綠色環(huán)保交通工具————自行車.doc

引言腳踏車或單車，通常是二輪的小型陸上車輛。人騎上車后，以腳踩踏板為動(dòng)力，是綠色環(huán)保的交通工具。英文bicycle或bike的bi意指二，而cycle意指輪。在日本稱為“自耘車”；在中國(guó)大陸、臺(tái)灣、新加坡，通常稱其為“自行車”或“腳踏車”；在港澳則通常稱其為“單車”。有單人自行車，還有雙人或多人自行車。自行車是一種不用消耗任何能源、無(wú)任何污染并能強(qiáng)身健體的騎行工具，是真正的綠色環(huán)保交通工具。我們國(guó)家是一個(gè)人口眾多、幅員遼闊的大國(guó)，也是一個(gè)自行車的王國(guó)，每天有億萬(wàn)群眾騎行在自行車上，不單是健身強(qiáng)體，娛樂(lè)旅游，更多的作為交通代步，輕便運(yùn)輸?shù)墓ぞ摺榇宋覀儑?guó)家在交通設(shè)施、法規(guī)條例方面，都作了特殊安排。交通道路上有專用的自行車道，紅綠燈有自行車的標(biāo)識(shí)，這使大批的騎行者感到便捷和安全，令許多發(fā)達(dá)國(guó)家的騎車人羨慕和向往。愛(ài)好自行車，充分利用自行車，這是我們國(guó)家的一大特色，也是一大優(yōu)勢(shì)。但近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，私家汽車的普及，各種交通工具的便利使自行車的功能受到挑戰(zhàn)。但是，隨之而來(lái)的城市交通擁堵，能源的大量耗用，廢氣及噪聲對(duì)城市環(huán)境的污染。另外，從健康的需要考慮，現(xiàn)代人的體力活動(dòng)大幅減少了，心血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)疾病大幅上升，肥胖和體質(zhì)下降嚴(yán)重地威脅著人們的健康。這些迫使我們要重新審視這個(gè)問(wèn)題。綠色環(huán)保交通工具公共自行車作為城市交通配套設(shè)施“城市公共自行車”服務(wù)于某些城市廣大市民以來(lái)，為市民出行提供了很大方便，為緩解城市公交道路壓力和城市綠色環(huán)保都起到很大作用。同時(shí)，一輛輛公共自行車還為我們的城市增加了一道道漂亮的風(fēng)景線。我們有必要了解自行車的相關(guān)知識(shí)。第一章 自行車歷史發(fā)展自行車是人類發(fā)明的最成功的一種人力機(jī)械，是由許多簡(jiǎn)單機(jī)械組成的復(fù)雜機(jī)械。 一、世界自行車歷史1790年，有個(gè)法國(guó)人名叫西夫拉克，他特別愛(ài)動(dòng)腦筋。有一天，他行走在巴黎的一條街道上，因?yàn)榍耙惶煜逻^(guò)雨，路上積了許多雨水，很不好走。突然，一輛四輪馬車從身后滾滾而來(lái)，那條街比較狹窄，馬車又很寬，西夫拉克躲來(lái)躲去幸而沒(méi)有被車撞倒，還是被濺了一身泥巴和雨水。別人看見(jiàn)了，替他難過(guò)，還氣得直罵，想喊那輛馬車停下，講理交涉。西夫拉克卻喃喃地說(shuō)：“別喊了，別喊了，讓他們?nèi)グ?。”馬車走遠(yuǎn)了，他還呆呆地站在路邊。他在想：路這么窄，行人又那么多，為什么不可以把馬車的構(gòu)造改一改呢？應(yīng)當(dāng)把馬車順著切掉一半，四個(gè)車輪變成前后兩個(gè)車輪他這樣一想，回家就動(dòng)手進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn),1791年第一架代步的“木馬輪”小車造出來(lái)了。這輛最早的自行車是木制的，它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，既沒(méi)有驅(qū)動(dòng)裝置，也沒(méi)有轉(zhuǎn)向裝置，騎車人靠雙腳用力蹬地前行，改變方向時(shí)也只能下車搬動(dòng)車子。即使這樣，當(dāng)西夫拉克騎著這輛自行車到公園兜風(fēng)時(shí)，在場(chǎng)的人也都頗為驚異和贊嘆。 1816年，在德國(guó)有個(gè)看林人名叫德萊斯，他每天從村東的這一片樹(shù)林，走到村西的另一片樹(shù)林，年年如此。他想：如果人坐在車子上，走走停停，隨心所欲，不是很瀟灑嗎？德萊斯開(kāi)始制作木輪車，樣子跟西夫拉克造的差不多。不過(guò)，在前輪上加了一個(gè)控制方向的車把子，以改變前進(jìn)的方向。但是騎車時(shí)依然要用兩只腳，一下一下地蹬踩地面，才能推動(dòng)車子向前滾動(dòng)。當(dāng)?shù)氯R斯騎車出門試驗(yàn)的時(shí)候，一路上遭到不少人的嘲笑。盡管如此，他還是十分喜歡自己創(chuàng)作的這架“可愛(ài)的小馬崽”。一次德萊斯在騎車閑逛時(shí)開(kāi)過(guò)來(lái)一輛馬車，車夫嘲笑他說(shuō)他的車慢，于是他就和車夫說(shuō)：“你信不信我的車比你的馬車還快”于是他們兩個(gè)打了個(gè)賭。路程是從村東到村西的一個(gè)來(lái)回，結(jié)果德萊斯比車夫整整快了1個(gè)多小時(shí)。 1840年，英格蘭的鐵匠麥克米倫，弄到了一輛破舊的“可愛(ài)的小馬崽”。他在后輪的車軸上裝上曲柄，再用連桿把曲柄和前面的腳蹬連接起來(lái)，并且前后輪都用鐵制的，前輪大，后輪小。當(dāng)騎車人踩動(dòng)腳蹬，車子就會(huì)自行運(yùn)動(dòng)起來(lái)，向前跑去。因此而被警察抓住，并處以罰款。其罪名是“野蠻騎車”。 1861年，法國(guó)的米肖父子，原本職業(yè)是馬車修理匠，他們?cè)谇拜喩习惭b了能轉(zhuǎn)動(dòng)的腳蹬板；車子的鞍座架在前輪上面，這樣除非騎車的技術(shù)特別高超，否則就抓不穩(wěn)車把，會(huì)從車子上掉下來(lái)。他們把這輛兩輪車冠以“自行車”的雅名，并于1867年在巴黎博覽會(huì)上展出，讓觀眾大開(kāi)眼界。 1869年，英國(guó)的雷諾看了法國(guó)的自行車之后，覺(jué)得車子太笨重了，開(kāi)始琢磨如何把自行車做得輕巧一些。他采用鋼絲輻條來(lái)拉緊車圈作為車輪；同時(shí)，利用細(xì)鋼棒來(lái)制成車架，車子的前輪較大，后輪較小。從而使自行車自身的重量減小一些。從西夫拉克開(kāi)始，一直到雷諾，他們制作的5種型式的自行車都與現(xiàn)代自行車的差別較大。 真正具有現(xiàn)代形式的自行車是在1874年誕生的。英國(guó)人羅松在這一年里，別出心裁地在自行車上裝上了鏈條和鏈輪，用后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)車子前進(jìn)。但仍然是前輪大，后輪小，看起來(lái)不夠協(xié)調(diào)，不穩(wěn)定。 1886年，英國(guó)的約翰.k.斯塔利，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度設(shè)計(jì)出了新的自行車樣式，為自行車裝上了前叉和車閘，前后輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使用了橡膠的車輪。斯塔利不僅改進(jìn)了自行車的結(jié)構(gòu)，還改制了許多生產(chǎn)自行車部件用的機(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)利推廣應(yīng)用開(kāi)辟了寬闊的前景，因此他被后人稱為“自行車之父”。斯塔利所設(shè)計(jì)的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。 1888年，愛(ài)爾蘭的獸醫(yī)鄧洛普，從醫(yī)治牛胃氣膨脹中得到啟示，他把家中花園里用來(lái)澆水的橡膠管粘成圓形，打足了氣，裝在自行車輪子上，前往參加騎自行車比賽，居然名列前茅，引起了人們極大的興趣。充氣輪胎是自行車發(fā)展史上一個(gè)劃時(shí)代的創(chuàng)舉，它增加了自行車的彈性，不會(huì)因路面不平而震動(dòng)；同時(shí)大大地提高了行車速度，增大了車輪與路面的摩擦力。這樣，就根本上改變了自行車的騎行性能，完善了自行車的使用功能。同樣是1888年，英國(guó)考文垂市的約翰.k.斯塔利生產(chǎn)出了第一輛現(xiàn)代自行車“安全”自行車。其主要特點(diǎn)是采用菱形車架，使得車身有更高的剛度和強(qiáng)度，后輪用鏈條驅(qū)動(dòng)，并通過(guò)前叉直接把握方向。二、千奇百怪的設(shè)計(jì)方法 世界上第一批真正實(shí)用型的自行車出現(xiàn)于19世紀(jì)初。1817年，德國(guó)人德萊斯在法國(guó)巴黎發(fā)明了帶車把的木制兩輪自行車。自行車問(wèn)世后迅速成為當(dāng)時(shí)歐洲人青睞的交通工具。19世紀(jì)一些歐洲人也構(gòu)思出了一些理想的自行車圖。 自行車發(fā)明的早期階段，人們認(rèn)為越大的輪子行駛的速度越快，兩名男子騎著一輛車輪幾乎為一人高的自行車。在自行車的發(fā)明階段，有些人并沒(méi)有把自行車的兩個(gè)輪子設(shè)計(jì)成前后放置，而是把兩個(gè)輪子做成了左右放置，這種自行車的外形有些類似輪椅。三、中國(guó)自行車歷史清同治七年(1868年）11月，上海首次由歐洲運(yùn)來(lái)幾輛自行車，是人坐車上，兩腳踮地引車而走的業(yè)余消遣的娛樂(lè)性代步工具。 同治十三年，法國(guó)人米拉從日本運(yùn)來(lái)人力車輸入上海，這種車稱為“東洋車”，因其色黃又叫“黃包車”，成為代步工具。隨后滬上興起了人力車的修、租、販制業(yè)。 清光緒十一年(1885年）后，英商怡和、德商禪臣、法商禮康等洋行將自行車及零件列為“五金雜貨類”輸入上海，到19世紀(jì)末在上海已有廣泛市場(chǎng)。 原來(lái)設(shè)攤修理馬車、人力車的諸同生，于光緒二十三年選址南京路（今南京東路）604號(hào)，開(kāi)辦了同昌車行，經(jīng)營(yíng)自行車及零配件。 光緒二十六年，上海有惠民、曹順泰等六七家車行，銷售人力車、馬車及自行車零配件，以賣帶修。 民國(guó)4年(1915年），上海有近20家自行車商店。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，郵電事業(yè)發(fā)展，自行車成為郵差的交通工具，自行車需求激增，市區(qū)又新開(kāi)一批自行車商店，形成了以老閘區(qū)（今黃浦區(qū)）為中心的自行車銷售網(wǎng)絡(luò)。第二章 自行車材料 自行車什么樣的材料才算好材料？ 從最宏觀的觀點(diǎn)看，好材料有三個(gè)要求，一個(gè)是彈性模量高，就是說(shuō)受力時(shí)變形??；另一個(gè)要求是強(qiáng)度高，就是說(shuō)可以承受很大的外力；最后一個(gè)要求是韌性好，就是說(shuō)萬(wàn)一外力太大了，材料承受不了，那么材料也不會(huì)立刻斷裂，而是經(jīng)過(guò)一定變形，吸收一定能量后才斷裂。 一、常用材料：鋁合金和鋼和碳纖維。 從絕對(duì)性能看，鋁比不上鋼。就算是很好的鋁，比如制作我們自行車常用的6061鋁合金，從模量、強(qiáng)度和韌性上看，絕對(duì)性能仍舊比不上鋼。可是我們的自行車還多數(shù)都是用鋁的，為什么？其實(shí)就是因?yàn)殇X很輕。換句話說(shuō)，為了達(dá)到同樣的強(qiáng)度，只用很輕的鋁就可以達(dá)到目的，而用鋼就必須用很重的原材料才行。用術(shù)語(yǔ)說(shuō)，就是鋁合金的比模量高，比強(qiáng)度高。 那么碳纖維呢？碳纖維的密度只有1.75左右，而鋁是2.7，鋼是8.7。強(qiáng)度呢？目前最好的碳纖維可以超過(guò)7000MPa，而鋼呢？通常鋼的強(qiáng)度在1000MPa以下，最好的超合金鋼不過(guò)是2000MPa.那么我們?cè)偎闼惚葟?qiáng)度呢？碳纖維的比強(qiáng)度比鋼高30多倍！ “比強(qiáng)度”就是強(qiáng)度除以密度。但纖維的比強(qiáng)度跟用此纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料的比強(qiáng)度不是一回事。碳纖維是種復(fù)合材料.是在完成整個(gè)結(jié)構(gòu)后才叫碳纖維碳纖維還沒(méi)完成結(jié)構(gòu)體時(shí).是環(huán)氧樹(shù)酯+碳纖維預(yù)浸布.碳纖維預(yù)浸布在還沒(méi)編織成品時(shí).是碳纖維絲! 上面的數(shù)據(jù)都是碳纖維絲的數(shù)據(jù)碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂，密度1.4，強(qiáng)度1500Pa，我們的自行車大概就這個(gè)性能（當(dāng)然不能和航天飛機(jī)比了）。比強(qiáng)度多少？1000MPa吧？那么鋼呢？我們的普通自行車用A3鋼密度7.8，強(qiáng)度400MPa，比強(qiáng)度50MPa。差多少？20倍吧！這些數(shù)據(jù)都不用記，只記住一點(diǎn)，碳纖維復(fù)合材料比一般的鋼比強(qiáng)度高幾十倍。 用鋼管同樣可以讓自行車很輕，也對(duì)呀！可是剛度和強(qiáng)度是不一樣的，鋼的剛度大但是強(qiáng)度差-越輕越危險(xiǎn)呀！總之，碳纖維比鋁和鋼強(qiáng)適合做自行車車架！ 我們知道鋼在斷裂前有很明顯的塑性變形的。碳纖維斷裂前幾乎沒(méi)有塑性變形。而環(huán)氧樹(shù)脂呢？也很脆。所以碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，總體上看也沒(méi)有明顯的塑性變形，只有彈性變形。當(dāng)你發(fā)覺(jué)碳纖維自行車架有明顯變形的時(shí)候-嘿嘿嘿！肯定是哪兒有大裂紋啦！,物以希為貴,碳復(fù)合材料車架輕以及剛性好,作為比賽用途是不錯(cuò),而作為普通愛(ài)好者來(lái)說(shuō)就不合算了.長(zhǎng)期（7-8年）陽(yáng)光下騎行樹(shù)脂很容易老化,碳纖表面不耐刮擦,破損后雨水很容易滲進(jìn)多孔的碳纖內(nèi)部,將大幅度降低本身強(qiáng)度.另外,像碳纖把橫、坐管等需要螺絲固定處都得有嚴(yán)格力矩規(guī)定，亂擰一氣絕對(duì)會(huì)破壞碳纖結(jié)構(gòu)，比金屬嬌嫩多了。作為新材料，碳纖的價(jià)格也是普通百姓望之興嘆。雖然中國(guó)生產(chǎn)高級(jí)鋁合金的能力也不如外國(guó)，但是一般的鋁合金比如6061之類的東西還是很成熟的（除非你買了個(gè)碳纖維自行車水貨公司的水貨）。所以用鋁合金自行車還是不錯(cuò)的選擇。碳素的自行車大概有多重？碳素的自行車的車架重量一般在1000克以內(nèi)，美利達(dá)的整車做到0.9kg左右二、車架材料（一）、車架制作：車架的制作過(guò)程一般是廠家買來(lái)不同直徑的圓形或者方形管材，然后上機(jī)器把直管壓制成需要的彎曲度，如果要抽管也是上機(jī)器抽，如果是需要異型管材就用圓管或者方管用機(jī)器壓出來(lái)，之后就是焊接，焊接分兩道工序，第一道是用幾個(gè)點(diǎn)焊把管材連接在一起，之后就是正式的用魚鱗焊把車架牢固的焊接在一起，然后上臺(tái)架校正，之后要用酸把車架表面的氧化層洗掉，然后就是T4，T6 的熱處理工序了。如果是鈦架，焊接就要用氬弧焊以保證質(zhì)量了。（二）、自行車材料的常用知識(shí)1、應(yīng)力以及變形應(yīng)力的定義=負(fù)荷/斷面積 (即：?jiǎn)挝幻娣e上所能承受的重量) 雖然負(fù)荷大，但是可以增加厚度來(lái)降低斷面積上的應(yīng)力。從這里也可知為什么鉻鉬鋼、鋁、鈦管的厚度不同。 2、受應(yīng)力之后，用于車架的材料會(huì)變形。其變形可分為彈性變形和塑性變形。 彈性變形：雖然變形，但是除去應(yīng)力后恢復(fù)原狀。 塑性變形：變形后除去應(yīng)力也無(wú)法恢復(fù)原狀。 3、彈性率：彈性率所指的是像彈簧一樣變形的材料的低抗程度。彈性率高的材料硬，承受負(fù)荷后變形也少；彈性率低的材料較軟，承受負(fù)荷后變形較多。作為自行車的材料，有些部位需要變形多些，有些部位需要變形少些。彈性率以楊氏彈性模量(GNm2)來(lái)表示。數(shù)據(jù)越大彈性率越高。 相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 鉻鉬鋼 (低合金鋼) 200-207 鋁合金 69-79 鈦 116 鈦合金 80-130 碳纖 70-200 鎂合金 41-45 結(jié)論：從上表可知鉻鉬鋼的彈性率最高，鎂合金的彈性率最低。彈性率將決定材料剛性的強(qiáng)弱，對(duì)自行車來(lái)說(shuō)該數(shù)據(jù)是很重要的。 4、屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度（MPa，N/mm2）屈服強(qiáng)度：是彈性變形的極限也叫屈服點(diǎn)。增加應(yīng)力到一定程度時(shí)成為塑性變形，也就是變彎了。 拉伸強(qiáng)度：指的是增加應(yīng)力到一定程度時(shí)不單是成為塑性變形，還被拉斷。相關(guān)資料如下： 用在自行車上的材料 拉伸強(qiáng)度 ：SCM415 (鉻鉬合金結(jié)構(gòu)鋼)鉻鉬鋼834以上SCM415適用於簡(jiǎn)單彎曲加工，焊接時(shí)須以氬氣保護(hù)綑綁器、自行車管及零配件4130鉻鉬鋼930以上6061(6000系鋁合金) 無(wú)熱處理的場(chǎng)合 100以上 有熱處理的場(chǎng)合(T6) 246以上7005(7000系鋁合金) 有熱處理的場(chǎng)合(T6) 345以上 7075 (特超硬鋁，飛機(jī)合金) 無(wú)熱處理的場(chǎng)合 230以上 有熱處理的場(chǎng)合(T6) 597以上CPTi (純鈦) 有熱處理的場(chǎng)合(T6) 597以上 用的較多的純鈦為如下：PTT800 800、Grade4 588753、UTT75 753 597以上3-2.5Ti（3%Al2.5V Ti合金） 685以上 6-4Ti（6%AlV Ti合金） 有熱處理的場(chǎng)合(時(shí)效) 1160 無(wú)熱處理的場(chǎng)合 980 5、密度 密度是單位體積的重量。密度是決定車架的重量時(shí)重要因素之一。設(shè)計(jì)輕的車架時(shí)不可勿視的數(shù)據(jù)。但是密度小不等于車架輕。用在自行車上的材料 密度（g/cm3） 鉻鉬鋼(低合金鋼) 7.9 鋁合金 2.6-2.9 鈦 4.5 鈦合金 4.3-5.1 碳纖 (CFRP) 1.5-1.6 鎂合金 1.7 結(jié)論：從上表可知鉻鉬鋼密度最高，鎂合金最低。密度低的話，可以制作輕車架，假若這樣認(rèn)為的話只講對(duì)了一半。還要考慮拉伸強(qiáng)度、彈性率等因素。雖然密度低，但是強(qiáng)度不夠的話也不行，密度低1/3不等于重量也輕1/3。6、增強(qiáng)材料對(duì)材料進(jìn)行加工就產(chǎn)生重排現(xiàn)象，也就產(chǎn)生材料的變形。各種材料的重排現(xiàn)象是極為復(fù)雜，不在此記述，簡(jiǎn)單地說(shuō)：重排后不是整齊地排隊(duì)，而復(fù)雜地嚙在一起的話，材料的變形就困難了。如馬路上走路時(shí)，走路的人不斷增加(重排的增殖)，就難于前進(jìn)(重排移動(dòng)變得困難，從而不容易變形)。利用此方法的有管道拉拔和噴丸硬化(SHOT PEENING)。 （三）、鉻鉬鋼、不銹鋼、鋁合金，鈦合金，鈧合金，鎂合金、碳纖維和車架：1、鉻鉬鋼車架的優(yōu)點(diǎn) 加工性好。鉻鉬鋼的車架是歷史最久的車架，因此對(duì)它的研究時(shí)間也最長(zhǎng)?，F(xiàn)在能做到車架所需強(qiáng)度的極薄的管道。 沖擊的吸收性能好 。騎感極好，如（像彈簧般的騎感）。構(gòu)成車架的鉻鉬鋼管道有優(yōu)異的吸收沖擊的性能。 焊接容易 。鉻鉬鋼比起鈦、鋁焊接容易?？梢栽O(shè)計(jì)成名種形狀。另外，焊接后也不需要熱處理，因此不需要大型的熱處理設(shè)備，成本低。 價(jià)格便宜。雖然有些高擋次的鉻鉬鋼車架價(jià)格貴，但一般價(jià)格便宜。也可以說(shuō)，用便宜的價(jià)格買到高擋次的車架。2、鉻鉬鋼車架的缺點(diǎn) 容易生銹 。車架用的鉻鉬鋼含有鉻，但是添加量少(不銹鋼含有12%的鉻)的鐵系合金。若沒(méi)有施有表面處理的話，有傷口時(shí)容易生銹。但是一般都有進(jìn)行防銹加工。自行車的場(chǎng)合，管道的肉壓薄，生銹后的影響將會(huì)非常大。生銹內(nèi)壓減少?gòu)?qiáng)度下降(應(yīng)力集中)。 金屬的疲勞顯著(應(yīng)力集中引起的金屬疲勞)。若使用內(nèi)薄的鉻鉬鋼車架時(shí)需要注意！當(dāng)然金屬疲勞這個(gè)現(xiàn)象任何金屬都會(huì)產(chǎn)生包括鋁等在內(nèi)。金屬疲勞現(xiàn)象簡(jiǎn)單地說(shuō)：金屬雖然具有防止塑性變形的小小的力量，但是反復(fù)施加應(yīng)力時(shí)，金屬可能被破壞(被稱為微細(xì)的應(yīng)力集中)。飛機(jī)出事時(shí)，有時(shí)候也是某部分的金屬疲勞引起。對(duì)自行車來(lái)說(shuō)，由于金屬疲勞的原故，可能出現(xiàn)強(qiáng)度不能保持。例如，進(jìn)行DH時(shí)產(chǎn)生的沖擊縮短了自行車的壽命。若感覺(jué)到踩踏時(shí)不那么順利前進(jìn)時(shí)很有可能是金屬已發(fā)生疲勞。焊接部位，如從管道側(cè)(母體)到溶融的部位(溶接部)，結(jié)晶的特性都會(huì)顯著變化。為使這些組織均一化，本來(lái)應(yīng)該再次結(jié)晶化(詳細(xì)內(nèi)容后述)。但是車架加工廠不一定有這種大型爐，另一方面，這種加工使已經(jīng)冷卻過(guò)的再次硬化，使得變?cè)鰪?qiáng)的管道的強(qiáng)度降低。 由于存在上述原因，焊接時(shí)采用各種方法來(lái)加工。如利用低溫焊接等方法制造車架。不管是任何優(yōu)秀的焊接，焊接部位(1000C以上)和另管道側(cè)(室溫)之間的溫度差，冷卻時(shí)收縮而發(fā)生殘留應(yīng)力。該部位受到應(yīng)力集中時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生裂縫。結(jié)果自行車騎的時(shí)間長(zhǎng)時(shí)可能會(huì)引起金屬疲勞，微觀的硬化加工也使沖擊的吸收性也變得差。 3、鋁合金 （Al-Mg-Si,Al-Zn-Mg-(Cu)） 鋁材料概述 很久以前就有用鋁合金制作的車架。輕而價(jià)格低是它的優(yōu)點(diǎn)。但是從“輕”來(lái)說(shuō)，當(dāng)前與鐵素材比較相差并不大。老車手對(duì)它的反應(yīng)是“雖輕但易彎曲”。雖然經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)，但是始終克服不了楊氏彈性模量低的缺點(diǎn)。最近的鋁合金車架，為了提高楊氏彈性模量，加大管道外徑，使用扁平管，或者對(duì)鋁管進(jìn)行熱處理等，制造出輕而有剛性的車架，這種最新的鋁合金車架對(duì)車手來(lái)說(shuō)，具有足夠的輕量與剛性。 鋁合金是純鋁中加入Mg，Zn，Si，Cu等金屬的合金。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，加入其他金屬后顯著提高了機(jī)械性能。自行車所使用的鋁合金多數(shù)為6000系（Al-Mg-Si）和7000系（Al-Zn-Mg-Cu)兩種，經(jīng)過(guò)熱處理(鋁耐高溫，在高溫下能改變性質(zhì))可以制成名種各樣的材料。鋁合金車架的優(yōu)點(diǎn)可以制作重量輕的車架 鋁的密度輕但不夠硬，為了增強(qiáng)強(qiáng)度把它制成合金并施予熱處理。熱處理采用時(shí)效析出增強(qiáng)法，簡(jiǎn)單地說(shuō)，在金屬內(nèi)形成一種妨礙金屬變形的物質(zhì)。在某種高溫下進(jìn)行熱處理時(shí)，會(huì)引起時(shí)效析出，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)這個(gè)程序的車架，也會(huì)引起常溫時(shí)效。就是說(shuō)把車架放置在房間內(nèi)也會(huì)逐漸變強(qiáng)。 許多鋁合金制車架用6061T6材料來(lái)制造。T6標(biāo)志表示經(jīng)過(guò)熱處理、時(shí)效。若沒(méi)有熱處理的話強(qiáng)度只能達(dá)到1/2，或者1/5的程度。 有7075標(biāo)志的自行車零件(如XTR曲柄等)，嚴(yán)格來(lái)講沒(méi)有經(jīng)過(guò)熱處理。也就是說(shuō)因沒(méi)有時(shí)效，因此是常溫時(shí)效。7075合金本來(lái)就必要進(jìn)行熱處理，通過(guò)熱處理其強(qiáng)度可以增加5倍。 另外，7005合金也常用來(lái)制造車架，它的強(qiáng)度比不上7075，但是它在常溫下也能夠進(jìn)行足夠的時(shí)效的材料。這種材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的強(qiáng)度及楊氏彈性模量低，因此加粗管道直徑來(lái)提高剛性。通常被稱作鋁制粗管道的是這種類型。 長(zhǎng)時(shí)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(méi)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(dá)到一定的程度時(shí)防止繼續(xù)生銹。該氧化膜幾乎是無(wú)色因此外觀上不容易發(fā)現(xiàn)變化(有時(shí)會(huì)發(fā)白)。 另一方面，騎這種材料制造的自行車時(shí)，騎的次數(shù)越多，應(yīng)力發(fā)生的次數(shù)也高，強(qiáng)度也顯著引起變化。近來(lái)為了謀求輕量，許多車架使用薄料來(lái)制作(薄的程度已達(dá)到極限)。這些都是使用沒(méi)有疲勞極限的鋁合金來(lái)制作車架，到底長(zhǎng)時(shí)間使用后強(qiáng)度變化將是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有噴丸硬化加工(KET處理)的管道，這種加工的目的是延長(zhǎng)疲勞的壽命。根據(jù)公開(kāi)的數(shù)據(jù)，能提高140%。，KET處理是：疲勞破壞是在金屬表面上所發(fā)生的裂縫為起因，因此用硬化加工技術(shù)來(lái)提高金屬表面的硬度。3、 鋁合金車架的缺點(diǎn)1).鋁是彈性率及剛性低的材料。因此采用粗的管道，或者改變形狀如cross-over管、padded管等。(2).需要進(jìn)行熱處理必須進(jìn)行熱處理，否則強(qiáng)度不夠。因此一般的規(guī)模不大的工廠無(wú)能力購(gòu)買熱處理設(shè)備。尤其是6000系的鋁合金管，多數(shù)情況是管道廠家指定熱處理?xiàng)l件。自行車上最常見(jiàn)的鋁合金型號(hào)6000 7000 7075 7005 6061 2093 2000 6061高低成色 原色礦石鋁合金 阿伯其鋁合金。7000系是鋁合金中最強(qiáng)的材料。尤其是7075是特超硬鋁(制造飛機(jī)的材料)，但是它的焊接難度大，耐腐蝕性差(會(huì)發(fā)白)等。下表表示使用最多的7005和7075合金的機(jī)械特性。4、鈦合金（Ti,Ti-Al-V)鈦合金是在純鈦中摻入了很多不同種類的金屬，有鋁，釩等等等等，非常多，摻入不同的金屬可以制造出特性差異極大的鈦合金出來(lái)，純鈦因?yàn)樘浰圆皇呛苓m合使用在受力較大的運(yùn)動(dòng)器械上。在鈦金屬中添加鋁和釩，彈性更高(和鋁比較)，也有利于設(shè)計(jì)?？梢灾谱鬏p量而強(qiáng)度大的車架。 鈦合金優(yōu)點(diǎn) 不生銹。鈦在一般的環(huán)境下幾乎不會(huì)被腐蝕。但是它有另一種腐蝕現(xiàn)象即異種金屬腐蝕。例如，不同種類的合金接合在一起時(shí)，成為電極狀態(tài)，電位差使局部通電引起腐蝕。對(duì)此現(xiàn)象采取的措施是用脂膏等來(lái)絕緣(混有金屬粉末的脂膏，如商品名：Ti Plepu等)。這種金屬粉末防止脂膏流失，即使流失后也用來(lái)防止緊密接觸。這種金屬粉末有導(dǎo)電性也不要緊，接觸后被較小的荷重破壞掉。這種現(xiàn)象稱為“粘住”，它和“烘焙”是不同的。 “粘住、咬合”：金屬之間通過(guò)腐蝕來(lái)接合的現(xiàn)象。 “烘焙接合”：加工金屬時(shí)所產(chǎn)生的熱量來(lái)溶融接合。 騎感好。鈦也用在避震器的彈簧上。現(xiàn)在用鈦制成的車架適合于長(zhǎng)時(shí)間的騎行。有些車手酷愛(ài)鈦制車架，認(rèn)為騎感極佳。但是個(gè)人各異，有人和鉻鉬鋼比較后認(rèn)為，鉻鉬鋼的車架沖擊吸收性比鈦車架好，騎感也比鈦車架好(這和鉻鉬鋼車架的形狀以及用薄的管的結(jié)果應(yīng)力得到增大也有關(guān))。假若鈦管的加工技術(shù)得到進(jìn)一步改進(jìn)，也許會(huì)有和鉻鉬鋼同樣的騎感。 有些鈦制車架使人感到搖擺，這也許是使用plane管(沒(méi)有加padded的，厚薄不能變化的管)有關(guān)?；蛘唠m使用高強(qiáng)度的鈦合金，但沒(méi)有用薄的管等也有關(guān)系。 鈦合金車架的缺點(diǎn) 價(jià)格高。鈦在自然界以二氧化鈦的形態(tài)存在，提練及加工過(guò)程復(fù)雜，技術(shù)要求高，并花時(shí)間因此成本高。再有溶接加工極為困難，因?yàn)殁伜脱醯挠H和力極強(qiáng)，和空氣接觸后馬上變成二氧化鈦，而二氧化鈦硬而脆，該部分的強(qiáng)度會(huì)不斷下降。因此用惰性氣體小心焊接。通常所說(shuō)的Tig焊接是：(Tig：鎢、惰性氣體的略語(yǔ))用鎢電極及氬氣體進(jìn)行弧焊接。鈦的焊接必需隔絕空氣下進(jìn)行。由于以上原因鈦 車架價(jià)格很貴。近來(lái)有些鋁合金車架比鈦合金車架價(jià)格貴，這說(shuō)明鈦合金車架的價(jià)格下降了。其因是冷戰(zhàn)結(jié)束后軍費(fèi)縮小，鈦的用量少了；優(yōu)秀的技術(shù)員開(kāi)始用鈦來(lái)制作車架；制作鈦車架的成本降低等原因。一、鈦合金特點(diǎn)鈦合金是廣泛地運(yùn)用于航空航天技術(shù)領(lǐng)域的高性能材料，其重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、耐腐蝕是其最顯著的特點(diǎn)。對(duì)于制作自行車架來(lái)說(shuō)，在眾多的金屬材料中，鈦合金是唯一同時(shí)具有高強(qiáng)度、低密度，極好的抗疲勞和耐腐蝕性能，以及較低的彈性模數(shù)的材料，因此它是十分理想地制作車架的材料。此外，鈦合金也廣泛地應(yīng)用于醫(yī)療器械、化工設(shè)備、軍工及運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域。由于加工工藝復(fù)雜，所以材料價(jià)格昂貴，這是造成產(chǎn)品價(jià)格較高的主要原因。鈦合金和很多合金金屬一樣，也是由鈦與一些有用的金屬成份組成，以滿足對(duì)材料性能的要求，但其主要成份中鈦占到90%以上。在航空航天技術(shù)中廣泛應(yīng)用的是兩種合金，既Ti6AL4V（6鋁，4釩，90鈦）和Ti3AL2.5V（3鋁，2.5釩，94.5鈦）。Ti3AL2.5V是用于制造高強(qiáng)度管材的專用材料Ti6AL4V則主要用于航空航天領(lǐng)域中機(jī)身的制造。作為制作高檔的自行車架的材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度和硬度，鈦合金將是一種極好的選擇。不僅其重量?jī)H為鋼的50，且強(qiáng)度重量比比鉻鉬鋼高28.4。鈦合金同時(shí)具備很好的抗疲勞的性能，疲勞極限是鋼的兩倍，鋁合金車架在使用較長(zhǎng)時(shí)間以后在這方面也無(wú)法與鈦合金車架相比。作為應(yīng)用在自行車架上的高強(qiáng)度和低密度的鈦合金材料，它不僅會(huì)讓車架重量輕、強(qiáng)度高而且會(huì)讓車架更經(jīng)久耐用。鈦合金具有極好的抗腐蝕性能，事實(shí)上，作為自行車架的使用，它的表面不需要涂漆保護(hù)，因?yàn)樗粫?huì)象鐵和鋁車架那樣生銹或腐蝕，并耐酸雨、紫外線、潮濕等的侵蝕，所以你不必?fù)?dān)心其金屬表面會(huì)因裸露在空氣中形成凹陷、銹蝕。 由Ti 3AL2.5V制成的鈦合金車架采用無(wú)縫管材的焊接技術(shù)，其管材經(jīng)冷軋成形后經(jīng)過(guò)嚴(yán)格地挑選、檢驗(yàn)，以保證其材料的強(qiáng)度和質(zhì)量。為了使車架的設(shè)計(jì)更加完美并滿足輕量化、幾何學(xué)結(jié)構(gòu)、空氣動(dòng)力學(xué)的要求，管材的加工采用專用的設(shè)備保證其精密的尺寸，管形被設(shè)計(jì)加工成橢圓、水滴、錐管、垂直橢圓等各種形狀，再經(jīng)過(guò)工藝要求很高的氬弧焊接和外表面的手工打磨處理 二、鈦合金優(yōu)勢(shì) 鈦合金車架其強(qiáng)度和重量比率要高出一般的鋼車架和鋁車架75%以上。 鈦合金車架其疲勞壽命比一般的鋼車架和鋁車架高出5倍，這意為著它將陪伴您度過(guò)一段相當(dāng)長(zhǎng)的美好時(shí)光。每一款車架的設(shè)計(jì)，我們都力求展示出鈦合金車架獨(dú)特的產(chǎn)品魅力，注重美觀、輕量化與強(qiáng)度設(shè)計(jì)的完美結(jié)合。 在你經(jīng)過(guò)了一個(gè)長(zhǎng)達(dá)5個(gè)小時(shí)的騎行以后，使用其它材料的車架你會(huì)感覺(jué)來(lái)自公路的振動(dòng)與沖擊會(huì)通過(guò)車架更直接地作用于你的身體，這時(shí)你會(huì)更喜歡鈦合金材料的車架在長(zhǎng)途騎行后的感受。 其超強(qiáng)的耐腐蝕能力，具有很長(zhǎng)的壽命。三、鈦合金歷史 1791年，被英國(guó)修道士William Gregor發(fā)現(xiàn)，1795年，正式命名為Titane鈦，這個(gè)名字來(lái)自于希臘神話中的巨人泰坦之名。直到1910年，才第一次提煉出了純度為99.9%的鈦，是一個(gè)名為Matthew Albert Hunter的人從炸彈的鋼片中加熱提煉出了TiC14（四氯化鈦）和鈉。時(shí)至今日，鈦的生產(chǎn)方法是通過(guò)從TiC14和鎂，這兩種物質(zhì)中還原而來(lái)。這種方法是1946年，由William Justin Kroll發(fā)展的。 四、力學(xué)性質(zhì) 鈦極難提煉。因?yàn)樗仨毐桓綦x，然后再進(jìn)行昂貴而又復(fù)雜的化學(xué)工序。純鈦意味著什么也不是，因?yàn)樗彳浟?。為了讓它有?shí)用價(jià)值，必須給它添加別的金屬作為助手。當(dāng)然，這一切的前提是根據(jù)鈦本身固有的性質(zhì)去做。所以，我們通常所稱的“鈦”，它是一種有著特殊性質(zhì)的合金。從總的觀點(diǎn)來(lái)看，鈦的出色在于它有很高的強(qiáng)度，質(zhì)量比（強(qiáng)度高，但是質(zhì)量輕），良好的抗腐蝕性，非磁性。熱膨脹和熱傳導(dǎo)系數(shù)小，抗沖擊韌性（國(guó)內(nèi)有的車友稱之為金屬還原性）和抗疲勞指數(shù)高等主要特點(diǎn)。材料學(xué)上，我們稱鈦合金為同素異形金屬，因?yàn)樗艹尸F(xiàn)出不同的晶體形狀。有六角形或者立方體。五、鈦合金焊接 鈦合金管材的敏感性：如果把鈦實(shí)用于工業(yè)中，主要困難是鈦對(duì)摩擦帶來(lái)的損耗很敏感。簡(jiǎn)單舉例就是，在高速中，鏈條對(duì)一片純鈦飛輪的磨損，就像焊接時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)那樣劇烈。我想，用這樣一個(gè)化學(xué)例子來(lái)解釋就會(huì)使大家明白得更加簡(jiǎn)單，但不是在嚇唬人。雖然鈦的六角形晶體結(jié)構(gòu)使其性質(zhì)優(yōu)異，但是溫度能讓此結(jié)構(gòu)有所改變（這里是化學(xué)變化，跟前面所講的熱膨脹，熱傳導(dǎo)等物理變化不屬于同一范疇）。因?yàn)檫@個(gè)原因，我們把鈦稱為飽和晶體結(jié)構(gòu)，因此鈦合金中不能夠有一點(diǎn)的雜質(zhì)，哪怕是很小的含量。否則，在鈦管的焊接線內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)裂口。現(xiàn)在我們大概知道了這些困難，那么怎么樣對(duì)鈦合金管材進(jìn)行焊接呢。一只鈦合金車架，我們不能用取近似值的態(tài)度來(lái)對(duì)待。在焊接的時(shí)候，高溫的環(huán)境下，要把所有危險(xiǎn)的范圍用氣體隔離，使之不被雜質(zhì)“感染”。我們稱之為沐浴式熔化（試想人在沖洗熱水澡時(shí)，就是全身被熱水包圍，顧名思義）。于是，我們采用氣體被稱為“監(jiān)督氣體”。在焊接的小環(huán)境里，這種氣體時(shí)惰性的。我們有兩種方法來(lái)創(chuàng)造一個(gè)焊接環(huán)境，第一種方法是使用一個(gè)鐘形罩，另一種方法是在焊接部位維持提供一種惰性氣體，要求源源不斷，流量豐富，持續(xù)穩(wěn)定，用氣流將整個(gè)環(huán)境籠罩。一般我們選用氬氣和氦氣，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀妆惶峁?，而且價(jià)格便宜。在用量上面，是將75%的氬氣和25%的氦氣混合。對(duì)于一些特殊情況，比如說(shuō)焊接部分較大，為了優(yōu)化效率，也會(huì)使用電弧來(lái)充當(dāng)氣體環(huán)境。 監(jiān)督氣體也不能保證能提供一個(gè)完全被氣體密閉的環(huán)境，畢竟工人在手工焊接時(shí)，手套還是要接觸管材。為了減小這個(gè)影響，好點(diǎn)的焊接工作間都會(huì)先凈化空氣環(huán)境，而且會(huì)在此空間內(nèi)沖入大量的中性氣體，這所有的一切帶來(lái)的顯著問(wèn)題就是成本的提高（現(xiàn)在大家該知道為什么鈦合金車架貴了吧）。 主要的焊接技術(shù)有三種，都是采用電弧。TIG（Tungstene Inert Gas 惰性鎢氣體焊接），這種焊接方法在上次給王木土的Lapierre資料中提到過(guò)。這里采用的是一種用鎢做絲的不可熔電極。 MIG（Metal Inert Gas 惰性金屬氣體焊接），它使用的是線圈狀的可熔電極。 PAW，這種方法暫時(shí)沒(méi)有應(yīng)用于自行車制造，主要用于軍工。 第三章 自行車的組成部分一系統(tǒng)結(jié)構(gòu)自行車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個(gè)部件中，其基本部件缺一不可。其中，車架是自行車的骨架，它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點(diǎn)，大致可將其分為導(dǎo)向系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)： 1.導(dǎo)向系統(tǒng)：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過(guò)操縱車把來(lái)改變行駛方向并保持車身平衡。 2.驅(qū)動(dòng)（傳動(dòng)或行走）系統(tǒng)：由腳蹬、中軸、牙盤、曲柄、鏈條、飛輪、后軸、后輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過(guò)曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動(dòng)的，從而使自行車不斷前進(jìn)。 3.制動(dòng)系統(tǒng)：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時(shí)操縱車閘，使行駛的自行車減速、停駛、確保行車安全。 此外，為了安全和美觀，以及從實(shí)用出發(fā)，還裝配了車燈，支架等部件。 二組成1、車體部分：包括車架、前叉、車把、鞍座和前叉合件等，是自行車的主體。傳動(dòng)部分包括腳蹬、曲柄、鏈輪、鏈條、中軸和飛輪等，由人力踩動(dòng)腳蹬，通過(guò)以上傳動(dòng)件帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，驅(qū)車前行。2、行動(dòng)部分：即前后車輪、包括前后軸部件、輻條、輪輞（車圈）、輪胎等。 3、安全裝置：包括制動(dòng)器（車閘）、車燈、車鈴、反射裝置等。 根據(jù)需要，還可增加一些附件，如支架、衣架、保險(xiǎn)叉、擋泥板、氣筒等。另外，裝有變速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)車、競(jìng)賽車、山地車等還裝有變速控制器和前后撥鏈器等。 三部件1.車架部件是構(gòu)成自行車的基本結(jié)構(gòu)體，也是自行車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。 車架部件的結(jié)構(gòu)形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。 由于自行車是依靠人體自身的驅(qū)動(dòng)力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受自行車在行駛中所產(chǎn)生的沖擊載荷以及能否舒適、安全地運(yùn)載人體的重要結(jié)構(gòu)體，車架部件制造精度的優(yōu)劣，將直接影響乘騎的安全、平穩(wěn)、和輕快。一般輻條是等徑的，為了減輕重力，也有制成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力將輻條制成扁流線型。 2.外胎：分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬，能全部裹住內(nèi)胎，著地面積比較大，能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，著地面積小適宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優(yōu)點(diǎn)。 外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地自行車的外胎寬度特別寬，花紋較深也是適應(yīng)越野山地用。 3.腳蹬部件：腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個(gè)將平動(dòng)力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動(dòng)力的裝置，自行車騎行時(shí)，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，然后由腳蹬軸轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄，牙盤，中軸，鏈條飛輪，使后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使自行車前進(jìn)。因此腳蹬部件的結(jié)構(gòu)和規(guī)格是否合適，將直接影響騎車人的放腳位置是否合適，自行車的驅(qū)動(dòng)能否順利進(jìn)行。 腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無(wú)論什么款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑性能，可以選用橡膠、塑料或金屬材料制造。腳踏必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。 4.前叉部件：前叉部件在自行車結(jié)構(gòu)中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導(dǎo)向系統(tǒng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導(dǎo)向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。 前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質(zhì)，故前叉部件必須具有足夠的強(qiáng)度等性質(zhì)。 5.鏈條：鏈條又稱車鏈、滾子鏈，安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和后輪上，帶動(dòng)自行車前進(jìn)。 鏈輪：用高強(qiáng)度鋼材制成，保證其達(dá)到需要的拉力。 6.飛輪：飛輪以內(nèi)螺紋旋擰固定在后軸的右端，與鏈輪保持同一平面，并通過(guò)鏈條與鏈輪相連接，構(gòu)成自行車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上可分為單級(jí)飛輪和多級(jí)飛輪兩大類。 單級(jí)飛輪又稱為單鏈輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。其單級(jí)飛輪工作原理：當(dāng)向前踏動(dòng)腳踏是，鏈條帶動(dòng)飛輪向前轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)飛輪內(nèi)齒和千斤相含，飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)千斤傳到芯子，芯子帶動(dòng)后軸和后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，自行車就前進(jìn)了。 當(dāng)停止踏動(dòng)腳踏板時(shí)，鏈條和外套都不旋轉(zhuǎn)，但后輪在慣性作用下仍然帶動(dòng)芯子和千斤向前轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)反向踏動(dòng)腳踏時(shí)，外套反向轉(zhuǎn)動(dòng)，會(huì)加速千斤的滑動(dòng)，使“嗒嗒”聲響得更急促。多級(jí)飛輪是自行車變速裝置中的一個(gè)重要部件。 多級(jí)飛輪是在單級(jí)飛輪的基礎(chǔ)上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鏈輪結(jié)合，組成各種不同的傳遞比，從而改變了自行車的速度。 第四章 自行車的分類一、通勤（普通）自行車一般指坤車，騎行姿勢(shì)為彎腿站立式，優(yōu)點(diǎn)是舒適度較高，長(zhǎng)時(shí)間騎行不易疲乏。缺點(diǎn)是彎腿姿勢(shì)不易加速，且普通自行車零件多采用非常普通的零件，也難達(dá)到很高速度。 二、公路自行車用來(lái)在平滑公路路面上使用的車種，由于平滑路面阻力較小，公路自行車的設(shè)計(jì)更大考量高速，往往使用可減低風(fēng)阻的下彎把手，較窄的高氣壓低阻力外胎，擋位較高，且輪徑比一般的登山越野車都大，由于車架和配件不許像山地車一樣需要加強(qiáng)，所以往往重量較輕，在公路上騎行時(shí)效率很高。由于車架無(wú)需加強(qiáng)又往往采用簡(jiǎn)單高效的菱形設(shè)計(jì)，公路車是最為優(yōu)美的自行車。 三、場(chǎng)地自行車用于在室內(nèi)極其平滑的橢圓形賽道上使用的自行車，這種自行車沒(méi)有車閘（煞車），沒(méi)有變速器，且沒(méi)有可逆轉(zhuǎn)的飛輪。 三項(xiàng)賽/計(jì)時(shí)賽自行車(Triathlon/Time Trial bicycle)在三項(xiàng)賽和計(jì)時(shí)賽運(yùn)動(dòng)中使用的公路自行車，三項(xiàng)賽和計(jì)時(shí)賽的最大特點(diǎn)就是不允許使用牽引氣流(draft)，也就是說(shuō)選手必須完全通過(guò)自己的力量來(lái)克服空氣阻力，而不須騎在其他選手后面，所以三項(xiàng)賽/計(jì)時(shí)賽自行車在設(shè)計(jì)時(shí)非常注重讓選手保持一個(gè)減小空氣阻力的騎行姿勢(shì)，同時(shí)注意減小自行車自身的空氣阻力。三項(xiàng)賽自行車還讓選手在騎行時(shí)使用和跑步時(shí)相近的肌肉組，這樣使從騎行到跑步的轉(zhuǎn)換更容易。 四、山地自行車山地自行車起源于1977年美國(guó)舊金山。設(shè)計(jì)為騎乘于山區(qū)的車種，通常具有變速器可變換省力或快速的檔位，有些會(huì)在車架安裝避震器，部分的輪胎胎皮是巧克力胎紋以便于在無(wú)鋪面的路面騎乘。山地車零件的尺寸一般為英制單位。車圈為24/26/29英寸，輪胎尺寸一般為1.0-2.5英寸。車架尺寸也以英制為單位，例如14、17、19來(lái)表示車架尺寸的大小。詳細(xì)分為很多類別，我們常見(jiàn)到的一般為xc類。可變速，胎粗抓地力好適合越野，有減震系統(tǒng)減小顛簸。整體強(qiáng)度較大抗沖擊能力強(qiáng)。相比普通自行車強(qiáng)力騎行時(shí)更不易損壞。 山地自行車五、速降自行車速降自行車，也稱落山自行車。英文簡(jiǎn)稱DH。是一種極具挑戰(zhàn)性的活動(dòng)。騎手利用特制的DH自行車在山坡上滑翔，甚至墜山來(lái)尋求刺激?；顒?dòng)多在山脊、礦洞、雪地等地帶開(kāi)展。奧地利人利用DH創(chuàng)造出210.4KM/H的世界紀(jì)錄。速降自行車的車架角度與山地自行車有所區(qū)別，零件與山地自行車一樣都為英制單位。進(jìn)行此項(xiàng)活動(dòng)時(shí)必須佩戴頭盔、護(hù)甲等裝備。前叉減震的行程比山地自行車及XC自行車要長(zhǎng)。輪胎寬度一般超過(guò)2英寸。 六、斜躺自行車與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)上較不一樣的自行車。通常有較大且舒適的座椅，兩輪或三輪。優(yōu)點(diǎn)是舒適，且風(fēng)阻低。 七、旅行自行車由公路自行車發(fā)展而來(lái)，適合超遠(yuǎn)程自給自足的旅行，有較舒適放松的車架幾何設(shè)計(jì)，能夠負(fù)重，有很低的最低檔位，使用較寬的車胎，配件選擇方面追求可靠耐用而不太側(cè)重減輕重量，往往是用山地車腳踏板。為山地演變而來(lái)。絕大部分同山地相同但配置較靈活。例如車把可以換成蝴蝶形狀的可以用很多姿勢(shì)來(lái)把減小長(zhǎng)時(shí)間中的疲勞。前叉也可以裝減震或不減震的。車輪可以是700c或者26寸。但剎車一般都為v剎?？梢院芊奖愕募友b貨架，瓦蓋，駝包?？傊械母膭?dòng)都是為了增加耐用性和減小在長(zhǎng)途中疲勞感的產(chǎn)生。 旅行車八、越野公路車由公路自行車發(fā)展而來(lái)，起源于騎手們想用一輛自行車同時(shí)征服公路和山地，于是騎手們選用較結(jié)實(shí)的公路車架和輪子，再安裝上更強(qiáng)的車閘和很寬的車胎，使用山地車腳踏板。越野公路車既可以在公路上實(shí)現(xiàn)較高速度，也有一定越野能力。 九、雙人/多人自行車又稱為協(xié)力車，由兩人以上協(xié)同出力，由第一位控制方向。 多人自行車十、折疊車是為了便于攜帶與裝進(jìn)車內(nèi)而設(shè)計(jì)的車種，有些地方的鐵路及航空等公共交通工具允許旅客隨身攜帶可折疊收合并裝袋的自行車。 十一、電動(dòng)自行車一種以一半電力驅(qū)動(dòng)和一半人力驅(qū)動(dòng)的環(huán)保電動(dòng)交通工具。電動(dòng)自行車可以自動(dòng)偵測(cè)雙腳施力狀況，在需要時(shí)以適當(dāng)?shù)膭?dòng)力輔助踏踩，自動(dòng)調(diào)節(jié)動(dòng)力。在中國(guó)廣州等地區(qū)，因?yàn)殡姵鼗厥盏葐?wèn)題，禁止使用電動(dòng)自行車。 十二、小輪車一種專門用于極限運(yùn)動(dòng)的自行車，這類車為了更適合特技表演而作出了不少改造，比如更輕量化的車身，沒(méi)有剎車，車把可以360旋轉(zhuǎn)。 十三、死飛自行車死飛車起源于場(chǎng)地自行車，飛輪是固定的，向前踩車子向前，向后踩則車子向后，后有一些另類的自行車愛(ài)好者利用廢棄的場(chǎng)地車作為工作交通工具，其在城市可以快速穿行，且價(jià)格低廉，同時(shí)需要一定的騎行技術(shù)，一般小偷無(wú)法偷走。這些特點(diǎn)使得它在英美等國(guó)家的自行車愛(ài)好者中很快流行開(kāi)來(lái)，并成為一種街頭文化。各大自行車品牌也進(jìn)行跟進(jìn)，開(kāi)發(fā)及推廣死飛車車種，使之在大眾中普及開(kāi)來(lái)，成為都市最流行的自行車款式。純粹的死飛車需要一定的技術(shù)，并有危險(xiǎn)性，所以這些廠商開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，是死飛和活飛兩用的，并裝有剎車，以保證安全。 死飛車圖片1死飛車圖2。 死飛車圖3第五章 自行車的性能一、基本性能自行車性能的優(yōu)劣可從騎行、安全和耐用3個(gè)方面來(lái)衡量。 騎行性能與自行車的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，騎行者的體材與車輛相互匹配才會(huì)騎行輕快、舒適和操縱自如。人體與車輛在A、B、C3點(diǎn)接觸,3個(gè)點(diǎn)組成一個(gè)三角形，它的邊長(zhǎng)和角度是自行車的重要參數(shù)。AB和AC的長(zhǎng)度關(guān)系到騎行者能否最有效地發(fā)揮體力。BC 的長(zhǎng)度和位置依車型和騎行者習(xí)慣而定，它決定騎行者的姿勢(shì)和舒適性。 前后輪中心距L、前叉傾斜角和前叉伸距T也是自行車的主要參數(shù)，根據(jù)車型選定。一般來(lái)說(shuō),L、T值大而值小時(shí)，車輛穩(wěn)定性好，直線行駛的自復(fù)力強(qiáng)，但靈活性差；反之,L、T值小而值大時(shí)，車輛靈活性強(qiáng)而穩(wěn)定性差些。L值是根據(jù)騎車人的體材來(lái)選擇，一般在9001200mm；值在6575；T值決定于值。前叉翹度H通?？刂圃谇安孓D(zhuǎn)向軸線和前輪中心垂線交點(diǎn)J的位置,J點(diǎn)離地面的高度一般為車輪半徑R的15%60%。另外，制造精度以及車輪重量（含輪胎）也影響騎行性能。 二、安全性能自行車騎行者的人身安全是個(gè)重要問(wèn)題，各國(guó)制定有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)頒布的安全標(biāo)準(zhǔn)包括結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度、閘車制動(dòng)性能和安全裝置3個(gè)方面，前者包括車架和前叉組合件的強(qiáng)度、車把與前叉的裝配牢固度、前后車輪的強(qiáng)度等。 車架和前叉組合件的沖擊強(qiáng)度：有兩個(gè)測(cè)定方法。一是落重沖擊試驗(yàn)，將組合件垂直豎起，在前叉上方180mm處置一個(gè)22.5kg的重錘，在重錘的一次沖擊下，組合件的永久變形不能超過(guò)40mm,并無(wú)肉眼能見(jiàn)的裂紋；二是跌落沖擊試驗(yàn)，在組件的鞍座處放置70kg的重物，使其重心移至后軸垂直位置上，自由向前跌落，經(jīng)過(guò)兩次重復(fù)測(cè)試，不得有肉眼能見(jiàn)裂紋。另外，車架和前叉還需進(jìn)行側(cè)向荷重強(qiáng)度試驗(yàn)，其負(fù)荷重量按車型而有所不同。 車把與前叉的裝配牢固度：測(cè)定方法是車把裝入前叉后，在車把橫管（通常用試棒代替）上施加25Nm的力矩，車把不得轉(zhuǎn)動(dòng)。 前、后車輪的強(qiáng)度：測(cè)定方法是將穿好輻條并經(jīng)過(guò)校正的車輪夾緊平放，在其側(cè)向施加178N的力,1分鐘后，永久變形不得大于1.5mm。 閘車制動(dòng)性能：測(cè)試方法根據(jù)車輛的傳動(dòng)速比分為兩種。一種是對(duì)行程5m或5m以上的自行車，規(guī)定試驗(yàn)車速為24km/h；另一種是對(duì)行程5m以下的車，車速為16km/h。制動(dòng)性能有干態(tài)和模擬雨天的濕態(tài)兩種。在規(guī)定的試驗(yàn)車速下，同時(shí)使用前、后閘，干態(tài)的制動(dòng)距離不得大于5.5m,濕態(tài)的制動(dòng)距離不得大于15m。 安全裝置：自行車要裝有車鈴或車燈，還要有反射器（俗稱回光）。反射器是借機(jī)動(dòng)車頭燈或其他外來(lái)光源照射，反射出足夠強(qiáng)度的光線，提醒對(duì)方注意，從而保護(hù)自身。反射器有前方、側(cè)向和后方反射器 3種。前方的為白色，后方的為紅色，前輪側(cè)向的為白色或琥珀色，后輪側(cè)向的為白色或紅色，腳蹬為白色或琥珀色。 三、耐用性能可分為內(nèi)在和外表兩個(gè)方面。內(nèi)在的耐用性能要求保證一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，要求對(duì)一些易磨損零件如前、中、后軸的擋碗、飛輪的齒片、鏈條心子和滾子以及腳閘的零件等，進(jìn)行熱處理滲碳淬火，以提高表面硬度。外表的耐用性能是通過(guò)電鍍和涂裝（油漆）防止腐蝕和增加外表美觀。電鍍是在車把、輪輞等原有金屬表面上鍍上銅、鎳、鉻或鎳、鎳、鉻3層金屬鍍層，也可視資源情況和防銹性能要求選擇其他鍍層。對(duì)一些次要的小零件，則采用光亮鍍鋅工藝。涂裝是采用高壓靜電的方法，對(duì)車架、前叉表面進(jìn)行噴涂。油漆表面要豐滿、絢麗，并具有一定的防銹性能和漆膜結(jié)合力。 四、發(fā)展趨勢(shì)由于各國(guó)生活水平的差異，使用自行車的目的各不相同，有些國(guó)家的騎行者以旅游、鍛煉身體以及少年兒童體育運(yùn)動(dòng)為主要目的，一般使用多速車、越野車和山地車；有些國(guó)家的自行車主要作為交通工具，多使用輕便車和多速車。總的來(lái)說(shuō)，自行車是朝著美、輕、牢、新、廉方向發(fā)展。美是造型美觀、色彩鮮艷、華麗而不俗；輕是自重輕、騎行輕；牢是強(qiáng)度高；新是款式新、品種多；廉是成本低、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。 第六章 自行車的騎乘及護(hù)養(yǎng)一、潤(rùn)滑自行車是量大面廣的人力機(jī)械，潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)型式有滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦，有點(diǎn)摩擦和線摩擦，有流體潤(rùn)滑和邊界潤(rùn)滑，有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑。 自行車的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)摩擦部位是中軸和前、后軸，都是使用滾珠軸承，用2號(hào)鈣基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。每次檢修時(shí)都要將滾珠和珠槽及擋蓋清洗干凈，向珠槽內(nèi)涂勻2號(hào)鈣基潤(rùn)滑