自行車

自行車（Bicycle）這個詞來自兩個拉丁語詞根，'bi'兩個）和'cyclos'圓形）這是因為自行車有兩個圓輪子。自行車是人力交通工具，由兩個輪子組成、一個框架和各種零件。它通過人踩動踏板來轉(zhuǎn)動車輪，實現(xiàn)前進的動力。1499年，意大利畫家、發(fā)明家列奧納多·達·芬奇（Leonardo da Vinci）提出自行車的概念。1790年，法國的西夫拉克(英文名Comte de Sivrac)發(fā)明了第一輛自行車。

自行車主要通過傳動系統(tǒng)推動車輪前進。自行車的剎車系統(tǒng)可以控制自行車減速或停車。自行車按騎行用途分類，主要有山地自行車和公路自行車，還有城市自行車和折疊自行車。自行車具有簡單、高效環(huán)保，在日常通勤中應(yīng)用廣泛、娛樂和體育等領(lǐng)域。

傳動系統(tǒng)：傳動系統(tǒng)是自行車的核心部分，用于將騎車人與自行車之間的動力轉(zhuǎn)換為動力的力量轉(zhuǎn)化為動力并傳遞給車輪。它包括腳踏板、曲柄、鏈條、前后變速器和齒輪等部件。騎乘者通過踩踏踏板帶動曲柄轉(zhuǎn)動，并通過鏈條將動力傳遞給齒輪，從而推動車輪前進。
剎車系統(tǒng)：制動系統(tǒng)用于控制自行車的速度和停止。它通常包括前后制動裝置，如V型制動器、盤式制動器或滾筒制動器。騎車人通過把手或踏板上的制動裝置施加力，使剎車片或剎車盤與車輪摩擦，從而使自行車減速或停止。
懸掛系統(tǒng)：懸掛系統(tǒng)用于提供舒適的乘坐體驗，并增加對不平道路的適應(yīng)性。主要包括前叉懸掛和后減震系統(tǒng)。前叉與前輪和車架懸掛連接，通過彈簧和減震器減少顛簸和振動。后懸架系統(tǒng)通常由后減震器組成，后減震器安裝在后車架和車輪之間，以提供后減震功能。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)用于控制自行車的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)彎。它包括前叉、轉(zhuǎn)向管和轉(zhuǎn)向柄。騎車人通過轉(zhuǎn)向手柄控制前叉的轉(zhuǎn)向，使自行車向所需方向行駛。
車架結(jié)構(gòu)：車架是自行車的骨架，支撐和連接各種零件。它由上管、下管、座管、前管和后管通常由金屬材料制成，例如鋼、鋁合金、碳纖維等。車架的設(shè)計和結(jié)構(gòu)會影響自行車的剛性、穩(wěn)定性和舒適性。
輪組系統(tǒng)：輪組系統(tǒng)包括車輪、輪輞、輪輻和輪胎。車輪連接到車架上，為自行車提供支撐和行駛功能。輪輞是車輪的外圓，輻條連接輪輞和車軸，提供結(jié)構(gòu)支撐和彈性。輪胎與地面接觸以提供牽引力、減震和穩(wěn)定性。
座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)：座椅為駕乘者提供了坐姿支撐和舒適度。它通常用泡沫填充，并用皮革或織物覆蓋。座位的高度和角度通?？梢酝ㄟ^座位桿來調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同騎手的身高和喜好。
手把和控制系統(tǒng)：車把位于車把上，用于控制自行車的方向、剎車和變速。車把通常配有剎車把手、傳輸和其他控制設(shè)備。通過操作車把，騎車人可以控制自行車的轉(zhuǎn)向、剎車和換擋。
燈光和安全系統(tǒng)：自行車通常配有安全裝置，如前后燈和反光鏡。照明用于為夜間騎行提供照明，使騎行者更容易被其他車輛和行人注意到。后視鏡可以幫助騎車人觀察后方的交通情況。
起動和停車系統(tǒng)：啟動和停止系統(tǒng)通常由踏板和側(cè)支架組成。騎車人可以通過踩踏踏板啟動自行車，停車時側(cè)腳架可以支撐自行車保持平衡。

車架：車架是自行車的骨架，由金屬材料制成（如鋼、鋁合金、碳纖維等）制成。它提供了支持和連接其他組件的結(jié)構(gòu)。

車輪：自行車通常有兩個輪子，分別安裝在前車架和后車架上。車輪由輪輞、輪輻和輪胎組成。輪胎提供與地面的接觸牽引力和減震。

鏈條和傳動系統(tǒng)：鏈條通過前后變速箱和齒輪傳遞動力，使騎手可以通過踩踏踏板產(chǎn)生動力并將動力傳遞給車輪。

腳踏板和曲柄：踏板位于自行車的車架上，騎車人通過踩踏踏板來推動車輪。踏板與曲柄相連，曲柄通過鏈條傳遞騎車人的動力。

剎車系統(tǒng)：自行車通常裝有前后制動系統(tǒng)，用于減速和停車。常見的制動器類型包括輪圈式、鼓式、碟式。

手把和控制系統(tǒng)：車把位于車把上，用于控制方向和平衡。車把上還配有剎車把手、傳輸和其他控制設(shè)備。

座椅和座桿：座椅為駕乘者提供了坐姿支撐和舒適度。座椅桿連接座椅和車架，高度可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同騎手的身高。

前叉和避震系統(tǒng)：前叉連接前輪和車架，提供懸掛和減震功能，增加乘坐舒適性和穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)向系統(tǒng)：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括前叉和轉(zhuǎn)向管，用于控制自行車的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)彎。

配件：自行車還可以根據(jù)騎行者的需求和用途，配備不同的配件，比如擋泥板、行李架、車燈、鈴鐺等。

山地自行車

山地車，也稱為山地車（Dengshan   bike），是一種專門為越野騎行和山地地形設(shè)計的自行車。它具有耐用的結(jié)構(gòu)和特殊的組件，以適應(yīng)崎嶇的山地環(huán)境和不規(guī)則的道路。山地自行車的歷史可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時騎自行車的人開始探索山區(qū)和野外。因為普通公路自行車可以 由于不適應(yīng)崎嶇的山地地形，騎自行車的人開始改進和調(diào)整他們的自行車，以適應(yīng)在山地環(huán)境中騎行的需要。70年代末80年代初，山地車開始發(fā)展成為獨立的自行車類型。最初的山地車設(shè)計簡單，使用更寬的輪胎、堅固的車架和加固的制動系統(tǒng)，以應(yīng)對崎嶇的山路條件。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，山地車逐漸采用前懸架和全減震系統(tǒng)，以提供更好的懸架性能和乘坐舒適性。在過去的幾十年里，山地自行車經(jīng)歷了不斷的發(fā)展和創(chuàng)新?，F(xiàn)代山地車由輕質(zhì)材料制成，如碳纖維和鋁合金，以提高車輛的輕量化和剛性。同時，變速系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和其他部件也有了很大的改進，使騎行者能夠更好地適應(yīng)不同的山地環(huán)境和挑戰(zhàn)。

山地自行車逐漸發(fā)展成不同的子類別，包括越野（Cross-Country）下坡（decurrent）自由騎（get a free ride）越野耐力（Enduro）等。每個子類別都有特定的設(shè)計和配置，以適應(yīng)不同類型的山地騎行。

公路自行車

公路車又稱公路賽車或公路自行車，是專門為公路騎行和比賽而設(shè)計的自行車。它具有輕量化結(jié)構(gòu)和窄而光滑的輪胎，以追求高速高效的騎行性能。公路自行車的歷史可以追溯到19世紀(jì)末，那時自行車開始流行，成為一種流行的交通工具。人們開始在高速公路上騎行，逐漸發(fā)展出對速度和效率的追求。公路自行車賽也在這一時期開始興起，成為一項受歡迎的運動。公路自行車通常設(shè)計有700C大車輪，以減少滾動阻力并提供更高的速度。變速系統(tǒng)的使用使騎手能夠適應(yīng)不同的坡度和速度要求。制動系統(tǒng)的性能也得到了改進，以提供更強大的制動力和操控性。

城市自行車

城市自行車又稱城市通勤自行車或城市自行車，是專門為城市環(huán)境中的日常騎行和通勤而設(shè)計的自行車。它有一個舒適的騎行姿勢、堅固的車架、寬而舒適的座椅、前后貨架、寬輪胎減震系統(tǒng)照明和制動系統(tǒng)等。城市自行車適合短途城市通勤、購物、休閑自行車和健身運動。

折疊自行車

折疊自行車是一種特殊設(shè)計的自行車，可以快速折疊，便于攜帶和存放。折疊自行車起源于20世紀(jì)30年代歐洲的軍事領(lǐng)域，隨著汽車的普及和城市人口的增加而發(fā)展起來。折疊自行車在20世紀(jì)50年代逐漸進入民用市場并得到發(fā)展。隨著技術(shù)進步和設(shè)計改進，折疊自行車的性能和可靠性也在不斷提高。折疊自行車的特點包括可調(diào)節(jié)的車把和座椅，以滿足不同騎手的需求。它采用特殊設(shè)計的框架和部件，在折疊和展開時保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和剛性。通常使用小尺寸輪胎和輕質(zhì)材料，以方便折疊和攜帶，并提供靈活的處理。折疊自行車廣泛應(yīng)用于城市通勤、出行公交換乘等場景。它在城市環(huán)境中使用方便，適應(yīng)性強，騎自行車的人可以快速將其折疊起來，便于攜帶并在必要時將其展開。對于需要經(jīng)常換車的騎行者和儲物空間有限的用戶來說，折疊自行車是一個理想的選擇。

車型分類

主要根據(jù)車架結(jié)構(gòu)和設(shè)計特點

傳統(tǒng)自行車：傳統(tǒng)的自行車是一種簡單、實用耐用的城市交通工具，采用直立騎行姿勢和單速設(shè)計。它們采用傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并配備大直徑車輪、舒適的坐墊和操縱桿，適合日常騎行和短途旅行。

躺式自行車：橫臥自行車，也稱為臥推自行車或飛機自行車，是一種特殊的自行車設(shè)計，騎行者以仰臥的姿勢平躺在車架上。它具有低矮的車身和傾斜的座椅，使乘客可以更加舒適、以較低風(fēng)阻的方式騎行。斜躺式自行車通常配備前輪驅(qū)動系統(tǒng)，前輪通過踩踏板轉(zhuǎn)向，后輪用于平衡和穩(wěn)定。這種設(shè)計可以使騎自行車的人更好地利用他們的體力，減少腿部疲勞并提供更高的速度和效率。

雙座自行車：雙座自行車是為兩個人騎而設(shè)計的自行車它通常有兩個座位和相應(yīng)的踏板。這款自行車可以容納兩個騎行者，讓他們一起分享騎行的樂趣和體驗。

三輪自行車：三輪車是一種有三個輪子的自行車設(shè)計，通常包括兩個后輪和一個前輪。與傳統(tǒng)的兩輪自行車相比，三輪自行車更加穩(wěn)定和平衡，適合對騎行平衡有更高要求的人。

動力分類

普通自行車（純?nèi)肆︱?qū)動）：普通自行車又稱純?nèi)肆ψ孕熊嚕亲罨咀畛Ｒ姷淖孕熊囶愋?。它完全由騎手 它沒有電動或燃油發(fā)動機。普通自行車由兩個輪子組成、一個車架、一個鞍座、一對踏板和一個轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)。騎車人通過踩踏踏板推動后輪轉(zhuǎn)動，從而推動整個自行車前進。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)通常由前輪和手柄組成，騎手通過手柄控制前輪的轉(zhuǎn)向。

電動自行車：電動自行車是一種配備電動助力系統(tǒng)的自行車，通過電力驅(qū)動系統(tǒng)提供輔助動力，使騎行更加輕松高效。電動自行車通常由傳統(tǒng)自行車組成（包括車架、輪子、鞍座、踏板等）和電力輔助系統(tǒng)。電動助力系統(tǒng)由一臺電動機組成、電池、控制器和傳感器組件。電動自行車可以分為兩種：踏板輔助型和扭矩感應(yīng)型。踏板助力電動自行車通過感知騎車人的蹬踏力來提供輔助動力。當(dāng)騎行者開始踩踏板時，電動助力系統(tǒng)會自動感應(yīng)并提供相應(yīng)的電動助力，騎行更輕松?？刂破魍ǔ？梢哉{(diào)節(jié)輔助程度。扭矩感應(yīng)電動自行車通過感應(yīng)騎車人的蹬踏力和旋轉(zhuǎn)扭矩來提供輔助動力。系統(tǒng)會根據(jù)騎行者的踩踏力度和速度進行感知并提供相應(yīng)的電動助力，讓騎行更加平穩(wěn)高效。

混合動力自行車：混合動力自行車是一種兼具人力驅(qū)動和電動助力系統(tǒng)的自行車，它結(jié)合了傳統(tǒng)自行車和電動自行車的特點?；旌蟿恿ψ孕熊嚨脑O(shè)計理念是將人力騎行與電動助力相結(jié)合，動力由人力腳踏提供同時，電動助力系統(tǒng)可以根據(jù)騎手的需求提供額外的動力。混合動力自行車的電動助力系統(tǒng)通常由電動機組成、電池和控制器等。電動機可以根據(jù)騎車人的蹬踏力和速度提供相應(yīng)的助力，而電池為電動機提供能量?？刂破髫?fù)責(zé)調(diào)節(jié)電力輔助的輸出并管理電池的電力使用。

群體分類

根據(jù)用戶的年齡

成人自行車：成人自行車是指為成人設(shè)計和使用的自行車。它的主要特點是適應(yīng)成年人的身高、身體形狀和騎行要求提供舒適性、穩(wěn)定高效的騎行體驗。成人自行車的車架尺寸通常較大，適合成人的身高和體型。一般來說，成人自行車的車架高度在50厘米以上，具體尺寸會因制造商和款式的不同而有所變化。成人自行車的座高一般較高，適合成人坐姿和騎行姿勢。一般來說，座椅的高度可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同騎手的身高和個人喜好。成人自行車的車輪尺寸通常很大，一般為26英寸、27.5英寸或29英寸。大尺寸車輪有助于提供更平穩(wěn)的騎行感覺和更好的通過性能。

兒童自行車：兒童自行車是專門為兒童設(shè)計和使用的，適合3到12歲的兒童。兒童和青少年的框架尺寸美國自行車相對較小，適合兒童使用身高和體型?？蚣芨叨韧ǔＲ杂⒋鐬閱挝唬╥nch）在單位中，常見的尺寸包括12英寸、14英寸、16英寸、18英寸和20英寸等。兒童座椅高度s自行車很低，適合兒童使用s坐姿和騎行姿勢。座位的高度通常較低，以便兒童 他的腳能著地。兒童車輪尺寸美國自行車相對較小，普通尺寸包括12英寸、14英寸、16英寸、18英寸和20英寸等。較小的車輪尺寸有助于兒童更好地掌握平衡和騎行技巧。兒童 美國的自行車通常配有各種安全附件，如反光條、鈴鐺、制動系統(tǒng)等，以提供安全的騎行環(huán)境。

特殊用途

取決于特定的用途和功能

貨運自行車：貨運自行車（cargo bike自行車自行車）起源于20世紀(jì)初的荷蘭，最早用于遞送報紙、牛奶和面包等本地送貨工作，也被稱為貨運自行車或貨運三輪車，是一種專門為運輸貨物而設(shè)計的自行車。它有「貨箱后置型」Long-Tail/Mid-Tail），也有「貨箱前置型」33,356 pairs of underwear/Bakfitz/Box Bikes bicycles）它通常有一個大的容器或籃子來容納和運輸各種類型和大小的貨物。貨運自行車的設(shè)計考慮了承載能力、穩(wěn)定性和操控性。它們通常采用三輪設(shè)計，以提供更好的平衡和穩(wěn)定性，即使在運載大量貨物時也是如此。貨運自行車的貨箱或車筐通常有柵欄或圍欄，以確保貨物的安全并防止貨物掉落。

警用自行車：警用自行車是專門為警察和安保人員設(shè)計的自行車，用于巡邏、巡邏和維護公共安全。警用自行車有一些特殊的設(shè)計和功能，以滿足警察工作的需要。警用自行車的設(shè)計通常配備特殊的裝置和設(shè)備，以提高警用效率和安全性。例如，警用自行車配備了對講機，以方便警員之間的溝通。此外，它們還配有警報器和警示燈，以提供警告。每輛警用自行車都有固定的編號，由特警按編號使用。

競技自行車：越野自行車是一種專門為越野騎行而設(shè)計的自行車。它們具有堅固的結(jié)構(gòu)和特殊的設(shè)計，以適應(yīng)不同的地形，滿足越野騎行的需求。越野自行車通常使用輕質(zhì)但堅固的材料，如鋁合金或碳纖維，以提供強度和耐用性來應(yīng)對顛簸的路況和激烈的騎行。越野自行車通常配備前叉懸掛系統(tǒng)和后減震器，以吸收顛簸和不平路面帶來的沖擊，提供更平穩(wěn)的騎行體驗和更好的操控性能。為了應(yīng)對不斷變化的地形，越野自行車通常配備寬輪胎和抓地力輪胎，以提供更好的牽引力和穩(wěn)定性，使騎行者可以在不同的路況下保持控制。越野自行車通常配備了多種傳動比系統(tǒng)，包括前雙盤、經(jīng)過多檔變速，滿足不同坡度和地形的需要。這種設(shè)計使騎行者能夠輕松適應(yīng)上坡、下坡和平路等各種騎行條件。雖然越野自行車需要強勁的性能，但為了提高操控和騎行效率，通常會采用輕量化設(shè)計。輕量化的車架和部件有助于提高加速和爬坡能力。越野自行車通常配備高效的制動系統(tǒng)，如液壓盤式制動器或機械盤式制動器，以提供可靠的制動性能，并確保在高速或陡峭的下坡騎行時的安全。越野單車有很多細分，包括極限單車超級越野賽、4人土坡競速(4X)賽、泥地跳躍比賽(Dirt Jump跳轉(zhuǎn)跳轉(zhuǎn))速降賽(decurrent)和其他專業(yè)自行車賽事一樣，每種類型的越野自行車都有其特定的設(shè)計和用途。

殘疾人自行車：殘疾人自行車是一種專門為殘疾人設(shè)計的自行車通過特殊的結(jié)構(gòu)和功能，四肢受損但手臂完好的殘疾人可以輕松駕駛自行車。殘疾人自行車通過座位兩側(cè)的杠桿操作桿來調(diào)節(jié)和操縱車輪，使殘疾人可以用手臂來完成操作，達到駕駛自行車的目的。

自行車的物理原理涉及很多方面，包括動力傳輸、平衡與穩(wěn)定和運動力學(xué)等。

動力傳遞：自行車的動力來自騎車人踩踏板產(chǎn)生的力。當(dāng)騎車人用踏板踩下踏板時，通過連桿和鏈條傳遞到后輪的齒輪上。后輪的齒輪通過鏈條與騎車人的動力相連，產(chǎn)生驅(qū)動力推動自行車前進。

平衡與穩(wěn)定性：自行車的平衡和穩(wěn)定是通過一系列物理原理實現(xiàn)的。其中最重要的是陀螺效應(yīng)，即當(dāng)旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)軸發(fā)生變化時，會產(chǎn)生一個力矩，使旋轉(zhuǎn)體保持原來的方向和角動量。在自行車中，前輪具有旋轉(zhuǎn)陀螺的特性。當(dāng)自行車向前行駛時，前輪會保持一定的轉(zhuǎn)速。當(dāng)騎車人試圖改變自行車的方向時，例如將車把轉(zhuǎn)向左側(cè)時，車把會轉(zhuǎn)動前輪。根據(jù)陀螺效應(yīng)，旋轉(zhuǎn)的前輪會產(chǎn)生一個垂直于旋轉(zhuǎn)方向的力矩，以防止自行車摔倒。具體來說，當(dāng)騎車人向左轉(zhuǎn)動車把時，前輪就會向左轉(zhuǎn)動。根據(jù)陀螺效應(yīng)，前輪的轉(zhuǎn)軸會產(chǎn)生一個力矩，使自行車保持在原來的方向。這個力矩會使整個自行車向右傾斜，形成與轉(zhuǎn)向方向相反的力矩，恢復(fù)自行車的平衡。同樣，當(dāng)騎車人向右轉(zhuǎn)動車把時，前輪也會向右轉(zhuǎn)動，陀螺效應(yīng)會使整個自行車向左傾斜以保持平衡。

運動力學(xué)：自行車的運動學(xué)涉及到力、速度、加速度等物理量。牛頓第一定律（慣性定律）說明自行車在沒有外力時會保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)。牛頓第二定律（運動定律）本文描述了自行車運動時力與加速度的關(guān)系，即力等于質(zhì)量乘以加速度。牛頓第三定律（作用與反作用定律）解釋說，當(dāng)自行車踩在踏板上時，腳對踏板施加的力會產(chǎn)生一個反作用力，推動自行車前進。

空氣阻力：自行車在高速行駛時也會受到空氣阻力的影響?？諝庾枇εc自行車的速度和方向有關(guān)，它會阻礙自行車并使騎車者需要更多的力量來保持或提高速度。為了降低空氣阻力，自行車的設(shè)計會考慮降低風(fēng)阻，比如改善車身造型、采用流線型車架和騎手姿態(tài)等。