自行車結(jié)構(gòu)分析

1、2022-6-21王眾王眾 張然張然2022-6-22l自行車的車把的應(yīng)力、應(yīng)變情況l自行車主要承重結(jié)構(gòu)的受力情況2022-6-23l自行車的結(jié)構(gòu)一般采用薄壁圓形桿件，其實(shí)際連接狀態(tài)為焊接，雖然焊接處將存在一部分的殘余應(yīng)力，但自行車結(jié)構(gòu)可以簡化為以下力學(xué)模型2022-6-242022-6-252022-6-26上下2022-6-27l人扶把時應(yīng)力的測量l利用砝碼進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M2022-6-28人加載時車鎖梁的承重-50-40-30-20-1001234567次數(shù)應(yīng)變值綠紅人加載時車身左右搖晃，不利于靜態(tài)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，因此不能證明車體是否垂直于地面。2022-6-29兩個加在后座-14-12-10-8

2、-6-4-201234次數(shù)應(yīng)變值綠紅2022-6-210兩個加在后架-5-4-3-2-101234次數(shù)應(yīng)變值綠紅可見實(shí)驗(yàn)數(shù)值基本穩(wěn)定。實(shí)際上，重量加載在后車座上，后斜梁幾乎不發(fā)生應(yīng)變。2022-6-211分別加在后架和車座-10-8-6-4-2012345次數(shù)應(yīng)變值綠紅2022-6-212 右側(cè)右側(cè)左側(cè)左側(cè)右側(cè)加右側(cè)加20N60左側(cè)加左側(cè)加20N06同時加同時加20N682022-6-213上下2022-6-214右把右把加加載載上上-45 45 下下-45 45 管管3132-15-30-367右右20N2827-8-27-251全全20N3029-8-29-272全全20N2624-10-

3、30-282此數(shù)據(jù)是在測量人坐在車上后，給車把的應(yīng)變數(shù)值進(jìn)行理想化模擬：給車把左右套上剛管以便在車把上加砝碼，在數(shù)值接近人加載數(shù)值后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)顯示車把中間是由鉸鏈連接加固。結(jié)論：經(jīng)過鉸鏈加固的車把鋼管不再傳遞力矩結(jié)論：經(jīng)過鉸鏈加固的車把鋼管不再傳遞力矩2022-6-215測彎去扭測扭去彎ds左34.66.17ds右38.64.8采用全橋法：2022-6-216（MP） 左左右右 左左右右測測w4.7395.287測測n0.2430.19理 論理 論w4.6134.613理論理論n0.3250.325誤差誤差2.7%1 4 . 6%誤差誤差 - -說明：說明：1/41/4橋接法誤差較大，所

4、以用了全橋，扭轉(zhuǎn)應(yīng)橋接法誤差較大，所以用了全橋，扭轉(zhuǎn)應(yīng) 力小于力小于1 1，不進(jìn)行誤差計(jì)算。，不進(jìn)行誤差計(jì)算。結(jié)論：理論與實(shí)際中，扭轉(zhuǎn)應(yīng)變很小結(jié)論：理論與實(shí)際中，扭轉(zhuǎn)應(yīng)變很小, /ds/10, , /ds/10, n n1 1可以近似忽略可以近似忽略2022-6-217人加載時的車把受力-100-500501001234567次數(shù)應(yīng)變左側(cè)左側(cè) 白左側(cè) 紅2左側(cè) 紅豎貼 黃加強(qiáng)部分 紅加強(qiáng)部分 黃右側(cè)右側(cè) 綠右側(cè) 黑右側(cè) 紅右側(cè) 綠右側(cè) 白右側(cè) 黑由此圖可以看出，加強(qiáng)部分的應(yīng)變很小，其他對稱位置的應(yīng)變基本呈現(xiàn)對稱形勢。因此實(shí)驗(yàn)時車基本水平。2022-6-218橫梁橫梁2022-6-219l自行車

5、在承受靜載荷時各梁的負(fù)荷不同，其中主梁受彎最大，因此各種自行車都必須設(shè)計(jì)主梁或?qū)⒅髁簝A斜一定角度從而承受人施加給的彎距。2022-6-220有些早期出產(chǎn)的24型女車，其主梁為U型結(jié)構(gòu)，因此其需要將主梁加固。電動自行車就將其主梁進(jìn)行了加固，從而達(dá)到其本身的功能布局。2022-6-221斜梁斜梁此梁也受彎距，但與主梁比較，顯得很小。2022-6-2222022-6-223l自行車的車座梁受彎最小，只受軸向拉壓，因此某些賽車將此梁設(shè)計(jì)成為斷梁的形式，并在此安裝減震器，從而達(dá)到較好的效果。2022-6-224l自行車的車把雖然車把受到彎扭組合影響，可是扭矩的影雖然車把受到彎扭組合影響，可是扭矩的影響很

6、小。實(shí)際上，對于普通型自行車，人坐響很小。實(shí)際上，對于普通型自行車，人坐在車上，由于車把受扭在車上，由于車把受扭 很小，所以車把可以很小，所以車把可以設(shè)計(jì)的盡量舒服，美觀。但是車把受扭的考設(shè)計(jì)的盡量舒服，美觀。但是車把受扭的考驗(yàn)是在自行車行使中突然捏閘時，扭矩會突驗(yàn)是在自行車行使中突然捏閘時，扭矩會突然增大。但是然增大。但是 本實(shí)驗(yàn)受于靜態(tài)的限制，無本實(shí)驗(yàn)受于靜態(tài)的限制，無法對其狀態(tài)進(jìn)行模擬。法對其狀態(tài)進(jìn)行模擬。2022-6-225l車座設(shè)計(jì)在什么位置上生物能可以得到最高利用人能平穩(wěn)地騎行前進(jìn)，是依靠車把兩端和車座三個支撐點(diǎn)形成一個平面，來維持平衡的。在這三個點(diǎn)中，車座是主要支撐點(diǎn)，它承受著大部份身體的重量。除了掌握正確的騎行姿勢，我們是否可以從結(jié)構(gòu)上考慮，進(jìn)一步降低能量的消耗。2022-6-226l人在騎車時要考慮空氣阻力的問題，人們騎車向前進(jìn)時，必須突破空氣阻力，這就需要力量。下圖的車座升的很高，就是為了減少空氣阻力而設(shè)計(jì)的。2022-6-227l通過學(xué)習(xí)自行車的發(fā)展史，可知1815年，世界上第一輛自行車出現(xiàn)在法國，借助腳蹬地的反作用力，使車輪向前滾動。1869年，法國人瑪金在前輪上加了腳蹬，到1890年，英國一個醫(yī)生把實(shí)心輪胎改為充氣輪胎，減少了與地面的摩