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DIY内14速花鼓作业

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当本人第一眼无意间看到德国rohloff内14速变速器的时候,就深深地中毒了。它将传统的前三后九27速变速器集成为14速,去除了重复的档位;高达500%的变速比范围;可以停车换挡,可以直接从最高档换到最低档,或从最低档换到最高档;前后只有一对链轮,避免了链条来回扭曲,延长了链条寿命,即单速传动,可将链条密封防护,避免雨水泥土侵蚀;可应用于山地车和旅行车。种种优点,让我一发不可收拾。对一个机械专业狂人来说,最感兴趣的莫过于其变速原理,于是本人在工作之余,思考其结构原理,几个月后终于搞清楚了。这使我无比兴奋,因为有了可以做出来的信心。
开始设计结构,首先设计主轴,参考原厂图片,计算齿轮比,选择齿轮模数、齿数,使相邻档位拥有比较均匀的变速比,经计算所有的增速比都在13.1%到14.7%之间,绘制三维图,模拟机械运动,确保每个档位都能顺利实现。之后,一边细化三维图一边选择标准件。之后设计变速把和张紧器(因为我的自行车无法前后调整后轴),几个月后一套完整的CAD图出来了。所有物料含有70多种机加件,30多种标准件,算下来一共有200个零件。
主轴外壳采用硬铝合金,内部齿轮采用合金钢淬火处理,理论寿命为10年(每天8小时,365天)。适用于任何135mm开叉的自行车。
机加件发外协或找朋友帮忙加工,标准件从某宝上挑来,一共投了2套的料。费用为1w出了点零头。几个月后(折腾的有点慢,中间重新做过三种零件),所有物料到位。

银色主轴三维效果图,rohloff包含有两个版本,一种是V刹一种是碟刹,本人为了通用,直接设计为碟刹,因为如果自行车为V刹,可以不装刹车片;如果升级了车架只要装上碟刹片就可以了。本人的车架为V刹,但是加工的时候

红色主轴三维效果图

张紧器

变速把

CAD平面图
部分零件图

将主轴组装好,具体过程不多做描述。装好后测试其变速效果,令人吃惊,初步实现了14个档位,但是换挡所用的力量太大,原因是主轴内有个弹簧压缩量太大。拆开主轴,减短弹簧,将其调整到可轻松换挡又不会因震动而跳档的状态,重新装好主轴。
去掉自行车后轮,同时去掉原装的前后变速器及车把上的指拨。
去掉了轮胎,接着将原来的辐条及后轴都去掉,因为花鼓直径不一样,所以必须换新辐条

将装好的内14速花鼓、辐条、轮胎装好,调整好后装到自行车上,装上张紧器,链条(原装的链条过长,去掉了几节),装上链罩。将变速把安装在车把上,花鼓上的链轮与前大链轮对应,穿上变速线。最后往主轴内注入20mL左右的润滑油。待上路测试。

来个细节

上路测试,各种兴奋各种心情.......
从最低档到最高档来回换骑,有驴友说,使用这种花鼓会使自行车重心偏后,影响骑行,本人并没有明显感觉到有什么异样,齿轮变速比链条变速效率要高。第一版也是有缺陷的,个别齿轮加工超差,个别档位摩擦力较大。重量上没什么感觉,新花鼓代替了原来的链盘花鼓、前后变速装置、前后变速指拨,重量应该不会比原来重,由于手上没有称,所以无法证明。
整个过程花了将近2年,个中心酸血泪史,都在此刻得到了回报。


IP属地:广东1楼2014-10-06 17:35回复
    补充一些图片



    IP属地:广东53楼2014-10-07 11:47
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      2025-07-30 12:31:24
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      准备把齿轮材料升级为20CrMnMo或20CrMnTi,渗碳淬火处理,足够了


      IP属地:广东来自WindowsPhone客户端209楼2014-12-05 11:14
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        2015年升级计划:
        1、花鼓壳采用硬铝合金,表面喷砂后阳极氧化(多种颜色可选),激光刻字;
        2、齿轮选用齿轮专用渗碳合金钢,热处理:渗碳淬火回火;
        3、链轮采用合金钢淬火处理后,镀硬铬处理,漂亮美观;
        4、变速手柄使用铝合金加工,表面喷砂后阳极氧化处理(多种颜色可选),激光刻档位号;
        5、易磨损件一律采用淬火处理;


        IP属地:广东238楼2015-02-12 10:06
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          最新消息,已投料加工20套,预计得2个月加工,安装,测试


          IP属地:广东来自WindowsPhone客户端297楼2015-04-05 21:46
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            德国原版的只能用专用碟刹片,后期我将改为可使用通用碟刹版的


            IP属地:广东来自WindowsPhone客户端312楼2015-04-07 13:09
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              最初的两套花鼓,外壳用的一般铝合金,齿轮用的是45号钢普通淬火,机加件找朋友帮忙加工有些没给钱,这样算下来没套5000+的成本,这次的20套,外壳用硬铝,齿轮用20CrMoTi渗碳淬火,虽然工艺复杂了,但性能提示不少,价格也会降不少,预计物料成本会在3000左右。


              IP属地:广东来自WindowsPhone客户端325楼2015-04-09 17:31
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                IP属地:广东来自WindowsPhone客户端332楼2015-04-15 20:03
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                  2025-07-30 12:25:24
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                  @Fccccccccc


                  IP属地:广东来自WindowsPhone客户端333楼2015-04-15 20:05
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                    2015


                    IP属地:广东来自WindowsPhone客户端334楼2015-04-15 20:06
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                      最近迷上了中轴变速,如果中轴可以平民化,是很有市场的


                      IP属地:广东来自WindowsPhone客户端397楼2015-05-10 09:17
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                        无比焦急,等待零件加工中


                        IP属地:广东来自WindowsPhone客户端421楼2015-06-12 17:24
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                          感谢大家的关注,正谋划注册正规公司生产。


                          IP属地:广东来自WindowsPhone客户端447楼2015-07-02 07:07
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                            嗯,学习阶段


                            IP属地:广东来自Android客户端540楼2015-10-14 17:26
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                              2025-07-30 12:19:24
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                              内脏已好,传动流畅,档位准确



                              IP属地:广东来自Android客户端565楼2015-12-04 19:50
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