,后链轮较之后轮和轮盘小很多,那么就可以提高骑行速度。但是,当R1R3/R2的值过大,我们会发现问题,自行车不但没有像理想中那样提速,反而连骑动都很费力,当然这样的自行车在市场中是不存在的(不会有商家弱智到这种地步,但是分析是有意义的,因为设计时必须要考虑的问题就是分析的重点)。其原因是什么呢,经过分析不难看出,当人骑车时,通过脚踏板和曲轴给轮盘一个转动力偶,这个力也是基本已定的。当这个动能通过链条传递到后链轮后,车后轮就和后链轮一起被驱动,当假设地面是光滑的时候,后轮应该是在原地绕着轴转动。正是由于地面不光滑,后轮受到了一个来自地面的摩擦力,所以它才在人力驱动下相对地面做以一个绕无穷远点为中心的转动,也就是沿着轮和地面接触点切线方向向前进。来自大地的摩擦力既有滑动摩擦力、滚动摩擦力也有少部分静摩擦力,而其中静摩擦力的上限稍稍大于滑动摩擦力。在未开始骑行时,将可以把这三种摩擦力的合力视为滑动摩擦来处理,这时将整个车受到的静摩擦和滚滑动摩擦一起设为Р,人和车总重为G,橡胶轮与地面的摩擦因素设为,那么有:。这个就是我们需要通过踏板给予车轮的。先不考虑脚踏板和轮盘间传动效果,设人能给予轮盘的力即后链轮受到的带动拉力为F,那么F和对后轮轮盘中心的力矩为零。所以就有关系:Р 即Р同时注意到,由于橡胶和地面间摩擦系数接近于1(为了安全,刹车时能更快停下来所以在轮胎上设计了很多条纹突起等增大摩擦),那么,一旦R3/R2设计过大,假设为10,那么上式就近似为:,要想满足上式,链条将要承受多大的力啊。由于链条能承受的拉力是有限的,所以过大的拉力将会导致链条被拉断。另外,链条在长期的载荷下,必将产生不可恢复的塑性形变,久之就使得链条不能张紧、传动无力等“疲乏”现象。Р考虑脚踏板和轮盘间的力传动,设脚踏板到轮盘转轴距离为d,人对脚踏板的力为,可以知道有如下关系:Р考虑到上面几个关系式,可以得到:
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