變速自行車:自行車類型-中文百科頻道

原理

變速自行車的前後輪分别安裝了多個不同直徑的齒輪。從物理學的角度上來說，在保持踏闆旋轉速度不變的情況下，若增大自行車後輪毂上的齒輪直徑，後車輪的旋轉速度就會慢下來；反之，若減小自行車後輪毂上的齒輪直徑，後車輪的旋轉速度就會加快。所以從本質上來說，自行車變速原理是通過改變前後齒輪的直徑來實現不同的尺寸配對，從而改變車速的快慢。

組成

在自行車的車架、輪胎、腳踏、刹車、鍊條等25個部件之中，其基本部件缺一不可。其中，車架是自行車的骨架，它所承受的人和貨物的重量是最大的。按照各部件的工作特點，大緻可将其分為導向系統、驅動系統、制動系統：

1、導向系統：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。

2、驅動（傳動或行走）系統：由腳蹬、中軸、鍊輪、曲柄、鍊條、飛輪、後軸、後輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄，鍊輪、鍊條、飛輪、後軸等部件傳動的，從而使自行車不斷前進。

3、制動系統：它由車閘部件組成、乘騎者可以随時操縱車閘，使行駛的自行車減速、停使、确保行車安全。

此外，為了安全和美觀，以及從實用出發，還裝配了車燈、支架、碼表、指南針等配件。

部件

下面來具體介紹一些與力學知識有關的自行車部件：

車架部件

車架部件是構成自行車的基本結構體，也是自行車的骨架和主體，其他部件也都是直接或間接安裝在車架上的。

車架部件的結構形式有很多，但總體可以分為兩大類：即男式車架和女式車架。

車架一般采用普通碳素銅管經過焊接、組合而成。為了減輕管重量，提高強度，較高檔的自行車采用低合金鋼管制造。為了減少快速行駛的阻力，有的自行車還采用流線型的鋼管。

由于自行車是依靠人體自身的驅動力和騎車技能而行駛的，車架便成為承受自行車在行駛中所産生的沖擊載荷以及能否舒适、安全地運載人體的重要結構體，車架部件制造精度的優劣，将直接影響乘騎的安全、平穩、和輕快。一般輻條是等徑的，為了減輕重力，也有制成兩端大、中間小的變徑輻條，還有為了減少空氣阻力将輻條制成扁流線型。

鍊條

鍊條又稱車鍊、滾子鍊，安裝在連輪和飛輪上。其作用是将腳踏力由曲柄、鍊輪傳遞到飛輪和後輪上，帶動自行車前進。

鍊輪：用高強度鋼材制成，保證其達到需要的拉力。

外胎

分軟邊胎和硬邊胎兩種。軟邊胎斷面較寬，能全部裹住内胎，着地面積比較大，能适宜多種道路行駛。硬邊胎自重輕，着地面積小适宜在平坦的道路上行駛，具有阻力小，行駛輕快等優點。

外胎上的花紋是為了增加與地面的摩擦力。山地自行車的外胎寬度特别寬，花紋較深也是适應越野山地用。

腳蹬部件

腳蹬部件裝配在中軸部件的左右曲柄上，是一個将平動力轉化為轉動力的裝置，自行車騎行時，腳踏力首先傳遞給腳蹬部件，，然後由腳蹬軸轉動曲柄，中軸，鍊條飛輪，使後輪轉動，從而使自行車前進。因此腳蹬部件的結構和規格是否合适，将直接影響騎車人的放腳位置是否合适，自行車的驅動能否順利進行。

腳踏：可分為整體式腳踏和組合式腳踏。無論什麼款式的腳踏都必須有腳踏面，必須安全可靠，具有一定的防滑性能，可以選用橡膠、塑料或金屬材料制造。腳踏必須轉動靈活。

前叉部件

前叉部件在自行車結構中處于前方部位，它的上端與車把部件相連，車架部件與前管配合，下端與前軸部件配合，組成自行車的導向系統。

轉動車把和前叉，可以使前輪改變方向，起到了自行車的導向作用。此外，還可以起到控制自行車行駛的作用。

前叉部件的受力情況屬懸臂梁性質，故前叉部件必須具有足夠的強度等性質。

飛輪

飛輪以内螺紋旋擰固定在後軸的右端，與鍊輪保持同一平面，并通過鍊條與鍊輪相連接，構成自行車的驅動系統。從結構上可分為單級飛輪和多級飛輪兩大類。

單級飛輪又稱為單鍊輪片飛輪，主要由外套、平擋和芯子、千斤、千斤簧、墊圈、絲擋幾鋼球等零件組成。

其單級飛輪工作原理：當向前踏動腳踏時，鍊條帶動飛輪向前轉動，這時飛輪内齒和千斤相含，飛輪的轉動力通過千斤傳到芯子，芯子帶動後軸和後輪轉動，自行車就前進了。

當停止踏動腳踏闆時，鍊條和外套都不旋轉，但後輪在慣性作用下仍然帶動芯子和千斤向前轉動，這時飛輪内齒産生相對滑動，由此将芯子壓縮到芯子的槽口内，千斤又壓縮了千斤簧。當千斤齒頂滑到飛輪内齒頂端時，千斤簧被壓縮得最多，再稍微向前滑一點，千斤被千斤簧彈到齒根上，發出“嗒嗒”的聲響。芯子轉動加快，千斤也很快在各個飛輪内齒上滑動，發出“嗒嗒”的聲音。當反向踏動腳踏時，外套反向轉動，會加速千斤的滑動，使“嗒嗒”聲響得更急促。多級飛輪是自行車變速裝置中的一個重要部件。

多級飛輪是在單級飛輪的基礎上，增加幾片飛輪片，與中軸上的鍊輪結合，組成各種不同的傳遞比，從而改變了自行車的速度。

使用

一、從踏頻分析山地車變速器的正确使用

教你如何合理的使用山地車變速器，不過在這不得不說的一個名詞就是踏頻，踏頻的意思是用腳蹬腳踏的頻率。踏頻是以一分鐘為計量單位的，踏頻為90的意思就是一分鐘蹬腳踏轉90圈。有專門的踏頻計，跟碼表的工作原理是一樣的，可以計算你蹬車子的踏頻。但是一般騎友不會裝備踏頻計的，沒有碼表使用率高。随後可以給大家附上踏頻表，可以根據碼表的時速來合理的使用變速器的檔位。

變速器的使用方法是先使用低檔，以24速變速器為例，如果前撥使用2檔，後撥使用的是4檔，在此縮寫為2-4檔。一般情況下，變速器是不使用後撥的7檔和8檔的，齒輪太小，影響鍊條壽命。并且變速器最好不要挂1-8檔的，1-8檔牙盤是最小齒輪，飛輪是最小齒輪，鍊條不是直的，是斜的，這樣對鍊條不好，會加速影響你鍊條的壽命，對變速器也不好。同理，3-1檔也不行，因為鍊條也是斜的。二長時間不騎行，停放車子的話，可以換成1-8檔，這樣前後都是最小的齒輪，能使你的後撥彈簧放松，延長你的後撥壽命，但是1-8不是騎行用的檔位，騎行之前，也就是人上車子之前，最好先換成2-4檔。如果使用24速變速器，建議按速度快慢從低速往上順序挂檔組合是1-1檔，1-2檔，1-3檔,1-4檔,2-2檔,2-3檔,2-4檔，2-5檔，2-6檔，3-5檔，3-6檔，3-7檔，3-8檔。正常情況下，2-4檔，2-5檔和2-6檔能應付絕大多數路況，不發力的話速度範圍在每小時15公裡到每小時22公裡之間。

起步最好是2-4檔，和汽車停車再起步時候要用1檔一樣的道理，2-4檔起步最省力，提速相對也快。如果極短時間停車或者等紅燈，車速高時，在車子減速過程中不斷降檔至2-4檔，起步時候就可以用2-4檔起步了。騎行中，如果你覺得蹬車子很輕，并且腿轉的很快，你的踏頻超過90的話，就換成2-5檔，同理，繼續把踏頻踩到90，如果還感覺很輕，踏頻還是很輕松超過90的話，再換成2-6檔。如果你用2-6檔踩車子覺得腿很累，蹬不動，體力不足以維持90的踏頻，那就降一檔，如果還覺得踏頻維持不了90就再降檔。這就是最簡單的變速方法。可以通過轉算，還是以24速變速器為例，踏頻為90使用2-5檔，速度約在每小時19.5公裡左右，适合大家平時的騎行，這個檔位和速度比較适合休閑騎。如果想提速，可以把踏頻踩到100左右，速度就到23了，這個時候換成2-6檔，可以繼續用90的踏頻去蹬車，因為維持90的踏頻使用2-6檔速度剛好是23左右。記住，想提速，得靠蹬車子的踏頻，也就是腿轉的圈數，而不是使用高檔，高檔隻會減慢你的提速。平時騎車的時候也是一樣的，原來使用的2-4檔，跑每小時16.5公裡的速度，踏頻剛好是90，加速的話不要換擋，直接加快蹬車子的速度，速度到每小時19.5公裡的時候，換成2-5檔，這時候你隻用2-5的檔位維持19.5的速度就可以了，因為這時候踏頻剛好是90。如果還想提速，那還是不換擋，直接加快蹬車子的轉速，把速度提到23然後再換擋，換2-6檔就可以了。依次類推，想加速就直接蹬車子，基本上時速每增加4公裡左右換一次檔。當然，如果你發現蹬車子累了，維持不了90的踏頻，那就就降檔，以維持90的踏頻。

上下坡之前要有判斷的提前換擋。換擋也是有技巧的，換擋時候蹬車子的力量要适當減小，不要發力，腿随着腳踏轉動，撥指撥換擋即可。這樣換擋對變速器和鍊條的損害小。如果你是上坡路段，踏頻還特别低，那時候換擋你會發現鍊條發出的咔嚓聲，聽那咔嚓聲你就知道益害了。路況允許的情況下，并且能保證安全，可也先加速，靠慣性上坡，提速時候用超過110的踏頻，爬坡時候也盡量維持100以上的踏頻，可以快速的爬坡，如果真爬不上去，需要換擋，那就先換擋，再減小蹬車子的力度，這兩項幾乎是同時進行的。如果你能在爬陡坡的時候還能換擋，并且你的變速器不發出咔嚓聲，就說明你運用變速器很熟練了。如果上陡坡踏頻很低，硬發力換擋的話，鍊條有斷裂的危險。

再次重申，想跑的快還省勁的話，使用高踏頻是最合理的方式。如果不想你的膝蓋生病，以後就不要再用3-8檔騎車了，3-8是給每小時能騎到50公裡速度的人用的。

下面附表一張，有80的踏頻，有110的踏頻，對應的有使用這兩個踏頻，對應的檔位和時速。維持80的踏頻是給新手初學用的，長時間使用110的踏頻是給競賽和專業車手用的。舉例，新手可以用2-5檔騎行每小時17.7公裡的速度，比較輕松，很休閑，想快點可以換2-6檔，用80的踏頻騎行每小時21.2公裡的速度，這個速度是市區騎行經常用的速度。再想快了就用3-5的檔位，80踏頻可以騎23.2公裡的速度。高手可以參考110踏頻對應的速度。新手可以先用2-5維持18公裡的時速來體驗及鍛煉自己的踏頻感覺。

以24速變速器為例，檔位3-8，踏頻80的話時速是38公裡，踏頻為110的話時速為52公裡。以下是24速變速器對應的踏頻表，80踏頻适合新手初學，110踏頻适合老鳥和專業騎友。

檔位 80踏頻 110踏頻

3-8 時速38公裡時速52公裡

3-7 32.1 44

3-6 28 38

3-5 23.2 32

2-6 21.2 28

2-5 17.7 24

2-4 15.2 21

2-3 13.3 17.5

1-4 11 14

1-3 9.1 12

1-2 8 10

1-1 7 8

二、從路面路面情況分類，分析變速器的正确使用

1、公路(直行，障礙物少，能見度高)這裡是公路車的天堂，但并不是山地車的地獄，一般采用前2後4的檔位來加速，然後逐步前2後5-6，這時候換成前3後5，換檔的時機根據目測路面的略微坡度來決定；

2、坡道(上坡和下坡)這裡有個技術關鍵要講一下，就是不要到坡道上換檔，一定要在進入坡道之前換好檔，尤其是上坡，不然中途換檔可能會因為變速器的換檔過程還未完成而失去動力，那樣就會很麻煩了，上坡理論上采用前面最小，也就是1檔，後面最大，也是1檔的原理來換檔，但實際的後飛輪檔位可根據實際坡度來決定，推薦前1後3的檔位，下坡理論上采用前面最大，也就是3檔，後面最小，7檔的原理來換檔，但也需要根據實際坡度和長度來決定，推薦前3後5，由于坡度大小而造成的重力加速度，其實基本上我用滑行通過；

3、複雜路面(障礙物多，彎道多，路面狀況差，能見度低)最大的特點就是沒辦法勻速行徑，走走停停，所以我們應該選擇一個比較折中的檔位行徑，推薦前2後4，既方便加速，騎起來又很輕松。

在城市裡騎山地車，很少能發揮出山地車的全部性能，山地車追求的畢竟不是速度，而是在各種複雜和惡劣的路面情況下可以安全的通過，這才是最大的樂趣。

三、變速時手指與腳的技巧

變速時，為了減少對傳動系統的磨損，以及提高順滑度，通常腳下先猛踩幾下，然後雙腿隻是跟着車輪轉而不施力，此時手指按下變速撥杆或者轉動變速把手。當然在爬坡坡度很大時，你會發現這招是行不通的。若你的變速器比較高檔，那麼直接動手就好了，同樣可以十分順利的的進行變速，畢竟是鋼鐵的東西，偶爾一下的暴力使用不會有什麼問題的。若你的變速器比較低端，那麼你不妨停下車來休息一下，把後輪懸空變好速了再上車，否則你可能會發現在你手部動作完成後，鍊條嘎嗒響了半天變速也沒有完成。

個人有個方法，在爬坡坡度不是很大的時候中途需要變速，可以橫向騎行兩三米，這個過程中，車相當是平路行進，在期間迅速變速，因為載荷不大不會聽到咔咔的聲音，但是這個隻能用于路上車輛很少的情況，而且之前要觀察是否有車輛，不然你橫在路中間變速突然殺過來一輛車，雙方都躲閃不及。

搜集整理的，其中也有相互矛盾的地方，比如合理檔位選擇，前中盤後對應飛輪檔位就說法不一。（個人認為2—3456比較合理和常用）。這裡需要說明的一點是，雖然絕大部分變速都是喜馬諾的但每個車的變速的調節都不一樣，所以自己的車适合哪些檔自己留心觀察，不必硬套别人的說法，在不違背大的前提下。自己注意觀察，因為變速比較難調整的每個檔都很精準，常用的幾個調整好就是了！