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躺车车架设计(慎入)
躺车曲柄轴的受力和自行车中轴有很大区别。自行车中轴是车架最重要的结合件,也是主要承力件,又是蹬踏力的受力件,因此它是车架上强度最大的部分:它的厚度是车架管的一倍。而躺车曲柄轴仅仅承受蹬踏力,双脚(连腿)在踏板-曲柄上的重力不过10公斤左右,又是与蹬踏方向接近垂直,可见曲柄轴处所需向上的支撑力很小,向前的蹬踏力由于有链条拉力的抗衡也不大,螺丝锁紧的套管夹紧力就足以应付就是证明。
在躺车上,蹬踏力在牙盘上和链条拉力是一对反作用力,曲柄轴对车架的作用力基本上是轴向力。可见首管的设计只须考虑侧向的弯曲刚度即可。
以上只是躺车曲柄轴部分受力分析,实际情况最好通过实测或模拟,拟另行讨论。
以28平车为例:B3F(A3)钢,上管1.1;前管、立管、立叉1.2;下管1.4;平叉1.5;上接头、后接头1.7;下接头2;中接头(五通)2.7
车闸的影响
车闸可分两类:V刹、钳刹、吊刹等在车圈制动,碟刹、抱刹、涨刹、倒(脚)刹等在车轴或靠近轴处制动。
作用在车轮上的制动力相当大。根据自行车安全标准的要求,时速25公里时制动距离不得大于7米;由此可计算出制动力F。
设人与车质量m=85kg,制动距离7m,初速v=25km/h=6.94m/s,S=7m;由v^2=2aS可求得a=3.44m/s^2;制动力F=ma=85×3.44=292.4N≈30Kgf。
制动力由两个车轮分担,每轮约15公斤。26“车轮半径32cm,车圈半径28cm,碟刹碟片平均半径8cm,在车圈处制动力为15×32/38≈17公斤,在碟片处为15×32/8=60公斤。
圈闸的制动力平均作用在后叉两边,每边仅8.5公斤;而碟刹的60公斤制动力都集中在单边。另一方面,后叉是本来是按弯矩向轮轴方向减小设计的,碟刹座正处于承载小弯矩的位置,这是相当不利的。下图中间表示后叉本来的弯矩分布,叉腿强度就是按此设计的,可见圈闸制动力产生的弯矩远远低于该处的设计弯矩,而碟刹恰恰相反:
事实上已经有碟刹导致后叉断裂的例子,必须引起注意:
建议将碟刹座同时和平叉立叉都连接固定。
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