新手入门

躺车车架设计(慎入)

颠簸和减震

  受重心位置影响,路面不平会引起颠簸。

  因为前后轮是相继通过障碍的,前轮的跳动是以后轮为轴的转动,所以车架不同位置跳动量也不同。在前轮正上方,跳动量等于障碍的大小;在后轮正上方就变为前后晃,不是上下跳了。

  仍以前述两车为例:

  车型          重心位置

  26轻便车       78.6%

  团购躺车        36  %

  设前轮遇到100mm障碍,26轻便车鞍座处跳动约100-79=21mm,而团购躺车座椅跳动达100-36=64mm。而障碍在后轮时,跳动分别为79mm和36mm。可见坐式自行车只需后轮减震就能有效减少颠簸,但躺车的颠簸主要来自前轮,后轮跳动小于坐式,其减震作用也相对较小,所以躺车的颠簸比坐式车厉害。

  鞍座和座椅处的弹性是影响颠簸程度的主要因素。弹性应该多大,却没有相关资料,只能通过其他途径寻找。

  实测一款后轮减震折叠车,鞍座加68kg(150磅)时降低39mm(约1.5吋),即100磅/吋。

  这是鞍座处的弹性,应换算为后叉的弹性。该车后轮上抬量为1.9吋(48mm),重心在80%,后轮负荷0.8×150=120磅,故后叉弹性是63.2磅/吋;

  用逆向设计法,该车减震器为1,500磅/吋,减震叉长384mm,减震器距转轴82mm,臂长比4.68。由杠杆原理可知,后轴处的行程是减震器的4.68倍,而压力却是减震器的1/4.68,即弹性是减震器的1/4.68^2=1/21.9,约68.5磅/吋。不同途径得到的的数据仅差8.4%,相当接近。

  另外根据一种悬臂式鞍座的资料,也是每100磅下压1吋;可见座椅处的弹性取100磅/吋是合适的,可以作为减震器选择的参考。

减震器的选择

  前面说过,在杠杆系统不同位置处的弹性系数与该点到支点距离的平方成反比。决定了座椅处的弹性系数,就可以根据座椅在前后轴间的位置,分别求出前、后轴的等效弹性系数。例如重心在轴距36%处的躺车,按座椅处等效弹性系数100磅/吋计算如下:

8.jpg

  前叉即可按41磅/吋选用。后轮是摆式减震,可以根据减震器的弹性系数决定臂长比,也可以根据臂长比选择减震器。例如减震器选500磅/吋,500/13=38.5,√38.5=6.2,此即臂长比。

  如果减震器轴线与其力臂有夹角θ实际的减震磅数就要乘sinθ。

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  减震器磅数越大,接头到转轴的距离就越小,该处应力也越大,因此减震器磅数宜小。小的臂长比对结构和强度都有利,但摆臂式受制于车轮尺寸,而后三角形式则不受限制。

9.jpg

  通过以上分析可以看到,躺车减震前轮的作用约占3/4,而且普通自行车后轮减震系统比躺车的要求硬5倍,可见躺车减震的设计原则和普通自行车大相径庭。

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