自行车的创新.pdf

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1、摘要：自行车是人类常见的代步工具，被人们广泛使用。本文就自行车的发展历程做简要概述，针对自行车传动方式的改进做简要分析，并归纳在传动方式改进过程中创新原理的应用。关键词：自行车；发展；传动方式；创新原理Abstract:Bicyclesarecommonhumanmeansoftransport,widelyusedbypeople.Thispapergivesabriefoverviewofthedevelopmentprocessofthebicycle,analyzestheimprovementofthebicycletransmissionmode,an

2、dsummarizestheapplicationoftheinnovationprincipleintheimprovementofthetransmissionmode.Keywords:bicycle;development;transmissionmode;innovationprinciple自行车是由人力脚踏驱动的、至少有两个车轮的陆地交通车辆，俗称自由车、脚踏车或单车。自行车拥有无噪声、无污染、重量轻、结构简单、造价低廉、使用和维修方便等特点，既能作为代步和运载货物的工具，又能用于体育锻炼，因而为人们所广泛使用。1.自行车的发明人类使用车轮的历史大约

3、有5000年之久了，但直到17世纪人们才开始研究用人力驱动车轮的交通工具。在1791年，法国人西夫拉克发明了第一架“木马轮”小车，如图一所示。这辆小车前后有两个木质小轮，上面安装了一条板凳，像一个玩具。他的木马自行车在1818年正式取得德国及法国的专利，成为自行车的开山鼻祖，这辆自行车是以木头制造，这台车就是靠人的两只脚在地上蹬，以现今来看就像是木造的玩具木马，比现在的铁马重好几倍，这台木马自行车的发明对人类有极大的贡献。图一：“木马轮”小车2.自行车的发展2.1铁质自行车1839年英国苏格兰的冶铁匠麦克米伦将自行车改良，他不断思考如何能坐在车上，脚能不著地还能使

4、车子前进。最后他终於设计了一辆前轮大后轮，并加上踏板及曲柄连杆机构在后轮来驱动车子的自行车，骑乘时不需再以脚踩地面去转动轮子前进，这也是自行车发明的一大进步。如图二所示。图二：麦克米伦自行车2.2“高位”自行车为了提高自行车的速度，在1861年，法国的米肖父子发明前轮大、后轮小、在前轮上装有曲柄和能传动的踏板的自行车，如图三所示。该自行车前轮装在车架前段可转动的叉座上，能较灵活的把握方向，后轮上有杠杆制动。由于自行车速度和前轮周长成正比，所以为了提高自行车的速度，米肖父子把前轮做的很大，同时也缩小了后轮的直径。2.3安全型自行车高位自行车提高了自行车的速度，但是由

5、于座位太高，在急转弯的时候自行车容易侧翻，在急刹车的时候自行车容易往前翻到，安全性得不到保障。在这种情况下，1874高度上，即使急刹车也不会翻过车把。骑车者的安全得到极大的提高，所以人们称之为“安全型自行车”，如图四所示。图四：安全型自行车2.4现代自行车人们改进创新的高自行车的强度，同时进一步减小自行车的重量。这个时候的自行车和现代自行车已经非常相近了，如图五所示。在后期，邓洛普成功把充气轮胎应用在自行车上，使得自行车的骑行性能和舒适性得到提高。图五：现代自行车3.自行车在驱动方式上的创新自行车的创新是非常宽泛的，比如在原理上、能源上、结构上、外形上都有创新。本

6、文主要是针对自行车发展过程中的传动方式创新加以分析，并通过创新原理加以解释。3.1曲柄连杆机构传动在1839年时，苏格兰的麦克米伦发明出第一辆由曲柄连杆机构驱动后轮的铁质自行车。这种自行车在后轮上装有曲柄，曲柄和脚踏板之间用两根连杆联结，骑行者反复蹬踏悬在前支架的踏板就能让车子前进。自行车图片和驱动方式如图六所示。图六：曲柄连杆机构传动3.2前轮直驱为了获得更大的速度，法国的米肖父子发明了前轮大后轮小的高位自行车。这种自行车直接在前轮轮轴上安装了脚踏板，骑行者直接踩脚踏板使前轮转动，驱动整个自行车前进。其驱动方式如图七所示。图七：前轮直驱传动3.3链传动为了保证自

7、行车较快的同时，提高自行车的安全型，劳森在自行车上使用链传动的方式周，进而驱动后轮转动，使得自行车前进。由于链传动具有造价低，容易生产和维修，能在恶劣的环境下工作等特点，一直沿用至今。目前我国大部分自行车都是采用链传动。图八：链传动3.4轴传动虽然链传动造价低，但是它速度稳定性比较差、有冲击、效率低、容易掉链。如今人们对生活的品质要求越来越高，人们希望能有更好的驱动方式代替链传动，轴传动自行力矩由横向转换为纵向，然后通过传动轴将力矩传动到传动轴的后部分，再由一对锥齿轮将纵向的力矩转变为横向，最后通过花鼓将力矩传动至车轮上实现驱动车辆。这原理类似于汽车的传动原理，但

8、是结构上要