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自行车,又称脚踏车或自行车,是通常二轮的小型陆上车辆。一般以人骑上脚踩踏板驱动。英文bicycle的bi意指二而cycle意指轮。在中国大陆、台湾、新加坡,通常称为“自行车”或“脚踏车”,在香港、澳门则通常称为“自行车”。很多国家和地区认为自行车是车辆,常常要求适当配备甚至是要向政府相关部门登记领取车牌后始得上路。有些地方要求夜间行车时自行车要使用车灯。中华人民共和国的交通法规将自行车列为一种非机动车。在香港,自行车属于“非机动车辆”,无须领有牌照,但在路上行驶时,须遵守和机动车辆一样的交通规则


1790年,有个法国人名叫西夫拉克,他特别爱动脑筋。有一天,他行走在巴黎的一条街道上,因为前一天下过雨,路上积了许多雨水,很不好走。突然,一辆四轮马车从身后滚滚而来,那条街比较狭窄,马车又很宽,西夫拉克躲来躲去幸而没有被车撞倒,还是被溅了一身泥巴和雨水。别人看见了,替他难过,还气得直骂,想喊那辆马车停下,讲理交涉。西夫拉克却喃喃地说:“别喊了,别喊了,让他们去吧。”马车走远了,他还呆呆地站在路边。他在想:路这么窄,行人又那么多,为什么不可以把马车的构造改一改呢应当把马车顺着切掉一半,四个车轮变成前后两个车轮……他这样一想,回家就动手进行设计。经过反复试验,于1791年第一架代步的“木马轮”小车造出来了。这辆小车有前后两个木质的车轮子,中间连着横梁,上面安了一个板凳,像一个玩具俱似的。由于车子还没有传动链条,靠骑车人双脚用力蹬地,小车才能慢慢地前进,而且车子上也无转向装置,只能直行,不会拐弯,出门骑一会儿就累得满身大汗。刚刚出现的新东西总是不那么完善的。西夫拉克并不灰心,他继续想办法加以改进。可惜,不久他因病去世了。1818年,在德国有个看林人名叫德莱斯,他每天从村东的这一片树林,走到村西的另一片树林,年年如此。他想:如果人坐在车子上,走走停停,随心所欲,不是很潇洒吗?德莱斯开始制作木轮车,样子跟西夫拉克的差不多。不过,在前轮上加了一个控制方向的车把子,可以改变前进的方向。但是骑车对依然要用两只脚,一下一下地蹬踩地面,才能推动车子向前滚动。当德莱斯骑车出门试验的时候,一路上遭到不少人的嘲笑。尽管如此,他还是十分喜欢自己创作的这架“可爱的小马崽”。1840年,英格兰的铁匠麦克米伦,弄到了一辆破旧的“可爱的小马崽”。他在后轮的车轴上装上曲柄,再用连杆把曲柄和前面的脚蹬连接起来,并且前后轮都用铁制的,前轮大,后轮小。当骑车人踩动脚蹬,车子就会自行运动起未,向前跑去。这样一来,就使骑车人的双脚真正离开地面,以双脚的交替踩动变为轮子的滚动,大大地提高了行车速度。1842年,麦克米伦骑上这种车,一天跑了20公里,由于不小心,踩车的速度过快,撞倒了路上的一个小女孩,因此而被警察抓住,并处以罚款。其罪名是野蛮骑车。1861年,法国的米肖父子,原本职业是马车修理匠,他们在前轮上安装了能转动的脚蹬板;车子的鞍座架在前轮上面,这样除非骑车的技术特别高超,否则就抓不稳车把,会从车子上掉下来。他们把这辆两轮车冠以“自行车”的雅名,并于1867年在巴黎博览会上展出,让观众大开眼界。1869年,英国的雷诺看了法国的自行车之后,觉得车子太笨重了,开始琢磨如何把自行车做得轻巧一些。他采用钢丝辐条来拉紧车圈作为车轮;同时,利用细钢棒来制成车架,车子的前轮较大,后轮较小。从而使自行车自身的重量减小一些。从西夫拉克开始,一直到雷诺,他们制作的5种型式的自行车都与现代自行车的差别较大。真正具有现代形式的自行车是在1874年诞生的。英国人罗松在这一年里,别出心裁地在自行车上装上了链条和链轮,用后轮的转动来推动车子前进。但仍然是前轮大,后轮小,看起来不够协调,不稳定。1886年,英国的斯塔利,是一位机械工程师,从机械学,运动学的角度设计出了新的自行车样式,为自行车装上了前叉和车闸,前后轮的大小相同,以保持平衡,并用钢管制成了菱形车架,还首次使用了橡胶的车轮。斯塔利不仅改进了自行车的结构,还改制了许多生产自行车部件用的机床,为自行车的大量生产利推广应用开辟了宽阔的前景,因此他被后人称为“自行车之父”。斯塔利所设计的自行车车型与今天自行车的样子基本一致了。   1888年,爱尔兰的兽医邓洛普,从医治牛胃气膨胀中得到启示,他把家中花园里用来浇水的橡胶管粘成圆形,打足了气,装在自行车轮子上,前往参加骑自行车比赛,居然名列前茅,引起了人们极大的兴趣。充气轮胎是自行车发展史上一个划时代的创举,它增加了自行车的弹性,不会因路面不平而震动;同时大大地提高了行车速度,减少了车轮与路面的摩擦力。这样,就根本上改变了自行车的骑行性能,完善了自行车的使用功能。由此可知,从18世纪末叶起,一直到20世纪初期,自行车的发明和改进,经历了大约200年的时光,有许多人为之奋斗不息,才演变成现在这种骑行自如的样式。



自行车的发明关于自行车的发明说法较多。 ①我国是世界上发明自行车最早的国家。自行车的始祖是我国公元前五百多年的独轮车。清康熙年间(1662~1722年),黄履庄曾发明过自行车。《清朝野史大观》卷十一载:“黄履庄所制双轮小车一辆,长三尺余,可坐一人,不须推挽,能自行。行时,以手挽轴旁曲拐,则复行如初,随住随挽日足行八十里。”这就是世界上最早的自行车。 ②自行车为西欧人所发明。公元1790年,法国人西夫拉克研制成木制自行车,无车把、脚蹬、链条。车的外形像一匹木马的脚下钉着两个车轮,两个轮子固定在一条线上。由于这辆自行车没有驱动装置和转向装置,座垫低,西夫拉克自己骑在车上,两脚着地,向后用力蹬,使车子沿直线前进。1817年,德国的冯?德莱斯男爵发明了一种能自由活动的车把,使他的自行车转变比较方便。1818年,德莱斯在英国申请了专利。1839年,英国一位工人K?麦克米伦首创了用曲轴机构驱动后轮的脚踏自行车,可使人在骑自行车时双足离开地面。1861年的一天,巴黎的马车和婴儿车制造商米肖父子修理德莱斯式自行车,修好后在坡道上试车时,感到这种车放脚很困难,于是对它进行了改进,在车的前轮上安上脚蹬曲轴,从而发明了米肖型自行车,不久这种自行车便开始大量生产。大概在1870年前后,法国的马执又制造了一种前面驱动轮大,后面从动轮小的自行车,这种车的运行效果较好。1890年后,英国的亨伯公司生产出一种用链条传动的、车为菱型的自行车,这种形式的自行车一直沿用至今。 ③自行车为俄国人发明。1801年9月的一天,俄国农奴阿尔塔莫诺夫骑着自己制造的木制自行车,行驶2500公里,赶到莫斯科向沙皇来历山大一世献礼。阿尔塔莫诺夫制造的自行车与法国人西夫拉克制造的车较相似。亚历山大一世见到阿尔塔莫诺夫制造的自行车,当即下令取消了他的奴隶身份。



欧洲人早期千奇百怪的设计方法世界上第一批真正实用型的自行车出现于19世纪初。1817年,德国人德莱斯在法国巴黎发明了带车把的木制两轮自行车。自行车问世后迅速成为当时欧洲人青睐的交通工具。19世纪一些欧洲人也构思出了一些理想的自行车图。自行车发明的早期阶段,人们认为越大的轮子行驶的速度越快,两名男子骑着一辆车轮几乎为一人高的自行车。在自行车的发明阶段,有些人并没有把自行车的两个轮子设计成前后放置,而是把两个轮子做成了左右放置,这种自行车的外形有些类似轮椅。这是欧洲人早期设计的一种三轮自行车。三轮自行车的平衡能力更好,人们更容易学会骑乘三轮自行车。随着日后自行车技术的改进,三轮自行车逐渐发展成一种运货的交通工具。这也是一款三轮自行车,不过设计人员将两个动力轮放在了车前部,一个辅助轮放在了车后部。人们在骑这种自行车时前方还可以做一名乘客。这种自行车与现代在后面可以带人的自行车设计理念正好相反。



组成①车体部分:包括车架、前叉、车把、鞍座和前叉合件等,是自行车的主体。②传动部分:包括脚蹬、曲柄、链轮、链条、中轴和飞轮等,由人力踩动脚蹬,通过以上传动件带动车轮旋转,驱车前行。③行动部分:即前后车轮、包括前后轴部件、辐条、轮辋(车圈)、轮胎等。④安全装置:包括制动器(车闸)、车灯、车铃、反射装置等。   根据需要,还可增加一些附件,如支架、衣架、保险叉、挡泥板、气筒等。另外,装有变速机构的运动车、竞赛车、山地车等还装有变速控制器和前后拨链器等。



分类根据用途可分为载重车、普通车、轻便车、运动车、竞赛车、山地车、特种车(如健身车、杂技车)等。根据使用对象可以分为男车、女车和童车等。根据车轮直径大小可以分为71厘米车、66厘米车、61厘米车等。根据车架等主体部件的用材可以分为碳钢车、合金钢车、铝合金车等。根据车架的结构可以分为杆叠车、可拆卸车和整体车等。



原理  自行车的车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等25个部件中,其基本部件缺一不可。其中,车架是自行车的骨架,它所承受的人和货物的重量最大。按照各部件的工作特点,大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统:   1、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。   2、驱动(传动或行走)系统:由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄,链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的,从而使自行车不断前进。   3、制动系统:它由车闸部件组成、乘骑者可以随时操纵车闸,使行驶的自行车减速、停使、确保行车安全。   此外,为了安全和美观,以及从实用出发,还装配了车灯,支架等部件。



部件  1、车架部件是构成自行车的基本结构体,也是自行车的骨架和主体,其他部件也都是直接或间接安装在车架上的。   车架部件的结构形式有很多,但总体可以分为两大类:即男式车架和女式车架。   车架一般采用普通碳素铜管经过焊接、组合而成。为了减轻管重量,提高强度,较高档的自行车采用低合金钢管制造。为了减少快速行驶的阻力,有的自行车还采用流线型的钢管。   由于自行车是依靠人体自身的驱动力和骑车技能而行驶的,车架便成为承受自行车在行驶中所产生的冲击载荷以及能否舒适、安全地运载人体的重要结构体,车架部件制造精度的优劣,将直接影响乘骑的安全、平稳、和轻快。一般辐条是等径的,为了减轻重力,也有制成两端大、中间小的变径辐条,还有为了减少空气阻力将辐条制成扁流线型   2、外胎:分软边胎和硬边胎两种。软边胎断面较宽,能全部裹住内胎,着地面积比较大,能适宜多种道路行驶。硬边胎自重轻,着地面积小适宜在平坦的道路上行驶,具有阻力小,行驶轻快等优点。   外胎上的花纹是为了增加与地面的摩擦力。山地自行车的外胎宽度特别宽,花纹较深也是适应越野山地用。   3、脚蹬部件:脚蹬部件装配在中轴部件的左右曲柄上,是一个将平动力转化为转动力的装置,自行车骑行时,脚踏力首先传递给脚蹬部件,,然后由脚蹬轴转动曲柄,中轴,链条飞轮,使后轮转动,从而使自行车前进。因此脚蹬部件的结构和规格是否合适,将直接影响骑车人的放脚位置是否合适,自行车的驱动能否顺利进行。   脚踏:可分为整体式脚踏和组合式脚踏。无论什么款式的脚踏都必须有脚踏面,必须安全可靠,具有一定的防滑性能,可以选用橡胶、塑料或金属材料制造。脚踏必须转动灵活。   4、前叉部件:前叉部件在自行车结构中处于前方部位,它的上端与车把部件相连,车架部件与前管配合,下端与前轴部件配合,组成自行车的导向系统。   转动车把和前叉,可以使前轮改变方向,起到了自行车的导向作用。此外,还可以起到控制自行车行驶的作用。   前叉部件的受力情况属悬臂梁性质,故前叉部件必须具有足够的强度等性质。   5、链条:链条又称车链、滚子链,安装在连轮和飞轮上。其作用是将脚踏力由曲柄、链轮传递到飞轮和后轮上,带动自行车前进。   链轮:用高强度钢材制成,保证其达到需要的拉力。   6、飞轮:飞轮以内螺纹旋拧固定在后轴的右端,与链轮保持同一平面,并通过链条与链轮相连接,构成自行车的驱动系统。从结构上可分为单级飞轮和多级飞轮两大类。   单级飞轮又称为单链轮片飞轮,主要由外套、平挡和芯子、千斤、千斤簧、垫圈、丝挡几钢球等零件组成。   其单级飞轮工作原理:当向前踏动脚踏是,链条带动飞轮向前转动,这时飞轮内齿和千斤相含,飞轮的转动力通过千斤传到芯子,芯子带动后轴和后轮转动,自行车就前进了。   当停止踏动脚踏板时,链条和外套都不旋转,但后轮在惯性作用下仍然带动芯子和千斤向前转动,这时飞轮内齿产生相对滑动,由此将芯子压缩到芯子的槽口内,千斤又压缩了千斤簧。当千斤齿顶滑到飞轮内齿顶端时,千斤簧被压缩得最多,再稍微向前滑一点,千斤被千斤簧弹到齿根上,发出“嗒嗒”的声响。芯子转动加快,千斤也很快在各个飞轮内齿上滑动,发出“嗒嗒”的声音。当反向踏动脚踏时,外套反向转动,会加速千斤的滑动,使“嗒嗒”声响得更急促。多级飞轮是自行车变速装置中的一个重要部件。   多级飞轮是在单级飞轮的基础上,增加几片飞轮片,与中轴上的链轮结合,组成各种不同的传递比,从而改变了自行车的速度。



性能  自行车性能的优劣可从骑行、安全和耐用3个方面来衡量。 骑行性能 骑行性能与自行车的结构尺寸有关,骑行者的体材与车辆相互匹配才会骑行轻快、舒适和操纵自如。如图18所示,人体与车辆在A、B、C3点接触,3个点组成一个三角形,它的边长和角度是自行车的重要参数。AB和AC的长度关系到骑行者能否最有效地发挥体力。BC 的长度和位置依车型和骑行者习惯而定,它决定骑行者的姿势和舒适性。 前后轮中心距L、前叉倾斜角