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[小拆课堂] 【第一期】弹簧叉入门

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  • TA的每日心情
    难过
    2016-1-28 00:52
  • 签到天数: 302 天

    [LV.8]以坛为家I

    发表于 2014-1-18 09:35 | 显示全部楼层 |阅读模式
    本帖最后由 只拆不装 于 2014-3-4 07:49 编辑

    第一期 弹簧叉入门知识
    本期会很枯燥,要看下去请做好心理准备。。。就讲下弹簧叉里的关键零件弹簧。仅仅从我自己的经验随便写,专门做弹簧的大神轻喷。主要目的还是普及知识。复杂的东西后面会出个进阶版

    弹簧说简单非常简单,无非是弹性变形,基础物理告诉我们F=-k*x,其中F为弹簧力,k是弹性系数,x为变形量,所谓的虎克定理,负号是说明力的方向与压缩或者拉伸方向成正比,这个公式就是我们所谓的线性,具体可以看图,是根直线就叫线性么?我也不懂,我就知道这是个一次函数。。

    这个含义很简单了,比如你压10mm需要20n的力,压20mm就需要40n的力,力和压缩量是个固定比例的。这个在叉子里面的好处就是,地面给你多少力你就会感觉到多少力,反馈很直接,不拖延,反正压缩弹簧多少就给你多少力。

    但是有一点要注意,弹簧也有非线性的,这个在以后的进阶版本里讲
    图片1.jpg

    在这个公式里F和X没什么好研究的,F是结果,不用管,x是压缩的量,很简单,公式里最关键的是k,这个弹性系数真的不简单,取决于太多因素,这里我只能简单讲讲。

    1.材料,就目前前叉里的材料,无非是钢和钛,两种材料特性大家在讨论车架的时候就已经有讨论,在这里不赘述,有个参数叫弹性模量。钛大致为钢的一半多点。从这个参数讲钛是不如钢的,通俗的说钛的弹性不如钢。钛的强处在于轻量和强度,还有耐腐蚀性。
    在弹簧叉里,特别是大行程弹簧叉,弹簧占了很大的重量,减重是非常有意义的。
    强度上说,其实钢也完全满足了,也没见过弹簧被弄断的。。。只是同样强度钢要重
    腐蚀性上了油的钢簧基本也不是问题

    2.弹簧的形状和尺寸
    弹簧的形状尺寸简单说主要有3个值,外径,线宽,圈数。复杂的话参数太多了。。。这几个参数要详细说只能放到进阶版本了。对于弹簧来说,材料是个暗箱,没有一点办法,但是尺寸形状参数是可以非常精确测量的,所以我们可以通过这些参数来确定这个弹簧的力的大小。另由于弹簧材料假设是钢的话说到底只是含的元素的量的不同,差异在疲劳测试时会有所体现,但是真的从力的角度看,我觉得并不会相差很大,所以可以用一种材料的参数来定义弹簧所受到的力,准确程度偏差应该在可接受范围内,但是我不确定合金类材料会怎么,对于普通以钢为主材料的弹簧来说我觉得差异不会很大

    3.制作弹簧的工艺
    材料和形状尺寸定了以后,接下来的就是工艺,如何制造的问题了
    简单的说目前的工艺有冷轧和热轧,冷轧就是冷钢轧制,热轧就是钢加热了轧制,工艺区别相当明显,具体的不同以后再说,只是从我们目前前叉里的弹簧来说,工艺上讲热轧的可能大。一方面成本低,另一方面尺寸精度要求不算很高。
    讲工艺逃不过热处理这一环,这个热处理就不展开了,太高深,进阶版本也只能稍微说说

    弹簧这个东西的基础大致就这样了,下面简单说下弹簧叉的结构
    看图,先谢谢群里欧地尚远网上找的图,然后原理图从单车狂热截的,这里吐槽下xxxxto的论坛,把人家的东西搬来搬去打上自己的标有意思么,看到n次这样了。

    先看原理图,蓝色的是外管(lowerleg)是上下运动的,黑色内管(stanchion)因为跟车架固定一起,所以看作不动的,外管(lowerleg)是和活塞(piston)底下连接住的, 请看下面那张实物图我画的那个黄点,就是螺丝之类的连接件。所以其实外管和活塞是个整体,是一起动的,内管不动,所以就压缩了弹簧,可能我表达比较差。。。大家多看几遍感觉感觉。。。
    图片2.jpg 图片3.jpg   
    下面这个是实物的图纸,我们把他一一对照起来,画的有点惨了,绿色的是对应内管(stanchion)蓝色的是对应外管(lowerleg)和活塞(piston)我把他们当做一个整体,是用黄色的螺丝之类的连接起来的。基本上前叉都是这么连接。红色的自然是弹簧

    然后我们再看下我拆过的xtc750叉子,只需要关注左边部分,大家努力一一对照起来,再配合原理图,多看几遍总能懂的。。。
    图片4.jpg 图片5.jpg   
    参考文献
    度娘
    机械设计手册
    单车狂热

    零部件技术交流群 315687961



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  • TA的每日心情

    2014-2-15 09:03
  • 签到天数: 11 天

    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2014-1-21 13:31 | 显示全部楼层
    支持下,插楼,期待后续的,最好讲到弹簧擦和气叉
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