自行車設(shè)計(jì)方案--最終設(shè)計(jì)效果圖

1、自行車發(fā)展趨勢(shì)之自行車發(fā)展史姓名：饒玉芬工業(yè)設(shè)計(jì)3班201213030761790年法國(guó)人西夫拉克制作了世界上第一部自行車，該車是木制的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既沒驅(qū)動(dòng)裝置又沒轉(zhuǎn)向裝置，靠雙腳蹬地前行，改變方向只能下車搬動(dòng)車。即使如此，當(dāng)他騎著這輛在公園兜風(fēng)也引起在場(chǎng)人的驚異和贊嘆。世界上第一批真正實(shí)用型的自行車出現(xiàn)于19世紀(jì)初。1818年，德國(guó)人杜萊斯開始制作木輪車，樣子跟西夫拉克的差不多，他自稱：小馬崽。在前輪上加了一個(gè)控制方向的車把子，可以改變前進(jìn)的方向，但是騎車依然要用兩只腳蹬著前進(jìn)。引起人們極大興趣，一時(shí)間法國(guó)人大量進(jìn)行仿制巴黎街頭涌現(xiàn)出成百上千的自行車。公認(rèn)自行車發(fā)明人1830年，法國(guó)政府還為

2、郵差配備了自行車作為交通工具。隨后，自行車的技術(shù)、性能不斷得到改進(jìn)。1840年，英格蘭的鐵匠麥克米倫，在杜萊斯發(fā)明的“小馬崽”的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了改進(jìn)。他在前輪的車軸上裝上曲柄，再用連桿把曲柄和前面的腳蹬連接起來(lái)，并且前后輪都用鐵制。1842年，麥克米倫騎上這種車，一天跑了近20千米。1861年，法國(guó)的米肖父子，原本職業(yè)是馬車修理匠，他們?cè)谇拜喩习惭b了能轉(zhuǎn)動(dòng)的腳蹬板；車子的鞍座架在前輪上面，這樣除非騎車的技術(shù)特別高超，否則就抓不穩(wěn)車把，會(huì)從車子上掉下來(lái)。他們把這輛兩輪車冠以“自行車”的雅名,并于1867年在巴黎博覽會(huì)上展出，讓觀眾大開眼界。在自行車的發(fā)明階段，還有些人把自行車的兩個(gè)輪子設(shè)計(jì)成左右放

3、置，這種自行車的外形有些類似輪椅。發(fā)明中的設(shè)想和發(fā)實(shí)踐自行車發(fā)明的早期階段，人們認(rèn)為越大的輪子行駛的速度越快，在這張圖上，兩名男子騎著一輛車輪幾乎為一人高的自行車。發(fā)明中的設(shè)想和實(shí)踐這是歐洲人早期想象的五輪自行車，這種自行車由一個(gè)主動(dòng)力輪和四個(gè)輔助小輪子組成。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為如果制造這種自行車，那么它在速度和平衡性方面的表現(xiàn)將不錯(cuò)。這種自行車前后還帶有放貨物的小籃子。 發(fā)明中的設(shè)想和實(shí)踐1869年，英國(guó)的雷諾首先用輻條來(lái)拉緊輪輞，用鋼管制成車架，并首先在輪輞上裝上了實(shí)心的橡膠帶，使自行車的重量大大減輕。 1874年，真正具有現(xiàn)代化形式的自行車誕生。英國(guó)人勞森在自行車上別出心裁地裝上鏈條和鏈輪，用后

4、輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)推動(dòng)車子前進(jìn)。但仍然不夠協(xié)調(diào)與穩(wěn)定1885年英國(guó)人把自行車改良成前后輪一樣大小，并使用1鏈條驅(qū)動(dòng)，叫做Rove型的自行車，這個(gè)車型就是現(xiàn)代化自行車的雛型1886年，英國(guó)的斯塔利，是一位機(jī)械工程師，從機(jī)械學(xué)，運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度設(shè)計(jì)出了新的自行車樣式，為自行車裝上了前叉和車閘，前后輪的大小相同，以保持平衡，并用鋼管制成了菱形車架，還首次使用了橡膠的車輪。斯塔利不僅改進(jìn)了自行車的結(jié)構(gòu)，還改制了許多生產(chǎn)自行車部件用的機(jī)床，為自行車的大量生產(chǎn)利推廣應(yīng)用開辟了寬闊的前景，因此他被后人稱為“自行車之父”。斯塔利所設(shè)計(jì)的自行車車型與今天自行車的樣子基本一致了。1888年一位住在愛爾蘭的獸醫(yī)鄧洛普，從醫(yī)治牛

5、胃氣膨脹中得到啟示，發(fā)明了橡皮充氣輪胎，這是自行車發(fā)展史上非常重要的發(fā)明，它不但解決了自行車多年來(lái)最令人難受的震動(dòng)問題，同時(shí)更把自行車的速度又推進(jìn)了許多。其實(shí)之前也有人發(fā)明過(guò)橡皮輪胎，但因?yàn)槟莻€(gè)年代橡膠的價(jià)格非常昂貴。從1791年到1888年，自行車的發(fā)明和改進(jìn)，經(jīng)歷了近100年中這些發(fā)明者的不懈奮斗。從此，基本奠定了現(xiàn)代自行車的雛形。時(shí)至今日，自行車已成為全世界人們使用最多，最簡(jiǎn)單，最實(shí)用的交通工具。也許人們應(yīng)該永遠(yuǎn)記住這些自行車的發(fā)明者們。讓我們看看現(xiàn)進(jìn)新型新型自行車自行車吧！ 自 行 車 的 物 理 知 識(shí)自 行 車 的 物 理 知 識(shí)力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系壓強(qiáng)簡(jiǎn)單機(jī)械：杠桿、輪軸功與能轉(zhuǎn)化聲學(xué)

6、光學(xué)電學(xué)摩擦一、光現(xiàn)象1 1、車尾有尾燈、車尾有尾燈 2 2、電動(dòng)自行車有反光鏡、電動(dòng)自行車有反光鏡( (后視鏡）后視鏡）, ,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：光的反射光學(xué)知識(shí)光學(xué)知識(shí) （1）自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它是由許多）自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它是由許多角反射器組成的。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，角反射器組成的。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光它都能把光“反向射回反向射回”。在夜間，當(dāng)汽車燈光照。在夜間，當(dāng)汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無(wú)論入射方向如何，反到它前方的自行車尾燈上，無(wú)論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)

7、遠(yuǎn)大于一般的漫反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，能引起汽車司機(jī)的注意。射光，就如發(fā)光的紅燈，能引起汽車司機(jī)的注意。（2）自行車鈴的金屬蓋是凸面鏡，能成正立、縮?。┳孕熊団彽慕饘偕w是凸面鏡，能成正立、縮小的虛象。的虛象。 三、摩擦力學(xué)知識(shí)力學(xué)知識(shí)1摩擦方面摩擦方面（1）自行車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有）自行車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。一些花紋，并且使用摩擦大的材料，增大摩擦力。（2）車軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，）車軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來(lái)減小摩擦力。來(lái)減小

8、摩擦力。（3）所有車軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來(lái)）所有車軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來(lái)減小摩擦。減小摩擦。（4）剎車時(shí)，用力捏緊車閘，以增大剎車塊與車圈之間）剎車時(shí)，用力捏緊車閘，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力。的壓力，從而增大摩擦力。改變物體間的壓力大小改變物體間的壓力大小改變物體間接觸面的粗糙程度改變物體間接觸面的粗糙程度滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦之間的相互轉(zhuǎn)變滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦之間的相互轉(zhuǎn)變加潤(rùn)滑油加潤(rùn)滑油(接觸面分離接觸面分離)（5）緊蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向）緊蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向前

9、，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力；自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后，是自行車前進(jìn)的阻力；自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力。前進(jìn)的阻力。四、力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 2慣性現(xiàn)象 1力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀4壓強(qiáng)方面壓強(qiáng)方面 （1）一般情況下，充足氣的自行車前、后輪胎著地總面）一般情況下，充足氣的自行車前、后輪胎著地總面積大約為積大約為S100cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，自行車對(duì)地面的壓力大約為自行車對(duì)地面的壓力大約為F（600N+250N）

10、850N，可以計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)約為可以計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)約為85104Pa。（2）自行車的車座較寬大，可以增大人與車座的接觸面）自行車的車座較寬大，可以增大人與車座的接觸面積，減小對(duì)人的壓強(qiáng)，人騎座時(shí)感到舒服。積，減小對(duì)人的壓強(qiáng)，人騎座時(shí)感到舒服。（3）在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來(lái)增大受力面積，在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來(lái)增大受力面積，以減小壓強(qiáng)。以減小壓強(qiáng)。（4）自行車的腳踏板做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以）自行車的腳踏板做得扁而平，來(lái)增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)。減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)。改變壓強(qiáng)的方法：改變壓強(qiáng)的方法： 1、受力面積一定，改變壓力 2、壓力一定，改變受力面積

11、 3 3、在條件允許的情況下，可以同時(shí)改變 壓力和受力面積的大小生活中應(yīng)用壓強(qiáng)的事例 自行車在不平的路面騎行時(shí)，車座下彈簧起到減震作用，彈簧的彈性勢(shì)能和人的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化。六、杠桿和輪軸杠桿的分類杠桿的分類: :省力杠桿：省力杠桿： l l1 1 l l2 2 , , F F1 1F F2 2，省力費(fèi)距，省力費(fèi)距離離費(fèi)力杠桿：費(fèi)力杠桿： l l1 1 l l2 2 , , F F1 1F F2 2 , , 費(fèi)力省費(fèi)力省距離距離等臂杠桿：等臂杠桿： l l1 1= =l l2 2， F F1 1F F2 2， 不省力不不省力不費(fèi)力費(fèi)力F2F1oABF2L1L2F1杠桿原理：杠桿原理：F1L1=F

12、2L2與踏板一起轉(zhuǎn)動(dòng)的與踏板一起轉(zhuǎn)動(dòng)的“牙盤牙盤”用的齒輪越大越用的齒輪越大越力力（選填（選填“省省”或或“費(fèi)費(fèi)”）費(fèi)費(fèi)3.省力輪軸L2F2F1L14.費(fèi)力輪軸鏈條帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是什么杠桿？鏈條帶動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，是什么杠桿？2簡(jiǎn)單機(jī)械簡(jiǎn)單機(jī)械 （1）自行車剎車手閘是一個(gè)省力杠桿，車后坐）自行車剎車手閘是一個(gè)省力杠桿，車后坐的載物夾也是杠桿。腳踏和中軸大齒輪組成一的載物夾也是杠桿。腳踏和中軸大齒輪組成一個(gè)省力輪軸，后輪上小齒輪和后輪組成一個(gè)費(fèi)個(gè)省力輪軸，后輪上小齒輪和后輪組成一個(gè)費(fèi)力輪軸。車把和前叉也構(gòu)成省力輪軸。力輪軸。車把和前叉也構(gòu)成省力輪軸。（2）自行車上坡走）自行車上坡走S形路線，相當(dāng)于

13、增加了斜形路線，相當(dāng)于增加了斜面的長(zhǎng)，可以省力，使上坡更容易。面的長(zhǎng)，可以省力，使上坡更容易。 3運(yùn)動(dòng)方面運(yùn)動(dòng)方面 （1）自行車的速度約為（）自行車的速度約為（3-5）m/s。（2）以樹木為參照物，自行車是運(yùn)動(dòng)的；以樹）以樹木為參照物，自行車是運(yùn)動(dòng)的；以樹木為參照物，自行車是向后退的。木為參照物，自行車是向后退的。 緊急剎車時(shí)，新的輪胎為什么會(huì)在地面上留下一道黑色的痕跡？討論：討論：改變壓強(qiáng)的方法：改變壓強(qiáng)的方法： 1、受力面積一定，改變壓力 2、壓力一定，改變受力面積 3 3、在條件允許的情況下，可以同時(shí)改變 壓力和受力面積的大小生活中應(yīng)用壓強(qiáng)的事例 自行車在不平的路面騎行時(shí)，車座下彈簧起到

14、減震作用，彈簧的彈性勢(shì)能和人的機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化。 自行車不倒的原因: 1: 陀螺效應(yīng) 旋轉(zhuǎn)的物體有保持保持其旋轉(zhuǎn)方向（旋轉(zhuǎn)軸的方向）的慣性。 陀螺效應(yīng)在保持自行車穩(wěn)定中也許起到不可忽略的效果，但是，如果自行車單單憑借陀螺效應(yīng)保持穩(wěn)定，那么，初學(xué)者也應(yīng)該在高速騎車時(shí)不會(huì)倒下。另一個(gè)方面看，騎獨(dú)輪車的雜技演員由于車速很低，甚至車輪完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)，則基本無(wú)法依靠陀螺效應(yīng)保持平衡。2:自行車本身的平衡機(jī)制自行車本身的平衡機(jī)制，來(lái)自于前叉后傾.幾乎每輛自行車的車把軸，都不是與地面完全垂直，而是后傾的。由于前輪是固定在車把的前叉上，因此叫前叉后傾。前傾叉后，使車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力所形成的力矩方向，與車輪偏轉(zhuǎn)

15、方向相反，迫使車輪偏轉(zhuǎn)后自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的中間位置上。這樣，車子就有了自動(dòng)回正的穩(wěn)定性。車速越快，所造成的恢復(fù)力矩越大，騎車人就越感到穩(wěn)定。 而且車子前叉越后傾，車子越穩(wěn)定.五、自行車小常識(shí)五、自行車小常識(shí)u自行車防爆胎：自行車防爆胎：1.氣打足，一定要把氣打足，如果有氣壓表的氣筒，請(qǐng)氣打足，一定要把氣打足，如果有氣壓表的氣筒，請(qǐng)打到接近外胎上標(biāo)明的氣壓數(shù)字。沒有氣壓表的話，用手打到接近外胎上標(biāo)明的氣壓數(shù)字。沒有氣壓表的話，用手指來(lái)感覺。一般來(lái)說(shuō)，要打到用手指捏外胎，還能捏動(dòng)，指來(lái)感覺。一般來(lái)說(shuō)，要打到用手指捏外胎，還能捏動(dòng)，但是捏上去非常非常硬。輪胎硬了，很多尖銳的石子，碎但是捏上去非常非常硬。輪胎硬了，很多尖銳的石子，碎玻璃之類的碰上以后會(huì)被彈開，而無(wú)法扎進(jìn)去。極大的減玻璃之類的碰上以后會(huì)被彈開，而無(wú)法扎進(jìn)去。極大的減少了被扎的幾率。少了被扎的幾率。2.停車休息的時(shí)候，注意檢查外胎，看看有沒有碎玻璃，停車休息的時(shí)候，注意