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自行车变速的原理-自行车变速工作原理

大家好,我是来聊聊脚踏车变速原理的老张。
实际上讲这个,咱就不拿严肃的教科书味儿了,就咱俩在车棚里唠嗑儿,把齿轮那层皮肉剥开了说,听明白了没? 别一听“变速”就当作是个啥高科技锁死的机械,实际上这玩意儿在目前的变速车上早就“离家出走了”。咱把工夫轴往前拨一拨,到了 2018 年,大量专业车手还在用那种老式的“前拨拨三档、后拨拨两档”的机械装置。
那时候想换档,得让师傅用工具一颗一颗怼齿轮,还得小心别让齿轮崩出来。咱目前的车,哪怕是一台几百块的入门款,只要你把线转一下,档位也能自动切换,这速度直接能跑到时速 80 多。 这全靠一个叫 D 档的。
这是一个“丹尼”(D'angle)开关,它是个小开关,像家里的总闸一样。找到它,你动一根线,D 档就得随之跳动。
这个 D 档就是变速系统的“灵魂”。
那会儿那老式的机械变速,前后拨都在管住它,线转那会儿,齿轮就跟着动。目前不中了,D 档一般只在前拨里,要么在前后拨,但大多数车是前后拨都有。
这 D 档开关那个位置,老车是个大旋钮,像个大舵轮,目前大多变成了个小按钮,按上去就自动识别了。
这玩意儿实际上就是给链条和齿轮之间加了个“中介”。 为啥加了中介总好使?出于链条跟齿轮之间没有摩擦力,直接咬合好办打滑。懂点物理的同学肯定知道,摩擦力越大,劲儿传得越慢。D 档就是为了让链条在高速旋转的时候,不会出于打滑而损失力量。 咱来看看数据。老式的那种机械变速,前拨三个档位,后拨两个档位,组合起来是六个档。每个档位之间切换,前后拨得与此同时动,机械结构要是配合得好,加速度才够用。但目前的 D 档,前后拨得动作彻底一样。
既然前后拨动作一样,那后拨就不会出于换挡而吃劲了。结局就是,你换个档,前后拨的动作幅度根本都一样,但效果却不一样。
这就是 D 档的神奇之处。 想象一下,你平时骑路坡,速度得慢一点,给后拨送点力,略微大点,车头抬起来,爬坡就顺手了。
这时候前拨也与此同时送了点力,但出便 D 档的功能,它只对后拨“负责”,前拨实际上是在“帮忙”维持链条的转动速度,而不是直接换档。
这就好比你在开车,油门踩一脚,车就提速了,你不用去管手刹是不是松了,出于 D 档自动帮你稳住转速。 到了下坡,要么你想加速的时候,你给前拨送点力。
这时候后拨也与此同时动了,但出于 D 档的存有,后拨受到的阻力小,故此更好办加速。前拨别看也受力,但它没有直接去咬合齿轮,故此它只是在供给动力,而不是在“换档”。
这就是 D 档的逻辑,它把链条转动的动力,通过 D 档这个“中介”,分配给了前后拨。 大量人问,既然前后拨动作一样,为啥还要分前拨和后拨?这就涉及到传动比的难题了。变速的原理,核心就是为了转变传动比。传动比就是:后轮转一圈,前轮转多少圈,要么反过来。 在机械变速里,前后拨各自管住自己的档位,这实际上是在调节传动比。你后拨换一档,后链条长度变长,前拨不变,那就是后牵不动前转多,前面的动力就耗尽了。
这时候要是你再给前拨加力,前拨就往前冲,正好咬合上新的齿轮。 目前的 D 档把前后拨的档位合并了,但功能不一样。前拨的档位拍板了链条在多大速度下能转,这个跟前轮转的圈数相关。后拨的档位拍板了后轮转多圈,跟后链轮相关。D 档就是这两个范围的交集。 举个例子,假设你目前骑在平地上,给后拨一个档位,链条转得快了。
这时候前拨也动了,但前拨只是配合后拨一起转,前轮还在原地。
要是你再给前拨一个档位,前拨就咬合上新的齿轮,这时候后拨也动了,但后拨只是配合前拨一起转。 这就好比你在拉车,那会儿你俩手都用力,最终只有一方能拉动车。目前有了 D 档,你俩手劲一样,但分工明确。前拨负责稳住链条的速度,后拨负责磨蹭后轮。
这样,你只需求微调一个拨簧,就能让车跑得更高,要么更稳。 并且 D 档还能配合骑行姿势。当你加速时,前拨的拨簧被向上顶,链条就带动前拨转,这时候后拨也跟着转,但后拨的拨簧没被顶,所赶明儿拨转得慢。
这时候你就像是被套在了一个“快轮”上。
这就像你在开车,前档速经过 100 转时,后拨还在 50 转。
这时候你给前拨加力,前拨转得飞快,后拨也转得飞快,但后拨的阻力小,所赶明儿轮转得特别快。 到了低速,比如你只是慢慢挪动,前拨转得慢,后拨也转得慢。
这时候你要是给后拨加力,后拨转得快,前拨也转得快。
这时候前拨的拨簧被顶了,链条带动前拨转,前轮就转起来了。 这就是 D 档的核心逻辑,它把链条的转动,通过前拨和后拨上的拨簧,自动调节了前后轮的转速。 故此,当你发现车子突然加速了,要么上坡变得特别省事,挺可能 D 档就帮你自动调节好了。你不用去管它,它默认定前后拨与此同时转动。你只需求确保链条没有打滑,拨簧没有卡死,D 档就能让你的车子做得更漂亮。 最终总结一下,脚踏车的变速原理,实际上就是靠 D 档这个小小的开关,让前后拨在换挡时能保持同步,与此同时利用链条和齿轮之间的摩擦力差,来调整前后轮的转速比。
那会儿是前后拨各自管住传动比,目前 D 档让它们分工搭伙,前拨稳住速度,后拨磨蹭后轮。
只要拨动一根线,你的车子就能随心所欲地爬坡、加速、下坡,简直就不输那些大车了。
这实际上就是变速原理最朴素的模样,哪儿都有,就看你转得对不对,线是不是按对号入座了。希望这个解释能让你彻底明白“变速”到底是啥,别再把那老式的机械结构当成宝贝了,毕竟目前的 D 档,才是王道。
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