自行车

自行车（Bicycle）这个词来自两个拉丁语词根，'bi'两个）和'cyclos'圆形）这是因为自行车有两个圆轮子。自行车是人力交通工具，由两个轮子组成、一个框架和各种零件。它通过人踩动踏板来转动车轮，实现前进的动力。1499年，意大利画家、发明家列奥纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）提出自行车的概念。1790年，法国的西夫拉克(英文名Comte de Sivrac)发明了第一辆自行车。

自行车主要通过传动系统推动车轮前进。自行车的刹车系统可以控制自行车减速或停车。自行车按骑行用途分类，主要有山地自行车和公路自行车，还有城市自行车和折叠自行车。自行车具有简单、高效环保，在日常通勤中应用广泛、娱乐和体育等领域。

传动系统：传动系统是自行车的核心部分，用于将骑车人与自行车之间的动力转换为动力的力量转化为动力并传递给车轮。它包括脚踏板、曲柄、链条、前后变速器和齿轮等部件。骑乘者通过踩踏踏板带动曲柄转动，并通过链条将动力传递给齿轮，从而推动车轮前进。
刹车系统：制动系统用于控制自行车的速度和停止。它通常包括前后制动装置，如V型制动器、盘式制动器或滚筒制动器。骑车人通过把手或踏板上的制动装置施加力，使刹车片或刹车盘与车轮摩擦，从而使自行车减速或停止。
悬挂系统：悬挂系统用于提供舒适的乘坐体验，并增加对不平道路的适应性。主要包括前叉悬挂和后减震系统。前叉与前轮和车架悬挂连接，通过弹簧和减震器减少颠簸和振动。后悬架系统通常由后减震器组成，后减震器安装在后车架和车轮之间，以提供后减震功能。
转向系统：转向系统用于控制自行车的转向和转弯。它包括前叉、转向管和转向柄。骑车人通过转向手柄控制前叉的转向，使自行车向所需方向行驶。
车架结构：车架是自行车的骨架，支撑和连接各种零件。它由上管、下管、座管、前管和后管通常由金属材料制成，例如钢、铝合金、碳纤维等。车架的设计和结构会影响自行车的刚性、稳定性和舒适性。
轮组系统：轮组系统包括车轮、轮辋、轮辐和轮胎。车轮连接到车架上，为自行车提供支撑和行驶功能。轮辋是车轮的外圆，辐条连接轮辋和车轴，提供结构支撑和弹性。轮胎与地面接触以提供牵引力、减震和稳定性。
座椅调节系统：座椅为驾乘者提供了坐姿支撑和舒适度。它通常用泡沫填充，并用皮革或织物覆盖。座位的高度和角度通常可以通过座位杆来调节，以适应不同骑手的身高和喜好。
手把和控制系统：车把位于车把上，用于控制自行车的方向、刹车和变速。车把通常配有刹车把手、传输和其他控制设备。通过操作车把，骑车人可以控制自行车的转向、刹车和换挡。
灯光和安全系统：自行车通常配有安全装置，如前后灯和反光镜。照明用于为夜间骑行提供照明，使骑行者更容易被其他车辆和行人注意到。后视镜可以帮助骑车人观察后方的交通情况。
起动和停车系统：启动和停止系统通常由踏板和侧支架组成。骑车人可以通过踩踏踏板启动自行车，停车时侧脚架可以支撑自行车保持平衡。

车架：车架是自行车的骨架，由金属材料制成（如钢、铝合金、碳纤维等）制成。它提供了支持和连接其他组件的结构。

车轮：自行车通常有两个轮子，分别安装在前车架和后车架上。车轮由轮辋、轮辐和轮胎组成。轮胎提供与地面的接触牵引力和减震。

链条和传动系统：链条通过前后变速箱和齿轮传递动力，使骑手可以通过踩踏踏板产生动力并将动力传递给车轮。

脚踏板和曲柄：踏板位于自行车的车架上，骑车人通过踩踏踏板来推动车轮。踏板与曲柄相连，曲柄通过链条传递骑车人的动力。

刹车系统：自行车通常装有前后制动系统，用于减速和停车。常见的制动器类型包括轮圈式、鼓式、碟式。

手把和控制系统：车把位于车把上，用于控制方向和平衡。车把上还配有刹车把手、传输和其他控制设备。

座椅和座杆：座椅为驾乘者提供了坐姿支撑和舒适度。座椅杆连接座椅和车架，高度可以调节，以适应不同骑手的身高。

前叉和避震系统：前叉连接前轮和车架，提供悬挂和减震功能，增加乘坐舒适性和稳定性。

转向系统：转向系统包括前叉和转向管，用于控制自行车的转向和转弯。

配件：自行车还可以根据骑行者的需求和用途，配备不同的配件，比如挡泥板、行李架、车灯、铃铛等。

山地自行车

山地车，也称为山地车（Dengshan   bike），是一种专门为越野骑行和山地地形设计的自行车。它具有耐用的结构和特殊的组件，以适应崎岖的山地环境和不规则的道路。山地自行车的历史可以追溯到20世纪70年代，当时骑自行车的人开始探索山区和野外。因为普通公路自行车可以 由于不适应崎岖的山地地形，骑自行车的人开始改进和调整他们的自行车，以适应在山地环境中骑行的需要。70年代末80年代初，山地车开始发展成为独立的自行车类型。最初的山地车设计简单，使用更宽的轮胎、坚固的车架和加固的制动系统，以应对崎岖的山路条件。随着技术的不断发展，山地车逐渐采用前悬架和全减震系统，以提供更好的悬架性能和乘坐舒适性。在过去的几十年里，山地自行车经历了不断的发展和创新。现代山地车由轻质材料制成，如碳纤维和铝合金，以提高车辆的轻量化和刚性。同时，变速系统、刹车系统、悬挂系统和其他部件也有了很大的改进，使骑行者能够更好地适应不同的山地环境和挑战。

山地自行车逐渐发展成不同的子类别，包括越野（Cross-Country）下坡（decurrent）自由骑（get a free ride）越野耐力（Enduro）等。每个子类别都有特定的设计和配置，以适应不同类型的山地骑行。

公路自行车

公路车又称公路赛车或公路自行车，是专门为公路骑行和比赛而设计的自行车。它具有轻量化结构和窄而光滑的轮胎，以追求高速高效的骑行性能。公路自行车的历史可以追溯到19世纪末，那时自行车开始流行，成为一种流行的交通工具。人们开始在高速公路上骑行，逐渐发展出对速度和效率的追求。公路自行车赛也在这一时期开始兴起，成为一项受欢迎的运动。公路自行车通常设计有700C大车轮，以减少滚动阻力并提供更高的速度。变速系统的使用使骑手能够适应不同的坡度和速度要求。制动系统的性能也得到了改进，以提供更强大的制动力和操控性。

城市自行车

城市自行车又称城市通勤自行车或城市自行车，是专门为城市环境中的日常骑行和通勤而设计的自行车。它有一个舒适的骑行姿势、坚固的车架、宽而舒适的座椅、前后货架、宽轮胎减震系统照明和制动系统等。城市自行车适合短途城市通勤、购物、休闲自行车和健身运动。

折叠自行车

折叠自行车是一种特殊设计的自行车，可以快速折叠，便于携带和存放。折叠自行车起源于20世纪30年代欧洲的军事领域，随着汽车的普及和城市人口的增加而发展起来。折叠自行车在20世纪50年代逐渐进入民用市场并得到发展。随着技术进步和设计改进，折叠自行车的性能和可靠性也在不断提高。折叠自行车的特点包括可调节的车把和座椅，以满足不同骑手的需求。它采用特殊设计的框架和部件，在折叠和展开时保持结构的稳定性和刚性。通常使用小尺寸轮胎和轻质材料，以方便折叠和携带，并提供灵活的处理。折叠自行车广泛应用于城市通勤、出行公交换乘等场景。它在城市环境中使用方便，适应性强，骑自行车的人可以快速将其折叠起来，便于携带并在必要时将其展开。对于需要经常换车的骑行者和储物空间有限的用户来说，折叠自行车是一个理想的选择。

车型分类

主要根据车架结构和设计特点

传统自行车：传统的自行车是一种简单、实用耐用的城市交通工具，采用直立骑行姿势和单速设计。它们采用传统的框架结构，并配备大直径车轮、舒适的坐垫和操纵杆，适合日常骑行和短途旅行。

躺式自行车：横卧自行车，也称为卧推自行车或飞机自行车，是一种特殊的自行车设计，骑行者以仰卧的姿势平躺在车架上。它具有低矮的车身和倾斜的座椅，使乘客可以更加舒适、以较低风阻的方式骑行。斜躺式自行车通常配备前轮驱动系统，前轮通过踩踏板转向，后轮用于平衡和稳定。这种设计可以使骑自行车的人更好地利用他们的体力，减少腿部疲劳并提供更高的速度和效率。

双座自行车：双座自行车是为两个人骑而设计的自行车它通常有两个座位和相应的踏板。这款自行车可以容纳两个骑行者，让他们一起分享骑行的乐趣和体验。

三轮自行车：三轮车是一种有三个轮子的自行车设计，通常包括两个后轮和一个前轮。与传统的两轮自行车相比，三轮自行车更加稳定和平衡，适合对骑行平衡有更高要求的人。

动力分类

普通自行车（纯人力驱动）：普通自行车又称纯人力自行车，是最基本最常见的自行车类型。它完全由骑手 它没有电动或燃油发动机。普通自行车由两个轮子组成、一个车架、一个鞍座、一对踏板和一个转向控制系统。骑车人通过踩踏踏板推动后轮转动，从而推动整个自行车前进。转向控制系统通常由前轮和手柄组成，骑手通过手柄控制前轮的转向。

电动自行车：电动自行车是一种配备电动助力系统的自行车，通过电力驱动系统提供辅助动力，使骑行更加轻松高效。电动自行车通常由传统自行车组成（包括车架、轮子、鞍座、踏板等）和电力辅助系统。电动助力系统由一台电动机组成、电池、控制器和传感器组件。电动自行车可以分为两种：踏板辅助型和扭矩感应型。踏板助力电动自行车通过感知骑车人的蹬踏力来提供辅助动力。当骑行者开始踩踏板时，电动助力系统会自动感应并提供相应的电动助力，骑行更轻松。控制器通常可以调节辅助程度。扭矩感应电动自行车通过感应骑车人的蹬踏力和旋转扭矩来提供辅助动力。系统会根据骑行者的踩踏力度和速度进行感知并提供相应的电动助力，让骑行更加平稳高效。

混合动力自行车：混合动力自行车是一种兼具人力驱动和电动助力系统的自行车，它结合了传统自行车和电动自行车的特点。混合动力自行车的设计理念是将人力骑行与电动助力相结合，动力由人力脚踏提供同时，电动助力系统可以根据骑手的需求提供额外的动力。混合动力自行车的电动助力系统通常由电动机组成、电池和控制器等。电动机可以根据骑车人的蹬踏力和速度提供相应的助力，而电池为电动机提供能量。控制器负责调节电力辅助的输出并管理电池的电力使用。

群体分类

根据用户的年龄

成人自行车：成人自行车是指为成人设计和使用的自行车。它的主要特点是适应成年人的身高、身体形状和骑行要求提供舒适性、稳定高效的骑行体验。成人自行车的车架尺寸通常较大，适合成人的身高和体型。一般来说，成人自行车的车架高度在50厘米以上，具体尺寸会因制造商和款式的不同而有所变化。成人自行车的座高一般较高，适合成人坐姿和骑行姿势。一般来说，座椅的高度可以调节，以适应不同骑手的身高和个人喜好。成人自行车的车轮尺寸通常很大，一般为26英寸、27.5英寸或29英寸。大尺寸车轮有助于提供更平稳的骑行感觉和更好的通过性能。

儿童自行车：儿童自行车是专门为儿童设计和使用的，适合3到12岁的儿童。儿童和青少年的框架尺寸美国自行车相对较小，适合儿童使用身高和体型。框架高度通常以英寸为单位（inch）在单位中，常见的尺寸包括12英寸、14英寸、16英寸、18英寸和20英寸等。儿童座椅高度s自行车很低，适合儿童使用s坐姿和骑行姿势。座位的高度通常较低，以便儿童 他的脚能着地。儿童车轮尺寸美国自行车相对较小，普通尺寸包括12英寸、14英寸、16英寸、18英寸和20英寸等。较小的车轮尺寸有助于儿童更好地掌握平衡和骑行技巧。儿童 美国的自行车通常配有各种安全附件，如反光条、铃铛、制动系统等，以提供安全的骑行环境。

特殊用途

取决于特定的用途和功能

货运自行车：货运自行车（cargo bike自行车自行车）起源于20世纪初的荷兰，最早用于递送报纸、牛奶和面包等本地送货工作，也被称为货运自行车或货运三轮车，是一种专门为运输货物而设计的自行车。它有「货箱后置型」Long-Tail/Mid-Tail），也有「货箱前置型」33,356 pairs of underwear/Bakfitz/Box Bikes bicycles）它通常有一个大的容器或篮子来容纳和运输各种类型和大小的货物。货运自行车的设计考虑了承载能力、稳定性和操控性。它们通常采用三轮设计，以提供更好的平衡和稳定性，即使在运载大量货物时也是如此。货运自行车的货箱或车筐通常有栅栏或围栏，以确保货物的安全并防止货物掉落。

警用自行车：警用自行车是专门为警察和安保人员设计的自行车，用于巡逻、巡逻和维护公共安全。警用自行车有一些特殊的设计和功能，以满足警察工作的需要。警用自行车的设计通常配备特殊的装置和设备，以提高警用效率和安全性。例如，警用自行车配备了对讲机，以方便警员之间的沟通。此外，它们还配有警报器和警示灯，以提供警告。每辆警用自行车都有固定的编号，由特警按编号使用。

竞技自行车：越野自行车是一种专门为越野骑行而设计的自行车。它们具有坚固的结构和特殊的设计，以适应不同的地形，满足越野骑行的需求。越野自行车通常使用轻质但坚固的材料，如铝合金或碳纤维，以提供强度和耐用性来应对颠簸的路况和激烈的骑行。越野自行车通常配备前叉悬挂系统和后减震器，以吸收颠簸和不平路面带来的冲击，提供更平稳的骑行体验和更好的操控性能。为了应对不断变化的地形，越野自行车通常配备宽轮胎和抓地力轮胎，以提供更好的牵引力和稳定性，使骑行者可以在不同的路况下保持控制。越野自行车通常配备了多种传动比系统，包括前双盘、经过多档变速，满足不同坡度和地形的需要。这种设计使骑行者能够轻松适应上坡、下坡和平路等各种骑行条件。虽然越野自行车需要强劲的性能，但为了提高操控和骑行效率，通常会采用轻量化设计。轻量化的车架和部件有助于提高加速和爬坡能力。越野自行车通常配备高效的制动系统，如液压盘式制动器或机械盘式制动器，以提供可靠的制动性能，并确保在高速或陡峭的下坡骑行时的安全。越野单车有很多细分，包括极限单车超级越野赛、4人土坡竞速(4X)赛、泥地跳跃比赛(Dirt Jump跳转跳转)速降赛(decurrent)和其他专业自行车赛事一样，每种类型的越野自行车都有其特定的设计和用途。

残疾人自行车：残疾人自行车是一种专门为残疾人设计的自行车通过特殊的结构和功能，四肢受损但手臂完好的残疾人可以轻松驾驶自行车。残疾人自行车通过座位两侧的杠杆操作杆来调节和操纵车轮，使残疾人可以用手臂来完成操作，达到驾驶自行车的目的。

自行车的物理原理涉及很多方面，包括动力传输、平衡与稳定和运动力学等。

动力传递：自行车的动力来自骑车人踩踏板产生的力。当骑车人用踏板踩下踏板时，通过连杆和链条传递到后轮的齿轮上。后轮的齿轮通过链条与骑车人的动力相连，产生驱动力推动自行车前进。

平衡与稳定性：自行车的平衡和稳定是通过一系列物理原理实现的。其中最重要的是陀螺效应，即当旋转体的转轴发生变化时，会产生一个力矩，使旋转体保持原来的方向和角动量。在自行车中，前轮具有旋转陀螺的特性。当自行车向前行驶时，前轮会保持一定的转速。当骑车人试图改变自行车的方向时，例如将车把转向左侧时，车把会转动前轮。根据陀螺效应，旋转的前轮会产生一个垂直于旋转方向的力矩，以防止自行车摔倒。具体来说，当骑车人向左转动车把时，前轮就会向左转动。根据陀螺效应，前轮的转轴会产生一个力矩，使自行车保持在原来的方向。这个力矩会使整个自行车向右倾斜，形成与转向方向相反的力矩，恢复自行车的平衡。同样，当骑车人向右转动车把时，前轮也会向右转动，陀螺效应会使整个自行车向左倾斜以保持平衡。

运动力学：自行车的运动学涉及到力、速度、加速度等物理量。牛顿第一定律（惯性定律）说明自行车在没有外力时会保持匀速直线运动或静止状态。牛顿第二定律（运动定律）本文描述了自行车运动时力与加速度的关系，即力等于质量乘以加速度。牛顿第三定律（作用与反作用定律）解释说，当自行车踩在踏板上时，脚对踏板施加的力会产生一个反作用力，推动自行车前进。

空气阻力：自行车在高速行驶时也会受到空气阻力的影响。空气阻力与自行车的速度和方向有关，它会阻碍自行车并使骑车者需要更多的力量来保持或提高速度。为了降低空气阻力，自行车的设计会考虑降低风阻，比如改善车身造型、采用流线型车架和骑手姿态等。