Können wir einen genauen Durchmesser bestimmen, wenn wir nur die Anzahl der Zähne auf einem Kettenblatt kennen?
Ein Kettenblatt ist ein n-seitiges regelmäßiges Polygon, wobei n die Anzahl der Zähne ist. Die Seitenlänge s des Polygons ist der Abstand von Spitze zu Spitze jedes Kettenblattzahns.
Die Formel für den Radius eines regelmäßigen Vielecks lautet:
(Quelle: mathopenref.com )
Unter Verwendung von zenbikes 12,75 mm oben für s erhalten wir 107,61 für den Radius oder 215,22 mm für den Durchmesser, was seiner Annäherung sehr nahe kommt.
Ein Vergleich der beiden Formeln zeigt, dass der Längenterm wie erwartet eliminiert werden kann. Damit bleibt uns:
1 / sin( pi / n ) vs. n / pi
Für große n konvergieren diese Terme und führen einen Fehler von nur 0,12 mm ein, wenn n = 53 ist. Es ist ein bisschen größer, wenn n kleiner wird, und unterscheidet sich um 0,64 mm für n = 11.
Für alle praktischen Zwecke würde ich einfach s * n / pi verwenden , selbst für das kleinste Zahnrad, auf das Sie stoßen werden, wird es innerhalb eines Millimeters liegen.
Wenn Sie nur die Teilung der Kette (Standard für die meisten Fahrräder) und die Anzahl der Zähne kennen, können Sie den Kreis (und das n-Eck) nur durch die Stiftmitten vollständig beschreiben . Ich werde mein Bestes tun, um die mathematischen Formeln auf lesbare Weise mit Text zu erstellen, aber ich werde jeden der vier Kreise / N-Ecke vollständig beschreiben:
Lassen:
n = Zähnezahl
L = Kettenteilung (Gliederlänge) (12,7 mm für die meisten Fahrräder)
Siehe unten für Tal-, Rollenkopf- und Zahnkopfmaße. Beachten Sie, dass die Zahnoberseiten zwischen den Herstellern und während der Lebensdauer des Rings variieren können . Die alternative Methode unten ist wahrscheinlich die einfachste Methode für den Rahmenabstand.
Da Sie die Teilung der Kette kennen (1/2" oder 12,7 mm ist eine Kette der 40er-Serie, die normalerweise für Fahrräder verwendet wird), bilden die Kettenstifte ein regelmäßiges n-Eck (ein Polygon mit n gleich langen Seiten). , wobei jede Seite gleich 12,7 mm ist. Die Formel für den Umfang dieses n-Ecks ist ziemlich einfach (unten) und würde für die meisten Annäherungen in Ordnung sein. Beachten Sie, dass dies auch gleich der Kettenlänge ist, die um das gewickelt würde Ring (die Kette würde dem n-Eck folgen, nicht dem Kreis).
Umfang des n-Ecks = L * n = 12,7 * n mm
Dies ist jedoch nicht ganz genau, um den Kreis durch die Stiftmittelpunkte zu beschreiben. Die genaueren Formeln sind unten:
Umfang = pi * L / (sin (180 / n)) = 39,8982 / (sin (180 / n)) mm
Radius = L / (2 sin (180 / n)) = 6,35 / sin (180 / n) mm = 'pcRad' (Stiftmittenradius)
Durchmesser = L / sin (180 / n) = 12,7 / sin (180 / n) mm = 'pcD' (Stiftmittendurchmesser)
Jetzt benötigen wir zusätzliche Informationen, um die beiden verwandten Kreise / n-Ecke zu beschreiben:
Für die Talböden und Rollenspitzen müssen wir den Radius oder Durchmesser der Kettenrolle um den Stift kennen. Laut http://en.wikipedia.org/wiki/Roller_chain hat eine Kette der Serie 40 einen Rollendurchmesser von 0,312 Zoll (7,92 mm). Da der Abstand von der Stiftmitte zum Boden des Tals der Radius von ist Der Roller:
rRad = Rollenradius (3,96 mm für die meisten Fahrräder)
Umfang des n-Ecks der Talböden = 2 * n * (pcRad - rRad) * sin (180 / n)
= 2n * (pcRad - 3,96) * sin (180 / n) mm
Bodenradius = pcRad – rRad = pcRad – 3,96 mm
Bodendurchmesser = 2 * fRad = pcD - 2 * rRad = pcD - 7,92 mm
Umfang des n-Ecks der Rollenspitzen = 2 * n * (pcRad + rRad) * sin (180 / n)
= 2n * (pcRad + 3,96) * sin (180 / n) mm
RollerTopRadius = pcRad + rRad = pcRad + 3,96 mm
RollerTopDiameter = 2 * rtRad = pcD + 2 * rRad = pcD + 7,92 mm
RollerTopCircumference = pi * rtD = pi * (pcD + 2 * rRad) = pi * (pcD + 7,92) mm
Um nun den endgültigen Kreis / n-Eck zu beschreiben, benötigen wir die Zahnhöhe über den Stiftmitten. Ich würde erwarten, dass dies bei einem neuen Kettenblatt positiv und bei einem abgenutzten negativ ist:
t = Zahnspitzenhöhe über Stiftmitten (negativ wenn unten)
Umfang des n-Ecks der Zahnspitzen = 2 * n * (pcRad + t) * sin (180 / n)
SpitzeRadius = pcRad + t
Spitzendurchmesser = 2 * tRad = pcD + 2 * t
SpitzeUmfang = pi * tD = pi * (pcD + 2 * t)
Um diese Berechnung etwas einfacher zu machen (aber bei einem abgenutzten Kettenblatt etwas ungenauer), können Sie alternativ Ihren eigenen individuellen Zahnabstand messen. Idealerweise wären sie etwas länger als die Kettenteilung, aber das ändert sich mit der Abnutzung der Kette:
tSpacing = durchschnittlicher Abstand zwischen den Zahnspitzen
Umfang von n-Eck von Zahnspitzen = n * tAbstand
tipRadius = tSpacing / (2 sin (180 / n))
Spitzendurchmesser = 2 * tRad = tAbstand / sin (180 / n)
SpitzeUmfang = pi * tD = pi * tAbstand / (sin (180 / n))
Ich habe diese Frage auf math.se gepostet und eine interessante Antwort erhalten, die die Antwort von Lantius als das genauere mathematische Modell und meine als praktische Annäherung für die Fahrradwelt im Grunde bestätigt.
Mit nur der Anzahl der Zähne, nein.
Aber angesichts der Anzahl der Zähne und des erforderlichen Abstands von Spitze zu Spitze jedes Zahns, um der Kette für die Marke des verwendeten Kettenblatts zu entsprechen, können Sie den Umfang leicht bestimmen.
Mit dem Umfang ist es einfache Mathematik, um den Durchmesser zu bestimmen.
Teilen Sie den Durchmesser durch Pi (3,14159 auf die 5. Dezimalstelle)
C = D/3,14159
Wenn also die Anzahl der Zähne 53 beträgt und der Abstand 12,75 mm beträgt, haben wir einen Umfang von 675,75 mm.
675,75 Millimeter geteilt durch 3,14159 ergibt einen Durchmesser von 215,1 Millimeter. Umgerechnet und auf 2 Stellen gerundet sind es 8,46 Zoll.
Ich habe den Durchmesser eines Shimano-Kettenblatts mit 53 Zähnen gemessen und er beträgt 8,51 Zoll. Ich glaube also, dass meine Mathematik so genau sein sollte wie die Toleranzen in meinen Messungen.
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jackJoe
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Zenbike
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