现在越来越多的骑友开始关注自行车的舒适性。
目前在自行车设计中,常用自行车振动的固有频率和振动加速度评价自行车的舒适性,也就是常说的路感。试验表明,为了使自行车具有良好的路感,自行车振动的固有频率应尽可能处于或接近人体所习惯的步行时身体上下运动的频率范围,即60~85次/min(1Hz~1.6Hz)的范围,振动加速度极限值应为0.2g~0.3g。g为重力加速度。
根据固有频率公式可知,自行车的固有频率高低要看k/m刚度和质量之比,这样我们就发现,钢架刚度低而重量大或者刚度高而重量更大,铝架刚度高而重量轻,钢架固有频率低于铝架。铝架车固有频率略高于钢架,所以单就车架来讲钢架的舒适性高于铝架。
但自行车是个系统工程,骑车不是骑车架,整车的性能并不只由车架形成。依靠刚性车架承受大应力产生大变形来提高舒适性是不科学的,车架也本没有太大的提高舒适性的空间——现代车架由于轻量化的大势所趋,车架强度逐渐趋于材料性能的极限,强度上已经捉襟见肘,如果削弱几何进一步大幅度降低刚度,无异于雪上加霜、釜底抽薪。所以对于相同材料的车架而言,为了保证强度,都不可能大幅度削弱刚度,不论几何有何差异都不可能根本上起到提高舒适性的作用。
自行车的振动舒适性应由采取有效的减振措施获得,不能一味由降低车架刚性增大变形量获得。车架以外的轮胎、车座、减振系统等都可降低车架刚度,从而带来理想的舒适性。特别是对于外界振动的吸收,主要靠轮胎而不是车架。车架的主要功能依然是保证足够的强度刚度以保证骑行使用,降低刚度会降低骑行效率,弹性越大意味着能量向弹性势能转化的越多,越消耗体力。同时,削弱几何,轻量化,降低刚度而又保证强度会大幅度增加制造成本,造成钢架经济性的大幅度下降。铝合金是目前特别适合制造自行车的优良材料,其耐腐蚀、强度密度之比(比强度)高、容易成型、造价较低等优点,都是钢材难以匹敌的。
以舒适为噱头的设计从来不出现在竞赛用自行车上,或者说商家必须把一种产品定义为竞赛型,一种定义为舒适型,鱼和熊掌总是不可兼得,这是为什么?这就是提高舒适性会造成刚度下降和重量的增加——这其实也是一种降低固有频率的做法,这也是自行车设计的一个奥秘。这就是舒适性或路感与刚度的关系。特别是在使用同种材料,使用钢铁这种没有减振性能的材料时,这就是一种绝对律。
目前在自行车设计中,常用自行车振动的固有频率和振动加速度评价自行车的舒适性,也就是常说的路感。试验表明,为了使自行车具有良好的路感,自行车振动的固有频率应尽可能处于或接近人体所习惯的步行时身体上下运动的频率范围,即60~85次/min(1Hz~1.6Hz)的范围,振动加速度极限值应为0.2g~0.3g。g为重力加速度。
根据固有频率公式可知,自行车的固有频率高低要看k/m刚度和质量之比,这样我们就发现,钢架刚度低而重量大或者刚度高而重量更大,铝架刚度高而重量轻,钢架固有频率低于铝架。铝架车固有频率略高于钢架,所以单就车架来讲钢架的舒适性高于铝架。
但自行车是个系统工程,骑车不是骑车架,整车的性能并不只由车架形成。依靠刚性车架承受大应力产生大变形来提高舒适性是不科学的,车架也本没有太大的提高舒适性的空间——现代车架由于轻量化的大势所趋,车架强度逐渐趋于材料性能的极限,强度上已经捉襟见肘,如果削弱几何进一步大幅度降低刚度,无异于雪上加霜、釜底抽薪。所以对于相同材料的车架而言,为了保证强度,都不可能大幅度削弱刚度,不论几何有何差异都不可能根本上起到提高舒适性的作用。
自行车的振动舒适性应由采取有效的减振措施获得,不能一味由降低车架刚性增大变形量获得。车架以外的轮胎、车座、减振系统等都可降低车架刚度,从而带来理想的舒适性。特别是对于外界振动的吸收,主要靠轮胎而不是车架。车架的主要功能依然是保证足够的强度刚度以保证骑行使用,降低刚度会降低骑行效率,弹性越大意味着能量向弹性势能转化的越多,越消耗体力。同时,削弱几何,轻量化,降低刚度而又保证强度会大幅度增加制造成本,造成钢架经济性的大幅度下降。铝合金是目前特别适合制造自行车的优良材料,其耐腐蚀、强度密度之比(比强度)高、容易成型、造价较低等优点,都是钢材难以匹敌的。
以舒适为噱头的设计从来不出现在竞赛用自行车上,或者说商家必须把一种产品定义为竞赛型,一种定义为舒适型,鱼和熊掌总是不可兼得,这是为什么?这就是提高舒适性会造成刚度下降和重量的增加——这其实也是一种降低固有频率的做法,这也是自行车设计的一个奥秘。这就是舒适性或路感与刚度的关系。特别是在使用同种材料,使用钢铁这种没有减振性能的材料时,这就是一种绝对律。