自行车原理 自行车工作原理是什么
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、停驶,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，车铃等部件。
扩展资料：
一、自行车的组成：
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。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。
2、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。
3、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。
4、手脚双动力自行车的组成：在传统自行车的车架上增加了一个合金制成的盒子，盒子内包含着各种传动零件，通过力的相互作用，从而实现了手脚双动力，简单的推拉车把动作，从而实现用车把就能让车子前进，不仅省力，还能健身。
二、功和机械能的知识的运用：
1、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。
2、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。
3、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。
参考资料来源：百度百科-自行车
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
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．
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．
1、自行车在上陡坡时,往往走"S"形路线，应用功的原理。
2、自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆，应用杠杆原理。
3、座垫呈马鞍型，它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强。
自行车的车胎上刻有载重量，明确告诉人们：不能超载。
应用压强原理。
4、车的前轴,中轴及后轴均采用滚动轴承以减小摩擦，
自行车的外胎,车把手塑料套,踏板套,闸把套等处均有凹凸不平的花纹，增大摩擦。
应有摩擦原理。
5、自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车。应用惯性原理。
6、车的座垫下安有粗的螺旋状的弹簧,利用它的缓冲作用以减小震动。应用动量原理。
杠杆原理
用脚蹬它就走