2017年7月12日 星期三

輪徑與車速:輪徑越大騎得越快?

常聽到人家說:和大家一起出去騎車時不要騎小徑車以免跟不上,這說法我可以接受;但是今天又聽到同學說輪徑越大可以騎得越快,這我就要計算一下了。。。


古代自行车 — 图库矢量图片#7021174
這是古時候沒有傳動設計,前輪直驅的自行車,踩一圈就轉一圈

踩踏力矩 = 曲柄長/輪半徑

有一個數值叫"Development",是指每踩一圈,車子前進的距離

Development = 輪周長 

車速 = 廻轉速*Development


輪半徑越大,就會造成兩種效果:
(1)力距就越小,也就是要維持一樣的轉速,必須輪要出更多力,也就是出更大的功率。
(2)相同轉速下,車速就越快。

就是大家都不提第一點,只提第二點,所以我才覺想提出這點來完備這種說法。如果維持一樣的功率輸出,那就只有降「廻轉速」了,如此一來,車速也就會慢下來了。總之,車輪加大就變快是違反「能量守恆」定律的。



古時候要換輪子才能改變力矩,現在只要變換齒片組合就可以了,Development從單純的輪周長變成要乘上前後齒比,但也使得車輪的幾何從誇張的前後異徑輪變成舒適而有效率的同徑輪了。

踩踏力矩 = 曲柄長/輪半徑 *(後齒數/前齒數)

Development = 輪周長*(前齒數/後齒數)

一樣地,車速 = 廻轉速*Development


如果討論的是同樣廻轉數的情況下,在搭配適當的前後齒比後,不同輪徑的車是可以得到相近的車速。以700 x 23c(輪徑674mm)和24吋507(輪徑592mm)的輪徑來做例子,想要讓兩車的Development相等(車速也就相等了):

Dev700 = 674 * (pi/1000) * (前齒數700/後齒數700) = 592 * (pi/1000) * (前齒數24/後齒數24) = Dev24
 ==>(前齒數700/後齒數700) /  (前齒數24/後齒數24) = 592 /674

假如這台700c的盤是配50/34t的CT盤,50 / (592/674) = 56.9,兩車飛輪相同,那麼小徑車配上約56/42t的大盤,極速就差不多了,飛輪和曲柄長度都不變,力矩變化為:(50*674)/(592*56) = 1.016,仍是輕踩了一點,但相差不多了,大盤齒數再往上也不好找了,想再快就要看能不能換短一點的曲柄了。

我想是因為配53/39t大盤的人比較多,使得Development的上限(極速)受到限制,造成大家認為輪徑大才騎得快的刻版印像吧?

以上公式是挺煩人的,推論如有誤謬,還請各位先進不吝指正。

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