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手推独轮车)

时间:2019-11-27 03:39 来源:未知 编辑:admin

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  独轮车俗称“手推车”。在近现代交通运输工具普及之前,是一种轻便的运物、载人工具,特别在北方,几乎与毛驴起同样的作用。

  独轮车是一个以人力推动的小型运载工具,最早为希腊人或中国汉朝人发明。它符合工效学,能够抵受在崎岖路面行进,但是不能在太过倾斜的地面作物资或工具运输。

  独轮车利用杠杆原理而把负载的抗力点的靠近支点(即车轮)而令本身运作有效率,亦把负载分担在独轮车及操纵者之上。因为独轮车令笨重或大量的负载移动变得轻松,所以它在建筑工地、农地、花园中都是不可或缺的。

  虽然两轮的手推车在平地较为稳定,但独轮车则在易失平衡的地方如细小、铺板或翘起的路面有较高的可操作性,而且在卸载时亦较易控制。

  独轮车俗称“鸡公车”、“二把手” “土车子”。在全国许多地方都有分布。在近现代交通运输工具普及之前,是一种轻便的运物、载人工具,特别在北方,几乎与毛驴起同样的作用。过去的独轮车,车轮为木制,有大有小。小者车盘平;大者高于车盘,将车盘分成左右两边,可载物,也可坐人,但两边须保持平衡。在两车把之间,挂“车绊”,驾车时搭在肩上,两手持把,以助其力,独轮车一般为一人往前推,但也有大型的独轮车用以载物,前后各有双把,前拉后推,称作“二把手”。

  由于车子只是凭一只单轮着地,不需要选择路面的宽度,所以窄路、巷道、田埂、木桥都能通过。这样非常适用于茶区生产运输,又由于是单轮,车子走过,地面上留下的痕迹,是一条直线或曲线,所以又名“线车”。

  独轮车以只有一个车轮为标志。由于重心法则,极易倾覆,奇怪的是,中国古代人用它载重、载人,长途跋涉而平稳轻巧,因此,它的创制者和第一个驾驶者必定是有胆有识的机械工程师。至于独轮车的车辕,其长短、平斜,支杆高低、直斜及轮罩之方椭、几乎随地而异、随人而异。

  车轮的大小直接影响了独轮车的表现。车轮必须够大才能在崎岖的路面上不被卡住。这样亦令车轮更有效率。虽然改变车轮的悬臂(Cantilever)位置可以增大车轮的大小,但是研究指出车轮增大的程度有其极限。

  虽然依靠车轮去减少前进的阻力,但是使用了单一车轮(或是单一轴心)不能避免操纵者需要支撑部分负载的事实。对独轮车的其中一样主要关注的地方正是其静态力学的研究。

  代表车轮对独轮车底盘的作用力,施加在车轮连结中心 上。之前对车轮的个别研究证实如果车轮和独轮车底盘间的支点是完美的话(即没有摩擦力),此作用力与地面为垂直的。

  首先,由于负载的重量及地面的作用力均是垂直的,如果要满足条件(1)的话,则操纵者本身所施加的力也必须要垂直。以车轮本身为固定点的话,则操纵者本身要施加向上垂直的力才可以和负载的向下的力取得平衡。依照操纵者和车轮本身需要共同分担负载的事实而改变的方程式如下:

  (1) : 其强度为:而把固定点放在车轮 后, 被消去而得出负载 与操纵者的作用力 的力矩 的直接关系:

  (2) : 而透过扩展力矩的方程式,可以得出:,或是 以上阐述了发生在车轮上的杠杆原理的关系。而为了节省操纵者负担负载所需的力量,有以下三种不同方法:减少负载,从而减少 ,则会有违当初使用独轮车的目的。可以用以下方式:增加 ,即增加连结支架的长度,但当长度增加至某极限便会令独轮车难于操纵。减少 ,把此原理发挥至极限便会把负载放在车轮上。达至操纵者不需要任何力量便可以支撑负载,经典例子如人力车。以上原理亦应用在手推车上,从而能够移动较重的货物。而手推车为了增加可以负担的负载,减少了车轮的大小从而减少本身重量,但是因此便牺牲了在崎岖路面的稳定性。而为了解决稳定性的问题而由单轮改变为两轮车。除此之外,因为历史的演进,手推车底架变得挠起亦有助重心接近车轮,达到减少的效果。

  而把支撑负载由车轮承担后,如果要移动独轮车,便只要施加与地面平衡的作用力,其强度等于其加速度及质量的积。而此加速与独轮车的结构并无关系。而此情况在两轮或是四轮的运货马车都是一样的。而移动的顺畅度则视乎地面情况,在坚实的路面行走会比高草或泥泞的路面行走容易得多。

  当独轮车在斜坡上时,地面的作用力方向便不再与独轮车的重量平行,因此而需要操纵者的加入才能平衡。

  在向上推的情况,三种力的交会点在地面上,而操纵者必须向上施力才能平衡独轮车。如果操纵者不方便地把独轮车的平面支撑著的话,则操纵者附出的作用力仍然合理。独轮车在上斜及落斜是的外表相同,操纵者本身均需要抵消摩擦力。而与在平地行走相比,推上斜坡需要大得多的力量。

  而向下移动时,情况便相反,三种力的交会点在地面下。研究及事实指出操纵者本身需要比平地时施加差不多的力。负载的内容则会加重了问题,特别如果负载是液体的情况。如果在上斜的情况操纵者可以提高独轮车的平面,但落斜的情况便不可能因为独轮车的支撑脚会撞到地面。

  在正前方观察独轮车便会考虑到独轮车有摇晃翻倒的危机。因为在中央有车轮的关系,令情况像一个倒杠杆,而操纵者本身便要维持独轮车的左右平衡。

  当独轮车在加载稳定的负载下直立,操纵者以相等的力量提升手柄。问题在于加载的负载不稳定或是独轮车并不是完美地垂直。在此情况下独轮车重量的作用力便不再与车轮对地面的作用力在同一个垂直平面上。此差距产生一个引致翻侧的力偶,令操纵者必须在相反的手柄施加作用力才能抵消。

  研究指出地面与车轮间有摩擦力,而其作用力的方向可以倾侧。实际上即使在摩擦系数近乎零的冰面上,独轮车仍然可以没有问题地转动。此必须的摩擦力并没有为独轮车的前进带来阻碍,而来自侧面的摩擦力则像是以路轨指导车轮行走。

  现今的定量研究的注意力放在独轮车维持翻侧阶段的粗略分析。其假设令独轮车翻侧的作用力只放在其中一个手柄上,而力矩间的平衡的描述提供了独轮车重量与操纵者发出的作用力的关系。

  .注意因为选择了最佳的研究角度,所以以上数值只是最小的力量。为了减少操纵者需要发出的作用力可以减少负载 ,但与使用目的相反。

  降低重心 ,但需要减少车轮的大小或像上一点一样要减少负载。提高手柄 及加长 。

  最后方法就是不要翻侧独轮车,在三角函数显示一个微弱的倾侧(几度)不会构成问题,但倾侧角度继续增加会令情况急速变坏。如果负载是液体的话,由于倾侧令其形态改变,会导致重心同时往易于倾侧的方向转移而令情况恶化。

  虽然有轮的运货车在5000年前已经出现,独轮车的发明通常会追溯至中国,尽管此说有众多争议。中国独轮车的最早描述在2世纪汉朝墓地壁画及砖墓浮雕中发现。在四川成都一个年代为118年的墓中壁画,发现绘有推著独轮车的人。在四川沈府君阙发现年代约为150年的石浮雕,亦刻有推著独轮车的人。二十四孝中便有孝子董永利用名为鹿车的独轮车载着父亲到处移动的故事,并描述在山东武梁祠年代为147年的壁画上。但有比以上更早期的证据可以追溯至公元前1世纪及1世纪。在5世纪的后汉书中提及了发生在前30年共挽鹿车的成语故事,故事中鲍宣的妻子与鲍宣一同推著鹿车回乡成亲。期后发生在20年,反对篡位者王莽(前45年–23年)的赤眉起义中,赵憙为自己乔装和把其妻子放在他的鹿车上,并声称其妻子十分不适而成功通过暴徒的询问,从而避过危险。

  独轮车的第一个创制人究竟是谁?人们立刻会想到三国时蜀国丞相诸葛亮。《三国志》确实记下「木牛流马,皆出其意」的文字,据考,木牛流马也就是独轮车。宋代高承撰《事物纪原》也将造独轮车之功归于诸葛亮。然而,据历史记载,蜀国著名的钢铁技师蒲元曾上书诸葛亮,禀告造成木牛之事。故在诸葛亮之前,可能还有一些能工巧匠,已可造成独轮车。根据汉画像砖和一些文字记载,独轮车的发明时间可上推到西汉晚年,或称为「鹿车」、「辘轳车」。

  三国以后,独轮车被广泛使用。宋应星在《天工开物?舟车》中描绘并记述了南北方独轮车之驾法:北方独轮车,人推其后,驴曳其前;南方独轮车,仅视一人之力而推之。

  由北宋画家张择端(1085年–1145年)画作清明上河图中描绘的单轮中式独轮车。

  此外,由古代史家陈寿(233年–297年)所著的《三国志》中,指出蜀汉丞相诸葛亮在197年–234年间对独轮车的发明作出贡献。文中指出诸葛亮在231年发明了木牛流马,并在对曹魏的作战中用作军事供应物品的运输。裴松之在430年所作的注解中详细描述了木牛流马的设计,它有一个单独大型的中心车轮,在代表牛的木制支架周围有一个轴。在11世纪,宋朝(960年–1279年)学者高承在其著作《事物纪原》指出他当时的轴向前倾斜的小车(便于拉动),为诸葛亮木牛的直接后代。此外,高承亦指出三世纪的流马独轮车为轴向后倾斜的小车(便于推动)。

  独轮车可能最早由古希腊发明。两张分别在前408年至前407年及前407年至前406年在伊莱夫希纳(Eleusis)的建筑物资清单列出了“一个单轮车”(

  在清单上位于“四轮车”及“四轮车的四轮”之间,解释以上为单轮车像是一个最佳的解释。但实际上并没有古希腊使用独轮车的证据。在希腊化时代亦没有与此相关的证据。

  独轮车在欧洲出现的时间为1170年至1250年之间。中世纪的独轮车普遍特色为其车轮位于或接近车的前方(与此相对的中式独轮车,车轮通常位于正中间)。有关独轮车的早期历史研究因为明显缺乏一个共同的专门用语而变得困难。英国科学历史学家路易斯(M.J.T. Lewis)确定了英文与法文的原始资料中在1172年至1222年间有四处有关独轮车的提及,其中三处为不同的称呼。根据中世纪艺术历史学家安德里亚·玛提耶(AndreaMatthies),在中世纪欧洲有关独轮车的最早参考档案的日期为1222年,其内容为购买几架独轮车作为英国国王在多佛的工程之用。马修·帕里斯(Matthew Paris)在1250年完成的

  中出现了最早描述独轮车的英文手稿。。在13世纪,独轮车被证明在建筑、采矿工程及农业都有其作用。但是现存有关独轮车的文献及描述直到15世纪相对仍然较少。此外文献亦只限于英国、法国及低地国家中找到。

  中国的独轮车,除由人推畜拉之外,更有在车架上,安装风帆以利用风力推车前进的发明。这种车称为「加帆车」,大约创制于5世纪。

  独轮车在明末清初传到欧洲后,引起了巨大反响。17世纪英国著名诗人弥尔顿(JohnMilton)在其长诗《失乐园》中,写下「中国人利用风帆驾驶藤制的轻车」的诗句。

  在狭窄的路上运行,其运输量比人力负荷、畜力驮载大过数倍。这种车可以在乡村田野间劳作,又方便在崎岖小路和山峦丘陵中行走。陈毅元帅曾经说,淮海战役是山东人民用小车推出来的。既是指的这种手推独轮车。正是这种独轮车,也体现了人民的力量。

  独轮车的创始者据说就是三国时的蜀相诸葛亮,它的前身就是木牛流马。这种独轮车,在北方汉族与排子大车相比身形较小,俗称“小车”,在西南汉族,用它行驶时“叽咯叽咯”响个不停,俗称“鸡公车”。江南汉族因它前头尖,后头两个推把如同羊角,俗称“羊角车”。古时候,女子结婚后回娘家时,用的就是这种独轮车,回娘家时,丈夫推着车子,妻子坐在上面,就这样两人双双回到娘家。独轮车在当时是一种既经济而用得最广的交通工具,这在交通运输史上是一项十分重要的发明。

  在运输工具方面,人力和水力并用,在技术上有进一步发展。南朝祖冲之所造日行百里的所谓千里船和南朝梁侯景军中的160桨快艇,都是人力推进的快速舰艇,南北朝时期出现了车船。唐代的李皋对车船的改进起了承前启后的作用。上古时代的运输,全靠手提、头顶、肩扛、背负、橇引完成。后来,又以马、牛来驮运,随着农业、畜牧业和手工业生产的发展,产品不断增多,交换也开始发生,产生了对运输工具的要求,逐步创造出滚木、轮和轴,最后出现了车这种陆地运输工具。原始的车轮没有轮辐,这种车轮在汉、唐时代著作中称之为“辁”。《左传》记载,曾做过夏王朝“车正”(车辆总管)的奚仲最善于造车。夏代前后,出现了无辐条的辁和各种有辐条的车轮;汉代陆贾的《新语》中还说奚仲“挠曲为轮,因直为辕”,创造了有辐的车轮。由辁发展到轮,使车辆的行走部件发生了一次大变革,为殷代造车奠定了基础。殷商和西周时已有相当精致的两轮车。陆上交通运输工具不断发展。1980年出土的秦始皇陵铜车马代表了当时铸造技术、金属加工和组装工艺的水平。如东汉以后出现的指南车记和里鼓车。

  与其后在欧洲中世纪发明不同(车轴在前方用作运送较轻的负载),车轴在中间的中式独轮车令它们负担起重很多的重量。中国的独轮车通常能够一次负担起六个人的重量,而且它并不是把大量的重量施加在拉动的人或动物上,而是把重量平均分布在拉动者与车轮本身。由从17世纪欧洲到达中国的来访者中对此十分赞赏,并受到荷兰东印度公司的一位成员范巴澜(Andreas Everardus van Braam Houckgeest)在1797年的著作中(精确描述了其设计及负重大的能力)表达对此的极度关注。

  独轮车用途的顶点在1971年二月发生,由太阳神14号的太空人利用月球独轮车去运送月球石。

  独轮车在其原理不变下不断改良,例如经过摩托化、可折叠的独轮车和把车轮改成充气的。在1974年,英国发明家詹姆斯‧戴森(James Dyson)制作出他的球型独轮车(Ballbarrow),一个有球状车轮的注塑胶制独轮车。由本田技研工业制作的HPE60,一个电力辅助的一轮运搬机在1998年完成[31][32]。纳米科技的发展显示独轮车的模式继续启发技师的灵感,从而出现了现今世上最小的机械装置──纳米手推车。

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