自行车的构造与原理

自行车的构造及原理与自行车有关的物理学知识

自行车结构

自行车根据不同的目的的开发设计。因此,要在日新月异的新型自行车中挑选自己中意的自行车并非易事。

首先,必须明确自己想骑怎样的车,然后考虑用途。例如,在山间骑行,就需要较结实的类型,山地车比较合适.在柏油马路行驶,则可选择速度较快的公路跑车。逛逛自行车商店,了解一下行情,也是一个好办法,很可能无意间遇上中意的商品。里讲解自己如何装一辆山地车,由于山地车具有刚度大,行走灵活等特点,骑乘是不必择途选道,无论街巷漫游还是休闲代步都获得了广泛的好评。具有缓冲作用的轮胎,不易疲劳的手把,即使在陡峻的坡道上也能够畅快地骑行的变速器等,保证骑者在各种路面环境上能尽情地享受舒适的骑行乐趣。

下面是山地车的基本结构的图示:

Headset:车头碗组Shifters:变速把Brakes:刹车Suspension:避震Seat Post:座杆Wheels:车轮Tires:车胎Bottom Brackets:中轴Cranksets:大齿盘Pedals:脚踏Rims:车圈

自行车上的杠杆、轮轴

①自行车上的杠杆

·控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡

·控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上

·支持人重和货重的杠杆、三角杠、货架、前叉、后三角杠，都是广义的杠杆，用以形成车身和承重

②自行车上的轮轴

·中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，由脚蹬半径大于花盘齿轮半径·自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴，手握把外的半径大于前叉轴的半径·后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴、齿轮半径小于后轮半径·自行车行驶速度与车轮直径的关系：常见的自行车轮的直径有559mm(22英寸)、610mm(24英寸)、660mm(26英寸)、711mm(28英寸)的，有实际经验的同学知道，骑28车比24车费力一些，但速度快，因为28车轮的半径大，轮子每转一圈走的距离长一些，故速度快，半径大使轮轴的轴半径大，故费力轮轴更费力.

自行车传动

自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率，教练员和运动员应该懂得并掌握这些数据的计算与应用。

齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周。两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。以g代表齿轮比，C 代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：

g=c/f

例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，代入公式即可求出齿轮比为:

g=c/f=49/14=3.5

也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。

传动比（传动系数）：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b 代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即：

d=c/f×b=gb

由此可见，齿轮比确定之后，传动比是与后圈直径成正比的。

例如：轮盘为49齿，飞轮为14齿，后圈直径为27时（一般习惯用英时），代人公式即可求出传动比：

D=C/F×b=49/14×27

= 3.5×27＝94．5

传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动，行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以M代表传动行程，π代表圆周率（此为常数，π＝3．14），它们之间关系用公式来表示。即：

M=Dπ=C/F×b×π

自行车后轮直径的计量一般习惯用英制表示，而行程计算一般习惯用公制，因此在计算中需要把英制换算为公制。一英时=2．54CM，用K来代表，即：K＝2．54CM。代入公式，即：

M=G/F×B×π×k

例如，赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿,后轮真径为主教黄时，求它行程距离时，求它行程距离，代人公式：

M=C/F×b×π×k =49/14×27×3.14×2.54 =754CM

以上数据是自行车每踏蹬一周，车子向前行进行745cm, 即7．54m。

自行车哪些地方安有钢珠?

自行车是人们代步的工具，应当骑起来越轻松、越灵活才越好、越省力，所以在自行车上转动的地方，中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处、飞轮等地方，都安有钢珠.转动地方安装钢珠是为了减小摩擦力，保护零件，节省动力，因为滚动摩擦比滑动摩擦小得多，用滚动来代替滑动可以大大减小摩擦，并经常加润滑油，使接触面彼此离开，摩擦变得更小、更省力.

自行车车闸

制动装置(车闸)在一切运输机械中有着十分重要的作用.刹车不灵而导致的交通事故屡见不鲜，自行车是采用什么办法来制动的呢?

1、自行车的车闸工作原理

自行车的车闸是利用摩擦力使自行车减速和停止前进.当我们使用车闸时，刹皮与车轮间的摩擦力，使车轮停止运动或速度减小，车轮与地面间的摩擦力由滚动摩擦变成滑动摩擦，强大的滑动摩擦力使自行车迅速减速(或迅速停止运动).

2、自行车的车闸类型

根据刹车时制动点的位置(即刹皮与车轮的摩擦位置)不同，车闸分为轮缘闸和轮毂闸、脚闸.

①轮缘闸：其制动点在车缘上，包括：

普通闸：制动点在车圈的内侧面(刹皮摩擦车圈内侧面)，使用最广泛.

钳形闸：制动点在车圈直边上(刹皮摩擦车圈直边)和直边车圈配合使用.

触闸：制动点在外胎胎冠上，刹皮摩擦外胎

②车毂闸：其制动点在车轴上的闸盒上.包括：

抱闸：制动点在抱闸盒外侧，即刹皮摩擦闸盒

涨闸：制动点在闸盒内侧，即刹皮摩擦闸盒

③脚闸：制动点在飞轮上，即利用零件卡住飞轮

3、自行车车闸的优缺点

无论是轮缘闸还是轮毂闸、脚闸，摩擦力大，制动效果好，但会对自行车的外胎和刹皮产生大的磨损，使刹车效果变差，若是车缘闸，还会对车圈电镀层产生损伤.