自行车中轴轴碗连接螺纹旋向变更.pdf

自行车B型中轴（见图1）轴碗与轴筒（车架中接头）的连接螺纹，一直是左边（里手）为右旋螺纹（正扣），右边（外手）为左旋螺纹（反扣）。所以人们把B型中轴称为正反扣中轴。连接螺纹采用正反扣的目的是为防止骑行中，轴碗与轴筒螺纹连接随中轴辊的转动而松动。实际上这样的螺纹旋向其效果与设计目的正好相反。下面对比进行一下简单的力学分析。
    先看一下简图（图2）一个简化的普通滚珠轴承。有内圈、钢珠、外圈，其中内圈可看作B型中轴的中轴辊，外圈相当于B型中轴的轴碗。

    假设我们先转动内圈，使其顺时针方向转动，用箭头Ⅰ表示（见图2）那么内圈将给钢珠一个摩擦力Q。在力Q的作用下钢珠产生一个滑动的趋势，那么外圈将给钢珠一个与滑动方向相反的静摩擦力F（见图2）。Q与F等值反向构成一个力偶，其力偶距为Q.d（d为钢珠直径）。在该力偶作用下钢珠逆时针转动（这种转动是绕钢珠质心的相对转动）。

    如前所述力F为外圈给钢珠的静摩擦力，根据力间的作用与反作用地关系，钢珠也必然要给外圈一个与力F等值反向的静摩擦力，设该力为F′如图2所示，在力F′的作用下外圈必产生方向为顺时针的转动趋势用箭头Ⅱ表示（见图2）该转动趋势与内圈的转动方向一致，均为顺时针。

    由此可知自行车B型中轴轴碗的转动趋势与中轴与中轴辊的转动方向也是一致的。

    [注：在上述分析中有①假设钢珠与内外圈之间为纯滚动②由于自行车骑行时中轴辊钢珠和轴碗相互间的挤压力远大于钢珠的重量，且由于钢珠的对称分布其重量对外圈的运动影响相互抵消。因此忽略了钢珠的重量]

    另外我们也可以做一个实验，方法如图3所示，拉动绳子使轴承内圈转动（转动方向用箭头Ⅰ表示），可以看到外圈的转动方向（用箭头Ⅱ表示）必然与内圈的转向一致。

    因此应用螺纹旋进（出）的判别方法，可知要使自行车B型中轴左右两个轴碗与轴筒的连接螺纹不松动，左边（里手）轴碗螺纹旋向应采用左旋螺纹（反扣），右边（外手）的螺纹旋向应采用右旋螺纹（正扣）

    在现实生活中B型中轴轴碗与轴筒的螺纹连接在骑行时松动现象时有发生。我认为如果采用左边（里手）的轴碗为左旋螺纹（反扣），右边（外手）的轴碗采用右旋螺纹（正扣），就完全可以避免上述松动现象，提高自行车的整体性能。