躺車設計資料匯總

1、DIY躺車所需的數(shù)據(jù),一類是已有車輛的規(guī)格性能（如各部分的尺寸角度重量之類），可以說就是別人的經驗。 還有一類是使用環(huán)境和條件，這類數(shù)據(jù)并不一定和躺車有直接聯(lián)系，而且往往是大量統(tǒng)計的結果，它們更是設計的基礎。本帖即此類數(shù)據(jù)。 本帖會隨時更新補充相關內容一 速度 7km/h(2m/s) 再低兩躺就騎不穩(wěn)了，三躺沒有下限 15km/h(4m/s) 輕松 18km/h20km/h(5m/s)常用 25km/h(7m/s) 非機動車最高限速(國外是30) 不要迷信網上那些動不動就自報三五四十的“牛人”的帖子，認為30的時速太低（順風沖坡不算），要真正試過才知道。 最高限速不但關系到制動的安全，還由轉彎

2、半徑決定。當25km/h轉彎半徑小于10.5m，躺車將過度傾斜，即超過25度（30km/h是15m)，后面將提到，轉彎半徑小于10.5m的幾率在90%以上。二 坡度 公路等級 高速公路 一級 二級 三級 四級 地形 平原微丘 山嶺重丘平原微丘 山嶺重丘平原微丘 山嶺重丘平原微丘 山嶺重丘平原微丘 山嶺重丘 最大縱坡 3% 5% 4% 6% 5% 7% 6% 8% 6% 9% 山區(qū)縣道有可能會遇到12%這種變態(tài)的陡坡。 道路工程上的坡度不是角度，而是每前進100m所上升的高度，是百分數(shù)。從數(shù)學角度，坡度是斜坡仰角的正切值。它正好是爬坡所需推力和車重之比：爬5%的坡，推力就是車重的5%。 下載 (

3、36.18 KB)2011-6-19 20:04 通常坡度越大的坡就越短。對此有道路設計規(guī)范： 下載 (95.54 KB)2011-6-19 22:47 環(huán)法的爬坡標準： HC級(最高級) 爬坡：最長而且最陡的登山路段，持續(xù)上坡路程距離大約在15-20公里，甚至更長，平均爬升率超過9%。 1級爬坡：平均爬升率超過5%，持續(xù)上坡路程距離達10-20公里。 2級爬坡：平均爬升率達到4%，持續(xù)上坡路程距離達5-10公里。 3級爬坡：坡度較等級四陡峭，而且持續(xù)上坡路程距離達5公里。 4級爬坡：路程距離低于3公里的持續(xù)上坡，但是坡度并不會很陡。 各級之間的分界基本為一條斜率為負數(shù)的直線，環(huán)法爬坡分級依據(jù)

4、的不是單純的長度或坡度，而是兩者的藕合。一種比較簡單的藕合方法是將兩者作一個乘法，其結果就是海拔上升，用海拔上升這個指標雖然不能保證100%準確，但基本可以區(qū)分大多數(shù)情況。 速度和爬坡能力都和速比有關。關于變速系統(tǒng)將另外單獨討論。三 轉向輪偏轉角/轉彎半徑 躺車的最小轉彎半徑通常取2.5m或2.5倍軸距。 下圖是自行車車把偏轉角的統(tǒng)計結果，適用于兩躺，也可以做三躺的參考：下載 (46.53 KB)2011-6-19 20:02 車把極限偏轉角可取45，但實際上大于35的幾率幾乎為0 ，大部分（80%）集中在7.5范圍，超過15的幾率迅速下降，大于25的機會微乎其微。 還可以發(fā)現(xiàn)這個統(tǒng)計圖并不對

5、稱：右轉的角度比左轉大1左右，而且從左1.5到右2.5的4范圍內都是100%，就是直行時維持自行車平衡的調整范圍。 公路彎道半徑 四 轉向傾斜角 轉向時，直線運動的慣性力（俗稱離心力）與重力的合力是傾斜的，傾斜角由轉彎半徑和速度的平方決定：下載 (16.74 KB)2011-6-20 20:18 根據(jù)這個關系制成圖表使用比較直觀：下載 (101.91 KB)2011-6-20 20:20下載 (101.38 KB)2011-6-20 20:20下載 (129.63 KB)2011-6-20 20:20 由設定的車速和轉彎半徑得到的傾角可以作為三躺穩(wěn)定性及側傾的原始數(shù)據(jù)。五 重心 人比車重，是影

6、響重心的主要因素。下載 (56.94 KB)2012-3-4 15:59 重心范圍約30mm 此為實測圖?？梢娞山怯绊懼匦那昂笪恢?，但高度基本不變，而到曲柄軸（BB）的距離變化較大。 車的重心位置可以實測。設計階段就只能通過計算得到。六 阻力 行駛阻力包括五類：滾動阻力、空氣阻力、內部阻力、慣性阻力和坡度阻力 滾動阻力:和人車總重成正比，用滾動阻力系數(shù)表示。良好硬路面上取0.0180.02較合適。一份場地自行車資料為0.017，是競賽條件下測得，一般路況車況都沒這樣好。滾動阻力除和車胎路面有關外，還和車架精度有關。 空氣阻力：取決于相對風速的平方、迎風面積、空氣密度和風阻系數(shù)。風阻系數(shù)約0.1

7、5，由40公里/時風速，垂直于風向每平方米面積壓力11公斤算出。面積不難從照片得到。 實際騎行都會有風，對速度影響很大：下載 (126.1 KB)2011-6-22 20:44 內部阻力：包括機械阻力和車架變形、人體振動等產生的損耗，很難準確計算。在制作調整良好的車只占總阻力很小部分。 慣性阻力：車速變化產生的力，F(xiàn)=ma，可由總質量和加速度求得。 坡度阻力：重力沿坡面的分力，正好等于百分比坡度。七 傳動效率 傳動效率是決定機械效率的主要因素。 各種機械傳動效率的概略值圓柱齒輪傳動 很好跑合的6級精度和7級精度齒輪傳動（稀油潤滑）0.980.99 8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑） 0.97

8、9級精度的齒輪傳動（稀油潤滑） 0.96 加工齒的開式齒輪傳動（干油潤滑） 0.940.96 鑄造齒的開式齒輪傳動 0.900.93圓錐齒輪傳動 很好跑合的6級精度和7級精度齒輪傳動（稀油潤滑） 0.970.98 8級精度的一般齒輪傳動（稀油潤滑） 0.940.97 加工齒的開式齒輪傳動（干油潤滑） 0.920.95 鑄造齒的開式齒輪傳動 0.880.92蝸桿傳動 自鎖蝸桿 0.40.45 單頭蝸桿 0.70.75 雙頭蝸桿 0.750.82 三頭和四頭蝸桿 0.80.92 圓弧面蝸桿傳動 0.850.95帶傳動 平帶無壓緊輪的開式傳動 0.98 平帶有壓緊輪的開式傳動 0.97 平帶交叉?zhèn)鲃?/p>

9、 0.90 V帶傳動 0.950.96 同步齒形帶傳動 0.960.98鏈傳動 焊接鏈 0.93 片式關節(jié)鏈 0.95 滾子鏈 0.96 無聲鏈 0.970.98絲杠傳動 滑動絲杠 0.30.6 滾動絲杠 0.850.95絞車卷筒 0.940.97滑動軸承 潤滑不良 0.94 潤滑正常 0.97 潤滑特好（壓力潤滑）0.98 液體摩擦 0.99滾動軸承 球軸承（稀油潤滑） 0.99 滾子軸承（稀油潤滑）0.98摩擦傳動 平摩擦傳動 0.850.96 槽摩擦傳動 0.880.90 卷繩輪 0.95聯(lián)軸器 浮動聯(lián)軸器 0.970.99 齒輪聯(lián)軸器 0.99 彈性聯(lián)軸器 0.990.995 萬向聯(lián)軸

10、器（3） 0.970.98 萬向聯(lián)軸器（3） 0.950.97 梅花接軸器 0.970.98 液力聯(lián)軸器（在設計點） 0.950.98復滑輪組 滑動軸承（i=26） 0.900.98 滾動軸承（i=26） 0.950.99減（變）速器 單級圓柱齒輪減速器 0.970.98 雙級圓柱齒輪減速器 0.950.96 單級行星圓柱齒輪減速器 0.950.96 單級行星圓柱齒輪減速器（NGW類型負號機構）0.960.98 單級行星擺線針輪減速器 0.900.97 單級圓錐齒輪減速器 0.950.96 雙級圓錐-圓柱齒輪減速器 0.940.95 無級變速器 0.920.95 軋機人字齒輪座（滑動軸承）0.

11、930.95 軋機人字齒輪座（滾動軸承）0.940.96 軋機主減速器（包括主聯(lián)軸器和電機聯(lián)軸器） 0.930.96 液壓傳動中,由于能量損失(泄漏損失、溢流功率損失、節(jié)流功率損失、摩擦損失等) 較大,使得液壓傳動效率低，一般在0.8以下。為了獲得較高的效率，泵和馬達都應針對車用條件進行專門設計。車用液壓傳動系統(tǒng)，總傳動效率已達到0.85以上。八 材料 （待續(xù)） 另外還有零配件規(guī)格和人機工程兩大塊擬單獨開帖。 盼望大家共同提供數(shù)據(jù)！穩(wěn)定有兩個內容：1、不翻不倒；2、能保持并有效控制方向。 兩輪車1.自行車不倒是人在控制。傾斜時，我們會向傾斜的方向轉動車把，同時加緊蹬踏，而不會騎車的人往往把身體

12、向相反方向扭，試圖阻止傾倒，忘了蹬踏板?？梢娝俣仁遣坏沟谋ＷC（作為車技的定車是另一回事），這是通過兩個途徑達到的。 首先是曲線運動產生的離心力。車向傾斜方向作曲線運動，產生了和傾倒相反的離心力，其大小和速度的平方成正比，換句話說就是離心力對速度變化很敏感，所以不難靠控制車速來使離心力抵消側傾力。下載 (39.43 KB)2010-7-7 20:45 其次，速度源于車輪的轉動，而轉動的物體有保持旋轉軸空間方向不變的特性，即陀螺效應。轉速越高、轉動慣量越大，陀螺效應就越強。 陀螺效應還有個特點，就是你推旋轉軸，它卻朝成直角的方向轉動，即進動（科氏力）。下載 (52.36 KB)2010-7-7 2

13、0:45 車輪的陀螺效應具有穩(wěn)定作用，同時前輪轉向也產生了科氏力，它和離心力共同維持自行車的穩(wěn)定。 陀螺效應的作用往往被忽視。滾動式騎行臺是很好的例證：高速踏動的自行車不傾倒。它相對地面靜止，不能轉彎，無法利用離心力；但發(fā)生偏斜時，靠轉動車把產生的科氏力也很容易糾正。小輪車不如大輪車穩(wěn)定也是這個原因。 可見前輪向側傾方向偏轉，能同時產生對抗側傾的離心力和科氏力。 要使前輪自動轉向傾斜方向，可以通過將前叉后傾，轉向軸在地面上的交點（轉向點）就伸到了前輪的接觸點之前，形成正伸距。這樣同時還能獲得方向穩(wěn)定性。2、 伸距是影響自行車穩(wěn)定性的重要的因素。 前管后傾產生的伸距并不一定合適，這要靠輪軸的偏移

14、（翹度）來調整。 下載 (27.03 KB)2010-7-7 20:45 前管傾角和翹度決定了伸距，影響平穩(wěn)性。 傾角大（比較陡）伸距小，轉向靈敏，但平衡困難，有抖動的感覺，必須抓牢車把。傾角小伸距大則比較平衡，但轉向力矩大，轉向笨重，并會在開始騎行時引起不穩(wěn)定的晃動。 大多數(shù)自行車的前管傾角在65到76之間。 伸距在一定的范圍內，轉向力矩適當，反應靈敏，可以雙手脫把騎行。 伸距的最佳范圍在50mm左右。 資料表明：只要伸距保持2吋，長軸距躺車前管傾角在4560之間并不明顯地影響穩(wěn)定性。 前管傾角影響轉向靈敏度的原因是車輪的實際偏轉角度小于車把的偏轉角。下載 (44.85 KB)2010-7-

15、7 20:45 改車有時會遇見前輪、前叉、車架不配套使用的情況，這時要注意傾角和伸距的變化。下載 (30.33 KB)2010-7-7 20:45 轉向軸不一定要后傾，垂直甚至前傾也可以得到正伸距。下載 (52.33 KB)2010-7-7 20:45 正伸距對方向的穩(wěn)定作用，是有方向性的，即推力在阻力之前。對于前驅，蹬踏時前輪產生推力，滑行時前輪卻產生阻力，換言之，推力和阻力不斷變換位置，伸距時正時負，無法兼顧，折中的辦法是0伸距。有沒有更好的辦法呢？這是兩輪前驅要解決的問題。下載 (75.81 KB)2010-7-7 20:48下載 (46.42 KB)2010-7-8 14:04 后轉向

16、在傾斜時，同樣要轉向傾斜方向，后輪就要反向偏轉，科氏力會加劇傾斜；自動轉向和方向穩(wěn)定對伸距的要求相矛盾，需要解決一系列問題。 指出非傳統(tǒng)布局存在的問題并不是否定它，而是要弄清需要面對和解決的是什么。3、 重心的高度 兩輪車是靜不穩(wěn)定的，它的平衡是在不斷調整中獲得的。重心的高度就是偏倒的半徑，質量相同，滾動慣性矩就和重心的高度成正比，躺車重心很低，滾動慣性矩小，容易側向翻滾，反應過于靈敏。低躺比高躺難掌握就是實例。 這是就控制而言，人是控制主體，也是主要重量。但對于載物等被動的死荷重，就應該越低越好，高了擺動力矩大，影響穩(wěn)定。 以上是對兩輪躺車的討論，三躺的穩(wěn)定性問題完全不同。 兩躺靠轉彎產生離

17、心力來對抗傾倒，但三躺卻因為轉彎產生離心力而傾倒成也蕭何，敗也蕭何！三躺1、傾覆 穩(wěn)定性就是防側翻。 兩輪靠離心力防止傾覆，三輪因離心力而導致傾覆。 三躺靠三個輪子放在地上是穩(wěn)定的，轉彎使原本豎直向下的重力與離心力結合而偏移，一旦合力作用線超出三個輪子形成的支撐三角形，內側車輪就會離地，如果不減小離心力（減速或加大轉彎半徑）就會側翻。下載 (63.01 KB)2010-7-18 22:50 支撐三角形底邊長、接近重心、重心低，都有利穩(wěn)定。 把車輪做成八字形內傾無助于穩(wěn)定，只會減小車上的空間。下載 (105.85 KB)2010-7-18 22:51 三躺的穩(wěn)定性由重心位置（高度和前后）與支撐三

18、角形決定。 重心的位置非常關鍵。三躺較重，可達騎者體重的1/3，而且不同車型的區(qū)別很大 ，僅僅靠估計不容易確定人-車系統(tǒng)的重心，最好通過實測確定。 側翻是以支撐三角形的一腰為軸。為了便于理解，前面的圖假設重心在底邊上，實際上重心所在位置的寬度小于底邊。下載 (86.37 KB)2010-7-18 22:51下載 (78.77 KB)2010-7-18 22:52 合力的傾斜程度是由離心力決定的，也就是和轉彎半徑成反比，和車速的平方成正比:下載 (16.71 KB)2010-7-21 20:20 這里傾斜程度不是傾角而是它的正切，是個三角函數(shù)；速度又是平方，要經過計算。為方便使用，可以把傾角、速

19、度和轉彎半徑的關系繪成曲線： 下載 (100.48 KB)2010-7-21 20:22下載 (33.44 KB)2010-7-21 20:22 下面以一輛三躺為例下載 (51.56 KB)2010-7-21 20:22 按比例畫出支撐三角形，適當旋轉，另一腰呈垂直，可求得最大傾角：下載 (82.56 KB)2010-7-21 20:22下載 (36.79 KB)2010-7-21 21:35 從圖中查得該車時速17時轉彎半徑5米；最小轉彎半徑2米時車速約10；下載 (99.38 KB)2010-7-21 20:48 這是網上的另外兩個曲線圖：下載 (99.48 KB)2010-7-21 20

20、:27下載 (127.91 KB)2010-7-21 20:27 也可以根據(jù)自己要求的速度、轉彎半徑等條件，從圖中選取對應的傾角，安排輪距和重心。 可以發(fā)現(xiàn)，影響穩(wěn)定的因素中沒有行駛方向，即正三和倒三是一樣的。 沒有永遠不翻的三躺，要根據(jù)使用條件決定穩(wěn)定性：在多大的速度下安全地轉多大的彎。當然最重要的是不要高速過彎。 還有一個辦法是動態(tài)側傾，在不加寬輪距和降低重心的情況下，使重力和離心力的合力不超出支撐三角形。下載 (46.47 KB)2010-7-21 20:27 根本的辦法就是靠傾斜來帶動轉向。但轉彎和傾斜的關系更受速度的影響，因此僅僅依靠機械連動并不能完全解決。 另一個問題是不轉彎時如何

21、保證不傾斜，即回中。這些屬于技術問題，正是各人發(fā)揮聰明才智的天地。不過兩輪根本不在乎回不回中，走起來就正了，停下來人就離開，要倒就隨它倒；三躺又何不可這樣？ 前后翻滾的幾率小，而且躺臥姿勢比立姿更安全。一、 非典型兩躺的伸距 車向哪邊倒就要向哪邊轉，這是保證平衡的基礎。伸距在此起關鍵作用，這在（/viewthread.php?tid=646&highlight=%2Bwxyy）里已經分析過。 不論是前驅還是后驅，只要是前轉向，正伸距都自動提供了這個重要功能，前驅后驅都一樣。由于伸距不大，前驅狀態(tài)伸距反轉對方向穩(wěn)定性的影響甚微，所以兩種車騎

22、起來區(qū)別不大。下載 (41.29 KB)前轉向正伸距2012-5-12 20:40 但后轉向車的轉彎方向和轉向輪相反，所以用正伸距時，車向哪邊倒卻反而轉向另一邊，離心力和傾斜力是疊加而不是抵消，和前轉向用負伸距一樣，兩者都是先天不平衡。下載 (38.12 KB)后轉向正伸距2012-5-12 20:40 “蟒蛇”恰恰是負伸距的前轉向，因為伸距大，轉向力矩也大，校正比較費力；同時大負伸距滑行的方向不穩(wěn)定也大，所以平衡和操控都很困難。下載 (38.1 KB)前轉向負伸距2012-5-12 20:40 “蟒蛇”正三比較實用，是因為方向的變化不太影響平衡。 前驅前轉向的另一個問題是夾在腿間的轉向輪轉角

23、受限。二、倒三躺的操控性 躺車前橋定位基本是按照汽車的原理，不過因為車胎窄得多，輪胎側偏特性相差極大，速度也遠遠低于汽車，所以不能生搬硬套。 前輪定位的原則是保證車輪作無滑動的純滾動。存在滑動就會增加阻力和車胎磨損。 車輪的滾動 若車輪垂直于地面，它就按其所在平面的方向走直線；若車輪傾斜，它就以輪軸延長線穿地點為圓心走弧線；下載 (20.78 KB)2012-5-13 22:52下載 (43.76 KB)2012-5-13 22:52 可見傾斜的車輪即使正對行駛方向也有滑動，并且傾斜的車輪和地面的接觸點半徑各不相同，圓周速度也不同，只有和行駛速度相同的一個點是純滾動，其余各點都在滑動下載 (3

24、4.96 KB)2012-5-13 22:52 所以，車輪正對行駛方向并和地面垂直，是滾動阻力和車胎磨損最小的狀態(tài)。前輪定位 前輪定位指車輪和主銷（轉向軸）對地面的角度，計有車輪外傾、前束、主銷后傾和主銷內傾。 車輪外傾和前束 有些汽車為了補償轉向機構的間隙和負載后前橋變形引起的車輪內傾，前輪有少許外傾；但這會使車輪向外滾動，所以用前束來校正。車輪外傾+前束雖然校正了車輪軌跡，但并不能完全消除車輪傾斜引起的滑動帶來的阻力和磨損，因此除非確有必要，車輪不要傾斜，自然也就不需要前束須知前束不是獨立的，它依附于車輪外傾，但不少人都誤以為前束是調整方向穩(wěn)定性的。下載 (38.19 KB)2012-5-

25、14 15:27 下載 (20.3 KB)2012-5-14 15:27 還有人以為車輪內傾（八字形）會提高穩(wěn)定性，尤其是正三躺后輪；其實那僅僅是感覺而已。只要輪距一樣寬，把車輪上緣靠近并不會增加穩(wěn)定性，只會減小車身空間。下載 (43.97 KB)2012-5-14 15:27 主銷后傾 這是獲得正伸距最簡便的辦法。正伸距提供的恢復力要適當，過了頭會引起前輪擺振，現(xiàn)代汽車有減小的趨勢，一般在3以內，甚至有取負角（前傾）的。躺車也可取03，使伸距為012mm。下載 (29.24 KB)2012-5-14 16:05 主銷后傾角度和主銷內傾也有關系。主銷內傾 這是倒三躺最主要的定位。 由于結構上的

26、原因，倒三躺前輪轉向軸不能安置在對稱面內，要在旁邊，這就導致轉臂長，轉向費力，指軸彎矩也很大。主銷內傾就是讓轉向軸穿地點向車輪觸地點靠攏。下載 (26.86 KB)2012-5-15 15:23 但主銷內傾更重要的作用是提供方向回正力。轉動軸傾斜，車輪偏轉使車身重心抬高，重力勢能就會使車輪回到正中位置。下載 (48.29 KB)2012-5-15 15:24 主銷內傾提供的是靜態(tài)回中，和車輛是否在行駛無關；而主銷后傾（正伸距）提供的回中只在行駛中才能實現(xiàn)，是動態(tài)的?；刂辛卮笮∫线m，過小車輛發(fā)飄，難以保持直線行駛；過大則轉向笨重費力。其中動態(tài)回中力矩的比例過大是引起擺振的原因。 轉向軸穿地點

27、和車輪觸地點的距離就是轉臂（轉向阻力臂），它和主銷內傾角決定了回中力矩的大小。汽車的轉臂1020mm時，主銷內傾角8左右就能保證足夠的回中力矩。下載 (16.05 KB)2012-5-15 15:24 躺車的主銷內傾角主要是考慮避開輪軸，所以一般在15左右，因此回中力矩比較大，轉臂可以為較小甚至為0，也不一定再需要主銷后傾。下載 (34.09 KB)2012-5-15 15:25 以上是非獨立懸掛的車輪定位。獨立懸掛系統(tǒng)車輪跳動時，車輪定位參數(shù)不斷變化（參見/bbs/thread-43357-1-1.html），需另外單獨討論。 采用自行車前叉 這種方案

28、的優(yōu)點是制作容易，但設計上要考慮如何適應三躺。 如果直接套用兩躺的數(shù)據(jù)，前叉傾角超過25，伸距50mm以上，動態(tài)回中力矩很大，極易誘發(fā)擺振；另一方面，轉向軸后傾和正伸距的組合，使車輪在中間位置時重心最高，處于靜態(tài)不平衡狀態(tài)。大的動態(tài)回中加靜態(tài)不回中，讓方向穩(wěn)定性和操控性都非常差。下載 (54.37 KB)2012-5-15 15:38 解決方法就是把前叉改為前傾并保持小的正伸距，使車輪在中間位置時車的重心最低，起前述主銷內傾的作用。下載 (38.22 KB)2012-5-15 15:26 順便說說，國外有些前驅兩躺前叉就是用這種方式引入靜態(tài)回中來提高滑行時的方向穩(wěn)定性。下載 (75.23 KB)2012-7-19 17:41 梯形機構這是前橋設計中最麻煩的部分。車輪直徑對性能的影響 1 滾動阻力 滾動阻力產生于車輪及地面的變形。這里不談松軟的沙灘及泥地的阻力，只看可以忽略變形的硬路面的情形。 車輪和路面的接觸壓力使輪緣由圓弧變成直線，