自行车的原理.ppt

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1、行驶中的自行车为什么不会倒?我们主要介绍自行车的导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。自行车基本构造自行车不倒的原因:1:陀螺效应旋转的物体有保持其旋转方向（旋转轴的方向）的惯性。陀螺效应在保持自行车稳定中也许起到不可忽略的效果，但是，如果自行车单单凭借陀螺效应保持稳定，那么，初学者也应该在高速骑车时不会倒下。另一个方面看，骑独轮车的杂技演员由于车速很低，甚至车轮完全停止转动，则基本无法依靠陀螺效应保持平衡。2:自行车本身的平衡机制自行车本身的平衡机制，来自于前叉

2、后倾.几乎每辆自行车的车把轴，都不是与地面完全垂直，而是后倾的。由于前轮是固定在车把的前叉上，因此叫前叉后倾。前倾叉后，使车辆转弯时产生的离心力所形成的力矩方向，与车轮偏转方向相反，迫使车轮偏转后自动恢复到原来的中间位置上。这样，车子就有了自动回正的稳定性。车速越快，所造成的恢复力矩越大，骑车人就越感到稳定。而且车子前叉越后倾，车子越稳定.附:自行车的”前叉后倾”如左图所示，自行车前轮的转向是由“前叉”控制的。也就是说，前叉操纵前轮转弯时，前轮的转动是以前叉所在的直径为转轴的。（图中红色直径）　　当干扰力矩使车向左倾斜，前

3、轮也将随之向左转弯。这时，在前轮与地面的接触点A处必将产生一个向右的运动趋势，因而地面也就必将产生一个向左的摩擦力，这个摩擦力有两个作用。一是它对前后轮中心连线所形成的力矩，反抗车身向左的倾斜；二是它对前叉轴线形成的力矩迫使前轮恢复到原来的方向。行进中，车轮的运动可以分解为绕轴的转动和随整车前进的“平动”.如左图所示，车轮绕轴逆时针转动，当外界干扰力矩使车轮向左发生一定的偏倒时，车轮到底怎样运动呢?我们来考察车轮最上面一点A的运动状态。车轮的偏转，使它产生了一个垂直于旋转平面的轴向速度；由于车轮的转动，它还具有位于旋转面内

4、的圆周切向速度；该点的实际速度是这两个速度的矢量和。轮子的转速越大，其合速度越靠近旋转平面，车轮也就越稳定。这个合速度显然缓解了车轮的倾倒.一般情况下，圆周切线速度都比使车倾倒的轴向速度大得很多，因而车轮的高速转动能有效地抵御干扰力矩的作用。3:人在维持自行车不倒中的作用自行车的平衡还来自于骑车人腰部的肌肉。骑车的身体可以形成自动的条件反射，当自行车稍微倾斜倒下时，人的身体会感受到，腰部肌肉会自动动作，把身体拉向另一侧，形成的反向力矩促使车身抬起.1.让车轮转动，使之具备“陀螺效应”，从而给自行车奠定了不易倾倒的力学基础；

5、2.由于在某一转速下，车轮抗干扰的能力是有限的,骑车人还能通过控制自行车姿态或调节本身姿态，使干扰始终维持在临界值之内；3.调节自行车，使之具有更好的稳定性，如加大车轮转速，适当改变车的方向等；4.调节整体姿态，以抵消干扰。如因地面或侧风使车始终向一边倾斜，而行车路线又不允许转弯时，则需调整姿态，抵消干扰，保持车的不倒状态。让我们一起进步谢谢观看!