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你的山地车几何导读——从入门到放弃

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器材党 发表于 2018-8-21 14:51:54 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 12:09 编辑

原文转自bikeradar,作者:Seb Stott
原文较长,请仔细阅读!关于山地车架几何的深入了解就在这里了!

一辆自行车的几何可能是其设计中最为重要的一方面,下面则是一些有关于山地车几何的知识,首先从最基础的开始。
(注:本文仅适合于山地车架!)
立管长度
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立管长度决定了最大和最小骑手身高,是比较几何时较为重要的参考点(仅山地)
实际长度为从五通中心至坐管顶部的距离。
立管长度比常规车架尺寸的 S/M/L 根据参考意义,因为立管长度决定了坐垫的最高以及最低高度,这也限制了适用车手的身高范围。或者说是可以放低坐垫高度的范围(限制升降座管的行程选择)。
例如两个同为 M 号的车架,会拥有不同的坐高设定,以适应不同的车手。这时候你需要将车架坐高与 Reach值作比较,两者时间的比率会有更高的参考价值。
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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 15:01:38 | 显示全部楼层
等效上管长度
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从头管至坐管中心的水平距离……
ETT (等效上管长度)能更好的展示出你在坐垫上骑行时,整个操控空间的宽敞程度,不同于 basic top-tube(头管至坐鼻顶端的长度)。与把立长度以及坐垫的偏移量结合,你能知道坐在坐垫上,车把的距离。

Stack height 堆高
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五通中心至头管顶部中心的垂直距离。
堆高决定了车把的最低位置,Stack 与 Reach 的关系值得关注,但对山地车来说并不那么重要。

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 15:17:48 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 12:12 编辑

Reach 前伸量
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Reach 对于整车 Fitting来说是一个非常值得参考的数据!
五通中心至头管顶部中心的水平距离。
这是在自行车几何中最常用的数据,Reach 可以为车手提供相当直观的感受,搭配同样长度的把立,能给你较为直观的摇车感受。注:实际 Reach 与堆高相关联。
简单来说,找两辆相同的自行车,一辆车的头管更长,那这辆车的堆高也更高一点。如果你实际测量两者实际 Reach,你会发现头管更高的那辆车 Reach 会短。因为头管角度不是垂直的,所以随着头管变长,顶部会越靠后,因此实际Reach 会越来越短(这也是为什么公路车不建议使用小车架的理由)。如果你把把立高度调整至相同,你会发现整车的感受会相同。
因此在比较两款车架的几何时,相同的 Reach 情况下,堆高较高的车架实际 Reach 也会比几何标上展示的更长。
最简单测量 Reach 的方法——把前轮顶在墙上,测量墙面至五通/头管顶部的距离,两个数值相减即可。

下管长度
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从五通中心至头管底部中心的距离
与 Reach 一样,下管长度也能显示车架的操控空间大小。但这个距离相对测量起来更简单。同样受到堆高的影响,下管长度也会因为五通高度与头管高度之间的差距而受到影响。
也就是说下管长度仅在对比轮径相同、前叉长度相同的车架上才有用——这样头管底部的高度基本处于相同高度。在这种情况下,下管长度比 Reach 更具参考性,且测量更简单。



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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 15:42:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-21 16:28 编辑

Front-centre,前轴距
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五通中心至前轮轴心的水平距离
前轴距越长,当遇到大颠簸以及急刹车时,整车更不容易向前倾,因为这种情况下人的重心会更靠后。对于固定的后轴距,较长的前轴距减少了前轮支撑重量的比例,这样可以减少前轮的牵引力,除非车手向前移动或者将后轴距加长。

Rear-centre,后轴距
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五通中心至后轮轴心的水平距离,也被成为 后下叉长度
前轴距通常比后轴距长得多,因此山地车自然具有更靠后的重量分布。车手可以有意识地将对车把加压来调整中心,但这样做可能会让部分车手不舒适。前后轴距之间的比例决定了车手在对车把施加压力之前,前后轮的重量分布。
因此更长的后轴距能更有效的实现前后重量分布的平衡(减少疲劳),有利于在较缓弯道的牵引力,而在陡坡时,由于制动以及重量的分布更靠前,长后轴距反而不适合。
但是后轴距更长,车手将使用更多的力量来抬起前轮。而较短的后轴距需要在前轮增加更多合适的重量。

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 16:02:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-21 16:04 编辑

轴距
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前后轮轴心之间的水平距离——前后轴距之和。
很难确定轴距对于操控的影响。由前后轴距组成(前者又与 Reach、头管角度以及前叉偏移量所决定),这些不同的变量可以产生相同的轴距,但实际的操控感觉会完全不同。
一般来说,轴距越长,车手的重心变化越不容易受到制动、坡度变化、地面粗糙程度所影响,从这个意义上来说,更长的轴距可以提高稳定性。
另一方面,轴距越长,整车的转弯半径越大。而且前后轮转弯轨迹之间的差异将增大,这也是为什么长轴距货车更容易被卡在弯道的原因。当然,山地车与货车以及摩托车不同,如果有必要,大佬们可以直接抬起后轮/飘移等一系列操作进行转向。

五通高度
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顾名思义,五通中心至地面的垂直高度。
五通高度越高名车手的重心也越高,面对颠簸,急刹车或者是陡峭路面,自行车会越倾向于晃动。就这个意义上来说,较低的五通高度能提高稳定性。
较低的五通高度使得整车在过弯时更加灵活。通过降低车手的重心,因为自行车倾斜而导致的重心降低会减少(回正时重心抬升更少),这也是为什么较低的五通高度更适合进出弯道。
人车重心距离地面的高度被称为 roll moment(侧倾力矩),该距离越长,自行车改变倾斜方向的速度越慢。
五通高度实际会受到避震器的预压以及动态骑行高度的影响,因此大行程的车架需要更高的静态五通高度来弥补这个下沉量。五通高度降低的缺点其实很简单:更容易磕碰
后文作者将谈到有关预压以及动态的几何。


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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 16:02:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 12:15 编辑

五通下沉量
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两轮之间的连线到五通中心的垂直距离。五通下沉量实际上并不像人么所想的那么重要,有人觉得五通位于连线下方,roll-axis就更低,整车倾斜更快,就这点决定了后轮的稳定性。有一些人在 29er 上赞同这种说法。
但事实上,我们需要关注的是人车的重心高度,而不是五通处的高度。
同样的车架,安装更小的轮组会降低五通高度,但不会影响五通的下沉量。但这么做可以明显提升倾斜方向转变的速度。而有些车架有可调节五通高度的垫片(例如 Pivot 的 Switchblade),但这样做五通的下沉量变化虽然很大,但实际对整车操控的影响微乎其微。可见五通高度的影响比五通下沉量带来的影响更大!
当然,如果轮组尺寸相同,轮胎规格相同,五通下沉量相对就代表着五通高度,此时会更具参考意义。

头管角度
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前叉上管与地面的夹角。
头管角度以两种形式影响着前叉的操控!
首先,头管角度会影响前轴心的位置,从而影响整车前轴距。对于给定的把立高度,前叉偏移量以及把立长度,头管角度越小,前轴距也会更长,这也就意味着在陡峭的下坡整体的姿势不会过于前倾。而在平整的路面上,车手需要对车把施加更多的压力,以避免过小的头管角度带来转向不足的问题。其次,较小的头管角度可以带来更大的 trail(请看后文解释),更大的  trail 会带来更慢、更平稳的转向,这也是为什么更斜的车架会感觉更迟钝,但在弯道里不会那么神经质。
由于前叉伸缩是平行于头管角度,因此头管角度也会限制了 前叉 Trail。头管角度越小,前避越压缩,前轴距也会越短。

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 17:06:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 12:18 编辑

实际坐管角度
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坐管与水平地面形成的夹角
很少会谈到实际的坐管角度是如何影响操控和骑行感受的。请查看有效座管角度并忽略这个实际坐管角度。坐管的形状以及偏移量会影响都会影响实际坐管角度,而等效坐管角度将这两个因素考虑进去了。

等效坐管角度
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踩踏高度时,五通中心至坐管顶部中心连线,与水平地面形成的夹角。
与实际坐管角度不同,等效坐管角度可以真实反应车手臀部相对于脚踏的位置。请注意:坐垫前后调节可将等效坐管角度变化 3°
对于那些拥有笔直立管的车架而言,等效坐管角度与实际坐管角度相同。而对于那些立管弯曲或偏移的车架而言(市场上大部分车架都是如此),等效坐管角度比实际坐管角度更陡。也就是说随着坐管长度加长,实际坐管角度会变得越来越小。这样也是为什么较高的车手会选择更小的有效坐管角度,
在静态的自行车上,大多数人都适合 72-73°的座管角度,符合人体工程并适合发力。具体位置取决于个人的柔韧性以及生理特征。
然而,大部分山地车在设计时会补偿爬坡角度以及避震的下沉量。爬10% 的坡,会令有效坐管角度减小 6°,再加上使用全避震车架,坐踩时后避震的预压会比前叉更大,这在上坡时会尤其明显。对于一辆经典的 150mm行程的整车而言,因为预压不同,等效的坐管角度会再减少3°(6+3)。
考虑到后轴距,等效坐管角度还决定了人车重心位于前后轴之间的位置。随着爬坡越来越陡峭,车手的重心会更接近后轮。此时除非车手故意将重心向前移动,并坐在坐鼻处,前轮很容易就因此抬起。当后轴距越长等效坐管角度越大,出现这个现象之前能攻上的坡度也就越大。
等效坐管角度与后轴距也决定了后轴心距离重心的水平距离,距离后轴心距离越远,来自后轮撞击带来的影响也就越小。这主要是因为后轮受到撞击时,整车会以前两年轴心为转点旋转,因此坐垫位置更靠前,后轮带来的上下运动也就越少,因此舒适性会提升。

由于以上这些原因,全避震车架的等效坐管角度通常大于 72-73°

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 17:20:19 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 12:19 编辑

车把高度
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车把至地面的垂直高度
这个数据可以说是在整车操控中最被低估的数据。通过盖面把立下侧的垫圈数量,或者是使用不同抬升量的车把,可以非常容易地改变车把高度。
抬升车把发哦度可以令车手更轻松地移动他们的重心,减少手臂疲劳,更适合发力,并能提升对陡峭地形的信心。
另一方面较低的车把高度具有更激进的骑行姿势,有利于前轮获得更多的抓地力,提升转向,加快转向的速度。
当然,车把高度还决定了车手肘部的弯曲程度,决定了车手推拉车把的空间。

把立长度
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舵管中心至夹头中心的距离。
把立越长,操控空间就越大,同时强迫车手将重心前移并减少手部与前轮时间的水平距离。在平坦的路面上更容易对前轮进行施压。
而较短的把立让车手的重心进一步往后靠,有助于解决陡峭、崎岖的路段,并减少转向时所需的力量。
因为车手更靠近转向轴,较短的把立也能加快转向的响应,从而提升转向的速度。
当然,车把的形状也非常重要。后掠更大的车把有缩短把立的效果。令双手的位置更靠后。把套位置最多可以位于把立夹环后方 30mm。实际情况中这个数据变化量很大,还会受到车把安装角度的影响。

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 17:38:33 | 显示全部楼层
前叉偏移量
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前轮轴心与前叉舵管(延长线)之间的距离,一般通过前叉叉肩的前后变化以及轴心前后偏置来达到预计的偏移量。
现有不少前叉制造商都能推出不同偏移量的前叉,比如 Rockshox 的27.5前叉会有 37mm 和 44mm两种偏移量,而 29er版本会有 42或 51mm两种。而 Fox 前叉也会有类似的配置。
前叉的偏移量会影响 trail 数据,较长的偏移量会减少 Trail,令转向更快更细腻,反之亦然,会令转向更为稳定,比较适合陡峭的弯道或崎岖路段。
前叉的偏移量同样会影响前轴距,较短的偏移量意味着更短的前轴距。而手掌与前轴之间的距离也会有影响。因此增加前叉的偏移量更像是缩短了把立长度,因为前轮相对来说更靠前。

Ground Trail (地面投影)
姑且先这么说,小编也不知道怎么描述。
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前轮胎与地面的接触点与 转向轴(舵管延伸线)接地点之间的水平距离。
Ground Trail 表明自行车的转向将会是多么稳定,但它并不如  real trail 来得那么精准,但更容易可视化。而在某些自行车的几何表中,它们会被简单地称之为 “Trail”
这个受到三个因素的影响——车轮尺寸,头管角度和前叉偏移量。头管角度越小,偏移越小,轮组越大, Trail 则越长。
一般来说  trail 越长,转向越稳定,越好。这是因为车把转向时,由于偏离原本的方向,车把会受到一股恢复原本骑行方向的力量。这种力量与 Ground Trail 有关,但如果需要解释,mechanical trail 是更好的衡量标准。

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 楼主| 器材党 发表于 2018-8-21 18:06:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 器材党 于 2018-8-22 10:38 编辑

Mechanical trail 机械轨迹
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轴心垂直地面的点与转向轴之间的距离(实际看图)
Mechanical trail 也被称为是 real trail,与 ground trail 相关,两者成正相关。Ground trail 相比 Mechanical trail 更容易测量,但Mechanical trail 直接导致 self-centring effect 或 caster effect。
自行车上的转向轮后倾效果就像购物车或者是办公室椅子上的万向轮一样,万向轮安装在相对于推车垂直的轴心后方。因此万向轮会与推车的方向自动对齐,如果万向轮向侧面移动,接触版面上存在力量,保证万向轮始终保持在固定轴的后侧。行进方向与车轮之间的角度越大,,用于恢复该角度的力量也越大。而这种效果同样出现在自行车的转向上。
Mechanical trail 加长相当于令前轮在滚动时更不容易出现左右摆动。也就是说在崎岖的路面上前轮遇到障碍物时更趋于保持直线前行。出于同样的理由,转向时也需要更大的力量。这也是为什么更长的 Mechanical trail 会导致更稳定的操控但转向更迟钝。
注:原文比较繁琐,请大家自行查阅

Wheel Flop
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车把转动时,车架头管的下沉量。Flop 很少会有人提到,但这确实是转向几何的重要方面。而且这点与之前讨论到的 caster effect
一个同样由 Trail 导致的几何参数。如果说 caster effect 与 mechanical trail 的水平分量相关,而 Flop 则与其垂直分量相关。如果说自行车在平路上转动车把,头管会略微下沉。主要是因为转向轴并不是垂直的。当转向轴围绕固定费的接触面旋转时,自行车就会向前倾斜。而 mechanical trail 则是导致这个现象的原因。
如果无法理解,那么请想象一下极端情况:如果前叉是水平的,前轮与地面的接触点不变。当你转动车把时,随着转向角度的增大,头管会向下移动。
对于正常的头管角度而言,头管下沉量与mechanical trail 的垂直分量成正比,这取决于 mechanical trail 长度和头管角度。
而 Flop 带来的结果是由于转向角的增加,自行车和车手会自动地向前倾,人车重心会进一步降低。由于大部分的车把、车轮以及前叉下沉,都位于转向轴前方,因此它们的重量会在周围产生扭矩,对转向速度会有所改善。当然,转向时重心降低提升的转向优势会比车轮把立来的明显多。
Flop 本质是一种不稳定的力量,它的作用是增加转向时的角度,使车轮远离行进方向。然而 caster force 则是完全相反的作用。无论是减小头管角度还是缩短前叉偏移量,延长 mechanical trail 都会同时增加这两者的效果。
高速骑行时, caster effect 将会占主导地位,但是在低速以及大转向角度时,flop force 就会成主导力量。这也是为什么更为“慵懒”的车型(更小的头管角度)在低速时需要花费更多的精力来维持方向,转向会变得非常轻松——但在更高的速度下,尤其是崎岖颠簸的路线中,车头反而会更稳定且更直。

*较短的前叉偏移量+较大的头部角度将导致更少的 Flop 和更稳定的转向,而不是通过较长的前叉偏移量+较小的杆头角度实现同等的 mechanical trail。 这是因为 mechanical trail 的垂直分量在前一种配置中不如后者那么明显。
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