赛车飞轮齿片数及齿数的确定

热心网友：关于自行车齿轮比和RPM利用的对话转 （本人平时从网上收集） (1)单车演变历史里的『齿轮比』　　谢：林副校长，今天的话题，是运动医学讲座系列；如何掌握适量运动的第3讲，利用「齿轮比及RPM回转数」来达成适量运动的目的。你对变速系统最为了解，所以特地请您来谈谈。　　林：要谈齿轮比，应该从单车的演变历史谈起。大家都知道，所谓的第一台自行车，大家公认，是在1790年间，法国伯爵所创造的(图1)，用脚踢地而行。1870年演变成前轮驱动，日本称达摩式自行车，而我们则直称「大小轮」)(图2)，前轮直径有2公尺之大。行车速度极快，可是非常的不安全。试想自2公尺的高处摔下来会怎么样？于是在1885年，有所谓「安全自行车」前后轮一样大(图3)，用脚踩动大齿盘，以链条驱动后飞轮的现代雏型车就出现了。对！自行车：就是一部驱动演变的历史。从「脚踢地而行」，演变成「踩前轮」的驱动，再演变成「链条驱动后飞轮」的方式。　　谢：哦！开始引导进入今天的主题。　　林：先从自行车的演变来说明「齿轮比」是什么？法国伯爵所乘坐的，是用脚踢地的，没有齿轮比。演变成大小轮时，直接踩动前轮，也没有齿轮比。当前后轮一样大的安全自行车，用脚踩动前面的大齿盘，以链条驱动齿轮的现代雏型车，就出现了齿轮比的优势来。譬如说：前面大齿盘48T，带动后面的齿轮16T，就是1:3的齿轮比，当踩动前面大齿盘FRONT WHEEL转动一圈时，后面的齿轮就要转动3圈的意思。说简单一点；利用齿轮比来倍增、加快行车速度。前轮驱动的大小轮，轮径2公尺x 圆周率3.1416=圆周6.28公尺，当您奋力踩一圈时，哇！大小轮的古典车，就要前进6.28公尺！可是如果您骑有齿轮比的单车，700 x 23C的车轮直径是0.7公尺x 圆周率3.1416= 2.2公尺X (齿轮比4.4= 前53/后12) = 9.68 公尺！利用齿轮比，就可以有更佳的效果，快又安全。　　谢：好快！不过踩起来会很重！　　林：我想请校长，就20几年前担任自由车协会常务理事期间，训练自由车选手的经验，来说明齿轮比的应用，会更清楚些。　　谢：一位年轻的国手，除了它本身的努力及先天的条件之外，通常他们的外围及背后都有许多无名的支持者，才能出头。当年几位年轻的国手，不敢说是我们训练出来的，不过曾住在"我家" 集中特训过的选手；有在洛城奥运一举成名，现任元智大学讲师的李福祥先生。在哥斯达黎加国际邀请赛里一摔成名，现任自由车协会总干事的李开志先生。自由车比赛工作室的黄金宏先生以及曾是一世之雄的李诗宾先生、邓锦基先生、黄志煌先生、蔡超常先生、吴泽民先生…. 等等选手。　　(2) 齿轮比与自由车选手夺标的关系　　林：的确，应用齿轮比与自由车的场地选手能否夺标有直接并且绝对的关系。这一点，请校长说明选手应如何运用齿轮比来夺标。　　谢：自由车运动是一种体力、毅力与智慧并重的战争。举个例子来说明；如何应用齿轮比来夺标，就是一种智能战之一。一千公尺的个人计时赛TIME TRIAL (图4)，在全长一千公尺的跑道上，一个人奋力前进，以时间最短的人为夺标。当年全盛时期的李福祥选手，他在1983年，美国科罗拉多举行世界杯赛里，所创下当年全国1000公尺计时赛记录：1分07秒798。全长一千公尺，除以车轮的圆周，(1000公尺÷2.2M =454.5转)就会得到车轮要转454.5次，也就是不管您的快慢，您的轮子一定要转454.5次，才能跑完全长1000公尺。所以，加快回转RPM或加重齿轮比，才有创造佳绩的可能。　　通常，基本体能的「间歇训练」之外，训练快速回转提高RPM再逐渐加重齿轮比，就是自由车选手训练的不二法门。我不想在此着墨太多，花太多时间在介绍选手是怎么训练的。不过，我们愿意再一次提醒单车的爱好者，「训练快速回转，提高RPM，才是首要的自我训练。」训练快速回转，对于膝盖不但没有负担，更有减肥精肉的功能，尤其是提高心肺功能的唯一途径。　　(3) 提高心肺功能的最佳见证　　林：最近您不是在新竹功学社KHS单车总经销大富国所举办的12寮(峨嵋湖、大埔水库)往复48km的活动担任总领队：其中一位被尊称「老仙」年龄68岁的猛将吕玉珍先生。据说他在3年前开始骑车，没有想到却骑出『健康』，把跟随30多年的<灰龟>摔掉。　　谢：对对。「他就是骑单车，提高心肺功能的最佳见证。」 技术 7自行车运动力学转 （本人平时从网上收集）　　自行车运动力学　　自行车运动是半机械化运动项目。教练员和运动员应掌握一定的机械原理和力学知识，有效地利用传动速比，合理掌握运动强度，巧妙地节省体能消耗，从而以充沛的体力，进行优质高效的科学训练。　　自行车传动　　自行车是传动式机械，它的传动装置包括：主动齿轮（通称轮盘）、被动齿轮（通称飞轮）、链条及变速器等。　　齿轮比与传动比关系着自行车的使用效率，教练员和运动员应该懂得并掌握这些数据的计算与应用。　　齿轮比:主动轮对被动轮的齿数之比为齿轮比。如果两个齿轮的齿数相同，那末踏蹬一周。两个齿轮和后轮都各旋转一周。假如主动齿轮的齿数大于被动齿轮的齿数，那么每踏蹬一周，被动齿轮转的圈数就大于一周多，速度加大。因此，齿轮比与主动轮的齿数成正比，与被动齿轮的齿数成反比。以g代表齿轮比，C代表主动齿轮的齿数，F代表被动齿轮的齿数，它们之间的关系用公式表示，即：　　g=c/f　　例如：赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿，代入公式即可求出齿轮比为:　　g=c/f=49/14=3.5　　也就是说蹬踏轮盘一周，飞轮转三周半。　　传动比（传动系数）：齿轮比乘以后圈直径，即为传动比。以D代表传动比，b代表后圈直径，它们之间关系用公式表示，即：　　d=c/f×b=gb　　由此可见，齿轮比确定之后，传动比是与后圈直径成正比的。　　例如：轮盘为49齿，飞轮为14齿，后圈直径为27时（一般习惯用英时），代人公式即可求出传动比：　　D=C/F×b=49/14×27 = 3.5×27＝ 94．5　　传动行程，每踏蹬一周，车子向前运动的距离则为传动行程，也叫速比行程。其计算方法是传动比乘以圆周率。以 M代表传动行程，π;代表圆周率（此为常数，π＝3．14），它们之间关系用公式来表示。即：　　M=De=C/F×b×π　　自行车后轮直径的计量一般习惯用英制表示，而行程计算一般习惯用公制，因此在计算中需要把英制换算为公制。一英时=2．54CM，用K来代表，即：K＝2．54CM。代入公 式，即： M=G/F×B×π×k　　例如，赛车轮盘为49齿，飞轮为14齿,后轮真径为主教黄时，求它行程距离时,代人公式： M=C/F×b×π×k =49/14×27×3.14×2.54 =754CM　　以上数据是自行车每踏蹬一周，车子向前行进行745cm, 即 7．54m。　　速度计算　　自行车运动员在训练和比赛时骑行的距离不等，速度不同，为了便于教练员训练水平，正确安排运动量和运动强度，需要在很短时间内，计算出运动员的平均速度（公里/小时）。一般以V代表速度，S代表距离，T代表时间，它们之间的关系为：　　V=S/T　　S=V×T　　T=S/V　　例如：骑行距离为50公里，成绩是90分钟，平均时速则为：　　V=S/T=50公里/90分钟×60分钟=33.33公里/小时　　空气阻力　　车子向前进,必须借助于一定的力量。运动员每踏蹬一的力量，叫前进力，也叫向前推力。前进力与用力、传动比、曲柄（即中轴到脚蹬的连杆）长以Y代表前进力，q代表踏蹬力量，I代表曲柄长度，D代表传动比，它们之间的关系用公式表示则为 Y＝Q×I/D。　　前进力（Y）与踏蹬力量（q），曲柄长度（I）成正比,与传动系数（D）则成反比。例如：传动系数为94．5，曲柄长度为7英时，踏蹬力量为25公斤，前进力则为：Y=Q×I/D=25×7/94.5=1.85公斤　　人们骑着自行车向前进时，即使在无风天也会感到有风从耳边飞过，速度越快人感觉到的风力越大，阻碍前进的效果越明显。因为人们不是在真空中骑行，而是四周始终被空气包围着。从物理学观点来讲。人骑车行进时，人和车给前方空气以挤压力，而空气给人和车以反作用力，即空气阻力。经过测量，风速在40公里/时的情况下，垂直于风向每平方米面积受到的压力为11公斤。不论风速40公里／时或是以每小时40公里的速度骑行时，它们垂直于风向的每平方米面积上所受到的空气压力都是11公斤。自行车运动员在训练和比赛中，都会感到在前面领骑要比在后面跟随别人费力气、在前面领骑者，首先突破空气的包围，身后局部压力减低，高压空气向低压处流动，产生气体涡流，涡流向前运动产生一定的冲击力，跟随在后面骑车的人可借助涡流向前的冲击力前进就能省力气。而且跟随领骑者越近越省力。领骑者骑行速度越快，涡流何前冲击的力量就越大，跟随者合理地借甩涡流的冲击力。就可以相对地减少自己的体力消耗，保存实力，赢得胜利。因此，在平时训练中应注意辨别风速、风向及尾随技术的训练.　　人们骑车向前进时，必须突破空气阻力，这就需要力量。不同风级所产生的风速，和垂直风向每平方米所受到的压力均不相同，只有克服这些因素，车子才能向前行驶。如：无风骑行时受风面积为0。5平方米，自行车前进速度为每小时40公里，空气对人们的压力为5．5公斤。因此，人们必须用大于5．5公斤的前进力才能使车子前进。当运动员以自己全部体重在踏蹬点上，那么所产生的前进力是多大呢（暂不计算车子磨擦部分所消耗的力量）？例如：一运动员体重70公斤，自行车曲柄长度7时，速比为94.5，所产生的前进力是：Y=Q×I/D=70×7/94.5=5.19公斤。前进力是5.19公斤，遇到六级风的阻力是0.5平方米为5.5公斤， 运动员使用全部力量车子前讲力才右5.19公斤/0.5平方米 仍小于六级风的阻力。所以，在六级风的情况下运用94.5的传动系数的运动员是很难骑车前进的。就必须改变传动系数。　　风级表　　风级 风名 风速米/秒 风速公里/时 在垂直于风向的每平方米上所受到的压力kg　　1 软风 1 4 0.1　　2 轻风 2.5 9 0.5　　3 微风 4.5 16 2　　4 和风 6.5 23 4　　5 清风 8.5 31 6　　6 强风 11 40 11　　7 疾风 14 50 17　　8 大风 17 60 25　　9 烈风 20 72 36　　10 狂风 23 84 47　　11 暴风 27 97 64　　12 飓风 29以上 105以上 74以上