自行车塑料车架及其模具的设计文献综述

 2022-10-27 10:09:06

文献综述:

3. 1国外研究

正如上文所述,因工程塑料重量轻、比强度高、设计空间大、制造成本低、性能优异、功能广泛,工程塑料逐步成为航空航天、轨道交通、汽车、电子等战略产业的发展进程中的重要组成部分。[1]由此,世界市场对工程塑料产业也提出了更新更高要求。[2]

在此基础之上,世界各国也在不断研究塑料制品在各个领域的应用可行性,[3]例如在国际汽车工业总体局势中,工程塑料不仅成为了汽车饰件、空调件的结构的制造材料,也逐渐用于制作汽车底盘、发动机等重要的结构件乃至整体车体结构;[4]即经历了并正在经历从车身金属零部件(车门、后箱盖)塑化开始,再到车身框架全塑化(碳纤维复合车身),最后发展到车身整体塑化成型的“以塑代钢”过程。[5]而同样的在自行车领域,塑料自行车便也成为该类研究的产物之一。

在最起初,塑料件用于制造自行车结构中的配置零部件如变速器、指拨、低端刹把、脚踏、尾灯等配件以及橡胶件如内外胎、把套、前叉保护圈等密封件的垫圈等。而逐渐的,基于塑料件的相应特性优势,工程塑料也逐渐步入车架制造领域;[6]如最远可追溯到的1974年美国纽约州“新奇”塑料自行车公司的轻型塑料自行车;车内所有部件,包括车架、车把和车轮都是用聚碳酸醋等树脂制成,整车重量约十六磅(约7.3Kg),而非通常自行车的二十五至三十五磅(11.3至15.9Kg);并且,这种自行车根本不需要上油,不会生锈,没有漆可剥落。[7]以及其后的由美国印第安纳波利斯市的Compositech公司为其所拥有的体育运动商品生产线所生产的ZIPP一2001型自行车架;该车架据重量仅1.8磅(约0.8Kg),系采用一种带劳麦克斯(Nomex)尼龙纤维蜂窝状芯子的单向预浸渍碳纤维带制作,组装后的整车全重仅21磅(约9.5Kg);该项成果在华盛顿举行的美国塑料工业协会合成材料学会第46届年会上获得“优秀奖”。[8]再到2004年德国研制出的用玻璃纤维增强塑料浇铸成型的塑料自行车等等。

3.2国内研究

中国工程塑料市场的发展虽然只有短短20 年,但其增长速度十分惊人,几乎是以GDP 增长率3 倍的速度逐年增长。[9]近几十年我国的产业计划中,也都将“工程塑料生产技术及装备和通用塑料高性能化”作为优先发展的高新技术产业之一。

但不可否认的是,虽近年来中国工程塑料行业发展迅猛,但由于起步较晚,相较于大型国外相关企业在技术、运营模式等方面仍有较大的差距。此外,中国正逐步成为为工程塑料的主战场,各国际跨国巨头纷纷加大在我国投资力度。由此,我国应加强国际同行交流与合作,不断提高行业技术水平和管理水平,不断增强产品的竞争能力,促进行业持续健康发展。

3.3 自行车架材料及结构

自行车车架作为整个自行车的骨架,即是自行车的主体和基本体,也是自行车的重要承载部件,它所承受着人和货物的绝大部分重量,也承受着行驶过程中地面给的冲击载荷,因此,自行车车架结构性能的好坏将直接影响骑车的安全、平稳、轻快。[10]自自行车问世以来,传统车架材质一般为铬钼钢、铝合金、再到其后的碳纤维,以及钪合金、镁合金、钛合金等;本着使车架结构更为合理,骑行者更轻松舒适,整车重量更加轻便,承力能力更强,外观更加流畅美观等原则,相关研发者们不断研发更优的结构更新的材料,使得车架更轻、更强、更舒适且更流线美观。[11]

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