Z形曲柄好主意吗？

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我偶然发现了这个kickstarter项目，该项目促进了曲柄的原始形状：

Z形曲柄

他们声称在旋转过程中有用推力的弧度更大。尽管他们的要点是通过剪辑系统来解决的，但我仍然不确定他们的主张。

这些真的可以对功率/扭矩产生积极影响吗？某些身体部位压力增加会不会有任何危险？

parts crankset

— 阿戈斯
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任何对τ= rx F背后的理论都有了解的物理学专业的学生都可以告诉您，扭矩与施加扭矩的臂的形状无关（仅与轴的垂直距离相关）。或者您可以进行这种思想实验：该弯曲的条是刚性的。在踏板和齿轮轴之间添加另一个刚性杆。由于构造是刚性的并且仍然是刚性的，因此没有一个组件能够相对移动，这没有任何改变。现在，卸下弯曲的条。结构仍然像以前一样刚性，动力学保持不变。

— Joren 2012年

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在我看来，即使他们的理论是正确的，他们也只是从弧线的另一侧偷窃而来，总数是相同的。

— Random832

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它绝对可以让您的脚趾放在曲柄和链轮之间。

— artistoex 2012年

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如果我被迫在使用这些曲柄和在额头上刻上“我很容易受骗”的纹身之间进行选择，那么我会选择曲柄，尽管两者的效果相似。

— 卡兹（Kaz）2012年

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使用这些工具的人在得知通过将前轮转向较长的曲柄将自行车撞坏并在转弯或崎uneven不平的地面上较长的曲柄接触地面时降低了离地间隙时，会感到头疼。

— 2012年

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如果铝足够硬，则零差-曲柄可以是任何形状（盘形，S形等），但是两个接触点之间的关系仍然保持不变，仅此而已。

曲柄可能具有的唯一作用是在曲柄上增加一点弹簧力，这对于有效的曲柄可能是好是坏。但是铝会使弹簧变糟，如果弯曲太大，很快就会疲劳并失效。

曲柄失效时，锐利的边缘会割伤您的身体部位。

— 丹尼尔·希克斯（Daniel R Hicks）
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这也是我的想法。如果曲柄是刚性的，则曲柄的形状无关紧要。观看0:52处的视频，它将同一张图片中的两个曲柄与绿色叠加层进行比较。查看Z转矩的顶角，然后考虑将曲柄移动到哪个方向。将脚的位置放在圆弧的顶部，踩下踏板会使曲柄向后旋转，为了使曲柄向前移动，您必须将脚水平移动到地面。另外，如果您想说服我，请向我展示大学研究的数据。

— Kibbee 2012年

我想知道是否有可能用弹簧钢制造类似的东西，以真正利用弹簧效应？而且，我的裤子已经被我的曲柄拉住了。这些曲柄看起来很恐怖。

— naught101

我敢肯定，人们过去曾经尝试过弹簧钢-“现代”自行车已经问世100多年了，几乎所有东西都已经尝试过了。可能没有经过很好尝试的是稍微弯曲的曲柄臂，而不是弹簧很多的曲柄臂。但是，采用任何此类设计，您都会因手臂扭转和翘起踏板角度而遇到麻烦。此外，这是非常难以有效地测试这样的设备，由于安慰剂效应。

— Daniel R Hicks

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而且，弹簧永远不会100％有效，因此会产生海绵状曲柄和功率损耗（可能很小）。

— freiheit

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为所有多余的铝增加额外的重量，您将失去他们试图向您出售的任何优势！

— BillyNair 2012年

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该意见对Kickstarter的项目同时拥有几个很好的解释了为什么设计有效地等同于直曲轴，为什么使碳纤维版本的计划是危险的。

现在发挥作用：如果您试图在踏板完全死点并停止时踩下踏板（如视频所示），则无论是普通曲柄还是Z扭矩都没关系。移动。它们是空间中两个牢固连接的点，因此连接它们的方式无关紧要，“物理”仅将它们视为由直杆连接。

简单证明：如果将Z扭矩向上止点之前的2度移动并施加力（您可以尝试用重物而不是脚来使其在科学上有效），您会发现它不会向前移动如果您的曲柄按您的说法工作（由于弯曲而提高了杠杆作用），则会发生这种情况，但仍然与普通曲柄完全相反。

看起来不一样，但完全一样。

..及其危险之处：

2）您绝对不能采用针对机械加工“从碳纤维模压成型”而优化的设计。机织复合强度是高度各向异性的。如果有的话，如果显示的设计是用碳纤维模制而成的，则设计的零件比加工的零件更坚固，而不是更坚固（我假设您的意思是“由浇铸的聚合物模制而成，并在其前表面贴有碳纤维饰面板）。

真正的碳纤维曲柄的纤维方向（通常是手工布置）应使纤维方向（或纹理方向）与施加在零件上的力对齐。因此，您成型到零件中的所有梯子结构实际上会使它变弱很多。它还将机加工的金属部件放置在零件中并粘结到复合材料上，以实现金属对金属的配合表面。有关构造技术的示例，请参见 http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php-注意使用实际曲柄键合到的铝制星形轮。

[...]

5）最后，也是最令人担忧的一点：您正在处理自行车传动系统中的重要部分。失败的模式可能是骑自行车的人摇摇欲坠，而您的曲柄让步并折断。这是一次严重的事故，可能会改变生活。

复合材料的无损检测并不是一个笑话。我可以向您保证，Shimano和RaceFace的员工具有多年建造，验证和测试他们建造的复合结构的经验。复合材料的失效模式也与传统金属大不相同-几乎没有甚至没有非弹性变形。

您显示的模具和设置非常适合生产化妆品复合部件（例如我的伙伴的“碳纤维”汽油和刹车踏板）。关键任务传动系件，不是很多。

在完整的注释是值得一读。

— dbr
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有趣的是，发布此帖子的人“ Terence Tam”也位于支持者列表中。

— Kibbee 2012年

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@Kibbee：除非您返回，否则无法发布。他可能会支持少量的警告他人的能力，这对他来说是无私的。

— 罗伊·廷克

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@RoyTinker我以前从未使用过Kickstarter，但这是一个很大的问题。只有（在经济上）支持产品的人才能对此产品发表评论？我想您不想在每个kickstarter项目中泛滥成千上万的youtube质量评论，但是在人们投入资金之前，人们需要某种方法来讨论项目的可行性。

— Kibbee 2012年

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@Kibbee：大多数项目都允许1美元作为最低保证金，除非该项目获得100％的资金，否则您实际上不必支付这笔钱，因此这可能不是什么大问题（尽管我同意应该有一些承诺）讨论可行性的方法而无需投入任何资金）。

— Leo

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这只是对一个非常古老而可怕的想法的改造。参见PMP Cranks等。

编辑以获取其他信息：

RE：PMP曲柄

片刻的想法表明，直曲柄和L曲柄在踏板，链条和底托之间始终具有相同的关系。因此，L曲柄没有优势。L形曲柄总是比直形曲柄具有更多的材料，因此总是在重量，强度，刚度和/或成本方面处于不利地位。

PMP曲柄有一个用螺栓固定在右曲柄上的星形轮，两部分均形成方形锥度。方锥承受的负载很重，并且使其成碎片，尤其是用几个轻型螺栓将它们固定在一起，可能会大大增加负载，从而导致过早失效。因此，即使是出于艺术或幽默价值，骑这辆车也是不明智的。

RE：Z扭矩曲柄

Z扭矩曲柄设法采取一个不好的主意，并使情况更糟：曲柄星形轮并非简单地用螺栓固定在右臂上。取而代之的是，它大约是方形锥度的1/3，而手臂是另一个2/3。这将接头置于高应力接头的中间，压力过大，以至于硬化的钢锭有时会在此处断裂。

Z-Torque的离地间隙也比直线曲柄小，甚至比PMP曲柄小。

然后是他们自己的视频中的内容：

参与者在Z扭矩和正常曲柄配置下达到了类似的最大耗氧量，峰值功率输出和总效率（表1）。此外，在150和200 W时的感知劳累（RPE）额定值，在150和200 W的峰值功率输出时的心率（HR）以及在150和200 W时的节奏无明显差异。但是，参与者认为使用Z扭矩曲柄在峰值功率输出时的努力明显降低。

甚至他们自己的研究和材料也表明Z曲柄与正常曲柄之间没有显着差异。“感知”概念存在缺陷，因为它不是盲/双盲测试。

— Tha Riddla
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如果您通读我提供的链接，您还将找到一个附加链接，以获取有关Z扭矩曲柄本身的信息。除了此问题的其他帖子中提供的所有其他物理数据之外，离地间隙的问题还很严重。这些曲柄的离地间隙要小得多，因此即使在最短的转弯中，踏板（或闻所未闻的手臂）也能真正地击打。

— Tha Riddla

：历史上的另一篇文章（内容有重叠的链接）road.cc/content/feature/...

— armb

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不幸的是，这无济于事。示例图片展示了对基本古典力学的误解，更具体地说是对静力学的误解。力矩，又称力矩，定义为

M = F * d

哪里

F = the force applied
d = the perpendicular distance from the axis to the line of action of the force.

曲柄的形状对两者都不起作用。F是来自腿/脚的力，d仅由踏板与轮毂之间的距离乘以踏板与轮毂之间的夹角F和正弦的正弦值来定义。

在第二个示例图片中，

在此处输入图片说明

推针被误导地向前放置，从而d增加了推力，这将增加力矩。但是，踏板在轮毂上方是笔直的，因此向下推动仍会产生零力矩。

如果正常曲轴是A，你认为添加武器B和C并会作出（除了增加质量）有区别吗？卸下A，您将获得一个“ Z形”系统。

在此处输入图片说明

— 乔纳斯·普拉卡（Joonas Pulakka）
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您的是我最喜欢的回复。我记得大学里有关静力学的这个刚体扭矩问题。教授针对相同的想法提出了十二种不同的复杂设计……“力的总和等于零”。手臂的形状并不重要。（当然，新形状的重量会在该位置引起一些可忽略的扭矩，但是在循环中的其他位置会导致扭矩归零。）好的解释！

— 布莱恩·杰尼西奥

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它只是增加了额外的重量，并且由于增加的挠曲性而可能不那么可靠。具有机械优势的“杠杆臂”与直接伸向踏板的臂相同。就像那些“男性增强”的广告一样。

— 大卫·温西米乌斯（David Winsemius）
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这种设计没有增加任何新内容，在100多年的周期设计中已经开发了许多与此类似的曲柄，但都未能实现所谓的功率优势并成为主流。

如果您喜欢踏板主轴的弯曲外观，请购买此产品。

— 斯图
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没有。

当曲柄的最长部分与地面水平时，前轮转动的空间较小。
当曲柄的最长部分最靠近地面时，离地间隙较小。
Flex总是会失去动力，即使这些刚度完全僵硬，也没有机械优势，因为没有将力施加到Z轴的末端，而是施加在与传统曲柄相同的位置。

但是，这些曲柄非常适合那些想要闪闪发光且不关心安全性或效率的曲柄（偏心的人）或刮板。

— 迈克
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