自行车任务书

毕业设计（论文）任务书课题名称基于工作过程的自行车产品设计

课题来源课程建设

系别机械工程系

专业计算机辅助设计与制造

班级CAD/M

姓名

学号

指导教师祝勇仁

起讫时间：2010年3 月8 日～2010 年4 月30 日（共8 周）

3、毕业设计（论文）进度计划

自行车中的物理知识

自行车涉及了许多物理知识，现归纳如下： 声的现象： 自行车车铃的把手经过手的拨动，带动了齿轮，齿轮使带有弹簧锤的轴旋转起来，弹簧锤敲打铃盖，车铃就叮铃响。拨动自行车的车铃能发声，是因为振动的物体能发声，用手按住铃盖，铃声振动停止。 光的现象： 自行车的尾灯的反射面由很多红色的立方体直角组，可以把照在尾灯上的光向各个方向反射，使车后各个方向上的人均能看到红色的光，以防止交通事故的发生。 摩擦的现象： 1．车的前轴、中轴、后轴上装有滚动轴承及润滑油，车轮是圆形的，是为了减少摩擦。 2．车外胎、把手塑料套和脚踏板上都刻有花纹，车的把手上有凹槽，是为了增大接触面的粗糙程度来增大摩擦。 3．若车铃不响，是因为轴与齿轮之间的咬合部分太涩了，加几滴油润滑，减小摩擦。 4．车把的塑料套紧套在车把套上，是为了增大与车把套的压力来增大摩擦。 5．刹车时，应用力捏车闸，是为了增大压力来增大摩擦。 6．旋紧自行车各种紧固螺丝，是为了增大压力来增大摩擦。 7．自行车的前轮为从动轮，摩擦力的方向向后，与运动的方向相反。后轮为主动轮，摩擦力的方向向前，与车运动的方向相同。紧急刹车时，轮子与地面的摩擦属于滑动摩擦。 压强的现象： 1．自行车的坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积，以减小臀部的压强。 2．脚蹬板很宽，也是为了增大与脚的接触面积，以减小脚部的压强。 3．用橡胶制成的车胎并且打足气，是为了通过减轻压力来减小对地面的压强，同时通过弹力的作用可起缓冲作用。 4．给车胎打气时，越打越费力，车胎越硬，是因为越打里面的气体越多，里面的压强越大。 杠杆的现象： 1．控制前轮转向的杠杆──车把：是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮来控制自行车运动方向和平衡。 2．控制刹车闸的杠杆──车把上的闸把：是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上。 3．支持人重和货重的杠杆──三角杠、货架、前叉、后三角杠：用以形成车重和承重。 4．中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径。 5．自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴，因为手握把外的半径大于前叉轴的半径。 6．自行车后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴，因为齿轮的半径小于后轮的半径。 电的现象： 自行车前轮旁边的照明灯能发光，因为内部有旋转磁极式发电机，圆形磁体的轴与前轮摩擦转动而产生感应电流。电流通过小灯泡的灯丝而发光，把小灯泡放在凹面镜的焦点处，起到会聚作用，增加灯的亮度。 热的问题： 1．夏天，将自行车车胎中的气打得足足的，若停在烈日下，车胎会爆裂。因为在烈日下，车胎内的气温升高，压强增大，当压强增大到超过车胎所能承受的最大压强时，车胎会爆裂。 2．用打气筒给自行车车胎打气时，不一会儿气筒壁就会热起来，是因为打气筒的活塞压缩气体做功，气体内能增加，气体内能传给筒壁，使筒壁温度升高。同时打气过程也是克服活塞和筒壁摩擦力做功过程，也使筒壁内能增加，温度升高。

课题：自行车的物理知识

课题：自行车的物理知识 教学目标: 1、“物理学就在你身边”的主题探究活动 2、让学生对自行车进行观察，描述其构造。说明应用了哪些物理知识，要求能运用所学知识，比较系统地写出调查报告。 3、培养学生的观察能力，表达能力，以及辨别分析能力。 4、提高学生的合作、协调能力。 5．通过成果展示提高学生进行科学研究的积极性，并让学生体验到成功的快乐。 教具准备：自行车一辆 教学过程： 一、组织教学 二、出示一辆自行车，交代本节课的任务：“物理学就在你身边”的主题探究——探究自行车的物理知识成果展示。 三、自行车各部件名称的认识。（由学生完成，对照自行车上讲台说明。） 四.、研究自行车的物理知识： 每一子课题研究组派出一位同学，，代表本组公布探究结果。结果公布之后，请全体同学评议，并提出质疑，让其答辩，也可作适当补充， 老师作适当指导、点评。 附参考资料： 一、增大摩擦和减小摩擦方法的应用: 1、增大摩擦的方法的运用： 许多部件刻有凹凸不平的花纹：如车的外胎，车把手塑料套，蹬板套，闸把套等。 增大压力以增大摩擦：用力刹车，刹车橡皮紧压钢圈，用以增大刹车橡皮对钢圈的压力，以产生较大的摩擦力，刹车过程开始与钢圈间的摩擦是滑动摩擦,最后是静摩擦. 变滚动为滑动增大摩擦:刹车过程中,车轮从纯滚动变为滑滚结合的运动,车轮与地面摩擦力增大 2、减小摩擦的方法的运用:

变滑动为滚动:自行车的各轮轴均采用滚珠轴承,把滑动摩擦变为滚动摩擦,从而减小有害摩擦. 加润滑油:在自行车滚动轴承处以及其他运动部分,定时加润滑油减小有害摩擦,防止这些部件磨损过快. 车胎注入一定气体:其目的一方面能使自行车有一定弹性,减少往径向颠簸对车圈的冲击,另一方面,能在自行车负载情况下,减小路面同车胎的摩擦力. 3、压强知识的运用: 座垫、按钮扳手、蹬板等处,适当增大受力面积,以减小压强,使骑车人行驶时操作舒适，给自行车胎打气应适量,以防压强过大或热膨胀引起内胎爆裂. 4、力的知识的运用: 骑自行车时,地面给后轮(驱动轮)静摩擦力向前,前轮(从动轮)受到地面摩擦力向后. 拐弯时,人和车身一起倾斜一个角度，这时轮胎受带一个沿半径指向圆心的静摩擦力,它作为向心力,因为地面对车的作用力与重力不在一条直线上,所以人和车一起倾斜，快速骑车时,用躬身以减小阻力,要减速时特意挺直身体以增大阻力. 5、惯性知识的运用: 在平路上骑车,使劲蹬几下以后不再蹬脚踏板,自行车还能行驶一段距离.下坡或高速行驶时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故. 6、简单机械知识的运用: 自行车制动系统中的车把、连杆和刹车皮由一系列省力杠杆组成，为了省力或省距离,自行车还使用了轮轴,如链轮压盘与脚蹬、后轮与飞轮、车把与转向龙头。其中自行车的传动装置包括:主动齿轮(轮盘),被动齿轮(又称飞轮),链条及变速器等,齿轮比与传动比关系看自行车的使用效率. 7、功能知识的运用: 功的原理:人们在骑车上陡坡时,常行"S"形路线,可以省力,但却费距离. 机械能相互转化:骑车上坡时,人们往往要用力蹬车,这里是动能转化为势能;而骑车下坡,不用蹬车,车速也越来越快,这里为势能转化为动能. 能量转换:人们骑车通过"V"形地时,从其中一顶点出发,利用惯性顺坡滑行,自行车并不能爬上另一坡同样高的顶点.这一过程不仅有势能变动能又变为势能的

自行车里程表的设计【开题报告】

毕业设计（论文）开题报告 题目：自行车里程表的设计 专业：电子信息工程 一、选题的背景、意义 192个国家的谈判代表召开峰会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012009年12月7日开是在丹麦首都哥本哈根召开的《哥本哈根世界气候大会》，来自2年至2020年的全球减排协议，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。气候变化已经成为全世界共同关注的焦点问题，节能减排迫在眉睫，全球各个国家都在为节能减排做进一步的努力。加之2008年爆发的经济危机的影响之深远，让每一个身处社会的人都心有余悸。但是在这经济危机爆发的时刻，人来面临的能源问题，远比经济危机要让大家头痛得许多，中国正在积极推动企业的节能减排，提高全社会节能减排的意识。 电电动自行车是绿色节能的交通工具，在城城市化发展的进程中电动自行车满足了消消费者出行半径增大的需求。经过15年的快速发展，电动自行车产业已经进入了成熟期，产品的质量不断提高，技术创新成果普遍应用。中国已成为全球电动自行车的制造、消费大国，目前中国市场年产销量超过2000万辆，整个产业链的经济规模达到1000亿以上，从业人员近500万人。整车企业1000余家、6000余家相关联配套企业、100000家经销商、市场保有量达 1.2亿辆，电动自行车成为中国一个重要的产业，也是中国老百姓主要的交通工具。目前平均每四户居民家庭中就有一辆电动自行车，电动自行车已经成为城乡人民生活中的一种重要的消费品。2009年以来，面对世界金融危机的挑战，电动自行车产业依然保持了平稳发展。中国自行车协会助力车专业委员会的统计，50家主要生产电动自行车的企业，1-8月份累计总产量为656万辆，同比增长13%。另外，根据国家统计局的统计，1-8月份行业规模以上企业电动自行车产量累计生产为445.5万辆，同比增长8.7%。两个不同口径的统计数字均说明，2009年的前8个月行业仍然是增长的态势。 1989年清华第一台电动自行车样机到现在二十年的时间，中国电动自行车行业经历了从无到有，从小到大的过程，目前年产量已达2000万辆以上，社会总需求量在5亿辆以上。随着城市扩大化的发展进程，电动自行车已经逐渐成为百姓出行不可或缺的代步工具。2009年10月，国家标准管理委员会公布了《电动摩托车和电动轻便摩托车

《前驱无链条老人自行车》设计报告

《机械创新设计方法》结课报告设计题目：前驱无链条老人自行车 学生姓名： xxx 学号： xxxxxxxxxx 班级：机械本科0804 任课教师：xxx 2011 年 6 月 6 日

一．设计任务书（设计原由，设计技术条件，设计内容，设计对象说明）现在市场上的自行车种类繁多，但是适合年纪大的人的缺很少。于是，我就想设计一种自行车，能够适合年纪大的人代步用，有时候出去购买生活用品和买菜的时候骑，外出散步的时候骑，方便老人们的日常生活。这款自行车名字为前轮驱动老人自行车。 这次设计是通过solidworks制图软件绘制出来。该设计改变了以往自行车的后轮链条驱动和三角鞍坐垫，改为前轮无链条驱动和背靠座椅，增加了传动效率和行驶时的舒适性。该自行车使用3个轮子，增加了行驶时的平稳性。 二．功能原理与工作原理分析 功能原理：脚踩前轮驱动，驱动自行车行驶。 工作原理：靠背式座椅借助椅子的反作用力，可全身发力，脚踩前轮的踏板，驱动前轮运动，带动自行车向前行驶。 三．国内外同类产品现状 近年来，自行车创新以人机工程学为出发点，主要集中在生物力学特性的研究方面对骑行中的自行车做了受力分析，指出骑行开始时蹬踏力可达到人体体重的三倍。国外研究人员HILL等研究了骑行生物力学，用五杆平面机构模拟具有圆链轮驱动的脚蹬自行车系统，探讨了脚蹬力和脚蹬速率如何影响骑行过程以及铰链力矩节奏的关系。国内研究人员邓国光从力学角度较为详细地研究了自行车运动员的蹬踏方式，并用微机控制闭环系统—自行车运动训练测试台得出的数据，研究出曲柄旋转

角与蹬踏角的关系。 在能源驱动方面，出现太阳能驱动、蒸汽驱动、夜光型、以及很有发展前景的电力驱动自行车。电动自行车作为一种有效替代燃油汽车的绿色环保交通工具，在减轻或消除城市环境污染方面发挥作用。 在传动方面，非圆链轮传动以其在大中心距传动和绕性传动上比变速齿轮传动更具独到特性而运用于自行车上。国内外自行车大赛上常能欣赏到以带传动、圆锥齿轮传动、轴传动、棘轮棘爪传动、无链传动等多种传动形式设计的新型自行车。 在材料方面，碳纤维、复合材料、镁合金、铝合金等新型材料因其优良的材料特性而被有效地运用到自行车特别是赛车上。开发生产碳纤维自行车和镁铝合金自行车是当今自行车工业领域致力研究的课题。 国内外各种企业机构都在开发新型自行车，但是面向的都是中青少年，各种高效率、高舒适性、高稳定性的自行车，适合年轻人去使用的，对于老年人这方面还属于一个不大不小的空白，如果能够多研究适合年纪大的人使用的新型自行车，我觉得还是很有市场前景的。 四．机构方案评价

自行车码表

出口澳大利亚/加拿大自行车码表 MULTI-FUNCTION CYCLECOMPUTER OEM , W/O BATTERY BLISTER CARD 马表说明书 请在使用时仔细阅读以下说明： FUNCTIONS 功能 1.Current Speed流速 2.24Hour Clock二十四小时计时器 3.Total Distance (ODO)全行程 4.Trip Time(TM)单次骑行时间 5.Maximum Speed (MXS) 最大时速 6.Average Speed(AVS)平均速度 7.Trip time (TM) 单次行程时间 8.Scan(SCAN)浏览 9.Kilometer/Mile conversion公里/英里转换 1O.Wheel Circumeference Setting 车轮周长设置 11.LCD Auto Clear 显示屏自动清除 12.Speed Trend 速度趋势 13.Auto Stop/Start自动开关 Main Units主件 1.Liquid Crystal Display液晶显示器 2.Mode Button模式按钮: use to Select the functions 用于选择功能 3.Set Button设置按钮: use to set the digit 用于设置数字 4.Battery Case Over电池盒 5.Cycle Computer Accessories马表配件 Mounting the cycle computer main unit bracket 安装马表的主件为支架Attach the bracket in the handlebar by means of the screw procided, the enclosed rubber pad can be used if the handle bar shouldn't provide the required thickness, tighten the screw and make sure the bracket is steady. 用螺丝拧支架在车手上,倘若车手管有点细可以用所附的像胶垫塞一下.拧紧螺丝确保支架装牢. Mounting the sensor unit and magnet 安装传感器和磁铁 Attach the magnet to the spoke on the front wheel with the screw. Attach the sensor to the inner side of the front fork, adjust their relative position, ensure that the magnet is directly at the bulge near the top of the sensor and the distance between them is less 5mm. 用螺丝装磁铁在前轮的辐丝上.传感器装到前叉内侧,整调好它们相对应的位置. 确 保磁铁在近于传感器上面及它与传感器的距离少于5MM就可以直接膨胀. Tighten all cable clip and screw to make all parts steady. 系紧线索并且拧紧螺丝，确保所有的零件都固定好 Operation 操作 1.Setting wheel circumference, clock and metric of British unit. 设置轮子周长,时钟,公制或英制.

自行车中的物理知识

一、力学知识 1、稳定性的知识 自行车之所以在行驶过程中不会倾倒，主要得益于物理学原理的应用。大家知道，凡是高速转动的物体，其转动方向会保持不变，物体便不会倾倒，这同旋转的陀螺不会倾倒是一个道理。我们骑自行车是在前进的方向上给自行车一个力，使车轮转动起来，车轮就能保持在一种平衡状态，在利用车把转动加以调节，自行车就可以往前行进了，一旦停下来，这种平衡没了，自行车就会倾倒。 2、摩擦力知识 (1）启动、行驶过程中的摩擦力 紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。后轮称为主动轮，前轮称为从动轮。当下雨或下雪天，地面摩擦力变小，自行车很容易摔倒，即平常说的打滑，其道理就在于此。自行车上轮胎上凹凸不平的花纹，就是为了增大摩擦力。 (2）刹车过程中的摩擦力 人捏刹车柄，使刹车线带动刹车块与轮胎靠紧，产生摩擦力，使自行车减速，最终停下来。摩擦力的大小取决于压力的大小和接触面的粗糙程度。以恒定的速度驾驶同一自行车、刹车力越大，摩擦力越大，自行车制动的越快；说明压力越大，产生的摩擦力越大。新、旧两辆自行车，在相同的速度下，用近似相同的力捏刹车柄，新车制动快，原因是旧车的刹车块和车胎磨得比较光滑，产生的摩擦力很小。 (3)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。 (4)车轴处经常上一些润滑油,来减小摩擦力。 (5)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便. 3、减震系统 自行车装有减震器。自行车共有5个地方进行了减震处理：三脚架、鞍座、车头和前后轮胎，其中三脚架、鞍座、车头运用弹簧减震，车身则靠轮胎减震。自行车震动时，整个车身具有了形变性，使人落下时与车身接触的时间增长，受力变小，提高了舒适性。好比人从高处跳到水泥地上，脚会感到疼，如果在地面上铺上软垫，人再往下跳，即使是相同高度，感觉也不会那样剧烈。通过减震不仅使骑车人感到舒适，也减少了自行车的磨损。 4、压强知识 (1)自行车车胎上刻有载重量。如车载过重，则车胎受到压强太大而被压破。 (2)坐垫呈马鞍型，它能够增大坐垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强，使人骑车不易感到疲劳。 (3）在夏天车轮气打足，则轮胎在强烈的阳光照射下，往往会爆胎，这是因为轮胎中气体在阳光照射下，吸收热量，温度升高，受热膨胀，压强增大，故车胎易爆。 (4）气门芯的作用：充气内胎上的气门芯，起着单向阀门的作用，只让气体进入，不让气体外漏，方便进气，保证充气内胎的密封。 (5)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。 (6)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强， 5、简单机械的知识 (1）杠杆知识 A、控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡。

自行车里程表_数电实验

数字类：自行车里程表 一、课程设计要求 （一）设计任务 设计、制作一个根据车轮周长、辐条数等参数来记录行驶里程的简易里程表。 要求具有可调整的手段，以适应不同车型。 （二）参考设计方案 １、首先使用红外光电传感器对转动的车轮辐条进行测量，产生基本技术脉冲。若以0.1公里作为里程表的计数单位，则需测量出车轮的周长、一周有多少根辐条、没走0.1 公里要有多少根辐条通过传感器。若将此计数值转化为里程表的一个计数脉冲，提供给一个多位十进制里程计数器，则记录分辨率就为0.1公里，最后由多位数码管显示出来。 ２、框图：

（三）设计要求 1、显示数字为3位，精度为0.1公里，即（00.0——99.9公里）。 2、数码管要有小数点，即个位与十位间的小数点要亮起来。 3、要标明你所设计的条件（轮周长、辐条数等），给出根据条件不同进行调 整的方法。 4、结构简单、所用芯片尽量少、成本低、易于制作。 5、所用芯片与元件尽量在参考元器件围选择（实验室没有的需自行解决） 6、要制作一个模拟的（或真实的）测试模型，以便进行实际的测试。尽量 做到结构合理、可靠，结构设计要作为考核的重要部分。 （四）发挥部分 从使用角度考虑，尝试加上你认为可以完善、改进的功能（如节电功能、显示清零等）。 （五）参考元件 CD40106；CD4518(或CD4017,74LS161等)；74LS21,74LS08,CD4011(或74LS00)；CD4553,CD4543；共阴（共阳）数码管；NPN(PNP)开关管；红外光电传感器等；电阻，电容若干

二、设计方案及仿真 （一）实验初步设计 由题可知，该实验主要分为4个部分：红外传感器及脉冲整形电路、轮辐计数电路、0.1公里计数电路、数码管显示电路（包括译码驱动）。 首先要将红外传感器接收到的轮辐脉冲整形成为规则的方波，整形可以用施密特触发器，当车的轮辐扫过红外传感器后，红外传感器将感应得到的脉冲送到施密特触发器进行整形，然后接入设计的轮辐计数器中,后经过轮辐计数器与0.1公里计数器完成计数，再由数码显示管显示里程。 根据提供的参考元件，初步确定了以下方案： 以CD40106为脉冲整形，若干CD4518作为轮辐计数器，CD4553为三位十进制计数器作为0.1公里计数电路，即从00.0计到99.9，CD4543作为7段共阴数码管驱动芯片，LG5631AH作为共阴数码显示管显示里程。 根据车轮半径以及车轮转动一周红外传感器感应到的辐条数，可以计算出每走0.1公里要有多少根辐条通过传感器，从而确定进制及所需CD4518数量。 在我们的实验中按照车轮的辐条数n=28,半径D=49cm计算。 车轮周长C=πD=3.1415926×49cm=1.539m 设轮辐计数器为N进制，有C/n×N=100m 解得： N=910 可得脉冲计数器为910进制，即每当传感器感应到910根辐条时系统应记0.1公里，计数器自动清零，周而复始从而达到计数的目的，CD4518一片里面有两个计数电路，共需三个计数电路即两片CD4518。 （二）红外光电传感器及脉冲整形电路 1．设计要求：当轮辐扫过红外传感器后，接收到的脉冲信号通过施密特触发器进行整形，得到标准的方波信号，再输入到轮辐计数器中。 2. 实现：输入脉冲由红外传感器提供，通过光偶的传递将信号输入到 CD40106中进行整形得到规则的方波信号。 上图为红外光电传感器的输出脉冲 下图为经过施密特触发器整形过后的规则方波信号 3．芯片资料及部分电路 1）红外光电传感器由光耦合器发光二极管和光敏晶体管组成，其输出特 性与晶体管相似，但其电流传输比I C /I D 比晶体管的电流放大倍数β小得 多，一般只有0.1~0.3，响应时间一般约为10μs。 2）CD40106芯片资料 CD40106引脚图

自行车的物理知识的教学设计

自行车的物理知识的教学设计 一、教学目标 1、会用重力、压强的公式实行计算。 2、知道力的概念、力和运动的关系、简单机械等力学知识。 3、学生通过探究对力学知识有进一步的理解，理顺知识结构使之形成系统化。 4、学生通过探究学会使用所学知识来分析、解决问题。 5、通过探究、理顺知识结构，培养学生观察、分析，归纳总结水平。 6、通过自行车的探究体会物理就在身边。 二、教学重点 1、会用重力、压强的公式实行计算。 2、知道力的概念、力和运动的关系、简单机械等力学知识。 三、教学过程 （一）创设情景 自行车放在讲台上，(立即引起学生的注意)然后提出问题：“自行车是常见的交通工具，它身上有哪些物理知识是大家学过？ （二）分组探究 学生分组交流讨论后回答。 生1上台演示，边骑自行车边说明力是一个物体对另一个物体的作用。力的作用是相互的，力的作用效果能够改变物体的运动状态，能够改变物体的形状。力的三要素：力的大小、方向、作用点影响力的作用效果。 生2上台，指出轮胎、车把套、刹车块、脚踏板有花纹，是增大接触面的粗糙水准来增大摩擦；车轴处装有轴承，里面有滚珠，滚动代替滑动能够减小摩擦，车轴处加油减小接触面的粗糙水准来减小摩擦。 生3：自行车的车胎上刻有载重量,明确告诉人们：不能超载,如车载过量,车胎受力面积不变,则车胎受到太大的压强将被压破. 座垫呈马鞍型,它能够增大座垫与人体的接触面积以减小臀部所受压强,使人骑车时感到较舒适. 生4：人们在骑自行车上较陡的坡时,往往走"S"形路线,这是根据功的原理.如图,坡长相当于斜面长,坡高相当于斜面高,根据功的原理：W1=W2,即FL=Gh,亦可写作：,可看出,斜面长L是斜面高h的几倍,所用的力F就是重力G的几分之一,所以,在高度h不变的情况下,斜面越长越省力,走"S"形路线是为了增大斜面长,从而能顺利上坡. 生5：自行车高速行驶特别是下坡时,不能单独用前闸刹车,否则会出现翻车事故,其原因是：前闸刹车,前轮被迫静止,而作为驱动轮的后轮车架和骑车人因为惯性还要保持原有的高速运动的趋势,这时就会以前轮与地面接触处为支点,向前翻转,造成翻车事故. 生6：自行车制动系统中的车闸把与连杆是一个省力杠杆,可增大刹车皮的拉力.另外,链轮牙盘与脚蹬,后轮与飞轮,车龙头与转轴等都是轮轴,利用它们能够省力.

自行车中的物理知识

自行车中的物理知识 一、教学目标 1、知识与技能： 通过讨论使学生进一步了解与自行车有关的摩擦、杠杆、压强、光、声、能等物理知识。 2、过程与方法： 培养学生勇于讨论的意识。 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。 3、情感、态度与价值观： 通过小组讨论活动，培养学生团结协作的精神。 让学生体验生活、物理、社会的紧密联系。 培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价。 二、设计思路 为了加强这节课的探究性，体现课改精神，这节课我主要安排学生进行分组讨论。让学生对自行车中的物理知识有一个新的认识，同时培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价，积极参于与科学技术有关的社会问题的决策。 三、教学资源 1、学生已有的关于摩擦、杠杆、压强、光、声、能等的知识。 2、自行车、教学课件。 3、《自行车中的物理知识》作者：王敬龙河北省承德市民族师专附属中学 四、教学设计 1、课的引入 从我国是“自行车王国”和学生的代步工具引入。 2、课的进行 先请学生回答预习卷上的问题，你在使用过程中发现的物理知识。并将他们的回答进行了简单归类（板书：摩擦、杠杆、压强、光、声、能）。利用自行车和教学课件，让学生进行分类讨论。初中阶段，可能讨论的方面：摩擦、杠杆、压强、光、声、能等。学生讨论不到的内容可以提示；超出初中阶段物理知识的首先肯定学生的探究精神，可以课后专门讨论。 再通过课堂练习（见课堂练习）进一步加深对自行车中的物理知识的认识，突出培养学生运用物理知识对社会生活中的事物作出自己的评价，积极参于与科学技术有关的社会问题的决策。 3．课后作业（见课后练习）。

自行车中的物理知识 课前预习: 一、背景资料：自行车起源于欧洲。 1790年发明了将两个轮子装在木马上,用脚蹬地前进的木马轮。 1816年发明了有车把的木轮车。 1839年发明了由曲柄连杆结构驱动后轮的铁制自行车。 1861年法国的米肖父子发明了前轮大、后轮小，前轮上装有曲柄和能转动的踏板的自行车。 1874年首次在自行车上采用了链条传动结构。 1886年开始使用滚珠轴承和车闸，并将前后轮改为大小相同。 1888年英国的邓洛普成功使用了充气橡胶轮胎，自行车至此基本完善。 1868年举行了最早的自行车比赛，1893年举行首届世界业余自行车锦标赛。1895年举行首届世界职业自行车锦标赛。现代的奥运会自行车比赛分场地赛、公路赛和越野赛3大类。 二、构造：自行车由车架、轮胎、脚踏、刹车、链条等部件构成。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、停车、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。 结构图： 三、自行车是一种简便无污染的交通工具，看一看它的构造(如图)想一想你的使用过程，请提出两个与物理有关的问题(力、热、声、光、电均可以，不需解答): 如：自行车的轮胎为什么会有花纹? 问题①; 问题②。

基于单片机自行车的里程测速仪

《基于单片机的 自行车里程表、测速仪》单片机大作业 09电子2班 薛强 学号:423

目录摘要 第一章系统设计 1.1 设计任务和要求 1.1.1设计任务 1.1.2 基本要求 1.2 总体设计方案 1.2.1系统总体设计思路 1.2.2方案设计与讨论 1.3功能描述 1.4操作说明 1.5结构框图 1.6原理说明 第二章硬件设计 2.1 硬件电路 2.2 主要元件介绍 第三章软件设计 3.1 系统主程序流程图 3.2 仿真截图 3.3 源程序代码

基于80C51单片机的 自行车里程表、测速仪 摘要：本文介绍了一种基于单片机控制的简易自动自行车速度以及里程计算系统，包括自行车里程表的硬件构成，软件逻辑以及程序代码。该里程测速系统以AT89C51作为系统控制核心，采用光电传感器来检测信号，通过一定时间间隔内对信号的采集，结合自行车本身车轮参数，经过单片机对采集信号进行分析计算，最终在LCD以及LED上显示车辆行驶里程、平均速度和瞬时速度，并且具有超速报警功能。 关键词：自行车测速；单片机；光电传感器，LCD/LED显示 一、系统设计 1.1 设计任务和要求 1.1.1设计任务 设计一个自行车里程表、测速仪，可以将自行车一段时间内的行驶里程，瞬时速度，平均速度在LCD上显示出来，有一个能用LCD显示的腕式自行车里程显示器，传感器采用霍尔元器件，安装在自行车的车轮上； 1.1.2 基本要求 能实时显示当前的车速和行驶里程； 能去除或保留原先的里程数； 电池供电。 1.2 总体设计方案 1.2.1系统总体设计思路 本系统实现自行车运行过程中对行驶里程、当前瞬时速度、平均速度进行测量和显示。总体设计思路如图1所示。系统包括控制器模块、信号检测采集模块、显示模块、电源模块四部分。

自行车中的力学原理

自行车中的力学原理 00班王高旻 PB05000608 自行车是我们日常生活中极其常见的一种交通工具。它的出现距今已有百余年的历史。最早的自行车是由法国人西夫拉克发明的，它没有传动系统，靠两脚蹬地向前滑行，最快只能达到时速20公里。后来苏格兰人皮埃尔发明了前轮带脚蹬的自行车。第一辆现代意义的自行车出现在19世纪末的英国，后由传教士带入中国。据统计目前中国有大约五亿辆自行车。 左图为自行车的基本结构 1:前轮 2:辐条 3:花鼓 4: 前叉 5:前刹 6:钢索 7: 刹车及变速把手 8:车把 9:竖杆 10:车架 11:前变 速 12:车座杆 13:车座 14:后刹 15:货架 16:飞 轮 17:反光镜 18:后轮 19:后变速 20:脚撑 21: 气门 22:后轮 23:链条24: 轮盘 25:脚踏 26:曲柄*几个重要的概念： 传动装置：包括主动齿轮（轮盘）、被动齿轮（飞轮）、链条及变速器。 齿轮比：主动齿轮（轮盘）与被动齿轮（飞轮）的齿数之比； 传动比：齿轮比乘以后轮的直径； 传动行程：传动比再乘以圆周率即为传动行程，即每蹬踏一周单车前进 的距离。 *自行车运动力学 自行车运动是一种半机械化运动。人们应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙节省体能消耗，从而以充沛的体力，达到高效的运动 ·自行车传动 自行车是传动式机械，它的传动装置包括主动齿轮、被动齿轮、链条及变速器等。齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率。后轮运转实质在于：在链条传动下的飞轮带动后轮转动，飞轮与后轮具有相同的角速度，而后轮半径远大于齿轮半径，由线速度增大，提高了车速。 齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周，两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。 以g代表齿轮比，c代表主动齿轮的齿数，f代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：g=c/f 例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，即可求出齿轮比为: g=c/f=49/14=3.5 也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。

第三课自行车中的物理知识

第三课 自行车中的物理知识 自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，常见的有普通载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车等．它结构简单，方便实用，下面分别介绍自行车的有关原理和其中涉及到的相关物理知识。 （一）自行车的有关原理 一、 车体设计原理 Ａ：手把连接前轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅． Ｂ：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力． Ｃ：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在 接地点产生向后的摩擦力来使车体减速．以前轮夹 式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样 大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者 有较大的力矩，效果较佳． Ｄ：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎 车也是同样道理． Ｅ：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦， 提高传动效率． Ｆ：踏板是轮轴的运用． Ｇ：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统， 因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加 速到很快． Ｈ：后齿轮传动给后轮是一种作用力施在轴 上的轮轴系统． Ｉ：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹 簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途． 夷陵中学 校本课程

Ｊ：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用． 二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？ 自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久． 三、变速原理 设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大．一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合．四、剎车原理 从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒．先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷． 综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想．不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大．所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车． （二）自行车中的物理知识 图1和图2是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下． 一、力学知识 1．摩擦方面

简易自行车数字里程表设计

本科毕业论文 题目：简易自行车数字里程表设计

摘要 本文对自行车里程表的结构、设计原理进行了介绍，并应用芯片LM339和AT89S51设计、制作了自行车里程表。文章介绍了所用芯片的存储结构、各管脚的功能，对各个模块的工作原理进行了分析。并对自行车里程表进行了展望。 本文先对里程表设计当中所需设备作了详细介绍，对设计中存在的问题进行了说明；而后对硬件和软件部分的设计和实现作了认真的分析；然后给出了系统的建模过程及相应的系统模型，在此基础上进行了控制仿真，并对仿真效果进行了比较。 本里程表的设计具有结构简单，成本低廉，显示清晰，稳定可靠等优点。并且可进行扩充，加入时速表的功能，更加方便的了解你现在所处的情况。 【关键词】光电对管；单片机A T89S51 ；LM339；键盘；

Abstract In this paper, the structure and principle of traditional bicycle odometer are introduced, and applying LM339 and ATS89S51 has designed and made a bicycle odometer ．The article has introduced what be memory structure of used chip , every function of pin ,and has carried out analysis on operating principle of each modules, and has been in progress to design of bicycle odometer to look into the distance. This article first right Odometer designs required equipment, details of the design issues of; Later on hardware and software design and implementation carefully analyzed; Then the system modeling process and the corresponding model, based on the control simulation, Simulation results also were compared. Odometer the design of the structure is simple, low cost, showing clear, stable and reliable results. And can be expanded to speed the function table and more convenient understand you are now stand. Keywords: photoelectric cell; AT89S51;LM339; keys;

自行车上的物理知识

自行车上的物理知识 自行车是一种简便的交通工具，从它的构造和使用过程中，可发现许多与物理有关的知识。 1、自行车的车座为何设计成马鞍型？ 答：这样可以增大人与车座的接触面积，减小车座对人的压强，人骑车时感到舒服，骑车不易感到疲劳。 2、车坐下的弹簧有什么作用？ 答：起到减震作用。 3、自行车的那些部件是杠杆？ 答：刹车手闸是一个省力杠杆，车把和前叉也构成省力杠杆。 4、自行车的哪些装置是轮轴？ 答：脚踏和中轴大齿轮组成一个省力轮轴，自行车把也是省力轮轴，后轮上小齿轮和后轮组成一个费力轮轴。 5、自行车的手把、脚踏板、轮胎等处，为什么会做有凹凸不平的花纹？ 答：通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦。 6、自行车的哪些部位要减小摩擦，用什么方法来减小？ 答：自行车上的所有转轴，如中轴、前后轴、飞轮、脚踏板、转轴等部件都要减小摩擦，它们是利用滚珠轴承或润滑剂来减少摩擦的。 7、刹车是为什么手要用力？紧急刹车，车为什么能很快停下来？ 答：刹车皮对钢圈的压力越大，则刹车皮对钢圈的滑动摩擦力越大，用力刹车可以使轮子不再转动，使车轮与路面的滚动摩擦变为滑动摩擦，在相同情况下，滑动摩擦比滚动摩擦大得多，所以车能很快停下来。 8、紧急刹车时，新的轮胎为什么会在地面上留下一道黑色的痕迹？ 答：刹车时，车轮基本不转动，但由于惯性，车子仍向前滑动，此时轮胎要克服地面摩擦做功，机械能转化为内能，轮胎因温度升高而焦化，所以会在地面上留下黑色的痕迹。 9、自行车的车龄为什么会发出声音？ 答：车铃中小锤敲打铃盖，铃盖振动产生声音。 10、人面对车铃，会看到自己的像，这是怎么回事？ 答：车铃盖形状相当于一个凸面镜，人看到的是因反射而成的正立缩小的虚像。 11、自行车的前后轮受到的摩擦有什么不同？ 答：前轮是从动轮，受到的摩擦力方向和运动方向相反，起阻力作用；后轮是驱动轮，他和地面的静摩擦是车前进的动力，方向和运动方向相同。 12、脚踏板和后车轮的转动快慢是否相同？ 答：不相同，后车轮转动较快，这是因为中轴上大齿轮的齿数比后轴上小齿轮的齿数多。 13、人骑自行车的正常行驶速度约是多少？ 答：约15km/h

基于单片机的自行车里程表设计论文附程序

自行车里程表 设计论文 【摘要】以AT89S52型单片机为核心，实时测量并显示自行车行驶过程中的各项参数。 【关键词】单片机LCD干簧管累计里程速度 【作品要求】 设计一个可以适用自行车的轻便、省电、全天候野外使用的自行车里程表。（1）基计要求 总里程〈999.99km； 可以轮流显示或选择显示（用十进制数）： 里程——当前行驶里程； 速度——当前平均速度km/h； 最大速度——本次行驶中的最大速度； 时间——当前行驶累计时间，时、分、秒； 电源不高于5V，体积小、结构可靠，便于安装及使用。 （2）发挥部分 可以显示最大加速度；用可编程器件实现；用单片机实现 【方案设计与讨论】 1.速度测量原理 测量自行车的速度的原理有两种： 1)测量一定时间间隔t1里自行车车轮转过的圈数qs。假设车轮周长为tc， 则速度V=tc*qs/t1 2)测量自行车车轮转过一圈的时间t2，则速度V=tc/t2 本里程表是根据原理2计算速度的。 2.传感器的选择 1)红外对管。把红外对管分别安装在自行车车轮的两侧，当车轮转动时， 辐条会阻挡红外对管的光路，接收管输出低电平，单片机根据此信号可 计算里程、速度等。红外对管的优点是测量精度高，缺点是安装比较复 杂和容易受外来光线、灰尘等的影响。 2)开关型霍尔传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应把磁输入信号转换成电 信号的器件。把开关型霍尔传感器安装在自行车贴近车轮的支架上，磁 钢安装在辐条上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，传感器输出一个无抖

动的低电平，单片机根据此信号可计算里程、速度等。霍尔传感器的优 点是稳定和安装简易，缺点是成本较高。 3)干簧管。干簧管是一种磁敏的有触点无源电子开关元件，应用在里程表 上的原理与开关型霍尔传感器类似，把干簧管安装在自行车贴近车轮的 支架上，磁钢安装在辐条上，当磁钢靠近霍尔传感器的时候，干簧管闭 合，单片机根据此信号可计算里程、速度等。干簧管的优点是成本低廉 和安装简易，缺点是比较脆弱和不够稳定。 本里程表选用干簧管作为传感器。给干簧管套上废弃笔杆，可克服其脆弱的缺点；软件防抖可克服其不够稳定的缺点。 3.显示模块的选择 1)动态扫描LED数码管显示。里程表的显示内容以数字为主，利用LED 数码管可基本满足使用要求，且成本较低。但是用动态扫描的方式驱动 数码管，亮度太低，在阳光下几乎看不见显示内容，失去使用价值。 2)串行静态LED数码管显示。把单片机的串行口设置为方式0（同步移位 寄存器），输出显示信息，可实现LED数码管的静态显示，其亮度令人 满意。但由于要使用74HC164/74LS164串并转换芯片驱动LED数码管，因此会带来体积大、成本高、功耗高等的缺点。 3)LCD液晶显示模块。液晶显示模块具有体积小、功耗低、显示内容丰富 等特点，现在字符型液晶显示模块已经是单片机应用设计中最常用的信 息显示器件了。 本里程表使用1602 LCD作为显示模块。 【功能描述】 以AT89S52型单片机为核心，实时测量并显示自行车行驶过程中的各项参数，包括当前行驶累计时间、当前行驶累计里程（m/km自动调整）、当前速度（km/h）、最大速度（km/h）、平均速度（km/h）、加速度（m/s2）、当前时间等，各参数分屏显示。可更改自行车轮胎直径，适应不同的自行车，通用性好。本里程表具有时钟功能，不安装在自行车上时也可作为时钟使用，实用性高。 【操作说明】 里程表板面如上图所示，包括电源2pin排针、干簧管3pin排针、液晶显示器、液晶背光开关、电源开关、电源LED指示灯、功能按钮SW1-SW5、Reset 按钮。