知识大全

知识大全

自行车轮子转动的原理是什么 自行车的运动原理图解

JEANNE

自行车轮子转动的原理是什么 自行车的运动原理图解

自行车的运动原理是什么

自行车的原理是通过人的脚对脚蹬施加力,从而通过曲柄带动链轮的转动,链轮又通过链条带动飞轮的转动,飞轮进而后轮转动.由于后轮与地面的摩擦力,使得后轮与地面不会相对滑动,而后轮在地面上滚动,整个车子就运动起来了.

通过对自行车的仔细的受力与动力学分析,可以发现,对于自行车来说,匀速运动是不存在的.就拿前轮来分析,由于轮子的对称性,前轮的质心在它的中心,而在运动中,自行车前轮必然会受到地面的阻力,这个力不过前轮的中心,也就是不过前轮的质心,而车架通过前轴对前轮的力必然会过质心,这样一来,前论受到的合外力矩必然不会为0,前轮不会匀速的转动.骑自行车的时候,脚也不是一直都在用力蹬脚蹬,当脚用力蹬脚蹬时,车子就会加速,当不太用力时,车子又会减速,实际的骑自行车的过程就是交替地加速减速.

自行车中的各个轮子尺寸不是随意的,除了从美观的角度考虑,还要受到物理规律的制约.现在从物理学的角度对自行车中的各个轮子尺寸作出分析.

假设脚蹬到中轴的距离为R1,链轮的半径为R2,飞轮的半径R3,后轮的半径为R4.脚蹬,曲柄,链轮的整体转动惯量为I1,飞轮,后轮的整体转动惯量I2.定义自行车速率与脚蹬速率的比值为速率效率.假设脚蹬的速率为V0

由脚蹬与链轮的角速度必须相等,飞轮与后轮的角速度必须相等,链轮与飞轮的苏联相等可以推出车子的速度V=V0*R2R4/R1R3 [1]

再假设地面给后轮的摩擦力为f,链条给后轮的作用力为f‘,人蹬脚蹬的力F.后轮的角加速度为B,前轮的角加速度为B‘

B*R3=B‘*R2

对脚蹬,曲柄,链轮的整体,

FR1- f‘R2=I1B’

对飞轮,后轮的整体,

f‘R3- f R4=I2B

解得;F= f*R2R4/R1R3+I1BR3/R1R2+I2BR2/R1R3

我们可以把它分成几个部分来考虑,克服地面摩擦的力f*R2R4/R1R3,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力I1BR3/R1R2,克服飞轮,后轮的转动惯量的力I2BR2/R1R3.

现利用控制变量的思路对自行车中的各个轮子尺寸进行讨论.

当其他量一定时,R1越大,克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力越小,但是速率效率就越小[即脚蹬的速率一定时,自行车的速率越小],而且R1越大时,I1就会越大,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力不一定会变小.

当其他量一定时,R2越大,速率效率就越大,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力越小,但是克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力就会越大.

当其他量一定时,R3越大,克服地面摩擦的力和克服飞轮,后轮的转动惯量的力就会越小,但是速率效率就越小,克服脚蹬,曲柄,链轮的转动惯量的力越大.

当其他量一定时,R4越大,速率效率就越大,但是克服地面摩擦的力越大.

综上所述,自行车中的各个轮子尺寸除了从美观的角度考虑,还要受到物理规律的制约

自行车工作原理是什么

自行车的原理

1、测量中的运用

在测量跑道的长度时,可运用自行车。如普通车轮的直径是0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率,即约2.33米或2.07米。然后,让车沿着跑道滚动,记下滚动的圈数,则跑道长为2.33n米或2.07n米。

2、力和运动的运用

⑴ 减小与增大摩擦。车的前轴、中轴及后轴均采用滚动以减小摩擦。为更进一步减少摩擦,人们常在这些部位加润滑剂。多处刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。而在刹车的同时,手用力握紧闸把,增大刹车皮对钢圈的压力,达到制止车轮滚动的目的。

⑵ 弹簧的减振作用。车的坐垫下安有许多根弹簧,利用它的缓冲作用,以减小振动。

3、压强知识的运用

⑴自行车车胎上刻有载重量。如车载重过量,则车胎受到压强太大而被压破。

⑵坐垫呈马鞍形,它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车不易感到疲劳。

4、简单机械知识的运用

自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆,可增大对刹车皮的拉力。自行车为了省力或省距离,还使用了轮轴:脚踏板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。

5、功和机械能的知识的运用

⑴ 根据功的原理:省力必定费距离。因此人们在上坡时,常骑“s”形路线就是这个道理。

⑵ 动能和重力势能的互相转化。如骑车上坡前,人们要加紧蹬几下,就容易上去些,这里是动能转化为势能。而骑车下坡,不用蹬,车速也越来越快,此为势能转化为动能。

⑶ 整体上自行车是费力机械,一般为省距离才骑自行车。顶风骑车比顶风行走艰难,就是因为骑车费的力被“放大”了。

6、前驱和后驱

⑴自行车属于后驱,即后轮驱动,前轮被动。

⑵自行车由于后驱,笔直骑过后的胎痕一条笔直,一条规则弯曲,笔直的为后轮胎痕,弯曲的为前轮胎痕。

扩展资料:

1、车架部件是构成自行车的基本结构体,也是自行车的骨架和主体,其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。

车架部件的结构形式有很多,但总体可以分为两大类:即男式车架和女式车架。

由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。

一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型。

2、外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。

外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车的外胎宽度特别宽,花纹较深也是适应越野山地用。

3、脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置,自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,然后由脚蹬轴转动曲柄,牙盘,中轴,链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。

因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。

脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能,可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。

4、前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。

转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。

前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件必须具有足够的强度等性质。

5、链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进。

链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。

6、飞轮:飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端,与链轮保持同一平面,并通过链条与链轮相连接,构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。

单级飞轮又称为单链轮片飞轮,主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。其单级飞轮工作原理:当向前踏动脚踏时,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含,飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。

当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。

多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。

参考资料来源:

百度百科-自行车

自行车的原理是什么?

自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统:

1、导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

2、驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、牙盘、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。

3、制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。

此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。

详细介绍自行车的结构原理及实际运用

自行车

·

简介

自行车,又称脚踏车或单车,是通常二轮的小型陆上车辆。一般以人骑上脚踩踏板驱动。英文bicycle的bi意指二而cycle意指轮。在中国大陆、台湾、新加坡,通常称为“自行车”或“脚踏车”,在香港、澳门则通常称为“自行车”。

很多国家和地区认为自行车是车辆,常常要求适当配备甚至是要向政府相关部门登记领取车牌后始得上路。有些地方要求夜间行车时自行车要使用车灯。中华人民共和国的交通法规将自行车列为一种非机动车。在香港,自行车属于“非机动车辆”,无须领有牌照,但在路上行驶时,须遵守和机动车辆一样的交通规则。

历史

1790年,有个法国人名叫西夫拉克,他特别爱动脑筋。有一天,他行走在巴黎的一条街道上,因为前一天下过雨,路上积了许多雨水,很不好走。突然,一辆四轮马车从身后滚滚而来,那条街比较狭窄,马车又很宽,西夫拉克躲来躲去幸而没有被车撞倒,还是被溅了一身泥巴和雨水。别人看见了,替他难过,还气得直骂,想喊那辆马车停下,讲理交涉。西夫拉克却喃喃地说:“别喊了,别喊了,让他们去吧。”马车走远了,他还呆呆地站在路边。他在想:路这么窄,行人又那么多,为什么不可以把马车的构造改一改呢应当把马车顺着切掉一半,四个车轮变成前后两个车轮……他这样一想,回家就动手进行设计。经过反复试验,于1791年第一架代步的“木马轮”小车造出来了。这辆小车有前后两个木质的车轮子,中间连着横梁,上面安了一个板凳,像一个玩具俱似的。由于车子还没有传动链条,靠骑车人双脚用力蹬地,小车才能慢慢地前进,而且车子上也无转向装置,只能直行,不会拐弯,出门骑一会儿就累得满身大汗。

刚刚出现的新东西总是不那么完善的。西夫拉克并不灰心,他继续想办法加以改进。可惜,不久他因病去世了。

1818年,在德国有个看林人名叫德莱斯,他每天从村东的这一片树林,走到村西的另一片树林,年年如此。他想:如果人坐在车子上,走走停停,随心所欲,不是很潇洒吗?德莱斯开始制作木轮车,样子跟西夫拉克的差不多。不过,在前轮上加了一个控制方向的车把子,可以改变前进的方向。但是骑车对依然要用两只脚,一下一下地蹬踩地面,才能推动车子向前滚动。当德莱斯骑车出门试验的时候,一路上遭到不少人的嘲笑。尽管如此,他还是十分喜欢自己创作的这架“可爱的小马崽”。

1840年,英格兰的铁匠麦克米伦,弄到了一辆破旧的“可爱的小马崽”。他在后轮的车轴上装上曲柄,再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来,并且前后轮都用铁制的,前轮大,后轮小。当骑车人踩动脚蹬,车子就会自行运动起未,向前跑去。这样一来,就使骑车人的双脚真正离开地面,以双脚的交替踩动变为轮子的滚动,大大地提高了行车速度。1842年,麦克米伦骑上这种车,一天跑了20公里,由于不小心,踩车的速度过快,撞倒了路上的一个小女孩,因此而被警察抓住,并处以罚款。其罪名是野蛮骑车。

1861年,法国的米肖父子,原本职业是马车修理匠,他们在前轮上安装了能转动的脚蹬板;车子的鞍座架在前轮上面,这样除非骑车的技术特别高超,否则就抓不稳车把,会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以“自行车”的雅名,并于1867年在巴黎博览会上展出,让观众大开眼界。

1869年,英国的雷诺看了法国的自行车之后,觉得车子太笨重了,开始琢磨如何把自行车做得轻巧一些。他采用钢丝辐条来拉紧车圈作为车轮;同时,利用细钢棒来制成车架,车子的前轮较大,后轮较小。从而使自行车自身的重量减小一些。从西夫拉克开始,一直到雷诺,他们制作的5种型式的自行车都与现代自行车的差别较大。

真正具有现代形式的自行车是在1874年诞生的。英国人罗松在这一年里,别出心裁地在自行车上装上了链条和链轮,用后轮的转动来推动车子前进。但仍然是前轮大,后轮小,看起来不够协调,不稳定。

1886年,英国的斯塔利,是一位机械工程师,从机械学,运动学的角度设计出了新的自行车样式,为自行车装上了前叉和车闸,前后轮的大小相同,以保持平衡,并用钢管制成了菱形车架,还首次使用了橡胶的车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构,还改制了许多生产自行车部件用的机床,为自行车的大量生产利推广应用开辟了宽阔的前景,因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。

1888年,爱尔兰的兽医邓洛普,从医治牛胃气膨胀中得到启示,他把家中花园里用来浇水的橡胶管粘成圆形,打足了气,装在自行车轮子上,前往参加骑自行车比赛,居然名列前茅,引起了人们极大的兴趣。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举,它增加了自行车的弹性,不会因路面不平而震动;同时大大地提高了行车速度,减少了车轮与路面的摩擦力。这样,就根本上改变了自行车的骑行性能,完善了自行车的使用功能。由此可知,从18世纪末叶起,一直到20世纪初期,自行车的发明和改进,经历了大约200年的时光,有许多人为之奋斗不息,才演变成现在这种骑行自如的样式。

自行车的发明

关于自行车的发明说法较多。

①我国是世界上发明自行车最早的国家。自行车的始祖是我国公元前五百多年的独轮车。清康熙年间(1662~1722年),黄履庄曾发明过自行车。《清朝野史大观》卷十一载:“黄履庄所制双轮小车一辆,长三尺余,可坐一人,不须推挽,能自行。行时,以手挽轴旁曲拐,则复行如初,随住随挽日足行八十里。”这就是世界上最早的自行车。

②自行车为西欧人所发明。公元1790年,法国人西夫拉克研制成木制自行车,无车把、脚蹬、链条。车的外形像一匹木马的脚下钉着两个车轮,两个轮子固定在一条线上。由于这辆自行车没有驱动装置和转向装置,座垫低,西夫拉克自己骑在车上,两脚着地,向后用力蹬,使车子沿直线前进。1817年,德国的冯?德莱斯男爵发明了一种能自由活动的车把,使他的自行车转变比较方便。1818年,德莱斯在英国申请了专利。1839年,英国一位工人K?麦克米伦首创了用曲轴机构驱动后轮的脚踏自行车,可使人在骑自行车时双足离开地面。1861年的一天,巴黎的马车和婴儿车制造商米肖父子修理德莱斯式自行车,修好后在坡道上试车时,感到这种车放脚很困难,于是对它进行了改进,在车的前轮上安上脚蹬曲轴,从而发明了米肖型自行车,不久这种自行车便开始大量生产。大概在1870年前后,法国的马执又制造了一种前面驱动轮大,后面从动轮小的自行车,这种车的运行效果较好。1890年后,英国的亨伯公司生产出一种用链条传动的、车为菱型的自行车,这种形式的自行车一直沿用至今。

③自行车为俄国人发明。1801年9月的一天,俄国农奴阿尔塔莫诺夫骑着自己制造的木制自行车,行驶2500公里,赶到莫斯科向沙皇来历山大一世献礼。阿尔塔莫诺夫制造的自行车与法国人西夫拉克制造的车较相似。亚历山大一世见到阿尔塔莫诺夫制造的自行车,当即下令取消了他的奴隶身份。

欧洲人早期千奇百怪的设计方法

世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。1817年,德国人德莱斯在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车。自行车问世后迅速成为当时欧洲人青睐的交通工具。19世纪一些欧洲人也构思出了一些理想的自行车图。

自行车发明的早期阶段,人们认为越大的轮子行驶的速度越快,两名男子骑着一辆车轮几乎为一人高的自行车。

在自行车的发明阶段,有些人并没有把自行车的两个轮子设计成前后放置,而是把两个轮子做成了左右放置,这种自行车的外形有些类似轮椅。

这是欧洲人早期设计的一种三轮自行车。三轮自行车的平衡能力更好,人们更容易学会骑乘三轮自行车。随着日后自行车技术的改进,三轮自行车逐渐发展成一种运货的交通工具。

这也是一款三轮自行车,不过设计人员将两个动力轮放在了车前部,一个辅助轮放在了车后部。人们在骑这种自行车时前方还可以做一名乘客。这种自行车与现代在后面可以带人的自行车设计理念正好相反。

组成

①车体部分:包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉合件等,是自行车的主体。

②传动部分:包括脚蹬、曲柄、链轮、链条、中轴和飞轮等,由人力踩动脚蹬,通过以上传动件带动车轮旋转,驱车前行。

③行动部分:即前后车轮、包括前后轴部件、辐条、轮辋(车圈)、轮胎等。

④安全装置:包括制动器(车闸)、车灯、车铃、反射装置等。

根据需要,还可增加一些附件,如支架、衣架、保险叉、挡泥板、气筒等。另外,装有变速机构的运动车、竞赛车、山地车等还装有变速控制器和前后拨链器等。

分类

根据用途可分为载重车、普通车、轻便车、运动车、竞赛车、山地车、特种车(如健身车、杂技车)等。

根据使用对象可以分为男车、女车和童车等。

根据车轮直径大小可以分为71厘米车、66厘米车、61厘米车等。

根据车架等主体部件的用材可以分为碳钢车、合金钢车、铝合金车等。

根据车架的结构可以分为杆叠车、可拆卸车和整体车等。

原理

自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统:

1、导向系统:由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。

2、驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。

3、制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。

此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。

部件

1、车架部件是构成自行车的基本结构体,也是自行车的骨架和主体,其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。

车架部件的结构形式有很多,但总体可以分为两大类:即男式车架和女式车架。

车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。

由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型

2、外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。

外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车的外胎宽度特别宽,花纹较深也是适应越野山地用。

3、脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置,自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,,然后由脚蹬轴转动曲柄,中轴,链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。

脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能,可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。

4、前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。

转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。

前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件必须具有足够的强度等性质。

5、链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进。

链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。

6、飞轮:飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端,与链轮保持同一平面,并通过链条与链轮相连接,构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。

单级飞轮又称为单链轮片飞轮,主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。

其单级飞轮工作原理:当向前踏动脚踏是,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含,飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。

当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,这时飞轮内齿产生相对滑动,由此将芯子压缩到芯子的槽口内,千斤又压缩了千斤簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时,千斤簧被压缩得最多,再稍微向前滑一点,千斤被千斤簧弹到齿根上,发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快,千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动,发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。

多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。

①车架和前叉组合件的冲击强度:有两个测定方法。一是落重冲击试验,将组合件垂直竖起,在前叉上方180mm处置一个22.5kg的重锤,在重锤的一次冲击下,组合件的永久变形不能超过40mm,并无肉眼能见的裂纹;二是跌落冲击试验,在组件的鞍座处放置70kg的重物,使其重心移至后轴垂直位置上,自由向前跌落,经过两次重复测试,不得有肉眼能见裂纹。另外,车架和前叉还需进行侧向荷重强度试验,其负荷重量按车型而有所不同。

②车把与前叉的装配牢固度:测定方法是车把装入前叉后,在车把横管(通常用试棒代替)上施加25N·m的力矩,车把不得转动。

③前、后车轮的强度:测定方法是将穿好辐条并经过校正的车轮夹紧平放,在其侧向施加178N的力,1分钟后,永久变形不得大于1.5mm。

④闸车制动性能:测试方法根据车辆的传动速比分为两种。一种是对行程5m或5m以上的自行车,规定试验车速为24km/h;另一种是对行程5m以下的车,车速为16km/h。制动性能有干态和模拟雨天的湿态两种。在规定的试验车速下,同时使用前、后闸,干态的制动距离不得大于5.5m,湿态的制动距离不得大于15m。

⑤安全装置:自行车要装有车铃或车灯,还要有反射器(俗称回光)。反射器是借机动车头灯或其他外来光源照射,反射出足够强度的光线,提醒对方注意,从而保护自身。反射器有前方、侧向和后方反射器 3种。前方的为白色,后方的为红色,前轮侧向的为白色或琥珀色,后轮侧向的为白色或红色,脚蹬为白色或琥珀色。

耐用性能 可分为内在和外表两个方面。内在的耐用性能要求保证一定的结构强度,要求对一些易磨损零件如前、中、后轴的挡碗、飞轮的齿片、链条心子和滚子以及脚闸的零件等,进行热处理渗碳淬火,以提高表面硬度。外表的耐用性能是通过电镀和涂装(油漆)防止腐蚀和增加外表美观。电镀是在车把、轮辋等原有金属表面上镀上铜、镍、铬或镍、镍、铬3层金属镀层,也可视资源情况和防锈性能要求选择其他镀层。对一些次要的小零件,则采用光亮镀锌工艺。涂装是采用高压静电的方法,对车架、前叉表面进行喷涂。油漆表面要丰满、绚丽,并具有一定的防锈性能和漆膜结合力。

发展趋势 由于各国生活水平的差异,使用自行车的目的各不相同,有些国家的骑行者以旅游、锻炼身体以及少年儿童体育运动为主要目的,一般使用多速车、越野车和山地车;有些国家的自行车主要作为交通工具,多使用轻便车和多速车。总的来说,自行车是朝着美、轻、牢、新、廉方向发展。美是造型美观、色彩鲜艳、华丽而不俗;轻是自重轻、骑行轻;牢是强度高;新是款式新、品种多;廉是成本低、竞争力强。

维护

自行车的润滑

自行车是量大面广的人力机械,润滑结构型式有滑动摩擦和滚动摩擦,有点摩擦和线摩擦,有流体润滑和边界润滑,有油润滑和脂润滑。

自行车的关键运动摩擦部位是中轴和前、后轴,都是使用滚珠轴承,用2号钙基润滑脂润滑。每次检修时都要将滚珠和珠槽及挡盖清洗干净,向珠槽内涂匀2号钙基润滑脂,沿轴周围摆满表面光滑完整滚圆并颗粒均匀,大小一致的专用滚珠(珠子),而后上好挡盖,切勿使尘土杂质混入。而后每一季度或半年向加油孔(有油孔的)或轴端滴2-5滴自行车润滑油,或40℃,粘度7-15mm2/s的低粘度润滑油。但在加油之前一定要清除加油孔或轴端附近的尘埃污物,以免造成磨损。一般用润滑脂润滑时不能混用润滑油,油与脂在一般情况下不能混合。但在自行车上是特殊情况,为简化设备而无脂嘴,只有补加润滑油,以改善润滑。

其次链条和齿轮盘的润滑,这里是滑动摩擦和滚动摩擦的混合摩擦,且大部分处于边界润滑状态,因而摩擦条件较苛刻,一定要用粘附性和润滑性较好的润滑油润滑,尤其大多数都是开放式,在尘埃较多的情况下工作的,对链条和齿轮盘的磨损严重,因而要根据情况随时(季度或半年)清洗干净,换用新油,最用用粘度较大的润滑油(40℃粘度10-20mm2/s),但一般也用和向三轴加的同样润滑油,这样较为方便。

正常骑乘使用

清洗车子:除了让你的车保持新车时的耀眼外,清洗车子也同时避免车架的锈蚀,而如果你在一场大雨中或泥泞中骑车,在骑完之后应尽快进行清洗的工作,洗车时要注意以下几点:如果车身上的污泥不多,或多是灰尘而已,可以使用抹布擦干净,或是用大毛刷刷干净。不可使用高压水柱来清除车身上的污泥,这方法虽然很有效率,但是可能将污水逼入轴承中,如此会造成轴承的损坏。在车身上污泥很多的情况下,应使用刷子以及肥皂水将污泥洗净后,用清水冲干净,再用布擦干。车一清洁干净后,记得检查烤漆是否有剥落,钢制车架烤漆剥落后会开始锈蚀,铝合金或碳纤维以及钛合金车架则不会锈蚀,只会影响美观。在使用水洗过车子后,记得链条要擦干,并重新上油。

检查刹车皮:将刹车皮上的杂物加以清除,以保证其刹车力,若其磨耗已很严重,则须更新。

将线管重新上油:如果刹车或变速的动作不良,可能是内外线的摩擦过大,将外线由止管的部位取下,把内线涂布黄油,再重新装回,如果如此后动作仍然不顺,则考虑更换内外线管。

链条上油:将链条上滴上润滑油之后,约十分钟之后,将链条外侧的油擦干净,链条只要内部动作的部份有油就够了,外部多馀的润滑油会黏住灰尘,增加清洁的麻烦,因此最好擦干净。另外,如果使用喷罐式的润滑油,记得在上完油后,把滴到其他部位的油擦干净。

中期定期维护

检查链条:链条在长期使用后会发生拉长的情况,链条的节距为0.5英寸,测量24节链条,长度应为12英寸,若其长度已经超过正常长度1/8寸,则应更换链条。

清洗链条:如果你的链条内部有许多的油泥,也许该清洗了,清洗链条可以使用洗链器,或是把链条拆下,找一个容器,装满溶剂油,置入链条后,摇晃使其洗净,最后取出晾干上油。

检查飞轮及大齿盘:若更新链条后,如果飞轮会有跳齿的情况,则更新飞轮,若大齿盘的齿磨耗甚大,产生卡链的情况,也应更换,检查大齿盘的固定螺丝,若松动则须重新锁紧。

检查轮圈:检查气嘴孔及钢丝孔附近,是否有细微的裂痕产生,若有裂痕,则尽快更换轮圈,将轮子抬起,旋转轮子,观察轮圈是否会摩擦到刹车皮,如果会,则须重新调整轮圈。

检查钢丝:检查前后轮的钢丝是否有断裂的情形,若有则更换之,换钢丝后须重调轮圈,调整轮圈时,观察轮圈偏摆的方向,如向右偏,则将轮圈该处附近的右侧钢丝放松,左侧锁紧,向左偏则反之,轮圈左右的偏摆幅度应小于2mm。

检查车手:检查车手是否在车祸中发生变形,是否在立管锁紧的部位产生裂痕,如果是,则更新车手。

检查座垫及座垫杆:取下座垫杆,检查是否有变形或裂痕,若无则上一层薄黄油后装回,检查座垫是否有损伤,底下的支架是否完好,如果有问题,则加以更换。

长期定期维护

检查花鼓:取下前后轮,检查钢丝孔附近是否有裂痕,如有则马上更换,用手转动花鼓轴看看,再加以上下摇晃,如有感到间隙,或是非常的松动,则将花鼓轴分解,将内部的油清理干净,再重新装入新的黄油,把花鼓轴重新组合,记得调整轴承应调至轴可顺畅转动,但不会有上下摇晃的间隙。

检查中天心:取下链条,抓住曲柄左右摇晃,如有晃动,锁紧固定螺丝,若还会晃动,则须调整天心轴承;将耳朵贴座垫上,旋转曲柄,听到的声音应是“呼-呼”很顺畅的声音,如果听到嘎拉嘎拉或其他的怪声,则表示轴承已损坏,应更换中天心。

检查踏板:拆下踏板,使用15mm的开口扳手,注意左边的踏板是左牙的,拆时不要拆错,踏板轴承不太须要调整,但仍须加以检查,如果使用的是卡式踏板,则检查其机构动作是否正常,并上油润滑。检查变速器:检查变速器的各个动作部位是否会晃动,如果会,表示变速器的磨损已相当严重,应该更换了,如果不会则在动作部位上油润滑。

避震器保养:油压避震前车腕应该拆卸,更换新的避震油,优利胶形式的则检查优利胶是否已有裂痕或变形,如有的话则更新之,避震器的维修,应洽询原购买厂商进行之。

检查车架:检查所有烤漆,如有锈蚀状态至车架穿孔,则须更换车架,如果车架受到冲击发生变形,则也应更换。

更新所有内外线管:所有的线管经过长时间的使用,已经磨损,因此建议加以更换,以维持其性能表现。

野外紧急修复

当在野外骑车时,车子发生了故障,使得你必须走路回家,实在是非常扫兴的事情,因此为了避免这种情况,出去骑车时千万记得要带着工具,不要认为意外不会发生,有备无患总是好的。以下介绍在野外常见到的故障状况以及修复的方法:

爆胎:这是常常发生的事情,发生爆胎时,拆下轮子,用拆胎杆卸开外胎,取下内胎,如果有携带备胎,那么直接装上备胎即可,如无备胎,便须要补胎了,补胎时先找出破洞,用砂纸或粗糙的东西将破洞附近略为研磨后,涂上补胎胶,稍待等其接近半干时,将补胎片贴上,加以压牢,然后打气检查是否还会漏气,最后装回内外胎,将气打足即可。

怎样选购自行车

选择自行车的主要是一看是不是好的车架,二看是不是好的零件组成,三看组装技术好不好。将这三个因素科学地加以组合后,才能算是一辆好的自行车。

一、车架:

1.车架是什么?

车架相当于人的骨架、有了车架才能装上各种自行车零件。车架由铁、铝合金等材料组成、根据管材的长短构成的角度等影响整体自行车的特性。比如,直线骑行较好的自行车、易转的自行车、骑行舒畅的自行车等,决定这些因素的很多都来自于车架。

2.怎样才能算是好车架?

轻、牢、弹性好等是车架追求的目标之一,为了达到这个目标,还要看各个车架生产厂家的工艺。如设计的车架是否根据材料的强度和特点来设计、焊接工艺是否成熟。这些都直接影响到车架的外观、强度和弹性。还有较重要的就是喷漆,好的车架喷漆均匀,而且喷3-4层的漆。别小看喷漆,好的喷漆可使自行车容易保养、不易生锈。如果使用不符合以上要求的车架来装车的话、就有可能生产出不能直线骑行或不易转弯的自行车,或很快就退的自行车。

3.车架是由哪些材料组成的?

最多的是铁车架,但是,铁车架也分成铬钼钢、高强钢、普通钢等在铁中加入其它万分的车架,加入了这些其它成分后,可以做成比如较薄的管材,使得整体车架变轻。最近,在不减低强度的基础上,出现了采用铁以外的材料的车架,比如铝合金材料。以自行车比赛中有使用钛金属炭纤维材料的车架。

自行车的物理原理

1、摩擦方面

(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹,增大接触面粗糙程度,增大摩擦力。

(2)车轴处经常上一些润滑油,以减小接触面粗糙程度,来减小摩擦力。

(3)所有车轴处均有滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦,来减小摩擦,转动方便。

(4)刹车时,需要纂紧刹车把,以增大刹车块与车圈之间的压力,从而增大摩擦力,

(5)紧蹬自行车前进时,后轮受到的摩擦力方向向前,是自行车前进的动力,前轮受到的摩擦力方向向后,是自行车前进的阻力;

自行车靠惯性前进时,前后轮受到的摩擦力方向均向后,这两个力均是自行车前进的阻力。

2、压强方面

(1)一般情况下,充足气的自行车轮胎着地面积大约为

S=2×10Cm×5cm=100×cm2,当一普通的成年人骑自行车前进时,自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N,可以计算出自行车对地面的压强为6。5×104Pa。

(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈,来增大受力面积,以减小压强。

(3)自行车的脚踏板做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对脚的压强,

(4)自行车的内胎要充够足量的气体,在气体的体积、温度一定时,气体的质量越大,压强越大。

(5)自行车的车座做得扁而平,来增大受力面积,以减小它对身体的压强。

3、轮轴方面

(1)自行车的车把相当于一个轮轴,车把相当于轮,前轴为轴,是一个省力杠杆,如图3所示。

(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴,实质为一个省力杠杆。

(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。

4、杠杆方面

自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。

5、惯性方面

(1)当人骑自行车前进时,停止蹬自行车后,自行车仍然向前走,是由于它有惯性。

(2)当人骑自行车前进时,若遇到紧急情况,一般情况下要先捏紧后刹车,然后再捏紧前刹车,或者前后一起捏紧,这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。

6、能量转化方面

(1)当人骑自行车下坡时,速度越来越快,是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。

(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下,目的是增大速度,来增大人和自行车的动能,这样上坡时动能转化为重力势能,能上得更高一些。

(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧,在它弹起时,弹簧的弹性势能转化为动能,车梯自动弹起。

7、声学方面

自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动,而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的。

8、齿轮传动方面

线速度和角速度的关系,如图5所示,设齿轮边缘的线速度为v ,齿轮的半径为R,齿轮转动的角速度为ω,则有v = ωR。

二、热学知识

在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足,是为了防止自行车爆胎,因为对于质量、体积一定的气体,当温度越高,压强越大,当压强达到一定程度时,若超过了轮胎的承受能力,就会发生爆胎的情况。

三、光学知识

在日常生活中,自行车的后面都装有一个反光镜,它的设计很巧妙,组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角,用其内表面作为反射面,这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时,它都能把光“反向射回”,当光线射向反光镜时,会使后面的人很容易看到。在夜间,当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上,无论入射方向如何,反射光都能反射到汽车上,其光强远大于一般的漫反射光,就如发光的红灯,足以让汽车的司机观察到。

四、电学方面

在有些自行车上装有小型的发电装置,它利用摩擦转动,就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样,发出的电能供给车灯工作,起到一定的照明作用。

标签: 原理 自行车