【正文】 圖42 前軸1—螺母，2—墊圈，3—軸擋，4—花盤，5—軸管，6—軸棍，7—軸碗，8—球架，9—防塵蓋，10—螺母 前軸結(jié)構(gòu)：軸身由左右花盤和軸管3件過盈配合而成；軸承由裝配在左右花盤中的軸碗、球架、軸擋，通過軸棍與軸身組合，形成一套完整的前軸。選擇鋁合金鉤邊輪輞，鋁合金強(qiáng)度高于鋼材，鋁合金用于自行車可大大的降低自行車的重量。輪輞的規(guī)格和樣式繁多，但是最根本的原則是輪輞要和輪胎配套使用。把橫管在把立管上的安裝角度可以任意調(diào)整，且把橫管的品種結(jié)構(gòu)形式繁多，可以根據(jù)車型或用戶需要進(jìn)行配置。圖313 前叉尺寸車把與前叉組合一體成為電動(dòng)自行車的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，同時(shí)車把還是支撐騎車人體雙臂，保持騎行穩(wěn)定的重要部分。圖312 普通型減震前叉1—前叉立管，2一前叉肩，3一防塵套，4一內(nèi)套筒，5滑套，6一外套筒，7一上彈簧座，8一壓縮彈簧，9—螺釘，10—下彈簧座，11一螺母，12一叉腳，13一過橋 普通型減震前叉工作原理。其中，前叉立管、前叉肩及左、右內(nèi)套筒等4個(gè)零件，通過焊接形成整體。 由于電動(dòng)自行車行駛速度較快，所以選擇普通型減震前叉。前叉部件是整車重要的組成部分。這是電動(dòng)自行車車架與自行車車架設(shè)計(jì)的最大不同點(diǎn)。關(guān)鍵是蓄電池安裝位置對整車重心的影響，這是騎行穩(wěn)定、保證騎行者騎行安全的重要因素。,前叉角度為80176。 ②前叉翹度隨著對車型騎行操縱的靈敏程度要求越高，翹度值隨之減小。 從以上統(tǒng)計(jì)資料數(shù)據(jù)看有如下特點(diǎn)。；競賽車40176。；輕便車64176。 前叉翹度:普通車75176。；競賽車在73176。；輕便車在66176。 前管傾角:普通車在65176。而后者翹度最大，就是為騎行省力而且還要使三輪車行走平穩(wěn)。這里列舉兩個(gè)翹度選擇極限尺寸的車型:雜技車和人力三輪車。要使前輪轉(zhuǎn)向，就得在轉(zhuǎn)動(dòng)車把時(shí)，加大旋轉(zhuǎn)力矩克服由于翹度產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩帶來的阻力，因而造成翹度加大后使人感到前叉轉(zhuǎn)動(dòng)遲鈍，但相反能使車把操縱更加穩(wěn)定。 翹度加大后前叉轉(zhuǎn)動(dòng)遲鈍。翹度加大可使騎行輕快。前叉2翹度為X，合力P2產(chǎn)生的水平分力G2大于P1產(chǎn)生的水平分力F2。 小結(jié)。 ③兩個(gè)不同翹度的前叉作用在前車輪軸上的合力P1=P2 從圖中可以看出:前叉1翹度為零，合力P1分解為垂直分力F1+G1和水平分力F2。 ②前叉1翹度為0，即前叉立管與前叉嘴在同一中心線。 圖311顯示出兩種不通翹度的前叉：前叉前叉2。圖310 傾角選擇圖(2)前叉翹度。如果選擇的角度與車輪中心對地的垂線交點(diǎn)，經(jīng)從地面測量其值為150mm，在50mm和198mm之間，因此就可以確定角度選擇合理。這個(gè)允許范圍是從地面量起的，不小于車輪半徑的15%，不大于車輪半徑的60%。圖310中所示的是《GB 35652005自行車安全要求》推薦的數(shù)據(jù)。圖39 前管傾角與翹度 前叉翹度是指前叉立管軸線(即車把管軸線)至前叉嘴中心的垂直距離。 立管長度=1= 。 對于電動(dòng)自行車立管長度的設(shè)計(jì)，考慮到騎行過程大部分時(shí)間時(shí)電動(dòng)騎行或助力騎行，只有在蓄電池電力不足的情況下才會(huì)完全依靠腳踏騎行。原則是：在騎行腳踏時(shí)，一條腿處于基本伸直狀態(tài)（稍有彎曲，留有余地），而另一大腿與小腿處于基本垂直狀態(tài)，這樣設(shè)置伸直的腿可以得到放松，而另一條腿正處于踏蹬最有力的狀態(tài)。）為宜，取63176。不同類型的自行車，應(yīng)采用不同的角度對于電動(dòng)自行車，由于車身重、速度快，以使用普通型自行車的角度（角度在62176。(3)由于人體重心前移，人體雙臂的支撐力加大，騎行的穩(wěn)定度也隨之下降。 下面對以上內(nèi)容小結(jié)如下： (1)隨著立管傾斜角的加大，人體重心前移，垂直分力加大，有利于人體力量的發(fā)揮，騎行時(shí)會(huì)感到輕松省力。 (4)立管1所產(chǎn)生的水平分力F2P2。 (3)立管2產(chǎn)生的合力分解的垂直分力為P1+F1。 (1)立管1和立管2對腳蹬的合力F=P。隨之，每個(gè)合力所分解的垂直分力和水平分力的大小都在變化。（A）立管與夾角的大小決定于人體在自行車上騎坐的位置（重心的位置）,該角度越大立管就越向前傾斜，導(dǎo)致人體重心就越向前移,在腳蹬著力點(diǎn)相同的情況下，就使騎車人感覺輕快省力。電動(dòng)自行車與自行車，車架與前叉設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)及各項(xiàng)參數(shù)的選擇基本相似。而電動(dòng)自行車同樣要求騎行輕快，并要達(dá)到兩個(gè)目的：減少蹬踏騎行時(shí)的體能消耗；在電動(dòng)或助動(dòng)騎行時(shí)盡可能減少蓄電池電量的消耗，延長一次充電后的續(xù)駛里程。 車架結(jié)構(gòu)形式選擇剛性車架，結(jié)構(gòu)類型為U形，車架結(jié)構(gòu)如圖31所示 圖31 U形剛性車架電動(dòng)自行車和自行車的用途不同，結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，但有一個(gè)共同的要求：騎行輕快。其主要包括車架、前叉、車把三個(gè)部分。因此，機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)必須首先確定操縱著的工作姿勢和體位，然后按照使人體保持最適宜的勞動(dòng)姿勢要求，合理設(shè)計(jì)機(jī)器系統(tǒng)及其有關(guān)部件。它關(guān)系到人與機(jī)器的安全、人的健康和舒適、操縱質(zhì)量及作業(yè)效率等一系列問題，是機(jī)器設(shè)計(jì)所必需考慮的重要因素。（3） 人體的生物力學(xué)特性 設(shè)計(jì)適合于操作者使用的操縱機(jī)構(gòu)，確定合理的操縱力、操縱速率、操縱位移、操縱節(jié)拍和操縱準(zhǔn)確度等，都必須以人的生物力學(xué)特性為依據(jù)，方能實(shí)現(xiàn)人機(jī)關(guān)系的優(yōu)化匹配。（2） 人體尺寸 人體尺寸的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測量數(shù)據(jù)，是合理設(shè)計(jì)操作者的作業(yè)空間、操作姿勢、操縱機(jī)構(gòu)及操作座椅的基礎(chǔ)。人體對作業(yè)符合的耐受性是機(jī)器設(shè)計(jì)中必須考慮的因素。“產(chǎn)品語言學(xué)”的研究目前正方興未艾，將是人機(jī)工程學(xué)今后發(fā)展的重要方向之一。產(chǎn)品的使用方法也存在同樣的狀況；大量的電子產(chǎn)品，其操作差不多都是按鈕，一些產(chǎn)品上一排排的按鈕常使人不知所措，有些產(chǎn)品的按鈕如果按錯(cuò)，還會(huì)引起事故?？平獭⒐I(yè)、醫(yī)療機(jī)械、類似情況更是比比皆是。其實(shí)從古代到近代機(jī)械科技的年代，產(chǎn)品的功能特征一般是很直觀的，并不存在多少突出的認(rèn)知問題。 人機(jī)工程學(xué)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的“宜人性”，強(qiáng)調(diào)適合人的解剖、心理、生理?xiàng)l件，歸根結(jié)底，可以回歸為兩個(gè)極樸素的要求；第一，看到它，馬上知道他是做什么用的；第二，比較容易弄清楚該怎么用。美國學(xué)者進(jìn)行了慕名的鐵鍬鏟沒作業(yè)的實(shí)驗(yàn)研究，從人機(jī)工程學(xué)的角度找出了鐵鍬的最優(yōu)設(shè)計(jì)及鏟運(yùn)松散顆粒材料是每一鏟最適宜的重量。德國學(xué)者進(jìn)行了著名的肌肉疲勞試驗(yàn)，他通過測量流經(jīng)人體的微電流的變化對人體的勞動(dòng)疲勞進(jìn)行研究，該項(xiàng)研究可以說是科學(xué)人機(jī)工程學(xué)的開端。生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了根本變化，從手工進(jìn)入了機(jī)械時(shí)代，這一時(shí)期，法國在紡織業(yè)機(jī)械上使用了穿孔卡片進(jìn)行程序控制和英國設(shè)計(jì)蒸汽機(jī)的調(diào)速器為代表，開始實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。大約兩千四百多年以前的戰(zhàn)國時(shí)期，我國就出現(xiàn)了第一部科技匯編名著《考工記》，它的歷史與科學(xué)價(jià)值遠(yuǎn)文中外。 自人類社會(huì)開始，就有了原始的人機(jī)關(guān)系——人與器物的關(guān)系。② 從保證人的安全、健康和舒適和高工作效率出發(fā)，提出環(huán)境控制和安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)要求。 人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究內(nèi)容包括；系統(tǒng)總體性能的分析、評價(jià)：數(shù)學(xué)模型的建立：仿真技術(shù)的應(yīng)用；優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。5人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)總體性能的研究 研究人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的基本目的是為了獲得系統(tǒng)的最優(yōu)效果，即整個(gè)系統(tǒng)具有高的功效、高的安全性，對人有高的舒適度及很好的生命保障功能。（4） 人機(jī)系統(tǒng)的可靠性 研究人機(jī)系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)和評價(jià)方法。（2） 人機(jī)界面優(yōu)化匹配、人機(jī)界面優(yōu)化設(shè)計(jì)等方法。（5） 美學(xué)環(huán)境 如造型、色彩、背景、音樂等。 （3） 化學(xué)環(huán)境 包括有毒物質(zhì)、化學(xué)性有害氣體及水質(zhì)污染等。 環(huán)境特性的研究內(nèi)容可歸納為以下五點(diǎn)：（1） 作業(yè)空間 如場地、廠房、機(jī)器布局、作業(yè)線布置、道路及交通、緊急脫險(xiǎn)方法等。這兩種形式在某些情況下可隨客觀條件的變化而相互轉(zhuǎn)化。3環(huán)境特性研究 環(huán)境是十分廣泛的概念，包括生產(chǎn)環(huán)境、生活環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境、自然環(huán)境、人造環(huán)境等。 動(dòng)力仿真技術(shù) 包括受控對象的動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)學(xué)仿真技術(shù)、物理仿真技術(shù)等。 操縱控制技術(shù) 包括操縱裝置、控制裝置、控制系統(tǒng)、鍵盤技術(shù)等。 機(jī)的特性的研究內(nèi)容可概括為以下五個(gè)方面。 2機(jī)的特性的研究 機(jī)的因素有很多，在此主要對機(jī)械、電氣系統(tǒng)進(jìn)行歸納，在一定程度上也有普遍代表性。 (8)人的動(dòng)作時(shí)間研究 研究人的操作動(dòng)作，尋求改善作業(yè)的途徑，進(jìn)行人的操縱動(dòng)作的合理設(shè)計(jì)。對人的可靠性的研究是人機(jī)工程學(xué)特有研究方向之一。研究人的信息傳遞能力的基礎(chǔ)學(xué)科是工程心理學(xué)。研究勞動(dòng)中人的心理