中财网空中加油k线百度百科:躺车DIY攻略之二：躺车的基础理论（一 速比）
来源：百度文库 编辑：中财网 时间：2024/04/27 21:48:39
一 速比
速比是自行车最重要的性能指标，速度和推力都由它决定。但许多人并不熟悉这个术语，不知道它和传动比的关系。
自行车能骑多快，先得看你能蹬多快，其次看蹬一圈轮子能转几圈（这由传动比决定），更要看轮子转一圈能走多远，就是轮子多大。忽略了这后一点，只讲传动比是没有用的——700的公路车和14寸的小折叠用一样的传动比，有可比性吗？
最初的自行车脚蹬直接连在轮轴上，速度完全由轮子的尺寸决定，轮子也越做越大。19世纪八十年代后，自行车开始使用链传动，蹬一圈轮子不止转一圈，速度就不再仅仅取决于轮子的尺寸，而且和传动比有关；就是说速度取决于轮子尺寸和传动比的乘积——速比。可以这样看：因为通过链传动，轮子转得比脚蹬快，相当于轮子扩大了；速比就是这个等效的虚拟大轮子的直径，所以速比的单位是英寸，而传动比仅仅是个比例，是没有单位的。
*齿轮系的传动比有时也叫速比
1 传动比和齿比
曲柄和驱动轮转速之比用传动比n表示。单纯的链传动，传动比等于链轮和飞轮的齿数比；因为公路车（或山地车）用相同的轮子，只用传动比也可以进行比较，所以用齿（数）比尚无不可；但齿数比仅仅是决定传动比的一个因素，对于内变速就不适用了：一个齿比可以有3个以上的传动比；再说内变速采用行星齿轮系统，齿数比和传动比不同，况且同一组齿轮在不同工作条件下传动比也不一样。而且多级传动、内变速和那些不用带齿元件的传动方式（在注重创新的躺车上遇到非常规传动方式的可能性很大），更不能用齿比代替传动比。
传动比n表示曲柄转一周驱动轮转几周，相当于把驱动轮扩大了几倍；把传动比乘以驱动轮直径就得到这个等效大轮子的直径，叫做自行车的速比。只用一级链传动时可以简单地用齿比乘以驱动轮直径。
2 速比和导程
驱动轮的大小（速比）并不能直接反映走过的路程，而且用英寸也不方便；为了表示曲柄每踏一周前进的路程，只要把速比简单地乘以π，这就叫导程C（也叫速比行程）。因为英寸不方便，可以再乘以2.54（1inch=2.54cm）：
3.14*2.54=7.9756(cm)
即每英寸速比约为8厘米导程。
例：
链轮齿数Z1：48 飞轮齿数Z2：16 驱动轮直径d：26
∴传动比n=Z1/Z2=48/16=3
速比D=n*d=3*26=78（英寸）
导程C=78*8cm=624cm，即每踏一周前进6米24
知道了速比和导程，就很容易根据踏频求速度：
同上例，踏频：72/分
速度V=踏频*导程*60=72*6.24*60=26956.8≈27公里/小时
或V=4.785*踏频*速比
速比决定了蹬踏的速度和力量。速比过小，踏频就太高，出不上力；反之，速比过大就会很沉，蹬不动。
保持不疲劳的长途骑行，肌肉的负担约为最大肌力的1O%左右，以此为目标选择速比和踏频比较合理。
用途 男 用 女 用
日常应用 68-78 64-72
山地应用 48-60 44-56
公路竞速 78-88 72-78
一般单速的民用车（26车和20的折叠）速比约68，6速和7速山地车约22—82，公路车30—108，已经足够；事实上部分档位基本上是用不到的。
3 阻力
躺车要靠蹬踏产生推力来克服行驶阻力。
行驶阻力包括滚动阻力、机械阻力和空气阻力。
滚动阻力：
车轮和路面的变形是滚动阻力的主要成因。变形不但取决于整车重量，路面软、胎压低、轮径小、车胎厚、断面尺寸大等都会加大滚动阻力，花纹也有关系。影响滚动阻力的另一个因素是车架精度，各车轮不平行会增加滚动阻力和车轮的磨损。
滚动阻力可以用滚动阻力系数表示，就是滚动阻力和整车重量之比，在水泥和沥青路面约0.01～0.015。
机械阻力：
主要是传动系统的机械损失和结构变形消耗的能量。
机械损失由各转动部件的摩擦和传动效率决定。链传动的效率很高，调整正确、润滑良好时转动部件的摩擦也很小，这些阻力合起来还不到滚动阻力和空气阻力的1%。但调校润滑不良引起的损耗就相当可观了。
结构变形消耗的能量也不大，只占机械阻力的1/10左右；而过软的靠背引起的蹬力损失值得注意，不宜过分追求舒适性而导致刚性不足。
空气阻力：
机械阻力和滚动阻力与速度关系都不大，而空气阻力和速度的平方成正比，随速度的增加急剧上升，可以占全部阻力的70~95%以上，是影响速度的关键。
在同样速度下，空气阻力和运动物体的面积、形状、空气密度成正比。我们通常骑行的海拔变化不大于1千米，可以认为空气密度相等，因此降低空气阻力的方法一是减小迎风面积，二是改变形状，即整流。
一项英国风洞测试结果如下（功率250Ｗ）：
类型 时速
普通自行车： 29
躺车（高躺）： 38.5
躺车（低躺）： 41
躺车带流线型尾部： 45
躺车流线型全壳： 51
要注意这是相对于空气的速度,而码表是相对地面的速度，其中包括了风的影响。上面的速度大约相当于４～５级（２３～３１公里／小时）到７级（５０公里／小时）风速。
4 推力
躺车的推力来自蹬踏，当推力等于阻力，躺车就能保持速度。作用在脚蹬上的力经过链轮-链条-飞轮-驱动轮，驱动躺车前进。
推力产生在轮胎和地面接触处，是以扭矩形式出现的，而蹬踏也表现为扭矩，所以蹬踏力P和推力p的关系就和曲柄长、驱动轮直径及传动比有关，也就是和速比有关。
前面讲过，速比D就是等效的虚拟大轮子的直径。曲柄比轮子小，所以推力p比蹬踏力P小：推力p和蹬踏力P的比等于曲柄和速比D之比。一般曲柄长17cm左右，约合7英寸，因为曲柄长是蹬踏圆周的半径，应该对应驱动轮半径而非直径，所以
p=7P/2D
例如蹬踏力p=25公斤，速比=78，则推力p=7*25/2*78≈4.47公斤。设滚动阻力1公斤，根据前述高躺风洞测试结果，可算得时速约30公里。
除了这些阻力，上坡还要克服重力的水平分力，这也需要推力；例如爬7°（12%）的坡，要增加12%的推力，总重100公斤的车就是12公斤，如果仍用78的速比，不难算出蹬踏力要78*12/7≈134公斤！如果速比为22，需要的蹬踏力是22*12/7≈38公斤。
上述例子说明根据需要来选择速比的必要性和方法。
关于坡度这里要多说两句：一般没有受过专业训练的人容易高估角度，而且误差很大。
在实用中坡度一般以百分比而不是用角度表示，即每前进100米上升的高度，是角度的正切值。公路标牌上标的就是百分比坡度，如前面12%的坡，角度是7°；坡度30%的坡约17°，而角度30°就是58%的坡度了。
速比是自行车最重要的性能指标，速度和推力都由它决定。但许多人并不熟悉这个术语，不知道它和传动比的关系。
自行车能骑多快，先得看你能蹬多快，其次看蹬一圈轮子能转几圈（这由传动比决定），更要看轮子转一圈能走多远，就是轮子多大。忽略了这后一点，只讲传动比是没有用的——700的公路车和14寸的小折叠用一样的传动比，有可比性吗？
最初的自行车脚蹬直接连在轮轴上，速度完全由轮子的尺寸决定，轮子也越做越大。19世纪八十年代后，自行车开始使用链传动，蹬一圈轮子不止转一圈，速度就不再仅仅取决于轮子的尺寸，而且和传动比有关；就是说速度取决于轮子尺寸和传动比的乘积——速比。可以这样看：因为通过链传动，轮子转得比脚蹬快，相当于轮子扩大了；速比就是这个等效的虚拟大轮子的直径，所以速比的单位是英寸，而传动比仅仅是个比例，是没有单位的。
*齿轮系的传动比有时也叫速比
1 传动比和齿比
曲柄和驱动轮转速之比用传动比n表示。单纯的链传动，传动比等于链轮和飞轮的齿数比；因为公路车（或山地车）用相同的轮子，只用传动比也可以进行比较，所以用齿（数）比尚无不可；但齿数比仅仅是决定传动比的一个因素，对于内变速就不适用了：一个齿比可以有3个以上的传动比；再说内变速采用行星齿轮系统，齿数比和传动比不同，况且同一组齿轮在不同工作条件下传动比也不一样。而且多级传动、内变速和那些不用带齿元件的传动方式（在注重创新的躺车上遇到非常规传动方式的可能性很大），更不能用齿比代替传动比。
传动比n表示曲柄转一周驱动轮转几周，相当于把驱动轮扩大了几倍；把传动比乘以驱动轮直径就得到这个等效大轮子的直径，叫做自行车的速比。只用一级链传动时可以简单地用齿比乘以驱动轮直径。
2 速比和导程
驱动轮的大小（速比）并不能直接反映走过的路程，而且用英寸也不方便；为了表示曲柄每踏一周前进的路程，只要把速比简单地乘以π，这就叫导程C（也叫速比行程）。因为英寸不方便，可以再乘以2.54（1inch=2.54cm）：
3.14*2.54=7.9756(cm)
即每英寸速比约为8厘米导程。
例：
链轮齿数Z1：48 飞轮齿数Z2：16 驱动轮直径d：26
∴传动比n=Z1/Z2=48/16=3
速比D=n*d=3*26=78（英寸）
导程C=78*8cm=624cm，即每踏一周前进6米24
知道了速比和导程，就很容易根据踏频求速度：
同上例，踏频：72/分
速度V=踏频*导程*60=72*6.24*60=26956.8≈27公里/小时
或V=4.785*踏频*速比
速比决定了蹬踏的速度和力量。速比过小，踏频就太高，出不上力；反之，速比过大就会很沉，蹬不动。
保持不疲劳的长途骑行，肌肉的负担约为最大肌力的1O%左右，以此为目标选择速比和踏频比较合理。
用途 男 用 女 用
日常应用 68-78 64-72
山地应用 48-60 44-56
公路竞速 78-88 72-78
一般单速的民用车（26车和20的折叠）速比约68，6速和7速山地车约22—82，公路车30—108，已经足够；事实上部分档位基本上是用不到的。
3 阻力
躺车要靠蹬踏产生推力来克服行驶阻力。
行驶阻力包括滚动阻力、机械阻力和空气阻力。
滚动阻力：
车轮和路面的变形是滚动阻力的主要成因。变形不但取决于整车重量，路面软、胎压低、轮径小、车胎厚、断面尺寸大等都会加大滚动阻力，花纹也有关系。影响滚动阻力的另一个因素是车架精度，各车轮不平行会增加滚动阻力和车轮的磨损。
滚动阻力可以用滚动阻力系数表示，就是滚动阻力和整车重量之比，在水泥和沥青路面约0.01～0.015。
机械阻力：
主要是传动系统的机械损失和结构变形消耗的能量。
机械损失由各转动部件的摩擦和传动效率决定。链传动的效率很高，调整正确、润滑良好时转动部件的摩擦也很小，这些阻力合起来还不到滚动阻力和空气阻力的1%。但调校润滑不良引起的损耗就相当可观了。
结构变形消耗的能量也不大，只占机械阻力的1/10左右；而过软的靠背引起的蹬力损失值得注意，不宜过分追求舒适性而导致刚性不足。
空气阻力：
机械阻力和滚动阻力与速度关系都不大，而空气阻力和速度的平方成正比，随速度的增加急剧上升，可以占全部阻力的70~95%以上，是影响速度的关键。
在同样速度下，空气阻力和运动物体的面积、形状、空气密度成正比。我们通常骑行的海拔变化不大于1千米，可以认为空气密度相等，因此降低空气阻力的方法一是减小迎风面积，二是改变形状，即整流。
一项英国风洞测试结果如下（功率250Ｗ）：
类型 时速
普通自行车： 29
躺车（高躺）： 38.5
躺车（低躺）： 41
躺车带流线型尾部： 45
躺车流线型全壳： 51
要注意这是相对于空气的速度,而码表是相对地面的速度，其中包括了风的影响。上面的速度大约相当于４～５级（２３～３１公里／小时）到７级（５０公里／小时）风速。
4 推力
躺车的推力来自蹬踏，当推力等于阻力，躺车就能保持速度。作用在脚蹬上的力经过链轮-链条-飞轮-驱动轮，驱动躺车前进。
推力产生在轮胎和地面接触处，是以扭矩形式出现的，而蹬踏也表现为扭矩，所以蹬踏力P和推力p的关系就和曲柄长、驱动轮直径及传动比有关，也就是和速比有关。
前面讲过，速比D就是等效的虚拟大轮子的直径。曲柄比轮子小，所以推力p比蹬踏力P小：推力p和蹬踏力P的比等于曲柄和速比D之比。一般曲柄长17cm左右，约合7英寸，因为曲柄长是蹬踏圆周的半径，应该对应驱动轮半径而非直径，所以
p=7P/2D
例如蹬踏力p=25公斤，速比=78，则推力p=7*25/2*78≈4.47公斤。设滚动阻力1公斤，根据前述高躺风洞测试结果，可算得时速约30公里。
除了这些阻力，上坡还要克服重力的水平分力，这也需要推力；例如爬7°（12%）的坡，要增加12%的推力，总重100公斤的车就是12公斤，如果仍用78的速比，不难算出蹬踏力要78*12/7≈134公斤！如果速比为22，需要的蹬踏力是22*12/7≈38公斤。
上述例子说明根据需要来选择速比的必要性和方法。
关于坡度这里要多说两句：一般没有受过专业训练的人容易高估角度，而且误差很大。
在实用中坡度一般以百分比而不是用角度表示，即每前进100米上升的高度，是角度的正切值。公路标牌上标的就是百分比坡度，如前面12%的坡，角度是7°；坡度30%的坡约17°，而角度30°就是58%的坡度了。
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