自行車簡單機械說明

    普通一輛十段變速的腳踏車，前面兩個鍊輪，後面五個鍊輪，這樣就構成十段變速，可變換十種不同的速度。

前鍊輪 × 後鍊輪 = 自行車變速段數

       腳踏板連接著前齒輪，腳踏板踩一圈，前齒輪就會跟著轉動一圈，鏈條把前齒輪和後齒輪鏈接在一起，當你踩動腳踏板使前齒輪轉動時，就會帶動後齒輪跟著轉動，而後齒輪的輪軸就會帶著後輪及前輪一起轉動了！因此，腳踏板、前後齒輪、及鏈條組成的齒輪組，是腳踏車的「靈魂組合」。

    目前常見的變速腳踏車，前齒輪多是固定大小，而後齒輪則有好幾個不同大小的齒輪可以變換；以下就以這類的變速腳踏車來簡單說明。

自行車機械運作原理

怎樣才能省力？-- 槓桿原理的「變形」

    要讓腳踏車前進，首先便是要克服地面給予輪子的「阻力」。在此，我們可以把後輪及後齒輪之間的關係看成一個「變形」的槓桿，而從槓桿原理中，我們知道：

（施力）×（施力臂）＝（抗力）× （抗力臂）

    而在腳踏車的例子中，（施力）為我們踩踏板後藉著鏈條傳給後齒輪的力；（施力臂）為後齒輪的半徑；（抗力）為地面給予車輪的阻力；而抗力臂為車輪的半徑；所以：

（踩踏板後藉著鏈條傳給後齒輪的力）×（後齒輪的半徑）

＝（地面給予車輪的阻力）× （車輪的半徑）

    因此，當地面給予車輪的阻力及車輪的半徑都是固定時，後齒輪的半徑愈小時，所需要踩踏的力就愈大，也就是愈「費力」！

自行車細部結構(引用Cycling-Update單車誌--葵花寶典)