【毕业论文-范本】自行车刹前闸与后闸效果比较.doc

理论力学论文

班级：仪11
姓名：王澍
学号：010677
指导教师：张雄

自行车刹前闸与后闸效果比较

仪11 王澍 010677
对于自行车我们已经很熟悉了，可是，我们对自行车的一些结构和功能可能还没有很深入的了解，现在，我们来具体的讨论一下自行车刹车时的力学原理，并对自行车前闸和后闸在刹车时的作用作一下比较。
一．首先，让我们来对自行车前后轮的受力情况作一个具体的分析。我们知道，自行车的前后轮都会受到摩擦力，但是，两个车轮分别受到怎样的摩擦力，以及这两个摩擦力的方向和大小又如何呢？请看受力分析图（如图一）

图一
左边的是后轮的受力分析图，如图所示，后轮所受的摩擦力是向前的，这一点我们可以这样说明：由我们平时的经验可知，在蹬车向前时，链条的上半部分是张紧的，下半部分是松弛的，所以，链条的上半对轮轴有一个力T,这个力对轮轴有一个顺时针的力矩，所以，只有在地面对轮的摩擦力f1向前的情况下，才有可能力矩平衡，使后轮匀速转动（将轮理想的看作匀速转动）。认为后轮是纯滚动，且后轮与地面的接触点没有运动，所以，f1是静摩擦力。
右边的是前轮的受力分析图，前轮受到一个车架对它的约束力F2和地面对它的摩擦力f2，因为，前轮是在约束力的推动下向前纯滚动，所以，地面对轮应该有一个向后的滚动摩擦力。
将自行车看成一个整体，则车在水平方向受到两个力，一个是静摩擦力f1，一个是滚动摩擦力f2，f1是使车前进的动力，f2是车前进的阻力。在车匀速前进时有f1=f2。静摩擦力f1的大小由链条拉力T有关，当车要加速时，用力蹬车，链条的拉力T增大，则f1相应增大，有f1>f2，则车有向前的加速度。

二.自行车在刹车时，有三种情况：
1.只刹前闸。这种情况下，前轮与车架由于闸皮的摩擦力保持相对静止，则轮不再滚动，其与地面的滚动摩擦力变成了滑动摩擦力，而通常情况下，滑动摩擦力比滚动摩擦力大很多。这样，车在一个变得很大的阻力的作用下，会停下来。不过，如果车的速度很快，刹车很急的话，前轮会在很大的阻力下停下来，可是后轮还有很大的速度，会继续向前运动，巨大的惯性会使后轮弹起来，甚至使车从后面翻过来。这种情况在下坡刹车时很容易发生，会造成一定危险。
2.只刹后闸。这种情况下，后轮与车架保持相对静止，后轮与车架一起向前运动，则向前的静摩擦力变成了向后的滑动摩擦力。结果是驱动力消失，阻力增大，这样，后轮在增大的阻力下停止了运动。由于前轮受到的是滚动摩擦力，后轮受到的是滑动摩擦力，后轮的加速度就会比前轮大，使后轮先停下来，这样，后轮通过车架，就会对前轮产生一个向后的力，使前轮也停下来。
3。前后闸一起刹。这种情况很简单，前后轮与车架保持静止，前后轮一起受到向后的滑动摩擦力，而且一起停下来。

总结：这篇文章是我在总结了长期骑车的经验，并且对自行车的受力情况仔细思考后得出的结果，但是由于水平所限，没有作进一步的研究。在这次论文的写作里，我完全没有查看任何参考资料，只是凭自己的思考，所以，有可能有很多错误，希望老师指正。
这次的论文写作，对我的自主学习能力，思考能力都是一个锻炼。我觉得这样的锻炼会使我的能力得到很大的提高，而且也会增强我学习理论力学的信心。
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