个带弹簧的大车座。至此,电钻自行车完工了,准备好骑车了吗(见图R)？
怎么操作呢？我这个电钻自行车骑了有几英里了,感觉还不错。我的几个朋友也试驾过,他们都是大笑着骑的,呵呵。我的儿子和女婿也都挺喜好骑这个车,他们和我一样不觉得害羞。
有一天,我正在砍一个伸到了别人院子里的树枝,这个树枝掉进了邻居的院子里,而我们两家之间没有路,我需要跑半个街区去捡回这个树枝,因此我骑上了我的电钻自行车去捡树枝。在回家的路上,路过一辆保洁车时,车里的人盯着我看并摇着头,仿佛在说:“你知道人们会看你,不是吗？”
电钻自行车带一块额外的电池总重37磅。额外的电池刚好能完美地装在原来装电池的地方。这个小自行车充满电能够行驶2英里,如果带上几块额外的电池,每增加一块电池就可以多跑2英里。
毫无疑问,要用原来的刹车有点危险,不足以刹住这个电钻自行车,但是在刹车的时候同时用上你的脚,还是能刹住的。也就是说,当你撞到树上了,别怪我没有警告你。现在,我正考虑造一个电钻驱动的小艇。
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