自行车齿比/增益比

对比计算

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齿比、增益比与发展距离是如何计算的

增益比是一项考虑了车轮尺寸和曲柄长度的自行车传动系统数据,使其可以在完全不同的自行车之间直接比较。 输入您的牙盘、飞轮、车轮直径和曲柄长度,即可求出增益比,同时还会得到更简单的齿比和更直观的发展距离。

需要考虑的关键因素

  • 更高的增益比意味着更“高”的档位——每一次蹬踏行进的距离更远,但每一次蹬踏也更费力。 较低的增益比更容易蹬踏(适合爬坡),但每转一圈行进的距离更短;较高的增益比每转一圈行进的距离更远,但需要更大的力量才能转动,尤其是在起步或爬坡时。
  • 多速传动系统有一系列增益比,而不只是一个。 一辆配有多个牙盘和飞轮的自行车,每种组合都有不同的增益比——请分别计算最低(最轻松,适合爬坡)和最高(最费力,适合下坡或冲刺)组合,以了解您自行车的完整可用范围。
  • 曲柄长度对增益比的影响,和车轮尺寸或齿比一样大。 更长的曲柄在相同齿比下能提供更大的机械杠杆作用,这正是增益比(不同于普通齿比)在计算中纳入曲柄长度的原因——两辆齿比相同但曲柄长度不同的自行车,会有不同的增益比。
  • 发展距离(Development)是与实际速度对比时更直观的数值。 由于发展距离直接以距离表示(自行车每转一圈蹬踏所行进的距离),在实际场景中往往比抽象的增益比数字更容易理解,尤其是在为特定路线或地形规划齿比时。

如何解读结果

增益比数值只有在与大致的蹬踏轻重区间对照时才有意义:

  • 约低于3 —— 非常轻松、“转速快”的档位,适合陡坡或负载沉重的旅行自行车,蹬踏几乎不费力,但每一次蹬踏只能让车前进很短的距离。
  • 约4至6 —— 大多数日常公路车、混合车和砾石车在平坦到略有起伏地形巡航时的常见齿比范围——每次蹬踏的行进距离足以维持合理的速度,又不至于过分费力。
  • 约高于7 —— 用于平地快速骑行或冲刺的“重”档位,每次蹬踏能覆盖很远的距离,但转动起来需要真正的力量,尤其是从静止起步时。

这些区间只是大致的参考,并非严格界限——骑行者的力量、偏好的踏频以及地形,都会影响某个数值实际感觉起来是否舒适。

常见错误

  • 在不同自行车之间比较普通齿比。 相同的齿比(牙盘齿数除以飞轮齿数)在配备大号公路车轮的自行车上,和在小轮径折叠车上,蹬踏感受完全不同,因为普通齿比本身完全忽略了车轮尺寸和曲柄长度——只要自行车本身不同,就应该始终比较增益比或发展距离,而不是普通齿比。
  • 假设轮胎规格标签就等于实际滚动直径。 即使轮圈尺寸相同,轮胎宽度和胎纹高度也会改变车轮的实际滚动直径——同一轮圈上更宽、体积更大的轮胎每转一圈行进的距离会比窄轮胎更远,因此测量实际外径(见下方常见问题)比直接套用表格数值得到的增益比更准确。
  • 忘记曲柄长度也会改变数值。 即使牙盘和飞轮完全相同,更换更长或更短的曲柄也会改变增益比——在比较两辆不同自行车配置的“相同齿比”时,骑行者有时会忽略这一因素。

公式

增益比=牙盘齿数飞轮齿数×车轮半径曲柄长度\text{增益比} = \frac{\text{牙盘齿数}}{\text{飞轮齿数}} \times \frac{\text{车轮半径}}{\text{曲柄长度}}

计算示例

  1. 50÷14×(350÷172.5)=7.2550 \div 14 \times (350 \div 172.5) = 7.25

值得了解

Sheldon Brown 自己给出的参考例子说明了为什么应该比较增益比而不是普通齿比:一辆公路车(170mm曲柄、680mm车轮直径)53齿牙盘配19齿飞轮的组合,增益比约为5.58;而一辆山地车(26英寸车轮、更短的曲柄)46齿牙盘配16齿飞轮的组合,增益比约为5.54——尽管齿比数字、车轮尺寸和曲柄长度完全不同,两者却几乎相同。这正是增益比的意义所在:两辆蹬踏“感觉”相同的自行车,一旦把车轮尺寸和曲柄长度考虑进去,它们的牙盘/飞轮数字可能相差很大。

来源: Sheldon Brown:增益比.

常见问题

齿比和增益比有什么区别?

齿比(牙盘齿数÷飞轮齿数)完全忽略了车轮尺寸和曲柄长度,因此无法在不同自行车之间公平比较。增益比则同时考虑了车轮尺寸和曲柄长度,使其可以在不同自行车之间直接比较。

骑行中的“发展量”是什么?

发展量是踏板转动一整圈时自行车实际前进的距离——这是一个有用的数字,能帮助您以实际距离理解某个档位是“高”还是“低”。

曲柄长度真的会影响档位的骑行感受吗?

会——曲柄越长,在相同齿比下能提供的机械杠杆作用越大,这正是增益比的计算中要纳入曲柄长度的原因(普通齿比则忽略了这一点)。两辆牙盘/飞轮齿比完全相同、但曲柄长度不同的自行车,增益比会不同,骑行感受也会不同。

我需要为自行车的每一个档位都计算增益比吗?

最有用的做法是检查您的传动系统所提供的最低(最轻松)和最高(最费力)齿比组合,因为它们决定了您自行车整个可用范围——从最轻松的爬坡档到最快的下坡或冲刺档。检查中间的每一种组合是可选的,主要用于微调档位间隔。

如何测量车轮的实际直径,而不是根据轮胎规格标签来猜测?

在轮胎和地面接触的位置各做一个标记,然后将自行车沿直线推行,让车轮正好转一整圈(直到标记再次接触地面),并测量所走过的距离——这就是车轮的周长。将其除以圆周率(约3.14159)即可得到实际直径。这种“滚动测量”法比直接套用表格数值更准确,因为即使轮圈尺寸相同,轮胎宽度和胎纹高度也会改变实际滚动直径。

如果我不知道自己的曲柄长度,应该使用多长?

大多数曲柄都在曲柄臂内侧、靠近脚踏安装处刻印或印有长度标记。如果找不到任何标记,170毫米和172.5毫米是成人公路车、混合车和砾石车最常见的曲柄长度,因此在确认准确数值之前,选用其中之一作为合理的估计值即可。

为什么增益比使用车轮半径,而发展距离使用整个车轮周长?

增益比比较的是自行车前进的距离与您的脚沿自身踏板圆周移动的距离——相对于车轮而言,一次蹬踏只扫过该圆周的半圈,这正是公式使用车轮半径(而不是整个直径)的原因。而发展距离则单纯是蹬踏一整圈时实际在地面上前进的距离,因此使用的是车轮的整个周长。

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