为什么要在链环上使用多种材料？

为什么在典型的中级道路三轮曲柄上，外圈（大圈）是铝，而内圈（小圈）是铬钼合金？

在我看来，如果铝足以满足一项要求，那么对所有人而言就足够了。

它与施加在每个环上的力大小有关吗？骑自行车者站立时，可能在攀爬时使用最小的环，因此在那一点上最大的力量施加在曲柄上（因此您需要一个更坚固的环）？

实际上，这是每个链轮所提供的力倍增以及每个链轮的大小/质量的问题。

力差

让我们提出一个建议，只是有一瞬间，链轮的半径与曲柄长度几乎一样大。如果骑车者在使用该链轮（和使用简单的平台踏板）时站起来踩踏板。链条上的最大理论力将等于骑车人的体重。（假设他/她没有拉动车把）。

现在，让我们摆脱那不切实际且荒谬的大齿条，并安装一个更现实的齿条，其半径约为曲柄长度的一半。现在，当骑手重复之前的实验时，现在，最大理论力施加了骑手的体重* 2。

如果您重复整个实验，但这次是使用曲柄半径为曲柄长度的1/4的链轮，则链条中的最大力将是骑手重量的4倍。

也就是说，在一个简单的机制（如曲柄组）中，输出力可以计算为：

OF = IF *（Ir / Or）。

其中IF =输入力，Ir =输入半径，或=输出半径。半径是从轴到施加力的点的距离。

可以想象，大多数三角链齿盘曲柄组都有一个较大的链齿盘，其半径约为曲柄长度的一半。较小的链轮是其一半。实际上，典型的三重曲柄对相对于最大链轮而言，使小链轮上的输出力加倍。

重量很重要

但是，这只是主题的一部分。链环越大，重量越重。而且它也是自行车的旋转部件，因此，有些人可能会认为它的旋转惯性很重要。如您所料，CroMo链条比Al重。

耐用性

但这仍不能完全解释这一决定，但事实是：铝通常比钢具有更少的抗摩擦磨损性。例如，如果您必须在铝制件上打一个凸起，那么与低碳钢上的类似工作相比，您将花费很少的精力。除此之外，新的链轮中的新链条使多个齿啮合，并具有完全的滚子-齿接触，从而有效地在每个接触点之间分配了载荷。较小的链轮可以提供较少的接触点来分散负载，这意味着每个齿都要承受骑车人施加的总力的较大一部分，再乘以曲柄。这意味着小链轮齿比大链轮齿承受更大的负载。

使用率

在这一点上，我们可以添加一个比较主观的论点，即大多数骑手会花更多的时间在中间链条上，也许是在小型链条上，或者在它们之间跳跃很多，而大型链条则偶尔使用，通常是在骑手获胜的快速下降中不要用他/她的全部力量，并且要用很长时间。

结论

所有这些论点使所选材料在重量，耐用性和成本之间取得了很好的折衷。

铝制中，小型链轮会磨损得太快，并且由于换挡技术不正确而容易弯曲。用钢制成的大齿盘会更重，并且在握住曲柄组的同时很容易察觉到这种差异，因此带有铝制大齿条的曲柄将是两者之间的最佳选择。

用这些材料制成的小链轮之间的重量差将不会被察觉，因此，对于这么小的重量损失（增幅？），购买者可能并没有因此吸引力去支付价格差。

同样，铝制小型链环可能更适合专业车手，理想情况下，他们可能得到适当的赞助，因此每场比赛花费链轮并不是什么大问题。同样，他/她可能（理想情况下）拥有优化的换档技术（即，驾驶员已识别出他/她的换档技术故障并已纠正）。

好问题！材料不同的原因有两个：

• 磨损：钢的使用寿命比铝长，且简单。那么为什么不在所有环上都使用钢呢？较大的环在侧面上有坡度，便于移动，并且在环磨损时不能翻转。奶奶环可以，因此可以持续更长的时间。

• 弯曲/弯曲：随着链轮尺寸的增加，由于其上的扭矩/负载，它变得更易于弯曲和弯曲。直钢实际上很容易弯曲，但是CNC环的方式可以在环上提供更大的支撑。

• 重量：钢的重量比铝重，Cromo的重量也一样。对于小环，差异将比大环小很多。

• 成本：就像钢制自行车和铝制自行车一样，更好的材料会花费更多的钱，这也许是一个节省成本的角度。（注意，这也适用于钛等其他材料）。

因此，您有多种原因说明制造商/销售商具有不同的戒指材料的原因。这很可能是以上各项的结合，以及一个或多个的权衡（重量增加而强度降低等）。

主要是由于“杠杆臂”问题，最小的环的齿上施加了更大的力，因此它们需要最强。由于力分散在较少的牙齿上，这一事实使情况更加恶化。

对于＃2，我会列出重量-使用铝制小环可以节省很少的重量。

一句话：扭矩。也称为杠杆臂。

在这种情况下，杠杆臂是曲柄臂（连接踏板的半径）和链轮半径的差。我们的骑车人施加在踏板上的力有限，从而在曲柄臂中产生扭矩。我们的惯性通过选定齿圈中的链条产生反作用力。借助足够的水平臂差，我们的人力可以产生可以克服链环材料强度的扭矩。

因此，为了承受增加的扭矩，最小的链轮通常由强度更高的材料（通常是钢）制成。

更新：主持人请求扩展。这里是。

扭矩是一种“扭曲力”，恰恰是骑车者在骑脚踏车时所产生的。我们施加在踏板上的力可以通过“扭力臂”的长度来放大-在我们的例子中，是指曲柄臂从下支架到踏板的中心到中心的长度（ s）。前链链轮也围绕同一轴线。对于给定的链轮，我们的踩踏半径与链轮半径之间的差是有效的“扭矩臂”或“机械优势”。随着机械优势的增加，我们从踏板产生的扭矩或扭力也会增加。当踩踏最小半径的链轮时，我们将获得最大的机械优势。

那总结了我们的力量。现在谈谈材料。相对而言，钢既坚固又重，而铝又柔软又轻。但是，合金和各种处理方法通常会增加成本，从而改变了这些固有特性。底线是对所施加的力（扭矩）与材料固有强度的应力/应变分析。然后是货币预算，它会影响一个人的可用选项和选择。对候选链轮材料的审查远远超出了本答复或我目前的知识范围。

可以说，制造商将为目标受众使用最具成本效益的产品。对于环法自行车队来说，这可能意味着不同的材料，而不是您和我从当地自行车商店获得的材料。

当涉及到日常骑行者的链轮时，它涉及到扭矩。满足必要的应力/应变阻力的两种最便宜的材料是铝合金和钢合金。

请注意，OP的术语“ 铬钼 ”是指铬钼钢，也称为铬钢。