題:
為什麼有些自行車的車輪比大多數摩托車大得多?
Poliakoff
2016-09-21 16:08:49 UTC
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讓我們考慮一下山地車和摩托車。每個人都需要盡可能地使用並更有效地克服障礙。更大的車輪通常意味著更大的越野能力。那麼,通常車輪比摩托車大的自行車背後的理論是什麼?

我認為自行車和摩托車都有不同的車輪尺寸。例如,從小型20英寸車輪到最新的29英寸(?)自行車MTB車輪。在亞洲,類似的踏板車(通常針對女性和老年人)採用“跨步”設計,車輪較小,而巡洋艦自行車的車輪較大。因此,IMO車輪尺寸取決於設計選擇。
主要是車輪尺寸會影響操作性能,而對於自行車,車輪尺寸接近腿長往往會產生最佳的公路穩定性。較小的尺寸更適合越野和特技使用,因為它們允許更多的“靈活”處理。
@DanielRHicks堅固小輪轂也更容易,這使其更適合越野和特技使用。
我真的不認為它們的結局要小得多。摩托車可能有16英寸的輪輞,相當於約400毫米的胎圈座直徑。雖然比自行車小,但一旦添加了更大的輪胎(約10厘米),總直徑就結束了600mm與標準的26英寸山地自行車車輪相距不遠。我認為它們看起來更小,但實際上大多數摩托車輪轂都沒有比自行車輪轂小很多,但是從視覺上看,由於輪輞和周圍機器的尺寸,它們看上去要小得多。
它們的尺寸與UCI允許的尺寸一樣小(“車輪必須直徑相等,介於70厘米至55厘米之間”)(pdf [說明說明](http://www.uci.ch/inside-uci/rules-and-regulations/ UCI網站上的equipment-165067 /)。因此,帶有ISO559輪輞和flat胎的山地自行車距離取消比賽資格只有9mm的距離。
五 答案:
Jamie A
2016-09-21 19:27:28 UTC
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起落架是一個因素,儘管絕不是唯一的因素。普通的車輪尺寸允許前後調整大小的鏈輪。自行車行業一直受到賽車手的需求驅動,而騎自行車的人在下坡時可以達到100公里/小時以上。擋位越高,“甩動”的可能性就越小,並且不再能夠有效踩踏板。車輪越大,旋轉一圈的距離就越遠。內燃機的RPM可以達到1000s,這比人的腿可以承受的功率高一個數量級,至少在實驗室環境下,這開始使效率降低約100 rpm( http://link.springer.com/ article / 10.1007%2Fs00421-004-1175-5),並且超過某個點(這可能是它自己的問題)完全無法跟上踏板,更不用說施加有意義的力量了。這就是為什麼便士式自行車具有如此大的車輪的原因,因為曲柄直接安裝在車輪上,所以提高速度的唯一方法就是增大車輪。

鏈傳動和齒輪裝置解決了這個問題,可以使車輪更小,更輕,並且a部高度以下的頂管。但是,對於可以使用的鏈輪大小和後鏈輪大小有實際的限制。太大的鏈輪將開始彎曲(這在現代材料之前更是個問題),目前標準飛輪上最小的後鏈輪為11齒,在舊的5速飛輪上通常為14齒。帶有25mm輪胎的700c車輪在標準轉速為53的牙盤和11個後鏈輪的情況下,以120 rpm的速度可達到〜73kph。為了獲得相同的齒輪傳動,一個20英寸的BMX車輪需要一個75齒的鏈輪,直徑大約為12英寸,而一個16英寸折疊自行車車輪則需要一個83齒的直徑14英寸鏈輪。除了彎曲,它們

實際上,有些自行車確實具有非常高的強度小型車輪,例如折疊自行車,但最高速度受到限制。一些後輪帶9個最小齒的鏈輪已經製成(請參閱 http://www.sheldonbrown.com/capreo.html),但是工程上的考慮使它們變得昂貴且易於磨損。即使到了那時,標準的26“和28”(aka 700C aka 29“)車輪尺寸還是在100多年前設定的,而相比之下,折疊自行車在人們看來顯得“愚蠢”傳統自行車。 UCI喜歡強制要求現代賽車的形式與70年代大致相同,包括菱形車架和55至70厘米之間的車輪。

山地車手為什麼應該選擇29英寸的車輪而不是26英寸的車輪,這是另一個標準原因,那就是它們“滾動更好”。較大的直徑意味著它更少地卡在小車轍和孔中,而不是向下滾動。更大的輪胎也意味著更大的空氣量,因此對懸掛的需求更少。摩托車已經重得多(以必要的動力以移動更重),因此催谷暫停是一個問題的少。 26英寸對29英寸(vs 27.5英寸)的問題遠未解決,但趨勢正在朝著更大的方向發展,而不是向較小的方向發展。

快速的Google顯示自行車的踏頻記錄為321,甚至更高。您的解釋仍然成立,因為這是一個離群值,並且電動機仍會獲得更高的轉速,但以120為最大值則遠遠不夠準確。
好點子。我已經對其進行了稍微的編輯。
呵呵我仍然不同意,我將120 rpm設為開始降低效率的地步。我正在測試高節奏,發現110在52-15的公寓中相當不錯,可以以43-45 kmph的速度滾動,同時降低節奏變得太累了...。更容易實現這一目標...而且我沒有經驗,我認為許多人都可以利用高節奏來進行學習。長期行駛約50 kmph的專業人士肯定會比100旋轉得更快。如果您想快節奏走下去,那勢必會快速旋轉...
另請參閱:170 km / h(約26英寸的車輪和100rpm左右的節奏):https://www.youtube.com/watch?v=byZTGiWQzd8
@ojs:哈哈,帶有兩級傳動系統,可得到很大的傳動比。鏈輪+鏈環安裝在下管上,在踏板轉動的鏈輪上方。
-1,直到您解決錯誤為止。 * [H]人的腿開始以約100 rpm的速度失去效率*?胡說。一項以20 rpm的增量增加的研究沒有任何結果。 *帶有25mm輪胎的700c車輪在120 rpm時可以達到〜73kph *?不。也許您在這裡談論節奏。 * 75齒鏈環,哪個...您會擔心轉彎時撞到地面*?錯誤。鏈環位於車輪之間。 * [這些標準是100多年前製定的?]?錯誤。 ISO 5775的日期為1980年。*摩托車已經重得多,所以... *。與它無關。摩托車的動力更大。
該論文引用了其他類似結論。相反,我在尋找非軼事證據,卻找不到任何證據。如果您給我看一些,我會很樂意對其進行編輯。 //較大的鏈輪從中心軸偏移幾厘米(在我的cx自行車上為〜6)。在極端情況下,16英寸車輪需要83噸鏈輪,直徑小於14英寸,因此間隙為1英寸,bb下降為零。即使bb上升很大,在平整的道路/賽道上轉彎也很麻煩。
ISO 5775剛剛重命名並澄清了較舊的標準。將700C車輪稱為ISO-622可能是從1980年開始的,但是自1880年代開始就使用28“和26”車輪。 //由於發動機的重量如此之大,因此添加懸架(或更多懸架)所增加的重量成比例地比自行車要輕得多。您是正確的,儘管摩托車重得多的原因是因為它的功率更大。
與其在這裡討論,不如編輯答案。很高興稍後投票,因為那將是一個不錯的答案。我們不必就一切事情達成共識。
大有改善。做得好。我討厭投票。
與最大120 rpm時的踩踏比較,我的摩托車紅線約為9500 rpm,這是一輛小型自行車,正常騎行時通常會突破8500 rpm,我的巡航速度為7000。這是完全不同的齒輪傳動方法。
順便說一句...關於節奏,必須定義效率。簡單地說,我認為它通常被定義為較少的氧氣消耗,但這並不意味著高踏頻並不能更好地獲得最大速度。節奏通常達到每小時一小時,節奏超過100。
完全可以生理效率在功率輸出達到峰值之前就已經達到峰值。田徑短跑運動員可以以140 rpm的速度輸出大量的功率,並且可以通過將節奏提高到150 rpm的速度來輸出更多的功率,從而使速度更快。這不是能源的有效利用,但是沒關係,因為比賽是在幾秒鐘內結束的,這與計時賽不同,因為計時賽對能源效率的影響很大。就像汽車一樣,您可以對其重新塗線以使其行駛更快,但是您的燃油效率會很差。
踏頻實際上是無關緊要的-如上所述,您可以調整為獲得100rpm@170km / h,因此從前提出發,即提高踏頻的唯一方法是錯誤的。
另外,如果BB高度下降75毫米,輪胎22毫米,離地間隙28毫米,則可以運行100T鏈輪。結合使用12T後齒輪和帶有20mm輪胎(周長約2m)的ISO622車輪,您可以獲得約17m的顯影度,或以100kph的速度獲得約95rpm的踏頻。這是標準公路自行車的現成零件,不需要定制零件(或Schlumpf或Pinion BB變速箱)。
莫茲,我不確定是否要關注。您是否在談論我的田徑短跑選手示例?對於固定檔位的田徑單車,增加節奏是在給定比賽中加快步伐的唯一方法。我不是賽道自行車手,所以我不知道他們如何選擇齒輪比,但是它必須足夠低以允許相當快的加速(根據我的閱讀,像是51-14共同)。進行陸上速度記錄時,您可以花點時間來加快速度,在我看來,該視頻中的那個傢伙第一次被拖了。
而且,我絕不是要暗示對於標準700C車輪來說,鏈輪傳動裝置碰到地面可能會出現問題,對於這種解釋,我感到遺憾。我認為我編輯後的措詞可以更清楚地實現我的構想,即隨著鏈輪和車輪尺寸的融合,您需要擔心將bb增大到輪軸高度以上。
另外,考慮一下,在離地面3cm且距中心軸6cm處的鏈輪,將在22.5°傾斜時觸底,對嗎?但是,另一方面,如果人們認為附著極限約為45°,則該數學運算意味著只要離地間隙大於與中心軸的偏移量,就不會有問題,因此而且,這本身顯然不是為什麼自行車要具有與之相同的尺寸輪子。但是,即使是帶有小齒圈和高底支架的山地車也可能會遇到齒圈撞擊的問題,因此仍然很重要。
我發布了陸地速度記錄視頻,只是為了證明您可以在不增加車輪尺寸的情況下,將齒輪比對任何無輔助或輔助騎行有用的齒輪高得多。顯然,我沒有弄清楚這一點。如果騎行速度受齒輪的限制,我們將使用中間鏈輪或行星齒輪,而不是較大的齒輪。
@JamieA,您仍然在答案中花費3/4來談論齒輪,但這樣做仍然完全錯誤。正如ojs指出的那樣,助力自行車的速度超過100英里/小時,而騎手的旋轉速度僅為100 rpm。
考慮到要在將我的動力傳動系統的複雜度加倍,使減速齒輪加倍以及擁有更大但尺寸仍然非常合理的車輪之間做出選擇,我會選擇更大的車輪。也許其他人沒有這種感覺?但是也很明顯,與輪轂齒輪相比,脫齒輪通常更受青睞,特別是在高性能自行車中。如果需要,您可以解決這個問題,但是更大的車輪尺寸簡直太簡單了,在普通的自行車時代,製造商已經很好地理解了這一點。其他人則涵蓋了其他方面,我對此進行了投票,認為沒有理由複制它們。
Daniel R Hicks
2016-09-22 04:23:30 UTC
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我不認為“更大”是適當的描述:

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最多,自行車車輪往往會“稍大”。

並且應該注意,在兩種情況下,一個限制因素是“站立高度”-騎手的最低位置(相對直截了當的框架樣式)基本上受車輪尺寸的限制。較大的車輪要么要求騎手更長的腿,要么需要採用奇怪的球框設計(這會使自行車更長且更笨拙),或者需要“一分錢”式安裝/拆卸。

我從沒想過有必要騎摩托車去騎自行車...。似乎我錯了。
@Criggie-在搜索照片時,我實際上遇到了幾種情況。
但是,它們比典型的摩托車踏板車“大得多”。
@whatsisname-但是,有很多自行車,甚至有些成年自行車,其輪距為20英寸或更小。
Móż
2016-09-22 09:46:32 UTC
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摘要:摩托車的車輪較重,因此使其更小使其更具機動性。摩托車行駛得更快,因此空氣阻力更為重要,而更大的車輪則更多。摩托車具有更多的動力,並且行駛速度更快,因此懸架不僅更容易攜帶,而且更加必要。

有很多考慮因素,而不僅僅是顛簸。是的,大輪子比小輪子能更好地處理顛簸。如果您只關心車輪尺寸會受到只能購買的車輪的限制,這就是為什麼36英寸/ ISO787車輪尺寸在某些地區很受歡迎的原因。您可以得到更大的車輪,但是輪胎很難找到並且

在相同的重量下更大的車輪會更弱,而重量對於自行車來說非常重要。有效地分散了同時,由於自行車至少具有相當有限的輪轂寬度,因此車輪在橫向上會變弱,因為左右輪輻之間的角度變小了。

更大的車輪具有更大的空氣阻力,因為它們具有更大的前部面積。當然,您可以在那做,但是您可以做的任何事情降低位輪的空氣阻力,您也可以將其減小到小輪...並且,如果您查看Battle Mountain bik es,他們使用的UIC自行車使用的是相同的技術。

例如,莫爾頓小輪自行車創造的自行車世界速度記錄

1986年,吉姆·格洛弗(Jim Glover)騎著這輛自行車以時速51英里/小時的速度行駛200米,創造了迄今為止的世界紀錄。

那為什麼呢?自行車車輪更大嗎?

如您所說,較大的車輪可以更好地應對顛簸。在幾乎沒有懸架(公路自行車)的情況下尤其如此,但對於山地自行車也是如此。較大的車輪不會掉落到遠處,因此您在懸架上損失的能量更少。

摩托車的行駛速度比自行車快,且最高時速也更高。隨之而來的是很多事情。

這意味著摩托車必須具有避震功能,這對於自行車是可選的。如果摩托車撞到高處並被空降,那將是令人興奮且與眾不同的。但是,甚至很多騎自行車的人都不知道他們的自行車車輪掉在了地上,因為那隻是騎自行車的一部分(您“顛簸”了自行車的顛簸,將身體作為懸架的一部分)。但是一旦停下來,大車輪的顛簸優勢就會消失。

“大車輪更弱”的反面是,摩托車對車輪的壓力更大強>。它們更重,功率更大,運行速度更快。他們還可以走更長的距離-1000公里的自行車騎行很長,需要幾天的時間,但是如果沒有特殊因素,騎摩托車並不難。每年有很多摩托車騎行者騎行超過50,000公里,但幾乎沒有任何自行車騎手這樣做。因此,摩托車的使用壽命必須比自行車更長,這使強度更加重要。在較高的速度下,失敗的危險也更大,而重的摩托車在墜毀時可能掉落在騎手身上。再次,更重要的是輪胎的強度,而小的車輪則更堅固。

更大的輪胎橡膠更多,因此使用壽命更長。自行車輪胎必須很細,才能彎曲,這意味著使輪胎變厚以延長使用壽命的摩托車解決方案實際上是行不通的。這使得更大的輪子成為少數幾個選擇之一。

陀螺儀的進動也應該在更高的速度下變得更強。相對於較低的速度,較大的車輪在較高的速度下可能會導致不良的操縱特性。
-1
確實,您可以在沒有陀螺儀遊行的情況下製造出穩定的自行車(http://bicycle.tudelft.nl/stablebicycle/StableBicyclev34Revised.pdf),因此它絕不是關鍵組件,但其效果仍會影響整體騎行特性。
Brian Drummond
2016-09-21 22:33:26 UTC
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在粗糙表面上的乘坐舒適性和效率都至關重要。較大的車輪有助於這兩個方面-消除顛簸以提供舒適感,並減少垂直運動(浪費的能量)。

諸如折疊車之類的小輪自行車在光滑的表面上是可以忍受的,但並不是因為越野而聞名公路能力,舒適性或速度。

大型車輪的極限是普通自行車(又名便士車費),它通過直接驅動的車輪提供了適當的“齒輪”-但它也提供了舒適性和效率(沒有那麼多的安全!)。

當齒輪傳動成為現實並被接受時,為了方便和安全起見,車輪尺寸減小了-實際上,與“普通”自行車相比,齒輪自行車被稱為“安全”,但到目前為止,由於需要


摩托車對效率的需求並不相同,因為它們要發揮的功率超過1/4馬力,因此可以使用更複雜的懸架,即使是較小的車輪,輪胎也要柔軟得多,才能在舒適性方面勝出。

對於以騎自行車者通常不會遇到的速度更好地抓地力,更胖的輪胎也很重要。

因此,兩種運輸方式似乎都取決於最能滿足其條件的車輪尺寸。

典型的汽油動力摩托車功率為30至50馬力,而性能最高的(街頭合法)摩托車則達到200馬力。不知道您的1 / 4hp數字來自何處-我的割草機的HP大於此。
@nneonneo, 1 / 4hp是人騎自行車時所穿的自行車數量。他只是強調了摩托車具有更大馬力的部分。
啊哈,我完全錯過了輕描淡寫的機會。謝謝!
Crowley
2016-09-22 15:57:11 UTC
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先前的答案針對不同的齒輪比,不同的耐用性和不同的舒適度。

  1. 扭矩
  2. ol>

    tl; dr 自行車受節奏的限制更大;摩托車受到材料極限抗拉強度的限制。

    摩托車發動機可以在曲軸上以相對較小的扭矩運行12,000 RPM。人可以以相對較高的扭矩達到100 RPM。在摩托車中,發動機和車輪之間有齒輪,變速箱和鏈齒輪(萬向齒輪)。所有齒輪都會降低角速度(部分RPM),但會增加扭矩。人的腿和車輪之間的齒輪可以提高速度,減小扭矩。

    對於 Yamaha YZF-R1(2003),齒輪比(曲柄/車軸)在10.6中變化: 1至4.7:1。一檔;這意味著車輪的RMP比發動機低10倍,輪軸上的扭矩比曲軸上的扭矩高10倍。

    對於裝有11-25個飛輪和26-48個鏈輪的自行車齒輪比(腳/車軸)的範圍為0.96:1(1:1.04)至0.22:1(1:4.36)。

    假定扭矩是在車軸上測得的(力除以僅限車輪圓周)和最高檔位。該 Yamaha的最大扭矩在車軸處約為100 Nm,這在應用1檔時在曲軸處為21.28 Nm,在軸處為225.57 Nm。 80公斤重的人在鏈輪上可產生140 Nm,在車軸上可產生30.8-134.4 Nm。

    如果我們要使用摩托車車輪尺寸(190/55 R17,2013毫米),比摩托車車輪尺寸小1.05倍一輛單車(700x38C,2117 mm),我們需要降低齒輪比,以產生29.3-127.8 Nm的人工扭矩。
    如果要使用自行車車輪尺寸,則需要增加齒輪比,從而使發動機產生的扭矩從105.2到237.2 Nm。

    1. 可操作性
    2. ol>

      在騎自行車的人中,騎自行車的人很重。在騎自行車的摩托車系統中,自行車通常較重,有時騎自行車的人的體重幾乎可以忽略不計。更大的車輪意味著更大的動量和更大的陀螺效應。對於自行車來說,這意味著更好的穩定性。您不易跌倒或狂跌。對於摩托車,它會導致較高的轉彎阻力和總體較差的機動性。

      1. 表面敏感性
      2. ol>

        tl; dr 較小的車輪比較大的車輪更容易卡死。

        前面已經提到過,但是我將對其進行擴展。較小的車輪比較大的車輪更容易卡在孔中。這就像將較大的硬幣放入較小的硬幣的孔中。
        較小的輪子碰到凹凸時,其附著角度要比較大的輪子大。較小的輪子會在該凹凸處停止,但較大的輪子會越過它。作為一個示例,比較一下在礫石路面上的溜冰者和騎自行車的人。
        較小的輪子比較大的輪子更容易卡在柔軟的表面(泥,沙,雪)中。對於相同的穿透深度,較大的車輪會涉及更多的材料,從而將載荷分散到較大的區域,並且較小的車輪也會具有更好的攻角。較大的車輪也使鏈條離碎屑更遠。

        摩托車比自行車手更重,具有更大的動力/扭矩。當卡住時,摩托車具有以下優勢:較低的質心(較不容易在前輪上旋轉),較高的動量(會在泥濘中耕作)和動力(會挖掘)。摩托車更加專業化-越野摩托車幾乎不能使用,反之亦然。另一方面,自行車可以在崎and的路面上舒適地行駛。

扭矩參數與rpm轉速相反-站在170mm裂紋上的100kg的人正在施加1000N x 0.17m = 170Nm的扭矩,這對於摩托車來說是很大的(人的速度顯然低於100rpm,因此功率要低得多)。我認為該段的其餘部分繼續造成混亂。
@Nuі我改變了整章。我希望不要混淆。


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 3.0許可。
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