研究性學習開題報告表
自行車上的力學知識（研究過程記錄）
研究性學習結題報告
一、報告課題：自行車上的力學知識
二、課題組成員：陳玉宇、符季穎、李仁、陳繼堯、唐天喜、李晶晶、符發娥、陳麗娟、王勇妍 、孫卓濱
三、課題指導師：周鑫
四、內容摘要：通過研究性學習，我們自己發現問題自己解決問題，大大豐富了我們的思維方法。通過研究開拓自己的見識，增強團結互助的意識。
我們為了了解自行車上的力學知識，以及解決方法，採用了上網查詢，實驗觀察等諸多方法來了解自行車上的力學知識。
五、索引關鍵詞：自行車，力學知識，改進
六、正文
緒論dahon公司致力於創造世界最精美摺疊自行車已長達二十多年，穩步提公升設計的基礎上從而創造出更堅固、更輕便車架和更易操作的dahon折疊車。自行車應該是摺疊方便、持久耐用、經濟實惠，重量超輕，同時最重要的一點是安全可靠。dahon的專利技術已經使摺疊自行車設計產生了革命性變化。
其創立者韓德瑋博士洞覺使用摺疊自行車可減少對石油這種不可再生能源的依賴。他覺察到摺疊自行車將廣泛應用於多元化交通的前景。大多數摺疊自行車前端頭管不夠堅固。
我們將頭管加長並將其直徑加大，使其更堅固、剛硬，從而解決了這個問題。世界許多國家把自行車視作綠色交通工具，因為它不需任何能源，無汙染，無噪音，結構簡單，使用方便，但卻靠人力驅動才能行駛，遇到上坡或者逆風行駛常常可以看到不少騎行者是非曲直推車而行。自行車另乙個缺欠是沒有減振裝置，在快速行駛時，騎行者多以雙臂用力支撐上身，所以來自地面顛簸，通過雙臂對大腦神經嚴重影響，如果長途跋涉，其疲勞程度是可想而知的。
總之，節力、減振是當今自行車存在的兩個大問題。鄭向群高速減振自行車就是專門針對上述兩個問題而精心設計的，它們的最大特徵是有乙個非常特殊的車架，能把騎車者的自身重量變成一種向前推時的動力能，所以閘開車行，閘閉車停。就是說，平地不用腳蹬車子便會自動啟行，而且速度還會迅速加快，只在逆風行駛時、上坡時才需要腳踏驅動。
第二特徵是快而節力，因為驅動不是完全靠腳蹬，所以格外感到輕便，因此本車無需採用複雜昂貴的變速機構，以直接加大齒速比。第三個突出特點是騎用時非常舒適，這是因為除車架本身具有彈性外，在前輪和車座產管上還有減振裝置。高速減振自行車結束了自行車不能自行的歷史，為自行車的發展揭開了嶄新的篇章。
它們是當今世界上速度最快、最節力、最舒適無與倫比的一種自行車，效能雖然優越，但由於結構簡單，造價並不高於傳統自行車，車型美觀大方，把式新穎多樣，可以隨意調裝。
課題研究的目的和意義：對自行車的解剖以探索其中的物理知識；通過研究性學習，我們自己發現問題自己解決問題，大大豐富了我們的思維方法。研究開拓自己的見識，增強團結互助的意識。
報告主體
1、運動原理
自行車的車架、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，車架是自行車的骨架，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。
1.1 導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向並保持車身平衡。
1.2 驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、牙盤、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通過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使自行車不斷前進。
1.3 制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以隨時操縱車閘，使行駛的自行車減速、停駛、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。
腳蹬部件：腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是乙個將平動力轉化為轉動力的裝置。自行車騎行時，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，從而使自行車前進。
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，自行車的驅動能否順利進行。
腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑效能。
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，較高檔的自行車採用低合金鋼管製造。為了減少快速行駛的阻力，自行車應該採用流線型的鋼管。
由於自行車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受自行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。
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。
前叉部件：前叉部件在自行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，組成自行車的導向系統。
轉動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。 前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質，故前叉部件應該具有足夠的強度等性質。
鏈輪：應該用高強度鋼材製成，保證其達到需要的拉力。
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。飛輪的轉動力通過千斤傳到芯子，芯子帶動後軸和後輪轉動，自行車就前進了。
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。多級飛輪是自行車變速裝置中的乙個重要部件。
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，從而改變了自行車的速度。
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，帶動自行車前進，應該減少鏈條的寬度，使它與齒輪緊密接觸，減少掉鏈的機率。
2、自行車的力學知識
2.1 運動和力的應用
2.1.1 增大和減小摩擦
自行車在行駛的過程中，各個相互接觸的部件間產生相對運動，這些地方就存在摩擦。 手與車把間摩擦、車輪與地面間摩擦、閘皮與車輪間的摩擦等都是有益摩擦。用摩擦係數較大的橡膠製作車把上的膠套，在膠套上刻上花紋來增大手與車把間摩擦；在輪胎外殼上刻上花紋來增大車輪與地面間摩擦；，採用增大壓力的方法來增大閘皮與車輪間的摩擦。
前軸、中軸、後軸、腳蹬、車把與車架間等各個轉動部位的摩擦都屬於有害摩擦。減小這些有害摩擦的方法是在轉動部位安裝軸承，利用滾動摩擦代替了滑動摩擦；通過向這些部位加上黃油（鈣基潤滑脂）或機油進行潤滑。摩擦力的大小跟兩個因素有關：
壓力的大小、接觸面的粗糙程度。壓力越大，摩擦力越大；接觸面越粗糙，摩擦力越大。 自行車外胎有凸凹不平的花紋，這是通過增大自行車與地面間的粗糙程度，來增大摩擦力的，其目的是為了防止自行車打滑。
自行車的外胎，車把手塑料套、踏板套、閘把套等處均有凹凸不平的花紋以增大摩擦，剎車時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對車輪鋼圈的壓力，以達到制止車輪滾動的目的，剎車時，車輪不再滾動，而在地面上滑動，變滾動為滑動後，摩擦大大增加，所以車能夠迅速制動。
車的前軸，中軸及後軸均採用滾動以減小摩擦。為更進一步減小摩擦，人們常在這些部位加潤滑劑。多處刻有凹凸不平的花紋以增大摩擦。
剎車時，車輪不再滾動，而在地面上滑動，摩擦大大增加了，故車可以迅速停駛。而在剎車的同時，手用力握緊閘把，增大剎車皮對鋼圈的壓力以達到制止車輪滾動的目的。
輪胎上的花紋：增大摩擦。
剎車皮：增大壓力，增加摩擦。
鏈條和齒輪：增加粗糙程度，加大之間的摩擦。
2.1.2 彈簧的減震作用
車的座墊下安有粗的螺旋狀的彈簧，利用它的緩衝作用以減小震動。
輪胎的減震作用：在自行車車胎中充有適量的壓縮空氣，壓縮空氣具有很大的壓強，可以增強彈性。同時在車的鞍座中裝有彈簧，通過彈簧的彈性形變減弱車的震動。
通過這些方法可以使自行車騎行平穩，減少顛跛。
2.2 壓強知識的應用
2.2.1 自行車負重
自行車的車胎上刻有載重量，明確告訴人們不能超載，如車載過量，車胎受力面積不變，則車胎受到太大的壓強將被壓破。 自行車的內胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時，氣體的質量越大，壓強越大。
2.2.2 車座上的物理
座墊呈馬鞍型，它能夠增大座墊與人體的接觸面積以減小臀部所受壓強，使人騎車時感到較舒適。
2.3 簡單機械知識的應用
自行車是一種機械，它由許多的簡單機械構成：執行部分中的車把、控制部分中的車閘把、後閘部件中的前曲拐、後曲拐及支架、貨架上的彈簧夾、車鈴的按鈕等部件都屬於槓桿。傳動部分中的腳蹬與大齒輪盤構成乙個動力作用在輪上的省力輪軸，飛輪與後輪則構成乙個動力作用在軸上的費力輪軸；執行部分的車把也可以看作乙個輪軸。
自行車的各個部件是靠螺絲來連線和緊固的，螺絲上的螺旋是乙個繞在圓柱體上的斜面。
自行車上的物理知識
我們經常騎自行車，你知道自行車上有哪些物理知識嗎？下面我們來看一看。1 自行車上的摩擦知識 1 摩擦力使自行車前進 當我們騎目行車時，由於人和自行車對地面有壓力，輪胎和地面之間不光滑，後輪有向前運動的趨勢，因此自行車與路面之間產生摩擦力。自行車之所以能前進，就是依靠後輪與地面之間的摩擦力，這個摩擦力...
自行車上的物理知識
一 力學知識 1 摩擦方面 1 自行車車輪胎 車把套 腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度 增大摩擦力 2 車軸處經常上一些潤滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力 3 所有車軸處均有滾珠，變滑動摩擦為滾動摩擦，來減小摩擦，轉動方便 4 剎車時，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之...
自行車上的物理知識
6 能量轉化方面 1 當人騎自行車下坡時，速度越來越快，是由於下坡時人和自行車的重力勢能轉化為人和自行車的動能 2 當人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車的動能，這樣上坡時動能轉化為重力勢能，能上得更高一些 3 自行車的車梯上掛有乙個彈簧，在它彈起時，彈簧的彈性勢能轉化為動...