1、精選優質文檔-傾情為你奉上第二章主要部件及材料選擇3.1車架是構成自行車的基體聯接著自行車的其余各個部件并承受騎者的體重及自行車在行駛時經受各種震動和沖擊力量，因此除了強度以外還應有足夠的剛度，這是為了在各種行駛條件下，使固定在車架上的各機構的相對位置應保持不變，充分發揮各部位的功能。目前，可以制造自行車車架的材料主要有以下幾種：鋼，鋁合金，鈦合金，鎂合金，鈧合金，碳纖維等等，一般市場上出現的車架主要有鋼，鋁合金，鈦合金，碳纖維。鈧合金和鎂合金是最近的新興材料，比較少見。要了解這些材料的特性，就有必要知道一些基本的概念和參數1強度（STRENGTH）。假設掛在金屬棒另一端的重量，重到足以使金屬

2、棒產生永久的變形，也就是說，當移開重物時，金屬棒仍然呈現彎曲，無法完全回復原狀，即所謂的降伏(yield)。使材料達到降伏的力量因材料不同而不同，這就是所謂的強度。強度和車架的耐用度相關但和騎乘品質無關。強度(strength)由材料的降伏強度(yieldstrength)決定。降伏強度和車架管材的品質、熱處理制程及合金成份(某些品牌型式)有相當大的關系。2剛性(STIFFNESS)假設一根金屬棒的一端固定在夾具上，另一端加上一定的重量使得這根金屬棒暫時彎曲，當把那個重物移開時，金屬棒立即回復原來的型狀。同樣的重量加諸于不同材料時，會產生不同的彎曲程度，這就是剛性。剛性影響車架的騎乘品質，因為

3、車架最怕在正常騎乘時發生變型。剛性決定于材料的彈性系數，而相當重要的是彈性系數和金屬的品質及其合金的成份無關。舉例來說，所有種類的鋼，基本上具有相同的彈性系數。3重量(WEIGHT)除了強度和剛性之外，重量也是一個議題。和剛性一樣，重量受到材料合金成份的影響相當輕微。即便你的車架貼著"LiteSteelTM"(輕量化鋼材)，事實上，所有的鋼材幾乎具有相等的重量。以下就是我們常見的幾種材料的一些特性彈性系數(剛性)強度(降伏點)重量(千克/立方米)鋼材鋁合金3010-1146-16211-59(4-22退火后)鈦合金15-16."4700要注意，剛性和重量和材料的品

4、質、熱處理或合金成份無關。舉例來說，所有的車用鋼管，從大賣場的廉價單車到價值數千美元的單車都有相同的彈性系數30，以及490的重量。由上表中我們可以看出，我們用這幾種材料做車架，在管材的形狀和厚度相同的情況下，鋁制車架的剛性只有鋼制車架的三分之一，鈦制車架也只有鋼制車架的二分之一的鋼性。也就是說，鋼的車架是最結實的。當然實際情況下沒有人會這樣做車架，所以這個結論也就是不客觀的了。鋁作為一種在運動自行車上使用最廣泛的材料，最大的優點就是他的重量。鋁的剛性和強度都很低，但是鋁可以通過增加單位體積上的材料來彌補這一缺憾，而重量仍然不大。另外相對于其他的運動自行車的高級材料，鋁的價格很低。目前使用在高

5、檔鋁架上的鋁材（6000系列、7000系列）都是運用在航天方面的高級鋁材。和一般的普通鋁材相比，這些鋁材無論是在強度還是剛性上都有顯著的提高。而且廠家為了保證強度，都采取了使用較粗的管材、增大橫截面積的做法，所以大多數的鋁車架看起來都很粗獷。鋁長時間使用外觀不怎么變化。鋁本身是很容易受腐蝕的金屬，在空氣中幾乎不存在沒有被氧化的鋁，放置在空氣中馬上被氧化而形成很薄的氧化膜。為什么不生銹呢？原因是該氧化膜達到一定的程7800-3200度時防止繼續生銹，形成致密的氧化膜（三氧化二鋁）。該氧化膜幾乎是無色因此外觀上不容易發現變化(有時會發白)以上都是鋁的優點，但是這種材料也有兩個致命的缺點。1鋁的金屬

6、疲勞性很差，為了說明這一點，我們看下面的幾幅圖。我們可以很明顯的看到，鋁的可樂罐很輕易的就被捏出了口子，而鋼的水果罐頭則安然無恙。鋁材做的自行車架的致命弱點就是騎這種材料制造的自行車時，騎的次數越多，應力發生的次數也高，強度也顯著引起變化。近來為了謀求輕量，許多車架使用薄料來制作(薄的程度已達到極限)。這些都是使用沒有疲勞極限的鋁合金來制作車架，這也就是為什么在專業的使用強度下一個鋁架只能支持2-3年的原因。2鋁沒有彈性，無法吸收騎行的震動。用鋁材制作的硬尾車架會把絕大多數的震動直接傳遞到騎手的身體上。這就使鋁車架坐起來相當的顛簸，乘騎的舒適感很差。由于鋁的這兩個缺陷，使得它不適合做一般的硬尾

7、車架。但是競賽的XC越野車架大多數使用鋁合金，這是因為鋁的重量可以做到很輕，而通過熱處理和抽管技術也可以獲得很大的強度，這就使得鋁車架的競賽性能很好（競賽性能當然不會考慮選手的舒適程度和產品的使用壽命了）。而全減震車就沒有這些顧忌了。由于擁有完全獨立的減震結構用于吸收震動，并加上更為厚實和柔軟的把膠和坐墊，鋁沒有彈性的缺點被完全的中和掉了。另外，鋁較輕的質量使得它可以作成更大的截管面積，并在需要強度的地方進行局部的補強。所以說，鋁是比較成熟而可靠的材料，并且在制作全減震車架的時候更有優勢。鋼是一種歷史悠久的材料，從最普通的民用自行車到高端的競賽級車輛，都或多或少的使用著鋼材。除了冶煉技術的完善

8、之外，鋼也有其它材料所不能代替的優點：1"加工性能好，鉻鉬鋼是歷史最悠久的自行車素材，對它的研究時間也最長，因此它的加工技術已經發展到一個相當穩定的程度。2"強度大，從上文中我們可以看出相同體積下的鋼材的強度遠遠大于鋁合金和鈦合金，因此合格的鋼架的強度都可以讓人放心。3"乘騎感舒適，鋼是一種具有良好的彈性的金屬，用鋼制作的車架，可以吸收騎行過程中所帶來的震動。因此鋼架不會向鋁架那樣讓人感覺不舒服，特別適合用來做旅行車架。4"鋼的金屬疲勞性要比鋁強的多（從上文中的實驗我們就可以看出來了），所以在相同的使用條件下，鋼架的壽命也會比鋁架長得多。當然，鋼架也有其

9、不可克服的缺點：1"重量，在極度追求器材輕量化的今天，鋼7。"8/立方厘米的質量讓所有人對他望而卻步。雖然可以使用輕量化的鋼材，并且用抽管技術把管壁抽得極薄，可是還是很難把鋼架的重量減到1600克以下。而很多鋁架的重量只有1400克左右。這也就是在競賽級別的車架中很少看見鋼架的緣故。2"生銹，相對于其他的材料，鋼是比較容易生銹的。生銹會使鋼的強度大幅度的下降，減少使用壽命。所以必須采取種種手段來防止鋼材生銹。所以如果不是追求競賽級的重量，又考慮車架的耐用程度的話，鋼架無疑是很好的選擇。但是需要指出的是，目前國內好的鋼架要比好的鋁架難找。首先好的綱架并不便宜，向雷諾

10、853系列的高級鋼架要好幾千，而意大利科那歌的鋼架則要上萬。另外由于人們對鋁架的偏愛，使得鋼架難以銷售。隨著國內的自行車巨人中華自行車公司的倒閉，好的鋼架在國內幾乎絕跡了，這真是一個遺憾?。?.2車把前叉：有三個作用。第一個作用是支承前輪所受的重量，第二個作用是將車把轉向動作傳送到前輪，使自行車能按騎者的意愿方向行駛；第三個作用是前義下端壓有彎度，能促使自行車有自己向前直駛的性能，減輕騎車者操縱強度，并起一些緩沖作用。前叉裝在車架前管內，能在管內靈活轉動，前叉的上端與車把緊固地連結在一起，下端與前軸連接，與前輪以前軸為中心自由轉動，組成轉動機構。車把：連接著前叉，可轉動前叉，在使用性能上主要是

11、操縱自行車的行駛方向，并作為騎車者的扶手，支承著一部分騎車者的重量，在車把上安裝著制動手把和車鈴，控制制動和信號。車把的形式很多，但歸納起來為固定式和可轉式兩種。車把因裝在自行車正前方，要求美觀合適，必須能承受一定的顛簸撞擊性能。2.3軸前軸；是承受由前叉傳來的自行車本身及騎車者的部分(約40%)重量，并通過前花盤、輻條、車圈及輪胎，將重量傳落地面和推動前輪旋轉前進的支承，必須有足夠的強度和轉動的靈活性能。后軸：有三個作用，第一個作用是承受由立管和平叉傳來的自行車本身及騎車者的一大部分(約60)重量，并通過后花盤、鏈條、車圈及輪胎，將重量傳落地面；第二個作用是推動前輪旋轉前進；第三個作用是驅動

12、全車前進的主動軸承。因此，后軸必須具有比前軸更大的強度，并需保持軸承轉動靈活。同時為了調整鏈條的松緊度，后軸必須能前后調整，并能在合適的位置上緊固而保持不動。中軸：中軸是傳動機構，承受騎車者的腳踏力量。傳動力遙過腳蹬、曲柄、鏈條、鏈輪傳到后輪，驅動全車前進。2.4驅動及行駛腳蹬：是承受騎車者的蹬踏，然后通過傳動機構驅車前進。在運轉中腳蹬本身能自轉，以保持腳掌用力位置的不變，腳蹬的結構與規格是否合適，將直接影響到騎車者的放腳位置是否舒適，足脛關節和小腿肌肉的作用狀況是否最佳，這是設計者要考慮的因素。飛輪；有兩個作用，一個是當騎車者用力踏動腳蹬時，飛輪能將踏力傳到后軸身上，推動全車前進；另一個作用是在行駛途中當騎車者不踏動腳蹬時，自行車因受慣性影響，仍繼續前進，但飛輪外套并不隨著后軸身轉動，腳蹬也不旋轉，可使騎行者獲得休息機會和便于上下車。前后輪：前后輪總稱車輪，一個作用是承受自行車本身和騎車者的全部重量，另一個作用是車輪旋轉推動自行車前進及轉向，因此必須具有足夠的強度，以免在行駛中受到震動發生折斷，同時要求車輪必須圓正，可保持在旋轉時平穩，此外車輪結構要有適當彈性，以增強避震性，提高騎行者的舒適性。鞍座：是承受騎車者的體重作用，要有足夠的強度和彈性，不同型號的自行車對鞍座的要求也不完全一致，對鞍座的要