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1、目录一、公司简介1.1 公司简介1.2 研发团队与专利二、自行车简介2.1 自行车定义2.2 自行车组成三、碳纤维自行车产品的趋势3.1 碳纤维的来源3.2 碳纤维的定义及分类3.3 碳纤维的制造及性能四、碳纤维自行的制造流程4.1 碳纤维产品生产流程4.2 车架设计与制作工艺4.3 轮圈轮组设计技术和生产工艺4.4 物性测试能量4.5 整车装配五、创新概念产品六、获奖情况一、公司简介1.1公司简介行升公司源于西班牙的运动自行车品牌WIEL, 2010年进入国内市 场开始全面运作，同年成立行升公司负责WIEL品牌在亚洲区域的运营。行升公司暨WIEL运动品牌为国内的骑行人群带来“专业运动生活 化
2、”的健康骑行理念和“专业装备生活化”的应用标准。我们提供的每台产品都在遵循技术、质量、功能三者并重的前提下 努力寻找专业与生活休闲应用的契合点。行升公司（WIEL ）联合大陆 地区的顶尖专业厂商开发与制造产品，应用诸多专利技术使产品更符合 亚洲人群的需求特点。我们以对骑行运动和自行车产品的深刻理解在国内市场中稳步发 展，在带给消费者和运动市场更多新选择的同时也带动了商业伙伴逐步 发展壮大，不断为行业发展做出贡献。我们继承国际品牌的技术与理念，扎根国内市场，满怀热忱的希望 在国内骑行运动领域继续缔造辉煌。成为专业骑行运动与器材向生活化转变的推动者。三、碳纤维自行车的趋势3.1 碳纤维的来源189
3、7年爱迪生通过纤维素的炭化，在不破坏纤维素结构的情况下，第一次制造 出碳丝，并把其用作电灯泡的炽热灯丝。由于碳纤维有一定的缺点，限于当时技术 条件的限制，未能制造出体现碳纤维更多优良特性的产品，致使碳纤维冷落一时。 碳纤维的研制并实现工业化生产始于20世纪50年代，1996年全世界碳纤维总产量已 达到1700吨。其中聚丙烯氰基纤维占85%，其余是沥青基纤维，由于聚丙烯氰纤维作 原料，其生产工艺比较简单，产品力学性能优良，因此得到了大力发展；沥青基纤 维由于原料丰富，价格便宜，在民用工业方面获得很好的推广使用。3.2碳纤维的定义与分类一、碳纤维的定义碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人
4、造化学纤维，经热稳定氧 化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的一种纤维状碳材料。二、碳纤维分类：按制作原料分：1、纤维素基（人造丝基）2、聚丙烯氰基3、沥青基（各向同性、各向导性中间）按制造方法和条件分：1、碳纤维（炭化温度在8001600度时得到的碳纤维）2、石墨纤维 （炭化温度在20003000度时得到的碳纤维）3、活性炭纤维4、气象生长纤维按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）、模量为lOOGPa左右。高性能型碳纤维又 分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa ）和高模型（模量300GPa以上）。强度大于 4000MPa的又称为超高强型；模量大于
5、450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业 的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延伸率大于2。根据产品规格的不同，碳纤维目前被划分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝 束碳纤维和大丝束碳纤维。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括48K, 60K, 120K, 360K，480K等。小丝束碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐渐发展为12K和24K。三、碳纤维的分类型号通常所说的K数指的是碳纤维束里面单丝的根数，碳纤维单丝的直径是一样的。 K数越大，每股的单丝数就越高。K其实就是千的英文缩写1K的碳纤维丝含有1000 根单丝。同理，3K就是3000根。碳纤维的K数目前有1K, 3K，6K，
6、12K，24K，48K这 几种1K的碳丝目前市场价是最贵的，因为制作工艺很麻烦。下图为3K碳纤维布。一般意义上说的抗拉强度都是指单丝的抗拉强度，与碳纤维丝的型号有关，比 如说T200, T300, T700等等，型号越高,抗拉强度越高,T300抗拉强度达到3.5Gpa.T700 抗拉强度应达到4.9Gpa，这是一个国际通用的指标，T300可以包括K, 3K, 6K,12K, 24K, T700这个规格的碳丝目前一般只有12K的，碳丝型号一样的话，12K总根数多， 它当然就比3K的抗拉强度高，同样K数的，T700T300T200。3.3碳纤维的制造及性能一、碳纤维的制造： 碳纤维可通过高分子有机
7、纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。 其产生的步骤为：A预氧化：在空气中加热，维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为 使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而 保持纤维状态。我们自行车行业使用的碳纤维都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得 的。将聚丙烯腈细丝置于500 C烤箱内烘烤，脱去氢，使碳原子排成链状。B碳化：在惰性气氛中加热至1200-1600度，维持数分至数十分钟，在此温度下, 其中的杂质(大部分是氮)被滤出，剩下的几乎是纯的碳元素；所用的惰性气体可以 是高纯的氮气、氩气或氦气，但一般多用高纯氮气。C石墨化：再在惰性气氛(一般为高纯氩气
8、)加热至2000-3000度，维持数秒至 数十秒钟；这样就生成的碳纤维。其高强度的原因是在最后的热处理过程中，碳原 子以非常强大的力结合在一起，形成一系列像蜂窝或细铁丝网那样的六角体。二、碳纤维的性能碳纤维材料与其他加固材料对比:(1) 抗拉强度：高强度的碳纤维的抗拉强度可达到30004000Mpa，要比钢大4 倍多。 碳纤维是已知的具有最高抗拉强度的材料之一。即使在难以置信的高张力作用下， 碳纤维也不会伸长或断裂。(2) 弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维 复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。（3）疲劳强度：碳纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金
9、属材料在交变应 力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的30%40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩 展，以及存在纤维内力再分配的可能性，复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度 的70%80%，并在破坏前有变形显著的征兆。（4）重量：碳纤维只比一般塑料大一点。碳纤维密度是铝合金的1/2，还不到钢 铁的1/4，由于碳纤维比强度和比弹性模量特别高，所以对那些要求全面减轻自重的 物体，如宇航用品、交通用品、体育比赛用品就有更大的意义。（比强度比钢铁大 16倍，比铝合金大12倍。）（5）碳纤维具有一般碳素材料的特性，与一般碳素材料不同的是，其外形有显 著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高
10、的强度。碳纤 维比重小，因此有很高的比强度。（6）碳纤维有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数），一 般仅约为0.6克；拉力高达300KG/MM2 ；还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系 数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性 能。（7）碳纤维材料制作的车架等自行车部件，优点是很明显的，其超强的硬度比 等重下的钢材硬数十倍，也摆脱了以前用金属材质时无法避免的金属疲劳问题，再 加上重量轻，碳纤维材料以前多应用于航天、F1赛车和高精尖的工业中。它融入到 自行车领域后，得到了很多专业人士的好评，因为它符合自行车车架的重要原则： 轻、耐用、有弹性。
11、3.4 碳纤维产品的优点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 维布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。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：900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800g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
12、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。4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， 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，就是说你横摔竖拍都不要紧。车架直接或间接的影响着车子的各个方面的性能。影响着车子的操纵性，决定 着车子的稳定性，决定着车子的舒适程度。因为要使所有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。车架是整个车子的灵魂，碳纤维车架是 你最好的选择。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
13、。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。二、自行车简介2.1自行车定义与特性叙述自行车是指乘员以其本身的人力驱动行走的车辆（不包含具备电力辅助或电力驱动的自行车），并符合下列各规定：具有足够强度的车架结构。具有两个以上的轮子。具有乘员的座位。具有驱动、操纵、煞车等各种装置。2.2自行车组成 自行车的基本组件如下：1. 车架零件（8）车架（Frame）:车架上下管、车架立管、车头管、大轴接头、后上下支架、后铁2. 车架组件（7）车头碗（Head set）（10）前叉（Front Fork）（17）座垫（Saddle）（18）座管（Sea
14、t Pos t）（21）中轴（Bottom Bracket Set）（27）座管束（Seat Clamp）等3. 车轮组件（11）花鼓（Hub）（12）外胎、内胎（Tire）（13）车圈（Rim）（15）辐条（Spoke）（16）气嘴（Valve）等4. 传动组件（4）变速控制杆（Shift Lever）（19）曲柄（Crank）（20）脚踏（Pedal）（22）齿盘（Chain Wheel）（23）链条（Chain）（24）飞轮（Sprockets）（25）前变速器（Fron t Derailleur）（26）后变速器（Rear Derailleur）等5. 操纵零件（1）手把（Handle
15、bar）（2）握把（Grip）(3) 剎车握把(Brake Lever)(5) 把立(St em)(6) 变速外管(Cable Housing)(9) 前夹器(Fron t Brake)(14) 后夹器(Rear Brake)等 上述基本组件于一般自行车产品中之重量百分比应已达百分之九十以上。基 本组件内容如下图标说明：4.3轮圈轮组设计技术和生产工艺生产核心技术一、轮圈三模成型方法1、力求自行车高速行进刹车时轮圈变形量最小2、避免骑行中造成轮圈碳纤维脱层3、更好的保护轮圈的刹车边，减少刹车边变形4、提高安全性，延长轮圈的使用寿命四、三维编织法解剖及传统包纱对比分析轮圈传统包纱，因为它的基准面不好，所以尺寸不准确，包纱尺寸不准确，包 纱尺寸和成型后的尺寸不一致，包纱时尺寸和成型后尺寸相差0.2-0.3mm。碳纤维 节头不平均、也不平顺、甚至内折。（如图1）这些原因导致成型时模具破坏纤维的 结构进而降低强度。为什么会这样呢？因为没有特定的模型（保丽龙），手工包纱 作业很难控制碳纤维分布。碳纤维的强度只能到达开发设定要求的60%左右，稳定性 和安全性就达不到开发设计的要求。在开发过程中碳纤维强度
