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變速齒比分析(含速度與踩踏頻率程式)

感謝分享
這真是個好東西
下載來使用....
台北單車go的校長兼撞鐘
範例三

問題一: 我的車到底有幾速可用?

1.先把重複齒比找出汰除.
2.根據自己的變檔習慣找出合適的換擋路徑與檔次.



A1.如圖,在檔次中的排序,如果有重疊齒比會佔同樣的次序,也就是齒比2.0是重覆的.
A2.換檔路徑(習慣),圖中以輕檔換高速檔為例,此3x6=18速車,實際上就只有8速,只有近一半的檔次在換檔路徑(升檔)上充份發揮.
這邊有很多的討論空間,比如: 降檔路徑可能採用不同的策略,比如在17檔時發現前方的陡坡,在經驗與預期的心態下, 不是換後變,而是直接換前變到最小盤(下圖左).


甚至更誇張的如上圖右,將中盤遮除,發現檔次已經形成較綿密的序列(不考慮機械效慮),
1,2,3,5,8,10→ 7,10,13,15,17,18(12檔)
或(稍微考慮換檔習慣)
1,2,3,5,8→ 13,15,17,18 (9檔)

不同的習慣或觀點會有不同的有效檔次,以此範例可以有18檔,8檔,12檔或9檔的差異,
每個人可以有自己的解讀分式.
你的座騎呢?



問題二: 六檔不是就夠用了? (這是其它討論串的延伸,試著用這個表格先解讀,深入的玩家可以根據討論串中的問題進行力矩分析.)



ʎǝuɹnoſ ʎɯ ǝǝS 等待與告別: https://youtu.be/k1lf_n0Vs-I
大盤50/34T,飛輪11-25﹝11-12-13-14-15-17-19-21-23-25T
﹞,可以幫我分析嗎?謝謝。
ccr2 wrote:
大盤50/34T,飛...(恕刪)




解讀方面,可能要自己根據習慣分析.
不過單看數據,在5←→14檔間的大小盤差距比較小,其次是8←→16,
也就是17T或15T,前變會比較好.(當然後齒越大盤時前變,差距更小,但考慮到一些機械搭配性.)
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範例四:

問題: 某車友對小徑車換公路車產生的迷失,是否可以透過表單釐清迷思?他的比較騎乘問題出在那?
[釐清觀念]不同的車如何比騎乘效率 -- Gain Ratio

僅針對原樓主的迷思再釐清
原樓主說的根據原來的"騎乘感"指的是腳的踩踏力量而非轉速
我想每個人應該都是這樣的.
但樓主針對Gain ratio分析或者有些人慣用以速度評量的齒徑,
敝人以為都不要這樣比,直接轉換成RPM,KPH,KG(踩力與推力)最清楚.

輪徑資料以樓主轉換之後的速度或RPM等反推,故如是
1.上圖:樓主原車80RPM=~31(如藍框),得到每一單位推進力需要6.05公斤的踩踏力量.
2.下圖:樓主新車80RPM=28.8(如藍框),得到每一單位推進力需要5.79公斤的踩踏力量.

作功不過是距離與力量的作用結果,同樣轉速下你要速度快(角位移小),當然要力量大.

那樓主到底是那邊迷失了?
答案請看綠線箭頭指向, 原車6.05踩力填到新車踩力,得到同樣一單位的推力(1.01),
看RPM=80,速度一樣是30,是52x17啊! 他的齒比是2.94不是樓主原來的2.83(34/12).

所以樓主根據原來的"騎乘感"用(34/12)是不正確的,要用(52x17)來比較才客觀,
但是問題還是作功就是這樣能量不滅,所以 Gain Ratio只是費力率,
不太算是抗力率, 也就是縮小的, 如果費力率是10, 表示踩力10KG會變成輪胎地面切線力量的1KG.



文同發
變速齒比分析(含速度與踩踏頻率程式)

PS.如果輪胎車重車架幾何等等因素不好考慮,單單就機械效應(不是講遇到洞會翻車之類的),可以講唯一的差別是鍊條張力. 想釐清的朋友,只要將後輪轉換成輪軸(槓桿原理)就知道誰的張力大(固定變因: 推進力).

---再深入探討樓主邏輯上的錯誤-----------------------------------------------------------------------------------
wildeny wrote:
1. 兩車都用光頭胎 雖說T3比較重 輪胎面比較寬(實量1.18"); 但騎來略為"輕鬆"(以深藍色的區塊比)
(所以一般小折非用光頭高壓胎 需考慮2)

2. Gain Ratio 是只有考慮機械部分的傳遞效率
所以選擇同樣的Gain Ratio, 速度會差不多 (固定回轉速; 固定摩擦力)
如果摩擦力不同(如輪胎性質 車重等) 就會影響車手選擇的Gain ratio 進一步對速度也有影響

希望以後大家在比較不同輪徑的車子的騎乘效率時 不要只比齒比

不好意思,不得不再澄清這樣誤解的觀念
那個怪咖的程式現在才看到,
我是自己寫了好幾個,
所以還算清楚運作.

費力率(Gain Ratio): (W/C)*(T/t)
抗力率: 1 / ((W/C)*(T/t) )

我自己後來歸納統一採用費力率, 為何不採用抗力率?
因為通常是踏板踩踏力比輪胎觸地切線堆進力來得大(獨輪車費力率是最小的,但速度當然也沒辦法提升.)
採用非小數點來運算會比較清楚,故W/C是大於1的(T/t也通常大於1), 後輪1kg,踏板踩力就乘上費力率就好.

踩踏速度(RPM)與力量在穩定狀況下(就是速度)是剛好成反比的(不考慮加速度狀況),
也就是高速檔,力量要變大,角位移相對變少.

樓主說選擇同樣的Gain Ratio速度會差不多,基本上是有問題的,但也算沒有問題,
前文圖片將欲達到的速度填入, 得到每檔次需要的轉速,
將轉速*對應的Gain Ratio就是常數, 是相依的. ( rpm*CWGR=v/(C*pi() )

速度是 V=rpm*gr*w*pi() ...........................................(1)
本來就是俗稱的齒徑(但我不太喜歡這樣的名詞來比對)
而費力率是CWGR=(W/C)*(T/t)=(W/C)*gr.........................(2) -> gr=CWGR*C/W
V=rpm*gr*w*pi() =rpm*CWGR*C/W*w*pi() =rpm*CWGR*C*pi()
得到的結果,硬要說跟CWGR有關,就真的要頭髮三條線了,整個速度最後還是取決於RPM,
而說CWGR一樣,速度會差不多,那當然,但是錯的,還要乘以C(Crank長度),
而CWGR*C是什麼?
(W/C)*(T/t) *C=T/t*W=gr*W, 也就是一般俗稱的齒徑.
速度本來就取決於齒比*輪徑, 怪咖發明的Gain ratio在這邊是沒用的.

也就是說,就RPM和速度間的關係是跟GR*W有關,那小徑車W變小,GR的提高就相當了,
提高多少? 很容易算的,如以26"/16",小徑車要達到相當的RPM得到相當的速度,
就是提高26/16=~1.6倍即可, 所以你可以看到有些小徑是68/11=6.8
26": 48/14=~3.43 → 齒徑=3.43*26=89.18
16": 68/12=6.8 → 齒徑=6.8*16=~108.8 齒徑還比上列高.
齒徑*pi()再乘上RPM就是速度了......當然要轉KPH,以mm來算只要*0.0006即可.

樓主會有這種迷思就是因為你的曲柄都是170或165的,像我試106或126等的就會差很多的.
選擇同樣的Gain Ratio, 速度會差不多 (固定回轉速; 固定摩擦力)
這句話就整個邏輯是錯的,但就結果,真的就是差不多.
速度本來就是跟RPM,GR和輪徑W有關, RPM固定,當然就是看GR*W(齒比*輪徑)
並非Gain ratio, Gain ratio費力率是在作力矩分析時用的啦!




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精彩的論証
但小弟數學糟,看了前面就頭昏了

可以白講一點講
騎20吋小摺,和騎26的登山車
是不是同樣速度的話小摺比較費力呢?
(要多採幾圈,但比較省力?)
tzou wrote:
變速齒比分析(含速度...(恕刪)


了不起…夠專業!
真是有心。

騎車騎到走火入魔了
還不如多用點心才另一半身上,研究怎樣才能讓他高潮不斷才是正途吧。
pixal64 wrote:
可以白講一點講
騎20吋小摺,和騎26的登山車
是不是同樣速度的話小摺比較費力呢?
(要多採幾圈,但比較省力?)

這個問題非常好!
真的是很棒的問題.

T/t, GR, W, RPM, c, V, CWGR, RPM*CWGR
52/15, 3.47, 26, 80, 170, 34.52, 6.73, 538.68
68/11, 6.18, 20, 60, 170, 35.52, 9.24, 554.18

以上例26",下例20"車種
20吋車採用高齒比,甚至採用更小的踩踏速度(60)即可到達相近的速度,
這時, RPM降低,相對要踏的力量要增加(兩個單位多).
但是RPM*CWGR是常數(曲柄一樣), 如何而來請看後段.
所以此例言之,反而是少踩幾圈,但每次的踏力都比較大.
這是 trade-off 的,不管在大輪車或小徑車都是一樣的.
(至於費力的定義,這邊主要是指正向力.)

V=RPM*GR*W*PI()*0.0006=RPM*GR*(W/C*C)*PI()*0.0006=RPM*GR*(W/C)*C*PI()*0.0006
=RPM*CWGR*C*PI()*0.0006

其中的CWGR=(W/C)*(T/t), 所以CWGR*C=W*(T/t)=GR*W
也就是說當速度相同時, 也就是RPM*CWGR*C也是相同的.
若C一樣,RPM也一樣,自然費力(CWGR)有一樣,
很多人都以為小徑車速度一樣的時候,RPM要提高,主因是齒比提高,但輪徑仍小,至少要提高齒比為"大輪/小徑"的比值,
以26,20吋而言,
26: GR=3.47
20: GR=6.18
6.18/3.47>26/20 (1.78>1.3)
故RPM有辦法更低,但RPM更低輸出的力量就需要變大.(功=力x距離)
當然如果小徑車的齒比提高不夠,就是猛踩才有辦法跟上大輪車,但相對它會非常省力的(踩踏正向力).
ʎǝuɹnoſ ʎɯ ǝǝS 等待與告別: https://youtu.be/k1lf_n0Vs-I
tzou wrote:
範例四:問題: 某車...(恕刪)


謝謝您的指教
不過您也有誤解我文中的想要表達的意念 (我也不是要找速度一樣 沒有一定要選擇52-17)

您的抗力率不就是Gain Ratio的倒數
如果物理原理是一樣的 怎麼會有何者方法為優?
(電導是電阻的倒數 難道講電傳輸只能用電阻表達才清楚?)

Anyway, 你的分享是很好的 我非常贊同
但就物理原理上我不認為我有誤解 但文字上的表達和個人的對字面上的理解可能與您略有差異

wildeny wrote:
謝謝您的指教
不過您也有誤解我文中的想要表達的意念 (我也不是要找速度一樣 沒有一定要選擇52-17)

您的抗力率不就是Gain Ratio的倒數
如果物理原理是一樣的 怎麼會有何者方法為優?
(電導是電阻的倒數 難道講電傳輸只能用電阻表達才清楚?)

Anyway, 你的分享是很好的 我非常贊同
但就物理原理上我不認為我有誤解 但文字上的表達和個人的對字面上的理解可能與您略有差異

是的,文字的表達一定很難完整表達真正涵意.

就以GR為例,應該很少人會用小齒/大齒,是有原因的.
抗力率不用,正是你說的倒數問題,如同GR一樣.
當然交給電子設備算,幾乎沒有優劣問題,但要care一點,還是有問題的(參考基本電腦概論int,long等位元長度)

其實問題就是根據之前的騎乘感,如果是我,也會這樣以踏力和頻率找出相近的感覺,
但如果以此較低齒比和和較低齒徑(GR*W)比較確實就會得到數據上的不客觀,
至於您的物理概念是非常清楚的.

最重要還是文字推敲有時會有傳達上的問題(自己看自己的文章有時也找出一堆破綻),
但數據上的分析,也很少會有人會去鑽研,尤其不是自己的車,
無非就是希望透過這些討論,讓對單車機構有興趣的人能更清楚.
在此造成您的困擾深感報歉.

再引述前文一段(C是crank長度)
而CWGR*C是什麼?
(W/C)*(T/t) *C=T/t*W=gr*W, 也就是一般俗稱的齒徑.

rpm等變因固定,速度本來就取決於齒比*輪徑(就是齒徑), Gain ratio是在作力矩分析用的.
而Gain ratio*c就又等於齒徑,GR,W都是固定變因,用Gain ratio又受到C的變數影響,
何不就以齒徑或直接算出速度來比較?
(至於快速但輕快轉動或低轉速高出力運動,那個比較累,是另外的課題了.)

ʎǝuɹnoſ ʎɯ ǝǝS 等待與告別: https://youtu.be/k1lf_n0Vs-I
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