自行车设计

自行车设计 自行车设计  宋贤敦 自行车设计是一项十分重要的工作，也是一门专业的抖学。国外自行车工业发达的国家都在自行车设计中投入了大量人力、物力和财力，也取得了很好的效果。我国虽然被称为自行车生产王国，但在产品设计工作上与国外先进水平相比还存在差距。为了迅速提高我国自行车水平，必须在设计工作中下功夫。自行车设计涉及到大量计算和技术问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，现仅将自行车设计的技术经济指标、自行车设计的使用要求和步骤、自行车设计人员要求、自行车影响出功率的机械因素、自行车行驶阻力、自行车安全要求、自行车设计的配合要求八个方面分期刊登。                第一讲 自行车设计的技术经济指标 自行车设计的基本任务是根据使用者的要求结合制造部门的可能性，创造性地运用有关科学技术和知识，设计出受用户欢迎的产品。因此，设计自行车时，首先应该选择合理的结构，同时还应符合有关技术经济指标的要求。社会对自行车使用的要求是多方面的，因此，自行车的技术经济指标包括的内容也较多，这里就提出下列最常用的若干内容。 一、 使用寿命： 自行车属日用消费品，不同类型的自行车均有相应的使用寿命要求，因为自行车的易损零部件，在运转中要磨耗、变形或损坏，不但增加了维修工作量，甚至会失去使用价值。因此，设计自行车时应根据不同的使用要求，对寿命问题予以重视。 二、行驶安全性：这是自行车设计者必须考虑的内容，随着车辆的增多和车祸的经常发生，国内外对自行车的行驶安全性越来越加重视， 国际自行车 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 已有明确的安全标准要求，不符合安全要求的自行车严格禁止行驶。 当然，骑车事故的发生原因是多方面的，但首先要从产品设计结构上保证达到安全标准的要求。 三、产品标准化： 这是指自行车产品的系列化，部件通用化和零件标准化。在各企业都在大力开展新品种的新形势下，标准化工作就显得更为重要了， 目前我国自行车标准化主要存在二个问题，首先是国家标准未能完全很好的贯彻， 不少人认为只要达到自行车质量鉴定4O项就行了，这是一种不全面的观点，何况我国现行的40项内容有其历史和客观的原因，从目前来看很有修改的必要。 因此，我国自行车首先应当符合国家标准的要求，同时，要使新开发的产品符合标准化要求， 标准要先行，如果各厂由于没有明确标准就自行设计，待社会上形成一定数量后，再统一标准就困难了。因此， 产品设计，首先要查找和依据有关标准。 四、 工艺性： 自行车设计时要考虑加工工艺的合理性，特别批量生产的品种， 工艺合理性显得更为重要。 所设计的自行车在保证使用要求的情况下，应该能用最少的工时，材料和加工费用制造出来。 五、强度和最大容许负荷： 设计自行车中的每个零部件时，必须保证足够的强度。  任何一个零件在使用时都不应产生断裂损坏和发生的残余变形， 否则将不能正常地使用甚至引起事故。 对于不同类型的自行车，最大允许负荷有不同的含义，例如轻便车主要用途为代步，普通车除作代步又需能适量载重。自行车如有过大的允许负荷能力， 虽然能扩大其使用范围，但将使自行车零件的尺寸和强度随着增大，是不经济的，因此要合理选择而设计。 六、重量：  在保证达到使用的前提下，自行车重量愈低， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明结构更合理，所消耗的材料也越少，因此，重量常作为比较同类型自行车的指标之一，对于生产量大的自行车，重量是很主要的技术经济指标。目前我国自行车普遍比国外先进国家的同类型产品重1～2公斤／辆，这就需要在产品设计上下功夫。 七、成本： 自行车制造成本能综合地表示出很多项技术经济指标的结果。例如重量、自行车制造工艺性、新工艺采用情况和标准化通用化程度等。成本的高低，表示了经济上是否合理，所以产品设计要有经济观点，十分重视和努力降低自行车制度成本。 八、外形和美观： 自行车的外形应合乎比例、和谐平整、美观大方，以增加使用者对自行车的美观感。贴花、色彩等也是吸引消费者的重要方面。现在消费者购买自行车时， 主要依据是牌号、价格、外形和美观程度。 在自行车日趋饱和，市场竞争更加剧烈与的新形势下，产品设计工作对外形和美观的考虑与研究就更加重要了。 九、骑行轻快： 自行车以人力驱动，所以在产品结构和传动速比，直至轮胎的形状和花纹都要符合轻快的要求，特别是轻便车、运动车和赛车等，轻快的指标就更为重要。 十、骑行舒适： 自行车既要有一定的刚度，也要有相应的弹性，否则就会影响骑行性能和使骑行者容易产生疲劳，因此对架、前叉和鞍座等主要部件都要与人的体形结合起来考虑，使之达到骑行舒适的要求。                       第二讲 自行车设计的使用要求     自行车设计的最终目的是满足使用要求，不同类型的自行车和各部件均有其特定的性能，达到其性能和度用要求是自行车设计应予考虑的根本要素。 一、成车 1．普通型自行车：骑行平稳，适量载物的自行车，又称平车，故以P表示。 2．载重型自行车：具有良好的稳定性，能载重，以Z表示。 3．运动型自行车：可供锻炼之用， 以Y表示。 4．赛车型自行车：供比赛使用，有公路赛车，跑道赛车之分， 以S表示。 5．轻便型自行车：自重较轻，骑行轻快灵活， 以Q表示。 6．特种型自行车：具有特种用途性能或按照用户要求进行特制的自行车，以T表示。 二、主要部件 1．车架： 是构成自行车的基体联接着自行车的其余各个部件并承受骑者的体重及自行车在行驶时经受各种震动和冲击力量，因此除了强度以外还应有足够的刚度，这是为了在各种行驶条件下，使固定在车架上的各机构的相对位置应保持不变，充分发挥各部位的功能。车架结构可由设计人员创新，但与其他部件相关的安装尺寸，应严格控制。 2．前叉：有三个作用。第一个作用是支承前轮所受的重量， 第二个作用是将车把转向动作传送到前轮，使自行车能按骑者的意愿方向行驶；第三个作用是前义下端压有弯度，能促使自行车有自己向前直驶的性能，减轻骑车者操纵强度，并起一些缓冲作用。前叉装在车架前管内，能在管内灵活转动，前叉的上端与车把紧固地连结在一起，下端与前轴连接，与前轮以前轴为中心自由转动，组成转动机构。 3．车把： 连接着前叉，可转动前叉，在使用性能上主要是操纵自行车的行驶方向，并作为骑车者的扶手，支承着一部分骑车者的重量，在车把上安装着制动手把和车铃，控制制动和信号。车把的形式很多，但归纳起来为固定式和可转式两种。车把因装在自行车正前方，要求美观合适，必须能承受一定的颠簸撞击性能。 4．前轴； 是承受由前叉传来的自行车本身及骑车者的部分(约40% )重量，并通过前花盘、 辐条、车圈及轮胎，将重量传落地面和推动前轮旋转前进的支承， 必须有足够的强度和转动的灵活性能。 5．后轴：有三个作用，第一个作用是承受由立管和平叉传来的自行车本身及骑车者的一大部分(约60％ )重量，并通过后花盘、链条、车圈及轮胎，将重量传落地面；第二个作用是推动前轮旋转前进；第三个作用是驱动全车前进的主动轴承。因此，后轴必须具有比前轴更大的强度，并需保持轴承转动灵活。 同时为了调整链条的松紧度，后轴必须能前后调整，并能在合适的位置上紧固而保持不动。 6．中轴： 中轴是传动机构，承受骑车者的脚踏力量。 传动力遥过脚蹬、曲柄、链条、链轮传到后轮，驱动全车前进。 7．脚蹬： 是承受骑车者的蹬踏，然后通过传动机构驱车前进。 在运转中脚蹬本身能自转，以保持脚掌用力位置的不变， 脚蹬的结构与规格是否合适，将直接影响到骑车者的放脚位置是否舒适，足胫关节和小腿肌肉的作用状况是否最佳， 这是设计者要考虑的因素。 8．飞轮；有两个作用，一个是当骑车者用力踏动脚蹬时，飞轮能将踏力传到后轴身上，推动全车前进；另一个作用是在行驶途中当骑车者不踏动脚蹬时，自行车因受惯性影响，仍继续前进，但飞轮外套并不随着后轴身转动，脚蹬也不旋转，可使骑行者获得休息机会和便于上下车。 9．变速器：  自行车在行驶时遇到的道路情况是复杂的，有时风速和风向对骑行者影响也很大，因此，自行车在不同的行驶条件下，应有不同的速比，就需要安装变速器，变速器有内、外变速两种，内变速器一般在后轴内，也有利用中轴变速。 lO．前后轮：前后轮总称车轮，一个作用是承受自行车本身和骑车者的全部重量，另一个作用是车轮旋转推动自行车前进及转向，因此必须具有足够的强度，以免在行驶中受到震动发生折断，同时要求车轮必须圆正，可保持在旋转时平稳，此外车轮结构要有适当弹性，以增强避震性，提高骑行者的舒适性。 11．鞍座： 是承受骑车者的体重作用，要有足够的强度和弹性，不同型号的自行车对鞍座的要求也不完全一致， 对鞍座的要求是坚固、舒适，既能使骑行者提高输出功率的作用，同时减少骑行者的疲劳，提高行驶性能。 12．泥板： 是用以防止行驶时，由车轮将路面上带起的泥尘、溅到骑车者的身上。此外有美观作用。泥板不承受任何重量，要求在本身不变形的条件下，尽量采用薄料，以减轻车身重量。 13．前后闸： 是保证骑行安全的关键部件，有普通闸、钳形阐、触闸、抱阐、涨闸、脚闸、盘闸等多种结构、形式、但不管何种结构，都要切实保证达到制动性能的要求。 第三章自行车设计步骤 仅借人力，主要以脚蹬驱动，至少有两个车轮的车辆称自行车。我国自行车分为普通型、载重型、运动型、赛车型、轻便型和特种型六种。特种型又可分为串列车、杂技车、残疾车和其他车等。 自行车属民用机械产品，一辆自行车犹如一台机器，有其一定的技术、经济和使用要求，因此，有相应的设计步骤。如果仅设计自行车的某一部件，有的步骤可以简化，但总的要求还是相同的。 通常，自行车设计的过程包括拟制技术任务、技术设计和工作图设计三个阶段，但有时根据设计工作的繁简，也可以分为二个阶段，即技术设计内容分别插入另二个阶段中。 将自行车设计分成几个阶段来进行，就有可能保证设计工作的周密性、全面性，使设计工作有秩序地进行，从而减少或避免发生因总体设计考虑不周而返工的情况，有效地保证设计工作的质量和进度。 第一阶段——拟制技术任务、拟制前应进行市场调研，了解分析使用要求，同时广泛收集国内外有关资料确定设计方案。 一般自行车的技术任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 大体包括以下内容: 1.所设计自行车的用途和应用范围; 2.所设计自行车的理论和依据; 3.国内外同类型自行车结构特征的分析对比; 4.国内外同类型自行车的技术规格的分析对比， 5.所设计自行车结构、使用特征和优缺点的详细叙述; 6.所设计自行车的主要技术规格，并确定其轮廓尺寸和重量; 7.预计所设计自行车的主要技术指标。 第二阶段—技术设计，根据已确定技术任务书的要求，设计自行车的具体结构。 技术设计的组成内容如下: 1.自行车总图(表明各部件外形和相互位置); 2.各部件的装配图(表明各零件的位置、结构形式和主要尺寸); 3.自行车成车技术条件和检查方法; 4.计算中(包括传动系统的计算和主要件强度的初步计算书); 5.各项技术经济指标的详细分析。 技术设计工作一般是分头进行，并由主任设计员统一掌握。在自行车总图或部件装 配图以及其它工作每告一段落，应征求有关人员的意见，或进行适当的讨论，以便加以 修正，然后按规定程序进行审查。 第三阶段—工作图设计。自行车的工作图设计是绘制全部设计零件的工作图、部件图和制订必要的技术文件。这些资料是以后制订工艺文件，并且是生产车间及技术检验在生产过程各个阶段的指导性文件。 工作图设计工作一般包括以下三个步骤: 1.零件的设计和制图。零件设计是在已被批准的技术设计中的部件装配图的基础上来进行的; 2.绘制装配图。零件图作完以后，便开始作部件装配图，也就是绘制检验装配图，同时绘制整车的总图; 3.拟订产品技术文件。技术文件包括部件明细表、零件明细表、标准件明细表、主 要外购件汇总表、图样目录、鉴定大纲和产品说明书等。工作图设计是一件十分细致的工作，设计人员要加强与工艺人员的联系;在完成以上各项工作以后，设计任务还未完全完成，在样品试制过程还可能会发现一些设计上的问题，需要在试制结束后作全面调整，因为样品试制的目的是考核产品设计。样品鉴定中提出的有关产品设计问题应在鉴定结束后根据鉴定书进行修正。就是自行车定型投产后，设计人员仍应随时收集制造和使用部门的意见，以便对自行车作进一步的改进和提高，并为以后的设计工作积累资料和经验。 第四章自行车设计人员要求 我国自行车产量已占世界首位，但品种少，竞争能力差，究其原因之一是产品设计力量薄弱，不少企业比较重视工艺设备技术的提高，而对产品设计不重视。加强产品设计工作首先是产品设计人员的努力和素质的提高，同时也要加强产品设计队伍的建设和创造必要的条件。 一、产品设计人员的基本要求 1.热爱产品设计工作，不要认为自行车结构简单，产品设计无所作为，实际上自行车产品设计大有可为，国际上的自行车年年有变化，五年一大变，产品设计是超前工作，要做到整个自行车工业发展的“先头军”是很不容易的，目前我国自行车基本上还处于仿制阶段，要做到独立设计、超前设计，有大量工作要做，要求产品设计人员安心自己的岗位，热爱自己的工作。 2.具备必要的基础理论，自行车有静力学，要使自行车骑行安全、轻快、舒适都需要经过计算验证，何况自行车结构要与人体结构结合起来考虑，因素就更为复杂，现代化设计还要采用电子计算机，如果不具备必要的基础理论，就很难达到这一要求。 3.专业知识，自行车属机械产品，工艺类型繁多，产品设计人员不仅要有产品的专业知识，还应有一定的生产技术知识，这样才能使所设计的产品有良好的工艺性。自行车所需的原辅材料种类也很多，只有具备相应的专业知识，才能使原材料选用得当。 4.外语知识，国外报刊杂志和文献经常报导一些自行车设计的资料，同时每天出现一定的自行车结构专利，产品人员如能自行阅读消化，就能更快地掌握国外先进资料，提高设计水平。 5.有市场调查的能力。自行车是民用产品，有广阔的市场，市场情况在不断地变化，对自行车的需求也并非完全一样，要做到产品结构的多层次，必须要深入市场，了解市场，只有这样才能真正做到考虑一代、研究一代、开发一代、试制一代、生产一代产品，使自己的产品有竞争能力，立于不败之地。 6.有勇于实践的精神。自行车的质量与品种要由消费者来评定是否受欢迎，要使消费者欢迎，首先产品设计人员自已要对所设计的产品满意。正如日本丸金自行车厂的总工程师所说:“我设计的自行车都要由我自己先骑行，有感到不满意之处就立即改进，直到自己感到满意，然后再请有关人员骑，直到大家都感到满意才定型生产”。要设计一辆良好的自行车，这种实践精神是必不可少的。 二、积极为产品设计人员创造条件 1.配备必要力量。产品设计决非一件可有可无的工作，而是必须加强的一个重要环节。各厂要根据实际情况配备必要力量，同时加强对产品设计人员的培养，加强日常工作的检查和帮助，为产品设计人员创造了解市场，熟悉生产，增进专业知识的机会和条件，给产品人员有机会进行对口的参观、学习和交流以及出国参观展览会和考察活动，不断丰富设计人员的知识，提高产品设计工作的质量。 2.创造必要的手段。产品设计决非仅靠一支铅笔一张纸所能绘出来的，首先要收集大量的样品实物和资料，进行解剖分析对比，以更好地吸取别人的长处，在进行大量计算和实验工作中，需要有必要的手段，只有这样才能使产品设计建立在科学的基础上。 3.提供返馈信息。所设计的新产品投放市场经消费者使用后，必有各种各样的反映和意见，其中有不少是对产品设计上的意见，这些意见应当及时地反映给设计人员。 当然，设计人员可以定期通过市场调查了解消费者的反映，但经常性的意见还是应当由 经营、维修部门向设计人员提供。(全文待续) 自行车设计(三) 第五讲影响自行车输出功率的机械因素 影响自行车输出功率的因素是多方面 的，现仅从设计中的机械因素予以简述。 一、曲柄长度 曲柄长度决定了脚蹬轴的前后水平距离 和上下垂直距离。由此也确定了大腿骨的运 动角度和有关肌肉群的收缩程度。由于肌肉 的收缩使两个骨骼夹着关节而运动、肌肉的 收缩力是通过骨骼而起作用的，表现在手碗 或脚的端部的力量，就是肌力。肌力的大小 与肌肉的伸长和收缩程度有密切关系。肌肉 的收缩一般在自然伸长状态时能够发挥最大 的力量。如果伸长超过此限，肌肉的收缩力 下降。肌肉收缩时长度缩短30%左右为宜， 超过此限，收缩力大减。考虑这些肌肉的特 性及其相应的肌力，对于一定长度的骨骼， 就容易予测出相应的曲柄长度。对一定长度 的骨骼，过长的曲柄将引起肌肉的过度伸长 和过度缩短，都是不利的。反之，曲柄过短， 可贵的肌肉收缩力又不能充分地利用。曲 柄的长度也直接影响合理的踏速，即曲柄转 速。如果踏速增高，而骨骼的运动角范围不 相应地缩小，那么，肌肉收缩的速度就跟不 上，收缩力就下降。曲柄长度可取股骨长的 二分之一左右。也有把曲柄长度的基准定为 身高的十分之一。 二、车架立管的倾角 车架立管与水平面之间的夹角称之立管倾角。如果鞍座到中轴中心的距离不变，立 管倾角确定鞍座相对于中轴的前后位置。立 管延长线和鞍座上表面的交点为鞍座的位 置。一般情况下，骑车人股关节的位置大致 地与鞍座位置一致。对于骑车人来说，下肢 的关节相对中轴中心的位置，是决定下肢肌 肉群的肌力有效利用的一个关键，也即踏力 和踏速能否获得最佳的配合的一个关键。随 着踏速的提高，如果股关节的股骨运动角范 围不相应地缩小，由于肌肉运动速度跟不 上，下肢肌力就不能充分发挥。在膝关节也 存在同样情况。实验证明:高速自行车股关 节相对中轴的位置应该前移，即立管倾角增 大。反之，股关节位置后移，立管倾角减小。 三、鞍座的高度 鞍座的高度是指鞍座管延长线与鞍座上 表面的交点到中轴中心的距离。鞍座高度与 立管倾角一起，全面地确定了鞍座相对于中 轴的位置。它也确定了骑车人下半身的姿 势，支配着自行车的出力性能。为了有效地 产生必要的踏力和踏速，下肢骨骼应保持合 理的运动角范围。鞍管高度是一个重要因 素，骑行者虽然可适当调整，但首先在设计 时要合理确定。 四、车把的位置 车把和鞍座的位置影响了骑车人上半身的姿势。为了使腿部的肌力有效地转换为踏 力，往往利用上身肌肉群的肌力，成为作用 在车把上提力，它与下车身的肌力、相应的 部分体重(骑车人的另一部分体重作用在鞍 座上)相平衡。骑车人上半身的合理姿势还 应考虑骑行舒适性和迎风面积等因素。车把 的水平位置离地高度约等于骑车人股骨的长 度。如果车把位置太高，会增加车架长度; 过低，将妨碍车把的转向。车把的垂直位置应 略高放鞍座，如果长期骑行车把位置低于鞍 座位置的自行车，对身体是不利的。 综上所述，中轴、鞍座和车把三者的位 置称为车架的三支点，支配着骑车人的姿 势，对自行车的出力性能影响很大，是自行 车设计工作的重要课题。关龄车架三支点的 研究，除考虑出力性能外，还要考虑骑车人 的疲劳程度、身体局部疼痛，驾驶方便程度 和安全性能等因素。 五、速比 自行车的传动采用增速方式，习惯上指 链轮与飞轮牙数之比。速比应根据人体的动 力特性和骑行条件的配合迸行设计，以取得 良好的出力性能。如果速比过小，无论腿部 有多大肌力，有多大剩余踏力可使，由于踏速 超过肌肉收缩运动的极限速度，就出现“负 转”现象(输出功率虽然够大，但脚跟不上 曲柄转动)，就得不到大的输出功率，即使 两只脚勉强地飞快踩动，很快就会疲劳。反 之，如果速比过大，踏速过低而踏力过大， 尽管骑车人有足够的输出功率，由于曲柄转 速与踏力配合不当，结果腿部肌力不够，也 不能发挥更大的作用，而且难以持久。当自 行车载物或上坡时，骑行阻力增大，当然需 要增大输出功率和后轮的驱动力矩、降低行 驶速度，采用减小速比就增加了转矩比、减 少了踏力，可减轻肌肉负担，并保持正常的 踏速。保持不疲劳的长途骑行，肌肉的负担 约为最大肌力的10%左右，以此为目标选择 速比和曲柄转速，是比较合理的。 自行车安装变速器，能更好地适应各种 骑行条件，提高出力性能。自行车的速比一 般被控制在2.3~4.0的比较狭窄的范围。速 比行程为车轮与速比的乘积。 第六讲自行车行驶阻力 自行车行驶阻力由滚动阻力、空气阻力、坡度阻力、加速阻力和自行车内部阻力 五部分组成。 一、滚动阻力:相当于车轮在路面上滚 动时所引起的能量损失。它由滚动时轮胎断 面产生变形、胎面与路面之间相对滑动、路 面变形、由于路面不平而引起的振荡损失等 因素组成。影响自行车滚动阻力的因素有: 1.人和车的总重量:如果负荷过大，充 气轮胎的沉陷率过大，一方面滚动阻力显著 增加，另一方面轮胎本身内部揉动很大，从 而促使帘布层和橡胶层的老化。骑自行车 时，要减轻人的重量是不现实的，就要设法 减轻车的重量。 2.轮胎结构和材质:胎冠的厚度和胎肩 的厚度越大，滚动阻力系数越大。胎冠的花 纹呈线型、细条型、帘线的支数细，其滚动 阻力系数往往较小，多用于运动车。普通车 对路面的抓着力、雨天的刹车力、防止侧滑 能力、耐久性等有较高需求，往往采用块形 花纹和帘线支数粗的轮胎，而其滚动阻力相 应也增大。因此，设计人员应根据具体的车 型选用相应的轮胎。 3.车轮的规格:包括车轮尺寸和轮胎宽度。当车轮直径较小时，由于曲率半径小， 所以轮胎接地部分变形量增大，滚动阻力增 大。另外，不平或碍障物比较敏感的路面会 使滚动阻力显著增大。宽轮胎往往用于不平 的道路和软性路面上。 4.胎压:轮胎的其他条件不变，胎压越 低，变形量越大，滚动阻力越大。随着胎压的 增大，变形量减小，滚动阻力也相应地减小。 5.车架精度:在车架加工过程中，或多 或少地存在加工精度问题，从滚动阻力分析 的角度来看，车架精度差会引起:从俯视方 向观察车轮，前后轮不在同一平面内，从后 视方向观察车轮，两轮也不在同一平面上， 使骑行产生“沉重”的感觉。 6.路面情况:直接影响骑行滚动阻力， 因此还要考虑所设计自行车的使用路面情 况。 二、空气阻力:自行车在空气中运动， 空气本身也在流动，两者综合形成的相对运 动，造成对自行车骑行阻力。空气阻力由磨 擦阻力和压力阻力构成，磨擦阻力是空气对 车和人体表面的磨擦作用造成的阻力。压力 阻力有二种:一种是车和人的前部气流被紧 挤，产生对抗车和人前进的正压;另一种在 后部和拐角处空气变得稀薄而引起涡流，产 生将车和人吸住的负压。构成磨擦阻力的因 素与车和人的表面平整、光滑度和外形大小 有关，此外还与挥动脚蹬时的空气阻力和车 轮转动的空气阻力有关。目前出现的高速自 行车、避风式自行车、流线型自行车以及采 用“滴水管”和异径辐条等，其目的均为了 减轻空气的阻力。 三、坡度阻力:在具有纵向坡度的路面 上，当自行车上坡时，其重力在平行于路面 方向的分力与骑行的方向相反，称坡度阻力 或上坡阻力，下坡时，其重力在平行于路面 方向的分力与骑行方向相同，形成的坡度阻 力或下坡阻力，为负值。设计自行车时，为 了提高上坡性能，主要依靠变速来解决，减 小速比，降低了速度，使后轮有效转矩增 加，能够爬上更险的坡，提高上坡能力。由 于坡度的不一，要求能有多种速比相适应。 四、加速阻力:当自行车加速时，其惯 性力的作用方向与骑行方向相反，称加速阻 力，减速时为负值。对于自行车来说，运动 速度产生变化的质量可分为两种性质:一种 是车和人整体形成直线运动的质量;另一种 是自行车旋转部分的质量，如车轮、链轮 等，在加速时，这两种质量都要消耗能量才 能实现加速运动，并随着运动的加速而增加 其动能。关放加速阻力，一般局限于赛车方 面，即尽量降低车重，特别是车圈和轮胎的 重量。实验证明:同一重量的车圈和轮胎， 对加速阻力的影响效果为非转动部分的5~6 倍。因此，提高加速性能也是设计人员应当 考虑的一个方面。 五、内部阻力:骑车人驱动中轴转动所 做的功，在转换成为有效的后轮推力过程， 把动力传递中所浪费的部分称内部阻力。其 中包括: 1.各转动部分的转动摩擦力矩:如果环 绕中轴力矩，则其摩擦力矩(公斤力·厘 米)为:若前后轴:2.4，则中轴1.0，链轮 和链条:1.2，飞轮和链条:1.2。如果环绕 后轴，则其值进一步减小到它的三分之一左 右，与滚动阻力、空气阻力相比，仅为百分 之一左右。 2.链传动的效率:轴皮转动、链轮、飞 轮和链条的啮合，产生的摩擦阻力并不大。 3.由于车架的弯曲或扭曲等瞬时弯曲变 形时变形产生的能量消耗:由于大链轮和飞 轮的旋转与车架中心平面不重合，如果踏力 较大，在强大的链条抗力作用下，使中接头 和后平立叉部分受弯曲而靠拢，曲柄每转一 周，这种现象在左右脚蹬各发生一次，使车 架弯曲变形，并出现“抖动”现象。不单是 能量的损失，随着车架的抖动促成车轮安装 精度的破坏而增大滑角，从而引起滚动阻力 的增加。设计赛车等自行车时应特别重视这 一点。抖动的能量损失很大，一般占内部阻 力的10%左右。 4.轴皮变速内部阻力:轴皮变速内部的 行星齿轮机构是由很多零件组成的:中心齿 轮、行星齿轮、内齿轮、撑牙等，但其摩擦 阻力不大。外变速或变速器的链条中心线是 偏斜的，但传动效率的降低也很小。 5.骑车人身体的上下振动的能量损失: 从带有减震的车架和鞍座到骑车人身体的上 下振动，其能量的损失有时很大。为了骑行 舒适，车架、前叉、鞍座的弹性要好，但设 计时也要考虑保持其合理的刚性，以充分发 挥骑车人输出功率的实际效能。 由于自行车内部阻力的产生原因和性 质，与其它骑行阻力不同，设计时，可以传 动效率的形式来处理。 自行车设计(四) 第七讲自行车安全要求 自行车最主要的要求是保证骑行安全。 达到安全要求，虽然有材质、制造技术和组 装等因素，但首先是从设计上符合安全要 求，要求从设计一开始就始终贯彻高质量和 安全性。自行车成车和各零部件都有详细的 安全要求，现将设计中首先要考虑到的一些 安全要求予以简述。 自行车设计应有可靠的计算依据，以保 证足够的强度，保证骑行安全。一辆完整的 自行车在正常骑行、搬运和维修时，凡骑行 者的手、腿等可能触及之处，均不应有外露 的锐边。自行车组装后的任何突出物，其长度 超过smm的，原端倒圆不应小于6.3mm。其 大端尺寸(宽度)应大于12.7mm，小端尺 寸(厚度)应大于3.2mm。自行车车架的上 管上，在鞍座和鞍座前3D0mm外之间不应有 突出物，但直径不大于6.4mm的钢绳套管和 厚度不大于4.smm的套管夹则允许附在上管 上。螺钉的外露突出部分，在螺母旋紧之 后，应短于螺钉的外径尺寸。 一辆符合安全要求的自行车是建立在符 合安全要求零部件基础上的，因此，首先要 使各零部件达到安全要求。 制动系统—自行车应装有制动系统，手闸从闸把外表面到车把把套外表面的闸把 至车把把套之间的最大距离，自闸把的闸线 端头处到闸把中部之间的任何一点都不应超 过90mm。在闸把开口处，这个尺寸可以大 一些，但除了闸把尾端20mm一段外，都不 应超过100mm。车闸的干态制动，在最高速 比时，行程为sm以下的自行车，以16km/五 的速度行驶时，应在5.Om距离以内平稳而 安全地停住;在最高速比时，行程为sm或5 m以上的自行车，以24km/h的速度行驶 时，应在5.5m距离以内平稳而安全地停 住。 车把—把横管的总宽度应在350一700mm之间。处于最高位置时的把套上端面和 处于最低位置时的鞍座面之间的垂直距离不 应超过400mm，把横管末端应装有把套或把 簧，它们应能承受70N的脱卸力;把立管上 应刻有永久性标记，清楚地表示把立管插入 前叉立管的最少深度，或用一个可靠的永久 性装置来保证其最少插入深度。插入标记或 擂入深度从把立管末端起应不小于管径的 2.5倍，在标记下面至少应有一个管径长度 的管子材料不得切槽，插入标记不应损伤 把立管的强度。当骑行者坐在鞍座上，双手 握住车把把套并尽量往后靠时，自行车和骑 行者的总重量至少应有25%压在前轮上。 车架、前叉应有足够的强度，保证达到 冲击试验要求和骑行安全。 车轮—装轮缘闸的自行车，对轮稠上某一点沿轮惘作径向测量时，其径向圆跳动 量和端面圆跳动量分别不得超过Zmm，不装 轮缘闸的自行车，其径向圆跳动量和端面圆 跳动量分别不得超过4mm。车轮经校准后， 其轮胎对于前叉或车架上之任何附件之间的 间隙应小于Zmm。轮辆作挂重试验时，挂重 点的永久变形不得超过1.smm。将轮胎充气 到推荐充气压力的110%，经过5分钟后，外 胎仍应完整地包合在轮惘上。 脚蹬—脚蹬的脚踩面应安装可靠，相对于脚蹬部件应无移动。不用足尖套或用足 尖套的脚蹬都必须在脚蹬的上表面或下表面 都有脚踩面，有一个认定的脚踩面，能自动 地翻转在骑行者的脚下，如果只考虑用足尖 套式，则必须装固定的足尖套，就不再需要 有脚踩面了。自行车直放不骑人，一只脚蹬 处于最低位置且脚踩面与地面平行，如果只 有一个脚踩面的话，该脚踩面要朝上，自行 车应能向一侧斜25“而脚蹬上的任何零部件 不能触及地面。不装足尖套的自行车，其脚 蹬到前轮胎或泥板之间的间隙至少应为 89mmo 鞍座—鞍座、鞍座架和其他鞍座附件的任何部分，从鞍座面与鞍管轴线之交点算 起，都不能超过鞍面以上125mm;鞍管上应 有一个永久性标记，清楚地表示该鞍管插入 车架的最少深度。这个标记从鞍管底部量起 不应低于鞍管直径的二倍高度，标记不得损 伤鞍管的强度。 链罩—自行车下必须装有防护装置，罩住链条和链轮的下齿合部位，防止衣服或 身体某一部分轧入。防护链罩至少应从链条 与链轮的啮合点之前25mm处装起。 反射器—安装后灯的自行车还应装一只后广角反射器或一般的反射器以符合将来 的国际标准要求;不装后灯的自行车则应装 一只广角反射器。后反射器应为红色;自行 车应装有两只侧反射器，在两侧都能看到， 其形式二种，第一种广角反射器装在自行车 的前半部和后半部。其中至少应有一只要装 在车轮辐条上。对那些后轮上除了车架和泥 板支棍外，还装有其它零件的自行车，则活 动反射器应装在前轮上。第二种是在每一只 车轮的两侧，离轮胎外径locm之内，装一 个连续的环形反射器。侧反射器或白色(透 明)，或黄色。安装前灯的自行车不要求装 前反射器。没有前灯的自行车应装一只广角 反射器，为白色(透明)。自行车脚蹬的 前、后表面均应装有反射器，反射器可以和 脚蹬结构连成一体，也可以机械方法安装在 脚蹬上，但都应充分地凹进在脚蹬边缘里面 或反射器框架内，以免在脚蹬边沿与其池平 面接触时碰到反射镜面。脚蹬反射器为黄 色。 自行车产品说明书内容应有骑行安全须 知—车闸、轮胎、车把和照明应作定期检查，雨天应注意增加制动的距离。 自行车安全要求内容较多，现仅将一些 必须的和设计中容易忽视的部分作如上阐 述。 第八讲自行车设计的配合要求 自行车生产量很大，使用涉及面也很 广，在设计中要十分注意其尺寸配合的要 求，做到组装和维修互换方便。现将普通 型、载重型、运动型、赛车型和轻便型自行 车的主要互换配合要求予以阐述。 车架—前管高度有80、100、120、240、160、180、200和220八种;前管两端 装碗处高度分别为IOmm，内径为必30;用 于A、C型中轴的中接头宽度为72mm，两端 装碗处高度分别为10mm，内径必40;用于 B型中轴的中接头两端装螺丝碗处高度为14 mm，螺纹为M35xl;平叉咀槽宽为10.5; 立管孔径有必22和必25两种，后接头装衣架 孔径为必8.5;鞍管缩头长度为30mm，外径 为必22，如采用7字形鞍管，其横管外径为 必22，长度为30mm。鞍管外径有必22和必 25两种。 前叉—立管高度有112、132、162、72、192、212、232和252八种，其外径为 27，螺纹部分采用M20xl，其高度为30 m，立管与把立管配合处内径为必22.1， 度为60mm;前叉咀档宽有8.5和10.5两种， 咀内档距离为90mm;前叉锁母内螺纹为 26又1，顶端内孔为必22.1;上下碗与前 配合处高度分别为smm，外径为必30;下 内径为必27，灯架厚度为Zmm，插灯处宽 为30mm，灯架与前叉配合圆孔的孔径为 26.5，定位搭子宽度为3mm，凸出高度为 .3mm;前叉垫卷厚度为Zmm，内径为必 6.5，定位搭子宽3mm，凸出部分为1.3 r口。 车把—把立管高度有15。、170、90、210和230五种，把立管外径为必22， 杆外径为必3.6;把横管与闸杆顶端开挡 loomm。 前后轴—前轴有MS又1和Ml。义1两，与前叉咀配合处的开挡为90mm;后轴 螺纹为M10又1，与飞轮配合螺纹为M 5义1。 中轴—A型中轴的轴辊外径为必16，接头与轴宛配合处为必40，中接头宽度为 mm，中接头中心与链轮齿中心距为43 m，曲柄梢槽深度为Zmm，槽中心至曲柄 平面为gmm;B型中轴辊和曲柄梢槽的要 与A型相同，中轴螺丝碗采用M35义1; 型中轴的轴辊两端螺纹采用MIG丫1，中接 内径为必40，宽度为72mm，中心线至链 齿中心距为41mm;曲柄大头内孔为必 6，与脚蹬轴配合采用M14丫1，曲柄内孔 为必g，曲柄梢大头为必g，斜面的斜度为 030’，小头端部采用五16。 脚蹬—脚蹬轴大小头分别采用M14x0.25和Msxl两种螺纹，橡皮轴.采用Msx 0。8。 飞轮厚度为16mm，飞齿厚度为3mm， 与后轴配合处采用M35xl，齿数有16、 17、18、19、20、22、24牙等六种。 轮惘(车圈)—软边轮惘卷边内档有22.5和2。两种，卷边R应《2.5，两边卷边 斜角为100“，整个弯曲高度为15和13两种。 直边轮稠(硬边车圈)卷边内档为18、20、 22和25四种，卷边R为相对应的1.5、1.8和 2三种，整个弯曲高度分别为6.5和7.3两 种。勾边轮惘卷边内档为25，卷边R为2， 整个弯曲高度为14.7;气门孔内径均为必 5.5。轮惘着合直径有321、330、349、371 400、422、432、451、473、502、524、 540、590、597、600、630、635和650十八 种，轮辆着合周长与直径相对应，分别为 1008.4、1036.7、1096.4、1165.5、1256。6 1325.8、1357.2、1416.9、1485.9、1577。l 1646.2、1696.5、1853.5、1875。5、1885、 1979.2、1994.9和2042十八种。 辐条—有10、12、12、13、14和15六种号数，其配合螺纹分别为M3.6x0.60， M3.2X0.50，M3.0义0.50，M2.6x0.45， MZ.3x0.45和MZ.1x0.45六种，条母的配 合螺纹与辐条相对应。 泥板—主要控制半径R，大于或等于385、370、355、330、305、280、255、230 和205九种。 鞍座—夹紧螺栓为M8，鞍座夹与鞍管配合部分的内径为必22。 注:本文凡未注明计量单位的数字均为mm。