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自行车科学:自行车里的科学原理

自行车科学

自行车是一种简单而又普遍的交通工具,它包含了许多科学原理。让我们看看自行车是如何保持平衡的。当我们骑自行车时,我们必须保持平衡,否则我们会摔倒。这是因为自行车的前轮有一个转动的轴,它可以帮助我们保持平衡。当我们向左倾斜时,前轮会自动向左转,反之亦然。这种平衡原理被称为陀螺仪效应。这也是为什么我们在骑自行车时需要保持一定的速度,否则我们会失去平衡。

另一个有趣的科学原理是自行车的动力传递。当我们踩踏脚踏时,我们的力量通过链条传递到后轮。这是一个简单的机械原理,被称为踏板和齿轮系统。齿轮的大小会影响我们所产生的力量和速度。较大的齿轮可以让我们更快地移动,但需要更多的力量。较小的齿轮则需要更多的踏踏力,但可以提供更大的力量。

还有一个科学原理涉及到自行车的制动系统。自行车的刹车是通过摩擦力来工作的。当我们按下刹车手柄时,刹车衬片会与轮胎接触,从而制止轮胎的旋转。这个原理被称为摩擦制动。越大的摩擦力,刹车越有力。刹车衬片和轮胎之间的摩擦也会产生热量,因此在长时间的刹车后,刹车可能变得滑腻,需要一段时间来恢复。

自行车科学涵盖了许多原理和技术。通过理解自行车的平衡、动力传递和刹车系统等科学原理,我们可以更好地骑行并保持安全。无论我们是作为交通工具还是作为休闲活动,自行车都是一个令人兴奋的科学实验。

自行车科学 自行车里的科学原理

自行车中包含的力学知识。

1、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。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。

2、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:脚蹬板与链轮牙盘;后轮与飞轮及龙头与转轴等。

3、车的前轴、中轴及后轴均采用滚珠,变滑动摩擦为滚动摩擦。为更进一步减小摩擦,人们常在这些部位加润滑剂。

4、自行车的车胎、车把套、踏板等处都刻有凹凸不平的花纹以增大摩擦。

创意科学自行车

日常生活中自行车的使用是非常普遍的,当您使用和看到这些自行车时,您是否思考过自行车为什么会被设计成这种形式?您是否了解自行车的发展历程呢? 自行车的诞生与发展已有几百年了,在自行车的发展历程中自行车的结构有过几次重大的变化,这些变化使自行车的设计发展中出现过“山穷水复疑无路,柳暗花明又一村”。每一次重大的变化都是自行车的设计思想上的一个大的突破,每一次大的变化都使自行车的发展进入了一个新时代。 最早的自行车是一种玩具车,它是一种可以坐在车座上面,依靠两腿的摆动使两脚在地上交替蹬踏实现驱动的一种机械,这种驱动方式与人的走路的姿式很相似,不利于对车子进行驱动,很多人认为会使小腿变粗。因为这时的自行车的骑行性能差,所以没有被多数人接受并使用,只作为一种娱乐的器械被少数人使用。(玩具车)

为了改善自行车骑行时的驱动的性能方面,当时的设计者们开始为自行车加装一些驱动装置。他们给自行车加装了一种简单、有效的驱动装置,这种驱动装置就是现在自行车上通常都采用的曲柄。采用曲柄结构有效的解决了自行车的驱动问题,但是由于这时的曲柄是直接安装在车轮的前轴上的,这种驱动方式的使用在车轮轮径较小时,自行车的速度会很慢,设计者们就采用了驱动轮采用大轮的设计来弥补速度低的一些缺点。这种直接的驱动方式在普通自行车的设计中已经不再采用了,只是在表演车、童车的设计中还在使用。(杂技车)

当采用新的传动方式没能很好的改善自行车的性能时,设计者们考虑更新的解决方式,他们在直接传动的基础上,推出了间接的传动方式,把曲柄从车轴上移出来,用传动件把曲柄的运动递给车轮,通过时传动件的传动比的调整,可以使自行车的驱动更合理,并且解决了驱动轮必须是大轮的这个问题,使自行车的设计更合理,这时的车子的两轮基本是等大的了。这种传动件最常用的是齿盘与链条的组合。设计者们也在完善传动部件,在传动装置中采用超越棘轮,使自行车的脚踏可与车轮在一定条件下不同时转动,而更有利于骑行。因为传动的发展使自行车的发展跨跃了几大步,那时的自行车与现代化的自行车的使用功能已基本相同了,只是自行车的外观,与零配件的使用与现代化的自行车有些区别。(链条车与安全车) 随着社会的进步由于其它的外力的驱动的方式的采用出现了摩托车,它是从自行车上发展起来的,我们可以看见它在发展初期的设计上受很大的自行车的影响,结构设计中有很大的自行车的设计时的痕迹,只是在自行车的基础上增加了部分驱动用部件,在发展的过程中它随着骑行功能的淡化或取消,随着对使用要求的观念改变,摩托车的设计才独成一帜,出现了低鞍座,宽大座垫,可有靠背、无人力驱动装置的摩托车。

近几年来电动自行车作为一种新的交通工具又开始进入了人们的生活,由于其电池的续行里程的距离比较短,所以还需要有一定的骑行的功能,所以电动自行车的发展又是从自行车上开始的,随着电动驱动的成熟与人们短距离的使用要求,而电动自行车的骑行的功能又在被淡化,多数电动自行车的骑行功能已退化甚至丧失,电动自行车正在经历与摩托车相同的发展过程,电动摩托车的出现也在证明这一点。

自行车的设计发展为采用其它方式驱动的交通工具提供了基础,其它交通工具的发展也促进了自行车的设计。自行车在大的设计结构没有采用摩托车的结构设计观念而发生重大的变化,但设计者们却也吸收了摩托车的一些优点用在自行车上:在自行车上使用变速系统,使自行车在骑行时可以改变驱动时的传动比,方便骑行者骑车时可以根据具体情况选择适当的传动比,达到省力或快速的目的;在自行车上加装避震装置,使自行车更适用于一些较差的情况。

自行车发展,在使用功能上说变化已很少了,现代自行车的主要发展在于车架的造型行变化,表面的处理如烤漆、商标的变化使其外观更美;对自车上的每一个零件进行精雕细琢的改进,使其更合理、美观;对自行车的材料上的选用与开发……所有的工作使自行车在进一步发展,但是一直没有大的结构的改进,自行车的设计很完善了吗? 随着社会的发展,对自行车类产品的研发及技术专业性要求越来越高,2011年,国内众多知名自行车锂电车企业研发或技术部门负责人型相互沟通探讨,认为在目前情况下,行业内大家需团结合作,相互交流学习,取长补短,企业及个人才能有长远良性发展,在大家的强烈要求下,中国自行车技术联盟 因势成立,由行业经验8年以上的中国众多知名自行车锂电车企业从事研发或技术部门负责人共同参于创建,通过广泛联络业内优秀专业人士,加强技术交流与合作,体现每个人在企业内的价值同时并促进整个行业良性发展。

2012年4月27号, 中国自行车技术联盟部份成员参加了在上海举办的第22届中国国际自行车展览会,相互探讨行业产品趋势及未来的发展方向。 随着“时尚、运动、健康、绿色、环保”理念的深入人心,自行车类产品的设计、材料、工艺、款式也跟随市场需求,新材料、精加工、巧构思、高品质和高附加值的自行车精品不断涌现。自行车不但成为人们的代步交通工具,而且进入运动、休闲、娱乐、时尚领域,并融入更多的科技、文化元素,成为所有家庭的必备用具。

无链条自行车

无链条自行车,属于自行车的结构改进。其改进要点是,自行车的2个曲柄分别固定在自行车前轮的轮轴的两端,车架的上斜梁有拐臂,鞍座固定在拐臂上。在普通自行车设置鞍座的位置,改为设置靠背。本实用新型没有链条结构,因此结构简单,耐用。由于鞍座设置在上斜梁的拐臂上,因此重心低,骑起来平稳,本实用新型增设了靠背,乘骑舒服。

无链条自行车:

省力:骑行轻快与链条自行车相比省力22%。

耐用:使用寿命长是链条自行车的 3.6 倍。

安全:在骑行中安全可靠性是链条自行车的 9 倍。

灵便:由于无大牙盘、链罩等大型部件,在运行中减少阻力、骑行更加方便。

干净卫生、不夹咬、不污染衣物,每年只注一次润滑油并且彻底消除掉链之弊。

结构简单修理方便与链条变速车相比易修不易坏,骑行 12000 公里无须大修。

前踏式无链条自行车,它是由车架、前车轮、后车轮、踏板连动器、连杆、驱动器等组成。其特征在于:不需采用链轮、链条、飞轮等传动零件,变现有自行车的圆周运动为前踏式上、下踏动,减轻了人体膝关节、髁关节的运动量。踏板连动器采用圆锥齿轮传动,驱动器采用行星轮传动,使自行车的行驶速度及传动的可靠性都得到了很大的提高。骑行时不擦挂裤脚,安全舒适,是一种理想的交通工具,特别适用于远距离骑行,且结构简单,安装方便,造价低廉。

新型自行车

ROAD 公路车

MOUNTAIN 山地车

FULL SUSPENSION 全避震

CITY BIKE 城市小轮车

URBAN 城市休闲车

WOMEN 女性车

FRAMES 自行车车架

EQUIPMENT 骑行装备

CARBON PRODUCTS 碳纤制品

CARBON BIKES 全部碳纤车

电动自行车

电动自行车的发展十分迅速。截止2010年底中国的电动自行车数量已经达到1.2亿,2010年产量达到2954万辆,同比增长33%,从数量上看已经成为名副其实的“电动自行车王国”。电动自行车在全球的潜在市场很大,并呈扩大趋势。 欧、美、日这三大市场中,欧洲市场最为成熟、最具潜力;日本市场其次;美国市场还有待开发。

世界各国轻型电动车产业发展的政策支持

日本:政府的支持极大地推动了轻型电动车的发展。1993年7月,日本警察厅、交通局发出了关于辅助驱动自行车处理意见的通知,规定这类自行车(带有辅助驱动装置)只要满足一定的条件,在法律上可以享受自行车同等待遇。

美国:2003年,美国总统布什批准将低速电动自行车转由CPSC消费者产品安全委员会管理,减少了法规对电动自行车的许多限制。美国低速电动自行车原本属于国家公路交通安全局管辖,被定性为机动车并受到机动车标准的管理,如今新的法规将管辖权交给管理自行车的CPSC。最高时速在32公里以下的低速电动自行车将获得更大的发展空间。

美国一些州的政府开始在政策上鼓励市民使用电动自行车,有些城市在市区和商业区设立了电动自行车出租商店以方便市民。

欧洲:在欧洲,欧盟执委会在欧洲10国赞助一项E-Tour计划,推动电动车辆的发展,此计划通过将1300辆电动自行车发给大城市,借此刺激欧洲大城市环保交通工具的使用。欧盟对于这种智能化的轻型电动车极为支持,欧盟对于购买符合标准产品的消费着执行“免费使用自行车道、上路无需驾照、无需上保险”的优惠政策,并且政府启动了名为Gopedelec的专项计划,对交通、旅游部门的决策者培训职能轻型电动车的培训,使他们了解这种产品的潜力。

中国展览会

2012年3月23日在第十二届中国北方国际自行车电动车展览会上,自行车电动车生产技术的创新在展会上得到充分展示。在展会创新展区,展出了20多家企业开发的新材料、新能源和创新设计的自行车电动车精品成为本届展会的一大亮点。

展会三天共吸引20余万人次入场参观或交易,签单万件,天津企业的整车成交量达去年产销量的三成以上。该展会的自行车创意设计大赛,天津美术学院、天津大学、天津理工大学、天津工业大学等八所高校共推出270多件自行车创意设计作品,评出获奖作品18件。

积极推广应用锂离子电池,大力开发锂电型电动自行车产品,已成为推动天津和国内电动车产业调整升级,推进电动车产品结构调整优化的重要引擎,自2012年以来,天津和国内锂电型电动自行车产销比率显著提升。

自行车平衡的奥秘

四川科技馆360度自行车是一种体验性科技互动展品,它通过物理学原理,实现了自行车的360度旋转。

具体来说,这种自行车通过一个配重稳定装置来实现平衡。当自行车向一侧倾斜时,这一侧的配重会向相反方向移动,以使整个装置保持平衡。

这个装置还利用了重心原理。当人坐在自行车上并开始旋转时,由于重心的位置变化,装置会自然而然地调整配重的移动,以保持平衡。

四川科技馆360度自行车利用物理学原理,实现了自行车的360度旋转,让人们可以更加直观地感受到自行车的平衡原理。

自行车里的科学原理

原理:

自行车的下方是一个配重稳定装置。物体各部分所受重力的合力的作用点,叫做重心。对任何物体而言,重心所在的位置对它的平衡起到了至关重要的作用。当物体重心下移,物体的稳定度就会提升。这正是空中自行车平稳骑行的奥秘所在。

重心与平衡之间的关系,很早就被人类发现了,我国更是将其应用于实践,仰韶文化时期的尖底陶罐,就是利用重心原理制造的产物。重心原理更是普遍应用于大型装卸机器,例如起重机的正常作业就离不开它沉重的底盘。

中国科学技术馆票务信息:一、主展厅

1、普通票:30元/人。

2、学生票:20元/人 全日制大学本科及以下学历学生(不含成人教育)凭有效证件。

3、优惠票:15元/人 未成年人18岁(不含)以下,无成人陪同参观,除国家法定节假日、公休日、儿童节及寒暑假外。

4、团体普通票:20元/人。

5、团体学生票:15元/每人 大学本科及以下学历学生(不包含成人教育)凭有效证件。

二、科学乐园展厅

1、儿童票:20元/人。

2、成人票:10元/人。

3、团体儿童票:15元/人。

4、团体成人票:10元/人。

三、球幕影院、巨幕影院、动感影院、4D影院

1、普通票:30元/人。

2、学生票:20元/人全日制大学本科及以下学历学生(不含成人教育)凭有效证件。

3、团体普通票:20元/人。

4、团体学生票:15元/人 全日制大学本科及以下学历学生(不含成人教育)凭有效证件。

参考资料来源:百度百科-中国科学技术馆

参考资料来源:中国科学技术馆-空中自行车

自行车新科技

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