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Elektrofahrrad-Projekt

Motor Bike.jpg

Bild des fertiggestellten motorisierten Fahrrads

Ein Auto zu besitzen als Student in Boston ist weder notwendig noch umweltfreundlich. Das öffentliche Verkehrssystem in Boston ist einfach zu benutzen, kostet aber Geld, und zu Fuß kann bequem sein, aber es ist ziemlich langsam. Daher ist eine der besten Fortbewegungsmöglichkeiten das Fahrrad.

Radfahren ist während der Hauptverkehrszeit in Boston oft schneller als ein Auto und ist eine gute Form des Cardiotrainings, aber am Ende eines langen Tages ist es manchmal schwierig, mit dem Fahrrad Besorgungen zu machen oder drei Kilometer vom Campus nach Hause zu fahren. Im Sommer 2021 habe ich ein Rennrad so modifiziert, dass es von einem Elektromotor angetrieben wird, um diesen Kampf zu überwinden.  

Um mein Fahrrad zu motorisieren, habe ich die nötigen Dynamik- und Energieberechnungen durchgeführt, um zu bestimmen, welche Komponenten man kaufen muss, um einen gewünschten Geschwindigkeitsbereich zu erreichen. Wenn ich mein Fahrrad zum Training fahre, fahre ich normalerweise zwischen 15-25 kmh; Bei dieser Geschwindigkeit wusste ich, dass ich mein Fahrrad sicher fahren kann, also war dies die Zielgeschwindigkeit, die ich mit meinem Elektrofahrrad erreichen wollte. Ein weiterer Faktor bei der Geschwindigkeitswahl war, dass mein Elektrofahrrad, wenn es schneller als 40 km / h fahren würde, als Motorrad eingestuft würde und ich es registrieren und versichern lassen musste (was ich nicht tun wollte).  

Nachdem meine Konstruktionsanforderungen definiert waren, konnte ich die erforderlichen Motor- und elektrischen Komponenten kaufen, um meine Anforderungen zu erfüllen. Hier sind die Hauptkomponenten abgebildet: ein 250-Watt-Elektromotor, ein 36-Volt-Akku mit 14 Amperestunden und mein unverändertes 10-Gang-Rennrad 

Parts + Reg Bike.png

a) 250 Watt Elektromotor, b) 36 Volt Lithium-Ionen Akku, c) unmodifiziertes 10-Gang Rennrad

Hub Render.png

Rendering einer 3D-gedruckten Nabenhalterung zur Befestigung des Motorfreilaufs an der Hinterradnabe.

Hier abgebildet ist eine 3D-gedruckte Nabe, die ich entworfen habe, um einen zweiten, vom Motor angetriebenen Freilauf am Hinterrad zu befestigen. Dieses Design ermöglicht sowohl manuelles als auch motorisiertes Fahren. 

Video der ersten Fahrt mit dem motorisierten Fahrrad. Kamerabetrachtung der Motorhalterungsbaugruppe zur Diagnose von Strommangel/Kettenschlupfproblemen.

Nach Anpassungen am System, dem Austausch der Antriebskette und dem Hinzufügen einiger Spannmechanismen, funktionierte das System reibungslos und konnte einen Vollgeschwindigkeitstest meines Elektrofahrrads auf der Straße durchführen. 

Mit einer Trainings-App auf meinem iPhone fuhr ich mit dem Fahrrad eine Straße in der Nähe meiner Wohnung entlang. Ich stellte fest, dass die Höchstgeschwindigkeit meines Fahrrads bei etwa 21 kmh lag, genau in dem Bereich, für den es ausgelegt war.  

Nachdem die Leistung des Fahrrads bewertet wurde, habe ich einige zusätzliche Arbeiten durchgeführt, um das Fahrrad für den täglichen Einsatz vorzubereiten. Ich habe die elektrischen Anschlüsse wasserdicht gemacht, ein robusteres Gehäuse für die Elektronik angeschafft, eine Hülle zum Schutz der Motorkette vor der Pedalkette entworfen und zusätzliche Halterungen hinzugefügt, um ein Verrutschen des Motors auf dem Rahmen zu verhindern. 

Mein motorisiertes Fahrrad ist jetzt fertig. Ich benutze es fast täglich, um zum und vom Campus zu pendeln und andere Besorgungen in der Stadt zu erledigen. Normalerweise würde mein Weg zum Campus 25-30 Minuten zu Fuß dauern, aber jetzt dauert es mit meinem Fahrrad mühelos 10 Minuten.

Video des ersten vollständigen Straßentests eines motorisierten Fahrrads

Insgesamt bin ich mit der Leistung des Bikes sehr zufrieden, angesichts des Aufwands, den ich investiert habe. Dies war ein persönliches Nebenprojekt für mich und ich habe nur in meiner Freizeit daran gearbeitet. Insgesamt kostete mein Elektrofahrrad etwas mehr als 300 US-Dollar an Hardware, wobei die Hauptausgaben die 36-V-Batterie, der 250-Watt-Motor und das Fahrrad selbst waren. Diese Kosten sind sehr vernünftig angesichts der Tatsache, dass viele kommerziell verkaufte E-Bikes mindestens 1000 US-Dollar kosten und ich ein College-Student bin, der mit einem begrenzten Budget lebt.  

Obwohl ich mit der Leistung zufrieden bin, kann ich zu diesem Projekt zurückkehren, um weitere Modifikationen vorzunehmen, um die Höchstgeschwindigkeit oder das Gesamtfahrerlebnis zu verbessern (z. B. das Geräusch des Motors zu minimieren). Ich kann auch einen Tachometer hinzufügen, um eine bessere Analyse der Leistung des Fahrrads zu erhalten. Abgesehen von anfänglichen Komponentenberechnungen war die Montage dieses motorisierten Fahrrads sehr iterativ und basiert auf Versuch und Irrtum; Mit jeder Iteration lerne ich, welche Faktoren die Leistung des Fahrrads beeinflussen und verbessere ständig das Gesamtdesign.

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