Cấu tạo của xe đạp trẻ em, Các bộ phận của xe đạp trẻ em
Quy tắc chung để thiết kế xe đạp trẻ em và xe đạp trẻ em cao cấp chạy bằng điện
I.Những điều kĩ sư phải xem xét để thiết kế xe đạp trẻ em
(1)Thiết kế kết cấu: Vật liệu cơ học, ứng dụng cơ học
(2)Thiết kế cơ cấu: Vận động học, động lực học
(3)Thiết kế công nghiệp: Tạo hình, công trình học nhân thể
Cấu tạo của xe đạp trẻ em, Các bộ phận của xe đạp trẻ em
II.Kết cấu hệ thống
（1）Các bộ phận chuyển động
Nhiệm vụ chủ yếu của cơ cấu chuyển động là đặt vận động quay của đùi bàn đạp chuyển sang vận động quay bánh sau. Các bộ phận cấu thành chủ yếu bao gồm bánh răng lớn, xích và líp. Bộ phận chuyển động bao gồm 2 tác dụng sau đây:
1.Chuyển đổi tỉ suất truyền lực
2.Chuyển đổi tỉ suất lực mô-men
Tỉ suất truyền lực là tỉ lệ giữa số lần quay đùi bàn đạp và số lần quay bánh sau xe; tỉ suất lực mô-men là tỉ lệ giữa mô-men cân bằng xung qung trục đùi bàn đạp và mô-men cân bằng bao quanh trục bánh xe sau. Phải chú ý đó là: tỉ suất truyền lực *tỉ suất lực mô-men =1.
Tìm hiểu thêm :
- Tìm hiểu công nghệ xe đạp địa hình cacbon
- Tư vấn chọn size xe đạp trẻ em, Xe đạp trẻ em cao cấp tại Hà Nội
- Tư vấn chọn mua xe đạp trẻ em, Chọn Size xe đạp trẻ em
- Cách chống nắng khi đi xe đạp địa hình vào mùa hè
(2)Bộ phận chuyển động
Chính là bộ phận bánh xe đạp trẻ em cao cấp. Nó chủ yếu chịu áp lực trọng lượng người đạp và xe đạp. Các bộ phận cấu thành bao gồm trục bánh xe, nan hoa, (thông dụng gọi là dây thép), niền xe (thông dụng gọi là vành xe), lốp xe đạp trẻ em
(3).Bộ phận phanh
Bộ phận phanh chủ yếu là phanh xe. Phanh xe là linh kiện cơ năng và tính năng phanh được coi trọng nhất. Yếu tố tính năng cần thiết để thuận theo ý đồ của người đạp, tốc độ kiểm soát, an toàn và xác định điểm dừng nằm ở vị trí mục tiêu.
(4)Bộ phận kết cấu
Chủ yếu là khung xe, mục tiêu chủ yếu đó là bảo vệ và duy trì vị trí chính xác giữa các bộ phận linh kiện. Bộ phận cấu thành chủ yếu bao gồm khung xe, nĩa và ghi-đông.
Giải thích cấu trúc xe đạp trẻ em và phân loại
Các bộ phận của xe đạp trẻ em
Hệ thống Linh kiện liên quan
Hệ thống phanh Gía phanh sau (rear-brakecabiehanger), phanh sau (rearbrake), cần phanh (brakeeclever), phanh trước (frontbrake)
Hệ thống truyền động Líp (rearprockets), bánh xích (chainweel), dây xích (chain), cần số (shiftlever), bộ truyền động đề trước (front-derailleur), đùi bàn đạp (crank), bàn đạp (pedal), bộ truyền động đề sau (rear-derailleur)
Hệ trống chuyển động Lốp xe đạp trẻ em cao cấp (tire), niền xe (rim), nan hoa (spoke), trục bánh (wheelhub)
Hệ thống kết cấu Ghi-đông (handlebar), bộ phận nĩa (headset), ống trên (toptube), cọc yên (seatpost), nĩa ngang (chainstay), nĩa đứng (seatstay), ống đứng （seattube）, ống dưới (downtube), nĩa trước (frontfork), ống trước （headtube）
III.Công trình nhân thể- kích thước cơ thể
(1)Số liệu thống kê chiều cao trung bình người trưởng thành các quốc gia
Quốc gia hoặc khu vực Nam Nữ Quốc gia hoặc khu vực Nam Nữ
Khu vực Đài Loan Trung Quốc 171,4 159,5 Châu ÚC 174,0
Mỹ 174,8 161,5 Đức 169,2
Nhật Bản 166,9 153,7 Ý 170,7
Canada 172,7 157,7 Na-uy 177,5
Pháp 169,9
Liên Xô 172,0
(2)Số liệu thống kê chiều cao tương ứng độ dài các bộ phận trên cơ thể
(3)Kích thước cơ thể ảnh hưởng đến tham số thiết kế xe đạp trẻ em
Kích thước cơ thể Ảnh hưởng tham số thiết kế
Chiều cao Độ dài nĩa ngang, đứng, độ dài ống trên, độ cao ghi-đông
Chiều dài chân Độ cao ống trên, độ cao yên
Chiều dài bắp đùi Độ dài đùi bàn đạp
Chiều dài cẳng chân Độ dài đùi bàn đạp
Chiều dài cánh tay Độ dài ống trên, độ dài ống đứng
Độ rộng vai Ống xe đạp trẻ em rộng
Nên chọn mua xe đạp trẻ em loại nào
VI. Thiết kế toàn bộ xe đạp trẻ em
(1)Khoảng cách và tham số thiết kế khung xe đạp trẻ em
STT Tham số thiết kế Khoảng cách tham số
1 Góc nghiêng ống trước (HA) 70°-71,5°
2 Góc ống đứng (SA) 72°-74°
3 Nĩa ngang (CSL) 420-440mm
4 Độ cao trục giữa (BBH) 290-315mm HT292-317mm
ST317-343mm
DH317-380mm
5 Chiều dài ống đứng (CT) 406-533mm
6 Chiều dài ống trên (TT) 560-610mm
7 Chiều dài ống trước (HTL) 110-150mm
8 Độ vênh (R) 40-45mm
9 Chiều dài dãn (T) 50-70m
10 Khoảng cách giữa trung tâm hai bánh (WB) 1060-1100mm
11 Chiều dài yên 90-130mm
12 Góc ống đứng -30°-30°
Các mẫu xe đạp trẻ em chất lượng tốt
(2) Quy tắc chung thiết kế nguyên chiếc xe đạp
1.Thiết kế đặc sắc, kiểu mẫu và linh kiện cả xe đạp trẻ em
Thông thường khi thiết kế góc và vị trí các bộ phận trên trước tiên phải xác định đặc tính và kiểu mẫu của nĩa chống chấn động và máy chống chấn động sau để có thể tìm ra trạng thái nén RIDEON của cả xe.
2.Độ cao trục giữa (BBHeight)
Vị trí BB thường làm điểm gốc mở rộng cho thiết kế xe, phải xem xét các yếu tố như lượng nén RIDEON, trọng tâm và góc treo mặt bên 25°, bàn đạp không chạm đất.
3.Chiều dài nĩa ngang (Chainstaylength)
CSL càng lớn thì tính ổn định của xe càng tốt, tuy nhiên khả năng cơ động sẽ giảm, đồng thời tính rắn trở nên kém, động lực do đó mà tiêu hao càng lớn, việc lắp đặt tiến hành dễ dàng.
4.Khoảng cách giữa trung tâm hai bánh (WheelBase)
Khoảng cách giữa trung tâm hai bánh lớn, tính ổn định tốt, tuy nhiên khả năng cơ động cùng với tính rắn mặt bên tương ứng giảm.
*Khoảng cách giữa các ngón chân
Trước khi lắp đặt cố định bàn đạp, khoảng cách từ bánh trước hoặc tấm chắn bùn đến bàn đạp ≥89mm, từ trung tâm bàn đạp dọc theo chiều dọc xe đạp trẻ em cao cấp theo phương ngang hướng về trước, đo từ khoảng cách giao điểm đường vòng cung tấm chắn bùn bánh trước.
Khoảng cách giữa trung tâm hai bánh nhỏ nhất = khoảng cách BB đến tâm bánh trước +chiều dài nĩa ngang
5.Kích thước khung xe
Chiều dài cách mặt đất ×0,65=khoảng cách BB đến ống trên
Kiểu trên phù hợp sử dụng cho xe đạp đường phố (roadbike), nếu đối với xe leo núi MTB mà nói, thường phải khấu trừ 100-120mm.
6.Độ dài đùi bàn đạp (CrankLength)
Hành trình đạp xe đạp trẻ em tốc độ thấp (như leo dốc) có thể xem xét loại đùi bàn đạp tương đối dài; đạp nhanh quãng đường ngắn nên sử dụng độ dài đùi bàn đạp tiêu chuẩn, có thể tham khảo 2 phương pháp dưới đây:
(1)Số liệu tham khảo dựa vào kích thước khung xe đạp trẻ em
Kích thước khung xe (mm) Độ dài đùi bàn đạp (mm)
<540 170
550-610 170-172,5
>620 172,5-175
(2)Số liệu tham khảo dựa vào chiều cao
Chiều cao (Inch) Độ dài trục dùi bàn đạp (mm)
<60 160-
65-72 170
72-74 172,2
74-76 175
>76 180 hoặc 185
*Khoảng cách mặt đất
Bàn đạp ở vị trí thấp nhất, mặt bàn đạp song song với mặt đất, để xe dựa vào đường vuông góc hướng trái phải hợp góc 25°, bất kì bộ phận nào của bàn đạp đều không chạm đất.
*Độ cao trục giữa (BBH)
Chúng ta có thể dựa vào biểu đồ quan hệ cân bằng của chiều dài đùi bàn đạp, khoảng cách mặt đất của bàn đạp theo phương vuông góc, trung tâm khung xe đến cạnh ngoài bàn đạp để tìm ra BBH phù hợp.
7.Khoảng cách từ hông tới mặt đất (StandoverClearance)
Khi người đạp xe đạp trẻ em đi giầy đứng giạng chân, khoảng cách giữa phần hông và ống trên là 2’’- 4’’.
8.Vị trí trung lập đầu gối và độ cao yên xe
(1)Người đạp xe đạp bàn đạp tới điểm chết, khi chân sau duy trì tiếp xúc với bàn đạp, độ cao bộ phận yên không lắc lư trái phải.
(2)Theo công thức của Hamley & Thomas:
(ISL+chiều cao yên)×1,09=khoảng cách từ vị trí mặt cao của yên đến tâm trục bàn đạp
Gía trị này là chỉ giá trị đo lường khi đùi bàn đạp song song ống đứng, giá trị giới hạn lớn nhất chiều cao cọc yên, vị trí cao nhất yên xe đạp trẻ em chỉ vị trí thực tế ngồi trên yên.
(3)Theo công thức của GregleMond:
(độ cao từ hông tới mặt đất+chiều cao yên)×0,883=khoảng cách BB đến mặt cao yên xe
(4)Khi bàn đạp chạm đến điểm chết, chiều cao yên xe đạp trẻ em phù hợp tạo góc 30° giữa đường kéo dài của bắp đùi với cẳng chân, như vậy khiến đầu gối tích cực co ép, phòng chấn thương đầu gối.(góc giữa tia kéo dài bắp đùi và cẳng chân ).
9.Độ dài ống trên (TopTubeLength)
Độ dài ống trên phải tương xứng với kích thước cơ thể.
Bảng dưới đây có thể tham khảo xác định độ dài ống trên lí tưởng.
Chiều cao Chiều dài chân Độ dài ống trên Chiều cao Chiều dài chân Độ dài ống trên
165 75 55,5 183 89 59,1
167 77 55,7 185 91 59,6
169 79 56,1 187 92 60,0
171 80 56,5 189 93 60,5
173 82 57,0 191 95 60,5
175 83 57,4 193 96 61,0
177 85 57,8 195 98 61,5
179 87 58,3 197 99 62,0
181 88 58,7 200 100 62,5
Đơn vị :mm
10.Ghi-đông (Handleber)
Độ rộng ghi-đông là “khoảng cách điểm hai đầu ghi-đông”, thông thường độ rộng hai khớp vai tương đồng hoặc gần tương đồng là phụ hợp, ghi-đông tương đối rộng có thể khiến hô hấp dễ dàng hơn, lợi ích đòn bẩy lớn, nhưng lực cản không khí lớn.
11.Góc nghiêng ống trước (Headangle)
Góc nghiêng nĩa trước phải tương ứng góc ống trước và đảm bảo xe đạp có thể hoạt động linh hoạt. Góc nghiêng ống trước đồng thời ảnh hưởng độ dãn lớn nhỏ, có tính liên quan tuyệt đối tới tính ổn định khi đạp xe đạp trẻ em
Có nhiều thiết kế góc nĩa MTB giống với góc nghiêng ống trước, sự kết hợp giữa góc nghiêng ống trước lớn và độ nghiêng của nĩa nhỏ có hiệu quả chống chấn động và giảm lật xe.
12.Góc nghiêng ống đứng (Seatangle)
Vì để người đạp khi đạp xe đạp trẻ em cao cấp trọng tâm có thể duy trì ở vị trí thích hợp, góc ống đứng có giá trị gần với góc nghiêng ghi-đông, góc ống đứng nên tăng theo độ dốc và chiều cao và có độ giảm thích hợp.
13.Phân phối thể trọng trung bình
Phải xác định phân phối thể trọng trung bình người đạp trên xe đạp trẻ em cao cấp, khi đùi bàn đạp nằm ngang, đầu gối và tâm trục bàn đạp nằm trên 1 đường thẳng vuông góc.
14.Độ dãn
(1)Định nghĩa:Chi phối khoảng cách đường kéo dài tiếp xúc mặt đất của trục và điểm tiếp xúc lốp xe đạp trẻ em cao cấp
(2)Kiểu độ dãn: độ dãn thông thường là giá trị dương, phạm vi khoảng 50-70mm, nếu giá trị độ dãn là giá trị âm chúng ta không có cách nào để chi phối.Gía trị độ dãn thông thường sẽ lớn hơn giá trị thay đổi vị trí (offset) nhưng phải nhỏ hơn 80mm.
15.Ống đứng (Stemtube)
Khi người đạp xe ngồi trên xe đạp, hai cánh tay cong thoải mái, phần lưng góc khoảng 45°, hai mắt nhìn xuống dưới hướng 45°, đường vuông góc mặt đất từ chóp mũi đi qua điểm trung tâm ống đứng.
V.Mẫu thiết kế trợ giúp tính toán xe đạp trẻ em
(1)Ví dụ thực tế khung xe tránh, giảm chấn động
(3)Ảnh hưởng của tính ổn định
Trong đó:H: góc nghiêng ống trước (Headangle)
Off :Thay đổi vị trí nghiêng (offset)
D: Đường kính bánh (weeldiameter)
T :độ dãn (trail)
Trong đó: u :độ ổn định
Do sau khi biết các tham số off,D,H,T, độ ổn định u có thể được yêu cầu.Khi -3<u<-1 , chi phối và tính ổn định đạt được sự cân bằng nhất định, u<-3 ổn định quá cao, tính chi phối vì thế giảm đi.
