# 为什么自行车踏板不会越踩越松？ **URL:** \ **Category:** Structural\ **Tags:** comsol\ **Created:** [2025 年10 月 12 日 03:19 UTC](https://www.cax.do/t/topic/874 "2025-10-12T03:19:50Z")\ **Posts on this page:** 1\ **Page:** 1
作者： ![Sbadakesi](https://www.cax.do/user_avatar/www.cax.do/sbadakesi/32/5_2.png) [@Sbadakesi](https://www.cax.do/u/Sbadakesi)\ 发布日期： [2025 年10 月 12 日 03:19 UTC](https://www.cax.do/t/topic/874/1 "2025-10-12T03:19:50Z")
当我们骑车时，为什么踏板能始终保持踩踏状态而不会松动？这是因为左踏板轴采用左旋螺纹，右踏板轴采用右旋螺纹。虽然轴承扭矩有可能使踏板松动，但踏板之所以仍能保持踩踏状态，是因为存在一个更强的效应，即 **机械进动** 效应。 ## 自行车踏板的安装方式 无论是刚刚接触自行车的新手，还是痴迷骑行的资深爱好者，可能都曾发现一个现象：自行车左踏板的螺纹是左旋的，而右踏板的螺纹是右旋的。 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/2X/e/e5ecb4c58f9b97b4735ee6834bebc6ad6487de61.jpeg) _这一发现让许多人好奇：为什么在骑行一段时间后， 踏板仍在自行车两侧按照各自的螺纹方向运行而不掉落。_ _如果你曾经自己动手修理过自行车，那么能否回答一个问题：拆踏板时，我们应该以哪种方式旋转它们？_ * * * ## 什么是机械进动？ 每当螺栓受到围绕螺栓轴线旋转的力时，就会发生机械进动。旋转力将使螺栓以与动力相反的方向旋转。下面的动画演示了这一基本原理。 ![640 (17)](https://www.cax.do/uploads/default/original/2X/7/76d8ceddd1cd8a40c08b478b4b93b712fd8e3964.gif) _螺栓（内圈）承受逆时针旋转的力（黑色箭头），这个力会使螺栓沿顺时针旋转（灰色箭头）。_ 这个简化的二维动画假定一个刚性螺栓的螺纹公差为 10％，而这会使螺栓在力的每一圈旋转中旋转 36°。实际的公差要小得多，因为螺栓是有弹性的，并且平面外维度上的力变化较大。 > 我们可以尝试模拟一种简单的机械进动技巧：将一支笔松松地握在手里，同时用另一只手将笔尖转一圈，你会发现笔将在旋转的反方向上扭曲。 ## 使用多体动力学对自行车踏板进行接触分析 机械进动的基本原理可以通过仅对螺栓、螺栓上的力以及安装螺栓的曲柄进行建模来演示。这样的动画会在转动框架中发生，并且很难验证所施加动力的正确性。 相反，我们可以建立一个考虑整个自行车的多体动力学模型。如果考虑仅螺栓轴是弹性的，则多体动力学模型增加了可忽略的计算成本，并且它能使固定框架中的动力可视化。 当自行车用夹式踩踏时，踏板上既有向下的力又有向上的力。如下图所示，一个完整自行车的仿真模型将显示，踏板每次旋转时力会在半圆内移动两次。 ![640 (18)](https://www.cax.do/uploads/default/original/2X/0/048f2511fa078bafaba98941625ac9294d287d7a.gif) _该动画显示了当从车架右侧看时，自行车的踩踏板如何使右踏板轴的顺时针旋转。螺栓末端的旋转颜色以对数刻度表示接触压力。_ 摩擦对于接触分析至关重要，因此该模型假定摩擦系数为 0.1。 该模型还假设螺纹公差可忽略不计，并考虑了螺栓轴的实际刚度。由于机械进动，力的实际值会导致很小的旋转，因此出于可视化目的，峰值力为 50kN，比实际值大 50~500 倍。在上述动画中查看螺栓变形时，这一点很明显。如下图所示，即使作用力很大，踏板每次旋转时进动也仅约 1°。 ![image](https://www.cax.do/uploads/default/original/2X/b/bf41c2ab5364a4e43c3953604ce235251659af2f.jpeg) _曲线图中螺栓的角度以蓝色显示，而该角度相对于前一转的值以绿色显示。绿色曲线的波动是由于数值噪声引起的。绿色曲线的平均值为 0.95°。_ ## 如果需要拧开自行车踏板，怎么做？ 请记住以下三种准则： 1. 短语 “右紧左松” 仅适用于右侧； 2. 轴承力可将螺栓拧松，因此可以用扳手夹紧螺栓，然后用它 “踩踏” 自行车前进； 3. 机械进动将螺栓拧入，因此可以切换到固定齿轮设置，并向后长时间踩自行车（不推荐）。