右 28
27
-8
-27 -25 1
20N
全 30
29
-8
-29 -27 2
20N
全 26
24
-10 -30 -28 2
20N
此数据是在测量人坐在车上后，给车把的应变数值进行理想化 模拟：给车把左右套上刚管以便在车把上加砝码，在数值接近 人加载数值后，进行实验，数据显示车把中间是由铰链连接加固。
结论：经过铰链加固的车把钢管不再传递力矩
0
-2
1
2
3
4
5
-4
绿
-6
红
-8
-10 次数
11 2020/3/3
车把弯扭组合实验数据分析
右侧加20N 左侧加20N 同时加20N
右侧με 6 0 6
左侧με 0 6 8
12 2020/3/3
上 下
13 2020/3/3
右把
加 εο 载上
管 31
ε-45 ε45 εο 下
ε-45 ε45
32
-15 -30 -36 7
3 2020/3/3
应变片的主要位置以及杆件尺寸
4 2020/3/3
5 2020/3/3
上 下
6 2020/3/3
车把的加载方案
人扶把时应力的测量 利用砝码进行实验模拟
7 2020/3/3
应变值
人加载时车锁梁的承重
0
-10 1ຫໍສະໝຸດ 2345
6
7
-20
绿
-30
红
-40
-50 次数
人加载时车身左右摇晃，不利于静态实验进行， 因此不能证明车体是否垂直于地面。
19 2020/3/3
有些早期出产的24型女车，其主梁为U型结构，因此 其需要将主梁加固。电动自行车就将其主梁进行了加 固，从而达到其本身的功能布局。
20 2020/3/3
斜梁
此梁也受弯距，但与主梁比较，显得很小。
21 2020/3/3
ε ε ε
22 2020/3/3
自行车的车座梁受弯最小，只受轴 向拉压，因此某些赛车将此梁设计 成为断梁的形式，并在此安装减震 器，从而达到较好的效果。
14 2020/3/3
采用全桥法：
Εds左 Εds右
测弯去 扭με 34.6
38.6
测扭去 弯με 6.17
4.8
15 2020/3/3
（MP） 左
右
左
测σw 4.739 5.287 测τn 0.243
理论 σw 误差
4.613 2.7%
4.613
14.6 %
理论 τn 误差
0.325 -
右 0.19 0.325 -
24 2020/3/3
研究展望
车座设计在什么位置上生物能可以得到 最高利用
人能平稳地骑行前进，是依靠车把两端和车座 三个支撑点形成一个平面，来维持平衡的。在 这三个点中，车座是主要支撑点，它承受着大 部份身体的重量。除了掌握正确的骑行姿势 ， 我们是否可以从结构上考虑，进一步降低能量 的消耗。
25 2020/3/3
人在骑车时要考虑空气阻力的问题，人 们骑车向前进时，必须突破空气阻力， 这就需要力量。下图的车座升的很高， 就是为了减少空气阻力而设计的。
26 2020/3/3
通过学习自行车的发展史，可知1815年，世 界上第一辆自行车出现在法国 ，借助脚蹬地 的反作用力，使车轮向前滚动 。1869年，法 国人玛金在前轮上加了脚蹬，到1890年，英 国一个医生把实心轮胎改为充气轮胎，减少 了与地面的摩擦力，提高了车速。是否可以 从结构入手，通过优化结构，提高车速？
自行车结构分析
王众 张然
1 2020/3/3
研究内容概述
自行车的车把的应力、应变情况 自行车主要承重结构的受力情况
2 2020/3/3
自行车结构的力学模型简化
自行车的结构一般采用薄壁圆形杆件， 其实际连接状态为焊接，虽然焊接处将 存在一部分的残余应力，但自行车结构 可以简化为以下力学模型
说明：1/4桥接法误差较大，所以用了全桥，扭转应 力小于1，不进行误差计算。
结论：理论与实际中，扭转应变很小, /εds/<10, τn〈1可以近似忽略
16 2020/3/3
人加载时车把受力比较
人加载时的车把受力
左侧 左侧 白
100
左侧 红2
左侧 红
50
竖贴 黄
加强部分 红
应变
0
加强部分 黄
1234567 -50
通过实验，初步设想通过改变自行车的主梁， 斜梁，车锁梁的长短和角度，来改变人的重 心位置，从而达到提高车速的目的。
27 2020/3/3
谢谢大家！
28 2020/3/3
8 2020/3/3
砝码实验模拟的实验数值
应变值
两个加在后座
0
-2
1
2
3
4
-4
-6
绿
-8
红
-10
-12
-14
次数
9 2020/3/3
应变值
两个加在后架
0
-1
1
2
3
4
-2
绿
-3
红
-4
-5 次数
可见实验数值基本稳定。实际上，重量加载在后车座上， 后斜梁几乎不发生应变。
10 2020/3/3
应变值
分别加在后架和车座
右侧 右侧 绿
-100
次数
右侧 黑 右侧 红 右侧 绿
右侧 白
由此图可以看出，加强部分的应变很小，其他右对侧 称黑位置
的应变基本呈现对称形势。因此实验时车基本水平。
17
2020/3/3
自行车主要承重结构分析
横梁
18 2020/3/3
自行车在承受静载荷时各梁的 负荷不同，其中主梁受弯最大， 因此各种自行车都必须设计主 梁或将主梁倾斜一定角度从而 承受人施加给的弯距。
23 2020/3/3
自行车的车把
虽然车把受到弯扭组合影响，可是扭矩的影 响很小。实际上，对于普通型自行车，人坐 在车上，由于车把受扭 很小，所以车把可以 设计的尽量舒服，美观。但是车把受扭的考 验是在自行车行使中突然捏闸时，扭矩会突 然增大。但是 本实验受于静态的限制，无 法对其状态进行模拟。