淺析運(yùn)動自行車制造歷史衍變

任瑞星 李淵

（中國消防救援學(xué)院 北京 102202）

自行車起源于西方，至今已有200 余年歷史，而運(yùn)動自行車有別于代步用的普通自行車，約有百余年的歷史，主要包括公路自行車、山地自行車和休閑自行車。在英、美、德、日等國家的引領(lǐng)下，從選材與制造加工、運(yùn)動自行車工業(yè)設(shè)計(jì)、人體適應(yīng)性的優(yōu)化到企業(yè)、國家文化的滲透，運(yùn)動自行車自一開始單一的技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在的與多方面融合發(fā)展。通過經(jīng)濟(jì)全球化的驅(qū)動,運(yùn)動自行車的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)加工、營銷也得到了全球化分工，逐步改變了由過去少數(shù)國家壟斷的局面,運(yùn)動自行車的發(fā)展開始朝多樣化衍變，在新時(shí)代背景下更好的服務(wù)于大眾。

1、運(yùn)動自行車出現(xiàn)的文化價(jià)值

運(yùn)動自行車的出現(xiàn)標(biāo)志著自行車這一工具正式轉(zhuǎn)化為體育器材，并為自行車運(yùn)動提供了發(fā)展的起點(diǎn)；其既是一種體現(xiàn)體育文化的方式，也是自行車運(yùn)動文化的物質(zhì)載體。運(yùn)動自行車的誕生衍生出了安全、力學(xué)、美學(xué)等文化價(jià)值。

1.1、安全價(jià)值

運(yùn)動自行車相較于其他類型的自行車，首先提高了其安全性能，安全價(jià)值是其核心內(nèi)容之一。從19 世紀(jì)70 年代英、法兩國舉行從巴黎到里昂的自行車賽時(shí)所用的最早的公路自行車到現(xiàn)代競技體育的專業(yè)運(yùn)動自行車,安全價(jià)值主要體現(xiàn)在運(yùn)動自行車所使用的材料科學(xué)與制作技術(shù)科學(xué)的有機(jī)統(tǒng)一。車身材料在大幅減輕重量的同時(shí)保證了其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，與人體接觸的車座、車把也采用舒適的材料。輪胎的耐磨性也大幅提升，即使是在相對惡劣的環(huán)境中也能防止因爆胎而導(dǎo)致的危險(xiǎn)事故。這是確保運(yùn)動者自身安全、順利開展運(yùn)動的根本性安全價(jià)值之一。

1.2、力學(xué)價(jià)值

自行車運(yùn)動，其技術(shù)技能、運(yùn)動過程與運(yùn)動結(jié)果，都是力學(xué)過程與力學(xué)變化結(jié)果的統(tǒng)一，也是運(yùn)動自行車的結(jié)構(gòu)力學(xué)、摩擦力學(xué)與反作用力學(xué)的文化統(tǒng)一。運(yùn)動自行車隨著這項(xiàng)運(yùn)動的發(fā)展，不斷被改進(jìn)創(chuàng)新。如輕量化運(yùn)動自行車可以有效地減輕車身重量，從而減少運(yùn)動者的負(fù)荷。在減輕車身重量的同時(shí)，運(yùn)動自行車的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也更加合理，即使出現(xiàn)較大顛簸，車身整體也會較為穩(wěn)定。運(yùn)動者在騎行時(shí)的姿勢也由過去重心偏后逐步隨著運(yùn)動自行車結(jié)構(gòu)的變化向前偏移，更有利于減小風(fēng)阻與高速前進(jìn)。運(yùn)動自行車輪胎按照力學(xué)原理去設(shè)計(jì)紋路，有效增加了與地面的摩擦力。

1.3、美學(xué)價(jià)值

運(yùn)動自行車作為服務(wù)于人類自行車運(yùn)動必須的物質(zhì)條件，不論是自行車本身，還是和運(yùn)動者融為一體都具有特定美學(xué)意義。首先是運(yùn)動自行車本身的美學(xué)價(jià)值，包括運(yùn)動自行車的造型美、花色美、結(jié)構(gòu)美等，這些美能有效地激發(fā)運(yùn)動者參與的熱情，給予積極的心理暗示，從而推動運(yùn)動者盡可能地正常發(fā)揮甚至超常發(fā)揮；其次是運(yùn)動自行車和運(yùn)動環(huán)境統(tǒng)一的美學(xué)價(jià)值，包括和運(yùn)動場地、運(yùn)動項(xiàng)目的統(tǒng)一美，不同的自行車運(yùn)動項(xiàng)目需要不同的場地，同樣也需要不同性能的運(yùn)動自行車來支持運(yùn)動的科學(xué)開展，以此來營造積極的運(yùn)動氛圍,尤其是具有不同造型和花色的運(yùn)動自行車，會與場地形成相得益彰的動態(tài)美；最后是運(yùn)動自行車與運(yùn)動者統(tǒng)一的美學(xué)價(jià)值，包括和運(yùn)動員的身材比例統(tǒng)一，運(yùn)動者的服裝統(tǒng)一等，在統(tǒng)一性與協(xié)調(diào)性中達(dá)成某種整體效果的美，例如運(yùn)動自行車與運(yùn)動服顏色搭配的美等。

2、運(yùn)動自行車不斷創(chuàng)新的制造技術(shù)衍變

從運(yùn)動自行車的發(fā)展歷程來看，推動運(yùn)動自行車持續(xù)的發(fā)展與材料學(xué)進(jìn)步和社會制作工藝的發(fā)展有直接的關(guān)聯(lián)?？梢哉f運(yùn)動自行車制造技術(shù)的不斷衍變是運(yùn)動自行車行業(yè)的內(nèi)在規(guī)律，也是相關(guān)的配套學(xué)科與工業(yè)發(fā)展的客觀帶動。

2.1、材料的衍變

首先是材料在不斷探索中的變遷。從200 多年前希布拉克用木材發(fā)明的運(yùn)動自行車伊始，運(yùn)動自行車制造的主要材料經(jīng)歷了由木制材料到鋼鐵材料再到后來的鈦合金、鋁合金、鎂合金、鈧合金以及碳纖維等材料的衍變，每一次的變化都是在不同社會發(fā)展之下的歷史規(guī)律結(jié)果。通過對運(yùn)動自行車制造歷史衍變的總結(jié)分析，得出推動的兩種動因：一個(gè)動因是社會科技的發(fā)展，在材料學(xué)、力學(xué)、工程學(xué)等學(xué)科發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造了諸多新材料的推動下，通過對過去制造運(yùn)動自行車的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合科學(xué)化、時(shí)尚化、人性化和舒適性、環(huán)保性、時(shí)代性，從而不斷選擇出最適合的材料。例如，在20 世紀(jì)80 年代法國的Look 公司所推出的KG-196 車架率先使用了碳纖維，還有1988 年捷安特公司推出的碳纖維運(yùn)動自行車，一上市就馬上改變了全球的運(yùn)動自行車市場；另一個(gè)動因是消費(fèi)者的反饋，消費(fèi)者將對不同材料、不同設(shè)計(jì)樣式的運(yùn)動自行車的使用感受以及在一段時(shí)間后運(yùn)動自行車清洗和老化等情況向運(yùn)動自行車制造商的反饋，促使制造商去選擇更優(yōu)的材料。例如鎂合金在兼顧高強(qiáng)度與低密度的同時(shí)還具備良好的變形能力，因此，在運(yùn)動自行車與人體接觸的部分選擇鎂合金可以有效地提高舒適程度；

然后是選材的多樣化。在氣候不同、地質(zhì)條件不同、文化背景不同以及性別年齡不同等多種原因下，運(yùn)動自行車制作的選材也有著各自的不同，也因此導(dǎo)致了選材的多樣化。依據(jù)當(dāng)前運(yùn)動自行車車架其中幾類材料來看：（1）通過改變鋼的成分以及深入加工來增加強(qiáng)度和減少重量，鋼材料因其工藝完善、焊接性好和價(jià)格較低成為在路況好、性價(jià)比高的通勤類運(yùn)動自行車的大多選擇；（2）以鋁為主要原料通過與其他金屬合金化之后制作的鋁合金運(yùn)動自行車具有密度小、耐腐蝕等特點(diǎn)，這類運(yùn)動自行車適合那些架構(gòu)大、日常復(fù)雜的環(huán)境，目前市面上大多山地運(yùn)動自行車車架都是鋁合金制成；（3）鈦合金及碳纖維復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度等優(yōu)異特性，常用在航空航天等領(lǐng)域，以此制作的運(yùn)動自行車可以大幅減少運(yùn)動自行車重量，增加運(yùn)動自行車的剛度，故而對速度要求較高，尤其是競技運(yùn)動自行車皆采用此類材料。

就目前來看，由于各類材料各有所長，各零件的要求也有所不同，因此很多運(yùn)動自行車都是由多種材料組合而成，運(yùn)動自行車的選材也由單一材料向多種材料組合衍變。

2.2、制作工藝衍變

運(yùn)動自行車制造的材料實(shí)際上生產(chǎn)商都具備，關(guān)鍵是運(yùn)動自行車的制作工藝能否把各種材料轉(zhuǎn)化為運(yùn)動自行車所需要的物件。運(yùn)動自行車制作工藝的衍變可分兩個(gè)階段：工業(yè)革命前的手工衍變與之后工業(yè)化衍變。

（1）手工衍變：運(yùn)動自行車在工業(yè)革命以前和普通的手工業(yè)一樣都是通過手工技藝來完成制作。手工衍變主要包括三個(gè)方面：①運(yùn)動自行車結(jié)構(gòu)的手工制作衍變，包括運(yùn)動自行車車架的結(jié)構(gòu)與制作、運(yùn)動自行車車座樣式與位置設(shè)計(jì)、運(yùn)動自行車材料的選擇等，這些都是通過具有創(chuàng)新力的人逐漸摸索設(shè)計(jì)，推動運(yùn)動自行車工藝的發(fā)展進(jìn)步；②輪胎制作技術(shù)衍變是運(yùn)動自行車速度、穩(wěn)定性、舒適性的重要影響因素之一，輪胎數(shù)量的多少、輪胎大小的尺寸、輪胎材質(zhì)的選擇和充氣輪胎的使用等都影響了運(yùn)動自行車的發(fā)展歷程；③腳蹬制作的衍變。從希布拉克初始腳在地面走動，到米喬克斯在前輪加上腳蹬，最后通過鏈條將腳蹬和軸承連接。隨著腳蹬制作工藝的衍變，運(yùn)動自行車在速度與省力方面得到了逐步的提升。隨著對運(yùn)動自行車材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝的的手工技藝衍變，現(xiàn)代運(yùn)動自行車已基本成型，為工業(yè)革命后運(yùn)動自行車的工業(yè)化做好了前期的積累和準(zhǔn)備；

（2）工業(yè)化衍變：運(yùn)動自行車制造的工業(yè)化衍變離不開工業(yè)革命的推動，尤其是第二次工業(yè)革命所帶來的科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為運(yùn)動自行車的大批量、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了支持。運(yùn)動自行車產(chǎn)業(yè)化的衍變可分以下四個(gè)階段：①起步萌生階段，從1886 年英國的斯塔利改制運(yùn)動自行車部件所使用的機(jī)床開始，運(yùn)動自行車在工業(yè)革命的推動下開始了大量生產(chǎn)和推廣；②品牌化階段，在進(jìn)入20 世紀(jì)之后，萌發(fā)了一些運(yùn)動自行車廠商向品牌化衍變，例如1899 年日本的FUJIBIKE 等品牌的運(yùn)動自行車廠商開始創(chuàng)立并逐步地壯大；③工業(yè)化階段，二戰(zhàn)結(jié)束后到21 世紀(jì)以前是運(yùn)動自行車創(chuàng)新和生產(chǎn)的快速發(fā)展階段，在西方發(fā)達(dá)國家的引領(lǐng)推動下，運(yùn)動自行車工業(yè)化走向成熟，研發(fā)和制造一體化發(fā)展，運(yùn)動自行車在全球范圍內(nèi)得到了大范圍、全方位的普及；④產(chǎn)業(yè)化階段，進(jìn)入21 世紀(jì)至今，在制造運(yùn)動自行車的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動自行車向舒適性、環(huán)保性、智能性和美觀性等特征的轉(zhuǎn)化，根據(jù)運(yùn)動自行車用處的不同向運(yùn)動競賽、大眾休閑、健身娛樂的分類，促使著產(chǎn)業(yè)化的衍變。

2.3、文化元素融入技術(shù)的衍變

運(yùn)動自行車自發(fā)明之日起就是各類因素有機(jī)統(tǒng)一的結(jié)合物，其中一個(gè)因素便是文化元素的融入，可分為企業(yè)文化的融入和國家文化的融入。企業(yè)作為運(yùn)動自行車研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的第一者，企業(yè)將其文化不可避免地、主動地融入自己所生產(chǎn)的運(yùn)動自行車當(dāng)中。企業(yè)的文化引領(lǐng)著企業(yè)的發(fā)展，同時(shí)也引領(lǐng)著技術(shù)的升級。例如，捷安特（中國）公司“求新、求異、求變、不斷改善、變革創(chuàng)新”的發(fā)展理念。以科技、時(shí)尚、人性為主題設(shè)計(jì)的運(yùn)動自行車，將企業(yè)文化融入到了所生產(chǎn)的商品之中，融入到了運(yùn)動自行車技術(shù)的創(chuàng)新之中，促進(jìn)了運(yùn)動自行車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。企業(yè)品牌對消費(fèi)者的行為會產(chǎn)生關(guān)鍵的影響。優(yōu)秀的文化元素的融入可以使得消費(fèi)者產(chǎn)生對品牌的依賴，增加消費(fèi)者的忠誠度，文化的融入對運(yùn)動自行車的進(jìn)步有積極的影響。

在運(yùn)動自行車文化融入的過程中，生產(chǎn)廠商所在的國家對應(yīng)的文化是其融入最基本的導(dǎo)向。企業(yè)根據(jù)自己發(fā)展的需要同國家文化有機(jī)結(jié)合，改造運(yùn)動自行車的性能、外觀等，研發(fā)出具有民族特點(diǎn)的運(yùn)動自行車，滿足國家文化的需求。例如，在日本由于人口密度大、生活節(jié)奏快、效率要求高等特點(diǎn)，衍變出日本的運(yùn)動自行車不同于歐美山地車一類而是多為車前有車筐、車后有后貨架的“女士運(yùn)動自行車”，這類運(yùn)動自行車不僅可以滿足日本民眾日常的使用，還體現(xiàn)了其“謙遜、忍耐”的民族文化。

3、推動運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的因素分析

推動運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的因素包括運(yùn)動自行車是人們出行時(shí)便捷的工具，還有體育的發(fā)展、大眾休閑運(yùn)動的需要等。在不同的國家、不同的地域的環(huán)境下催生出了不同的運(yùn)動自行車企業(yè)，運(yùn)動自行車技術(shù)的衍變也因此變得多樣。

3.1、文化因素——國家文化價(jià)值的體現(xiàn)

運(yùn)動自行車技術(shù)的衍變的文化影響因素有許多，在這里分為三種：（1）外觀文化影響，運(yùn)動自行車的結(jié)構(gòu)、顏色、圖案等外觀都會受到國家民族文化的影響。全球各地風(fēng)格各異、色彩造型獨(dú)特的運(yùn)動自行車外觀就是對美感的不同認(rèn)知；（2）功能文化導(dǎo)向，力學(xué)、工程學(xué)、材料學(xué)等學(xué)科應(yīng)用于運(yùn)動自行車技術(shù)中，能讓使用者在完成騎行的過程中感受到文化的引導(dǎo)，如山地運(yùn)動自行車興起于美國，至今已經(jīng)是世界運(yùn)動自行車的主流，正是美國人民喜愛粗獷的這種文化造就了這一衍變；（3）企業(yè)營銷文化，市場與消費(fèi)者的需求都對運(yùn)動自行車生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生了影響。在市場全球化背景下，跨國生產(chǎn)企業(yè)為了更好地營銷，會對購買人群的民族文化進(jìn)行適應(yīng)，這也是運(yùn)動自行車文化價(jià)值的底蘊(yùn)。

3.2、體育因素——體育和健康意識的驅(qū)動

體育也是推動運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的主要因素之一。首先是運(yùn)動自行車體育項(xiàng)目的發(fā)展，包括奧運(yùn)會運(yùn)動自行車比賽以及各國各地區(qū)環(huán)國、環(huán)島、環(huán)湖比賽的推動，不同的運(yùn)動自行車項(xiàng)目催生出了不同運(yùn)動自行車的研發(fā)與應(yīng)用，很多材料和結(jié)構(gòu)的衍變正是在比賽中首次出現(xiàn)的，像碳纖維的車架的設(shè)計(jì)開始是服務(wù)于競技比賽的；其次還有體育觀念的的推動，在經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展，生活保障不斷提升以及大眾體育發(fā)展和終身體育意識普及之下，全世界各地的體育健康運(yùn)動也迅速發(fā)展，具有各種功能的運(yùn)動自行車也應(yīng)運(yùn)而生，包括健身功率運(yùn)動自行車、城市休閑運(yùn)動自行車、攀爬車等，正是體育的發(fā)展帶動了運(yùn)動自行車技術(shù)的創(chuàng)新。

3.3、科技因素——國家綜合實(shí)力的反映

運(yùn)動自行車技術(shù)的衍變實(shí)際上是融合在科學(xué)技術(shù)衍變之中的，科技的進(jìn)步對運(yùn)動自行車的發(fā)展產(chǎn)生了極其深遠(yuǎn)的影響。首先是對運(yùn)動自行車的材料制造的影響，不同材料與運(yùn)動自行車零件的創(chuàng)新性改進(jìn)。包括材料質(zhì)量的減輕、強(qiáng)度的增加、外形結(jié)構(gòu)的力學(xué)設(shè)計(jì)以及環(huán)保的提高。如Shimano 公司在20 世紀(jì)70 年代所開發(fā)的機(jī)械碟剎，大大提升了運(yùn)動自行車剎車的速度。當(dāng)今碟剎系統(tǒng)已經(jīng)采用液壓傳導(dǎo)，并開發(fā)出了適合運(yùn)動自行車整車制動系統(tǒng)，每輛生產(chǎn)時(shí)間僅需40s；其次是運(yùn)動自行車制造和設(shè)計(jì)創(chuàng)新的影響。運(yùn)動自行車車架的焊接技術(shù)、車座的制造技術(shù)、變速器制作的技術(shù)、避震器制作技術(shù)等等都在快速發(fā)展的科技推動下實(shí)現(xiàn)了一次次質(zhì)變；再次，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件廣泛地進(jìn)入各行業(yè)，包括運(yùn)動自行車行業(yè)的專業(yè)化應(yīng)用，這些都為運(yùn)動自行車的高速發(fā)展?fàn)I造了良好的環(huán)境。如李浩在《運(yùn)動自行車后三角車架智能焊接生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與仿真》一文中采用Process Simulate 軟件對運(yùn)動自行車的生產(chǎn)線進(jìn)行了優(yōu)化，讓整個(gè)生產(chǎn)更加的流暢，同時(shí)可以降低成本、提高生產(chǎn)效率以及改善焊接的質(zhì)量。

4、因素作用分析

文化因素是運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的價(jià)值引領(lǐng)，隨著經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，包括環(huán)境保護(hù)、體育健康、審美造型等文化元素被人們在消費(fèi)時(shí)所關(guān)注起來，不同的消費(fèi)群體產(chǎn)生不同層次的運(yùn)動自行車文化消費(fèi)理念，促使運(yùn)動自行車的創(chuàng)新、制造、產(chǎn)業(yè)等發(fā)展朝著更加多元、智能與環(huán)保的方向發(fā)展，加之企業(yè)文化、民族文化、國家文化、體育文化與運(yùn)動自行車文化的融合，共同推動著運(yùn)動自行車及其運(yùn)動項(xiàng)目的發(fā)展。

體育因素是運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的重要動力。有著各式各樣體育需求的人們會依據(jù)自己的需要對不同的體育項(xiàng)目，不同的環(huán)境，不同的形式提出不同的要求，因此對運(yùn)動自行車及其類別的要求也會多元，根據(jù)這些不同的要求生產(chǎn)廠商會生產(chǎn)出相應(yīng)的運(yùn)動自行車來滿足市場，進(jìn)而推動運(yùn)動自行車向著多元化、個(gè)性化的方向不斷發(fā)展。

科技因素是運(yùn)動自行車技術(shù)衍變的根本動因，科學(xué)技術(shù)所造就的材料基礎(chǔ)、技術(shù)和技能基礎(chǔ)為運(yùn)動自行車的材料、設(shè)計(jì)、制造的創(chuàng)新提供了最基本的環(huán)境。不同企業(yè)、不同國家研發(fā)為全球運(yùn)動自行車市場注入了多元化、民族化因素，生產(chǎn)設(shè)備的創(chuàng)新、專利研發(fā)的推動以及信息化的應(yīng)用為運(yùn)動自行車大規(guī)模同質(zhì)批量現(xiàn)代化生產(chǎn)提供了條件，使之成為了現(xiàn)實(shí)。

5、結(jié)語

技術(shù)衍變是運(yùn)動自行車歷史的變遷，在文化因素、體育因素以及科技因素等的綜合影響之下，各個(gè)因素共同推動著運(yùn)動自行車向著省力、低碳環(huán)保、舒適與時(shí)尚的方向不斷發(fā)展。不僅滿足了人們?nèi)粘Ｍㄇ诘男枰€滿足了競技體育、休閑健身的需要，為大眾健身、終身體育提供了平臺。在未來，相信運(yùn)動自行車會繼續(xù)跟隨著社會的發(fā)展，更好地服務(wù)大眾。