自行车的原理
自行车的原理是通过人的脚对脚蹬施加力,从而通过曲柄带动链轮的转动,链轮又通过链条带动飞轮的转动,飞轮进而后轮转动。由于后轮与地面的摩擦力,使得后轮与地面不会相对滑动,而后轮在地面上滚动,整个车子就运动起来了。
通过对自行车的仔细的受力与动力学分析,可以发现,对于自行车来说,匀速运动是不存在的。就拿前轮来分析,由于轮子的对称性,前轮的质心在它的中心,而在运动中,自行车前轮必然会受到地面的阻力,这个力不过前轮的中心,也就是不过前轮的质心,而车架通过前轴对前轮的力必然会过质心,这样一来,前论受到的合外力矩必然不会为0,前轮不会匀速的转动。骑自行车的时候,脚也不是一直**力蹬脚蹬,当脚用力蹬脚蹬时,车子就会加速,当不太用力时,车子又会减速,实际的骑自行车的过程就是交替地加速减速。
自行车中的各个轮子尺寸不是随意的,除了从美观的角度考虑,还要受到物理规律的制约。现在从物理学的角度对自行车中的各个轮子尺寸作出分析。
假设脚蹬到中轴的距离为R1,链轮的半径为R2,飞轮的半径R3,后轮的半径为R4。脚蹬,曲柄,链轮的整体转动惯量为I1,飞轮,后轮的整体转动惯量I2。定义自行车速率与脚蹬速率的比值为速率效率。假设脚蹬的速率为V0
由脚蹬与链轮的角速度必须相等,飞轮与后轮的角速度必须相等,链轮与飞轮的苏联相等可以推出车子的速度V=V0*R2R4/R1R3,再假设地面给后轮的摩擦力为f,链条给后轮的作用力为f,人蹬脚蹬的力F。后轮的角加速度为B,前轮的角加速度为B*R3=B‘*R2
对脚蹬,曲柄,链轮的整体,
FR1- f‘R2=I1B’
对飞轮,后轮的整体,
f‘R3- f R4=I2B
挑选电动自行车时除了上述条件以外还需要注意以下几点:
1、各部位开关动作灵敏可靠。
2、调速平稳,可靠。慢慢转动调速手柄,电机应平稳启动、加速,松开手柄后,手柄能够迅速复位,电机均匀减速。
3、刹车断电迅速、可靠。转动调速手柄,电机运行后,捏刹刹车后,电机能即刻断电,如有电量显示,可以看到显示回零。
4、电池拆装方便。铅酸蓄电池的重量一般约13.5kg,由于要每天拆装,所以电池的位置一定要适合自己的身材。