创新计划大赛(科技发明类)

1、序号：编码：西安建筑科技大学第十九届“粉体杯”暨第十五届“中星杯” 大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书作品名称： 山地自行车内置可关闭磁式后减震系统 学 院： 材料学院 申 报 人： 林洲阳 黄琪森 胡洋 相钊 李双强 团队名称： 长风 指导老师： 类别： 1、自然科学类学术论文 2、社会科学类学术论文及社会调查报告 3、科技发明制作A类 4、科技发明制作B类A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按对作品的贡献排列。负责人情况姓 名林洲阳性别男出生年月1992.1作品全称山地自行车内置可关闭磁式后减震系统团队名称长风学 历（

2、 B ）A.专科 B.大学本科 C.硕士研究生 D.博士研究生 院 （系）材料学院专业班级功 能1102学 号110540213 住 址西安建筑科技大学3C619入学日期2011.9E-mail598321370联系电作者姓 名性别年龄学 历专业班级学 号联系电话黄琪森男21本 科资 源110111055010813259432136李双强男20本 科功 能110111054010918710316942胡 洋男21本 科安 全110211051020818392136450相 钊男21本 科材 料100310052031718710868052文字责任诚实守信，反对

3、学术腐败。本申报作品，除注明的参考文献外，如发现大面积抄袭现象，本人愿意承担任何责任。 团队负责人签名： 2012年12月6日资格认定本作品是否为学生课外科技活动或创新实践活动的成果 是 否主管院长签名（章）： 院（系）盖章 年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1.必须由申报者本人填写；2.本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片），也可附鉴定证书和应用证书；3.作品分类请按作品发明点或创新点所在类别填报。作品名称山地自行车内置可关闭磁式后减震系统作品分类（ A ）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B信息技术（包括计

4、算机、电信、通讯、电子等）C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、卫生、食品等）E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标由于传统山地自行车后减震会影响在平坦路面上的行驶速度，并且液压、油压等减震器造价较高，因此，目前多数山地自行车未装后减震。从而，在坑洼路面行驶时舒适感会大大降低。考虑到此情况，我们设计了可开启、关闭的后减震系统，同时满足骑行者对速度和舒适感的需求。并且以磁材料设计减震器，以空气作为阻尼介质，造价低，易推广使用。创新点:磁式减震，比弹簧减震寿命长，比

5、油压、液压减震更灵活有效；可开启、关闭，根据路况可调节磁铁方向，使减震系统处于开启或关闭状态；减震内置，不影响自行车整体牢固性，且外观简洁、美观；空气阻尼，无油、乳胶、环氧树脂等阻尼介质，利用空气作为阻尼介质，简单方便且造价低廉。技术关键：需选择达到受力要求的磁材料；系统开启、关闭机制要求易操作；根据磁材料间相互作用力设计空气阻尼装置，使整体减震效果优于传统减震。技术指标：自行车磁式减震领域几乎为一片空白，此系统以磁式减震理念为基础，开发了应用价值更高的功能，其中包括了多项技术创新，为这一领域的发展可作出重大贡献。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和

6、显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）科学性本产品采用时下成熟的磁减震技术,应用有“磁王”之称的粘结N48铷铁硼磁铁,运用非接触式震动方式，避免其出现消磁现象，可有效减少磁污染。该系统中两磁铁覆有一层抗磁质锌，可有效减少车体磁场对外影响。由于磁铁的特殊性质，若要增强磁铁场强，可在磁铁表面附加一层铁磁质。该型磁铁的制作工艺简单，且我国加工技术业已相当成熟。先进性加装本系统的自行车在骑行过程中可灵活应对各种复杂的路面，使骑行更加轻松便捷。本系统填补了目前消费市场的空白，对自行车的改装具有较强的实际应用价值，满足了人们对于自行车调节功能和娱乐性进一步完善的需要。具体表现为：首次将磁式减震与自

7、行车相结合，填补了这一领域的空白；使骑行运动更加健康科学，提高了骑行效率，使自行车更具科技感和现代气息；在产品市场化后还可继续设计不同型号磁式减震器，扩大使应用范围。例如，电动自行车、摩托车等。作品展示形式实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日未提出专利申请（提出专利申报和已获专利权批准的须附国家专利局相关证明材料的复印件）C.推荐者情况及对作品的说明说明： 1.由推荐者本人填写；2.推荐者必须具有高级专业技术职称，并是与申报作品相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组集体

8、推荐亦可）；3 推荐者填写此部分，即视为同意推荐；4.推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者姓 名性别年龄职称工作单位单位电话住宅电话推荐者所在单位签章（签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性做出阐述请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景做出您的评价山地自行车内置可关闭磁式后减震系统山地自行车内置可关闭磁式后减震系统论文摘要：山地自行车后减震影响速度和整体稳定性，若无后减震又会影响乘坐舒适性。为了解决这个问题，我们主要使用N 48强磁铷铁硼磁铁和磁单极子的吸收，有极不相容原理，智能设计的框架，可以打开和关闭后减震系统。根据道路，以及需要,自我调节阻尼装置驱动，带来了很

9、多的方便，促进当前潮流的趋势发展。同时磁性阻尼可调，耐久性等特点，可以应用于更广泛的地区，所以这部分领域的发展需要，设计和开发有很好的借鉴意义。关键词：磁式减震 开启关闭系统 内置Abstract：Mountain bike rear shock impact speed and overall stability, it wont be comfortable if there is no rear shock.In order to solve this problem, we mainly use N 48 strong magnetic NdFeB magnets and magnet

10、ic monopole absorption, having extremely incompatible principle, intelligent design framework, can be opened and closed after the shock absorption system.According to the road, and the needs, the self- adjustable damping device driver brings a lot of convenience andpromotes current tendency of the d

11、evelopment .At the same time, the magnetic damping is adjustable, durability and owns other characteristics, which can be applied to a wider area, so there is a great significance drawing lessons from this the field of development needs, design and exploitation.Key word：Magnetic damping Opening and

12、closing system Built-in目录1.研制背景和意义112.作品优势122.1可开启与关闭132.2结构完美132.3更加环保142.4选材恰当153.作品原理分析163.1减震磁铁的选择163.1.1铷铁硼磁铁163.1.2主要构造173.2磁铁受力分析及计算测量原理173.2.1基本原理173.2.2计算思路173.2.3得出结论193.3磁铁性能改进203.4应用注意事项214.作品设计直观图224.1整体作品直观图224.2控制装置三视图234.3图例244.4直观图文字说明254.4.1减震系统整体结构及其功能说明254.4.2局部结构设计及其功能说明255.作品设计

13、图纸265.1作品的主视图与剖视图265.2部分部位详细图275.3磁铁与控制结构图285.4下部左视图295.5车管剖视图305.6车管顶部详图315.7图纸图例326.可行性分析336.1磁铁选择的可行性336.2减震系统开启关闭可行性336.3空气阻尼可行性347.推广性分析358.国内外同类作品对比379.参考文献38附录39附录一 我组组员在磁材料实验室做实验39附录二 捷安特山地自行车1994-2006年在中国销售量40附录三 美利达山地自行车1998-2009年在中国销售量411.研制背景和意义山地自行车可分为硬尾车架和软尾车架两种。硬尾车，顾名思义，没有后减震功能，但大部分都有

14、减震前叉。软尾车架也称全避震车架，大多数具有后减震系统。经过大量的实地调查和研究发现，后避震器大多用于软尾车架，目前市场上的后避震系统多数以液压、油压等减震器作为主要技术。目前的具有后避震系统的山地自行车价格高、寿命相对短（特别是后减震系统）、市场占有率低等弊端，具体问题是后座可调节性低、后座稳定性差、液压系统容易破损、减震系统不可关闭、减震系统价格高昂等。针对此问题，我们希望通过我们所研究的山地自行车内置可关闭磁式后减震系统解决以上问题。本发明主要采用磁铁吸附作用。对后减震系统进行改进，使具有全减震系统的山地自行车性能得到提高。同时，提高具备全避震车架的山地自行车在市场上占有率不断提高，从而

15、满足广大山地自行车爱好者的需求。为大家提供速度高、舒适度强的产品。2.作品优势随着生活水平的发展，人们的生活娱乐方式也多种多样，而自行车运动正是结合了健康，轻松，娱乐性于一身的一种极好的运动，而关于自行车，骑车发烧友们对于车子最关心的还是自己的车架，而现在车架上最关键的零件就是减震器了。关于减震器，最先进的技术还是应用在各种自行车国际赛事中的自行车上，而这样的技术又大都掌握在全球各大自行车生产商手中。他们现在主要研究的还是在气压与液压方面，至于磁力减震器，技术方面现在还没有成熟，所以现在的主流自行车减震器主要有弹簧，阻力胶，气压，液压四类。弹簧一般是用于廉价的、普通使用（即仅仅用作代步）的交通

16、工具，这种避震有两极：很软/很硬，有的是软得一坐上去冲程就已经过半的，有的是根本压不下去的，如果是自行车发烧者，都不会用这种，这也是避震当中最低级的。阻力胶比弹簧要好，而且一般都比弹簧要轻，调节方便，保养也方便，但是有一个缺点，就是阻力胶会老化，用久了会变硬，但是价格中下，适合有心无钱的爱好者。例如MANITOU的5代、ROCKSHOX的Q系列等气压就是利用密封的气体的压力实现避震的，优点有：轻（因为阻力的来源是气体，气体的重量有多轻,大家都知道）不怕老化，缺点就是因为是气压，密封再好也会漏气，就需要经常测试并调准气压，否则可能会因为气压的不平衡而损坏叉体。例如ROCKSHOX的SID系列就是

17、半气压半油压的油压就是用一个油压胆代替阻力胶、弹簧等实现避震，优点是不用经常料理，也比阻力胶轻，缺点就是如果油压胆损坏了，就要整个胆换掉，费用不菲。基于以上这些减震器的不足，我们联想到了利用永久磁铁同性相斥，异性相吸的原理造出一种全新的自行车减震器。在上磁体与下磁体之间，产生一个空气间隙，且该空气隙的大小可以随负荷或振动的变化而变化。当振动波传来时，由于同性磁极之间的排斥力和空气隙的阻尼效应，达到减少震动传递的效果。本减震器使用不消耗能源的磁力，利用空气固有的优于弹簧或橡胶的良好阻尼特性，实现了无能耗、体积小、安装简便、不需要日常维护，更好地达到减少振动传输的效果。关于磁力减震器的使用情况，现

18、在在汽车，火车，轮船，飞机上的使用情况已经具有相当的可行性，在自行车上的使用情况现在已经出现了，但是相比于我们的减震器而言，他们的减震器只是用于减震，功能单一，没有完全可以替代几种主流减震器的可能，所以其使用范围还是相当小的，基于改进现在减震器性能的想法，我们现在设计出了完全可以替代以上几种减震器的的新型磁力减震器，而且性能更优，价格更经济。现在我们的这个减震器有五大优点：2.1可开启与关闭在路况不好的时候，骑行者打开减震器，就会感受到我们磁力减震器的优越性能，感受到较小的震动带来的快乐和舒适感，当路况好的时候，骑行者就可以关闭减震器，防止减震器的卸力作用过强，使得人在骑车的时候不会太费力，这

19、样就可以在平坦的大路上急速驰骋，极尽享受速度带来的刺激！而现在国际国内的自行车生产商不管是捷安特，还是美利达，尼古拉，他们生产的主流减震器大部分都是主流减震器都是不可调节的，而磁力减震器更是没有一个是能够调节的，都是只能单一的适用于路况好或者路况差的情况，对于要在各种不同环境下挑战自己的骑行者来说，这样功能单一的减震器是不能符合骑行者的要求。2.2结构完美轻、牢、弹性好等是车架追求的目标之一，我们的这个减震器由于放在立管座杆里面，减少了其他磁力减震器放在外面需要的一些金属材料，所以在重量上会有一定的优势，达到了轻的要求；为了使整天坐在座鞍上的旅行者不仅更舒适，也是考虑到旅行者要边骑车边欣赏沿途

20、风景的需要而提供的更大稳定性，车架整体的稳定性由于减震器的的位置下置，使得车子的重心下移，这样的话就算在路况很差的情况下，车子的稳定性还是有很大的保证的；还有一般的车架立管座杆搞的太长，从而让这些零件的强度风险更大，因为越长的暴露会导致越长的杆杠效应，摔车时座杆在长杠杆作用下容易断裂弯曲，甚至是撬裂车架，而颠簸时太长的立管也可能断裂，加上减震器的话，立管座杆的强度就大大加强了，骑行者的安全性也得到了这就满足了对牢的要求；再者放在里面的话，做工工艺也会大大减少，减少了制造自行车架的工作量，也就减少了制造成本，这样在价格上我们也会有很大的优势；减震器可以调整长短，一般后下叉长度（亦有译为链距）是指

21、后轮轮心到中轴轴心的距离，该参数也直接影响骑车的方式，较短的后下叉同样会使骑车人的姿势在“后三角”缩小的情况with less flexing下保持紧张，这点在爬坡时特别重要，赛车车架的设计就如此。较短的后下叉也减少了单车的轮距，提高了单车的灵敏度和stiff the bike feels。另一方面，载重单车有较长的后下叉，有更柔和的骑行的稳定性，那正是长途单车友所想要的特性。稍长的后下叉也增强山地车的速降控制能力，并提供脚蹬踏动作的舒适空间。这样的话，车友们就可以工具自己的需要，来调整后叉的长短，满足自己的需求，而且由于减震器内置，显得自行车外观上更加简洁，美观。这样的考虑，也是其他磁力减震

22、器所不具备的的特点，现在不管是德国的尼古拉，还是法国的路克，还是意大利的梅花，在研究磁力和其他减震器只是考虑了自身在减震方面的性能，而没有从整体上去考虑减震器对于车子的影响，使得他们的减震器只是原原本本的代替了以前几种减震器的部分功能，而且性能方面也没有很大的改进，只是代替，而没有超越。我们在设计的时候，不光是在艺术上注重了自行车美观大方的特点，而且从实用性方面，充分考虑了自行车对于稳定性，安全性，结构合理性，坚固性的要求。他们要么只是注重了车子对于速度的要求，而忽略了对于安全、稳定性的考虑，要么只是加强了对于自行车对于结构坚固稳定的设计，而忽略了骑行者也要享速度带来的快感，而我们综合考虑了这

23、两方面的需求，精心设计，创造性构造，使得我们的减震器最大限度的符合人们对减震器的要求。而且我们更加创造性地精简了制造工艺与安装工艺，使得生产规模化、专业化，使得制造成本大大降低，维修也更加方便，从而使得我们的减震器在技术推广方面更加有竞争力，能更加快速的占领更多的市场。2.3更加环保不消耗任何能源，我们利用的是空气阻尼，无油、乳胶、环氧树脂等阻尼介质，利用空气作为阻尼介质，简单方便且造价低廉。而且我们的产品在整体的气密性上已经已经做了很大的改进，完全能够满足减震器对气密性的要求。而现在已有的磁力减震器，在气密性方面还有待很大的改进，他们采用油压或气压方式，但气密性问题上有没有过关，使得自行车在

24、遭遇障碍物的时候起伏过大，不符合人们对舒适度的要求，而且气密性不好的话的话，遭遇到较大障碍物的时候，安全性也将是一个很大的问题，而我们的减震器由于采取直压式检测技术，对于自行车来说，精度已经很高了，所以在气密性方方面，我们也是遥遥领先的。2.4选材恰当在磁力减震器内部，我们使用的是具有“磁王”之称的钕铁硼磁，其减震效果明显，造价低，寿命长，安全可靠，其体积小磁能强。由强力钕铁硼磁极对产生的磁力隔隙，能够有效地减少和隔绝震动传递。一般的常见的磁力减震系统，甚至是现在性能更优的空气减震系统、橡胶减震系统，其谐振频率也较高（约十几赫兹到几十赫兹）所以对低频震动的隔震效果不佳。但是我们的减震器由于恰当

25、的控制阻尼系数，它的谐振频率仅为1.5赫兹以下且谐振峰非常平缓，对高于1.5赫兹的震动有良好的减隔效果。这时的我们减震器的性能远远优于现在所有的磁力减震器和其他减震器。这样在质量上我们的产品就有了很大的竞争力。而且这种减震作用是双向的，既可以减少地面对仪器设备的振动干扰，也可以减少自身产生振动的设备对地面和周围的震动干扰。使得减震器的寿命更长，这也是其他磁力减震器所不具备的。综合以上优点，我们的减震器无论从性能上，还是在价格上都具有无可比拟的优势，集实用性与艺术性于一身，满足了骑车爱好者对于舒适，速度，方便，安全，稳定等各方面的需求，而且由于我们精心的选择材料、仔细的设计结构、恰当的控制阻尼系

26、数，使得磁力减震器能够达到最好的性价比。所以我们的减震器的市场前景将是非常广阔的！3.作品原理分析3.1减震磁铁的选择3.1.1铷铁硼磁铁计选用磁铁类型为粘结钕铁硼磁铁（Neodymium magnet），牌号为N48。钕铁硼磁铁为第三代稀土类永磁铁是由钕Nd、铁 Fe、硼 B形成的四方晶系晶体。于1982年，由日本人佐川真人（Masato Sagawa）首先发现。此种磁铁的最大磁能积（BH）max）大于钐钴磁铁，是全世界当时磁能积最大的物质。钕铁硼磁铁是强力磁铁的统称，其化学式为Nd2Fe14B，是一种人造的永磁铁，为至目前为止具有最强磁力的永久磁铁。 钕铁硼磁铁可分为粘结钕铁硼和烧结钕铁硼

27、两种。粘结事实上就是注塑成型，而烧结则是抽真空通过高温加热成型。烧结永磁体的市场情况很好，但由于难于精密加工成特殊形状，而且在加工过程中易出现开裂、破损、掉边、掉角等问题，另外还不易装配，从而使其应用受到限制。为解决这一问题，人们将永磁体粉碎，与塑料混合，在磁场中压制成型粘结钕铁硼磁铁。粘结钕铁硼磁铁由于成本低、尺寸精度高、形状自由度大、机械强度好、比重轻等优点而得到广泛应用,年增长率达35 %。自Nd2Fe14B永磁粉末出现以后，生产成本进一步降低。基于以上原因本设计中采用粘结钕铁硼磁铁。图3-1 Fe14B 的晶体结构注释：（1）磁能积(（BH）max )：单位为兆高·奥（MGO

28、e）或焦/米3（J/m3）表示退磁曲线上任何一点的B和H的乘积即BH我们称为磁能积，而B×H的最大值称之为最大磁能积，为退磁曲线上的D点。磁能积是衡量磁体所储存能量大小的重要参数之一。（2）钐钴磁铁：一种稀土磁铁，是由钐、钴和其它金属稀土材料经配比制成的一种磁铁。于1970年发展成功，钐钴磁铁是现今磁性第二强烈的磁铁，具有较高的最大磁能积（BHmax），较高矫顽性，易碎，易裂。3.1.2主要构造减震系统采用粘结钕铁硼磁铁两块，分别为球形磁铁一块，圆柱形磁铁一块。圆柱形磁铁位于上部，球形磁铁位于下部。圆柱磁铁几何尺寸为半径2cm高2cm，球形磁铁几何尺寸为半径2cm.3.2磁铁受力分析

29、及计算测量原理3.2.1基本原理由永磁体在磁场中受力可知F磁 mx V H gradHm表示磁场中磁铁质量,单位kgx表示磁铁比磁化系数（x=k/p，k体积磁化率，p密度）单位m/kgH表示磁场强度,单位T(1T =1Wb/m=1N/(A·m)=1Kg/(A·s)V表示磁铁体积,单位m3gradH表示磁场梯度单位dH/dl3.2.2计算思路由上述计算原理可知要得知磁铁在磁场中的受力须知六个变量m, k,p,V,H,gradH。现将此六个变量分别得出磁铁质量m的测量磁铁质量由天平测出天平分度值不得大于0.1g。体积磁化率k的测量用古埃磁天平测定Nd2Fe14B的磁化率测量基本

30、原理：用古埃磁天平测定物质的磁化率时，将装有样品的圆柱形玻璃管悬挂在分析天平的一个臂上，使样品底部处于电磁铁两极的中心，即处于磁场强度最大的区域，样品的顶端离磁场中心较远，磁场强度很弱，整个样品处于一个非均匀的磁场中。由于沿样品轴心方向z存在一磁场梯度，故样品沿z方向受到磁力dF的作用 式中：体积磁化率A柱形样品的截面积yxzASN图3-2埃氏天平原理对顺磁性物质，作用力指向场强最大的方向，反磁性物质则指向场强最弱的方向中。若不考虑样品管周围介质和的影响，积分得到作用在整个样品管上的力为：当样品受到磁场的作用力时，天平的另一臂上加减砝码使之平衡，设W为施加磁场前后的质量差，则式中：g为重力加速

31、度。上式中g,H,为已知量，W,A可简单测量密度的测量先用天平测出磁铁的质量，再由几何尺寸计算出磁铁的体积，利用密度公式=m/算出。体积由（3）中测量可知磁场强度H的测量图3-3圆柱型磁铁磁场 图3-4 球形磁铁磁场本设计所采用的两种磁铁周围磁场分布如上图所示。强磁测量主要是磁通、磁通密度、磁通势、磁场强度等的测量。磁通密度与磁场强度成比例关系，磁场强度的测量，实质上就是磁通密度的测量。磁场测量主要利用磁测量仪器进行。目前典型的磁场测量仪器有磁通计、磁强计（高斯计）、磁位计等。本设计采用磁强计（高斯计）测量。磁场梯度gradH磁场强度随空间位移的变化率，用符号dH/dl表示。磁场梯度为一矢量，

32、其方向为磁场梯度变化最大的方向。且均匀磁场中(dH/dl)=0；非均匀磁场中(dH/dl)0。在本设计中磁场为非匀强磁场，磁场梯度gradH可由场强H和距离L的关系得出。3.2.3得出结论经过上述两步即可计算出磁力F磁图3-5本设计中所用磁铁会产生如上图两种关系3.3磁铁性能改进本设计采用粘结铷铁硼磁铁，但考虑到自行车减震所需的磁力较大，以及在装置关闭后两磁铁之间相互吸引力较大，故做以下改进。1）.相互排斥的两磁铁之间覆盖顺磁质对顺磁质来说，其r>1，即以这种磁介质为磁芯时测得的磁感应强度B大于无磁芯真空或空气中的磁感应强度B0.顺磁质产生的附加磁场B与原来的磁场B0同向，铝铬铀锰钛氧等

33、物质都属于顺磁质。2）.相互吸引的两磁铁之间覆盖顺磁质对抗磁质来说，其r<1,即以这种磁介质为磁芯时测得的磁感应强度B小于无磁芯真空或空气中的磁感应强度B0。抗磁质产生的的附加磁场B与原来的磁场B0反向。铋金银铜硫氢氮等物质都属于抗磁质。3）.特殊处理，在相互排斥的两磁铁之间覆盖铁磁质铁磁质是以FeCo Ni为代表的一类磁性很强的物质，它们具有许多特殊的性质，对铁磁质来说其r1，即B远大于无磁芯真空或空气中的磁感应强度B0,，铁磁质产生的附加磁场强度B与原来磁场的B0向相同。因此，磁铁质常被称为强磁性物质.3.4应用注意事项1）.对于有关手册上提供的各种永磁材料磁性能，通常是摘自国家标准

34、或工厂企业标准的典型数据。但永磁材料的实际磁性能与生产厂的具体制造工艺有关，其值与标准之间存在着偏差。而且标准中或产品样本规定的性能数据是以特定形状和尺寸的试样（例如铁铁硼永磁材料的标准试样为10mm×7mm的圆柱）测试性能为依据的，对于实际采用的永磁体形状和尺寸，其磁性能与标准值之间也会存在一定的差别。因此为提高设计计算的准确性，需要向生产厂家索取该批号的实际尺寸的永磁体在室温和最高工作温度时的实际退磁曲线，最好能抽样直接测量退磁曲线。对于一致性要求高的，更需对永磁体进行逐一检测。2）.永磁材料的磁性能除与合金成分和制造工艺有关外，还与磁场热处理工艺有关。对于各向异性的永磁体，充磁

35、时的磁场方向应与磁场热处理时的磁场方向应一致，否则磁性能反而会有所降低。3）.在使用前，应先进行最高工作温度的稳磁处理（或叫老化处理，以预先消除不可逆损失。铁氧体永磁材料则不同，由于它的矫顽力温度系数为正值，温度越低、矫顽力越小，故需进行负温稳磁处理。需要指出的是，经过高温或负温稳磁处理后，不能再对永磁体充磁；如有必要再次充磁，则需重新进行高温和负温稳磁处理。4.作品设计直观图4.1整体作品直观图图4-14.2控制装置三视图图 4-2414.3图例车架外金属管 活塞金属管 坐垫活塞连接管磁铁 橡胶垫 金属盖转动杆1 转动杆2 螺丝图4-34.4直观图文字说明4.4.1减震系统整体结构及其功能说

36、明1、圆柱形长磁铁（黑色）与活塞金属管（蓝色）固定连结，二者可同时在车架金属管（灰白色）内自由滑动。2、球形下磁铁（黑色）可在车架金属管（灰白色）内转动。3、活塞坐垫连接金属管（绿色）与活塞金属管（蓝色）以螺纹结构连接，二者相对位置可调节，通过对二者相对位置的调节可升高或降低坐垫。4、氯丁橡胶片（灰色）起密封空气和缓冲作用。5、金属盖（褐色）与车架金属管（灰白色）以螺纹结构连接，当减震系统出现问题时可打开金属盖（褐色）对内部装置进行维护。 4.4.2局部结构设计及其功能说明右图为减震装置横剖面图。活塞金属管（蓝色）上有两个卡槽，此设计使活塞金属管（蓝色）在车架金属管（灰白色）内只上下滑动而不会

37、转动，这样可使坐垫不会出现左右摆动的现象。右图为车架金属管外观局部图及转动装置侧视图。车架金属管（灰白色）下部有一缺口，此缺口下部呈正方形，上部呈圆形的一部分。呈工作状态时，与球形下磁铁连接的正四棱柱形控制杆（橙色）卡在正方形缺口内，保证球形下磁铁不会发生转动。需要转动球形下磁铁时将正四棱柱形控制杆（橙色）扳到圆形缺口处，即可进行转动，实现减震系统的开启或关闭。5.作品设计图纸5.1作品的主视图与剖视图图5-15.2部分部位详细图图5-25.3磁铁与控制结构图图5-35.4下部左视图图5-45.5车管剖视图图5-55.6车管顶部详图图5-65.7图纸图例图5-7图5-86.可行性分析6.1磁铁

38、选择的可行性钕铁硼磁铁，磁铁的一种，具有体积小、重量轻和磁性强的特点，是迄今为止性能价格比最佳的磁体。钕磁铁（Neodymium magnet）也称为钕铁硼磁铁，是强力磁铁的统称，其化学式为Nd2Fe14B，是一种人造的永久磁铁，为至目前为止具有最强磁力的永久磁铁。钕铁硼磁铁可分为粘结钕铁硼和烧结钕铁硼两种。粘结实际上就是注塑成型，而烧结是抽真空通过高温加热成型。钕铁硼是国家863工程计划项目高科技材料，属于高端的稀土材料。第三代稀土永磁钕铁硼是当代磁铁中性能最强的永磁铁。它的BHmax值是铁氧体磁铁的5-12倍，是铝镍钴磁铁的3-10倍；它的矫顽力相当于铁氧体磁铁的5-10倍，铝镍钴磁铁的5

39、-15倍，其潜在的磁性能极高，能吸起相当于自身重量640倍的重物。由此可得其能承受一个人的压力，且不会因此受到任何损坏。 由于钕铁硼磁铁的主要原料铁非常便宜，稀土钕的储藏量较钐多10-16倍，故其价格也较钐钴磁铁低很多，由此可见其价格也是人们易接受的，并比其他减震器便宜，易推广使用。钕铁硼磁铁的机械性能比钐钴磁铁和铝镍钴磁铁都好，更易于切割和钻孔及复杂形状加工，所以本减震器易加工，可操作性强。由以上三点得出，本磁铁的选择是近乎完美的，完全可以达到我们的所有要求，可见本磁铁的选择是可行的。6.2减震系统开启关闭可行性此减震系统的开启关闭由转动磁铁的方向来控制，通过对与磁铁相连的转动杆的转动，可实

40、现此项操作。在此项操作中，当磁铁处于同性相对的状态时进行转动操作十分方便，但当磁铁处于异性相吸的状态时，由于两磁铁之间吸引力的存在，这使得转动操作进行十分困难。针对此问题，我们有以下两项设计实现了磁铁转动的可行性：（一）球形下磁铁，球形磁铁在转动时不会与上磁铁发生相互碰撞阻挡的现象，同时在球形磁铁在圆柱形车架内转动更加方便；（二）折叠式转动杆，转动杆为可折叠式，使用时将转动杆打开，这样可将转动杆长度加长近一倍的长度，由杠杆原理可知这样可以省掉近一半的力。6.3空气阻尼可行性此减震系统中未使用油等阻尼介质，而是采用了空气阻尼，这不仅降低了减震系统的造价，也使减震系统便于维修。为实现空气阻尼产生的

41、阻尼力可有效降低活塞装置压缩回弹的速度，我们在上磁铁下端安装了一层氯丁橡胶（CR）。安装氯丁橡胶（CR）之后密封了活塞装置与下磁铁之间的空气层，当活塞装置压缩回弹时都会产生与压缩方向相反的空气压力，从而有效降低了活塞装置压缩回弹的速度。氯丁橡胶（CR）整体性能平衡，且耐磨性、耐寒性较好，价格也低廉。这样即使长时间使用，或在冬季使用也不会对阻尼装置产生大的影响，并且此减震系统整体都易于拆卸，当使用者感到阻尼效果不佳时可自己更换氯丁橡胶片，然后可继续使用。7.推广性分析山地自行车内置可关闭磁式后减震系统适用于高端山地自行车，还可扩展至摩托车、电动自行车等领域。该系统以磁式减震理念为基础，开发了应用

42、价值更高的功能，其中包括了多项技术创新。可以大大提高人们的生活质量。该产品应用内置可关闭磁式后减震系统，该系统所用材料价格低廉。目前市场上大部分山地自行车只适合山地骑行，该产品利用可关闭系统满足普通骑行和山地骑行两大需求。制造流程与传统制造流程差异化不大，生产技术创新需求不太高。因此，易于生产投入。市场前景广阔，生产厂商对此类技术的需求量大。该产品易于企业生产推广。随着全社会积极控制温室气体排放，推进节能减排，加强生态保护；积极倡导低碳经济、绿色出行，许多交通发达国家在一些交通便利的大中城市纷纷兴建自行车专用道，营造低碳生活方式；康体健身的需要也促使了高端自行车的开发，对自行车行业的复兴产生了

43、积极的推动作用。自行车以其低成本的交通方式、绿色健康的发展潮流得到消费者的青睐，有着巨大的市场发展空间.中国自行车行业通过积极引进、消化、吸收国际先进技术和装备，在生产技术、工艺、产品质量及自动化生产程度等方面有了明显地提高。中国已成为全球最大的自行车生产、消费和出口大国。在激烈的竞争中，自行车行业的生产和市场流向更适应市场经济的区域和厂家，并形成了天津、上海、江苏、浙江和广东等5大生产基地。经过市场的洗礼，培育并催生了不少抗击市场风险能力及核心竞争力强的企业和品牌。像捷安特、中华等，他们在市场占有率、品牌影响力及顾客满意度等方面走在了同行的前面。新技术的需求量大。应用空间广。目前，在我国这个大环境下，随着人们生活水平的不断提高，现在拥有私家车的国人也越来越多，自行车等一类交通工具的市场逐渐减少，但是随着交通的压力越来越大，加之两会期间，交通问题再次提上议程，人大代表和政协委员纷