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躺车(HPV & Recumbent)DIY攻略

热度2890票 时间:2013年4月23日 13:22

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躺车的基础理论

(f3gF7Yl/G0 拓松汽车户外网 -\h~3O O6T[

速比拓松汽车户外网 -Ay;^1n0[ _

&j4Z6BloU0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。拓松汽车户外网 - xw5X#?]%}K

,S?\ F'yHgP0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?拓松汽车户外网 -|%A4I;HY5zlP

AlW DD4A"OL0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。

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w8[3H6{#[G0*齿轮系的传动比有时也叫速比

jOi#N.N[D"V m%LB0 拓松汽车户外网 -&Z`J-}_%bA_

1传动比和齿比

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ow0kNBx g0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。拓松汽车户外网 -0B$cX.qy$~

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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。拓松汽车户外网 -0k@^2g0v+@-Be

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2速比和导程拓松汽车户外网 -q%p1P(o.O(e+y W,eX2D

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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。拓松汽车户外网 -K a"[(Dy

&F0Tk E"i@0   例:
xd'I;n%GQ0链轮齿数Z1:48  飞轮齿数Z2:16  驱动轮直径d:26拓松汽车户外网 -'{3oKNdq-o;e
∴传动比n=Z1/Z2=48/16=3
&X,r7m,H{J E{0  速比D=n*d=3*26=78(英寸)拓松汽车户外网 -dXkdv6g)_ w
  导程C=78*8cm=624cm,即每踏一周前进6米24
2l0tB ^~[+Jx P%v,p0知道了速比和导程,就很容易根据踏频求速度:
4yeN2a'o@K?0同上例,踏频:72/分
6r/c:J3[8lX h Pn0   速度V=踏频*导程*60=72*6.24*60=26956.8≈27公里/小时
!?QS.N/y E0或V=4.785*踏频*速比

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8n"X|R~DTQI!]0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。

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{6l[*A*u ?/aj%a0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。拓松汽车户外网 --nR_.b eh? s2{

4Q hS _/B:F vp0用途男   用女   用
h(OD+SHy9k?-K0日常应用   68-7864-72拓松汽车户外网 -/V? |w L+L H!q,Z a6cD
山地应用   48-6044-56
z\M(~a0公路竞速   78-8872-78
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A1L2bx/E0s0一般单速的民用车(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。拓松汽车户外网 - r%KH6z4ZC

9r'X,m2e9Z?,O4U4k+N03阻力

7pbD8w1{v Z0 拓松汽车户外网 -LH x9@^@0A

躺车要靠蹬踏产生推力来克服行驶阻力。拓松汽车户外网 -/O'c`DS+?'es

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行驶阻力包括滚动阻力、机械阻力和空气阻力。

Q1|hvqOk3wn0 拓松汽车户外网 -5p^1f r5e

滚动阻力:

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Y1p7y!pw:\6Cr0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。

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Mr1{^(a0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。

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机械阻力:拓松汽车户外网 -&U5GTBYd~[

,g? pMqY b6yHl.]0主要是传动系统的机械损失和结构变形消耗的能量。拓松汽车户外网 -3c8vl O+Nq#d3`

拓松汽车户外网 -a|xI/^$PX$k D]

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。拓松汽车户外网 -qS!\-PMh#[T

9Qv;e7X)U ~ |fA m$S(],j0结构变形消耗的能量也不大,只占机械阻力的1/10左右;而过软的靠背引起的蹬力损失值得注意,不宜过分追求舒适性而导致刚性不足。
w$]9Gd!y%y+k(H8s0?q9u0 
A| ZN9GIO3Kr0空气阻力:拓松汽车户外网 -*axt5{PR!y;\V
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。拓松汽车户外网 -/a-gNQ4F^7H z)g
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。

fA"jfE w7q:w0

9Du(xk(t8^7Z tc0一项英国风洞测试结果如下(功率250W):拓松汽车户外网 - CO!B ^,_a.{p
类型 时速
7\0E%b N$a;@,w/w0普通自行车:29
^ [|3C2tV+?L*dT I0躺车(高躺):  38.5
_W N{V6h.sS @0躺车(低躺):  41
8f"_0u2Z%V0躺车带流线型尾部:  45   拓松汽车户外网 -*RaKV,obD} C
躺车流线型全壳:51 
C-rS'P7M-cu-P)@0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。
拓松汽车户外网 - e5FZ HK(Z

RL/HY(g"D.o04推力

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-n Tox+|W0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。
ES:P cc@ c0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。拓松汽车户外网 -!l-N/}Yk0t-Q~/j
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,所以拓松汽车户外网 -SJ@ uF3V!L2^|
 p=7P/2D拓松汽车户外网 -ka3XWvG{7c R)r
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。拓松汽车户外网 -~vK*N YC)dX
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。拓松汽车户外网 -\ Cf KB8[
上述例子说明根据需要来选择速比的必要性和方法。
UOs pd F0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。
"o,I jZLy0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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