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变速自行车是如何调速的?
2020-06-24 16:11

   自行车的发明为人们的出行带来了很大便利,变速自行车的出现又进一步提升了人们的骑行体验,在骑行时可以更加省时省力。

   你是否思考过变速自行车是如何调速的呢?自行车是用脚踏板转动链轮,链轮通过链条带动后轮轴上的飞轮,飞轮再带动自行车的后轮,并靠后轮驱动整个自行车行驶的。 普通自行车的脚踏链轮与飞轮的齿数比是固定的,骑车的速度是由双脚蹬车的速度决定。

   变速自行车的前后轮分别安装了多个不同直径的齿轮。 从物理学的角度上来说,在保持踏板旋转速度不变的情况下,若增大自行车后轮毂上的齿轮直径,后车轮的旋转速度就会慢下来;反之,若减小自行车后轮毂上的齿轮直径,后车轮的旋转速度就会加快。 所以从本质上来说,自行车变速原理是通过改变前后齿轮的直径来实现不同的尺寸配对,从而改变车速的快慢。 变速自行车车头的把手处安装有变速器,以便骑行者自行调节控制车速。

   左、右两个变速器分别控制前、后齿轮的尺寸调整,手动调节即可实现齿轮转换。 在变速前,自行车的链条与前后一对齿轮处于啮合状态;在调节变速器后,链条与原先的齿轮从啮合状态转变为分离状态,再与另外的一对不同直径的齿轮进行啮合。

   在保持蹬踏板的频率不变的情况下,车速随即发生了改变。 相比于传统自行车,变速自行车的结构比较复杂,骑行者需要根据路况、车况以及天气情况,合理使用变速器。 当骑行在平地或者下坡时,只要把车链变档到直径较小的牙轮上,就可以加快骑行速度;当骑行过程中遇到爬坡或者逆风时,把车链变档到直径较大的牙轮上,便可以省不少力。

   变速自行车的优点不仅在于能适应不同的路况,还可以帮助骑行者在体力不佳的情况下,有效地减少体力消耗。 市面上较为先进的变速自行车可选择的速度多达30种,几乎可以满足各种骑行需要。

   本文由北京市第六十五中学一级教师胡晓艳进行科学性把关。 本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创,转载时务请注明出处。

 
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