自行车曲柄的杠杆

Ⅰ 自行车的工作原理是什么

出于各种原因，全世界有无数人使用自行车。人们骑自行车去锻炼、上下班、运送包裹、参加比赛或只是为了好玩。骑自行车对某些人来说似乎很容易，但实际上，自行车工作原理非常复杂。

自行车将我们身体产生的能量转化为动能。动能是“运动物体或粒子的一种属性，不仅取决于它的运动，而且取决于它的质量”。如果通过施加净力对物体进行传递能量的功，则物体会加速，从而获得动能。一辆自行车最多可以将一个人 90% 的能量和运动转化为动能。然后使用该能量来移动自行车。骑手的平衡和动力有助于在沿路径行驶时保持自行车稳定。

总结

虽然日常生活中，骑自行车对我们来说并不是一件难事，但是蕴含在自行车背后的知识，却是非常复杂的。

Ⅱ 自行车中的杠杆知识：（要有力臂分析）

自行车中的物理知识

自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等。它结构简单，方便实用，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下。

一、力学知识

1、摩擦方面

(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。

(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。

(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。

(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，

(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；

自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。

2、压强方面

(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为

S=2×10Cm×5cm=100×cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6。5×104Pa。

(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。

(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，

(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。

(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强。

3、轮轴方面

(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图3所示。

(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆。

(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。

4、杠杆方面

自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。

5、惯性方面

(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。

(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。

6、能量转化方面

(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。

(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些。

(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起。

7、声学方面

自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的。

8、齿轮传动方面

线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v ，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，则有v = ωR。

二、热学知识

在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。

三、光学知识

在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到。在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。

四、电学方面

在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用。

Ⅲ 自行车上用到哪些简单机械（5个）

日常生活中咱们常见的机械装置，最多的就是是杠杆、四连杆机构、齿轮机构。很多东西最终都可以归结到这三个上面
1，压水井的压水手柄：
利用杠杆原理制成，支点距水井较近，而手柄较长，这样力臂较长，可以省力。但是由杠杆原理可知，杠杆都是省但不省功的。
2，自行车：
1、链条链轮组成的链传动系统；
2、由钢珠和钢碗组成的轴承系统；
3、铃中有由齿条齿轮传动系统；
4、坐垫中有弹簧组成的减振系统；
5、由杠杆原理组成的刹车系统。
自行车上有很多小的机械装置，是生活中最典型的机械装置
比如车闸，是利用杠杆原理制成的。
车蹬实际是一个曲柄机构。
前链轮和后链轮之间由铰链连接，从机械原理学上讲，是一个简单的链传动机构
3，钳子，剪刀
也都是利用杠杆原理制成。实际上就是两个小杠杆结合到一起，就是一个钳子或剪刀了
4，扳手
仍然是杠杆原理
5，液压小千斤顶
（不知道楼主见过没有，就是街边上很多司机车坏了，从后备厢里拿出来，把车顶起来修车的小东西，是司机常备的物品）
内部结构是一个简单的液压装置。从原理上说也有应用杠杆原理。别看一个液压千斤顶个头很小，但支起一台小轿车很容易的
6，电动筛
这东西在农村用的比较多，粮食放在上面，打开电源，电动筛就自动摇摆，把不用的东西筛下来
其原理就是一个双摇杆机构，在大的分类上属于四连杆。
大地相当于一个杆，两个摇摆支架是第二、第三个杆，筛子是第四个杆
你要学过机械原理就会知道，四连杆机构根据四个杆之间的长短关系，可以形成曲柄摇杆机构，双摇杆机构，双曲柄机构
电动筛就是人为制作形成的一个双摇杆机构
7，小轿车的车门
具体结构那当然是很复杂了，但从原理上讲，轿车车门其实就是一个简单的四连杆机构
8，柱塞泵
不知道你见过没有，就是和自行车的打气筒差不多的，靠里面的柱塞一进一出来抽水或抽油的，
其原理实际上是一个曲柄滑块机构，柱塞相当于滑块。
曲柄滑块机构实际上是属于曲柄摇杆机构的变种，而前面也说了，曲柄摇杆机构在大的分类上又属于四连杆机构
9
电梯
电梯的内部具体结构其实很复杂的，不是像一般人想象的那样，就是一根钢索吊着一个电梯厢。现在的电梯内部集合了各种自动控制装置，各种传感器，当然最重要的还有安全保护装置。
但是从机械原理上说，电梯其实就是一个蜗轮蜗杆机构。在大的分类上讲，蜗轮蜗杆机构属于齿轮机构的一种
10
齿轮泵
一种简单的泵，抽水或者抽油用的，生活中很常见的
是典型的齿轮机构
把齿轮泵拆开，里面其实就是两个齿轮而已
齿轮泵的优点是造价便宜，体积小，缺点是工作噪音大，排量较小
先总结这么10个吧！！
其实生活中简单的机械装置很多很多的，可以说无处不在，
如果再举几个复杂的例子那就更多了！
比如汽车的变速箱，你要拆开看看，里面全都是齿轮，这属于轮系，而轮系在大的分类上也属于齿轮机构
建筑工地上的吊车，上面有杠杆，四连杆，齿轮，液压，滑轮组。。。。太多了
车床，见过么？？上面几乎包括所有的机械装置
一台小轿车，上面也几乎包括所有你可以想的到的机械装置

Ⅳ 自行车中的杠杆有哪些。 原理是什么

自行车中的杠杆有哪些。 原理是什么？自行车的脚踏板相当于一个省力杠杆。
当脚回踏板转到水平位置时，用力蹬答下效果最好。因为动力的方向是向下的，此时动力臂最大，最省力。
脚踏板的支点在转轴位置，动力臂是转轴至踏板的长度（在“1”条件下），阻力臂是链轮的半径。说明，动力臂是随着脚踏板的转动而变化的

Ⅳ 自行车上有几个杠杆，分别是什么杠杆

轮轴的实质是来能够连续旋自转的杠杆，支点就在轴线，轮轴在转动时轮与轴有相同的转速。

在自行车上，轮轴比较多。
比如：脚踏牙盘，飞轮轴，车把把立控制方向（相当于汽车方向盘原理）等等

杠杆：刹车制手，V刹或吊刹的刹车钳，还有就是上面的轮轴都可以看成是杠杆，

Ⅵ 自行车的曲柄是如何带动链轮的

实际上自行车踩踏机构就是杠杆。

中轴和曲柄的链接通常是固定销，有四方键和花键之分。高端的产品也使用一体锻造设计。

曲柄是动力输入力臂A，中轴是支点b，压盘是动力输出力臂C。

动能通过链条转移至后轮；

后轮塔轮是动力输入力臂，花鼓是支点，后轮是动力输出力臂。

Ⅶ 曲柄为什么是省力杠杆

因为曲柄杠杆的动力臂大于阻力臂。
自行车曲柄的结构是一个类似杠杆的设计，它的动力点到支点的距离比较大，所以比较省力。
动力臂大于阻力臂的杠杆称之为省力杠杆，但是需要注意的是省力杠杆可以省力，但是会费距离，动力臂小于阻力臂的杠杆称之为费力杠杆，同样的道理，费力杠杆虽然费力但是可以省距离，动力臂等于阻力臂的杠杆叫做等臂杠杆，等臂杠杆既不费力也不省力，因此省力杠杆和费力杠杆就是通过动力臂和阻力臂比较结果来确定的。

Ⅷ 支撑自行车脚踏板的那个东西是什么

曲柄。

松动的曲柄经常会发出喀嚓声。检查曲柄问题时，先将曲柄转至水平位置，同时用力将两侧曲柄向下压，再转动曲柄180度，重复同样的动作。如果曲柄会晃动，则应将曲柄固定螺栓拴紧。新自行车的曲柄要经常进行这种检查。

身高不同的人腿长也不同，他们在骑车时不应使用同样长的曲柄。因为曲柄同样长就相当于让不同长度的腿画同样半径的圆，如果这个圆大了（曲柄长），腿短的小个子不适合；如果这个柄短了，大个子发不上力。

(8)自行车曲柄的杠杆扩展阅读

生物力学的角度来看，曲柄组的每一侧的转动，都会涉及到人体的三个关节，这些关节需要伸展和弯曲来完成一次踩踏，所以关于曲柄组上的杠杆计算就远不止曲柄长度这一项。

不过，如果条件被限制在一定范围内的话，确实更长的曲柄更利于提速。在一项研究中，使用固齿自行车，在100-200m距离上进行加速测试，确实更长的曲柄提速更快，即使是只有2mm的差距，也会有所帮助。

曲柄的长度还对车手在自行车上的重量平衡方式有影响。比如一名普通男性，因为上半身的重量更多，因此有点头重脚轻的感觉，所以更长的曲柄可以更有利于他在车上保持平衡。而对于女性车手来说，情况恰恰相反，所以往往较短的曲柄组会更好。

Ⅸ 自行车曲柄尺寸选择

几乎每一个开始深入研究自己自行车的玩家，都有在曲柄长度上纠结过的经历。对于某些人来说，曲柄长度代表的就是骑行风格和功能问题，而对另一些人来说，曲柄长度可会有一些额外其他收益。

毫无疑问，在自行车运动中，提高速度，提高效率是最为引人注意的标签。“边际收益”在这几年也开始成为热门的话题。而曲柄组也因此受到了同样高的关注度。在曲柄组几十年的进化中，无论是从材质（铝材，钢材，碳纤维）还是从结构来看，都有着非常多的改进，更小的盘片，粗的轴心，更少的固定螺丝……但是有一点是没有变化的，那就是曲柄的长度。

早期的安全自行车
从20世纪初“安全自行车”诞生以来，曲柄的长度就一直徘徊在170mm上下，并且保持这范围也有着充足的理由：足够的长度可以有效的作为一个杠杆进行踩踏，足够的短小可以让我们的腿保持一个合理的运动范围。所以170mm左右看起来刚刚好。

第二次世界大战之前，英国自行车行业一直处于主导地位，就像今天的规格一样，谁主导，谁就有了制定标准的实力。所以他们准备对曲柄的长度标准化到6.5英寸，也就是165mm，但是对于公路车手来说，被标准化的曲柄长度显然是不可以接受的。1958年，campagnolo推出了新的牙盘，并提供了多种曲柄长度给车手选择，从165mm-180mm，每2.5mm为一个增量，这一标准也一直沿用至今。

但是比较有趣的是，在这些长度的曲柄发布之前，人们并没有专门对曲柄度对车手有什么影响做过相关研究，唯一一项有据可查的研究也仅仅是出现在1953年。而关于曲柄长度的研究则一直到80年到后期才开始慢慢增多。

曲柄作为杠杆，是否会影响人体的功率输出？

关于曲柄长度的争论，最初是从最简单的物理学角度开始的，这也是我们最容易看到的的角度。曲柄被看作杠杆，因此曲柄的长度更长，就可以为车手提供更多的额外杠杆作用力。虽然从简单的物理学角度分析，这一点都没有错，但是如果考虑到人的话就不一样了。

从生物力学的角度来看，曲柄组的每一侧的转动，都会涉及到人体的三个关节，这些关节需要伸展和弯曲来完成一次踩踏，所以关于曲柄组上的杠杆计算就远不止曲柄长度这一项。

不过，如果条件被限制在一定范围内的话，确实更长的曲柄更利于提速。在一项研究中，使用固齿自行车，在100-200m距离上进行加速测试，确实更长的曲柄提速更快，即使是只有2mm的差距，也会有所帮助。

不过这种测试和现实中的公路车比赛相差甚远，因为车手大部分时间还是坐姿骑行，而不是站立摇车，并且还有不同的齿比可以进行变速。在这种情况下，曲柄的长度对最大功率的输出，其实并没有影响，实际上，1983年就已经有研究表明，就是曲柄的长度范围已经相当大，观察到的结果也几乎相同。（研究内容：使用从125mm-225mm的曲柄，测试了13名受试者的30S平均功率和峰值功率。虽然研究员假设了最佳曲柄长度为165mm，但是在更短的150mm和更长的200mm时，动力都没有显著的变化。除此之外，在125mm和225mm的情况下，甚至功率输出还略有下降，约2-5%。）

2001年，Martin和Spirso基本上算是复制了这项研究内容，共有16名训练有素的车手参加了测试，分别使用了120mm，145mm，170mm，195mm和220mm进行测试。同样，在最短和最长的曲柄上，功率略有下降（约4%），而在145mm，170mm和195mm的曲柄长度之间没有差异。

想知道你的曲柄长度是多少的话，可以查看你曲柄的这个位置

那么曲柄长度的变化会在骑行中节省能量吗？

如果曲柄长度对公路车骑手的动力输出没有影响，那么，可以通过改变曲柄长度来节省体力吗？

对这个问题的研究最早可以追溯到1953年，当时Astrand对跑步机上的骑手进行了耗氧量测试。把曲柄长度从160mm改为180mm和200mm后对耗氧量没有影响，但是如果更换不同的轮胎则会影响耗氧量。

类似的研究在1997年被重新设置，Morris和Londeree召集了六名训练有素的车手，并进行了更长时间的最大耗氧量测试。结果显示曲柄长度的微小变化（5-10mm）增加了11%的耗氧量。不过，在研究中，受试者需要在不同长度的曲柄上，保持相同的踏频（90rpm），这可能会影响对曲柄长度研究的测试结果。

事实上，在2002年McDaniel等人的研究中确实也清楚的表明，车手的耗氧量在很大程度上取决于车手的输出功率和踏频节奏。在这项研究中，车手在三个长度（145/170/195mm）的曲柄时，对耗氧量没有显著的影响。

2017年，Ferrer-Roca等人又在研究更小变化（±5mm）范围下的曲柄长度时肯定了这一研究结果，同时又加入了对生物力学方面的考虑。他们注意到更长的曲柄增加了臀部以及膝盖的弯曲度，增加了它们的活动范围。而对于较短曲柄的情况下，则会有所改善，因此他们建议那些还在曲柄长度上犹豫不决的车手，应该选择较短的曲柄以降低受伤的风险。

Ⅹ 自行车的杠杆作用

1.杠杆 车闸 ：小的力量就可以把车刹住；
2.轮轴 车轮 ：减小阻力；
3.斜面 自行车上的螺丝；
4.传动 链条、