自行车和摩托车几何形状

自行车几何参数：轴距，转向轴角，叉子偏移和轨迹

自行车和摩托车几何形状是定义特定自行车配置的关键测量（长度和角度）的集合。其中的主要是轴距，转向轴角，叉子偏移和轨道。这些参数对如何自行车手柄.

轴距

轴距是个水平的前轮和后轮的中心（或接地接触点）之间的距离。轴距是后框架长度，转向轴角和叉子偏移的函数。这与术语相似轴距用于汽车和火车。

轴距对纵向稳定性自行车，[需要澄清]以及高度质量中心合并的自行车和骑手。短自行车更适合表演轮子和停工.

转向轴角

伸缩叉宝马摩托车揭示转向轴角，也称为耙角
斩波器的示例异常大的耙子角

转向轴角称为施法者角度从垂直轴或头角从水平轴测量时。这转向轴是个轴转向机构（叉子，车把，前轮等）枢转。转向轴角通常与头管.

自行车头角

在自行车，转向轴角是从水平测量的，称为头角;90°头角将是垂直的。例如，莱蒙德[1]优惠：

  • 2007年为轨道设计的Filmore，其头角从72.5°到74°不等，具体取决于框架的尺寸
  • 2006年专为公路赛车设计的Tete de课程，其头角从71.25°到74°不等，具体取决于框架尺寸。

由于前叉悬架，现代山地自行车 - 反对公路自行车 - 倾向于具有松弛的头管角，通常约为70°，尽管它们的低至62°（取决于框架几何设置）。[2]

至少一位制造商甘蔗溪（Cane Creek）提供售后无线耳机这样可以更改头角。[3]

摩托车耙角

在摩托车，转向轴角是从垂直方向测量的，称为施法者角度，耙角， 要不就耙；[4]因此，0°耙子是垂直的。例如，Moto Guzzi[5]优惠：

  • 2007年Breva V 1100，耙子为25°30'（25.5度）
  • 2007年内华达州经典750，耙子为27.5°

叉子偏移

这叉子偏移是个垂直从转向轴到前轮中心的距离。

在自行车，叉子偏移也称为叉耙。公路赛车自行车叉具有40-50毫米（1.6–2.0英寸）的偏移。[6]

可以通过弯曲叉子，在其下端添加一个垂直的选项卡来实现偏移，从而抵消叉子冠的前叉叶片插座，或者以与转向管的角度将叉子安装到冠上。具有曲线的叉子的开发归因于乔治·辛格.[7]

在摩托车带有望远镜叉管，分叉偏移可以由任何一个抵消在里面三树，添加一个三树耙[8]（通常以0度测量）将它们安装到三树或两者的组合中时到叉管。[9]其他少的人摩托车叉，例如尾随链接或领先的链接叉，可以通过链接臂的长度实现。

叉长

叉子的长度平行于从下叉冠轴承到轴心中心的转向管。[10]

踪迹

图显示了减小头管角，叉子偏移或小径上的车轮尺寸（直径）的效果。
也可以看看：施法者角§踪迹或尾

踪迹是个水平的距前轮接触地面到达的地方的距离转向轴相交地面。考虑测量积极的如果前轮接地接触点在后面（朝向自行车的后部），则转向轴与地面的交点。大多数自行车都有积极的踪迹，尽管有一些两质滑冰自行车和Python Lowracer，具有负面的踪迹。[11]

小径通常被认为是自行车处理特性的重要决定因素，[12][13]有时会在自行车制造商的几何形状数据中列出。威尔逊和Papodopoulos认为机械步道可能是一个更重要和信息丰富的变量，[14]尽管两种表达式几乎都描述了几乎同一件事。

步道是转向轴角，叉子偏移和车轮尺寸的函数。他们的关系可以通过此公式描述：[15]

和

在哪里是车轮半径，是从水平测量的自行车头角，是从垂直方向测量的摩托车耙角吗？是叉子偏移。可以通过增加车轮尺寸，降低或松弛头角或减小轨道来增加步道叉子偏移。随着叉子偏移的增加或车轮直径的减小，步道随着头角的增加而减小（变陡）。

摩托车手倾向于谈论与耙角。耙角越大，步道越大。请注意，在自行车上，随着耙角的增加，头角会减小。

随着自行车的倾斜或弯曲，步道可能会有所不同。在传统几何形状的情况下，随着自行车倾斜并朝着倾斜的方向倾斜时，步道会减小（轴距在地面接触点而非集线器之间的距离增加）下降（轴距会增加）。[16]例如，随着悬架的激活，TRAIL也可以因制动而有所不同。由于伸缩叉压缩负载转移在制动过程中，步道和轴距都减小。[17][自出版的来源？]至少一辆摩托车，Motoczysz C1，具有可调径的叉子，从89到101毫米[3.50至3.98英寸]。[18]

机械步道

机械步道是个垂直之间的距离转向轴以及前轮和地面之间的接触点。[19]也可以称为正常步道.[20]在每种情况下，其值等于跟踪表达式中的分子。

， 和

尽管对自行车转向的科学理解仍然不完整，但[14]机械步道无疑是确定自行车的处理特性的最重要变量之一。零踪迹可能会带来一些优势：[21]

  • 消除了风力压力中心位置的影响
  • 消除了车轮拖失板效果（见下文）

如果机械步道较低，则熟练和警觉的骑手可能具有更多的路径控制，而较高的小径则可以使自行车更容易骑自行车“无手”，从而更加主观稳定。

车轮翻牌

车轮翻牌是指转向行为，其中自行车或摩托车在车把旋转时前轮“翻转”而倾向于转弯。车轮拖失板是由自行车或摩托车前端的降低引起的，因为车把从“直线”位置旋转。这种降低现像是根据以下方程式发生的：

在哪里：

=“车轮翻板因子”，当车把从直线前方的位置旋转到距离直径90度的位置时，前轮轴的中心降低了降低的距离
=步道
=头角

由于车轮插脚涉及自行车或摩托车的前端的降低，因此由于重力引起的力会导致车把旋转，以继续旋转速度的增加，并且在车把上没有其他骑手输入。车把后，骑手需要将扭矩施加到车把上，以使它们恢复到直线前方的位置，并将自行车或摩托车的前端恢复到原始高度。[22]前轮的旋转惯性将减少轮插曲效果的严重程度，因为它会导致启动或加速更改前轮方向所需的相对扭矩。

根据上面列出的方程式，增加步道和/或减小头角将增加自行车或摩托车上的车轮拖失系，这将增加将车把带回直线前方的扭矩，并增加车辆的趋势突然偏离曲线线。同样，通过增加车辆，骑手和货物的质量或通过更改重量比以移动质量向前的中心，可以增加车辆的质量来增加车辆的前轮承受的重量，这会增加车轮翻牌效应的严重程度。通过提高车辆速度和车轮的旋转速度来增加前轮的旋转惯性，将倾向于应对轮插曲的效果。

通常认为一定数量的轮插槽是可取的。自行车季刊杂志指出：“一辆车轮拖失板太少的自行车对车把输入的反应将迟钝。一辆带轮过多的自行车会以低速和中等速度转向其线路。”[23]

修改

可以修改或更换叉子，从而改变自行车的几何形状。

更改叉长

增加叉子的长度，例如，通过从刚性切换到悬浮液，擡起自行车的前部，从而减小其头角。[10]延长叉子会对摩托车的耙子产生相反的影响，因为耙rake是在相反方向上测量的。

经验法则是叉长的10毫米变化可在转向轴角度变化半度。

更改叉子偏移

增加叉子的偏移会减少步道，如果通过弯曲而不延长叶片在现有叉上执行，则缩短了叉子。[24]

法律要求

的状态北达科他州（美国）对“摩托车在公共高速公路上的制造，销售和安全运行”的耙子和步道的最低要求和最大要求。[25]

“ 4.除三轮摩托车外，所有摩托车必须符合与前轮几何形状关系的以下规格：

最大：耙子：45度；步道：14英寸[35.56厘米]阳性
最低：耙子：20度；步道：2英寸[5.08厘米]阳性

制造商的规格必须包括每种摩托车或一类摩托车的特定耙子和步道，董事必须由根据第28-32章采用的规则来定义“耙子”和“ trail”。”

其他方面

有关几何学的其他方面，例如人体工程学或预期用途，请参见自行车框架文章。为了摩托车另一个主要的几何参数是座椅高度和相对脚钉和车把放置。

也可以看看

参考

  1. ^“莱蒙德赛车循环”。 2006年原本的2006年8月4日。检索8月8日2006.
  2. ^保罗·阿斯顿（2015年9月28日）。“第一次骑行：尼古拉Mojo Geometron”。粉红色自行车。检索2月26日2017.几何元素详细信息：62–63.5°头角，取决于冲击和叉长。
  3. ^马特·帕科查（Matt Pacocha）（2011年12月23日）。“甘蔗溪角评论”。 Bikeradar。检索4月14日2013.
  4. ^骑手撰稿人（2009年6月30日）。“悬架和了解摩托车耙和越野”。骑手杂志。检索12月14日2013.耙子是框架的转向头的角度，从垂直方向倾斜{{}}：|author=有通用名称（帮助）
  5. ^“ Moto Guzzi USA”。 2006年原本的2006年12月12日。检索12月11日2006.
  6. ^“自行车处理的几何形状”。 Calfee设计。检索4月6日2011.
  7. ^凯文·阿特金森（Kevin Atkinson）（2013）。歌手的故事：汽车，商用车，自行车和摩托车。 Veloce Publishing Ltd。检索12月14日2013.弯曲的自行车前叉是乔治·辛格（George Singer）的专利，但仍在使用。
  8. ^“ Rake＆Trail计算器”。 RB赛车。检索12月14日2013.
  9. ^Hornsby，Andy（2006）。“回到学校”。存档原本的2005年4月4日。检索12月12日2006.
  10. ^一个b林纳德，达蒙（1996）。“叉长”.存档从2007年10月26日的原始。检索10月18日2007.
  11. ^“框架几何形状”.存档从2011年4月20日的原始。检索4月7日2011.
  12. ^乔什·普特南（Josh Putnam）。“转向几何：什么是步道？”.存档从2011年4月30日的原始。检索4月7日2011.
  13. ^“自行车几何和处理的介绍”.C.H.U.N.K. 666.存档从2011年4月30日的原始。检索4月7日2011.
  14. ^一个b惠特，弗兰克·R。吉姆·帕帕多普洛斯（Jim Papadopoulos）（1982）。“第8章”。骑自行车科学（第三版）。麻省理工学院。ISBN 0-262-73154-1.
  15. ^Putnam，Josh（2006）。“转向几何：什么是步道？”。检索8月8日2006.
  16. ^Cossalter，Vittore（2006）。“小径”。存档原本的2006年5月10日。检索12月14日2006.
  17. ^Cossalter，Vittore（2006）。摩托车动力学（第二版）。 lulu.com。 p。 234。ISBN 978-1-4303-0861-4.[自出版的来源]
  18. ^“ Motoczysz”。 2006年原本的2006年12月1日。检索12月14日2006.
  19. ^托尼·富莱（Tony Foale）（2006）。摩托车处理和底盘设计：艺术与科学。 p。 3-1。ISBN 9788493328634。检索10月18日2013.与该轴成直角测量的地面接触贴片与转向轴之间的距离。SAE将[这]称为“机械径迹”
  20. ^Vittore Cossalter（2006）。摩托车动力学。 p。 32。ISBN 9781430308614。检索10月18日2013.正常步道是前接触点和转向头轴之间的垂直距离
  21. ^沃特金斯（Gregory K.）“完全盖好的单轨人类动力车辆的动态稳定性”（PDF）。存档原本的（PDF）2006年7月17日。检索8月23日2006.
  22. ^Foale，Tony（2002）。摩托车处理和底盘设计。 Tony Foale Designs。第3–11页。ISBN 84-933286-1-8。检索6月3日2010.
  23. ^“自行车季刊 - 词汇表”.自行车季刊。检索8月29日2021.
  24. ^Matchak，Tom（2006）。“叉重新旋转和头角变化”（PDF）.存档（PDF）从2008年5月17日的原始。检索5月30日2008.
  25. ^“第39-27章摩托车设备”（PDF）。 2006。检索12月14日2006.

外部链接