滿艷艷

摘要：車(chē)架是一臺(tái)自行車(chē)的靈魂，車(chē)架尺寸配方上的小小更動(dòng)，就能大大改變車(chē)子的操控性。車(chē)架各部分長(zhǎng)度、角度的不同就能使外觀看起來(lái)大同小異的車(chē)子擁有不同的騎行感受。本文對(duì)車(chē)架的幾何結(jié)構(gòu)、主要的幾何尺寸的功能及個(gè)別幾何尺寸的變化對(duì)整個(gè)車(chē)架的影響做了一系列的闡述。

關(guān)鍵詞：自行車(chē)車(chē)架;幾何尺寸;高度;角度

在我們常用的交通工具中自行車(chē)仍然有著不可替代的地位，近年來(lái)更是作為運(yùn)動(dòng)休閑的流行元素存在于我們?nèi)粘Ｉ钪?。一臺(tái)設(shè)計(jì)合理的自行車(chē)，不僅使我們的騎行輕松舒適，也是休閑鍛煉的一種享受。車(chē)架是一臺(tái)車(chē)子的骨架，在整車(chē)的所有配件中最大程度的決定和影響了騎行姿勢(shì)的正確性和舒適性。要想設(shè)計(jì)一臺(tái)車(chē)架，就需要對(duì)車(chē)架的各部分的幾何尺寸有準(zhǔn)確的把握。合理正確的設(shè)計(jì)車(chē)架各部分的幾何尺寸對(duì)整車(chē)的騎行狀態(tài)至關(guān)重要。

一、車(chē)架設(shè)計(jì)的主要角度

（一）中管（座管）的角度

1. 中管角度的定義

中管角度是指中管與水平線的夾角，也指中管向后傾斜的角度。

2.中管角度的作用

中管角度可以補(bǔ)償騎行者的腿長(zhǎng)，當(dāng)鞍座在合適的高度時(shí)腿可以舒適的伸展。一百多年的車(chē)架制造經(jīng)驗(yàn)積累，告訴我們73°的座管角度可以滿足大部分騎行者，身高稍高或稍矮的騎行者可通過(guò)調(diào)整鞍座的前后位置來(lái)補(bǔ)償。

3.中管角度的影響

中管角度決定了騎行者的體重在兩個(gè)輪子之間的均衡分配，也就是重心。騎行者身高越高坐上車(chē)子后大部分體重會(huì)落在前輪，爬坡時(shí)體重和重心向后移。如果沒(méi)有稍長(zhǎng)的后下叉做補(bǔ)償?shù)脑捗恳淮文_踏就會(huì)出現(xiàn)“踏孤輪”的情形。對(duì)于身高略矮的騎行者來(lái)說(shuō)正好相反，鞍座調(diào)低重心前移，爬坡時(shí)會(huì)減少車(chē)輪的循跡和貼地性。中管角度的小小更改，在保證上管長(zhǎng)度的條件下會(huì)影響頭管的角度，從而影響總輪距。

（二）頭管的角度

1.頭管角度的定義

頭管角度指車(chē)架頭管中心線與水平面的夾角。頭管角度決定了車(chē)子的操控靈活性和穩(wěn)定性。

2.頭管角度的作用

頭管角度決定了要轉(zhuǎn)動(dòng)車(chē)輪時(shí)施給車(chē)把力的大小，角度越小需要施給車(chē)把的力越大。直挺的車(chē)把角度（72°）會(huì)讓人感覺(jué)車(chē)把轉(zhuǎn)動(dòng)比較輕，車(chē)輪左右轉(zhuǎn)動(dòng)比較省力，但會(huì)導(dǎo)致車(chē)子在高速情況下操控幾何反應(yīng)太快，增加了車(chē)輪左右擺動(dòng)的不穩(wěn)定性。小一些的頭管角度（70°）車(chē)把的轉(zhuǎn)動(dòng)稍重一些，但前輪的左右轉(zhuǎn)控比較可預(yù)期，高速騎行是比較好操控。通常71°是最受歡迎的頭管角度。車(chē)頭角度在車(chē)子的自我校正維持平衡的功能中扮演重要角色。下坡時(shí)地面斜度把車(chē)頭角度調(diào)整的更為直挺。例如71°的頭管原本那向后傾的19°角被地面角度中和了，在同樣情形下69°的頭角還是能自我校正。當(dāng)前輪角度離開(kāi)自行車(chē)循跡路線時(shí)，頭管轉(zhuǎn)軸與接觸點(diǎn)的夾角可輕易的操控轉(zhuǎn)動(dòng)前輪，自我校正功能就是迫使前輪遵循頭管轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

二、車(chē)架設(shè)計(jì)的主要長(zhǎng)度和高度

（一）上管長(zhǎng)度

1.上管長(zhǎng)度的定義

上管長(zhǎng)度是指頭管上緣水平切線延伸到和座管相交匯的長(zhǎng)度。從實(shí)際來(lái)說(shuō)它是自行車(chē)操控上部零件的距離。

2. 上管長(zhǎng)度的作用

上管長(zhǎng)度提供騎行者上半身的容身空間，并讓手臂可以完美的伸展、擺放到車(chē)把上。另一方面讓車(chē)把和騎行者的膝蓋保持安全距離，即使在起身踩踏時(shí)膝蓋也不會(huì)撞到車(chē)把。上管長(zhǎng)度的另一個(gè)重要角色就是在車(chē)子重心分布中的作用，長(zhǎng)上管讓騎行者的體重向前移，重心前移到接近前后軸距中心點(diǎn)位置;短上管則增加車(chē)子前輪的重量負(fù)載。

3.上管長(zhǎng)度的影響

騎行時(shí)身體是移動(dòng)變化的，車(chē)架上管長(zhǎng)度的任何一點(diǎn)變化都會(huì)影響到豎管和龍頭的配合問(wèn)題。越野山地車(chē)一般會(huì)采用（長(zhǎng)頭管/短上管）的搭配，這樣上半身就會(huì)伸展出去，這種組合搭配侵蝕了自行車(chē)過(guò)彎及技術(shù)操控性能，但很適合爬坡。短頭管/長(zhǎng)上管的組合正好相反，適合下坡道路。

（二）后下叉長(zhǎng)度

1.后下叉長(zhǎng)度定義

后下叉長(zhǎng)度是指中軸中心與后軸心之間的水平距離。

2.后下叉的作用

后下叉長(zhǎng)度決定了騎行者的體重有多少落于后輪。后下叉越短，就會(huì)有越大比例的體重傳遞到后輪去，不管站或坐都一樣。短車(chē)身后部的優(yōu)點(diǎn)是具有更好的爬坡時(shí)的貼地及循跡性。而后下叉較少為人所知的方面是會(huì)影響過(guò)彎性能。較長(zhǎng)的后下叉可以平衡前后兩輪是貼地或滑動(dòng);較短的后下叉則會(huì)讓前輪過(guò)彎時(shí)滑動(dòng)，除非騎行者重心前移故意用體重去鎮(zhèn)壓前輪。

3.后下叉的影響

后下叉長(zhǎng)度、車(chē)架尺寸和座管角度是息息相關(guān)的。改變座管角度會(huì)改變騎行者的重心分布，向后傾的座管把高個(gè)子騎行者的重心后移動(dòng)，在這個(gè)情形下后下叉長(zhǎng)度必須調(diào)整到正確的重心位置。起身騎車(chē)時(shí)，座管角度影響不了后輪的貼地和循跡性，只有后下叉長(zhǎng)度可以起到作用。

（三）中軸高度

1.中軸高度定義

中軸高度指地面到中軸/曲柄中心點(diǎn)的垂直高度，它決定了曲柄回旋至最下端，腳踏和地面的間距大小。

2.中軸高度的作用

中軸高度最主要的作用就在于和地面保持適當(dāng)?shù)木嚯x。也就是說(shuō)曲柄軸心必須夠高腳踏和曲柄在通過(guò)有突出物的道路是才不會(huì)碰到地面。中軸過(guò)低的車(chē)子，缺少了有效過(guò)彎的空間性。

3.中軸高度的影響

中軸高度與軸距密切相關(guān)。前后軸距越長(zhǎng)，中軸就可以做的越高，不會(huì)造成車(chē)子在通過(guò)崎嶇道路時(shí)的彈跳。相反降低短軸組合的車(chē)架的中軸高度，車(chē)子騎行時(shí)才越穩(wěn)定。

（四）軸距

1.軸距的定義

軸距是指車(chē)架前輪中心到后輪中心的距離。

2.軸距的作用

軸距不是越長(zhǎng)越好，長(zhǎng)軸距的車(chē)子通過(guò)顛簸路段時(shí)比較平順、穩(wěn)定，猛力剎車(chē)及爬陡坡時(shí)重心的轉(zhuǎn)移和變化較不明顯。但長(zhǎng)軸距會(huì)使車(chē)身操控不靈活。軸距過(guò)短的話，猛力剎車(chē)或前輪碰撞到異物時(shí)，車(chē)子會(huì)很不穩(wěn)定，爬坡時(shí)前輪會(huì)發(fā)生翹起的情況。

3.軸距的影響

在重心和兩個(gè)輪軸間連線，畫(huà)一個(gè)想象的三角形，我們就能得出：軸距越長(zhǎng)三角形的底邊越長(zhǎng)，和重心高度配合起來(lái)整個(gè)三角形的比例就越穩(wěn)定。因此，長(zhǎng)軸距的車(chē)子需要較短后下車(chē)及高一些中軸高度，以便有足夠的重心能轉(zhuǎn)移到后輪去，來(lái)增加爬坡的貼地性。

（五）前叉偏心距

1.前叉偏心距的定義

前叉偏心距是指前叉軸和前后立管兩條虛線切線的距離。

2.前叉偏心距的作用

前叉偏心距對(duì)車(chē)子的操控性也起著舉足輕重的作用。輪子的重量及大部分的前叉重量前偏心距在前輪軸的上方和前方的，當(dāng)傾斜車(chē)身準(zhǔn)備轉(zhuǎn)彎時(shí)，輪重和前叉重會(huì)掉到這個(gè)斜度里面。前叉及輪子的重量對(duì)應(yīng)偏心距的反應(yīng)作用是傾斜車(chē)子可以進(jìn)彎的主要原因。一般山地車(chē)的前叉偏心距約為32mm左右，頭管角度一般設(shè)計(jì)在71°到69°之間，就是求取這兩種反作用力的平衡，保持車(chē)子操控時(shí)車(chē)把位置的輕盈感，而且不犧牲穩(wěn)定性。

結(jié)束語(yǔ)

車(chē)架作為一臺(tái)整車(chē)的骨架，相關(guān)部位角度及長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)選擇決定了整車(chē)的騎行性能和舒適度。因此對(duì)車(chē)架設(shè)計(jì)者的要求也很?chē)?yán)格，設(shè)計(jì)者要具有專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)知識(shí)積累，結(jié)合目標(biāo)人群的實(shí)際需求，以人機(jī)工程為基礎(chǔ)，才能設(shè)計(jì)出具有高騎行舒適度的車(chē)架。