自行车和摩托车几何形状

自行车几何参数:轴距,转向轴角,叉子偏移和步道

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值(长度和角度)的集合。其中的主要是轴距,转向轴角,叉子偏移和步道。这些参数对自行车的处理方式有重大影响。

轴距

轴距是前轮和后轮的中心(或接地接触点)之间的水平距离。轴距是后框架长度,转向轴角和叉子偏移的函数。它类似于用于汽车和火车的轴承术语。

轴距对自行车的纵向稳定性以及组合自行车和骑手的质量中心的高度有重大影响。短自行车更适合于表演轮子停车菜

转向轴角

宝马摩托车上的伸缩叉揭示了转向轴角,也称为耙角
斩波器的示例异常大的耙子角

当从垂直轴或水平测量时,将转向轴角称为施法角转向轴是转向机构(叉,车把,前轮等)枢轴的。转向轴角通常与头管的角度匹配。

自行车头角

自行车中,转向轴角从水平面测量并称为头角。 90°头角将是垂直的。例如,Lemond提供:

  • 2007年为轨道设计的电影座,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,现代的山地自行车(与道路自行车相对)倾向于具有宽松的头管角,通常约为70°,尽管它们的低至62°(取决于框架的几何形状设置)。

至少有一个制造商甘蔗溪(Cane Creek)提供了一个无螺纹耳机,可更改头角。

摩托车耙角

摩托车中,转向轴角是根据垂直角度测量的,称为脚轮角耙角耙子。因此,0°耙子是垂直的。例如,Moto Guzzi提供:

  • 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

叉子偏移是从转向轴到前轮中心的垂直距离。

自行车中,叉子偏移也称为叉耙。公路赛车叉的偏移量为40-50毫米(1.6-2.0英寸)。

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。具有曲线的叉子的发展归因于乔治·辛格

在带有望远镜叉管摩托车中,可以通过三棵树中的偏移来实现叉子偏移他们俩。其他较不常见的摩托车叉,例如尾随链接或领先的链接叉,可以被链路臂的长度实现。

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。

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。
动画显示叉子偏移进化,以尊重转向角度的变化时尊重给定的轨迹。
当叉子以恒定的转向角度变化时,动画显示了步道的演变。

步道是从前轮接触地面到方向轴相交地面的水平距离。如果前轮接地接触点在后面(朝向自行车的后部),则认为测量值是阳性的。大多数自行车都有积极的轨道,尽管有几个,例如两质冰鞋的自行车和Python Lowracer,它们都具有负面的踪迹。

通常将步道视为自行车处理特性的重要决定因素,有时在自行车制造商的几何形状数据中列出。威尔逊(Wilson)和帕普多普洛斯(Papodopoulos)认为,机械跟踪可能是一个更重要和信息性的变量,尽管两种表达式几乎都描述了几乎相同的东西。

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:

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,并且是叉子偏移。可以通过增加车轮尺寸,减小或松弛头角或减小叉子偏移来增加步道。随着叉子偏移的增加或车轮直径减小,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有关的踪迹。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头,步道可能会有所不同。在传统几何形状的情况下,随着自行车朝着倾斜的方向倾斜和倾斜,步道会减小(轴距在测量地面接触点而不是集线器之间的距离)下降(轴距会增加)。例如,随着悬浮液的激活,TRAIL也可以因制动而有所不同。由于在制动过程中由于负载转移而压缩瞭望远镜叉,因此步道和轴距都会减小。至少一辆摩托车C1的摩托车具有可调节步道的叉子,从89到101毫米[3.50至3.98英寸]。

机械步道

机械步道转向轴与前轮和地面之间的接触点之间的垂直距离。它也可以称为正常步道。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,但我们对相互依存的动态复杂性有很好的总体理解。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:

  • 消除了风力的压力中心位置的影响
  • 消除了轮插型效果(见下文)

如果机械步道较低,则熟练和警报的骑手可能会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。

轮插型

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。车轮拖失板是由车把旋转从“笔直的前方”位置旋转时的自行车或摩托车的前端引起的。这种降低现像是根据以下等式发生的:

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线直线90度的位置时,前轮轴的中心降低了降低的距离
=步道
=头角

由于车轮拖失型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倾向于导致车把旋转,以继续旋转速度的增加,并且在车把上没有其他骑手输入。车把转动后,骑手需要在车把上施加扭矩,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。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。

根据上面列出的等式,增加步道和/或减小头角将增加自行车或摩托车上的车轮触发因子,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转向曲线的线。同样,通过增加车辆,骑手和货物的质量,或通过改变重量比以移动质量向前的重量比,增加了车辆前轮承担的重量,将增加车轮翻牌效应的严重性。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,将倾向于应对轮插板的效果。

通常认为一定数量的车轮拖失板是可取的。自行车季度杂志指出:“一辆车轮拖失板太少的自行车对车把输入的反应会缓慢。一辆带车轮过多的自行车会以低和中等的速度转向其线路。”

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,从而降低其头部角度。延长叉子会对摩托车的耙子产生相反的影响,因为耙子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进行,则缩短了叉子。

法律要求

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”的耙子和步道有最低和最大要求。

“ 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:45度;步道:14英寸[35.56厘米]阳性
最低:耙: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类别的摩托车的特定耙子和步道,董事必须由根据第28-32章所采用的规则来定义“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。对于摩托车,其他主要几何参数是座椅高度和相对脚钉和车把放置。

也可以看看