说明书
以上是我设计的产品
首先上网查了一些资料，看了一些图片，最后才确定下来要构建的产品模型，大致的画出形状和尺寸后就开始建模，这次使用的软件是PRO/E，我画的是一辆自行车
1.自行车的车架
按设计好的尺寸建模
2.做完车架该做轮子了，轮子我分了几个零件，然后把他
们装配起来
这个是轮子的中心滑骨
车轮外胎
车圈
还有里面的钢丝
3.2个主要的东西做出来了，下面就是其他的一些零件，
这个是踏板的连接
下面一个是踏板和连接杆，我用了拉伸，旋转，倒角，镜像等命令，按设计好的尺寸把它们的形状把它画好
4.做完2个大的部分，现在开始做几个小部分的，下面是我做的2个把手，主要用了拉伸和镜像等命令。
5.为了我设计的自行车更安全舒适，我给它加上了2个刹车，
6.差点忘记了，自行车必备的东西，坐垫，也用了那几个命令做出来的，尺寸有点难决定
7.为了给车增加点实用性，我给他做了一个装水壶的架子
8.最后的工程图，我用了车架
“山地自行车道工程设计”初探 两个月前，接河南驻马店市艾森集团老总来电，他们在驻马店东南40公里的千年岭开发了一处约80平方公里、以山地自行车运动为亮点的“低碳生态休闲度假旅游区”，拟建各类山地自行车道约80公里。要求我帮助设计。对于这类带有探索性的工作，我十分感兴趣。虽然具体设计还没开始，但准备工作已足以花去我两个多月时间，在多位同仁帮助下写了一篇论文，因为过长，分两篇先发表在我这博客上吧！ 作为山地车比赛不同于公路或其它自行车比赛，它并不是单一的要求速度，而更重要的却应该是考验运动员的自行车骑行技巧及越障能力。因此山地自行车道与其它道路、包括其它自行车道不同，它应尽量避免过于平整，而应具有一定数量的各类路障，甚至是艰险崎岖的山路。纵观国内外众多的山地车比赛，其自然或人为的路障，千奇百怪，不下数百种之多。 就目前所得资料看来，国内外山地自行车道的建设并不像通常的公路建设那样具有工程设计的内容，也就是说，欠缺正规的勘测、可研及必要的若干设计阶段，没有明确的“规范”。以国内一些曾举办过山地车比赛的赛道为例： 据称按照国际标准进行打造的厦门仙岳山山地自行车赛道全程5.8公里，整体为循环车道，赛道起点和终点都在天竺岩寺的广场。一路上还设置了沟、坎、山坡等多重障碍，在仙岳山南麓的道路上还有很多天然路障，比较适合打造成山地自行车运动的经典赛道（如下图）。可是，它其实只是选择了一条比较符合山地自行车运动的原有山路，适当加以改造而成，除了平面布置规划图以外，似乎并没有专业的工程设计和图纸。
再如广东天鹿湖森林公园凤凰山自行车营地设计，其内容主要局限于自行车道平面布置和各种休闲娱乐、科普教育等营地设施，从而在原有道路的基础上，完善自行车道的网络，以形成自行车道系统；作为山地自行车比赛线路虽是单独设计，要求能有能力举办国际比赛
车辆结构与原理 课程设计 题目自行车结构的创新设计（女）专业 年级 姓名 学号 同组成员 指导老师
目录 任务书................................................................................ 错误!未定义书签。第一章绪论 (2) 1.1 研究背景及意义 (2) 1.2 自行车的发展现状 (2) 1.2.1 自行车的发明与演变 (2) 1.2.2 自行车交通发展现状 ................................. 错误!未定义书签。 1.3 折叠自行车的优点和前景 (3) 1.3.1折叠自行车的优点 (4) 1.3.2折叠自行车的市场前景 (4) 第二章设计方案的确定 (5) 2.1 自行车结构创新来源 (5) 2.2 主要技术要求 ...................................................... 错误!未定义书签。 2.3 研究方法 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.4 设计过程 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.4.1确定设计纲要 (6) 2.4.2确定折叠方式 (7) 2.4.3确定传动机构 (8) 第三章折叠自行车结构设计 (9) 3.1 结构分析 (9) 3.1.1设计中的不同点 (9)
用所学的物理知识分析自行车的力学问题 自行车的结构： 工作原理：自行车以轻巧方便，造价低廉等特点获得人们的青睐，成为人类生活中普遍使用的交通工具。自行车上的许多构造运用到物理学的力学知识。可将其分为：摩擦力、压强、机械知识和力与运动的应用。 一．摩擦力：①增大摩擦力的运用： （1）刹车皮：通过刹车皮与车圈的摩擦（此时的摩擦为滑动摩擦）。因为滑动摩擦力的大小与压力的大小和粗糙程度有关，又因为刹车皮的平面粗糙 不平，所以滑动摩擦力很大，可以使自行车很快停止运动。 （2）外胎表面的花纹：与刹车皮相同，都是通过增大物体表面的粗糙程度，以获得一个较大的摩擦力，但增大摩擦有什么好处呢？试想雪天汽车打 滑，而在轮胎上加链条增大摩擦力之后就不打滑了，所以自行车外胎表 面上的花纹是为了防止自行车打滑，更好地“抓住”地面。 ②减少摩擦力的运用：自行车转动部分加润滑剂，减少摩擦力。二．压强：①增大压强的应用： 给轮胎充气：人们常说自行车轮胎气要充足，它利用了压强的原理。做
一个小实验：如果将充足气的轮胎的打气孔打开，就会发现气从内向外 喷出。说明了轮胎内部的气压比外界大气压大。所以给轮胎充气，是为 了轮胎内部有大的压强，有向外的压力，使轮胎在重力的作用下不易变 形（即发生形变）。当然不能充太多气，因为如果重力太大，就会使其形 变过大，导致其体积变小，压强变大导致压力变大，最终使轮胎爆裂。 ②减少压强的应用： 坐垫呈马鞍形：为了增大身体的臀部与坐垫的接触面积，由P=F/S得，当F不变时，S越大，P越小，所以坐垫呈马鞍形，可以减少臀部所受到的压强，使人骑车舒适。 三．机械知识：①省力杠杆：前刹示意图 （1）前刹：因为L1＞L2，且此杠杆是绕O转动的 所以有L1*F1=L2*F2知F1＜F2 所以前刹是一个省力杠杆,可以用很小的力使自行车很快刹住.同 理,后刹也是一个省力杠杆. 注:前刹也利用了增大摩擦力的原理。通过增大压力(通过杠杆用 很小的力而产生的)来增大摩擦力，使自行车很快刹住。
青岛版小学科学五年级下册《自行车的科学》教学设计【教学内容】青岛版五年级下册第五单元第二十二课。 【教学目标】 1.能在观察中发现和提出问题，在交流动手中探究并想办法解决问题;能搜集、整理各种信息资料。能对所提出的问题进行科学的解释和比较。 2.知道科学技术是不断发展的；干预大战，大胆设想，勇于改革创新，善于观察，愿意合作与交流。 3.了解自行车的发展史；知道自行车中综合运用了简单机械的原理；了解新型材料在自行车中的运用。 【教学重难点】 教学重点：通过小组合作发现自行车的结构功能及简单的机械原理。 教学难点：会选择适合自己的问题进行研究。 【教具、学具】 教师准备：课件(有关自行车的图片、视频资料)、实验记录表。轻便车、山地车、电力自行车、变速车、折叠自行车各一辆。螺丝刀、钳子、锤子、扳手若干。 学生准备：课前了解自行车的发展史,收集各种自行车的图片资料。 【教学过程】 一、创设情境提出问题 1.教师谈话：今天老师给你们带来了一场精彩的自行车比赛，想看吗？(想！) 2.教师播放自行车比赛视频资料，学生观赏。 3.教师：看到这场比赛你有什么感受? 4.学生交流。 预设： ①这场比赛真激烈呀！ ②想不到自行车能骑这么快！ ③选手们的车技真好呀！ ④想不到自行车骑起来这么灵便？ ……
预设4. 学生发现自行车车身喷漆,车圈镀铬、锌等金属材料不仅能防锈，而且美观。 1.学生汇报交流自己的发现。(车架涂漆是为了防锈美观。) 2.教师引导：除了漆之外还有哪些地方有保护作用?(学生交流：链条、齿轮抹油等。) 3.教师展示课件并提出问题引导学生思考：反光镜、车铃、轮胎等又有什么作用呢？（学生讨论交流：为行驶安全设计。） 此处，教师适时对学生进行自行车行驶安全教育。 3.教师小结：看来，自行车的设计,不但讲究科学美观，还要安全实用。 预设5. 学生发现自行车轮胎表面、橡胶紧套车等表面有花纹，目的是增大摩擦力。 1.学生汇报自己的发现。 2.引出问题让学生思考:车轮设计成圆形，各转动部件加润滑油的目的是什么?引导学生思考交流,理解是减小摩擦。 3.教师小结：设计师对自行车的设计非常科学，增大有益的摩擦，减少有害的摩擦。 （二）了解自行车的发展 教师：真是人多力量大！大家竟然从平平常常的自行车里发现了这么多的科学原理。看来，你们都是爱观察、善动脑筋的好学生。现在，让我们追溯历史，看看自行车又是怎样发展的呢？课前你们一定搜集了许多相关资料。来，与全班同学一起分享吧！ 学生运用多种形式展示自己所搜集的有关自行车发展史的图片、录像或文字资料。 教师:同学们真了不起，自己动手搜集了这么多丰富的资料。我也搜集到一些资料，跟大家一起交流交流好吗？ 课件播放有关自行车发展的历史资料。 让学生观看之后谈感想，激发学生用学到的知识改善生活的热情。
自行车的阻力来源 自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。中国作为世界上的一个“自行车大国”，与自行车更过着不解的情缘。自行车的出现距今已有百余年的历史。最早的自行车是由法国人西夫拉克发明的，它没有传动系统，靠两脚蹬地向前滑行，最快只能达到时速20公里。后来苏格兰人皮埃尔发明了前轮带脚蹬的自行车。第一辆现代意义的自行车出现在19世纪末的英国，后由传教士带入中国。据统计目前中国有大约七亿辆自行车。骑自行车是当下户外活动的热门交通方式，它不仅有益身心健康，更体现了环保、自然的生活理念。简单的自行车中含有许多的物理知识，我们通过研究自行车来学习更多的物理知识。 摩擦力的大小跟两个因素有关：压力的大小、接触面的粗糙程度。压力越大，摩擦力越大；接触面越粗糙，摩擦力越大。自行车外胎有凸凹不平的花纹，这是通过增大自行车与地面间的粗糙程度，来增大摩擦力的，其目的是为了防止自行车打滑。当我们骑在自行车上时，由于人和自行车对地面有压力，轮胎和地面之间不光滑，因此自行车与路面之间有摩擦，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，后轮与地面相对向后运动，自行车就前进 在自行车的前轴、中轴、后轴、车把转动处，脚蹬转动处等地方，都安有钢珠。人们骑自行车总是希望轻松、灵活、省力。而用滚动代替滑动就可以大大减小摩擦力，因此要在自行车转动的地方安装钢珠，我们可以经常加润滑油，使接触面彼此离开，这样就可以使摩擦力变得更小。 刹车时，刹皮与车圈间的摩擦力，会阻碍后轮的转动。手的压力越大，刹皮对车圈的压力就越大，产生的摩擦力也就越大，后轮就转动的越慢。如果完全刹死，这时后轮与地面之间的摩擦就变为滑动摩擦力（原来为滚动摩擦，方向向前），方向向后，阻碍了自行车的运动，因此就停下来了。 把自行车的后轮看成是一个杠杆，轴心是定点，很明显，轴刹的力臂比轮刹的力臂短，所以作用在轮刹上的力可以更轻易使车轮停止转动。但是，轮刹和轮框的接触只有两个面，只能产生两个摩擦力；而轴刹带和车轴的接触面类似于一个3/4优弧，可以产生多个摩擦力。这样，即使是在轴上刹车，也不用担心摩擦力过小而使不了车轮停止转动。 但是，在车速较快时使用轮刹刹车对轮刹伤害很大，因为轮刹刹车时与轮框上的刹车点是相对静止的，车速较大时自行车难以瞬间停下来，轮刹会随刹车点向前运动，容易造成歪曲变形。然而，轮刹却拥有类似与汽车ABS系统的点刹效果，且瞬间制动力好。 综上所述，在车速较慢时使用轮刹，能使自行车在最短时间内停下来，使用轮刹点刹，能使车速在较快的速度下迅速慢下来；而在车速较快时，使用轴刹能使自行车短时间内安稳地停下来，且不会损坏自行车零件。 自行车行进时轮胎与地面的摩擦力如何? 无论什么情况，前轮都是从动轮，摩擦力方向都是向后。 1、加速时，轮速大于车速，后轮是自行车前进的动力，所以后轮是主动轮。在接触面，后轮与地面相对向后运动，所以摩擦力向前，后轮速度大于车速，所以车会做加速运动。 2、减速时（不踩动），后轮的速度小于车速，因此后轮随车的向前运动而转动，所以后轮是从动轮。在接触面，后轮与地面相对向前运动，所以摩擦力方向向后。 3、匀速时，车受力平衡，人踩的力和车轮与地面的摩擦力抵消，车轮与地面相对向后运动，所以摩擦力向前。 为什么自行车的链条会带动后轮转动，而后轮不会带动链条转动？ 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
机械械创新设计案例 新型自行车的开发 随着科学技术发展，人们生活水平不断提高，发现原有自行车有不少缺点，同时也根据需要提出一些希望点，在此基础上开发了多种新型自行车。 1)助力车 为省力开发出多种助力车，为避免对环境的污染，电动车较受欢迎，小巧的电机和减速装置放于后轮毂中，直接驱动车轮，电源则采用干电池。 2)考虑宜人性的新型车 英国发明家伯罗斯发明躺式三轮车(图例10—2)，车上座位根据人体工程学设计，躺式蹬车省力，时速可达50km。 摇杆式自行车(图例10—3)将回转蹬踏变为两脚往复蹬踏，这样能充分使人蹬车时在90°-120°范围内做有用功，而去除做无用功的动作。两摆杆通过链条分别带动超越离合器使后轮转动。
3)传动系统的变异 链传动易磨损掉链。新开发的齿轮传动自行车(图例10—4)脚蹬带动齿轮通过传动轴将运动传至后轮，提高传动效率。传动体包覆，无绞人裙摆、裤脚之忧。上海凯瑞驰自行车公司已生产这种自行车系列。 根据需要将单速车改型为变速车，最多可达15种变速。开发自适应调速装置，在上坡或蹬踏阻力大处自动调至低速挡。
4)塑料自行车 工程塑料的引入对自行车性能有很大改进。碳纤维自行车采用碳纤维模压做成整体无骨架式车身(图例10—5)。其特点是强度高，避免有焊接薄弱点；无横梁，重心低，行车便于控制；流线外形，风阻小；重量轻(约11kg ，比金属架车轻1.5kg)；速度快(比金属架车每公里快3s)。
在巴塞罗那奥运会，一名美国车手骑着定做的一辆碳纤维自行车取得金牌并破世界纪录。 全塑自行车 图例10—6所示为，其车架、车轮皆为塑料整体结构，一次模压成型；车把为整流罩式全握把，整车呈流线型。日本伊嘉制作公司开发的全塑自行车整车重量仅7.5kg。 高速自行车 美国加利福尼亚大学学生弗朗斯等人设计的半躺式Dexter Hysol“猎豹”自行车车速达68．73mi1e／h，创世界新纪录。(猎豹奔跑时速可达68mi1e／h。 图例10—7所示的这种高速自行车具有以下特点： (1)采用“躺式”，骑车者能发挥最大动力，并减小风阻面积； (2)双级链传动升速； (3)以高强度碳纤维复合材料注塑整体车座和大梁。采用碳纤维车把和立柱，铝制链套和中轴套，连同碳纤维车外罩，全车总重量只有29.5lb(约13.4kg)。 (4)采用Hysol宇航粘合剂取代传统紧固件,既减轻重量，又使载荷和应力均布在更大面积上，
自行车的结构和它的力学原理 一、课题研究目的 自行车是人们普遍使用的“绿色”交通工具，通过研究自行车上的力学知识，了解自行车的结构，以及每一个零件的作用，使人们更好的认识、利用自行车，让自行车更好的为人类服务。 二、课题操作过程：（简略提纲） 步骤1：了解自行车的具体构造，包括：车架、导向系统、驱动系统，及制动系统。 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 步骤2：通过走访自行车厂，自行车专卖店和自行车修理摊，逐步分析自行车上的力学知识涉及到的力学原理（如静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦、杠杆等），并作好具体记录。 步骤3：对研究成果进行总结。 三、课题正文 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*、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*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。 下面来具体介绍一些与力学知识有关的自行车部件：
为儿童设计 针对儿童这一特殊群体进行的产品设计，最重要的目标就是要体现无微不至的人性关怀。除了色彩要绚丽、造型较夸张卡通化，更要设想周全、严谨，充满乐趣，以及具有教育意义，陪伴孩子们快乐长大。NO.1 让小宝贝变成家事小帮手 想要孩子们自动自发帮忙做家务不是件简单的事，因此设计师便带来了「Joyful Learning」，为小朋友精心打造出有特殊功能又兼具趣味性的清洁用品，来引起小宝贝们的兴趣，不但让打扫家里变成一个快乐又不无聊的小游戏，同时可以养成他们从小对于环境与卫生有良好观念和习惯。符合小朋友身高的畚箕扫把组，贴心得让小朋友使用起来不吃力，地上马蹄形的框框让小宝贝将扫出来的垃圾集中到里面，为了要扫进框框，也让孩子们不放过任何微小地方，最后再将畚箕对上框框，就可以轻松将垃圾滚进畚箕内啰。双面的动物抹布，蓝色面有四只可爱的小动物加上虚线让小朋友将抹布也能整齐对折；拧抹布的时候还会出现会吐舌头的绿色小蛇。NO.2 凡走过必留下爪印的儿童动物木屐这款名为「ashiato」的儿童木屐，是由日本的kiko+工作室所设计，有别于一般
传统木屐，ashiato上头浮刻了各种动物脚印，例如猫咪、猫头鹰、猴子、暴龙、壁虎等可爱动物，让你穿上行走在沙滩上步步都留下超可爱的「兽迹」～NO.3 我的桌角萌萌哒动物造型防撞保护套家中的桌角总是很锐利，孩子们稍有不慎就会碰撞到，那么这款由柔软硅胶制成的动物造型保护套就能派上用场啦。有棕熊、白猫和青蛙三种造型，用圆圆的脑袋取代尖锐的桌角，从正面看，也有动物张大嘴咬住桌脚的可爱的视觉，可以算得上是温柔有趣的居家保护者。NO.4 Swimfin浮板让小朋友秒变泳池里最可爱的鲨鱼SwimFin以鲨鱼的背鳍作为造型，不只是为了幽默有趣，其实可是有实际功用。SwimFin绑在孩子的上背部，能帮助孩子在水面上漂浮，避免翻覆，因此不像常见的浮板，可能限制手臂的摆动，适合练习各种泳式。而绑在背上时，也能间接的鼓励孩子们把头伸入水中，透过轻松的方式，帮助孩童克服怕水的恐惧。NO.5 简单的儿童救星在炎热的天气下，时不时就有马大哈会因为疏忽而将儿童遗忘在车内、导致中暑甚至死亡事故发生，这显然是完全可以避免的不幸。以色列设计师Jowan Baransi就专为这种情况设计了一种安全装置Britax，它包括钥匙链、可识别重量的压敏传感器、以及可附在驾驶座安装带上的安全扣。使用时安全带被释放时会自动触发信号，儿童座椅下的传感单元接收到信号就会发出警报提醒家长后座有儿童；而即使第一道系统失效也没关系，儿童座椅
自行车中的力学原理 00班王高旻 PB05000608 自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。它的出现距今已有百余年的历史。最早的自行车是由法国人西夫拉克发明的，它没有传动系统，靠两脚蹬地向前滑行，最快只能达到时速20公里。后来苏格兰人皮埃尔发明了前轮带脚蹬的自行车。第一辆现代意义的自行车出现在19世纪末的英国，后由传教士带入中国。据统计目前中国有大约五亿辆自行车。 左图为自行车的基本结构 1:前轮 2:辐条 3:花鼓 4: 前叉 5:前刹 6:钢索 7: 刹车及变速把手 8:车把 9:竖杆 10:车架 11:前变 速 12:车座杆 13:车座 14:后刹 15:货架 16:飞 轮 17:反光镜 18:后轮 19:后变速 20:脚撑 21: 气门 22:后轮 23:链条24: 轮盘 25:脚踏 26:曲柄*几个重要的概念： 传动装置：包括主动齿轮（轮盘）、被动齿轮（飞轮）、链条及变速器。 齿轮比：主动齿轮（轮盘）与被动齿轮（飞轮）的齿数之比； 传动比：齿轮比乘以后轮的直径； 传动行程：传动比再乘以圆周率即为传动行程，即每蹬踏一周单车前进 的距离。 *自行车运动力学 自行车运动是一种半机械化运动。人们应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙节省体能消耗，从而以充沛的体力，达到高效的运动 ·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、被动齿轮、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。后轮运转实质在于：在链条传动下的飞轮带动后轮转动，飞轮与后轮具有相同的角速度，而后轮半径远大于齿轮半径，由线速度增大，提高了车速。 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，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。
机设10-3班 黄思博 李达 刘春阳 李育辉
【摘要】依据自行车的行驶原理，从力学角度分析骑自行车遇到的如何省力、刹车问题，并对自行车的设计进行了讨论。1自行车行驶原理 自行车为后轮驱动，骑车人脚蹬踏板在后轮上产生力矩M。在M的作用下产生一车轮对地面的圆周力F o，而地面对车轮的反作用力F t即为驱动力，F t＝M／R，R为车轮半径，如图1示。 车子在水平道路上等速前进时，必须克服滚动阻力F f和空气阻力Fω，所以自行车的行驶方程为F t=F f+Fω。它的驱动条件是F t≥F f+Fω。同时，车要有效前进还必须满足附着条件F t≤Fψ，Fψ=Gψ，ψ为附着系数。一般自行车的设计都采用后轮驱动，从行驶条件看是合理的。因为人车系统质心的位置偏于后侧，则后轮承受较大的荷载能产生比较大的附着力，有利于满足附着条件。 2骑车省力技巧
当自行车在平坦的路面上沿直线匀速前进时，根据行驶方程式F t=F f+Fω，驱动力应与行驶阻力相等，则骑车人蹬踏板的力F应保持不变。但用前脚掌蹬车时感觉比用后脚跟蹬车费力。这是什么原因呢 原来，骑车时上半身基本保持不变，只有脚和腿在周而复始地运动。如图2（a），当用前脚掌蹬踏板时，脚以踝关节为支点摆动c设静坐标系固定在大链轮中心O处，动坐标系固定在踏板轴中心口处，则相对运动是脚的摆动，牵连运动是踏板相对大链轮作圆周运动。此时小腿肌肉收缩做功，大腿仅以较小幅的动作上下随动。而用脚后跟蹬踏板时，力的作用线沿小腿过膝关节，如图2（b）所示。设坐标系位置不变，牵连运动仍为圆周运动，但相对运动变为大腿绕髓关节摆动。此时，大腿上肌肉群收缩做功，大腿运动幅度较大。固为肌肉产生的力与肌肉的生理横截面积成正比，栩比之下，大网肌肉的生理横截面积远比小腿肌
浅谈自行车中的力学 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
论文题目： 浅谈自行车中的力学知识 单位：周口市十九中 姓名：王学伟 电话：
浅谈自行车中力学知识 初中生刚接触物理知识，课程内容要紧贴现实生活，生产实际。平时的教学中要注意培养学生把所学的物理知识应用于分析社会生活中的实际问题的能力，促进学生对物理知识的掌握和学习水平的提高。 自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，它结构简单，价格低廉，方便实用，为每一位同学所熟悉。然而，在一辆普通的自行车中，却涉及到很多初中物理力学知识。以此为切入点，如果运用得当，对同学们力学知识的掌握和学习兴趣的培养非常有帮助。下面来简单谈一下自行车中的物理知识。 一、摩擦力方面 1、自行车的行驶：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、增大摩擦力： a.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。 b.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。 3、减少摩擦力： a. 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。
b. 车轴处经常上一些润滑油，在接触面间形成一层油膜以使接触面分离度，来减小摩擦力。 二、压强方面 1、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。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=100cm2，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约为×106Pa． 2、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。 3、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。 4、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。 5、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。 6、气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。 三、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、质量越大惯性越大，运动状态不易改变，因此自行车不宜超载以免影响制动，发生事故。 3、快速行驶的自行车，如果突然把前轮刹住，后轮会跳起来。这是因为前轮受到阻力而突然停止运动，但车上的人和后轮没有受到阻力，根据惯性定
《前驱无链条老人自行车》设计报告 1
<机械创新设计方法>结课报告设计题目: 前驱无链条老人自行车 学生姓名: xxx 学号: xxxxxxxxxx 班级: 机械本科0804 任课教师:xxx 年 6 月 6 日
一．设计任务书(设计原由,设计技术条件,设计内容,设计对象说明)现在市场上的自行车种类繁多,可是适合年纪大的人的缺很少。于是,我就想设计一种自行车,能够适合年纪大的人代步用,有时候出去购买生活用品和买菜的时候骑,外出散步的时候骑,方便老人们的日常生活。这款自行车名字为前轮驱动老人自行车。 这次设计是经过solidworks制图软件绘制出来。该设计改变了以往自行车的后轮链条驱动和三角鞍坐垫,改为前轮无链条驱动和背靠座椅,增加了传动效率和行驶时的舒适性。该自行车使用3个轮子,增加了行驶时的平稳性。 二．功能原理与工作原理分析 功能原理:脚踩前轮驱动,驱动自行车行驶。 工作原理:靠背式座椅借助椅子的反作用力,可全身发力,脚踩前轮的踏板,驱动前轮运动,带动自行车向前行驶。 三．国内外同类产品现状 近年来,自行车创新以人机工程学为出发点,主要集中在生物力学特性的研究方面对骑行中的自行车做了受力分析,指出骑行开始时蹬踏力可达到人体体重的三倍。国外研究人员HILL等研究了骑行生物力学,用五杆平面机构模拟具有圆链轮驱动的脚蹬自行车系统,探讨了脚蹬力和脚蹬速率如何影响骑行过程以及铰链力矩节奏的关系。国内研究人员邓国光从力学角度较为详细地研究了自行车运动员的蹬踏方式, - 1 -
并用微机控制闭环系统—自行车运动训练测试台得出的数据,研究出曲柄旋转角与蹬踏角的关系。 在能源驱动方面,出现太阳能驱动、蒸汽驱动、夜光型、以及很有发展前景的电力驱动自行车。电动自行车作为一种有效替代燃油汽车的绿色环保交通工具,在减轻或消除城市环境污染方面发挥作用。 在传动方面,非圆链轮传动以其在大中心距传动和绕性传动上比变速齿轮传动更具独到特性而运用于自行车上。国内外自行车大赛上常能欣赏到以带传动、圆锥齿轮传动、轴传动、棘轮棘爪传动、无链传动等多种传动形式设计的新型自行车。 在材料方面,碳纤维、复合材料、镁合金、铝合金等新型材料因其优良的材料特性而被有效地运用到自行车特别是赛车上。开发生产碳纤维自行车和镁铝合金自行车是当今自行车工业领域致力研究的课题。 国内外各种企业机构都在开发新型自行车,可是面向的都是中青少年,各种高效率、高舒适性、高稳定性的自行车,适合年轻人去使用的,对于老年人这方面还属于一个不大不小的空白,如果能够多研究适合年纪大的人使用的新型自行车,我觉得还是很有市场前景的。 四．机构方案评价 - 2 -
自行车坡道设计相关规范 欧阳学文 1、办公建筑设计规范JGJ 67: a）300辆以上的非机动车地下停车库，出入口不应少于2个，出入口的宽度不应小于2.50m； b）应设置推行斜坡，斜坡宽度不应小于0.30m，坡度不宜大于1:5，坡长不宜超过6m；当坡长超过6m时，应设休息平台。 2、民用建筑设计通则GB 50352—: 自行车推行坡道每段坡长不宜超过6m，坡度不宜大于1：5。 3、全国民用建筑工程设计技术措施《规划。建筑。景观》： 供自行车推行使用的坡道，宜辅以供人行走的踏步。供人行走的踏步数应不超过18级，每段坡长不宜超过6.8m，踏步段的宽度单向不宜小于0.5m，双向不宜小于1.00m；供自行车推行 欧阳学文创作
坡道宽度由设计确定，坡度不宜超过1:4，坡道宽度不宜小于0.4m(推一辆自行车的宽度) 4、民用建筑设计通则GB50352—: 条文说明：6．7．10：楼梯踏步高宽比是根据楼梯坡度要求和不同类型人体自然跨步(步距)要求确定的，符合安全和方便舒适的要求。坡度一般控制在30°左右，对仅供少数人使用服务楼梯则放宽要求，但不宜超过45°。步距是按2r＋g：水平跨步距离公式，式中r为踏步高度，g为踏步宽度，成人和儿童、男性和女性、青壮年和老年人均有所不同，一般在560～630mm范围内，少年儿童在560mm左右，成人平均在600mm左右。 据此推断：当自行车推行坡道为1:4时，人行踏步宽400、高100则100X2+400=600，当自行车推行坡道为1:5时，人行踏步宽450、高90则90X2+450=630，人行踏步宽400、高80则80X2+400=560 5、人民防空工程设计防火规范GB 50098— 条文说明：4．1．4 人防工程内的自行车库属于戊类物品库，摩托车库属于丁类物品库。 欧阳学文创作
第三课 自行车中的物理知识 自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等．它结构简单，方便实用，下面分别介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。 （一）自行车的有关原理 一、 车体设计原理 Ａ：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅． Ｂ：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力． Ｃ：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在 接地点产生向后的摩擦力来使车体减速．以前轮夹 式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样 大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者 有较大的力矩，效果较佳． Ｄ：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎 车也是同样道理． Ｅ：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦， 提高传动效率． Ｆ：踏板是轮轴的运用． Ｇ：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统， 因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加 速到很快． Ｈ：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴 上的轮轴系统． Ｉ：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹 簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途． 夷陵中学 校本课程
Ｊ：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用． 二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？ 自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久． 三、变速原理 设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合．四、剎车原理 从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒．先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷． 综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想．不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大．所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车． （二）自行车中的物理知识 图1和图2是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下． 一、力学知识 1．摩擦方面
自行车坡道设计相关规范 令狐采学 1、办公建筑设计规范JGJ 67--2006: a）300辆以上的非机动车地下停车库，出入口不应少于2个，出入口的宽度不应小于2.50m； b）应设置推行斜坡，斜坡宽度不应小于0.30m，坡度不宜大于1:5，坡长不宜超过6m；当坡长超过6m时，应设休息平台。 2、民用建筑设计通则GB 50352—2005: 自行车推行坡道每段坡长不宜超过6m，坡度不宜大于1：5。 3、全国民用建筑工程设计技术措施《规划。建筑。景观》： 供自行车推行使用的坡道，宜辅以供人行走的踏步。供人行走的踏步数应不超过18级，每段坡长不宜超过6.8m，踏步段的宽度单向不宜小于0.5m，双向不宜小于1.00m；供自行车推行坡道宽度由设计确定，坡度不宜超过1:4，坡道宽度不宜小于0.4m(推一辆自行车的宽度) 4、民用建筑设计通则GB50352—2005: 条文说明：6．7．10：楼梯踏步高宽比是根据楼梯坡度要求和不同类型人体自然跨步(步距)要求确定的，符合安全和方便舒适的要求。坡度一般控制在30°左右，对仅供少数人使用服务楼梯则放宽要求，但不宜超过45°。步距是按2r＋g：水平跨步距离公式，式中r为踏步高度，g为踏步宽度，成人和儿童、男性和女性、青壮年和老年人均有所不同，一般在560～630mm范围内，少年儿 令狐采学创作
童在560mm左右，成人平均在600mm左右。 据此推断：当自行车推行坡道为1:4时，人行踏步宽400、高100则100X2+400=600， 当自行车推行坡道为1:5时，人行踏步宽450、高90则90X2+450=630，人行踏步宽400、高80则80X2+400=560 5、人民防空工程设计防火规范GB 50098—2009 条文说明：4．1．4 人防工程内的自行车库属于戊类物品库，摩托车库属于丁类物品库。 令狐采学创作
自行车上的力学知识的调查研究报告 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
关于自行车上的力学知识的调查研究报告 课题组：万丽云（组长）、辛勇鹏、尹冰冰、张麒麟、贺龙、薛跃 指导老师：周伟老师 摘要：通过研究性学习，我们自己发现问题自己解决问题，大大丰富了我们的思维方法。通过研究开拓自己的见识，增强团结互助的意识。我们为了了解自行车上的力学知识，以及解决方法，采用了上网查询，实验观察等诸多方法来了解自行车上的力学知识。 关键词：自行车力学知识、减小和增大摩擦、弹簧的减震作用等 前言 1课题背景：自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。它的出现距今已有百余年的历史。据统计目前中国有大约五亿辆自行车。自行车运动是一种半机械化运动。人们应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙节省体能消耗，从而以充沛的体力，达到高效的运动 我们这个研究性小组想要通过对“自行车上力学知识的调查”，从而可以更深刻地了解自行车存在哪些力学知识，方便对物理学的研究。 2研究分工：万丽云（组长）制作ppt、尹冰冰写调查研究报告、张麒麟和辛永鹏拍照记录、贺龙和薛跃搜集资料 3研究方法：上网搜集资料、小组实践讨论 4研究地点及范围：校园停车场的各式自行车 5研究过称及阶段： （1）上网查询该课题相关资料，对其有所了解。 （2）对相关知识的讨论与研究。 （3）针对课题对自行车上的力学知识展开研究。 （4）针对课题写研究报告 （5）制作本次课题ppt演示文稿
（6）小组总结 正文 （一）自行车在我国是很普及的代步和运载工具。在它的“身上”运用了许多力学知识， 1．测量中的应用 在测量跑道的长度时，可运用自行车。如普通车轮的直径为0.71米或0.66米。那么转过一圈长度为直径乘圆周率π，即约2.23米或2.07米，然后，让车沿着跑道滚动，记下滚过的圈数n，则跑道长为n×2.23米或n×2.07米。 2．力和运动的应用 (1)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。为更进一步减小摩擦，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。如车的外胎，车把手塑料套，蹬板套、闸把套等。变滚动摩擦为滑动摩擦以增大摩擦。如在刹车时，车轮不再滚动，而在地面上滑动，摩擦大大增加了，故车可迅速停驶。而在刹车的同时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对钢圈的压力以达到制止车轮滚动的目的。 (2)弹簧的减震作用。 车的座垫下安有许多根弹簧，利用它的缓冲作用以减小震动。
山地车主要用于山地越野，可以在崎岖不平的山路上行驶，享受颠簸起伏的快感，以及一种野性的征服感。它通常使用24or27段变速器，26的轮胎，15-18的车架，和带减震器的前叉。 山地车，仅仅是个总称，凡是没有公路弯把的，没有小轮子小坐垫的车，老百姓都叫做山地车。细心的朋友会发现，山地车也有许多区别，比如：有的前叉是双肩，有的是单肩；有的用碟刹，有的用V刹；有的是硬车架，有的是全避震车架；再通俗点，有的车看起来很庞大，有的很纤巧……其实，他们都是山地车，只是用途不同而已。 山地车又分为五类： 1、 普通越野XC(Cross Country) 50%上坡、50%下坡：用于普通的山地越野，也是山地车中最轻便最实用的车型，因强度适中，可以追求轻量化。 2、 双人竞速DS(Dual Slalom) 70%上坡、30%下坡：适合竞赛级的高强度越野，但造价过高，都在万元左右。 3、 自由骑FR (Free Ride) 40%上坡、60%下坡：野地丛林里玩，也可以飞台阶，高强度要求，部分装备接近DH。 4、 飞跃DJ (Dirt Jumping) 30%上坡、70%下坡：飞土包的车，腾越空中，需要很重的高强度车架，前叉也不便宜。 5、 速降DH (Down Hill) 0%上坡、100%下坡：从山顶以60公里/时的速度冲下，拥有巨长的双肩前叉，超高强度要求，一般造价在3-5万元左右，重心后移，不适合爬坡；又因重量过重，不适合一般的骑行越野。 前四种用于一般的骑行越野很容易，速降车因重量等因素，所以较困难。 这里重点写入门级别的第一种。 XC越野车，
是最常见也是最实用的山地车，满大街跑，下面这张图，帮你认识车上的各个部件。随后，将对各个部件做解释。 1、车架 一部山地车，是否骑的舒适，是否轻巧易控，能承受多高的强度，能用多长的时间，能否升级等，关键就是看车架了，如同电脑上的主板，攒机高手对主板的要求超过了对CPU的要求。 车架大致分为两种：硬车架、全避震车架。 硬车架：骑起来更省力，更轻巧，价格低廉，1000左右的架子就不错了。 全避震车架：更舒适，过颠簸的山路时不用减速，通过性更强，车轮的抓地性更好，可以在山路上更快的飞驰。价格较高，台湾品牌在5000员以上，欧美品牌都在万员以上了。
自行车中的物理原理 自行车物理原理结构刹车摩擦力 日常生活中有许多事物看似非常简单,但却涉及了许多深刻的物理问题,需要运用物理学原理去解释。通过对这些事物的分析研究,能够将物理学融入到实际生活中,拉近学生与物理的距离,提高学生的学习兴趣,并有助于培养学生发现问题、解决问题的能力,促进学生形成科学的思维方法。自行车是学生非常熟悉的一种交通工具,其中却蕴含了很多物理问题。下面通过探讨自行车中的几个物理问题,说明如何将物理知识与生活实际相结合,用物理知识解释生活中的现象。自行车主要由支撑架构、车轮、传动装置、转动装置和制动装置五个部分组成。它的每一个部分都包含着许多不同的物理问题。 一、自行车的基本结构 自行车结构虽不复杂，但是每一部分的设计都有着丰富的物理原理。要研究自行车，首先要研究的便是自行车的基本结构。下面，我们通过图文结合的方式来了解下自行车的基本结构。 自行车的整体结构
自行车的前端 自行车的坐垫
自行车的前轮 自行车的牙盘
自行车中部的三角支架 以上这些结构当中的物理原理不计其数，在这里我们举了以下三个例子： 1、自行车的车座为何设计成马鞍型？ 答：因为这样可以增大人与车座的接触面积，减小车座对人的压强，人骑车时感到舒服，骑车不易感到疲劳。 2、车坐下的弹簧有什么作用？ 答：弹簧可以起到减震作用。 3、自行车的手把、脚踏板、轮胎等处，为什么会做有凹凸不平的花纹？ 答：这些凹凸不平的花纹可以通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。 二、自行车车轮的物理问题 (1)自行车的轮胎是圆形 圆形有一个其他几何图形所不具备的特点,就是无论它进行怎样的旋转,通过圆心及圆上任一点的距离永远相等。这样就可以保证车轮在运转的过程中,车轮的重心时刻保持不变,且其动力臂和阻力臂也时刻保持不变,这样自行车才能运行平稳。 (2)自行车轮胎用橡胶制成,并充满气体自行车的车轮是橡胶制作的,并且橡胶内充满了空气。橡胶具有弹性,橡胶内的空气可以形成一个气垫,这样做可以减少自行车运行过程中所受到的冲力,达到缓冲减震的目的。即使人在非常不平坦的路面上行进,也不会有特别颠簸的感觉。并且橡胶与地面的摩擦力也较大。 (3)自行车在运转过程中的受力分析当骑自行车或推自行车行走时,人和自行车对地面会有压力作用。轮胎和地面之间不光滑,因此自行车 车轮与路面之间会有摩擦力存在。下面对自行车所受 的摩擦力进行分析。 ①推自行车时前后轮的受力情况分析图2为向 前推自行车时自行车所受摩擦力的受力分析图。在向 前推自行车时,自行车的前后轮都按逆时针方向滚动,