行車上的物理學知識
腳踏車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中,其基本部件缺一不可。其中,車架是腳踏車的骨架,它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點,大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統:
1、導向系統:由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以透過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。
2、驅動(傳動或行走)系統:由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬透過曲柄,鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的,從而使腳踏車不斷前進。
3、制動系統:它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘,使行駛的腳踏車減速、停使、確保行車安全。
此外,為了安全和美觀,以及從實用出發,還裝配了車燈,支架等部件。
下面來具體介紹一些與力學知識有關的腳踏車部件:
1、車架部件是構成腳踏車的基本結構體,也是腳踏車的骨架和主體,其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。
車架部件的結構形式有很多,但總體可以分為兩大類:即男式車架和女式車架。
車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量,提高強度,較高檔的腳踏車採用低合金鋼管制造。為了減少快速行駛的阻力,有的腳踏車還採用流線型的鋼管。
由於腳踏車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的,車架便成為承受腳踏車在行駛中所產生的衝擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體,車架部件製造精度的優劣,將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的,為了減輕重力,也有製成兩端大、中間小的變徑輻條,還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型
2、外胎:分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬,能全部裹住內胎,著地面積比較大,能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕,著地面積小適宜在平坦的道路上行駛,具有阻力小,行駛輕快等優點。
外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地腳踏車的外胎寬度特別寬,花紋較深也是適應越野山地用。
3、腳蹬部件:腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上,是一個將平動力轉化為轉動力的裝置,腳踏車騎行時,腳踏力首先傳遞給腳蹬部件,,然後由腳蹬軸轉動曲柄,中軸,鏈條飛輪,使後輪轉動,從而使腳踏車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適,將直接影響騎車人的放腳位置是否合適,腳踏車的驅動能否順利進行。
4、前叉部件:前叉部件在腳踏車結構中處於前方部位,它的上端與車把部件相連,車架部件與前管配合,下端與前軸部件配合,組成腳踏車的導向系統。
轉動車把和前叉,可以使前輪改變方向,起到了腳踏車的導向作用。此外,還可以起到控制腳踏車行駛的作用。
前叉部件的受力情況屬懸臂樑性質,故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。
5、鏈條:鏈條又稱車鏈、滾子鏈,安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上,帶動腳踏車前進。
鏈輪:用高強度鋼材製成,保證其達到需要的拉力。
6、飛輪:飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端,與鏈輪保持同一平面,並透過鏈條與鏈輪相連線,構成腳踏車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。
單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪,主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。
其單級飛輪工作原理:當向前踏動腳踏是,鏈條帶動飛輪向前轉動,這時飛輪內齒和千斤相含,飛輪的轉動力透過千斤傳到芯子,芯子帶動後軸和後輪轉動,腳踏車就前進了。
當停止踏動腳踏板時,鏈條和外套都不旋轉,但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動,這時飛輪內齒產生相對滑動,由此將芯子壓縮到芯子的槽口內,千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時,千斤簧被壓縮得最多,再稍微向前滑一點,千斤被千斤簧彈到齒根上,發出“嗒嗒”的聲響。芯子轉動加快,千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動,發出“嗒嗒”的聲音。當反向踏動腳踏時,外套反向轉動,會加速千斤的滑動,使“嗒嗒”聲響得更急促。多級飛輪是腳踏車變速裝置中的一個重要部件。
多級飛輪是在單級飛輪的基礎上,增加幾片飛輪片,與中軸上的鏈輪結合,組成各種不同的傳遞比,從而改變了腳踏車的速度。
行車上的物理學知識
腳踏車的車架、輪胎、腳踏、剎車、鏈條等25個部件中,其基本部件缺一不可。其中,車架是腳踏車的骨架,它所承受的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點,大致可將其分為導向系統、驅動系統、制動系統:
1、導向系統:由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以透過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。
2、驅動(傳動或行走)系統:由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬透過曲柄,鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的,從而使腳踏車不斷前進。
3、制動系統:它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘,使行駛的腳踏車減速、停使、確保行車安全。
此外,為了安全和美觀,以及從實用出發,還裝配了車燈,支架等部件。
下面來具體介紹一些與力學知識有關的腳踏車部件:
1、車架部件是構成腳踏車的基本結構體,也是腳踏車的骨架和主體,其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。
車架部件的結構形式有很多,但總體可以分為兩大類:即男式車架和女式車架。
車架一般採用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量,提高強度,較高檔的腳踏車採用低合金鋼管制造。為了減少快速行駛的阻力,有的腳踏車還採用流線型的鋼管。
由於腳踏車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的,車架便成為承受腳踏車在行駛中所產生的衝擊載荷以及能否舒適、安全地運載人體的重要結構體,車架部件製造精度的優劣,將直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的,為了減輕重力,也有製成兩端大、中間小的變徑輻條,還有為了減少空氣阻力將輻條製成扁流線型
2、外胎:分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬,能全部裹住內胎,著地面積比較大,能適宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕,著地面積小適宜在平坦的道路上行駛,具有阻力小,行駛輕快等優點。
外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地腳踏車的外胎寬度特別寬,花紋較深也是適應越野山地用。
3、腳蹬部件:腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上,是一個將平動力轉化為轉動力的裝置,腳踏車騎行時,腳踏力首先傳遞給腳蹬部件,,然後由腳蹬軸轉動曲柄,中軸,鏈條飛輪,使後輪轉動,從而使腳踏車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合適,將直接影響騎車人的放腳位置是否合適,腳踏車的驅動能否順利進行。
4、前叉部件:前叉部件在腳踏車結構中處於前方部位,它的上端與車把部件相連,車架部件與前管配合,下端與前軸部件配合,組成腳踏車的導向系統。
轉動車把和前叉,可以使前輪改變方向,起到了腳踏車的導向作用。此外,還可以起到控制腳踏車行駛的作用。
前叉部件的受力情況屬懸臂樑性質,故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。
5、鏈條:鏈條又稱車鏈、滾子鏈,安裝在連輪和飛輪上。其作用是將腳踏力由曲柄、鏈輪傳遞到飛輪和後輪上,帶動腳踏車前進。
鏈輪:用高強度鋼材製成,保證其達到需要的拉力。
6、飛輪:飛輪以內螺紋旋擰固定在後軸的右端,與鏈輪保持同一平面,並透過鏈條與鏈輪相連線,構成腳踏車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。
單級飛輪又稱為單鏈輪片飛輪,主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。
其單級飛輪工作原理:當向前踏動腳踏是,鏈條帶動飛輪向前轉動,這時飛輪內齒和千斤相含,飛輪的轉動力透過千斤傳到芯子,芯子帶動後軸和後輪轉動,腳踏車就前進了。
當停止踏動腳踏板時,鏈條和外套都不旋轉,但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動,這時飛輪內齒產生相對滑動,由此將芯子壓縮到芯子的槽口內,千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪內齒頂端時,千斤簧被壓縮得最多,再稍微向前滑一點,千斤被千斤簧彈到齒根上,發出“嗒嗒”的聲響。芯子轉動加快,千斤也很快在各個飛輪內齒上滑動,發出“嗒嗒”的聲音。當反向踏動腳踏時,外套反向轉動,會加速千斤的滑動,使“嗒嗒”聲響得更急促。多級飛輪是腳踏車變速裝置中的一個重要部件。
多級飛輪是在單級飛輪的基礎上,增加幾片飛輪片,與中軸上的鏈輪結合,組成各種不同的傳遞比,從而改變了腳踏車的速度。