自行車曲柄的杠桿

Ⅰ 自行車的工作原理是什麼

出於各種原因，全世界有無數人使用自行車。人們騎自行車去鍛煉、上下班、運送包裹、參加比賽或只是為了好玩。騎自行車對某些人來說似乎很容易，但實際上，自行車工作原理非常復雜。

自行車將我們身體產生的能量轉化為動能。動能是「運動物體或粒子的一種屬性，不僅取決於它的運動，而且取決於它的質量」。如果通過施加凈力對物體進行傳遞能量的功，則物體會加速，從而獲得動能。一輛自行車最多可以將一個人 90% 的能量和運動轉化為動能。然後使用該能量來移動自行車。騎手的平衡和動力有助於在沿路徑行駛時保持自行車穩定。

總結

雖然日常生活中，騎自行車對我們來說並不是一件難事，但是蘊含在自行車背後的知識，卻是非常復雜的。

Ⅱ 自行車中的杠桿知識：（要有力臂分析）

自行車中的物理知識

自行車是我們日常生活中一種普遍的交通工具，常見的有普通載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動自行車等。它結構簡單，方便實用，在其中涉及到很多物理知識，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強、能量的轉化等力學、熱學及光學知識，下面具體來分析一下。

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間的壓力，從而增大摩擦力，

(5)緊蹬自行車前進時，後輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進的動力，前輪受到的摩擦力方向向後，是自行車前進的阻力；

自行車靠慣性前進時，前後輪受到的摩擦力方向均向後，這兩個力均是自行車前進的阻力。

2、壓強方面

(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為

S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當一普通的成年人騎自行車前進時，自行車對地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計算出自行車對地面的壓強為6。5×104Pa。

(2)在車軸擰螺母處要加一個墊圈，來增大受力面積，以減小壓強。

(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對腳的壓強，

(4)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。

(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對身體的壓強。

3、輪軸方面

(1)自行車的車把相當於一個輪軸，車把相當於輪，前軸為軸，是一個省力杠桿，如圖3所示。

(2)自行車的腳踏板與中軸也相當於一個輪軸，實質為一個省力杠桿。

(3)自行車的飛輪也相當於一個省力的輪軸。

4、杠桿方面

自行車的剎車把相當於一個省力杠桿。

5、慣性方面

(1)當人騎自行車前進時，停止蹬自行車後，自行車仍然向前走，是由於它有慣性。

(2)當人騎自行車前進時，若遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊後剎車，然後再捏緊前剎車，或者前後一起捏緊，這樣做是為了防止人由於慣性而向前飛出去。

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一個彈簧，在它彈起時，彈簧的彈性勢能轉化為動能，車梯自動彈起。

7、聲學方面

自行車的金屬車鈐發聲是由於鈴蓋在不停的振動，而汽笛發聲是由於汽笛內的氣體不斷的振動而引起的。

8、齒輪傳動方面

線速度和角速度的關系，如圖5所示，設齒輪邊緣的線速度為v ，齒輪的半徑為R，齒輪轉動的角速度為ω，則有v = ωR。

二、熱學知識

在夏天自行車輪胎內的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因為對於質量、體積一定的氣體，當溫度越高，壓強越大，當壓強達到一定程度時，若超過了輪胎的承受能力，就會發生爆胎的情況。

三、光學知識

在日常生活中，自行車的後面都裝有一個反光鏡，它的設計很巧妙，組它是由三個相互垂直的平面鏡組成一個立體直角，用其內表面作為反射面，這叫角反射器。當有光線從任意角度射向尾燈時，它都能把光「反向射回」，當光線射向反光鏡時，會使後面的人很容易看到。在夜間，當汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強遠大於一般的漫反射光，就如發光的紅燈，足以讓汽車的司機觀察到。

四、電學方面

在有些自行車上裝有小型的發電裝置，它利用摩擦轉動，就像我們在實驗室中看到的手搖發電機一樣，發出的電能供給車燈工作，起到一定的照明作用。

Ⅲ 自行車上用到哪些簡單機械（5個）

日常生活中咱們常見的機械裝置，最多的就是是杠桿、四連桿機構、齒輪機構。很多東西最終都可以歸結到這三個上面
1，壓水井的壓水手柄：
利用杠桿原理製成，支點距水井較近，而手柄較長，這樣力臂較長，可以省力。但是由杠桿原理可知，杠桿都是省但不省功的。
2，自行車：
1、鏈條鏈輪組成的鏈傳動系統；
2、由鋼珠和鋼碗組成的軸承系統；
3、鈴中有由齒條齒輪傳動系統；
4、坐墊中有彈簧組成的減振系統；
5、由杠桿原理組成的剎車系統。
自行車上有很多小的機械裝置，是生活中最典型的機械裝置
比如車閘，是利用杠桿原理製成的。
車蹬實際是一個曲柄機構。
前鏈輪和後鏈輪之間由鉸鏈連接，從機械原理學上講，是一個簡單的鏈傳動機構
3，鉗子，剪刀
也都是利用杠桿原理製成。實際上就是兩個小杠桿結合到一起，就是一個鉗子或剪刀了
4，扳手
仍然是杠桿原理
5，液壓小千斤頂
（不知道樓主見過沒有，就是街邊上很多司機車壞了，從後備廂里拿出來，把車頂起來修車的小東西，是司機常備的物品）
內部結構是一個簡單的液壓裝置。從原理上說也有應用杠桿原理。別看一個液壓千斤頂個頭很小，但支起一台小轎車很容易的
6，電動篩
這東西在農村用的比較多，糧食放在上面，打開電源，電動篩就自動搖擺，把不用的東西篩下來
其原理就是一個雙搖桿機構，在大的分類上屬於四連桿。
大地相當於一個桿，兩個搖擺支架是第二、第三個桿，篩子是第四個桿
你要學過機械原理就會知道，四連桿機構根據四個桿之間的長短關系，可以形成曲柄搖桿機構，雙搖桿機構，雙曲柄機構
電動篩就是人為製作形成的一個雙搖桿機構
7，小轎車的車門
具體結構那當然是很復雜了，但從原理上講，轎車車門其實就是一個簡單的四連桿機構
8，柱塞泵
不知道你見過沒有，就是和自行車的打氣筒差不多的，靠裡面的柱塞一進一出來抽水或抽油的，
其原理實際上是一個曲柄滑塊機構，柱塞相當於滑塊。
曲柄滑塊機構實際上是屬於曲柄搖桿機構的變種，而前面也說了，曲柄搖桿機構在大的分類上又屬於四連桿機構
9
電梯
電梯的內部具體結構其實很復雜的，不是像一般人想像的那樣，就是一根鋼索吊著一個電梯廂。現在的電梯內部集合了各種自動控制裝置，各種感測器，當然最重要的還有安全保護裝置。
但是從機械原理上說，電梯其實就是一個蝸輪蝸桿機構。在大的分類上講，蝸輪蝸桿機構屬於齒輪機構的一種
10
齒輪泵
一種簡單的泵，抽水或者抽油用的，生活中很常見的
是典型的齒輪機構
把齒輪泵拆開，裡面其實就是兩個齒輪而已
齒輪泵的優點是造價便宜，體積小，缺點是工作噪音大，排量較小
先總結這么10個吧！！
其實生活中簡單的機械裝置很多很多的，可以說無處不在，
如果再舉幾個復雜的例子那就更多了！
比如汽車的變速箱，你要拆開看看，裡面全都是齒輪，這屬於輪系，而輪系在大的分類上也屬於齒輪機構
建築工地上的吊車，上面有杠桿，四連桿，齒輪，液壓，滑輪組。。。。太多了
車床，見過么？？上面幾乎包括所有的機械裝置
一台小轎車，上面也幾乎包括所有你可以想的到的機械裝置

Ⅳ 自行車中的杠桿有哪些。 原理是什麼

自行車中的杠桿有哪些。 原理是什麼？自行車的腳踏板相當於一個省力杠桿。
當腳回踏板轉到水平位置時，用力蹬答下效果最好。因為動力的方向是向下的，此時動力臂最大，最省力。
腳踏板的支點在轉軸位置，動力臂是轉軸至踏板的長度（在「1」條件下），阻力臂是鏈輪的半徑。說明，動力臂是隨著腳踏板的轉動而變化的

Ⅳ 自行車上有幾個杠桿，分別是什麼杠桿

輪軸的實質是來能夠連續旋自轉的杠桿，支點就在軸線，輪軸在轉動時輪與軸有相同的轉速。

在自行車上，輪軸比較多。
比如：腳踏牙盤，飛輪軸，車把把立控制方向（相當於汽車方向盤原理）等等

杠桿：剎車制手，V剎或吊剎的剎車鉗，還有就是上面的輪軸都可以看成是杠桿，

Ⅵ 自行車的曲柄是如何帶動鏈輪的

實際上自行車踩踏機構就是杠桿。

中軸和曲柄的鏈接通常是固定銷，有四方鍵和花鍵之分。高端的產品也使用一體鍛造設計。

曲柄是動力輸入力臂A，中軸是支點b，壓盤是動力輸出力臂C。

動能通過鏈條轉移至後輪；

後輪塔輪是動力輸入力臂，花鼓是支點，後輪是動力輸出力臂。

Ⅶ 曲柄為什麼是省力杠桿

因為曲柄杠桿的動力臂大於阻力臂。
自行車曲柄的結構是一個類似杠桿的設計，它的動力點到支點的距離比較大，所以比較省力。
動力臂大於阻力臂的杠桿稱之為省力杠桿，但是需要注意的是省力杠桿可以省力，但是會費距離，動力臂小於阻力臂的杠桿稱之為費力杠桿，同樣的道理，費力杠桿雖然費力但是可以省距離，動力臂等於阻力臂的杠桿叫做等臂杠桿，等臂杠桿既不費力也不省力，因此省力杠桿和費力杠桿就是通過動力臂和阻力臂比較結果來確定的。

Ⅷ 支撐自行車腳踏板的那個東西是什麼

曲柄。

松動的曲柄經常會發出喀嚓聲。檢查曲柄問題時，先將曲柄轉至水平位置，同時用力將兩側曲柄向下壓，再轉動曲柄180度，重復同樣的動作。如果曲柄會晃動，則應將曲柄固定螺栓拴緊。新自行車的曲柄要經常進行這種檢查。

身高不同的人腿長也不同，他們在騎車時不應使用同樣長的曲柄。因為曲柄同樣長就相當於讓不同長度的腿畫同樣半徑的圓，如果這個圓大了（曲柄長），腿短的小個子不適合；如果這個柄短了，大個子發不上力。

(8)自行車曲柄的杠桿擴展閱讀

生物力學的角度來看，曲柄組的每一側的轉動，都會涉及到人體的三個關節，這些關節需要伸展和彎曲來完成一次踩踏，所以關於曲柄組上的杠桿計算就遠不止曲柄長度這一項。

不過，如果條件被限制在一定范圍內的話，確實更長的曲柄更利於提速。在一項研究中，使用固齒自行車，在100-200m距離上進行加速測試，確實更長的曲柄提速更快，即使是只有2mm的差距，也會有所幫助。

曲柄的長度還對車手在自行車上的重量平衡方式有影響。比如一名普通男性，因為上半身的重量更多，因此有點頭重腳輕的感覺，所以更長的曲柄可以更有利於他在車上保持平衡。而對於女性車手來說，情況恰恰相反，所以往往較短的曲柄組會更好。

Ⅸ 自行車曲柄尺寸選擇

幾乎每一個開始深入研究自己自行車的玩家，都有在曲柄長度上糾結過的經歷。對於某些人來說，曲柄長度代表的就是騎行風格和功能問題，而對另一些人來說，曲柄長度可會有一些額外其他收益。

毫無疑問，在自行車運動中，提高速度，提高效率是最為引人注意的標簽。「邊際收益」在這幾年也開始成為熱門的話題。而曲柄組也因此受到了同樣高的關注度。在曲柄組幾十年的進化中，無論是從材質（鋁材，鋼材，碳纖維）還是從結構來看，都有著非常多的改進，更小的碟片，粗的軸心，更少的固定螺絲……但是有一點是沒有變化的，那就是曲柄的長度。

早期的安全自行車
從20世紀初「安全自行車」誕生以來，曲柄的長度就一直徘徊在170mm上下，並且保持這范圍也有著充足的理由：足夠的長度可以有效的作為一個杠桿進行踩踏，足夠的短小可以讓我們的腿保持一個合理的運動范圍。所以170mm左右看起來剛剛好。

第二次世界大戰之前，英國自行車行業一直處於主導地位，就像今天的規格一樣，誰主導，誰就有了制定標準的實力。所以他們准備對曲柄的長度標准化到6.5英寸，也就是165mm，但是對於公路車手來說，被標准化的曲柄長度顯然是不可以接受的。1958年，campagnolo推出了新的牙盤，並提供了多種曲柄長度給車手選擇，從165mm-180mm，每2.5mm為一個增量，這一標准也一直沿用至今。

但是比較有趣的是，在這些長度的曲柄發布之前，人們並沒有專門對曲柄度對車手有什麼影響做過相關研究，唯一一項有據可查的研究也僅僅是出現在1953年。而關於曲柄長度的研究則一直到80年到後期才開始慢慢增多。

曲柄作為杠桿，是否會影響人體的功率輸出？

關於曲柄長度的爭論，最初是從最簡單的物理學角度開始的，這也是我們最容易看到的的角度。曲柄被看作杠桿，因此曲柄的長度更長，就可以為車手提供更多的額外杠桿作用力。雖然從簡單的物理學角度分析，這一點都沒有錯，但是如果考慮到人的話就不一樣了。

從生物力學的角度來看，曲柄組的每一側的轉動，都會涉及到人體的三個關節，這些關節需要伸展和彎曲來完成一次踩踏，所以關於曲柄組上的杠桿計算就遠不止曲柄長度這一項。

不過，如果條件被限制在一定范圍內的話，確實更長的曲柄更利於提速。在一項研究中，使用固齒自行車，在100-200m距離上進行加速測試，確實更長的曲柄提速更快，即使是只有2mm的差距，也會有所幫助。

不過這種測試和現實中的公路車比賽相差甚遠，因為車手大部分時間還是坐姿騎行，而不是站立搖車，並且還有不同的齒比可以進行變速。在這種情況下，曲柄的長度對最大功率的輸出，其實並沒有影響，實際上，1983年就已經有研究表明，就是曲柄的長度范圍已經相當大，觀察到的結果也幾乎相同。（研究內容：使用從125mm-225mm的曲柄，測試了13名受試者的30S平均功率和峰值功率。雖然研究員假設了最佳曲柄長度為165mm，但是在更短的150mm和更長的200mm時，動力都沒有顯著的變化。除此之外，在125mm和225mm的情況下，甚至功率輸出還略有下降，約2-5%。）

2001年，Martin和Spirso基本上算是復制了這項研究內容，共有16名訓練有素的車手參加了測試，分別使用了120mm，145mm，170mm，195mm和220mm進行測試。同樣，在最短和最長的曲柄上，功率略有下降（約4%），而在145mm，170mm和195mm的曲柄長度之間沒有差異。

想知道你的曲柄長度是多少的話，可以查看你曲柄的這個位置

那麼曲柄長度的變化會在騎行中節省能量嗎？

如果曲柄長度對公路車騎手的動力輸出沒有影響，那麼，可以通過改變曲柄長度來節省體力嗎？

對這個問題的研究最早可以追溯到1953年，當時Astrand對跑步機上的騎手進行了耗氧量測試。把曲柄長度從160mm改為180mm和200mm後對耗氧量沒有影響，但是如果更換不同的輪胎則會影響耗氧量。

類似的研究在1997年被重新設置，Morris和Londeree召集了六名訓練有素的車手，並進行了更長時間的最大耗氧量測試。結果顯示曲柄長度的微小變化（5-10mm）增加了11%的耗氧量。不過，在研究中，受試者需要在不同長度的曲柄上，保持相同的踏頻（90rpm），這可能會影響對曲柄長度研究的測試結果。

事實上，在2002年McDaniel等人的研究中確實也清楚的表明，車手的耗氧量在很大程度上取決於車手的輸出功率和踏頻節奏。在這項研究中，車手在三個長度（145/170/195mm）的曲柄時，對耗氧量沒有顯著的影響。

2017年，Ferrer-Roca等人又在研究更小變化（±5mm）范圍下的曲柄長度時肯定了這一研究結果，同時又加入了對生物力學方面的考慮。他們注意到更長的曲柄增加了臀部以及膝蓋的彎曲度，增加了它們的活動范圍。而對於較短曲柄的情況下，則會有所改善，因此他們建議那些還在曲柄長度上猶豫不決的車手，應該選擇較短的曲柄以降低受傷的風險。

Ⅹ 自行車的杠桿作用

1.杠桿 車閘 ：小的力量就可以把車剎住；
2.輪軸 車輪 ：減小阻力；
3.斜面 自行車上的螺絲；
4.傳動 鏈條、