033892自行车制动系统力学原理分析.doc

理论力学研究性实验报告　　　　　　　　　　同济大学 自行车制动系统力学原理分析 　　　　　代燕 学号：０３３８９２　　专业：土木工程　　班级:土木５班　　任课教师：徐鉴 摘要：本文是研究自行车制动系统各个组成部分的工作中的力学原理，抽象成杠杆、平面转动刚体等力学模型，进而分析它们的工作原理、受力及运动情况等，以及对自行车制动系统优缺点的分析及改进设想。 关键词：自行车制动装置，力学模型，杠杆，摩擦力 自行车在我国是很普及的代步交通工具。它集物理的力学、热学等知识于一身。制动装置(车闸)在一切运输机械中有着十分重要的作用. 二、自行车制动系统原理分析 一）自行车制动系统原理分析 1、扳手 自行车闸的扳手可以抽象成一个杠杆的力学模型，如右图所示。 钢索一端连在杠杆上的B点，另一端连在曲梁上,当人在A端用力时,钢索被拉动。 设人在刹车时用力集中于一点A，刚索拉力集中于B点，O点为转轴,可得力矩平衡方程： F2*L2-F1*L1=0 --(1) 计算得F2=F1*L1/L2,由于L1L2，可知F1F2。即扳手可以简化成一个省力杠杆的模型，使人用较小的力捏闸时，也可以对钢索施加较大的拉力，以这个较大的拉力带动刹皮压紧车轮，从而产生摩擦力。 曲梁与刹皮 力学模型如右图。曲梁和闸皮看作一整体，钢索对曲梁的拉力作用于点D,设闸皮与车轮间的压力为F3，作用于C点。O3为固定的转轴，可得力矩平衡方程： F3*L4-F2*L3=0 --(2) 由 (1)(2)计算得 F3=F1*L1*L3/L2/L4 由于L3、L4大小相近，可知F2、F3大小也相近，因此可以推知 F3F1 即以上由扳手、钢索、曲梁、闸皮等组成的系统是一个省力的装置，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、车闸 普通的车闸制动点在车圈的内侧面(刹皮摩擦车圈内侧面)，使用最广泛使用车闸时 设置磁性大的永久磁铁可在车圈上下移动，车圈上装置两块相互绝缘的半圆形铝块(金属块).平时永久磁铁不置于铝块两侧，需刹车时，将永久磁铁降至铝块两侧，特别是急刹车时，铝块中会产生大的涡流，(金属橡胶)平时运动时，刹盘提起脱离地面，刹车时，将刹盘按下与地面接触，使刹盘在地面滑动，产生滑动摩擦力，