自行车知识——车架 角度 几何 传动效率 材料 （转）

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自行车知识——车架
在自行车王国中，山地自行车有着不可替代的地位。它的种类、花样之繁多，是其他的车种所不可比拟的。可是也正因为如此，许多入门的自行车爱好者并没有买到最适合他们自己的山地车。在我们周围经常可以看到这样的爱好者，他们看到FR或DH车看起来很COOL，就跑去买FR和DH，完全没有考虑到自己只是公路骑行，结果因为FR和DH那过大的重量而叫苦不迭；又或者看到碟刹的外型很COOL，并且相对其他的刹车来说很贵，就以为碟刹一定很好，非碟刹不买。这种盲目消费的最终结果就是资金和精力的大量浪费。
运动自行车的零配件无论是在使用设计上还是在搭配上都具有很强的针对性，涉及其中的原理和细节部分完全可以成为一门学问。但是有一个不变的准则：适合自己。如果不适合自己，那么无论是多么高档的零件，都不能发挥它的原有的作用。
    那么如何选择适合自己的零配件，进而组装出适合自己的车子呢？首先让我们从车子的灵魂——车架谈起。
    1 车架的重要性   在上文中我提到，车架是整个车子的灵魂，这种说法一点都不过分。很多新手在装车的时候，往往有意或无意的忽视了车架的重要性。他们考虑的是装什么XTR的套件，什么档次的前叉，等自己的预算用得差不多了，再去随便选购一个架子。这种行为的直接结果就是整个车子看起来很高档，骑起来却不是那么回事。症结何在呢？就是他们选购了不合适的架子。 让我们从以下的几个方面粗略地讨论一下车架的重要性吧：
   1． 车架决定了车子的类型。举个例子，如果你要组装一台DH车，你会不会去选购一个1400克的GIANT的XTC-TEAM呢？或者换句话说，你会不会在自己的轻量化的XC上装上一支DNM的行程长达20CM的双肩前叉？当然不会。所以说，车架的类型也就决定了整个车子的类型。
    2． 车架直接或间接的影响着车子的各个方面的性能。什么影响着车子的操纵性？什么决定着车子的稳定性？什么决定着车子的转弯的快慢？什么决定着车子的舒适程度？是不是XTR的套件，是不是ROCKSHOX的前叉？是，但又不是。因为要使这些零件发挥他们强大的战斗力，就必须奠定一个良好的基础——车架。一个200元的车架和一个2000元的车架，即使最后装出来的成车的价格完全相同，实际骑起来的感觉也会判若云泥。
    3． 车架的尺寸也决定了车子是否合适自己。即使车架的种类选对了，性能也不差，但是如果车架的大小不合适，那也如同鸡肋，只能割爱了。因为尺寸不合适的车子骑起来不仅不能良好的锻炼身体，还有可能造成运动损伤，甚至带来巨大的安全隐患。这一点将在下文详细的讲解。 OKbike自行车资讯网 P2m"_ G%Z

以上我们对车架的重要性有了大致的印象，下面就让我们来详细的了解一下这车子的灵魂吧。
    车架的种类
   山地自行车运动发展了几十年，衍生出了非常多的类型。每一种的比赛方式、比赛的过程、甚至比赛的激烈程度都有很大的区别。这就决定了必须根据比赛设计不同的车架。目前主要的运动大致可以分为以下几种。
    1． 越野XC（CROSS COUNTRY），这是所有山地自行车运动的起源。比赛的选手们在设置好的赛道上你追我赶，争夺速度之冠。比赛的赛道多以爬坡、绕圈为主，主要考验的是选手本身的速度和体力。
    2． 速降DH（DOWN HILL），在60度以上的陡坡，以超过70公里每小时的速度冲下山去，这种让人肾上腺激素大量分泌的剧烈运动就是山地车运动的新宠儿——速降。这项运动极其的惊险刺激，对选手和车辆的要求都非常高。
    3． 绕标DS（DUAL SLOLAM），不详，有待探讨。
  4． 自由骑FR（FREE RIDE），关于自由骑，有两种不同的观点。一种认为是介于越野和速降之间的一种骑行，即有后减震的越野车或比较轻便的速降车；另一种观点是那些比速降还要疯狂的（暂时只能想到这个词，无贬意）坠山称为自由骑。相对而言，笔者比较倾向于第一点（呵呵，可能因为我的心脏承受能力有限吧）。
  5． 攀爬，有人嬉称为“没有座位的车子”，的确，座位在攀爬车上的意义不大。为了能够随时的调整中心，攀爬车手都是站着骑车的。他们用自己的车子征服台阶，桌子，岩石等等障碍，同时做出各种各样的动作，十分吸引众人的目光。有人把它划分到BMX，轮滑、攀岩等极限运动，而笔者则倾向于把它归为山地车运动，因为它那种“到不可能到的地方”的精神正是山地车运动的精髓所在。攀爬可以粗分为大攀和小攀两种。
    为了应付各种比赛的需要，山地车架也就被划分为以下几种：
1． 硬尾车（HARD TAIL）    这是一个标准的越野车架
    如图，我们可以看出车架可以分为前三角和后三角两个主要部分，后三角没有减震装置，直接用金属管材焊接而成的车架我们称之为硬尾车架。这种车架具有重量轻，无蹬踏损失的优点，价格也相对比较便宜，广泛运用在对爬坡速度要求很高的XC越野车上。但是由于后三角的减震程度差，因此在比较崎岖的路面上以较高的速度行驶的时候后轮的稳定性就成了问题，甚至有可能会被颠得离开地面导致车子失控。
    和一般的XC越野架不同，攀爬车架有它自身的特性
    这是小攀的车架
    这是大攀的车架
    这是欧式攀爬的车架 从上图中我们可以看出，攀爬车架的坐管特别的短，这样就使整个车架的重心很低，配合比一般的越野车还要粗大的前后轮，整辆车的稳定性就有了保证。而比一般车架长的上管和下管，车手的身体重心可以很快的根据情况做出大范围的调整。这也是性能决定外观的一个很好的例子。
  2． 软尾车架（SOFT——TAIL）软尾车架是介于影尾车架和全减震车架之间的一种车架。这种车架在后三角的座位支撑处有一个被动阻尼的结构。（如图）这种结构类似于后减震器，但是又没有后减震器那样明显的减震效果。它的作用只是让传到人体的震动稍微小一些，同时使后轮与地面的接触更为紧密，控制性更好一些。和硬尾车架一样，软尾车架在蹬踏的过程中也几乎没有能量的损失。这种车架比硬尾车架稍重，比全减震车架轻。但是由于架型的原因，在国内比较少见，以下是以生产软尾车出名的KHS公司的产品。
    3． 全减震车架（FULL SUSPISION）全减震车架是真正带有减震结构和减震效果的车架，和软尾车架不同，全减震车架带有完全独立的减震结构和种类繁多的减震器，配合减震前叉，可以获得良好的减震效果（似乎没有见过装了后减震而不装前减震的车子）。不同的全减震车架的性能有很大的差异。以下就是几种常见的全减震车架：
    1） 单转点车架
    2） 四连杆车架 虽然全减震车架具有良好的乘骑效果，但是和硬尾车架相比（由于软尾车架在国内比较少见，笔者对此也不太了解，因此不予讨论），它也有其必然的缺点：
   1． 重量 1400克左右的越野车架已经非常普遍了，而2000克以下的全减震车架则非常少，用于那些DH车的车架则经常超过3000克。
    2． 维护 相对于硬尾车，全减震车需要很细致的调试和维护，并且它的后减震器必须精确的设定才能够达到预期的效果。
    3． 绝大部分的全减震车架都会吸收一部分车手的蹬踏力量，造成泻力。（具体原理请参造避震和避震器一章）  一般的情况下，硬尾车架多使用在XC越野车，攀爬车上。而全减震车架则使用在FR或DH车上（最近也看见有老外用硬架子来DH甚至坠山，晕）

   根据目前的国内情况，笔者认为，硬尾的越野车是新手的最佳选择   
  1． 从使用价值和使用范围来说，轻量化的越野车不仅仅是运动器械，还是很不错的代步工具和旅行器材。换上光头胎和硬叉的越野车可以达到非常高的速度。全减震车由于其庞大的体积、较大的重量和骑行时泻力的缺点，使得其局限性很大，不适合一般的骑行。
2． 从维护保养方面，全减震车需要比较专业的维护，而国内目前的自行车行还很不完善也很不规范，不但修补的零件不好找，相关的技术支持也很缺乏。能提供保用和保修的车行更是寥寥无几。
    3． 在其他的配制相同的时候，全减震车的价格会比较昂贵。新手的一次性投资会比较大。而新手的选择往往带有盲目性，一旦发现这种骑行方式不适合自己，损失就会比较惨重了。

钢（从民用级到竞赛级）、铝合金（入门级别）、碳素纤维（90年代初期、新款一体成型）这几种材料的车架我都用过了，谈谈自己的感受
    钢是我们那个年代最常见的材料，90年代中期以前，几百元到上万元的车架都有，各种档次的应有尽有，进入90年代中期以后，新的材料不断地出现在我们的眼前，铝合金、钪合金、钛合金、碳素纤维等等，从进入市场到成熟期，铝合金、碳素纤维、钛合金无疑成为新的领导者，碳素纤维和钛合金更是被看作未来的材料趋势，但是铝合金更是以其低价格、变化多端、档次多元化称霸市场，而称霸近一个世纪的钢正在逐渐退出历史舞台。
    自己曾经很反感几百元的铝合金车架，目前一看到车架我们的第一反应就是重量，但是你有没有想过？几百元的车架如何谈及到重量要求？是不是有些痴人说梦呢？好的铝材成本都要几百元，而入门级别的铝架卖到几百元还能又抽管又减轻重量来和高端铝架比拼，用脚趾头想想都应该能够分辨出其中的道理吧？
04年底，看到美利达公司作为内销修补的欧版铝合金车架系列，顿生爱意，市场零售价1100元，看看其工艺：机器手焊接、美利达独有的shotgun专利管型、粉末涂装工艺、Prolite66铝材（美利达旗舰级别山地车使用的材料），我都不用问重量了，立刻订购一部，春节前后整车装配完毕，效果比想象的要好，车架的唯一缺点就是经过颠簸路面的时候，弹性差（吸收震动能力差），其实这也是铝合金材料固有的特性，经过一段时间的骑乘，感觉还是相当划算的。    这一次组织团够48的美利达904车架，也是我们认为目前市场上入门级别铝合金车架之中的王者了，很多人看到其1700克的重量立刻打消念头，因为现在很所多几百元所谓的高级铝架重量都在1400克左右，我们不比拼重量，看看开篇的话就知道了，决定权在消费者自己，随意、喜欢就好~~~
    本想自己也更换48车架的，机缘巧合，我的mullder大哥早就帮我准备好了全碳素纤维一体成型的车架，而且涂装更是别具意义，原有50车架被朋友买走，所以国庆节前更换碳素车架，该车架属于高精密竞赛级别车架，各方面都很优异，几乎100%传导蹬踏力，下山非常稳定，唯一的缺点就是车架容易刮花，令人心疼。  说到钛合金，我认为它是刚才最好的延续，也是目前业余车手的终极选择，钛合金很多人都传说它软，如何软？这恐怕还要说回到使用的材料和制造的厂家了吧？说到更准确地我想还是人“软”~~~，钛合金车架目前在国内的销售价格是4200元左右（以北京航轮报价参考），尽管我没有用过钛合金车架，但是很多预算足够的车友我都会推荐他们使用，因为其寿命长、重量轻、吸振性能好、刚性好、耐腐蚀、不怕轻微的刮蹭，即便不容易涂装，但是很多人喜欢它的原汁原味，其实钛合金车架是可以涂装的，利用我们前面提到的904欧班车加粉末涂装技术就可以了，缺点就是颜色单一.
    从钢到铝合金、碳素纤维、钛合金，我们提出了自己的看法，除了钛合金以外都有着自己使用的心得，也算是一次总结，希望以后可以用上钛合金，还要个性化涂装，呵呵。

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.GIANT Advanced ，「GIANT Advanced 先進複合技術」幫助GIANT 能夠發展出最輕量、剛性最強、以及最適合騎乘的公路車與登山車。「GIANT Advanced 先進複合技術」最主要的優點之一，便是能夠將車身輕量化程度、車身剛性、以及適當的舒適路感三者維持最完美的平衡，這也是頂尖選手最重視的騎乘要素。完美的兼顧這三者，是最困難的一項工作。只要一個疏忽，便有可能做出一台太軟、過硬、或者是重到不行的自行車。但反過來說，如果能完美的兼顧這三種元素，那生產出的車款就能有著如火箭般的加速性、最有效率的踩踏力量傳導，以及可以讓你騎上一整天也不會過度疲勞的吸震度。讓「GIANT Advanced 先進複合技術」不同於業界許多標榜同級的生產技術，是GIANT 、而且只有GIANT 從頭到尾完整掌控整個生產過程。從無數個小時的實地測試、到GIANT 工程師一絲不苟的結構設計、以及在GIANT C-Tech 廠房內的手工組裝複合車架， GIANT 嚴謹而且完整地控管所有的步驟與細節。
我們很自豪地可以讓騎乘者體驗到「GIANT Advanced 先進複合技術」的優點，能夠有著更輕量、相對剛性更高、以及更有操控與力量傳導效率的車款及騎乘經驗。就是這些無可替代的經驗，讓GIANT 可以生產出當今性能最好的複合材質公路車與登山車。
「GIANT Advanced 先進複合技術」的優異性來自於高科技編排、同方向的碳纖維絲線，以及全手工組裝的車架。對於GIANT 來說，這種無數瑣碎繁複的製造程序與專利材料的結合，不只代表著製造技術與獨家材質而已，而是一種超越業界頂級品質與騎乘表現的自我承諾。2.ALLIANCE
為追求競賽性能的選手與玩家所打造，ALLIANCE 車架結合了多種不同的先進材質與技術，打造出有著絕佳舒適性與力量傳導效率的鋁合金車架。結合二種傳統的車架材質，鋁合金與複合材料， ALLIANCE 才能達到舒適性與力量傳導兼備。將這二種具有互補特性的材質結合，讓GIANT 可以創造出具備二種材質優點的單一性能車架。3.ALUXX(常见于ATX XTC系列)
藉由自行研发的ALUXX铝合金技术，GIANT将一般标准的铝合金材料推向极限，这是一种结构技术与先进材料的完美融合。从原子纹理结构的显微操控到液态注模HYDRO FORMED管材的引进，GIANT的工程师三十年来一直是铝合金管材的技术先锋。而ALUXX铝合金技术，正是他们不断努力的成果。
GIANT自有的生产能力，意谓着每一个细小的生产步骤都在GIANT严密的掌控之下(而非将生产假手外人)，就是要保证每一辆铝合金自行车都有着最小的误差容忍，以及最高的质量。有了GIANT的ALUXX铝合金技术，你会知道你骑的是当今质量最优良的铝合金公路车与登山车。 ALUXX 铝合金技术有以下二种等级 ALUXX SL      A 最佳的强度/ 重量比例      B 最先进的结构技术 ALUXX      A 优异的强度/ 重量比例      B 精准测试Tried and True 结构技术

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绍一下美利达的TFS车架和HFS车架
TFS和HFS是表示美利达的两种车架型号，或者是使用的技术。
TFS车架，常见的就是美利达的挑战者系列上所用的车架。一般尺寸有16和18的，上次Owen进西藏骑的那辆，就是挑战者，也就是用的TFS车架。TFS是仿液压成型的简称，英文为：Techo Forming System，采用了3D立体特殊成型技术，是属于美利达特有的专利技术。也就是仿照HFS，用比较简单的工艺制造出的，貌似HFS车架。
下面上点儿TFS车架的图片



HFS车架，则是真正有技术含量的；独特的；能与其他品牌真正抗衡的美利达车架。HFS是Hydraulic Horming System的缩写,就是运用特殊的 Hydraulic Horming System液压成型技术,美利达在6066 prolite的铝合金车架管刻划出绝美的3D立体线条,将车架减到不可思议的程度(18"车架约1.4kg),却同时保有美利达一贯坚持的特性：超高的刚性强度。

而所谓管件液压成形技术，适用于异厚异形之中空结构管件，顾名思义是先将管材置于具形状的模具中，藉由管件内部加入高压流体(目前主要以水为主)，搭配轴向施加压力补偿管料，把管料压入到模具腔体内成形。
使用这样的技术，可以让HFS车架的管壁更加的薄，从而减轻重量，提高强度。但是由于这种加工方式设备昂贵、废品率高，造成HFS车架的成本居高不下。

总结：HFS～～～美利达中最顶级的铝制车架

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车架的材料        
        
目前，可以制造自行车车架的材料主要有以下几种：钢，铝合金，钛合金，镁合金，钪合金，碳纤维等等，一般市场上出现的车架主要有钢，铝合金，钛合金，碳纤维。钪合金和镁合金是最近的新兴材料，比较少见。
        
要了解这些材料的特性，就有必要知道一些基本的概念和参数
        
        1． 强度（STRENGTH）。假设挂在金属棒另一端的重量，重到足以使金属棒产生永久的变形，也就是说，当移开重物时，金属棒仍然呈现弯曲，无法完全回复原状，即所谓的降伏(yield)。使材料达到降伏的力量因材料不同而不同，这就是所谓的强度。强度和车架的耐用度相关但和骑乘品质无关。强度(strength)由材料的降伏强度(yieldstrength)决定。降伏强度和车架管材的品质、热处理制程及合金成份(某些品牌型式)有相当大的关系。
        
        2． 刚性 (STIFFNESS)假设一根金属棒的一端固定在夹具上，另一端加上一定的重量使得这根金属棒暂时弯曲，当把那个重物移开时，金属棒立即回复原来的型状。同样的重量加诸于不同材料时，会产生不同的弯曲程度，这就是刚性。刚性影响车架的骑乘品质，因为车架最怕在正常骑乘时发生变型。刚性决定于材料的弹性系数，而相当重要的是弹性系数和金属的品质及其合金的成份无关。举例来说，所有种类的钢，基本上具有相同的弹性系数。
        
        3． 重量(WEIGHT) 除了强度和刚性之外，重量也是一个议题。和刚性一样，重量受到材料合金成份的影响相当轻微。即便你的车架贴着"Lite Steel TM"(轻量化钢材)，事实上，所有的钢材几乎具有相等的重量。
        
        以下就是我们常见的几种材料的一些特性
          弹性系数(刚性)        强度 (降伏点 )           重量(千克/立方米)
钢材       30                      46---162                   7800---8200
铝合金    10-11                 11-59(4-22退火后)      2700—3200
钛合金    15-16.5　　    　 40-120　　　   　　　 4500—4700               
        
要注意，刚性和重量和材料的品质、热处理或合金成份无关。举例来说，所有的车用钢管，从大卖场的廉价单车到价值数千美元的单车都有相同的弹性系数30，以及490的重量。
        
由上表中我们可以看出，我们用这几种材料做车架，在管材的形状和厚度相同的情况下，铝制车架的刚性只有钢制车架的三分之一，钛制车架也只有钢制车架的二分之一的钢性。也就是说，钢的车架是最结实的。当然实际情况下没有人会这样做车架，所以这个结论也就是不客观的了。
        
        
        铝作为一种在运动自行车上使用最广泛的材料，最大的优点就是他的重量。铝的刚性和强度都很低，但是铝可以通过增加单位体积上的材料来弥补这一缺憾，而重量仍然不大。另外相对于其他的运动自行车的高级材料，铝的价格很低。
        
目前使用在高档铝架上的铝材（6000系列、7000系列）都是运用在航天方面的高级铝材。和一般的普通铝材相比，这些铝材无论是在强度还是刚性上都有显著的提高。而且厂家为了保证强度，都采取了使用较粗的管材、增大横截面积的做法，所以大多数的铝车架看起来都很粗犷。
        
铝长时间使用外观不怎么变化。铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈，形成致密的氧化膜（三氧化二铝）。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)
        以上都是铝的优点，但是这种材料也有两个致命的缺点。        
        1． 铝的金属疲劳性很差，为了说明这一点，我们看下面的几幅图。
我们可以很明显的看到，铝的可乐罐很轻易的就被捏出了口子，而钢的水果罐头则安然无恙。铝材做的自行车架的致命弱点就是骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，这也就是为什么在专业的使用强度下一个铝架只能支持2-3年的原因。
        2． 铝没有弹性，无法吸收骑行的震动。用铝材制作的硬尾车架会把绝大多数的震动直接传递到骑手的身体上。这就使铝车架坐起来相当的颠簸，乘骑的舒适感很差。
由于铝的这两个缺陷，使得它不适合做一般的硬尾车架。但是竞赛的XC越野车架大多数使用铝合金，这是因为铝的重量可以做到很轻，而通过热处理和抽管技术也可以获得很大的强度，这就使得铝车架的竞赛性能很好（竞赛性能当然不会考虑选手的舒适程度和产品的使用寿命了）。
而全减震车就没有这些顾忌了。由于拥有完全独立的减震结构用于吸收震动，并加上更为厚实和柔软的把胶和坐垫，铝没有弹性的缺点被完全的中和掉了。另外，铝较轻的质量使得它可以作成更大的截管面积，并在需要强度的地方进行局部的补强。所以说，铝是比较成熟而可靠的材料，并且在制作全减震车架的时候更有优势。
        
        钢是一种历史悠久的材料，从最普通的民用自行车到高端的竞赛级车辆，都或多或少的使用着钢材。除了冶炼技术的完善之外，钢也有其它材料所不能代替的优点：
1． 加工性能好，铬钼钢是历史最悠久的自行车素材，对它的研究时间也最长，因此它的加工技术已经发展到一个相当稳定的程度。
2． 强度大，从上文中我们可以看出相同体积下的钢材的强度远远大于铝合金和钛合金，因此合格的钢架的强度都可以让人放心。
3． 乘骑感舒适，钢是一种具有良好的弹性的金属，用钢制作的车架，可以吸收骑行过程中所带来的震动。因此钢架不会向铝架那样让人感觉不舒服，特别适合用来做旅行车架。
4． 钢的金属疲劳性要比铝强的多（从上文中的实验我们就可以看出来了），所以在相同的使用条件下，钢架的寿命也会比铝架长得多。
当然，钢架也有其不可克服的缺点：
        1． 重量，在极度追求器材轻量化的今天，钢7。8/立方厘米的质量让所有人对他望而却步。虽然可以使用轻量化的钢材，并且用抽管技术把管壁抽得极薄，可是还是很难把钢架的重量减到1600克以下。而很多铝架的重量只有1400克左右。这也就是在竞赛级别的车架中很少看见钢架的缘故。
        
        2． 生锈，相对于其他的材料，钢是比较容易生锈的。生锈会使钢的强度大幅度的下降，减少使用寿命。所以必须采取种种手段来防止钢材生锈。
所以如果不是追求竞赛级的重量，又考虑车架的耐用程度的话，钢架无疑是很好的选择。
但是需要指出的是，目前国内好的钢架要比好的铝架难找。首先好的纲架并不便宜，向雷诺853系列的高级钢架要好几千，而意大利科那歌的钢架则要上万。另外由于人们对铝架的偏爱，使得钢架难以销售。随着国内的自行车巨人——中华自行车公司的倒闭，好的钢架在国内几乎绝迹了，这真是一个遗憾啊！
        
        钛是一种新兴的金属，这种新材料具有非常优越的性能，是制作顶级车架的最好的材料之一。
1． 钛合金可以制作重量很轻强度又很大的车架，从上表中可以看出，钛的强度和钢差不多，但是重量也只有钢的一半多一点，因此同样强度的钛合金车架会比钢车架轻很多。
2．钛合金具有非常好的弹性，这使得它在吸收骑行振动方面功不可没。用钛合金制作的车架具有非常良好的舒适性，而且钛是一种具有记忆性的金属，它在自己的形变范围内几乎具有无限的使用寿命，也就是说购买钛合金车架是一种一劳永逸的方法。（笑）一般来说，在专业的使用条件下，铝合金车架的使用寿命是2年，钢车架是8年，而钛车架则可以达到20年左右。
3． 在正常的条件下，钛几乎不会发生腐蚀的现象。
有其利就回有其弊，钛合金也有其不可避免的缺点，目前来说最头痛的就是一个字：贵！！
按照金属的含量来说，钛其实并不是稀有金属。可是自然状态的钛元素一般以二氧化钛的形式存在着，提炼加工过程复杂，技术要求高，并花时间因此成本高。再有溶接加工极为困难，因为钛和氧的亲和力极强，和空气接触后马上变成二氧化钛，而二氧化钛硬而脆，该部分的强度会不断下降。必须用惰性气体小心焊接。通常所说的Tig焊接是：(Tig：钨、惰性气体的略语)用钨电极及氩气体进行弧焊接。钛的焊接必需隔绝空气下进行。由于以上原因钛车架价格很贵。一般国产的航轮和宝钛的3/2。5的钛合金车架的价格大概在3000元左右，而如果象AIRBONE或者LITESPEED的钛架的价格甚至上万。但是如果考虑到钛架的使用寿命，这个价格也就不会感到那么离谱了。
        
        碳纤维作为一种高科技材料使用在自行车上是最近十年的事情。严格来说碳纤维并不是单纯的碳元素，而是碳元素经过编织加工后利用环氧树脂粘和加固的一种混合物。早期的碳纤维由于技术上面的原因，使用的环氧树脂甚至会在阳光下分解。随着科技的进步，这种优秀材料的种种缺点在被逐渐克服。比如德国的K车架就使用了高级的16K的碳纤维，这种碳纤维的强度甚至超过了钢材，并且拥有终身保用的质量承诺。
一般来讲，碳纤维作为自行车的材料拥有以下几个特点：
1． 极轻的重量：1200克左右的碳纤维公路架已经到处可见了。由于碳的质量仅有1。6克/立方厘米，所以制作1公斤左右的车架已经不在是梦想。
2． 吸收冲击性能好。碳纤维可以有效的吸收震动，并且保持很好的刚性。这种特点使得它成为很好的竞赛级的材料。
3． 可以制作各种形状的车架。和一般的金属车架的制造过程不一样，碳纤维车架一般是先制作模具，然后在模具上付上碳纤片，最后用环氧树脂进行粘固。这种制作过程可以利用空气动力学作成风阻极小的车架。
目前这种材料的毛病主要是以下两点：
1．复杂的应力计算。构成碳纤维车架的是碳纤维，它的特点是拉伸强度强，但剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算(纵刚性、横刚性)，根据计算把碳纤维片重叠成型。一般来讲，碳纤维抗面的冲击相当好，而抗穿刺能力就很差了。就是说你横摔竖拍不要紧，就怕的是横摔竖拍的过程中碰到一两块锋利的小石子，那可就不是拿去焊一下就可以解决的了。
2． 价格昂贵，和钛合金相比，碳纤维车架的价格有过之而无不及，向顶级的碳纤维车架的价格都要上万，而科那哥的C40和C50的价格甚至超过2万元。这主要是因为碳纤维车架的制作过程需要很多的手工，并且报废率很高，造成成本的大量上升。
从外观上我们可以很容易的把这几种材料的车架区别开来。风格粗犷，造型狂野的是铝架。
管体纤细，骨感十足的是钢架。而那没有任何涂装，浑身散发着金属光泽的就是钛架。碳纤维的表面则覆盖着各种3D布的表层，极具现代感。

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铝合金车架
查阅了不少关于铝合金车架的文献，刚才有新人问铝合金车架和其他材料的车架有什么区别，那我就把其中比较直观的简单的知识整理一下贴出来，大家看着玩玩吧。

1    铝合金是纯铝中加入Mg，Zn，Si，Cu等金属的合金。铝本身具有轻量、可塑性好、耐腐蚀等优点，加入其他金属后显著提高了机械性能。

自行车所使用的铝合金多数为
6000系（Al-Mg-Si）和
7000系（Al-Zn-Mg-Cu)两种，
经过热处理(铝耐高温，在高温下能改变性质)可以制成名种各样的材料。

6000系被认为是耐腐蚀、强度好、焊接性也好的材料。
7000系是铝合金中最强的材料。尤其是7075是特超硬铝(制造飞机的材料)，但是它的焊接难度大，耐腐蚀性差(会发白)等。


2 铝合金车架的优点
　
(1).可以制作重量轻的车架
铝的比重轻但不够硬，为了增强强度把它制成合金并施予热处理。热处理采用时效析出增强法，简单地说，在金属内形成一种妨碍金属变形的物质。在某种高温下进行热处理时，会引起时效析出，若没有经过这个程序的车架，也会引起常温时效。就是说把车架放置在房间内也会逐渐变强。
许多铝合金制车架用6061T6材料来制造。T6标志表示经过热处理、时效。若没有热处理的话强度只能达到1/2，或者1/5的程度。
有7075标志的自行车零件(如XTR曲柄等)，严格来讲没有经过热处理。也就是说因没有时效，因此是常温时效。7075合金本来就必要进行热处理，通过热处理其强度可以增加5倍。
另外，7005合金也常用来制造车架，它的强度比不上7075，但是它在常温下也能够进行足够的时效的材料。这种材料也可用Padded加工制成薄料。但是材料本身的强度及杨氏弹性模量低，因此加粗管道直径来提高刚性。通常被称作铝制粗管道的是这种类型。

(2)长时间使用外观不怎么变化
铝本身是很容易受腐蚀的金属，在空气中几乎不存在没有被氧化的铝，放置在空气中马上被氧化而形成很薄的氧化膜。为什么不生锈呢？原因是该氧化膜达到一定的程度时防止继续生锈。该氧化膜几乎是无色因此外观上不容易发现变化(有时会发白)。
另一方面，骑这种材料制造的自行车时，骑的次数越多，应力发生的次数也高，强度也显著引起变化。近来为了谋求轻量，许多车架使用薄料来制作(薄的程度已达到极限)。这些都是使用没有疲劳极限的铝合金来制作车架，到底长时间使用后强度变化将是如何呢！Dedacciai公司制作的SC61-10A等是表面施有喷丸硬化加工(KET处理)的管道，这种加工的目的是延长疲劳的寿命。根据公开的数据，能提高140%。，KET处理是：疲劳破坏是在金属表面上所发生的裂缝为起因，因此用硬化加工技术来提高金属表面的硬度。
3 铝合金车架的缺点
1).铝是弹性率及刚性低的材料。因此采用粗的管道，或者改变形状如cross-over管、padded管等。
(2).需要进行热处理
必需进行热处理，否则强度不够。因此一般的规模不大的工厂无能力购买热处理设备。尤其是6000系的铝合金管，多数情况是管道厂家指定热处理条件。  
4 几种车架材料的机械性能的数值比较：
（1） 密度：

用在自行车上的材料 密度（g/cm＾3）
铬钼钢(低合金钢)         7.9
铝合金                            2.6-2.9
钛                                     4.5
钛合金                           4.3-5.1

碳纤  (CFRP)                1.5-1.6
镁合金                            1.7


（2） 拉伸强度：（材料抵抗破坏的能力）
      指的是增加应力到一定程度时不单是成为塑性变形，还被拉断。
自行车材料的拉伸强度


用在自行车上的材料                        拉伸强度      （MPa，N/mm＾２）
  
SCM415   (铬钼钢)                             834以上
6061     (6000系铝合金)                    无热处理的场合      100以上
                                                              有热处理的场合(T6)  246以上
  
7005     (7000系铝合金)                     有热处理的场合(T6)  345以上
  
7075     (特超硬铝，飞机合金)         无热处理的场合      230以上
                                                              有热处理的场合(T6)  597以上
  
CPTi     (纯钛)                                      有热处理的场合(T6)  597以上
用的较多的纯钛为如下：
PTT800                                                  800
Grade4                                                   588～753
UTT75                                                   753
  
3-2.5Ti  （３％Al－2.5V Ti合金）       685以上
  
6-4Ti    （６％Al－４V Ti合金）           有热处理的场合    (时效)1160
                                                                      无热处理的场合      980
注：
表中的有关热处理以如下数字来表示：
-0：完全退火
-T5：人工时效(无溶体化处理)
-T6：溶体化处理后人工时效
-T7：溶体化处理后稳定化处理
-T8：溶体化、硬化加工、人工时效
  

（3）刚度：（材料抵抗变形的能力）。

刚度高的材料硬，承受负荷后变形也少；刚度低的材料较软，承受负荷后变形较多。作为自行车的材料，有些部位需要变形多些，有些部位需要变形少些。
刚度以杨氏弹性模量来表示。数据越大刚度越高。下表为自行车的各种材料的杨氏弹性模量   


                         杨氏弹性模量

用在自行车上的材料          杨氏弹性模量(GNm^-2)
  
铬钼钢  (低合金钢)             200-207
铝合金                                  69-79
钛                                          116
钛合金                                  80-130
碳纤                                      70-200
镁合金                                  41-45

上面三个表格从数据上说明了铝合金车架的机械性能
a 重量轻，大约是钢架车的1/3
b 强度不是很高，但是热处理之后的强度足够应付普通乡间骑行
c 刚度偏软，踩踏时会产生车架轻微可恢复形变，高端铝合金车架可以通过制造工艺
  改善这方面的问题。

与其他几种材料相比
价钱经济实惠、重量轻、强度适中。大概就是铝合金车架最好的描述了。

5 车架的寿命
车架的寿命就是多长时间之内不发生严重变形乃至管壁断裂
也就是车架的强度问题
如果能排除对车架施加大的冲击载荷（骑着车子从楼顶冲下）

那么对车架强度最至关重要的就是金属疲劳问题。
自行车的金属疲劳是不可避免的现象。具体地说：影响最大的是，加在管上的应力、管的材料、疲劳极限。
设计自行车管道时，增加应力的话，不得不增加管壁的厚度。疲劳极限高而薄管壁的加工方法，目前主要采用Padded加工方法，这种方法是：发生集中应力的部位如接合部位，按理应增加该部位的厚度，但是不增加厚度，代替它的方法是，减少应力小的管道的中心部位的管壁的厚度。在此举几个薄壁管道的例子。

铝制车架：Dedacciai公司的最高级铝管SC61-10A的管壁中央的厚度为0.8mm。最便宜的铝制车架的管道的厚度为1.8～1.3mm

作为自行车运动爱好者来说，能够骑上把管壁加工至极限的薄而轻的车子是可以接受的，但是乘骑的次数越多，强度越下降，年年要换新的车子的话，薄料的车子有什么用呢，当然专业选手就不同了，他们有练习用车及比赛用车。
至于大家这样普通玩乐用的车架，总会在轻量化和强度之间找到最优化的选择。

最后引用一下faster同学的名言：
目前车架追求轻量化还不如自己减肥来的实惠：）

欲望.天使

山地车架几何学秘密(1)

此主题相关图片如下：

大部分的骑车人或自行车族，都将车架的几何当成一种魔法妖术，里面充满了难以理 解、永远都搞不懂的事实。几乎所有的现代越野登山车只在几种角度内变来变去， 两度的差异就可立判车架的高下。二十年来的试验造就了一个放诸四海皆准的登山 车车架几何：71°的头管角度、73°的座管角度、23英寸的上管长度、16.9英寸 的后下叉长度及12英寸的BB高度。虽然实在很难说得出两个不同厂牌的车子，骑 起来的操控感觉有什么了不起的重大不同，但是，不一样真的就是不一样！车架尺寸配方上小小的更动，就能大大地改变车子的操控性。MBA每年都 要试骑40台以上的登山车，而且没有例外的，我们发现，每 一台车子都有自己的个性。常识告诉我们，车架几何一小丁 点的更动，对登山车的操控性似乎不会有什么大不了的改变。但事情却不是想像的这 样，车架各部份的长度、角度的不同，真的会让你现在看到 外观大同小异的车子，骑起来是如此的不同。  
像「传奇性的感觉」或「完美的均衡」这样的形容字眼，并不常出现于MBA杂志评 比、试骑的车子上。车架设计师完完全全地了解，我们所谓 的车架几何，一只手就数得出来的「角度」关键点。任何有 经验的登山车骑士，大概踏曲柄转个三圈之内，也就能分辨出一台车子到底是什么牛鬼蛇神。

在这篇车架几何稿里，我尝试着来解释车架几何、车架上每一个数据的功能何在、以及个别部 位的尺寸规格会如何地影响车架的整个全局，以帮助读者了 解，车子何以能和你的身材配合得天衣无缝，以及不同车子 的加速、过弯、下坡、爬坡的感觉为何不大一样。

山地车架几何学秘密(2)
座管角度 seat tube angle

座管角度是指座管向后倾斜的角度，用以补偿骑士腿长。当座垫在合适的高度时， 也就是脚可以完美伸展的状态下，在大齿盘曲柄指向三点钟 方向时，你的脚踝必须在你的膝盖之下。  

座管角的作用  


一百年的车架制造史经验积累，设计师们发现，73°的座管角度，可以满足大部分 的骑士。这个角度可以弥补腿短的骑士，高个子的人拉高座 垫时，座垫位置可以往后移一些，而小个子的人调低座垫， 座垫位置是稍微往前跑的。当然有例外的身材，但是当73° 座管角和座垫的前后调整配合时，几乎可以将所有骑士安置 于和曲柄搭配好的正确、适当的位置。当然，这是普遍情况。有充分的理由驱使设计师 们试着再将座管角度后倾或前挺一些。  

座管角度的影响  

座管角度同时也决定了骑士体重在前后两个轮子之间的均衡分配，也就是重心。骑 士愈高，那么他坐上车子后，大部分的体重会落在前轮。爬 坡时，体重与重心反而向后移，如果后下叉没有稍微做长一些来补偿的话，在每一次踩 踏时，容易出现「翘孤轮」的情形。对小个子的骑士来说， 状况就正好相反，把座垫调低，重心会往前跑，爬陡坡时，也会减少车轮的循迹、贴 地性。  

座管角度被高估了的一点是总轮距(wheelbase)的影响。 为了维持正确的上管长度固定不变，座管如果因而迁就做挺 直一些，不就把上管向前推了，影响所及就是头管也向前位移，也就是最后连轮距也跟 着加长了；相反的，座管角度小一点，轮距就短了。传统的 公路车架制造者相信，完美的轮距是一公尺。藉着改变座管 及头管角度，他们可以坚持不会动到他们那神圣的轮距规格，而变化出不同的车架尺寸 和上管长度。  

然而登山车设计师则应用另一组不同的规则来设计车架。操纵座管角度来制造出正 确轮距，只有在你为躯干长于一般人，或是腿特别长的人量 身订制车架时才有意义。  

座管角度须知  

选择座管角度来定位你的脚在曲柄上的位置是否适合，并确认后上叉(seatstay)的 长度正确，让体重重心落于后轮。

山地车架几何学秘密(3)
上管长度←上管长度提供手臂的伸展，而愈斜的头管角让下陡坡的操控愈容易

上管长度的丈量是头管上缘水平切线延伸到和座管相交会的长度。从实际角度来 说，它就是自行车操控零件/上部零件(Cockpit)的距离。因 为大部分的登山车的车结构造，已跳脱传统钻石车架的形貌，有的上管下弯(sloping)或如 specialized那种「两段式」上管，如果你去量实际的「管材 长度」，那根本没有意义。  

上管长度的作用  

←当你倾斜进出弯道时，前叉Offset与头管角度会自动修 正前轮出弯的路线  

上管长度提供了你上半身的容身空间，并让手臂可以完美的伸展、握到车把上；另 一方面，它也让车把和你的膝盖「保持安全距离」，你即使 起身踩踏时，膝盖也不会撞到车把。所以，上管最主要的功 能就是proper fit─创造出自行车上合于你的骑车空间。  

然而上管长度扮演了另一个重要的角色：车子的重心分 布。长上管让骑士的体重向前移(较往前趴！)，重心前移到 接近前后轴距的中心点位置；短上管则增加车子前端的重量 负载。  

上管长度最大的变动也只在一英寸之内：如果上管的长 度比你适用的正确长度长过一英寸，你的前轮的重量分配就 变少了，骑车过弯时，前轮就可能会不易控制而产生滑动； 如果缩短超过一英寸，起身立姿踩踏时，膝盖就免不了会碰 到手把上的变速器了，而且前轮遭遇了大石头路面及松软的 深沙地，就会难以控制了。  

上管长度的影响  

因为骑车时，身体是不断移动变化的，车架上管长度的任何一点变化，都会关系到 竖管和龙头的配合问题。越野骑士会偏好「长龙头竖管／短 上管」的搭配，上半身就会伸展出去，和前轴协调一致了， 也就像骑跑车一样的姿势。长龙头竖管／短上管的组合让前 轮维持直线转动，当你用力向下踩时，完全不顾远方视野只 看在龙头前方近处，要看远一点，脖子会抬得酸。这种「跑 车骑姿」的车架上管和龙头的组合搭配，侵蚀了自行车的过 弯(corning)及技术操控(technical handling)性能，但XC(越野)比赛通常胜败的关键在爬坡，而不 是平路冲刺及下坡技巧，这不是什么秘密了。一般人还是喜 欢这样的零件搭配、跑车骑姿，以为这样可以飙得比较快！  

如果你要求下坡性能，freerider和DH选手则会采用较 「长的上管及短龙头」的组合，刚好和越野选手相反。这种车子骑平路，踩踏和手把操 控起来，感觉很别扭，就像醉酒一样，车头好像会歪七扭八。可是当车子箭头直指陡降 坡时，它就蜕变成了出闸猛虎，车子和骑士的重心即刻后移。长上管／短龙头的标准 freerider/DH骑乘组合，让骑士坐落在车子较后半部的位置， 他的体重、重心在两轮之间产生较正面的助益，但这只有下 坡时才成立。  

上管长度须知  

事实上，龙头和上管是各自独立的，其影响的骑乘感也是各有不同的。对越野和林 道骑行的爱好者而言，应该挑那种可以让你搭配100mm到125mm长的龙头的上管。这样 的组合才是讲究爬坡效率和下坡操控性及高技巧要求的最佳 折衷点。

山地车架几何学秘密(4)
后下叉 Chain stays

正确的后下叉长度，是指BB和后轮轴心之间的水平距离。全避震车的后三角转臂 代替了后下叉的功能。大部分的车架制造者，量后下叉长度 都是沿着后下叉的中间线，如此一来，因为钩爪有角度，会 比正确长度多出八分之一英寸左右。  

←适用于一般林道骑乘的全避震车多半有较斜的头管角度，以增加高速稳定度及前后避震作用的平衡  

后下叉的作用  

后下叉长度决定了骑士的体重有多少落于后轮。后下叉愈短，就会有愈大比例的体 重传递到后轮去，不管你是站着或坐着骑都一样。短车身后 部(rear end)的明显好处是具有更好的爬坡时的贴地及循迹性。而后下叉较少为人所知的 方面是，其实它也会影响过弯性能。较长的后下叉可以平衡 前后两轮是贴地或滑动；较短的后下叉则会让前轮过弯时滑 动，除非骑士重心前移，故意用体重去镇压住前轮。后下叉 规格的「魔术数字」是：越野前避震车约16.75英寸，而全 避震的越野车是17英寸最适合。  

后下叉的影响  

后下叉长度、车架尺寸和座管角度是焦不离孟、孟不离焦的连体婴。改变座管角 度，会改变一个骑士座姿骑车的重心分布。向后倾的座管把 高个子骑士原本会偏向前轮的重量往后带了。在这个情形下，后下叉长度必须调整到正 确的重心位置。起身骑车时，座管角度就影响不了后轮的贴 地循迹性─只有后下叉长度还有作用。最好的设计师会取舍 后下叉长度及座管角度两者的均衡配合，让不管坐或立姿爬 坡的循迹贴地性都可以持续维持。  

在后避震出现之前，一个顶尖的爬坡高手和软脚虾的差 别，可能就差在后下叉长度这四分之一英寸之间。避震车可 以使用长一点的后叉(stay)，因为座管角度后仰到一个较低的 位置，可以在爬坡时让后避震器自然而然地压缩。  

后下叉长度须知  

又被称为链支叉的后下叉长度上一点小小的差别，对登 山车的操控性有大大的影响，愈是挺直的座管，愈需要短一 点的后叉。

欲望.天使

山地车架几何学秘密(5)
BB高度

指地面到BB轴/曲柄轴中心点的垂直高度，它决定了曲柄回旋至最下端，指着「六 点半」方向时，脚踏和地面的间距大小。  


BB高度的作用  

BB高度的最主要功用，就在于和地面保持适当的距离。也就是说曲柄轴必须够 高，在你强行通过布满岩石及树根的车道时，「齿盘」和曲 柄／脚踏才不会去撞到。BB低的车子，缺少了有效过弯的空间性，当你要加速踩踏，从 弯道奔向直路时，脚踏还可能划到地面。  

BB高度也决定了整台车子的高度多高。因为骑车人的腿长腿短差别很大，BB高度 的上升、下降都会动到座垫的高度，在大部分情形下，也会 牵连了车架上管的高度。同样的道理，BB高度也决定、关系着 整台车子的重心。当你猛力刹车或是上下陡坡时，重心高的车 子会夸大化体重在前后两个轮子间的分配比例。降低BB呢，重 心降低，前轮在刹车时，车身前端比较不会下沈，爬陡坡时比较不会有翘前 轮的情形，同时骑过起伏不平的路面时，轮子可以更早地转动。
三角形的秘密：自行车操控最主要的秘诀就是 抓出重心位置，以前后轴心与虚拟的重心位置所假想出的三角型，其 三角型底部愈大，自行车的骑乘感愈稳定，而骑士可随着骑乘姿势的 不同，不断移动重心位置，以符合所需。



BB高度的影响  

BB高度许配给轴距长度了，两者间有着亲密关系。前后轴距愈长，BB就可以做得 愈高，而不会造成车子骑过崎岖路面，一路弹跳个不停，像 只未驯服的野牛。相反的，降低短轴组合的车架的BB高 度，车子骑起来才平顺。  

至于前后避震车则需要比一般车子高一些的BB高度。因为人坐上全避震车，体重会 让避震前叉及后避震同时压缩，也就是所谓的“SAG＂，压缩行程愈多，BB就愈接近 地面，如此一来，会坏了登山车的操控性。大部分的设计师 同意：最完美的妥协下的BB高度，全避震车是在12.5到13.5英寸之间；前避震车则在 11.5到12.5之间。  

下坡车的BB高度差别就比较大，从12.5到15英寸之间。同样的基本原则也可以用 于无视地心引力，挑战飞跃高度及落差的自行车小飞侠。但 是，BB高度太低(low-slung designs)，上了赛道，在某些关卡、地形状况下，你会没办法 踩踏，即便你装了个165mm的短曲柄，因为脚踏和车架底部 可能会刮到地面或撞到障碍物；而高BB的下坡车必须搭配长轴距，才不会有上述的车 子跳动的问题。  

BB高度须知  

越野全避震车一族最佳的BB高度介于12.5到13.5英寸之间；前避震车最喜欢12英寸 的BB高度。BB高度愈高，轴距也必须愈长，车子骑起来才会平顺、平稳。

山地车架几何学秘密(6)
总轮距

也就是前后两个轮轴之间的距离。  

←注重爬坡的XC车款，其座管角度及头管角度较直，以配合车手把陡 坡时移的重心，避免前轮在上坡时举起。  

总轮距的作用  

长轴距的车子骑过颠簸地形时，比较平顺、稳定，猛力刹车及爬陡坡时，重 心的转移、变化较不明显，影响力就小了。高高地坐在车子上的骑 士，整个重量的80%压在车子上。举例来说，一个坐着骑车的登 山车骑士，他的重心会落在座垫鼻端上方大约2英寸的地方；如果他 站起身来骑车，体重都由脚踏去承受，会有效地降低重心高度，介于 座垫和BB之间。如果轴距太短的话，在你用力把前刹车压到底或前 轮撞到大石头时，车子会很不稳定；而且爬坡时，前轮会翘孤轮。轴距太长，车子 的操控性会变得迟钝，你必须时常改变骑姿来维持循迹贴地 性，或着拉抬前轮来跨越障碍。广为接受的轴距标准规格是，越野自行车约42英寸加减 半寸左右。  

总轮距的影响  

在重心及两个轮轴间连线，画一个想像的三角形，我们就能轻易地看出：轴距愈 长，三角形底边就愈长，和重心高度配合起来，整个三角形 的比例就愈稳固。藉此，你也就愈能容易了解长轴距之所以 需要较短后下叉及高一点的BB，以便有足够的重心移转到后轮去，来增加爬坡的循迹贴 地性。  

轴距的长度也和车架尺寸息息相关。大尺寸的车子，轴 距自然比较长，小尺码的车架，轴距就短。高个子的骑士骑轴距短的小车子没关系，因 为他们可以比小个子更不受车架限制、有效率地变换姿势， 来增加骑崎岖路面的稳定性。  

总轮距须知  

长轴距的车子骑起来比较平稳，但转弯会比较慢、比较迟顿(回转半径长)。骑车当 中的身体重心的移动，也比较不会影响车子的操控性；短轴 距的车子比较灵敏，但骑到颠簸路面，就比较能感受到颠簸。轮距的魔术数字大约是42 英寸。
总轮距的神奇之处由于上管维持相对的尺寸， 在移动座管角度的情况之下，总轮距长度也跟着变化，也影响到重心 分配的问题


山地车架几何学秘密(7)
车头/头管角度

指两个东西─车架头管的角度及「前叉轴」(fork axle)的角度。车头角度决定了车子的操控灵活度，及它与生俱来 的稳定性。  

车头/头管角度的作用  

头管角度决定了前轮的转动，实际上到底给了多少下压力量带动车子头管、再带动 整台车子前进。车头角度愈小，你必须出力愈出力转车把，前轮才会左右转动。直挺 的车头角度(72°)，感觉起来会比较灵敏，而且车把转起来 感觉会比较轻，左右转动比较简单省力。但这样也会导致车 子高速中，操控几何的反应太快，增加了轮子左右摆动的不 稳定性。低一点的车头角度(70°)，车把转起来比较重，但龙头的左右转控比较可预 期，高速骑乘比较好操控。  

越野选手偏好介于72°到71°之间的挺直的车头角度，因为挺直一点的角度下拉 抬车把／车头跨过颠簸，愈是立姿骑行时加速，比较不会受 到侧向力量的影响(灵活)。林道一族及freeride一族，特爱介 于70.5°到69°之间的低角度的头角，因为这样他们有更多骑乘中临场反应时间，及下 坡俯冲时更好、更稳的操控性。  

因为重心在整个操控几何扮演了极重要的机制，爬坡及 下坡会改变车头角度的影响力。车头角度加大(upgrade)， 会让车头的动作变慢，也就是转起来比较重、比较迟钝。相 反的，角度改小(down-grade)，车头会比较挺，也就比较不稳 定。  

而车头角度也在车子的「自我校正」的功能(ability to self-correct)及「维持平衡不倒」(maintain its own balance)扮演重要的角色。下坡时，事实上地面的斜度把车头角度「调整」 得更为直挺，比如说，71°的头管原本那向后倾的19°角被 地面斜度所中和了，在同样的情形下，69°的头角还是能够 自我校正，迎合你稳定操控车子的努力，下坡车的头角大致 上是65°到68°之间，以维系操控性要素的功能发挥。
当前轮角度离开自行车循迹路线时，头管转轴与接触点的 夹角可轻易的控制转动前轮，Trail的功能就是迫使前轮遵 循着头管转轴转动。



车头/头管角度的影响  

车头角度和前叉的offset一起形成了一种叫做「trail」 的评量/度量单位。Trail愈大愈长，车子愈能够直直的、平 稳的往前跑的前进力量愈大。(理论上和实际上，我们牵来一 台自行车，在平路上往前推，让车子自己跑，它是「不会倒」的。trail愈小，骑车前进 的感觉会比较轻盈下压(磨擦力小)，前轮的转动也比较灵巧。小车头角度可以让短尺寸 组合的车架感觉起来较稳定，而长轴距设计的车子，可以藉 较直挺的头角，让它的转动速度较迅捷。  

车头角度也改变、左右了避震前叉面对撞击、弹跳的反 应性。直挺的车头角度让前叉滑动的方向更垂直，前叉对小 撞击和低速时的避震会更灵敏；低一点的车头角度，在猛力刹车时，比较不会有车头下 沈情形，对付大冲击的能力会比较好─但牺牲了低速时的灵 敏度。  

前避震车配直挺的车头角度较好；前后避震车通常用比 较低一点的头管角度，如越野车款大约用70°，愈直挺的角 度让全避震车在刹车及起身立姿骑车时，像只脱缰野马。  

车头角度须知  

71°是最受欢迎的车头角度，因为这个角度让车子爬坡时，车头旋转的感觉比较轻 灵。缩小个一两度，可以让全避震车在猛力重踩及刹车时稳 如泰山。角度的高低影响着车子的操控几何 (steering geometry)。

欲望.天使

山地车架几何学秘密(8)
前叉的offset及Trail

这是有关操控几何方面，一般人最陌生、了解最少的部分了(一般的整车的型 录，甚至有一些没有列这两项数据)，而且这两者是密不可 分的。所谓的前叉offset是指前叉轴和前叉立管/头管两条 虚拟切线的距离，你延着车头管中心点，顺着车头角度划一 条切线而下，前轮轴(操控轴)并不在这条操控转轴联机，却 是在前面一点的地方。如果你顺着头管中心画切线和地面的 交叉点做记号Ａ，然后再以前轮轴往地面划一条垂直线，得 到另一个交叉点Ｂ，这个Ｂ点正好就是轮胎和地面的接触点，ＡＢ两点的距离就是 trail。  

Trail的作用  

因为外胎接触地面的点，是在车头操控转轴的「后方」，也就是“trailing＂尾随 着头管角度(trailing the head tube)。任何时刻车轮角度远离车子前进的方向，trail会强 迫、引导前轮跟着转轴的方向跑。trail愈长，车子的「自我 校正」方向的作用愈好。  

前叉的offset的多寡，左右了trail的多寡：offset愈大， trail愈小。第二方面，也更重要的是，前叉的offset对车子的 操控性也扮演举足轻重的角色。因为轮子的重量及大部分的前叉重量是offset在前轮轴 的上方和前方的，当你骑车侧斜车身准备转弯，轮重和前叉 重反而是掉到这个斜度里面来了。前叉及轮子重量对应off  set的反应作用，是你打斜车子时，可以进弯的主要原因。而 trail就是引导车子进弯后又能恢复直线进行的关键。  

一般MTB前叉制造商做约1.25英寸的offset，也因此， 车架设计师就被限制在71°到69°的车头角度之内，努力地 求取这两种相反力量的平衡，保持车子操控时车把处的轻盈 感，而且不牺牲稳定性。  

Offset/Trail 须知  

Trail让前轮直直地直线地前进，而前叉的offset事关车 子/车头的转动、操控灵活度，两者相权的最佳平衡、折衷点是71°~70°的头管角。

欲望.天使

呼 终于搞定 入门或老鸟可以来了解下~ 本人现在用的ORBEA的角度就very good  所以好的车架角度很重要的  哦 在补充一点  不同尺寸的架子搭配不同长短的前叉会直接影响到车架角度 和几何 所以在组车前要慎重考虑 不要应为看到前叉内管较长 感觉会更加舒适和帅 就选择不符合角度长短的前叉~~

欲望.天使

最后再加个 很多人疑惑的MERIDA 挑战者的架子问题 ！ 新人注意了

tfs是merida车架管材的一个加工技术。techo forming  system的简写。

挑战者家族的车款中08年的时候一共有5款。
价格由低到高，这5款分别是 挑战者 挑战者pro 卡斯特 战神 挑战者comp-d

这个系列的车架都是用到这个技术加工了。

单独销售的彩虹版本车架现在好像不出了吧？如果你能买到应该是老款的车架了。

tfs车架跟挑战者这唯一的一个型号有区别。区别在于后面的链支叉，挑战者没有flexstay的弹性后叉的加工技术。而tfs彩虹版本跟挑战者pro级别以上的都带有flexstay的技术。

你要是升级挑战者车架我觉得意义不大。因为只有你在剧烈的比赛中，急速转弯才能感觉出flexstay的感觉。如果你不参赛或者不是剧烈运动。你是不会感觉出两台车架有什么很大的区别
以上文字取自：MERIDA设计师 PENGPENG
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