自行车设计

自行车的结构似乎只有初学者才会觉得复杂，但每个骑过自行车的人都知道什么是车把，如何组装自行车，以及自行车的调校有多难。即使是最“心爱”、最可靠、最舒适的自行车，迟早也要换车，要么是因为磨损，要么是因为一个完全可以理解的原因——想要买一辆更新、更现代的车型。如果你决定买一辆新自行车，可供选择的车型非常多，但购买方式只有两种——购买组装好的自行车，或者自己动手用购买的零件组装。通常，自行车爱好者会购买组装好的自行车——这样成本更低一些，而且无需组装，此外，自行车的调校并不像乍看起来那么简单。

然而，人们仍然选择自组装是有原因的，以下因素促使他这样做：

• 已经选择了特定型号，但专卖店无法提供该型号的组装件。
• 渴望拥有一辆非凡的、独一无二的自行车，成为个人的骄傲和羡慕的目光的对象。
• 通过逐步、逐件购买零件来节省资金。
• 只是想测试一下我组装自行车的能力和技能。

标准的自行车结构包括以下零部件：

1. 车架是自行车最重要的部件之一，它由以下部分组成：
   • 上管
   • 落水管
   • 座管
   • 后下部羽毛
   • 后上部羽毛
   • 转向管
2. 刹车手柄
3. 握把
4. 变速杆
5. 外卖
6. 自行车车把
7. 自行车转向柱
8. 自行车前叉
9. 轮缘
10. 轮胎
11. 辐条
12. 袖子
13. 自行车刹车
14. 鞍
15. 座杆
16. 卡带
17. 后减震器
18. 岩石环
19. 连杆
20. 链
21. 踏板
22. 后拨链器和前拨链器

自行车车架

自行车的结构是其基础，即车架。车架的几何设计至关重要，其材质也同样重要。车架是支撑自行车在崎岖地形上行驶时克服障碍的支撑物，骑行者落地的舒适度取决于车架的几何参数和尺寸。经验越丰富的骑行者，就越倾向于低落地，主要依靠双手支撑。车架可能是组装自行车的第一步，因为几乎所有自行车部件都安装在车架上：

• 自行车前叉，
• 自行车车把，
• 车轮，
• 座位，
• 机壳，
• 自行车刹车，
• 速度开关，
• 旋塞 - 固定开关的支架。

如果需要的话，还可以将行李架和其他部件安装在车架上，为自行车车主提供最大的舒适度。

自行车车把

正如伟大的爱因斯坦所说：“人生就像骑自行车，保持平衡——前进。” 因此，如果没有方向盘，无论你骑得多快，都不可能保持科学家提出的平衡。自行车的方向盘是其操控的核心，这一点毋庸置疑，无需赘述。方向盘是由碳或特殊金属制成的管状物，通过立管固定在自行车上。方向盘除了负责操控自行车之外，还像车架一样承受着骑车人的重量。刹车控制手柄、变速杆、握把、前灯、反光镜、喇叭、车铃，以及像自行车码表这样时尚便捷的配件都安装在方向盘上。

自行车车把的类型

• 山地自行车通常采用直把，而其他车型（例如混合动力车）则采用直立升高的车把。这类车把不适合长途骑行，因为它们会限制手部的位置。
• 对于游客来说，做成水滴形的方向盘更合适，这种方向盘被称为水滴形方向盘。这种方向盘略微倾斜，有助于防止手向前滑动。
• 蝴蝶形车把在欧洲骑行者中非常流行。这种车把提供四种不同的握持方式，有助于减轻手部负担。这种车把非常适合喜欢长途旅行和旅行的骑行者。
• 车把胡须是另一种长距离车把选择，可让您改变手部位置并保持身体直立。
• 自行车车把又称牛角车把。这种车把的设计初衷是为了控制自行车，使其在高速比赛中获得胜利。在越野行驶时，这种车把是克服障碍的理想选择。

自行车车把配有把手（手柄）——橡胶材质，带槽口，总之，这样可以带来舒适便捷的操控体验。车把的延伸部分也很重要，因为它决定了骑行者落地的舒适度。对于步行骑行，通常会选择更垂直的落地；对于高速骑行，则会选择空气动力学的落地，也就是更低的落地。根据具体情况，还会选择延伸部分，在最新的现代自行车型号中，延伸部分是可调节的。

自行车前叉

这是自行车装置中的一个重要部件。自行车前叉是支撑控制机构。借助前叉，前轮被固定，轮轴与方向盘连接，并发挥多种功能，其中包括：

• 车轮轨迹精度的控制。
• 车轮转动的精度足以适应方向盘的转动角度。
• 自行车刹车时前刹车的负荷控制。
• 克服道路障碍和在不平坦的地形上行驶时中和前轮的垂直振荡运动。
• 坚固的设计确保了安全的驾驶控制。

自行车前叉可以是软硬适中型的，也可以是吸震型的。硬叉是一种固定式设计，有其优点，但自行车的吸震前叉最受欢迎。自适应吸震前叉的主要“亮点”在于其吸收负载的部件。这可以是带空气弹簧的，也可以是带空气和油的，而包含这三种吸震部件的型号越来越常见。

变速系统

自行车的设计以及调校都需要高质量的变速系统。该系统包括以下部件：

• 一体式变速手柄，包括变速手柄、刹车手柄。变速手柄（一体式）可以是扳机式或握把式。扳机式一体式变速手柄基于锤击机构，握把式变速手柄基于鼓式机构。
• 前拨链器使链条沿着链轮移动，拨链器通过线缆连接到变速杆。自行车的这一部分组装非常简单，因为前拨链器可能是自行车设计中最简单的机构。
• 后拨链器的设计目的是将链条传输到自行车飞轮的不同星形齿轮上。它也通过线缆连接到整体式飞轮，但这部分结构的组装比前拨链器更困难。此外，后拨链器经常接触灰尘和水，因此被认为是一种相当脆弱的装置。
• 线缆从变速杆延伸，通过开关将骑行者手部的动作传输到制动系统。自行车的设计通常假设有四根线缆，但有些自行车刹车的线缆被液压管路取代，骑行者踩踏动作的传输器是变速杆中的油压和活塞压力。

自行车刹车

速度固然重要，但自行车也需要易于操控，这意味着它需要刹车。刹车系统提供三种刹车选择：

• 通过反方向踩动踏板进行制动是制动鼓的作用机制。
• 自行车刹车，设计得像钳子，用来夹住轮辋。
• 自行车刹车通过压缩轮毂上的圆盘来工作，就像摩托车刹车一样。
• 盘式制动器和轮辋制动器可以是机械的（线缆式）、液压的或组合式的。

系统

牙盘组是由前链轮、曲柄、脚踏和链条组成的特殊组件。牙盘组通常包含三个链轮，但公路自行车两个链轮就足够了。牙盘组通常带有塑料保护套，以防止衣物被链条或齿片夹住。脚踏安装在与牙盘组连接的曲柄上。脚踏的选择取决于自行车的类型和主要用途——速度、越过障碍物或仅仅是旅行。脚踏可以：

• 带有带状趾夹的标准踏板。
• 简单的踏板，无需紧固件和绑带。
• 一种接触式踏板，用于安装到特殊的自行车鞋上。

自行车结构还包括一个相当复杂的机制——链条，它磨损很快，需要定期维护——清洁、润滑。

卡式飞轮是为自行车后轮设计的一组链轮。卡式飞轮的链轮数量越多，传动效果越好，征服垂直陡坡所需的力就越小。

自行车车轮

车轮结构包括以下部分：

• 轮圈的强度决定了车轮的整体强度以及速度。山地车通常配备直径为 26 至 29 英寸的轮圈，公路车则配备直径为 27 至 28 英寸的轮圈。
• 在不同地形上骑行时提供稳定性的轮胎，同时也影响自行车的速度特性。无胎面轮胎称为“光头胎”，带侧钉的轮胎称为“半光头胎”。带侧钉的轮胎则称为“全胎面轮胎”。
• 车轮衬套确保车轮在车轴上的旋转性能。衬套还能固定辐条。
• 辐条是自行车设计中非常脆弱且易损的部件，因为在崎岖不平的地形上骑行时，辐条会承受大部分冲击力。车轮通常采用三十字辐条布局，中间带有一个“太阳”字形。山地自行车每个车轮有 32 到 36 根辐条。
• 自行车内胎中容纳空气的阀门。

自行车鞍座

车座是骑行者首先需要提供最大舒适度的地方。公路车的车座比较长且窄，山地车的车座则比较宽，还有一些带弹簧的车座可以帮助保持身体的垂直位置。以前，车座会根据所谓的“性别”进行明显区分，而现代自行车为了平衡这种差异，通常配备通用型车座。

座杆或座杆，其高度也决定了骑行者的骑行姿势，并调节骑行者双脚从踏板到地面的距离。座杆可以是刚性的，也可以是减震的。

座椅夹或偏心装置，用于将座杆夹紧到车架上。

组装自行车

如果您认定自行车的结构对您来说不是什么秘密，那么组装自行车也应该可以。当然，最好是在经验丰富的骑行者悉心指导下组装自行车。但是，如果您想测试自己的实力，并运用您的知识、技能和能力，那就尝试一下吧。最终，也许在组装过程中，您就能组装出一个完全独特的模型，印证“你可以无休止地发明轮子”这句话。

首先，您需要以下一套工具，没有这些工具，就无法组装和调整自行车：

• 六角扳手，最好是一套。
• 托架和磁带拉拔器。
• 系统拉拔器。
• 自行车链条取出器。
• 公制扳手，最好是一套。
• 钳子和锤子。
• 辐条扳手。
• 钳子。
• 润滑。

组装自行车从车架和前叉开始，您已经根据所选型号和当前任务（越野旅行、步行或高速竞赛）选择了车架和前叉。组装前，检查变速器的适用性和合规性、星形数量、前星形系统和链条也很重要。齿轮中最大的星形应与前拨链器一致，后拨链器应与星形、飞轮和变速器的最大尺寸一致。预组装车轮也很重要；为了组装车轮，您将需要一台机器和一个伞形测量仪来控制轮圈在前叉中的位置精度并控制其跳动。在开始组装自行车之前，您可以在轮圈上贴上特殊的胶带，以消除内胎刺破的风险。

组装自行车——哪些工作您可以自己做，哪些工作应该委托给车间专家。

转向柱的安装可以委托给专业人员，甚至应该委托给他们。在家中，不太可能将转向杯定性地压入车架，也不建议购买专门的工具来执行此操作。此外，只有在车间才能将转向杯从车架上端接，即将转向杯垂直于其轴线。进行这样的操作需要铣床，但没有人会购买铣床进行家庭组装。如果您想冒险，可以尝试使用普通的木板和普通的锤子自己完成所有这些步骤。但是，这样的实验非常耗时，而且您肯定会感到紧张。

在家，您可以安装一个转向柱推力环到前叉上，手动将其套在管子上。用锤子和一根直径合适的管子很容易就能把推力环固定到位。接下来，我们安装锚和托架组件，最好是胶囊式的，因为这种类型的托架不需要额外的调整。请注意，自行车的设计和组装方式假设在车架右侧，托架必须逆时针拧紧，车架左侧则反之。为了使拧紧过程更方便，螺纹必须预先润滑。

组装自行车转向装置。如果自行车前叉没有螺纹，则需要先组装转向装置：您需要安装更多环，试骑，检查骑行感受，并在测试后调整把立的长度（切掉多余的部分）。如果立柱和前叉有螺纹，则需要冒险尝试，先试戴到位，然后锯掉把立多余的部分。接下来，安装带有预紧轴承的把立。

一个重要的步骤是将自行车安装到车轮上（最好在专用支架上进行），并用偏心轮固定（用螺丝固定车轴）。下一步是安装方向盘，并为其配备刹车杆和变速杆。我们安装好车把和喇叭。如果事先在车把里倒入少量酒精，酒精会迅速挥发，并与方向盘形成必要的贴合，就能确保车把牢固固定。

下一步是安装系统，安装前需要对车轴进行润滑。安装系统时，必须确保螺栓拧紧。以后，每行驶百公里后，必须定期检查并拧紧紧固件。

我们安装（拧紧）前后开关。安装链条时，需要先用工具压紧销钉。我们安装自行车刹车，铺设刹车线和变速线，用边距剪断，并将两端压接。

安装脚踏。自行车的组装过程假设右脚踏采用右旋螺纹，左脚踏采用左旋螺纹，这样可以防止在操作过程中脚踏松动。我们先安装座杆，然后再安装车座。

所有其他部件——机翼、灯、袋子和其他配件都安装得相当容易，不需要额外的建议。

在开始使用组装好的模型之前，您需要对其进行调整，也就是设置自行车。自行车设置如下：

• 方向盘与自行车前轮平面对齐（垂直）。
• 拧紧转向柱。
• 倾斜测试后的轴承张力 - 将自行车倾斜至一侧，以便车轮可以向下倾斜（前缘）而不会卡住。
• 检查车轮旋转的平稳性。
• 将延长杆调整到舒适的高度。松开固定延长杆到前叉管的螺栓，拧紧顶部螺栓，然后拧紧延长杆螺栓。
• 将方向盘设置在所需位置。
• 调整制动杆和整体式（变速杆）的位置。
• 调整矢量刹车。在拧紧刹车片之前，可以将一枚小硬币放在刹车片后部下方。自由状态下的间隙应不超过2毫米。
• 调整变速。开关的极限位置通过螺钉调节，以实现精确的变速。如果一切操作正确，链条就不会碰到或卡在车架上。

自行车的设计、组装和调试，看似困难重重，实则令人望而却步。事实上，只要有渴望和足够的动力，一切都是可以克服的，就像一辆亲手组装的自行车所能克服的障碍一样。