Polkupyörän voimansiirto

Polkupyörän voimansiirto on kehittynyt potkupyörän maahan jaloin ulottuvasta potkimisesta moottoripolkupyörän ja moottoroidun polkupyörän apumoottoreihin. Moottoripolkupyörä on kehittynyt moottoripyörän kaltaiseksi siten, ettei niissä ole polkimia enää lainkaan, ja käynnistys voi tapahtua käynnistysmoottorilla.
Kiinteäakseliset polkimet.
Ensimmäinen varsinainen polkupyörän voimansiirto oli etupyörän akseliin asennetut kiinteät polkimet, ratkaisua käytettiin velosipedissä. Koska kiinteä voimansiirto pakotti pitämään jalat koko ajan liikkeessä, ja koska hidastaminen oli hankalaa, kehitettiin turvapolkupyörä.
Kiinteäakselista voimansiirtoa käytetään aivan pienten lasten käyttämissä kolmipyöräisissä polkupyörissä edelleen, sekä leikkikaluiksi tarkoitetuissa muovisissa polkutraktoreissa.
Ketjuveto.
Kiinteä vaihde.
Turvapolkupyörässä, joka muistuttaa nykyistä vakiopolkupyörää, olivat polkimet etu- ja takapyörän välissä. Suuri eturatas välitti vedon ketjuja myöten takarattaalle.
Ratasvaihde.
Seuraavassa vaiheessa pyrittiin kehittämään polkupyörään erilaisia vaihteita. Ne toteutettiin siten, että takapyörän akseliin kiinnitettiin yhtä useampi ratas. Rattaan automaattinen vaihtaminen liikkeessä mahdollisti kilpapyörille suuren nopeuden. Kilpapyöristä tekniikka levisi retkipyöriin ja maastopyöriin sekä hybridipolkupyöriin. Ratasvaihteen heikkona puolena on sen likaantuvuus.
Napavaihde.
Napavaihteessa välitystä ohjataan vaihtamalla vaihde polkupyörän takarenkaan kapan sisällä, jossa mekanismi on suojassa maantien epäpuhtauksilta, jolloin tavallisen käyttäjän huoltovelvollisuudet vähenevät, mutta vaikeutuvat. Napavaihteen huonona puolena on vaihdekoneiston aiheuttama ylimääräinen vastus, joka tekee liikkumisesta raskaampaa.
Napavaihteen etuja ovat muun muassa, että ne ovat vankkatekoisia ja että itse vaihdemekanismi on hyvin suojattu.
Napavaihteella on helppo vaihtaa, ja myös paikoillaan ollessa voi vaihtaa. Vaihtamisen paikoillaan voi tehdä ketjuvaihteellakin, vaikkei se olekaan aivan yksinkertaista.
Planeettavaihteistojen monet hammaspyörät aiheuttavat enemmän tehohäviöitä, kuin ketjuvaihteen kaksi pikkupyörää. Tämä ei koske suoraa vaihdetta, joka on suunnilleen yhtä tehokas kuin ketjuvaihde, kun taas matalat välitykset hukkaavat tehoa paljonkin.
Ketjun huoltaminen.
Ketju kuluu ajanoloon sekä käytössä. Ketjua on hyvä puhdistaa ja voidella käyttöiän pidentämiseksi sekä kitkan vähentämiseksi. Ketjun voitelu on yleensä jaksoittaista ja sen väli satunnaista. Voitelun optimoiminen pidentää ketjun käyttöikää parhaiten.
Ketjun voitelu on Sheldon Brownin mukaan lähes uskonnollinen kysymys.
Polttomoottori.
Voimansiirron kehittymisen lisäksi polkupyöriin asennettiin apumoottoreita, jolloin muodostui moottoripolkupyörä. Äärimmillään kehitys johti siihen, että moottoripolkupyörässä ei ollut enää polkimia lainkaan, vaan ainoastaan moottori ja jalkatapit, jolloin polkupyörästä kehittyi moottoripyörä, nykyiset mopot ovat myös polkimettomia. Polttomoottorilla varustetuissa polkupyörissä nopeutta säädeltiin moottorin kierrosluvun avulla ja myöhemmin kierrosluvun lisäksi moottorin yhteyteen rakennetulla vaihteistolla.
Sähkömoottori.
Nykyään on olemassa sähköisellä apumoottorilla varustettuja moottoroituja polkupyöriä. Ne tukevat ajamista sähkömoottorin kierroslukua vaihtelemalla. Suomen laki sallii moottoriavusteiset polkupyörät, joiden moottorin maksimiteho saa olla enintään 1 000 wattia ja huippunopeus 25 km/h. Muutoin pyörä on rekisteröitävä moottoripyöräksi tai mopoksi.