求腳踏車的平衡原理

　　1、無論是人騎行的情況，還是無人狀態下的腳踏車，對平衡保持最為關鍵的就是車把的轉角。車把的轉動會導致行駛軌跡曲率半徑發生改變，由離心力的作用自動扶正車體。舉個簡單例子，如果大家留意一下，在直線行駛時，當你發現腳踏車有想左傾倒的趨勢時，你會自動向左轉動車把，這時車瞬間向左做圓周運動（曲率半徑很大，不易察覺），此時車體由於慣性會向右擺。而後車體重心投影又落回兩輪接地點的連線之上，這次平衡算是基本恢復了。

　　2、再說說無人狀態下腳踏車自動平衡的原理。首先從運動學和動力學角度看，腳踏車算的上是個複雜的系統，各部分的運動牽連關係比較複雜，兩輪對地面又有非完整約束（Nonholonomicconstraints，在不考慮輪胎打滑的時候）。在這種前提下並不做簡化時，無法寫出拉格朗日方程的顯式形式，自然對平衡恢復力矩的分析也較為複雜。第一個回答者提到的《科學》中的論文就討論的這樣一件事。他們在儘可能保證模型精確的情況下，在理論上分析了可能影響平衡的各種因素，最終得出之前說的車把轉動的影響是主導。另一方面，一些實驗也證明了其他因素是可以忽略的。

　　1、無論是人騎行的情況，還是無人狀態下的腳踏車，對平衡保持最為關鍵的就是車把的轉角。車把的轉動會導致行駛軌跡曲率半徑發生改變，由離心力的作用自動扶正車體。舉個簡單例子，如果大家留意一下，在直線行駛時，當你發現腳踏車有想左傾倒的趨勢時，你會自動向左轉動車把，這時車瞬間向左做圓周運動（曲率半徑很大，不易察覺），此時車體由於慣性會向右擺。而後車體重心投影又落回兩輪接地點的連線之上，這次平衡算是基本恢復了。

　　2、再說說無人狀態下腳踏車自動平衡的原理。首先從運動學和動力學角度看，腳踏車算的上是個複雜的系統，各部分的運動牽連關係比較複雜，兩輪對地面又有非完整約束（Nonholonomic constraints，在不考慮輪胎打滑的時候）。在這種前提下並不做簡化時，無法寫出拉格朗日方程的顯式形式，自然對平衡恢復力矩的分析也較為複雜。第一個回答者提到的《科學》中的論文就討論的這樣一件事。他們在儘可能保證模型精確的情況下，在理論上分析了可能影響平衡的各種因素，最終得出之前說的車把轉動的影響是主導。另一方面，一些實驗也證明了其他因素是可以忽略的。

　　腳踏車本身的平衡機制，來自於前叉後傾。每輛腳踏車的車把軸，都不是與地面完全垂直，而是後傾的。由於前輪是固定在車把的前叉上，因此又叫前叉後傾。前叉後傾，使車輛轉彎時產生的離心力其所形成的力矩方向，與車輪偏轉方向相反，迫使車輪偏轉後自動恢復到原來的中間位置上。車子就有了自動回正的穩定性。車速越快，所造成的恢復力矩越大，騎車人就越感到穩定。