從瓦數 坡度 踏頻和曲柄長來選擇自己適合的齒比

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圖一 路段齒比計算機 https://operftrain.com/author/customer_gearRatio

首先我們先來看齒比到底是怎麼計算的，自行車其實就是個簡單機械，主要由輪軸和鏈條所組成傳動系統，其中鍊條每一目的長度 p 幾乎是一樣的，所以我們就可以得到齒數與半徑的關係，所以齒輪的齒數就會跟齒輪的半徑成正比，列下力學等式把兩式相除就可得到齒比。所以大盤與曲柄是一個輪軸，輪組與飛輪則是另一個輪軸，大盤與飛輪用鏈條連接，其中鍊條每一目的長度 p 幾乎是一樣的，所以我們就可以得到齒數與半徑的關係，所以齒輪的齒數就會跟齒輪的半徑成正比。

因為輪軸是力矩相同，鍊條是受力相同，所以我們就可以分別列下力學等式，每個符號的代表意思如這表格所式，最後我們就把兩式相除就可得到齒比，這就是為什麼前面定義的齒比是大盤 / 飛輪的齒數，不過反正只要搞清楚左右邊是什麼就好了。
大盤曲柄：F₁R₁ = fr₁
輪子飛輪：F₂R₂ = fr₂
所以可以得到  F₁R₁  = F₂R₂ * r₁ / r₂，正比於  r₁ / r₂

那麼既然跟力有關，我們就要從功率來計算，一般在看網路上的資料時去查功率跟施力的關係，都會直接跟你講這個公式，然後說相同功率，踏頻越高施力會越少，反之則越大。這就會有一個很奇怪的點，當用相同瓦數騎平路跟山路時，一定是平路速率高，但是你帶進公式時，就會發現爬坡的施力會比平路大但都還是同瓦數。 所以實際上我們就要從定義來看，功的定義是施力與施力位移的內積，所以其實還跟兩者的夾角有關，另一個大家常誤解的就是三點鐘方向力矩最大，這也不一定，因為你不確定力跟力臂是否垂直。所以實際上功率跟施力還有踏頻的關係長這樣，力臂跟施力先做外積，再跟踏頻做內積，再用我們前面得到的關係代換掉，就可以得到功率與齒比和踏頻的關係了，當然這個功率還會跟當下的環境有關，例如總重、速率、坡度跟滾阻等許多變數，當然你能騎多快，又跟你的瓦數和重量跟坡度有關，所以實際解起來倒是沒這麼好解。

圖二 力與功率的關係

來看一下在某些條件固定下，不同坡度與瓦數的踏頻和齒比關係，總重量 73.3 kg

1. 提高瓦數 P ↑
2. 換短曲柄 r₁↓
3. 換小齒盤 r₁↓
4. 換大飛輪 R₂↑
5. 換小徑車 R₂↓

當然公路賽事不可能去騎小徑車參賽的，而曲柄從 170 mm –> 160 mm，踏頻則是 60 rpm –> 64 rpm 變化不大，所以通常還是選擇改變齒比。

那麼想降低齒比，要換大飛輪還是壓縮盤比較好??大家會覺得壓縮盤會比大飛輪輕，所以壓縮盤會比較好，但實際上還要考慮到練輪系統的阻力。 降低齒比是為了增加踏頻 –> 傳動系統的耗瓦會增加 齒盤跟曲柄是輪軸關係 –> 轉的圈數相同 –> 圈數增加 –> 耗瓦增加 飛輪與齒盤以鏈條連接 –> 雖然踏頻變高，鍊條速率也會變快，但是因為飛輪尺數也增加了，所以轉速不一定會增加，摩擦力也不一定會增加。
所以換小齒盤會讓阻力稍微增加，但換大飛輪就不一定。

然而從重量上來看，若都是 12 速的飛輪與齒盤，若是考慮到尺速的綿密性，如果以前就是用 30T 的車友，換到 12 速的 11-34 就是多了片 34T 的齒片而已，從 30 換成 34 重量會多 50 g，而從 36 換成 34 重量則是會少 11 g，所以整體重量差異是差 66 g ，如果是爬武嶺 換小齒盤會比換飛輪均瓦少 0.2 W，所以應該是不會有綿密性的差異，但是多了一片救命齒可以用，所以整體來說還哪個都可以。