自行车结构分析与设计摘要：自行车的结构分析与设计，具体来说可以从骑车运动学、结构、材料强度、加工方法、可靠性等方面进行考虑，尤其应当考虑的是人与自行车的协调关系。所以本论文从人机T程学的观点出发，分析设计口行车的结构及零部件；根据具体人体尺寸设计自行车五个关键的点，即自行车鞍座位置点、车把位置点的确定、中轴位置点、前轴位置点及后轴位置点。这样可达到缩短产甜开发周期，降低设计成本的效果，使得自行车在舒适性和安全稳定性方面得到改进，具有非常重大的实际意义。关键词：自行车；人机工程学；结构分析；设计中图分类号：U484文献标识码：A一、自行车车架选型车架是构成自行车的基木部件，它具有载人和承受恶劣环境的功能，人仅仅是载重体，由于内部条件和外部条件的变化，使加在自行车上的载重比车体的自重大好几倍。另一方面，由于人体的自身动力和骑车技能，使自行车向前行驶，车架便成为运载人体安全前进的因素。因此车架应满足如下要求：强度要绝对牢固耐用；形状要便于人体发力；形状还要便于充分人体的控制机能。车架形状的确定，必须根据前后车轮摆在同一条水平线上并适合人体的身高，这样骑上后才能充分发挥双腿的驱动力。确定选择环形车架结构,这种环形车架结实耐用，对骑车者的安全性有很大的保证，而且结构紧凑,很大程度上增加了车体的美观性，因此现在普遍应用这种车架结构。二、前叉部分前叉通常由前叉立管、前叉肩、前叉腿及前叉嘴所组成，前叉立管、叉肩、叉腿一般是用钎焊等方法焊接的。前叉嘴是将叉腿的端部压扁（放进衬片增强）。前叉立管，其外径安放在车架前管内（本次设计为22毫米），内径与把立管（本次设计为18毫米）配合在一起。还有从力学角度考虑，立管的下端，在下挡附近应力最大，因此立管下部应该加厚。叉肩、叉立管和叉腿分别经过冲压、锻造加工而成，最后再将两者以钎焊形式焊接到一起。叉腿是悬臂梁，考虑应力的合理分布，把它做成根部大，端部小的形状。这种形状的截面系数是从根部往端部逐渐减小的，并考虑到外力的影响，做成了前后方向呈长轴般的椭圆形。叉腿的长度及下部弯曲部分的曲率大小是由使用车轮的直径和偏距的人小决定的。前叉部件均与车架材料一样，选用珞钳钢（30CrMo）作为材料。三、自行车架零部件设计牛架部件由前脸部分，中接头部分所组成，前脸和中接头部分都装有两套轴承,其形式种类虽多,但灵活的转动机能为其必要条件1•前脸设计（1）功能功能方面首先应该考虑的是前叉对车架的转动，即车把的转动灵活向题。为此，必须提高各部件的加工精度，特别是钢珠的滚动面与螺纹要同心，并要进行适当的热处理，力求变形小。前脸部分不同心，造成前叉组装上的偏心，前车轮与后车轮的不同心,这对车把的装配，影响极坏，因此不仅前脸部分，而且对车架，前脸的加工精度以及组装技术方面，都必须予以充分注意。此外，在组装上也要注意，前叉挡绝对不可压紧，骑行中前脸部分要从前轮受到反力，有封受到相当大的冲击，必须有足够的强度。(2)使用要求它是通过上下各一套轴承连接车架和前叉的部件，对自行车的操纵、稳定性能影响很大，因此必须具备足够的机能和强度。2.中接头部分(1)功能中接头部分是自行车驱动上不可缺少的部件，由中轴和左右中轴碗，形成左右2套主轴承，装进车架的中接头部分内固定起来，为了固定及调整轴承珠道而使用螺纹，但其形式和结构的种类很多，而且螺纹也容易缓和，所以放松问题值得考虑。(2)使用要求通常在骑行时，加在脚蹬上左右交错的踏力为534T克，申轴由于左右碗的支承，基本上保持水平转动。其转动速度每分钟为4060转。必须注意作为特殊球轴承的机能，它承担着以低速转动而变动的交变载荷。即中轴的直度要好，左右珠道部要无偏心，碗的内外径无偏心以及螺纹的精度要高等等，在提高部件加工精度的同时，在车架方面也必须尽力防止螺纹的偏心。使用与车架一样的材料，用珞钳钢作为中接头的材料。中接头与车架体就是一体的。四、前后轴零部件设计前后轴部件与车圈、辐条都是组成车轮的主耍部件，它既要承受车轮所受的静的和动的载荷，又要使车轮转动得灵活轻快。它山轴...