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自行车中的物理原理

阶段目标:制定完整研究计划
▪ 阶段二: 时间;8月5日 主要任务:进行研究,收集资料
阶段目标:为下一步整合分析准备 资料,完成大部分研究报告
▪ 阶段三: 时间:8月7日 主要任务;对调研报告做最终修改 同时制作课件 阶段目标;完成调研报告与课件 结束研究活动
如图所示,左边这种一个轮子大一个 轮子小的便是自行车鼻祖了,最开始 的自行车没有链条没有车蹬,只有两 个轮子和一个车架,人们骑在中间的 车架上靠双脚与地面搓动,产生静摩 擦力,“推动”自行车前行,这当然 是十分麻烦的。所以后来人们在一步 一步的实践与改进中发明了近现代的 自行车
▪ 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。
2.链条也淘太了,未来的自行车利用液压来传递动力,摩擦 力比链条低70%,静音,免维护。
3.置于车的骨架,全部采用中空骨的结构,和车胎一样其内 冲上比空气质量轻,且无污染的气体,来减轻车体的总重。

陈自见:随着经济与高科技的发展,未来的自行车可
能成为“高科技大国”中又一大主力成员,或许现在用的
一些高科技设备在不久之后便能在自行车身上看到影踪
▪ 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。 一般辐条(.车轮中连 接车毂和轮圈的一条条直棍 或钢条)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
研究总结部分(关于车架)
▪ 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。
▪ 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。
陈仕云:1. 2100年纳米技术已经非常成熟,可以控制单个原 子 的排列,做出各种材料,但尚未成功利用纳米技术做出能活 的生命体。新一代超强的永久磁石就是纳米技术下的产物, 比现今的钕铁硼磁石强几十倍,永磁悬浮不只是应用在火车 上,永磁轴承也应用在自行车上,摩擦力比现今的陶瓷轴承 少几十倍,摩擦力接近零,有极佳的吸收振动效果,使公路 车也具有一定越野能力。而且不用上油保养非常耐用。

万博: 首先,动力系统的改进是必须的。在降低磨损所
带来的消耗的同时,我们可以加一些辅助的动能。当然,一
定要环保,所以使用氢能或者太阳能是最好的。并且在改进
的同时不能削弱自行车原本的锻炼效果,所以可以设置辅助
动能开启的最低速度,并且开启后五秒不踩踏则自动关闭辅
助动能系统。
▪ 其次,在安全方面也可以改进下。可以在自行车上加一个保 护装置(折叠式的,减小占有空间),在自行车收到剧烈撞
▪ 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。
研究总结部分(关于外胎)
同单车时,我们发现,株洲市现在正在普 及的动力单车就没有链条,(差张图), 那么也就不存在在行驶过程中掉链的问题 了
▪ 彭雯倩:如今的2100年,纳米技术已经非常成熟, 可以控制单个原子的排列,做出各种材料,但尚 未成新一代超强的永久磁石就是纳米技术下的产 物,比现今的钕铁硼磁石强几十倍,永磁悬浮不 只是应用在火车上
性质。
研究总结部分(关于转动车把和前叉)
▪ 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。车把这里,也采用了一个简 单的杠杆原理,我们实验过,如果手握住靠近前 叉的地方来转弯,是比较费力的,而且转弯幅度 也比较小,而如果手握车把两端来转弯,是比较 省力的,而且转弯幅度也比较大。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。悬臂梁:梁的一端为不产生轴向、 垂直位移和转动的固定支座,另一端为自由端 (可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力)。
▪ 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
▪ 但主体离不开其中的三角形的稳定性的原理,如 果哪辆自行车偏离了这个原理,那么,车架一定 会因为承受不住压力而变形,散架。一般辐条(. 车轮中连接车毂和轮圈的一条条直棍或钢条)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 自行车的辐条是让钢圈尽可能各个地 方受力平衡,避免钢圈变形,一般断了辐条后钢 圈会很容易变形,而钢圈上的辐条数量越多,就 是为了更好地固定好钢圈的形状,以便于在花式 表演或者山地跋涉颠簸时受力更加均匀,展示出 更高的车技和车辆的抓地能力
作品欣赏 谢谢观看!

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
击时自动保护骑行者。
▪ 在控制方面,也可以采用更为先进的电脑辅助控制。不想控 制时可以切换到电脑控制,利用GPS定位来到达想要到的地 方。
▪ 谭楚嫣:我们只是想象在未来科技满足 我们的要求下设计出这些符合我们设计原 理和科技要求的设备,我们想的是:单车, 现在几乎我们平常看到的全部都有链条来 完成行驶,但 在这次研究时,出去观察不

磨擦力方面;永磁轴承也应用在自行车上,摩 擦力比现今的陶瓷轴承少几十倍,摩擦力接近零, 有极佳的吸收振动效果,使公路车也具有一定越 野能力。而且不用上油保养非常耐用。
▪ 殷英:对未来自行车的构想:目前世界上已有科 学家研究出用电脑波控制机器,我想是否可以将 此项技术与GPS导航仪技术结合,可以用自己自 己的思维控制原本操作有些复杂导航仪。再将这 种导航仪安装到自行车,再加上一系列的自动刹 车、动能辅助系统,利用上太阳能等环保能源, 也许还可以适用于一些残疾人出行。但也不能失 去自行车运用人力制动的、健身环保的优点,要 能转换控制方法,在有时间和精力时可以靠自身 力量骑车。另外,可以在自行车上安装后视镜、 夜行灯等,兴建自行车专用车道,让骑车更加安 全便捷。随着科技的日新月异,希望这些构想能 够在低成本、节能环保的条件下实现。
-----------------小组成员;陈自见.陈仕 云.万博.谭楚嫣.殷英.彭雯倩
▪ 课题背景;自行车,这在生活中随处可见的便 捷的交通工具,给我们的生活带来了巨大的好 处,几十年前,中国便是有“自行车之国”的 称号,而现在的我们的同学也有不少是骑自行 车。一定有很多同学认为自行车就是两个轮子 一个车架的再简单不过的交通工具,但是又有 多少人知道自行车中的物理原理呢?随着时代 的发展,功能不断强化的自行车与我们见面了, “简单”的自行车变得不简单起来……
▪ GPS导航仪、自动刹车、远程感应系统等等都会被应用。 亦或许,以后的自行车不再单单是双轮,可以变成有靠背 椅的自动平衡重力感应的单轮自行车,毕竟现在的自行车 在某些场合中仍显得不够轻盈。目前,对许多残疾人来说 自行车认识一个可望而不可即的梦想,说不定在以后的自 行车上能够安装一个有利于腿部残疾的残疾人的自动旋转 踩踏的平衡助推仪,只需要一点点的太阳能来发动仪器, 这样在未来,自行车能够更全面的帮助人们。
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
研究总结部分(关于链轮’飞轮)
▪ 链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要 的拉力。
现在,自行车已经成了一项运动,各种 不同的功能的自行车在不同的环境下应 运而生,如适合比较崎岖路况的山地自 行车,适合比较平直公路的公路自行车, 根据需要,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。
物理原理(研究结果)
▪ 外胎上的花纹是为了增加地面的摩擦力。 接触面积越大,摩擦力就越大,这样车轮 与地面之间才不会打滑,自行车才能向前 进。山地自行车外胎宽度特别宽,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。
以 及 蕴 含 其 中 的 不 同
物 理 原 理
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