自行车研究论文

上海市闵行中学创造教育科学技术研究性学习课题
关于国内城市普通二轮自行车的研究
上海市闵行中学高一（5）班张佳凯
设想与选题的由来
自行车是一种非常便捷有用的短距离个人交通工具，它已有200多年历史了。

早在1890年，荷兰就修建了世界上第一条自行车专用车道，被世界上公认为自行车王国。

目前中国是世界上使用自行车人数最多的国家，也是使用范围最广的国家。

拥有１亿辆以上的自行车，约占世界自行车总量的１/4。

在目前私人汽车尚未大范围普及的情况下，自行车仍然是我国大多数百姓首选的代步工具。

正由于自行车在我国以及整个世界的广泛使用，使得这一制造行业发展迅捷，产品也不断更新换代。

在我们国家的城市里，主要使用这两大类自行车：第一类是传统式自行车，主要特征是弯曲着的手柄；第二类是山地（仿山地）式自行车，主要特征是一字式的手柄。

另外，年长者多用第一类自行车，而年轻者则大多喜欢用第二类自行车了。

但是，生活的经验告诉我们：不管那一类自行车总存在着这样那样的缺点，比如传统车较笨重，山地（仿山地）车较不稳定等等等等。

我们也正因为存在着某些不合理因素及隐患也常常发生交通事故（特别针对双方都骑自行车的情况下），有情节较轻的，也有较重的。

虽然说：“矛盾是无处不在，无时不有的；矛盾存在与每一事物中”但我们力求解决现有的问题。

我们也就应该设计出更加趋向合理的更新式的自行车。

课题研究目的
创造精神和创造实践能力的培养目标要求我们在创造性学习和实践中运用所学知识创造性地解决具体问题，使问题能得到更为妥协地解决。

我所选择的课题是“自行车优化设计”，我选择在自行车更好地被人们使用这一专题，我认识到：自行车的一些问题虽然一时不能完全解决，但通过研究能改善某些问题的。

所以我设计出优化方案，使自行车更美观，实用，安全，轻便，价廉。

研究对象
城市中普通的双轮自行车
研究方法
１. 进行两类自行车的比较分析。

2 . 挖掘新问题。

研究过程
１. 进行两类自行车的比较分析。

(主要因素)
重量以及牢固性
传统型自行车所用的较低成本的钢管要比山地（仿山地）型的粗重，链条和大齿轮都由两块外壳（模板）保护，又添了不少重量，而山地（仿山地）型在此就显示出它的优越性了：山地（仿山地）型自行车用的是新型轻质（合金）中空型材料，且除去了笨重的两块外壳，分量也就减轻了许多。

传统型自行车由于材料厚重，牢固性也响应增加。

山地（仿山地）型自行车用的由于是新型材料，牢固度很乐观，碳纤维材料质量轻，牢度大，辅助以蜂窝状的结构设计，能使整车重量大为减轻，因此是自行车材料的最佳选择。

而一些超轻合金及轻金属材料，由于质优且相对价廉（碳纤维较为昂贵），也将受到厂家的喜欢。

据估算，如用铝材制造的一种新型自行车重量只需10千克。

但现在市场上有一部分车辆质量较差，材料也不牢固，显得很单薄。

并且由于国情，材料成本也不宜过高。

“车龙头”的结构
传统自行车的最主要的特征就是它的手把的两个外端分别向内弯曲90度，成了一个半框的形状，而山地（仿山地）自行车的主要的特征则是车把始终成一字形，几乎没有任何的弯曲。

为什么现在流行的这类自行车的车把要把原本弯曲的变成直形的呢？其实厂家主要为了更优美的造型或者减少制造用材而这样设计的。

但是骑车者总有这样的体会。

在遇到紧急情况，自行车必须立即转弯是，传统自行车基本上都能用较小的力转动，并且车把左右摇摆度小，很快就能恢复到平衡。

而山地（仿山地）自行车就比较麻烦了，摇摆程度特别地大。

（当然，这里的前提是同一个人骑两种不同类型的自行车情况下进行的）。

传统自行车的车把的两端和人在自然状况下的手臂在一个平面之中，人的手臂又擅长前后地做摆动运动，故能较轻松地带动车把末端运动。

由于在转弯时，车把两端受到两个相反方向的力，也就轻而易举地转动起来。

正因这样的结构，人只需施加通常方向的力就可以了，
更重要的是手臂不必更着车把转动而同样大幅度的转动，因为手握手把时必有空隙，而这样就借了不少转动度。

故有力。

而使用山地（仿山地）车不仅需要施加两个相反方向的力，由于不存在类似借力的缘故，手臂的转动和车把的转动必须保持一致的幅度，并很难迅捷地恢复平稳。

从安全角度讲，“新式”车把没有传统的高。

当真正遇到困难时，能脱离危险的时间是极有限的，能省力，能尽快进入平衡状态的话是极有优势的。

自行车刹车钢丝质地的区别
山地（仿山地）型自行车的刹车钢丝选用的是软质钢丝（在车龙头前可以看到两条深色的钢丝套，里面即是软钢丝），并在钢丝外面包裹了一层深色塑料套圈。

这种钢丝圈的优点是能任意弯曲，延展性强（延展性为金属的特性），且不宜生锈（雨水很难溅到）。

传统性自行车的钢丝为硬质地性，它的优点是较为坚硬,不宜因为过急的刹车而引起折断性的断裂。

轮胎外胎的区别
山地(仿山地)型自行车的轮胎外胎既宽又粗,外延还有许多橡胶丝,这样设计为了适当加大阻力 (抓地力) ,使自行车不宜滑倒。

这种轮胎由于它的粗宽,在内胎充气不足的情况下,平衡能力较强。

但是用这类轮胎时,在单位时间内相同情况下,加速比较得慢。

而传统型自行车的外胎较细,它所产生的作用及效果与前者正好相反。

坐垫的区别
传统的坐垫的外表多是皮质品,有弹性,舒适。

并以男式坐垫为例: 现在的坐垫都很坚硬,且前部又尖又长,从生理角度分析,这样对身体会造成一定程度的伤害。

因此,现在的这种坐垫很不实用。

两类自行车的比较表
2. 挖掘新问题
经过研究对比可看出，作为城市用普通自行车，传统性自行车和山地（仿山地）自行车都个有其长短。

我们应该取其长，不其短。

当然这些还是不够的，通过观察研究，普通的自行车还存在着一些问题，而这些问题（自行车本身及配套构件）的产生是不利于城市骑车的。

●自行车的反光镜不能发挥实际作用，材料陈旧。

且安装位置总不妥，易被人为或非
人为损坏。

●橡胶型脚踏板虽舒适，但易损害。

●自行车常会被碰倒。

●防盗程度仍低。

（只有加强防盗，别人才不会去盗）。

●附带在后坐旁的可折式载物架不牢固。

研究总结
针对国内普通城市用自行车的改良方案
目的：使自行车更美观，实用，安全，轻便，价廉；并且各类因素要共同考虑。

具体措施
●平衡性——适当增加车把两端（车柄）的向内弯曲程度。

——增加前轮轴心至前轮支撑杆的水平距离。

（如图所示）
●改良车铃——缩小传统型自行车自带的车铃。

●改良车轮外胎——在传统型自行车外胎的基础上加宽，加大橡胶韧性。

●改良刹车钢丝——加粗新型钢丝。

●增强车的安全性——将车锁一体化，并采用磁性锁（正负极对应）。

●改良撑脚——仍采用双立式。

●改良坐垫——材料选用新型的阻力较大的塑料，并配置防雨套。

●改良车料——采用优质廉价合金，简化结构，减细车杆。

●反光镜改良——将新型反光材料直接附属在车上（包括在车筐上）
●变速器改良——只需设置低变速。

●车筐改良——由原先的格状结构改成密网状，由原先的矩形结构改成稍带圆弧形的。

综上所述，作为城市用的自行车应设计成美观，实用，安全，轻便，价廉的自行车。