【正文】 念：娛樂、休閑、時尚、旅游、便攜，結(jié)合材料的特性，選擇鈦鎂合金材料作為其主要構(gòu)件材料。4．鈦管還有發(fā)展的余地，強(qiáng)度可能會超過鉻鉬鋼，鈦必定會奪去鋁的“輕量王”的寶座。另外是信心問題。若用鋁制自行車來練習(xí)，一定會感覺到性能的降低顯著。結(jié)果它的命運將和鉻鉬鋼一樣。但是為了單純地謀求薄壁，使用強(qiáng)勒的新合金來制作車架。單純地追求薄壁的管道的現(xiàn)在，鉻鉬鋼應(yīng)該走自己的道路，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，否則很可能被其他材料淘汰。1．鉻鉬鋼已經(jīng)使用了很久，對它的研究也最多，除非有什么突破，鉻鉬鋼的前途可想而知的了。 材料的選擇已經(jīng)介紹了幾種自行車材料，總地來說，騎感好的是鉻鉬鋼制的、要輕的是鋁制的，沖擊吸收性最好的是碳纖維。鎂是劇烈氧化的金屬，不小心操作錯了很容易爆炸，純鎂一般不能使用，添加其他金屬(鋁、鋅、錳等)制成合金來使用，制成的鎂合金強(qiáng)度、機(jī)械性能都得到提高?！矜V合金車架的缺點生產(chǎn)鎂車架的廠商都說耐腐蝕性好。切粉的燃燒、爆炸等能夠通過合金元素來回避的話，剪斷、溶接性可能不會差。使用鋁合金的目的僅僅是為了減輕重量，將來可能會被鎂合金取代? 鈦和鎂的研究課題稍不同，這兩種金屬今后仍然會活躍下去?！矜V合金車架的優(yōu)點(1)可以制造重量輕的車架它比鋁密度低，可以制造輕的車架。它廣泛用在各種領(lǐng)域里，如照相器及電腦的外框、車輛的車圈等配件。5. 鎂合金鎂的比重很輕()，約鐵的1/5，鈦的2/5，鋁的2/3。當(dāng)然這種現(xiàn)象關(guān)系到廠家的技術(shù)。加工技術(shù)各廠家各異，應(yīng)選擇有經(jīng)驗可靠廠家的是很重要的。但是各個廠家之間的品質(zhì)差異較大，有的很硬，因此這種車架乘騎后才能知道好或者不好。利用它的吸收沖擊力優(yōu)異的性能，制作不用避震器的自行車。捷安特的碳纖維車架非常輕。圖32 碳纖維車架●碳纖維車架的優(yōu)點(1)可以制作重量輕的車架碳纖維車架是把碳纖維對著發(fā)生應(yīng)力的方向?qū)訉盈B而得到強(qiáng)度。(如圖32)非常輕，但它是具有方向性的材料(拉伸強(qiáng)但容易斷)，因此采用把薄料層層重疊的方法來解決缺點。自行車廠家考慮到成本問題，不大可能使用高等級的碳纖維來制作車架。其因是冷戰(zhàn)結(jié)束后軍費縮小，鈦的用量少了；優(yōu)秀的技術(shù)員開始用鈦來制作車架：制作鈦車架的成本降低等原因。由于以上原因鈦車架價格很貴。通常所說的Tig焊接是：(Tig：鎢、惰性氣體的略語)用鎢電極及氬氣體進(jìn)行弧焊接。再有溶接加工極為困難，因為鈦和氧的親和力極強(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)度會不斷下降?！疋伜辖疖嚰艿娜秉c價格高?！赫匙　⒁Ш稀唬航饘僦g通過腐蝕來接合的現(xiàn)象。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。對此現(xiàn)象采取的措施是用脂膏等來絕緣(混有金屬粉末的脂膏，如商品名：Ti Plepu等)。但是它有另一種腐蝕現(xiàn)象即異種金屬腐蝕。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。只是由于合金的制作成本高，價格才較貴。早期的鈦合金車架，作為比賽用車，剛性不足，其車架不適合于長距離賽車，也不是適用于所有的比賽，只適合用在山岳，或者Big reces，Time traial等需要輕型車的特定的場合。3. 鈦、鈦合金(Ti，Ti—A—V)美國在60年代首次使用鈦合金來制作白行車車架。因此一般的規(guī)模不大的工廠無能力購買熱處理設(shè)備。因此采用粗的管道，或者改變形狀如cross—over管、padded管等。該氧化膜幾乎是無色因此外觀上不容易發(fā)現(xiàn)變化(有時會發(fā)白)。 (2)長時問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。也就是說因沒有時效，因此是常溫時效。就是說把車架放置在房間內(nèi)也會逐漸變強(qiáng)。熱處理采用時效析出增強(qiáng)法，簡單地說，在金屬內(nèi)形成一種妨礙金屬變形的物質(zhì)。鋁本身具有輕量、可塑性好、耐腐蝕等優(yōu)點，加入其他金屬后顯著提高了機(jī)械性能。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車手來說，具有足夠的輕量與剛性。老車手對它的反應(yīng)是『雖輕但易彎曲』。輕而價格低是它的優(yōu)點。但是最近的鐵素材車架經(jīng)過熱處理，把薄的管道做成粗的管來使用，其重量不會輸給輕的合金。因此可以選擇最適合于的尺寸、剛性、騎感的車架，這對于數(shù)毫米的差異也敏感的老車手來說是很有好處的。 下面就幾種材料做具體分析1. 鉻鉬鋼(Fe—Cr—Mo)圖31鉻鉬鋼車架在自行車的100年歷史當(dāng)中，鐵素材是剛性與重量方面都均衡的理想素材。碳纖維車架的特點是可以一體成型，不需要焊接，不過每個車架需要特殊的模具制造，成本也很高。再高級點就是鋁合金，重量較輕，但是需要較粗的管徑才能達(dá)到與鋼管相同的強(qiáng)度，為大部分登山車所采用。就其主要構(gòu)件——車架而言，自行車車架的材料有已往使用的鉻鋁鋼以外、還有鋁、鈦、碳纖、鎂等不斷出現(xiàn)新材料。由于自行車內(nèi)部阻力的產(chǎn)生原因和性質(zhì)，與其它騎行阻力不同，設(shè)計時，可以傳動效率的形式來處理。5. 騎車人身體的上下振動的能量損失:從帶有減震的車架和鞍座到騎車人身體的上下振動，其能量的損失有時很大。4. 軸皮變速內(nèi)部阻力:軸皮變速內(nèi)部的行星齒輪機(jī)構(gòu)是由很多零件組成的:中心齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪、撐牙等，但其摩擦阻力不大。設(shè)計賽車等自行車時應(yīng)特別重視這一點。3. 由于車架的彎曲或扭曲等瞬時彎曲變形時變形產(chǎn)生的能量消耗:由于大鏈輪和飛輪的旋轉(zhuǎn)與車架中心平面不重合，如果踏力較大，在強(qiáng)大的鏈條抗力作用下，使中接頭和后平立叉部分受彎曲而靠攏，曲柄每轉(zhuǎn)一周，這種現(xiàn)象在左右腳蹬各發(fā)生一次，使車架彎曲變形，并出現(xiàn)“抖動”現(xiàn)象。如果環(huán)繞后軸，則其值進(jìn)一步減小到它的三分之一左右，與滾動阻力、空氣阻力相比，僅為百分之一左右。其中包括:1. 各轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動摩擦力矩:如果環(huán)繞中軸力矩，則其摩擦力矩(公斤力目前出現(xiàn)的高速自行車、避風(fēng)式自行車、流線型自行車以及采用“滴水管”和異徑輻條等，其目的均為了減輕空氣的阻力。壓力阻力有二種:一種是車和人的前部氣流被緊擠，產(chǎn)生對抗車和人前進(jìn)的正壓；另一種在后部和拐角處空氣變得稀薄而引起渦流，產(chǎn)生將車和人吸住的負(fù)壓。 空氣阻力自行車在空氣中運動，空氣本身也在流動，兩者綜合形成的相對運動，造成對自行車騎行阻力。本設(shè)計所參照的山地自行車類型如圖112：圖11圖12第2章 自行車行駛阻力分析 滾動阻力相當(dāng)于車輪在路面上滾動時所引起的能量損失。成本的高低，表示了經(jīng)濟(jì)上是否合理，所以產(chǎn)品設(shè)計要有經(jīng)濟(jì)觀點，十分重視和努力降低自行車制度成本。 成本山地自行車制造成本能綜合地表示出很多項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的結(jié)果。任何一個零件在使用時都不應(yīng)產(chǎn)生斷裂損壞和發(fā)生的殘余變形， 否則將不能正常地使用甚至引起事故。在自行車日趨飽和，市場競爭更加劇烈與的新形勢下，產(chǎn)品設(shè)計工作對外形和美觀的考慮與研究就更加重要了。貼花、色彩等也是吸引消費者的重要方面。所設(shè)計的自行車在保證使用要求的情況下，應(yīng)該能用最少的工時，材料和加工費用制造出來。因此， 產(chǎn)品設(shè)計，首先要查找和依據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在各企業(yè)都在大力開展新品種的新形勢下，標(biāo)準(zhǔn)化工作就顯得更為重要了，目前我國自行車標(biāo)準(zhǔn)化主要存在二個問題，首先是國家標(biāo)準(zhǔn)未能完全很好的貫徹， 不少人認(rèn)為只要達(dá)到自行車質(zhì)量鑒定40項就行了，這是一種不全面的觀點，何況我國現(xiàn)行的40項內(nèi)容有其歷史和客觀的原因，從目前來看很有修改的必要。當(dāng)然，騎車事故的發(fā)生原因是多方面的，但首先要從產(chǎn)品設(shè)計結(jié)構(gòu)上保證達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，設(shè)計山地自行車時應(yīng)根據(jù)不同的使用要求，對壽命問題予以重視。社會對自行車使用的要求是多方面的，因此，自行車的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括的內(nèi)容也較多，這里就提出下列最常用的若干內(nèi)容。 第1章 山地自行車設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)山地自行車設(shè)計的基本任務(wù)是根據(jù)使用者的要求結(jié)合制造部門的可能性，創(chuàng)造性地運用有關(guān)科學(xué)技術(shù)和知識，設(shè)計出受用戶歡迎的產(chǎn)品。有目的的了解學(xué)習(xí)有關(guān)的山地自行車各部件之間的連接方式，一方面，在使用上能我們更清楚