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[综合讨论]椭圆盘真的靠谱吗? [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2014-04-16
说到椭圆盘,大家一般都会想起Rotor,高大上啊,椭圆盘到底什么原理呢?一般的是这句话来解释的:

椭圆盘的原理就是将死点的力矩变得最小,而发力点力矩最大


认真的人,会用下面这两张图来解释的:



但这个说法真的靠谱吗?

2012年,东方红上有过一次讨论,我来介绍下当时的争论:

roadbike车友在2012年元旦发了个帖子质疑椭圆盘的理论基础,他说:

为何我总觉得椭圆牙盘的理论基础有问题啊?
        
理想齿轮、链条、皮带传统系统传输的扭矩应该是每个受力点到轴心的距离与作用力的乘机的加合;或者是滚轮截面积上半径与作用力的乘积按照皮带与滚轮接触面的曲线积分。

因此最终传输的力矩是个加合或积分,它和具体形状是没关系的,那么这个椭圆牙盘在恒力输入时不同角度的扭矩输出是否一样,到底有没有严谨的经过计算?

这是个非常有技术含量的质疑。他指出,通过链条传递到飞轮上的力矩不能简单的看成等效力臂X合力,而这种算法正是卖椭圆牙盘的公司试图让人们所相信的。


threefire车友则指出椭圆盘是基于一个美好而幼稚的梦想。


利:
1. 首先,生理原理,两点到四点这段踩踏力最大。0点和6点力量小。这没问题。
2. 力臂力矩杠杆原理,这也没问题。初中物理不赘述。

弊:
1. 链条上下跳动,能量损失。也容易掉链子。
2. 假设腿画圈的速度是均匀的,那么牙盘/链条的转动速度是不均匀的(还是杠杆原理),那么意味着牙盘的链条在没绕一圈当中,是忽快忽慢的,那么加速减速运动还是要消耗能量。
3. 腿速太快,一分钟100下的话,所谓的杠杆原理的“充分利用腿最大力气时候的小杠杆和腿力气最弱时候用省力的大杠杆”作用可以忽略了。如果一分钟踩个20下,30下,估计还有些实际意义。
4. 离前拨忽近忽远,变速可靠性也受影响。

以上的跳动和忽快忽慢,是以每分钟80-100次发生,取平均值90,所以能量消耗要每分钟90次(其实忽快忽慢是每分钟240次,因为一圈中就有4次)。

总之,还不够折腾的呢!


这里提出了椭圆盘令链条上下跳动,其实这一点还引发了前拨调整和小盘变大盘的问题,很难做到某些档位不蹭链,小盘上大盘时变速要掌握好节奏,在一些点上大盘很迅速,在另一些点上又非常悲剧,紧接着还有其他坛友谈到了椭圆盘可能会导致后拨跳动。(对于后拨跳动的问题,rotor比其他椭圆盘略强,在设计时就考虑到了,曲柄在任何角度,链条在盘片上的节数都相等。






1条评分威望+5
azuretears 威望 +5 威震天也发技术贴啊。。。 2014-04-16

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只看该作者 沙发  发表于: 2014-04-16
讨论中,有人提到了一篇文章,《非圆自行车驱动系统的运动学和动力学》,但他只给出了第一页。这是一篇译文,原作者是加拿大一所大学机械工程系的,译文刊登在《中国自行车》1993年 第4期,刚才我去维普里面翻出全文来了。有兴趣的可以下载看看。

非圆自行车驱动系统的运动学和动力学.rar (197 K) 下载次数:30


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只看该作者 板凳  发表于: 2014-04-16
进来学习了

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只看该作者 地板  发表于: 2014-04-16
等着看辩论,嘿嘿,这个话题有意思
人人都是井底之蛙,区别在于井口直径大小的不同而已

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只看该作者 4楼 发表于: 2014-04-16
回 solution 的帖子


为何我总觉得椭圆牙盘的理论基础有问题啊?
        
理想齿轮、链条、皮带传统系统传输的扭矩应该是每个受力点到轴心的距离与作用力的乘机的加合;或者是滚轮截面积上半径与作用力的乘积按照皮带与滚轮接触面的曲线积分。
因此最终传输的力矩是个加合或积分,它和具体形状是没关系的,那么这个椭圆牙盘在恒力输入时不同角度的扭矩输出是否一样,到底有没有严谨的经过计算?


这个问题我来回答,计算是很简单的,不用大学水平的积分(积出来也仅在理想状态下成立),换个思路就很简单了。
先假设自行车匀速前进,虽然驱动力在波动,但因为整个人车系统质量很大,惯性很大,所以把自行车看做匀速是完全可以的。
自行车匀速前进,所以链条的速度,也就是链速也是恒定的。
牙盘的转速*半径=链速。
所以当牙盘运行到长半径为法线,也就是图示的时候,半径最大,导致牙盘的转速最小。以上边假设的前提牙盘恒力输入,此时输入功率为最小。
而反之,牙盘运行到短半径为法线时,输入功率为最大。

当然,恒力输入是一个伪命题,具体情况就复杂得多了,所以不同厂商可能会从不同的人因学角度来解释这个问题。

我个人认为靠谱的解释为:
半径小,也就是牙盘转速快的时候,适合所谓踩踏死点位置。一是转速快可以迅速通过这个对人体来说极为低效的死点位置;二是可以放大此时非常小的踩踏力,使驱动力变得更为平顺。用人听得懂的话就是死点等效齿数该变少。


[ 此帖被coolsear在2014-04-16 07:28重新编辑 ]

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只看该作者 5楼 发表于: 2014-04-16
顶,研究一下裸版的回答。。。
BYA412→BT410→YC1609→KBC083→HC072→JAA513→Ubike Speedster→Brompton→Birdy Titanium→Alex Moulton
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只看该作者 6楼 发表于: 2014-04-16
就算没有定论的结论都木有看到啊
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只看该作者 7楼 发表于: 2014-04-16
回复幼稚的threefire车友:
1. 不是所有椭圆盘片都会让后拨上下摆动。
2. 懂得能量守恒定律都知道,同样齿数的盘片,输出同样的功率,所带到车上的力量将一样,那么椭圆盘有何用?让你跟能发挥踩下去的力量,发力死点更轻松通过,让你巡航带来更少压力,更适合人类体踩踏设计。
3. 真正会骑车的人都知道2点~4点力量大,但是5点要开始收力量,当你想100踏频甚至更高,你就很艰难做到5点收力量,圆盘也是同样。
4. 忽远忽近对于变速毫无影响。。请使用过再下定论。

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只看该作者 8楼 发表于: 2014-04-16
一楼引用的那段利弊的原作者智商有问题,整个争论方向是前拨和掉链!奇葩的很。
这要分两步看
轮组如果是匀速的,轮组带动飞轮是匀速,飞轮带动链条是匀速,链条带动牙盘的齿比在变化,曲柄本身就在做非匀速运动。但前提是你的腿是被轮组带着转动的,这意味着是车骑人。
腿是匀速的,曲柄带动牙盘是做匀速运动,牙盘带动链条因为齿数变化是在不停做加速减速运动,链条带动飞轮因为塔基原理加速效果继承了,而减速效果被棘轮抵消了,飞轮带动轮组就在做阶段性加速。
这里有人问牙盘齿数不同如何做到匀速,说白了只有椭圆盘才“可能”产生真正的匀速运动,因为圆牙盘在腿的发力死点肯定会减速,之所以感觉圆牙盘在做匀速运动那是因为整车和轮组的惯性带动了曲柄,就算如此,在整车加速的时候,圆牙盘如果想做到真正的匀速转动,要么发力点减少发力,要么发力死点增大发力,减少发力会造成车速降低,大多数情况都会增大死点发力,这样的话虽然曲柄是匀速转动,但腿不是均匀发力。
骑车的时候要分几步看
第一,高踏频下腿画圆,这时候腿的发力限定了,强制做圆周运动,发力点减少发力,而发力死点变成了真正的发力点,增大了发力,而发力死点本身发力困难,这个位置用来维持腿圆周运动的力损耗就大。
第二,大齿比低踏频下的加速踩踏,腿的压力很大,想维持圆周运动,同时维持加速运动,腿在发力点尽可能发力来提升速度,在发力死点为保证圆周必然用比发力点更大的力,而之前发力点的力就基本是最大力,那发力死点就无力可跟进发力点的能量输出,所以如果全力输出的话,圆牙盘必然不会做匀速运动。
椭圆盘,是增齿还是减齿这才是关键问题,打比方你正常用53比11的齿比,这时候增齿就是降低踏频或增大输出,如果是减齿就是提高踏频维持原速维持圆周,你是否会感觉椭圆盘省力得看你是否减齿,而如果增齿速度是否有提升得看客观因素,而力的消耗必然不会减少而会增大,你用53比11的齿比达到的速度是受限于各种阻力下的,说白了你53的齿增齿并不一定能带来等效的速度提升,速度受阻力影响大,受齿比影响小。
【北京】兼职改装、组装折叠车公路车,专门解决折叠车各种疑难杂症。QQ:1790008417

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只看该作者 9楼 发表于: 2014-04-16
有严谨的研究结果可供查询的,建议到google去搜索下- -
另外,不支持“没用过就别发言”这种说法,用过的人不一定就能客观的评价差距,没用过的人未必没有可靠信息。

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只看该作者 10楼 发表于: 2014-04-16
威震天也发技术贴啊。。。

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只看该作者 11楼 发表于: 2014-04-16
坐等各路高手辩论
拖鞋 短裤 单车

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只看该作者 12楼 发表于: 2014-04-16
靠譜嗎???跟信仰一樣~....信者恆信
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只看该作者 13楼 发表于: 2014-04-16
又不是很贵的东东..
买只便宜嘅试试就知道啦.
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只看该作者 14楼 发表于: 2014-04-16
不懂,之关注结果,有定论了没

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只看该作者 15楼 发表于: 2014-04-16
哈哈,就老道那个本身就不通的质疑就让大家觉得这么有技术含量啦。
简单的说
1,链条和牙盘之间没有滑动,瞬时传动比就是由链条跟牙盘的切点处半径决定。
2,牙盘关于其中心点对称,所以近似地看链条包在牙盘上总是牙盘齿数一半的长度,所以牙盘外的长度并没有变化,后拨自然不会有明显跳动。

至于好用不好用看喜好了,我是懒得试验它。

老道的那个说法,本身问题在于需要分析链条在很多点上跟牙盘之间的作用力,这是非常复杂的一个问题。其实只要从整体上分析就好了,再怎么样也无非就是牙盘带动链条而已。

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只看该作者 16楼 发表于: 2014-04-16
看看而已 没用过不乱说

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只看该作者 17楼 发表于: 2014-04-16
一牵扯到人机功效,基本上就讨论不出结果了

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只看该作者 18楼 发表于: 2014-04-16
空谈理论不如实测数据
当年在讨论最优踏频的时候,一群科学家根据生物力学等算出来的最优踏频是130
但最后被90-110的实际数据打败

讨论椭圆盘的力学效应是容易迷糊的,因为力在转化为功的模型建立上是非常复杂
人的输出功率理论上是恒定的,椭圆盘提升的额外功率从哪里来,从力学角度根本无法说明

诸如椭圆盘可以更轻松过死点的说法,也无法创造额外的功率,这就好比换小齿比提高踏频,同样能更快通过死点,但并不影响人体的输出功率

其实答案很简单,有椭圆盘的人,装个功率计测一下输出功率差异就行。
根本没必要谈什么理论。

另外也可以说明,即使拥有使用椭圆盘的人,也并不一定了解椭圆盘,除非你有功率计量化椭圆盘的功率效果

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只看该作者 19楼 发表于: 2014-04-16
回 yikki 的帖子
yikki:一牵扯到人机功效,基本上就讨论不出结果了 (2014-04-16 12:37) 

没错,没功率计说个jb
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只看该作者 20楼 发表于: 2014-04-16
原来还有椭圆的。。。

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只看该作者 21楼 发表于: 2014-04-16
极其讨厌有人在讨论帖中提智商这个字眼,我提议版规对此进行严厉规定,禁言30天是起码的。
本帖提到的人: @azuretears

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只看该作者 22楼 发表于: 2014-04-16
回 光光 的帖子
光光:没错,没功率计说个jb (2014-04-16 12:52) 

尼玛,还没看出来我发帖的意图啊,叫你赶紧买功率计啊

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只看该作者 23楼 发表于: 2014-04-16
我觉商家说明挺清楚的,自己用了2年多椭圆盘了,转动的时候后拨几乎看不出在摆动。





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只看该作者 24楼 发表于: 2014-04-16
其实说这么多都没有,只要知道托尼马丁,维爵爷等一众大神都在用,就足够了,Pro们的专家可要靠谱多了

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只看该作者 25楼 发表于: 2014-04-16
回 晓evo 的帖子
晓evo:
其实说这么多都没有,只要知道托尼马丁,维爵爷等一众大神都在用,就足够了,Pro们的专家可要靠谱多了[表情]  



托马的新车应该是圆的

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只看该作者 26楼 发表于: 2014-04-16
公路小折都在用,很靠谱,屌丝买不起功率计只能说J8

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只看该作者 27楼 发表于: 2014-04-16
维金斯的是O.symetric,和椭圆盘还是有点差别的

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只看该作者 28楼 发表于: 2014-04-16
托马最近不利啊,都没进前三

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只看该作者 29楼 发表于: 2014-04-16
回 光光 的帖子
光光:
空谈理论不如实测数据
当年在讨论最优踏频的时候,一群科学家根据生物力学等算出来的最优踏频是130
但最后被90-110的实际数据打败
讨论椭圆盘的力学效应是容易迷糊的,因为力在转化为功的模型建立上是非常复杂
.......

卖椭圆盘的厂商怎么可能只空谈理论,必然会有一些实测数据才好忽悠大家的呀。PS:rotor的功率计也算是现在最优秀最牛逼功能最完善的功率计了,他家两个拳头产品,生怕你不买功率计去测椭圆盘到底有没有用。


反正这事情见仁见智,这技术本身也是有利有弊,提升幅度也并不大,并没有在职业比赛中取得绝对优势,这才是最重要的事实。所以正反双方都无法说服对方,有人喜欢有人排斥都是正常的,大家求同存异即可,完全没有必要争得那么厉害。