[扫盲]分析单车原理

龟头 · 发表于 2008-3-22 15:36:39

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◆分析单车原理
单车虽然只靠人力，却是效率十分高的一种交通方式，以同样的人体热量消耗比较，踩单车所能走的距离是步行的五倍。

要明白单车为何能如此省力，首先要了解齿轮设计的精妙所在。

单车上的链饼与飞轮均有齿，链在链饼上走一格，也在飞轮上走一格。倘若链饼与飞轮同样大小、齿数相等，那么链饼转一圈、飞轮也同样转一圈。

不过，所有单车都是链饼大于飞轮，齿数也多些，于是链饼每转一圈，飞轮就转上超过一圈。

这种以「大拖小」的设计可以解释单车为何可以跑得这么快，只要脚踏转一圈，即链饼也转一圈，链就会带动飞轮和后轮转动超过一圈了。这个妙用物理力学的设计可以用下面这个方程式来表示：

脚踏转一圈时车行的距离＝（链饼齿数）÷（飞轮齿数）×（后轮直径）〔吋〕×π

其中，｛（链饼齿数）÷（飞轮齿数）×（后轮直径）〔吋〕｝这个数值有个名字，叫「齿轮比」。这是个十分重要的数值，因为单车的快慢，与齿轮比有直接的关系：用同样的转动脚踏速度踩车，齿轮比愈大，车行就愈快。

不过，齿轮比愈大，所需要的气力也愈多，一般而言，在平路上踩单车，齿轮比数值在七十至八十之间，最为舒服。

◆齿轮比与「波」
汽车有「波」，单车也有「波」。这波檔的设计就是利用齿轮比的变化来适合不同的路面情况。

上面说过，齿轮比愈大，车愈快，但也愈费力。反过来说，齿轮比愈小，车愈慢，也愈省力。

齿轮比的数值来自三个不同的数目：链饼齿数、飞轮齿数和后轮直径。以一般单车而言，车轮直径不外26吋或27吋，变化不大，也不可能时大时小。但链饼的齿数与飞轮的齿数却可以设计为可改变。就以最流行的「十波车」来说，链饼有两迭，飞轮则有五迭。5×2＝10，于是便有十种不同的组合，即所谓十波了。

明白了齿轮比与链饼、飞轮的关系，就懂得按不同的需要来改变「波檔」了。

上斜的时候，踩车宜省力，慢点也没关系，所以应该用小一点的齿轮比，即链饼的齿数宜小，飞轮的齿数宜多，也就是说，应该用「小链饼搭大飞轮」（「小拖大」）。

◆链饼与齿轮的组合
至于平路，就可以用较大的齿轮比了，链饼的齿数可以较多，飞轮的齿数可以较小，也就是说，应该用「大链饼搭小飞轮」（「大拖小」）。

除了路面的倾斜度之外，骑车者也宜按风阻和路面的平滑程度来转波，迎面风大、路面不平，都令踩车变得更费力，所以要用较小的齿轮比。

另一方面，在繁忙的马路或单车径，也不妨用较小的齿轮比，使车速较慢，较为安全。

不过，有一点不可不注意，就是不宜用大链饼配最大的飞轮，这样不但车链会扯得太紧，而且前面靠外，后面贴内，形成斜度太厉害，转动起来既不灵活，也增加耗损。

波檔的运作相当巧妙。「前波」是将链转上不同大小的链饼上，利用的是波拨，将转动中的链「拨」移位。

至于后波，就要靠波脚移出移入来调节了。波手带动波线，波脚也随而改变位置，令链移到不同的飞轮迭上。为了避免链有忽长忽短的情形，波脚附有两个小胶轮，可令车链不会忽松忽紧。

◆制动部份
制动部份的主要功能，是调节车速，如在下斜路时避免车行太快，及在需要停车时，将车速减慢，以便顺畅地停下。

单车的煞车原理十分简单，就是利用制钳将移动中的车轮夹着，所产生的摩擦力使车轮的滚动减慢，以至停止。

一个有效的制动系统，必须「敏感」，即一按制手，制钳就合上。要达到这个要求，各组合零件必须互相配合，手控制的部分（制手）和将车轮夹住的部分（制钳）固然必须保持灵活，二者之间的传递部分（制线）也应顺畅无阻。

◆导向部分
单车之所以能走，全靠后轮。前轮的作用，是导航。

当脚踏转动时，链饼、链和飞轮会带动后轮向前转，前轮便也跟着转动。

但单车的方向，全凭车头各部分控制，后轮只会跟着去。

车头的两边把手，可以顺畅地环绕着车架的前通作旋转性动作。前叉及前轮便随之而改变方向。骑车时，当右手将把手拉近身体时，前轮会转向右边，单车也就转向右边。到要转向左时，则应用左手将把手拉近。