独轮车

背景

独轮车是传统上用于马戏表演的单轮车辆。它由辐条轮、踏板和连接在座椅上的管状体组成。独轮车像自行车一样制造；各个零件分别生产，然后由制造商拼凑在一起。

历史

独轮车的历史始于自行车的发明。 Comte De Sivrac 在 18 世纪后期首次开发了自行车。他的装置叫做 celerifere，是一匹木马，有两个轮子和一根木梁。 1816 年，通过增加转向机构，像这样的木制骑马得到了改进。 1840 年，柯克帕特里克·麦克米伦 (Kirkpatrick Macmillan) 推出了一种用脚为木马提供动力的机制。在 1860 年代，随着橡胶轮胎、金属辐条轮和滚珠轴承轮毂的引入，取得了重大进展。 1866 年，詹姆斯·斯坦利发明了一种名为 Penny Farthing 的独特自行车。正是这种车辆被认为是独轮车的灵感来源。

在 19 世纪后期，Penny Farthing 是一种流行的自行车。它有一个大前轮和一个小后轮。由于其踏板曲柄直接连接到前轴，后轮会在空中升起，骑手会稍微向前移动。这可能促使骑手看看他们可以在后轮悬空的情况下骑行多长时间，独轮车诞生了。这种发展理论的证据可以在 18 世纪后期的图片中找到，这些图片展示了带有大轮子的独轮车。

由于独轮车比自行车需要更高的骑行技巧，所以很多会骑的人都成为了艺人。多年来，独轮车爱好者激励制造商创造新的设计，例如无座和高大的长颈鹿独轮车。在 1980 年代后期，一些极限运动员对独轮车产生了兴趣，崎岖地形的户外独轮车诞生了。今天，独轮车仍然是一种相对陌生的交通工具，但现在骑独轮车的人比以往任何时候都多。

设计

独轮车是一种单轮车辆。通常，它由连接到框架的座椅组成，框架连接到轮毂。座椅有多种尺寸和形状可供选择。与自行车座椅不同，它们通常略微向下弯曲且对称。它们有衬垫，两端可能有“保险杠”，以在骑手不可避免的跌倒时保护它们。有些座椅的前部设计有把手，让骑手可以做各种花样。

座椅通过座杆固定在车架上。可用的各种类型的柱子可以通过它们允许高度调整的方式来区分。最基本的座杆是一个金属管，上面有规律的钻孔。主体上还有一个孔，通过该孔放置螺栓以固定座杆。要将座椅调高或调低，请拆下螺栓，将座椅调整到下一个孔并更换螺栓。更复杂的座杆没有孔，但通过夹子连接到框架上。使用螺栓或内六角扳手松开或拧紧夹子以调整座杆的高度。这种设计允许对座椅高度进行更精细的调整。除了这些差异之外，一些座杆还允许进行角度调整。

独轮车车架是一种金属结构，带有两个连接到车轮的前叉和一个连接到座杆的空心管。有不同的设计可供选择。最简单的是将平叉用螺栓固定在车轮上方并连接到座杆上。这种设计的更复杂版本具有弯曲叉，以获得更好的刚性。更好的设计是带有方形或圆形叉冠的管状一体式车身。这些结构具有较少的薄弱点并且更耐用。

车架与轴承、踏板曲柄和辐条轮毂一起连接到车轮的中心。轴承是密封钢球，可减少摩擦。踏板曲柄连接到轴承上，曲柄末端是踏板。辐条轮毂是连接每个车轮辐条的区域。轮毂可以具有连接到辐条的直的或成角度的法兰，并具有开口或无开口轴。

辐条是薄金属管，厚度为 0.08 到 0.125 英寸（0.2-0.32 厘米）。独轮车的辐条数因设计而异，可以从 28 到 48 个。一般来说，辐条越多越好。轮辐可以以不同的图案排列在车轮上。例如，它们可以具有三或四交叉图案。此外，它们可以具有增加强度和稳定性的交错模式。辐条通过一系列孔连接到轮胎轮辋上。这些孔可以是直的或成角度的，以匹配辐条的角度。

独轮车的最后一个部件是轮胎。标准的独轮车轮胎具有圆形横截面和平坦或光滑的胎面。这种设计非常适合在平坦的表面上骑行。一些户外独轮车轮胎的胎面更厚，更适合崎岖的地形。标准独轮车轮胎的尺寸为 26 英寸（66 厘米）。

除了刚刚描述的标准独轮车外，还有其他设计可供选择。长颈鹿独轮车是一种更高的车辆，像自行车一样由链条驱动。标准独轮车的高度约为 3 英尺（0.91 米），而长颈鹿独轮车的高度可达到 15-20 英尺（4.6-6.1 米）。长颈鹿独轮车的记录高度约为 100 英尺（30.5 米）。另一种类型的独轮车称为 Ultimate Wheel。此版本没有座椅或仅由车轮和踏板组成的车身。辐条通常由胶合板盘代替，以减少对骑手脚踝的伤害。 Impossible Wheel 由一个轮子和骑手站立的侧柱组成。这辆独轮车面临的挑战是弄清楚如何推动自己。最后，一种罕见的独轮车是单轮车。这种设计包括一个大轮子，里面有座位。

原材料

许多原材料被用于制造独轮车。由于主体必须提供强度和刚度，同时还要保持重量轻，因此它通常由钢合金、铝或钛制成。钢是一种主要由铁组成的材料。可以加入的其他金属包括铝、锰、钛、钨、钒和锆。在 1990 年代，碳纤维等复合材料被引入，现在有时用于制造独轮车车架。根据框架材料的不同，它可以使用各种涂层进行保护，包括烤漆、粉末涂层或镀铬。

金属合金还用于制造轮辋、辐条、踏板曲柄、轮毂和座杆。最基本的轮辋由镀铬钢制成。更复杂的结构使用钢合金或镀铬钢合金。典型的辐条由镀锌钢制成。也可以由不锈钢或镀铬钢制成。

独轮车的其他部件使用各种材料制成。踏板由橡胶或塑料制成。基本踏板采用实心橡胶块状结构，无需调节主轴。更好的踏板由带有调节装置的实心塑料制成，以适应不同体型的骑手。座椅可以由各种材料制成，例如皮革或乙烯基。它们也可以有聚苯乙烯或聚丙烯填料。

制造
过程

独轮车的生产通常分两个阶段完成。在第一阶段，个人 独轮车。组件制成。专门从事特定组件的独立制造商通常会这样做。在第二阶段，独轮车制造商购买组件并组装它们。

创建框架

• 1 框架的无缝管由实心钢块制成。钢被加热并成型为圆柱体形状。这个圆柱体被放入熔炉中使其变得白热化。然后在高压下滚动。轧制会拉伸或拉出钢材，并在中心形成一个孔。在轧制钢材时，将子弹形穿孔点推入钢材的中间。在穿孔阶段之后，管子通过一系列轧机以校正任何不规则的形状或厚度。
• 2 要将管子制成独轮车车架，首先要加热管子直至软化。这允许管被弯曲并成形为适当的结构。在一种类型的独轮车设计中，前叉被压平并在末端卷曲以密封它们。这端也被焊接以提供更大的稳定性和强度。在卷曲端钻一个孔，为框架提供一个连接到轮轴的位置。这个过程可以在机器上或手工完成。使用滚轮将固定在座杆上的框架部分拉出适当的厚度，然后进行切割。然后将三个框架部件在一个金属耦合器中连接在一起，该金属耦合器有两个连接到前叉的孔和一个位于中间相对侧的一个连接到第三个部件的孔。这些链接是焊接闭合的。
• 3 将框架放在夹具上并检查以确保其对齐和形状正确。由于它仍然很热，因此可以进行细微的调整。多余的焊剂和钎焊金属被清除，焊缝打磨光滑。金属冷却后，可以进行其他调整。
• 4 为了保护金属框架并使其外观更具吸引力，通常会进行涂层处理。涂层可以通过手工喷涂或将框架通过自动静电喷涂室来完成。在这个房间里，框架带负电荷并喷上带正电荷的油漆。旋转框架以获得完全覆盖。然后涂上饰面漆。一些独轮车镀铬而不是油漆。
• 5 座椅通常由外部承包商制造并运送到工厂。座杆用螺栓固定在座椅底部。然后将座杆插入独轮车车架并用螺栓或夹子固定。

车轮、轮辋和辐条

• 6 个轮辋是在将钢带卷成圆形箍的机器上生产的。然后将箍焊接并进一步成形。以设定的间隔和角度在轮辋上钻孔。还在轮辋上钻了一个更大的孔，以便可以接触到轮胎的空气喷嘴。
• 7 个辐条连接到这些孔中的轮辋上。辐条的一端是一个旋入轮辋孔的螺纹接头。辐条的另一端连接到轮毂上，轮毂是一个金属盘状装置。辐条以特定的方式放置在轮辋孔和轮毂中。辐条在统一方向上收紧以拉直车轮。内衬放置在轮辋内侧，以保护内胎免受辐条损坏。
• 8 在轮辋周围放置橡胶内胎，然后安装外胎。空气喷嘴被拉过轮辋框架，内胎被充气到适当的气压。

总装

9 为了完成独轮车，将各个部件连接起来。框架通过实心金属管连接到车轮。轴承与踏板曲柄一起连接到同一区域。整个组件用螺母和螺栓锁定到位。独轮车轮胎充气并进行最终调整。

质量控制

进行了各种测试，以确保独轮车的每个部分都符合规格。第一阶段的质量控制由独轮车零件的供应商提供。在大多数制造过程中都会进行目视检查。对于塑料零件的制造商，目视检查可以发现诸如变形件和装配不当的零件。此外，还采取了其他质量控制措施。例如，要求钢管制造商以特定厚度形成管。为此，他们使用了一种称为 X 射线测量仪的设备。该仪器直接连接到生产线上，并在确定厚度发生变化时控制辊子调整钢管尺寸。

质量控制的第二阶段在独轮车制造工厂完成。对传入的组件进行物理检查，以确保它们符合规格。例如，测量轮胎的直径或检查车架的颜色。独轮车组装好后，质量控制专家会对其进行测试，看看是否有明显的缺陷。例如，旋转车轮以确保它是直的，或者检查螺栓的松紧度。

未来

虽然这些年来独轮车的设计变化不大，但发明家们并没有停止尝试生产更好的自行车。大多数这些尝试都与使独轮车更安全、更容易骑行有关。例如，1994 年在美国发布的一项专利描述了一种设计为具有有限倾斜度的独轮车。本发明使用连接到踏板的地面接触来限制骑手经历的倾斜量。 1999 年发布的另一项专利描述了一种配备把手的独轮车，可以帮助初学者。除了这些新设计之外，独轮车的其他改进可能会采用新的复合材料，使车辆更坚固、更耐用、更轻。

哪里可以了解更多

书籍

Kirk-Othmer 化学技术百科全书。 纽约：约翰威利父子公司，1994 年。

期刊

Johnson, R. C.“独轮车和分叉”。 美国物理学杂志 （1998 年 7 月）。

Martin, S. "Miyata Unicycle./ 骑自行车 （1993 年 4 月）。

其他

独轮车网页。 2001 年 12 月。。

佩里 罗曼诺夫斯基