自行车设计方案--最终设计效果图

1、自行车发展趋势之自行车发展史1790年法国人西夫拉克制作了世界上第一部自行车，该车是木制的，结构简单，既没驱动装置又没转向装置，靠双脚蹬地前行，改变方向只能下车搬动车。即使如此，当他骑着这辆在公园兜风也引起在场人的惊异和赞叹。世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。1818年，德国人杜莱斯开始制作木轮车，样子跟西夫拉克的差不多，他自称：小马崽。在前轮上加了一个控制方向的车把子，可以改变前进的方向，但是骑车依然要用两只脚蹬着前进。引起人们极大兴趣，一时间法国人大量进行仿制巴黎街头涌现出成百上千的自行车。公认自行车发明人1830年，法国政府还为邮差配备了自行车作为交通工具。随后，自行车的技

2、术、性能不断得到改进。1840年，英格兰的铁匠麦克米伦，在杜莱斯发明的“小马崽”的基础上，进行了改进。他在前轮的车轴上装上曲柄，再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来，并且前后轮都用铁制。1842年，麦克米伦骑上这种车，一天跑了近20千米。1861年，法国的米肖父子，原本职业是马车修理匠，他们在前轮上安装了能转动的脚蹬板；车子的鞍座架在前轮上面，这样除非骑车的技术特别高超，否则就抓不稳车把，会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以“自行车”的雅名,并于1867年在巴黎博览会上展出，让观众大开眼界。在自行车的发明阶段，还有些人把自行车的两个轮子设计成左右放置，这种自行车的外形有些类似轮椅。发明中的设想

3、和发实践自行车发明的早期阶段，人们认为越大的轮子行驶的速度越快，在这张图上，两名男子骑着一辆车轮几乎为一人高的自行车。发明中的设想和实践这是欧洲人早期想象的五轮自行车，这种自行车由一个主动力轮和四个辅助小轮子组成。当时人们认为如果制造这种自行车，那么它在速度和平衡性方面的表现将不错。这种自行车前后还带有放货物的小篮子。 发明中的设想和实践1869年，英国的雷诺首先用辐条来拉紧轮辋，用钢管制成车架，并首先在轮辋上装上了实心的橡胶带，使自行车的重量大大减轻。 1874年，真正具有现代化形式的自行车诞生。英国人劳森在自行车上别出心裁地装上链条和链轮，用后轮的转动来推动车子前进。但仍然不够协调与稳定1

4、885年英国人把自行车改良成前后轮一样大小，并使用1链条驱动，叫做Rove型的自行车，这个车型就是现代化自行车的雏型1886年，英国的斯塔利，是一位机械工程师，从机械学，运动学的角度设计出了新的自行车样式，为自行车装上了前叉和车闸，前后轮的大小相同，以保持平衡，并用钢管制成了菱形车架，还首次使用了橡胶的车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构，还改制了许多生产自行车部件用的机床，为自行车的大量生产利推广应用开辟了宽阔的前景，因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。1888年一位住在爱尔兰的兽医邓洛普，从医治牛胃气膨胀中得到启示，发明了橡皮充气轮胎，这是自

5、行车发展史上非常重要的发明，它不但解决了自行车多年来最令人难受的震动问题，同时更把自行车的速度又推进了许多。其实之前也有人发明过橡皮轮胎，但因为那个年代橡胶的价格非常昂贵。从1791年到1888年，自行车的发明和改进，经历了近100年中这些发明者的不懈奋斗。从此，基本奠定了现代自行车的雏形。时至今日，自行车已成为全世界人们使用最多，最简单，最实用的交通工具。也许人们应该永远记住这些自行车的发明者们。让我们看看现进新型新型自行车自行车吧！ 自 行 车 的 物 理 知 识自 行 车 的 物 理 知 识力与运动的关系压强简单机械：杠杆、轮轴功与能转化声学光学电学摩擦一、光现象1 1、车尾有尾灯、车尾

6、有尾灯 2 2、电动自行车有反光镜、电动自行车有反光镜( (后视镜）后视镜）, ,成什成什么像？么像？ 作用是什么？作用是什么？原理：光的反射原理：光的反射光学知识光学知识 （1）自行车的后面都装有一个反光镜，它是由许多）自行车的后面都装有一个反光镜，它是由许多角反射器组成的。当有光线从任意角度射向尾灯时，角反射器组成的。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光它都能把光“反向射回反向射回”。在夜间，当汽车灯光照。在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光都能反射到汽车上，其光强远

7、大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，能引起汽车司机的注意。射光，就如发光的红灯，能引起汽车司机的注意。（2）自行车铃的金属盖是凸面镜，能成正立、缩小）自行车铃的金属盖是凸面镜，能成正立、缩小的虚象。的虚象。 三、摩擦力学知识力学知识1摩擦方面摩擦方面（1）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有）自行车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。一些花纹，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。（2）车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，）车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。来减小摩擦力。（3）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为

8、滚动摩擦，来）所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦。减小摩擦。（4）刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间）刹车时，用力捏紧车闸，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力。的压力，从而增大摩擦力。改变物体间的压力大小改变物体间的压力大小改变物体间接触面的粗糙程度改变物体间接触面的粗糙程度滑动摩擦与滚动摩擦之间的相互转变滑动摩擦与滚动摩擦之间的相互转变加润滑油加润滑油(接触面分离接触面分离)（5）紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向）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前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后

9、，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后，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。前进的阻力。四、力和运动的关系 2惯性现象 1力可以改变物体的运动状态和形状4压强方面压强方面 （1）一般情况下，充足气的自行车前、后轮胎着地总面）一般情况下，充足气的自行车前、后轮胎着地总面积大约为积大约为S100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，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自行车对地面的压力大约为F（600N+250N）850N，可以计算出自行车对地面的压强约为可以

10、计算出自行车对地面的压强约为85104Pa。（2）自行车的车座较宽大，可以增大人与车座的接触面）自行车的车座较宽大，可以增大人与车座的接触面积，减小对人的压强，人骑座时感到舒服。积，减小对人的压强，人骑座时感到舒服。（3）在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，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。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）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。减小它对脚的压强。改变压强的方法：改变压强的方法： 1、受力面积一定，改变压力 2、压力一定，改变受力面积 3 3、在条件允许的情况下，可以同时改变 压

11、力和受力面积的大小生活中应用压强的事例 自行车在不平的路面骑行时，车座下弹簧起到减震作用，弹簧的弹性势能和人的机械能相互转化。六、杠杆和轮轴杠杆的分类杠杆的分类: :省力杠杆：省力杠杆： l l1 1 l l2 2 , , F F1 1F F2 2，省力费距，省力费距离离费力杠杆：费力杠杆： l l1 1 l l2 2 , , F F1 1F F2 2 , , 费力省费力省距离距离等臂杠杆：等臂杠杆： l l1 1= =l l2 2， F F1 1F F2 2， 不省力不不省力不费力费力F2F1oABF2L1L2F1杠杆原理：杠杆原理：F1L1=F2L2与踏板一起转动的与踏板一起转动的“牙盘牙

12、盘”用的齿轮越大越用的齿轮越大越力力（选填（选填“省省”或或“费费”）费费3.省力轮轴L2F2F1L14.费力轮轴链条带动后轮转动时，是什么杠杆？链条带动后轮转动时，是什么杠杆？2简单机械简单机械 （1）自行车刹车手闸是一个省力杠杆，车后坐）自行车刹车手闸是一个省力杠杆，车后坐的载物夹也是杠杆。脚踏和中轴大齿轮组成一的载物夹也是杠杆。脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴，后轮上小齿轮和后轮组成一个费个省力轮轴，后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。车把和前叉也构成省力轮轴。力轮轴。车把和前叉也构成省力轮轴。（2）自行车上坡走）自行车上坡走S形路线，相当于增加了斜形路线，相当于增加了斜面的长，可以省力

13、，使上坡更容易。面的长，可以省力，使上坡更容易。 3运动方面运动方面 （1）自行车的速度约为（）自行车的速度约为（3-5）m/s。（2）以树木为参照物，自行车是运动的；以树）以树木为参照物，自行车是运动的；以树木为参照物，自行车是向后退的。木为参照物，自行车是向后退的。 紧急刹车时，新的轮胎为什么会在地面上留下一道黑色的痕迹？讨论：讨论：改变压强的方法：改变压强的方法： 1、受力面积一定，改变压力 2、压力一定，改变受力面积 3 3、在条件允许的情况下，可以同时改变 压力和受力面积的大小生活中应用压强的事例 自行车在不平的路面骑行时，车座下弹簧起到减震作用，弹簧的弹性势能和人的机械能相互转化。

14、 自行车不倒的原因: 1: 陀螺效应 旋转的物体有保持保持其旋转方向（旋转轴的方向）的惯性。 陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果，但是，如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定，那么，初学者也应该在高速骑车时不会倒下。另一个方面看，骑独轮车的杂技演员由于车速很低，甚至车轮完全停止转动，则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。2:自行车本身的平衡机制自行车本身的平衡机制，来自于前叉后倾.几乎每辆自行车的车把轴，都不是与地面完全垂直，而是后倾的。由于前轮是固定在车把的前叉上，因此叫前叉后倾。前倾叉后，使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向，与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位

15、置上。这样，车子就有了自动回正的稳定性。车速越快，所造成的恢复力矩越大，骑车人就越感到稳定。 而且车子前叉越后倾，车子越稳定.五、自行车小常识五、自行车小常识u自行车防爆胎：自行车防爆胎：1.气打足，一定要把气打足，如果有气压表的气筒，请气打足，一定要把气打足，如果有气压表的气筒，请打到接近外胎上标明的气压数字。没有气压表的话，用手打到接近外胎上标明的气压数字。没有气压表的话，用手指来感觉。一般来说，要打到用手指捏外胎，还能捏动，指来感觉。一般来说，要打到用手指捏外胎，还能捏动，但是捏上去非常非常硬。轮胎硬了，很多尖锐的石子，碎但是捏上去非常非常硬。轮胎硬了，很多尖锐的石子，碎玻璃之类的碰上以后会被弹开，而无法扎进去。极大的减玻璃之类的碰上以后会被弹开，而无法扎进去。极大的减少了被扎的几率。少了被扎的几率。2.停车休息的时候，注意检查外胎，看看有没有碎玻璃，停车休息的时候，注意检查