自行车分析报告
一、自行车简介
自行车是人类发明的最成功的一种人力机械，是由许多简单机械组成的复杂机械。自行车，又称脚踏车或单车，通常是二轮的小型陆上车辆。人骑上车后，以脚踩踏板为动力，是绿色环保的交通工具。英文bicycle或bike的bi意指二，而cycle意指轮。在日本称为“自耘车”；在中国大陆、台湾、新加坡，通常称其为“自行车”或“脚踏车”；在港澳则通常称其为“单车”。
二、自行车原理
自行车的踏脚用到了杠杆原理。以飞轮的轮轴为支点，用较长的铁杆来转动链条上的飞轮，可以省力。踏脚飞轮上用到了齿轮，以防止链条打滑。
自行车上的链条与车子的后轮之间也采用了齿轮传动。并且应用了比踏脚飞轮更小的齿轮，可以节省踏脚所用的力，同时，还提高了自行车后车轮运转时的速度。自行车的刹车系统也用到了杠杆原理。以车把上的刹车柄的转折关节为支点，起到了省力的作用。想停住自行车，一个人拉都有点困难，但这么一捏，马上能停住。
自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中，其基本部件缺一不可。其中，车架是自行车的骨架，它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点，大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统：
1、导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
2、驱动（传动或行走）系统：由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
3、制动系统：它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸，使行驶的自行车减速、停驶、确保行车安全。
此外，为了安全和美观，以及从实用出发，还装配了车灯，支架等部件。
（1）车架
车架整车的灵魂，什么影响车子的操纵性，又是什么决定车子的耐用性，又是决定车子的骑乘舒适感？现在自行车的零配件生产技术提高，但是要使这些零件发挥它们强大的战斗力，就必须奠定一个良好的基础——车架。
自行车价格差别这么大除了款式、配件、用途差别外最主要的就是车架制作材料的不同。目前自行车架的主要材料有：钛合金、碳纤维、铬钼钢、铝合金等 钛合金是航空航天产品中采用的高性能材料，具有卓越的金属材料性能，是目前国际上公认的生产各类比赛及休闲用高档自行车最先进、最理想的材料。
钛合金车架的优点是：可以制作轻量而强度大的车架纯钛金属的强度更高；不生锈：钛在一般的环境下几乎不会被腐蚀。但是它有另一种腐蚀现象即异种金属腐蚀；骑感好，钛也用在避震器的弹簧上。现在用钛制成的车架适合于长时间的骑行。有些车手酷爱钛制车架，认为骑感极佳。钛合金车架的缺点：价格高，由于制作工艺和焊接技术的复杂，使钛合金车架的价格成本非常高。
碳素纤维的学名叫“聚丙烯晴基碳纤维”碳纤维车架还是具有其他素材所没有的优点：可以制作重量轻的车架、冲击吸收性好、可以制造各种形状的车架。碳纤维车架的缺点：复杂的应力计算、难于更改尺寸,由于作好模具后成型，难于更改尺寸。无法相应多尺寸多款式的订单、易老化。
铬钼钢是铬、钼的合金。它的性能如下：淬火性好、对回火处理的抵抗性大、回火脆性倾向少、高温加工性好、加工后美观、熔接性好。
铬钼钢车架的优点：加工性好、冲击的吸收性能好、骑感极好、焊接容易、价格便宜。
铬钼钢车架的缺点：容易生锈，车架用的铬钼钢含有铬，但是添加量少(不锈钢含有12%的铬)的铁系合金；金属的疲劳显著(应力集中引起的金属疲劳)。
（2）车轮
车轮包括车圈、钢线、前后车轴、外胎、内胎。
车圈又分为：刀圈和工型圈。
刀圈优点是抗纵向的冲击强,再大的强度也不会发生圆周变形，而横向的变形是很好调整的；刀圈还能减小空气阻力，适合业余车手和训练使用。缺点是重，不适合爬坡。工型圈抗横向的冲击能力强些。
钢线：有两种，一种是普通的，横截面是圆形；另一种横截面是扁的，能减少正面的风阻。
车轴：又称花鼓。用碟刹的朋友，应该选择碟刹车轴，因为碟刹片是固定在碟刹轴上的；用V刹的朋友，可以用普通轴，如果以后想升级到碟刹，可先装碟刹轴。
车轴分为[培林]轴和[珠档]轴。
外胎：很重要，因为它直接影响到骑手在特定路面对车的操控。不同的胎纹适应不同的路面。胎纹越平，阻力越小，速度越快，在平地上的摩擦力越强。光头胎，适合城市里平整的水泥路。胎纹越凸，阻力越大，速度越慢，在山地上的摩擦力越强。
外胎分为软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽，能全部裹住内胎，着地面积比较大，能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻，着地面积小适宜在平坦的道路上行驶，具有阻力小，行驶轻快等优点。
（3）脚踏
脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上，是一个将平动力转化为转动力的装置，自行车骑行时，脚踏力首先传递给脚蹬部件，，然后由脚蹬轴转动曲柄，中轴，链条飞轮，使后轮转动，从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适，将直接影响骑车人的放脚位置是否合适，自行车的驱动能否顺利进行。
自行车脚踏板可以分为锁脚踏和脚带脚踏
自锁脚踏和脚带脚踏对比：
一、穿上：
1、脚带脚踏：先用前脚掌点拨脚踏的脚钩，脚踏向上翻转180度，前脚掌插入脚套，未必一次就可以进去，即使很熟练了，然后用手将脚带拉紧调节到适当的松紧度。
2、自锁脚踏：使用专用配套自锁鞋，一般的自锁脚踏，前端都会向上朝天的位置，以脚尖为圆心，以脚为半径的辐射面均可以踩入脚踏，踩入时力量与调节脚踏弹簧松紧度相关。
在踩入脚踏时，自锁脚踏在一次动作中即可以完成，不会再用力时脱出，方便安全。脚带脚踏按照正常方式需要三个动作才可以完成，而且是手脚并用。
二、卸下：
1、脚带脚踏：先用手把脚带松开，脚拔出来。
2、自锁脚踏：以前脚掌为圆心，脚为半径向外侧划圆脱出。脱出时力量与调节脚踏弹簧松紧度相关。
同样，自锁脚踏在一次动作中即可以完成，脚带脚踏需要两个动作才可以完成，而且是手脚并用。两者均不用的情况，均为一次动作完成。
三、快速骑行、用力蹬踏：
1、脚带脚踏：如果脚带不够紧的话很容易脱出，危险！！
2、自锁脚踏：如果踏板在该更换的时候没有更换还在使用，那就只有怪自己了。
3、两者均不用：危险！
通过以上比较，在骑行中出现意外，如侧滑、侧倒、空翻等，三种方式会出现如下状况：
a、脚带脚踏：无论任意一种摔车的情况，脚和脚踏都无法分离开，人和车一同摔出，伤势较重。
b、自锁脚踏：无论任意一种摔车的情况，在摔车一瞬间，人与车同在一起，当受到外力的时候，脚踏与脚脱离开，人车分离。
c、两者均不用：无论人以一种摔车的情况，人和车分离开。
(4)刹车
刹车可分为V刹和碟刹两种， 碟刹与V刹都是通过对物体的作用力，而产生摩擦使车速下降。两者最大却别就在于，V刹是通过刹车块对自行车圈进行制动，碟刹则是专门设置有碟刹片，通过刹车夹器内的制动片对刹车片产生摩擦压力来制动。
V刹与碟刹的性能评比
1.‘V’刹的优缺点：
A.结构简单，维护方便，重量轻
B.容易丢失手指发出的刹车作用力，特别出现在外围环境不好的情况(如：下雨) C.刹车时间不宜过长，只适合低强度使用。(如：长时间下坡时使用刹车容易因其V刹刹车块焦糊)
实际应用效果： 从现在来看，V刹还是比较普及的，但是V刹最好只用于低强度的骑行当中。如城市休闲骑，或者公路
路面赛。这样一个能保证你有足够的刹车，还能能减轻车子本身重量，提高骑行乐趣。如果你是一个狂热 的山地爱好者，那么避免不了的会选择一些比较崎岖的道路，和一些恶劣环境去体验山地越野的乐趣。但
是在这些复杂的道路上，V刹的弱点自然的就暴漏出来。如长时间的使用刹车，造成刹车块焦糊因其刹车
失灵；雨天泥地中因车圈沾有泥沙和水造成刹车失灵，等等......
2.碟刹的优缺点：
A.重量上不可避免的会重，结构复杂较难维护 B.怕油污，怕对碟片碰撞
C.强度大，更好的适应恶劣的环境
实际应用效果：
安装碟刹之后，不可避免的就会比V刹要重。但是牺牲重量的同时，你却得到了足够的刹车保障。碟 刹对环境的要求几乎没有，唯一需要注意的就是对碟片的爱护。千万不能让你的碟片上沾有油污，同时也
要保证你碟片的形状不能变形。
（5）链条
自行车链条是传递动力的部件，除了在磨粒磨损条件下工作，需要有高的表面耐磨性外，同时也因脚蹬动力及路面颠簸而产生冲击，因而要有一定的韧性。在选材与热处理时，常用低碳钢经碳氮共渗或低碳合金钢进行淬火以获得板条马氏体（普通自行车），或用中碳优质低合金钢淬火+中温回火处理（高级自行车） 自行链条零件的材料和热处理的技术要求如下：
零件名称
材料
技术要求
链片
20MnSi或45
20MnSi用71～74HRA，45调质
链销:
Q215-B.F，18CrMnMo
碳氮共渗。淬火，渗层深度
0.2-0.3mm：74-82HRA
滚子：
Q215-B。F
碳氮共渗。淬火，渗层深度
0.15-0.25mm 62-72HRA
衬套：
08F，Q215-B。F
碳氮共渗。淬火，渗层深度
0.1-0.2mm 64-74HRA
弹簧片：
45
淬火+中温回火
71-75HRA （6）前叉
前叉部件在自行车结构中处于前方部位，它的上端与车把部件相连，车架部件与前管配合，下端与前轴部件配合，组成自行车的导向系统。 前叉的介质种类：
⑴、弹簧叉：最低档的叉，没有阻尼。
特点：便宜， 300元就能买个不错的。
⑵、阻力胶：以阻力胶为介质，没有阻尼。
特点：比上不足比下有余，不过阻力胶用三年左右会老化，需要换。
⑶、油簧叉：以弹簧（coil）为回弹介质，以油为阻尼。
特点：最重，但是最结实。弹簧用起来比较润，对小震动反应灵敏，一般半年换一次避震油，怎么拆叉换油?
⑷、油气叉：以空气（air）为回弹介质，以震油为阻尼。
特点：比油簧叉轻，但结实度有所降低。（也不至于低到哪儿去，普通越野足够了。）半年打一次气，车行都会提供专门的气筒免费打，单独买也可以，带气压表200元左右。以空气为介质的好处是重量更轻点，可以在高速越野中保护骑行者的手腕部位，不过对小震动反应不太灵敏。 （7）飞轮
飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端，与链轮保持同一平面，并通过链条与链轮相连接，构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。
单级飞轮又称为单链轮片飞轮，主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。其工作原理：当向前踏动脚踏是，链条带动飞轮向前转动，这时飞轮内齿和千斤相含，飞轮的转动力通过千斤传到芯子，芯子带动后轴和后轮转动，自行车就前进了。
多级飞轮是在单级飞轮的基础上，增加几片飞轮片，与中轴上的链轮结合，组成各种不同的传递比，从而改变了自行车的速度。
（8）牙盘
牙盘：自行车中，和曲柄相连的部分。运动员通过蹬踏带动曲柄，进而带动牙盘的转动，最终通过链条和飞轮，驱动后轮转动，提供动力，完成自行车的整个传动链。牙盘上齿轮片数：有单片、2片、3片、4片，共4种，其中4片不常用。
牙盘现阶段技术
1）一体式牙盘；中轴秆和牙盘曲柄是连接在一起的；
2）中空牙盘；牙盘组的曲柄是密封中空的，以最大限度降低重量；
3）中空一体式牙盘；随着科技的发展，目前大部分中高端牙盘都属于中空一体式牙盘，较常见的中空一体式牙盘有Shimano SLX系列， Shimano XT系列， Shimano XTR系列，SRAM Truvativ等。
三、自行车的前景 随着环保意识的增强，人民对自行车日益青睐。现代车使用新型弹簧和轻质材料，并装有高技术设备。随着自行车的个性和专业化，人们对自行车的零配件要求也越来越高，总的来说，自行车是朝着美、轻、牢、新、廉方向发展。
