如果您在過(guò)去幾年中和山地自行車打交道，那么您很可能見(jiàn)識(shí)過(guò)各式各樣造型奇特的自行車。如果已經(jīng)閱讀了自行車工作原理一文，您應(yīng)該已經(jīng)了解了一些基本原理，所以在本文中，我們將向你您介紹如今山地自行車的一些新特征，包括：

• 更多擋位（有的山地自行車有多達(dá)27個(gè)擋位?。?
• 鏈輪技術(shù)方面的進(jìn)步使換擋更加方便
• 換擋控制桿一次可自動(dòng)升降一個(gè)擋位
• 前后懸架
• 新型車架設(shè)計(jì)和材料
• 新型車閘，包括液壓盤式車閘

山地自行車非常流行，并采用了一些非?？岬募夹g(shù)。

在本篇博聞網(wǎng)文章中，我們將看看這種新型高科技工具的各個(gè)方面。我們先從擋位開(kāi)始。

設(shè)計(jì)這些擋位的理念是使車手在任何一種斜坡上均可以恒速（節(jié)奏）踩動(dòng)踏板。想像一下一輛只有一個(gè)擋位的自行車，就不難理解這一設(shè)計(jì)理念。在只有一個(gè)擋位的自行車上，每踩動(dòng)踏板一圈，后輪也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)一圈（傳動(dòng)比為1:1）。

如果后輪的直徑為66厘米，傳動(dòng)比為1:1，則每轉(zhuǎn)動(dòng)踏板一圈，車輪將在地面上前進(jìn)207厘米。如果踩動(dòng)踏板的節(jié)奏為每分鐘50轉(zhuǎn)，這意味著每分鐘車子可在地面上前進(jìn)103米。這只有6.2公里/小時(shí)，和走路的速度差不多。這樣的速度適合于爬陡坡，但對(duì)于平地或下坡來(lái)說(shuō)就太慢了。

為了加快速度，需要不同的傳動(dòng)比。例如，如果以每分鐘50轉(zhuǎn)的節(jié)奏踩動(dòng)踏板，即以40公里/小時(shí)的速度下坡，需要的傳動(dòng)比約為6.5:1。擁有眾多擋位的山地自行車提供了1:1到6.5:1之間的多個(gè)傳動(dòng)比，這樣無(wú)論車速如何變換，您可以始終以每分鐘50轉(zhuǎn)的節(jié)奏（或其他適合您的節(jié)奏）蹬車。

后變速器

后變速器有兩個(gè)主要任務(wù)：保持車鏈的拉緊狀態(tài)以及換擋。

后變速器

后變速器可調(diào)整其位置以保持任何擋位下車鏈?zhǔn)冀K處于拉緊狀態(tài)。如果車鏈位于前后最大的鏈輪上時(shí)，車鏈的絕大部分纏繞在鏈輪上，變速器需要調(diào)整的松動(dòng)部分較少。如果車鏈位于前后最小的鏈輪上，則變速器需要調(diào)整的松動(dòng)部分較多。

變速器如何調(diào)整車鏈上的松動(dòng)部分

后變速器通過(guò)將車鏈底部從一邊移至另一邊進(jìn)行換擋。當(dāng)您蹬車時(shí)，由于腿部的作用力，車鏈的頂部處于拉緊狀態(tài)。正是車鏈的這一部分將作用力從前鏈輪傳遞至后鏈輪。而車鏈的底部通過(guò)后變速器保持輕度拉緊狀態(tài)。因?yàn)檐囨湹牡撞繘](méi)有很多負(fù)荷，所以即使在用力蹬車時(shí)，變速器仍然可以將車鏈移動(dòng)至另一鏈輪。

后鏈輪之一，請(qǐng)注意鏈輪上幫助換擋的“滑道”。

鏈輪技術(shù)提高了山地自行車在負(fù)荷狀態(tài)下的換擋性能。上圖鏈輪是后面九個(gè)鏈輪中的一個(gè)。一些輪齒比其他更短更寬，這些輪齒可以在換擋過(guò)程中卡住車鏈并將其拉至鏈輪上方。鏈輪也有“滑道”，這些側(cè)面的特殊凹槽可幫助將車鏈拉至鏈輪上方。

前變速器

前變速器可在三個(gè)前鏈輪之間移動(dòng)車鏈。與后變速器不同，前變速器移動(dòng)的是車鏈的頂部，此部分在蹬車時(shí)處于拉緊狀態(tài)。這就意味著要切換前鏈輪，就需要松開(kāi)踏板。

前變速器

一些前鏈輪還采用了一種巧妙的設(shè)計(jì)，可在負(fù)荷狀態(tài)下?lián)Q擋。下圖鏈輪是三個(gè)前鏈輪中間的一個(gè)。請(qǐng)注意鏈輪側(cè)面上突起的銷釘，這些銷釘可卡住車鏈并將其拉至鏈輪上方。與后鏈輪一樣，前鏈輪也有幫助提升車鏈的滑道。

前鏈輪之一，它也有幫助換擋的“滑道”和小銷釘。

現(xiàn)在我們來(lái)看一下如何使用這些擋位。

在實(shí)際使用中，車手傾向于選擇適合車子所遇斜坡的前鏈輪，并一直使用這個(gè)鏈輪。前鏈輪在負(fù)荷狀態(tài)下難以換擋。在后鏈輪上換擋要容易得多。如果車手正在爬坡，他們可能會(huì)選擇最小的前鏈輪并在后面的9個(gè)擋位之間換擋（因?yàn)檐囀譄o(wú)需松開(kāi)踏板便可換擋）。增加后鏈輪上的速度擋位便有很多的好處。

換擋器

如今用于山地自行車的換擋器在設(shè)計(jì)上考慮到了換擋的目的就是保持恒定的節(jié)奏。這意味著大多數(shù)時(shí)候，只需很小的換擋調(diào)節(jié)即可保持恒定的節(jié)奏。前后換擋器配有轉(zhuǎn)換器，一次可升降一個(gè)擋位。

頂部的轉(zhuǎn)換器可轉(zhuǎn)換至上一較大鏈輪； 底部的轉(zhuǎn)換器可換至下一較小鏈輪。

每個(gè)換擋控制桿可對(duì)決定變速器位置的鋼纜進(jìn)行調(diào)節(jié)。前后兩個(gè)變速器中均有強(qiáng)力彈簧，可將變速器推至一邊或另一邊。換擋控制桿可沿彈簧反向拉動(dòng)鋼纜，朝一個(gè)方向移動(dòng)變速器，或讓彈簧拉動(dòng)鋼纜，朝相反方向移動(dòng)變速器。

現(xiàn)在讓我們來(lái)看看一些山地自行車的懸架系統(tǒng)。

一輛速降山地賽車

前后懸架系統(tǒng)中有兩個(gè)重要的零件：彈簧和阻尼器。有時(shí)這些零件被統(tǒng)稱為減震器。

彈簧

彈簧使懸架在車輪遇到障礙物時(shí)上升，并在車輪經(jīng)過(guò)障礙物后迅速下降。

彈簧可以是螺旋鋼圈（我們所熟悉的大多數(shù)彈簧大多都是螺旋鋼圈）；也可以是含有壓縮空氣的氣缸。無(wú)論是哪種，彈簧壓縮幅度越大，壓縮彈簧所需的力量就越大，這正是我們需要山地自行車懸架的原因。你一定不希望在車子跳躍著地時(shí)彈簧觸底。

阻尼器

如果懸架僅裝有彈簧，那么在每次顛簸之后便會(huì)上下彈跳幾次。越過(guò)障礙后，懸架系統(tǒng)需要一種方式釋放彈簧被壓縮時(shí)所蓄積的能量。阻尼器便是這種能釋放能量并防止懸架亂彈亂晃的裝置。

最常見(jiàn)的阻尼器是注油型。這種阻尼器用于汽車懸架和自行車懸架系統(tǒng)。當(dāng)減震器受壓縮時(shí)，其內(nèi)部的活塞壓動(dòng)機(jī)油，流經(jīng)一個(gè)被稱為節(jié)流孔的小孔。壓動(dòng)機(jī)油通過(guò)節(jié)流孔需要能量，而這種能量轉(zhuǎn)化為機(jī)油的熱量。注油阻尼器很酷的一點(diǎn)是你越快地壓縮減震器，阻尼器釋放的能量就越多，施加的運(yùn)動(dòng)阻力就越大。

減震器壓縮越快，流經(jīng)節(jié)流孔的機(jī)油流量就越大，因此，迫使機(jī)油流經(jīng)節(jié)流孔所需的壓力也就越大。增加的流量將導(dǎo)致兩個(gè)結(jié)果：增加了懸架的抗震性（因?yàn)閴毫ψ璧K了減震器的運(yùn)動(dòng)），也釋放了更多能量。

減震器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一就是在彈性系數(shù)（彈簧硬度）和阻尼之間尋求最佳的平衡。出于這種原因，許多減震器具有可調(diào)的彈簧振頻和阻尼系統(tǒng)。一些壓縮空氣彈簧可通過(guò)增加或減少氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

現(xiàn)在，讓我們來(lái)看一下阻尼器是如何安裝在山地自行車懸架中的。

前懸架

前懸架的主要類型是前叉。它的工作原理就像摩托車的前懸架。

典型的山地自行車前叉

前叉底部固定車輪的部分套在將前叉連接到車架的管子上。前叉的每根內(nèi)管內(nèi)都裝有類似于我們?cè)谏蠄D看到的那種減震器。當(dāng)前叉向上振動(dòng)（即車子碰到障礙物時(shí)），彈簧被壓縮，活塞壓動(dòng)液體流經(jīng)節(jié)流孔。

后懸架

幾乎是有多少自行車生產(chǎn)商，就有多少種后懸架的設(shè)計(jì)。其中大多數(shù)懸架使用類似于我們?cè)谏蠄D看到的那種減震器，有時(shí)采用較大的卷簧。通常，車架和聯(lián)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)是區(qū)分各種自行車的標(biāo)準(zhǔn)。

有些山地自行車有一個(gè)后懸架，形狀與傳統(tǒng)的自行車架相似。

后懸架通常需要使用較大的彈簧，因?yàn)槁?lián)動(dòng)裝置通過(guò)彈簧為車輪帶來(lái)了機(jī)械優(yōu)勢(shì)。彈簧和減震器每壓縮2.54厘米，后輪可能需要轉(zhuǎn)動(dòng)7.62厘米。這就意味著作用于減震器的力是作用于車輪的三倍。前輪上有兩個(gè)減震器，作用于每個(gè)減震器的力是作用于車輪的一半。

有些車子的后懸架與摩托車的相似。

前后懸架使車手及自行車能應(yīng)付極其惡劣的路況。有的高速車賽在下山坡上舉行，賽道上隨處可見(jiàn)石頭、倒下的樹(shù)木和溝渠。

路況難度的增加和后懸架系統(tǒng)給山地自行車的車架施加了更多的壓力。更復(fù)雜的車架結(jié)構(gòu)目前正在迅速取代僅由鋼管或鋁管焊接的車架。

焊接管車架

在用于車架的管子中，圓管并不是最有效的形狀。圓管側(cè)向和縱向彎曲強(qiáng)度相同，但是車架上的縱向壓力較大，側(cè)向壓力較小。建筑房屋時(shí)使用方梁和托梁可以承受較大的縱向重量，而不會(huì)過(guò)于彎曲，但是如果你從側(cè)面施加力量，它們則幾乎無(wú)法承受任何的重量。

如果車架使用的形狀更接近矩形，高度比寬度長(zhǎng)，則可以從縱向獲得強(qiáng)度，僅僅會(huì)犧牲一點(diǎn)根本不需要的側(cè)向強(qiáng)度。

制造這些更復(fù)雜的形狀有賴于材料成形技術(shù)的進(jìn)步。一些部件采用液壓成形的金屬制成。這一工藝就是將金屬板或金屬管放置于堅(jiān)固的硬模（有點(diǎn)像模塑）內(nèi)，然后用水壓制。水壓將金屬壓出與硬模一致的形狀。這一工藝可用于制造復(fù)雜的金屬形狀。

有些車架采用碳纖維制成。這是在泡沫模板上貼板制成的一種材料。碳纖維布板被固定在泡沫模板之上，并進(jìn)行環(huán)氧化。這樣可以制成非常輕盈而堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，而且形狀不受限制。

這些非圓截面車架結(jié)構(gòu)使得人們可以設(shè)計(jì)出特定的后懸架。無(wú)需豎管插入車架的摩托車式懸架就是一個(gè)例子。

這輛速降山地賽車車架的主要部分 是由兩塊壓制鋁件背靠背焊接而成。

上圖所示的懸架上較難找到安裝傳統(tǒng)車閘的位置。這就是有些車子使用盤式車閘的原因，我們將在下一節(jié)中介紹。

山地自行車的車閘已經(jīng)歷了多年的演變。最常用的設(shè)計(jì)是在大多數(shù)自行車上都能看到的懸臂閘的變型。

一種典型的山地自行車車閘

連接到車把控制桿的鋼纜將車閘的兩個(gè)控制桿拉攏。這樣就使閘墊緊貼車輪的外側(cè)。

有的自行車，特別是采用懸架系統(tǒng)的車子，使用的是盤式車閘。這與汽車上的盤式制動(dòng)器相似。

山地自行車后輪上的盤式車閘

閘桿通過(guò)液壓液體將作用力從手傳遞至閘皮。施力后，車把會(huì)壓動(dòng)一個(gè)小活塞，對(duì)線管中的液體施加壓力。在車輪處，一個(gè)較大的活塞將閘墊壓向閘盤。因?yàn)檫@個(gè)活塞較大，所以車輪處的作用力將倍乘。（單擊此處詳細(xì)了解液壓力倍乘）

車把中還有一個(gè)小裝置，有些類似于汽車制動(dòng)器中的主氣缸。它可以確保閘室中有足夠的液體，如果發(fā)生閘墊磨損或液體熱脹冷縮，系統(tǒng)內(nèi)將留有充足的液體實(shí)現(xiàn)車閘制動(dòng)。