自行车简介
编辑自行车（Bicycle）这个词来源于两个拉丁词根，“bi”(两个)和“cyclos”(一圈)。这是因为自行车有两个圆形的轮子。自行车是一种人力交通工具，由两个轮子、一个车架和各种部件组成。它通过人踩踏板来转动车轮以获得前进动力。
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年法国人西夫拉克(Comte de Sivrac)发明了第一辆自行车。
自行车主要靠传动系统带动车轮前进。自行车的制动系统可以控制自行车的减速或停车。自行车按骑行用途分类，主要有山地自行车和公路自行车，以及城市自行车和折叠自行车。自行车具有简单、高效、环保等特点，广泛应用于日常通勤、休闲娱乐、体育比赛等领域。
自行车名称
编辑Velocipede是自行车最早的名字之一。“Velocipede”这个词来自拉丁语，意思是“快速移动的脚”。早期的自行车被设计为用脚移动轮子，自行车设计有许多不同的名称，如“raising”、“Penny Farthing”等，用来描述各种形式的人力交通工具。这些早期的自行车通常是由人们踩踏板来驱动车轮的。“自行车”一词首次被使用的确切时间和地点很难确定。然而，人们普遍认为，“自行车”一词在19世纪中期的欧洲开始流行，可以追溯到19世纪60年代到70年代。随着自行车的改进和普及，“自行车”一词开始出现在一些文学作品、广告和报纸上。最终，这个术语被接受并广泛用于描述这种新型交通工具。根据目前的资料，“自行车”一词在中国的出现最早出现在1866年，当时清朝派出了第一支海外巡视队。当时，巡视组成员张德毅在他的游记中使用了“自行车”这个词。因此，“自行车”一词最早出现在中国，并一直沿用至今。
自行车历史
编辑世界史
1499年，意大利画家、发明家列奥纳多·达·芬奇（Leonardo da Vinci）设计了一种原始的自行车模型，尽管没有实际建造，但它预示了自行车的概念。1790年法国人西夫拉克(Comte de Sivrac)发明了第一辆自行车,被称为Celerifere,其构造简单,没有传动装置,主要依靠两脚蹬地驱车前进。
尽管这些早期的设备和概念为自行车的发展提供了一些基础，但直到19世纪初，1817年，德国发明家卡尔·冯·德里斯才设计出一种早期的人力交通工具，名为“Draisine”或“丹迪马”。它是一个没有脚踏板的木制框架，骑者通过推动地面向前行驶。1860年，法国工程师皮埃尔·米修改进了自行车的设计，在前轮上安装了一个脚踏踏板。这种新型自行车被称为“Velocipede”，成为早期自行车的先驱。
1870年，由于技术的进步，自行车的设计逐渐变得更加稳定和实用。Penny Farthing成为当时流行的自行车类型，其特点是前轮大，后轮小。1874年，英国人H.J.劳森在自行车上安装了链条和链轮，利用后轮推动自行车前进。虽然不够协调和稳定，但这标志着现代自行车的诞生。他的设计是在自行车的后轮上安装了带齿轮的链条和链轮，骑自行车的人通过踩踏板带动链条转动，从而推动后轮前进。这种链传动系统的出现，使骑行更加高效方便，成为自行车设计的重要创新。这种自行车的设计被称为“安全自行车”，以区别于以前流行的高轮自行车(Penny Farthing)。安全自行车有两个同等大小的车轮，一个脚踏驱动系统，更稳定的车架设计，使得骑行更加平稳舒适，为自行车的普及奠定了基础。
1885年，John Starry在考文垂设计并生产了Rover品牌自行车，成功解决了自行车设计中的四个关键问题。这辆自行车几乎具备了现代自行车的所有元素，开启了自行车的新纪元。John Starry设计并制造了一款名为Rover安全自行车的自行车模型。这种自行车有前叉和刹车，前后轮大小相同以保持平衡，采用钢管和橡胶轮制成的菱形车架。这种设计使自行车更加稳定、安全、舒适，成为现代自行车的基本风格。斯坦利对自行车的改进不仅包括结构设计，还包括生产工艺和机床的改进。他改进了许多用于生产自行车零件的机床，提高了生产效率和质量。这为自行车的大规模生产和推广奠定了基础，使其成为广泛使用的交通工具。
1889年，爱尔兰籍的英国兽医邓洛普(John Boyd Dunlop)为了满足骑行的快速与舒适,设计了“充气轮胎”，使得自行车的骑行更加平稳和舒适。1890年代，自行车的大规模生产开始，在欧洲和美国成为流行的交通工具。自行车骑行也成为了一种普遍的娱乐活动。20世纪初，自行车的设计进一步改进，加入了后挡泥板、前刹车和变速器等功能，以提高骑行的效率和便利性。20世纪后半叶，随着科技的进步，电动自行车的出现为骑行提供了辅助动力。现代自行车技术继续发展，包括轻量化材料的应用、空气动力学设计的优化以及先进的变速系统等。
中国历史
据明末清初小说家张潮编辑的中国文言短篇小说集《虞初新志·黄履庄传》记载，我国清朝初年的民间发明家黄履庄。黄履庄发明的自行车“长三尺许，约可坐一人，不烦推挽能自行；行住，以手挽轴旁曲拐，则复行如初；随住随挽，日足行八十里。”
用白话文来说，黄履庄发明的自行车“约长一米多，可以坐下一个人，只需要用手摇轴旁曲拐，车就能前进”，按照清光绪年间度量的 189 丈为一里计算，这辆车“一天能行约 46 公里路”。
自行车在1868年首次出现在中国的上海。当时，这辆自行车是由欧洲运来的，成为上海街头的一种新奇奢侈玩意。这辆自行车的形式是只有两个轮子，人们用两脚尖点地来推动。而在清朝同治七年（公元1868年），也有记载了国内出现自行车的场景，用诗句描述为“人如踏动天平,亦系前后轮,转动如飞,人可省里走路”。
1885年是自行车在中国发展历程中的重要时期。当时，一些洋行（如英商怡和、德商禅臣、法商礼康等）将自行车及零件列为"五金杂货类"输入上海，并在19世纪末在上海市场上获得了广泛的销售。此外，1897年是中国国内第一家自行车商行——同昌车行（凤凰牌自行车前身）成立的时间。这标志着中国国内真正拥有了自己的自行车，开始专卖自行车和零配件。1911 年，上海市邮政局从英国购入100 辆自行车，用于投递邮件。这是自行车作为一种交通工具第一次投入到上海。
1915年是中国自行车发展的重要时期。第一次世界大战结束后，邮电事业得到发展，自行车成为邮差的交通工具，从而导致对自行车的需求激增。在这个时期，上海市区出现了近20家自行车商店，形成了以老闸区（今黄浦区）为中心的自行车销售网络。1915年在有中国、日本、菲律宾三国参加的第二届远东运动会上，中国选手在一项自行车比赛中获得了亚军的成绩。
天津飞鸽自行车有限公司成立于1930年代，最早生产其他品牌的自行车。在1940年，上海自行车厂成立，也就是永久牌自行车的前身。到了1950年，天津自行车厂设计并生产了10辆28英寸新型自行车，命名为"飞鸽"牌，成为新中国第一批国产自行车。这些飞鸽牌自行车采用了国产零部件，并于1950年10月1日正式推向市场。
目前，中国已经成为世界上最大的自行车生产基地，拥有500多家整车生产厂和700多家零配件生产厂。世界前五大自行车制造商的主要基地都设在中国。根据中国自行车协会的数据，2020年中国自行车行业总产量达到1.17亿辆，同比增长15.3%。2021年总产量预计将突破1.2亿辆，继续保持世界最大的自行车生产和消费国的地位。
自行车构成
编辑系统构成
传动系统传动系统是自行车的核心部分，用于将骑行者的力量转化为动力并传递到车轮上。它包括脚踏板、曲柄、链条、前后变速器和齿轮等组件。骑行者通过踩踏脚踏板，驱动曲柄旋转，通过链条将动力传递给齿轮，从而推动车轮前进。
刹车系统刹车系统用于控制自行车的速度和停止。通常包括前后两个刹车装置，如V刹车、碟刹车或滚子刹车。骑行者通过手柄或脚踏板上的刹车装置来施加力量，使刹车垫或刹车盘与车轮摩擦，从而减速或停止自行车。
悬挂系统悬挂系统用于提供舒适的骑行体验和增加对不平路面的适应能力。主要包括前叉悬挂和后避震系统。前叉悬挂连接前车轮和车架，通过弹簧和减震器减轻颠簸和震动。后避震系统通常由后减震器组成，安装在后车架和车轮之间，提供后部的减震功能。
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。骑行者通过转向柄控制前叉的转向，使自行车沿着所需的方向行驶。
车架结构车架是自行车的骨架，支撑和连接各个部件。它由上管、下管、座管、前管和后管等组成，通常采用金属材料制成，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。车轮连接在车架上，提供自行车的支撑和行驶功能。轮辋是车轮的外圆部分，轮辐连接轮辋和车轴，提供结构支撑和弹性。轮胎与地面接触，提供牵引力、减震和稳定性。
座椅和调节系统
座椅提供骑行者的坐姿支撑和舒适性。它通常由泡沫填充和皮革或织物覆盖而成。座椅通常可以通过座杆进行高度和角度的调节，以适应不同骑行者的身高和喜好。
手把和控制系统手把位于车把上，用于控制自行车的方向、刹车和变速。手把上通常装有刹车手柄、变速器和其他控制装置。通过手把的操作，骑行者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上通常配备前后灯光和反光镜等安全装置。灯光用于提供夜间骑行的照明，使骑行者更容易被其他车辆和行人注意到。反光镜可以帮助骑行者观察后方交通情况。
起动和停车系统起动和停车系统通常由踏板和侧撑脚架组成。骑行者可以通过踩踏踏板来启动自行车的行进，而侧撑脚架可以支撑自行车在停车时保持平衡。
自行车系统组成
编辑车架
车架是自行车的骨架，由金属材料（如钢、铝合金、碳纤维等）制成。它提供了支撑和连接其他组件的结构。
车轮
自行车通常有两个车轮，分别安装在前后车架上。车轮由轮辋、轮辐和轮胎组成。轮胎提供了与地面的接触，提供了牵引力和减震功能。
链条和传动系统
链条通过前后变速器和齿轮传递力量，使骑行者能够通过踩踏脚踏板产生动力，并将动力传递到车轮上。
脚踏板和曲柄
脚踏板位于自行车的车架上，骑行者通过踩踏脚踏板来推动车轮。脚踏板连接到曲柄，曲柄通过链条传递骑行者的力量。
刹车系统
自行车通常配备前后两个刹车系统，用于减速和停止。常见的刹车类型包括轮圈式、鼓式、碟式。
手把和控制系统
手把位于车把上，用于控制方向和平衡。手把上还配备刹车手柄、变速器和其他控制装置。
座椅和座杆
座椅提供骑行者的坐姿支撑和舒适性。座杆连接座椅和车架，可以调节高度以适应不同骑行者的身高。
前叉和避震系统
前叉连接前车轮和车架，提供悬挂和减震功能，增加骑行的舒适性和稳定性。
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，如挡泥板、行李架、车灯、铃铛等。
法律规定
编辑自行车的法律规定主要涉及驾驶年龄限制、行驶规则和安全要求等方面
驾驶年龄限制
《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》第七十二条 在道路上驾驶自行车、三轮车、电动自行车残疾人机动轮椅车应当遵守下列规定:(一)驾驶自行车、三轮车必须年满 12 周岁；(二)驾驶电动自行车和残疾人机动轮椅车必须年满 16 周岁;
行驶规则
自行车在道路上的行驶遵循一般的交通规则，例如遵守右侧通行原则。如果道路划分有机动车道、非机动车道和人行道，则机动车、非机动车和行人应分道通行。不得在道路上骑独轮自行车或者2人以上骑行的自行车；自行车、三轮车不得加装动力装置；不得在道路上学习驾驶非机动车。
其他规定
在路段上横过机动车道时，驾驶自行车、电动自行车、三轮车应下车推行；路口有行人红绿灯的，自行车按行人红绿灯指示行驶。
自行车物理原理
编辑自行车的物理原理涉及多个方面，包括动力传递、平衡与稳定性以及运动力学等。
动力传递
自行车的动力来自骑手踩踏脚蹬产生的力。当骑手用脚蹬推动踏板向下踩时，通过连杆和链条传递给后轮的齿轮。后轮的齿轮通过链条与骑手的动力相连，产生驱动力将自行车推动向前。
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来实现的。其中最重要的是陀螺仪效应，陀螺仪效应是指当旋转体的旋转轴发生变化时产生的力矩，使旋转体保持其原有的方向和角动量。自行车的前轮具有旋转陀螺仪的特性。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，例如将车把向左转动，车把就会转动前轮。根据陀螺仪效应，旋转的前轮产生垂直于旋转方向的扭矩，防止自行车坠落。具体来说，当骑手把车把转向左边时，前轮也会向左转动。根据陀螺仪效应，前轮的旋转轴产生一个扭矩，使自行车保持在原来的方向。这个扭矩将导致自行车整体向右倾斜，产生与转向方向相反的扭矩，从而恢复自行车的平衡。同样，当骑手把车把向右转时，前轮也会向右转，形成一个陀螺仪效应，使自行车作为一个整体向左倾斜，以保持平衡。
运动力学
自行车的运动力学涉及到力、速度、加速度等物理量。牛顿第一定律（惯性定律）说明了自行车在没有外力作用时将保持匀速直线运动或静止状态。牛顿第二定律（运动定律）描述了自行车运动时所受到的力与加速度的关系，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）解释了自行车踩踏脚蹬时，脚对踏板施加的力将产生反作用力推动自行车向前。
空气阻力
自行车在高速行驶时还会受到空气阻力的影响。空气阻力与自行车的速度和前进方向有关，它会对自行车产生阻碍，使骑行者需要更多的力量来保持速度或提高速度。为了减少空气阻力，自行车的设计会考虑减小风阻，如改进车身形状、采用流线型的车架和骑手姿势等。
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