有关单车几何的基础认识

汗血宝熊

很多朋友在购买单车或者车架的时候，面对复杂的车架几何表格常常懵逼，即使车架就是长度和角度的不同组合，但是将懂未懂可能导致的是更低级的认识错误。因此，本站将车架几何术语以及车架几何对骑行的影响翻译、整理、发布，希望有所帮助。
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（如看不清，请点击放大，鼠标滚轮调整尺寸）

术语中/英文对照如下：
Top tube(Horizontal) (Effective)---TT(EFF)---------水平上管长度/上管等效长度
Top tube(C-C)----------------------TT(C-C)--------上管真长度（中心-中心）
Seat tube Length(C-T)-------------ST(C-T)---------立管长度/中管长度（五通中心至上管顶端）
Head tube Length-----------------HT--------------头管长度
Chainstay Length------------------CS--------------后下叉长度
Fork Length------------------------FK(A-C)--------前叉长度（轮轴中心-叉冠长度）
Fork Rake--------------------------FK offset-------前叉偏心距/前叉攻角距
BB Drop----------------------------BB Drop-------五通沉降（五通落差）
Wheelbase-------------------------WB-------------前后轮轴距/轴距
Head Tube Angle------------------HT Angle------头管角度
Seat Tube Angle-------------------ST Angle-------立管角度/中管角度
以上有关长度的单位，分公制和英制，公制以毫米(mm)为单位，英制以英寸(in)为单位，二者的换算关系：1 in=25.4 mm. 我们接触比较多的山地车，其尺寸描述往往用XX寸，实际指的是立管长度多少英寸，而说公路车或者旅行车时，往往说4X，5X码，实际上是指这些车架立管的厘米cm数，英寸与厘米的换算关系：1 in=2.54 cm.
此外还有其它一些次要术语，后文将会一一列举。

值得注意的是，即使同款车架，不同尺寸之间，车架组各部分的长度和角度都是可能存在变化的，以适应不同身高所对应的肢体几何关系。因此，后文将以570mm水平上管长度的公路车，CX车以及旅行车进行归一化比较，以期说明问题。

汗血宝熊

理解车架的操控元素
这里有三个元素需要解释

Head Tube Angle-------头管角度
Fork Rake(offset)--------前叉偏心距（前叉攻角距）
Fork Trail----------------弯叉剪切距（针对弯叉而言，后文将会图示）

我们先来理解一下何为
Head Tube Angle---头管角度

头管角度即是头管延长线与地面水平线的夹角

头管角度越大（越陡）-------稳定性越低-------转向越灵敏
头管角度越小（越缓）-------稳定性越高-------转向越迟钝

因此，一般旅行车会采用相较于公路车和CX车更为“迟钝”的头管角度---旅行车通常会有比较大的负载（特别前叉也有负载的时候），迟钝一些的转向性有助于保持车头的稳定性，即使速度相较于后两者更慢，但是...安全第一。

常见的570mm水平上管的三种车型，头管角度对比如下：
旅行车：71-72度
公路车：73-74度
CX车：72-73度
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Fork Rake(offset)---前叉偏心距（前叉攻角距）

前叉偏心距（前叉攻角距）是指头管中心线落点与前叉叉臂实际影射线落点的距离


增大前叉偏心距---增强转向灵敏度
减小前叉偏心距---减小转向灵敏度


相较于公路车和CX车，旅行车通常采用一个比较大的RAKE值，以增大轴距、增大前轮与脚的间距、增大前叉的垂向稳定性。稍等，这里有个BUG，既然增大RAKE值会增强转向灵敏度，那么说来，旅行车需要具备比公路车和CX车更强的灵敏度？非也，RAKE值并非转向函数中唯一的的元素，稍候我们把Fork Trail（弯叉剪切距）解释清楚大家就明白了。


同样对比一下570mm水平上管的三种车，RAKE值的区别：
旅行车：45-52mm
公路车：40-45mm
CX车：45mm

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Fork Trail---前叉剪切距

前叉剪切距是头管角度和RAKE值共同作用的结果，传统旅行车往往采用如上图右的弯叉，RAKE相同的前提下，叉越弯，但是Trail越小。


“更大的前叉剪切距”---转向更灵敏---感受上来说，更像是使用腰胯力来转向（说人话--也就是倾斜身体重心）
“更小的前叉剪切距”---转向更迟钝---感受上来说，更像是使用双臂力来转向


等长水平上管三车Trail值比较：
旅行车: 55-65mm
公路车：55-75mm
CX车：50-60mm


（这里多解释一些：对于转向，也就是“操控性”来说，车把宽度的影响更大，比如直把，燕把之类的，比公路弯把的杠杆长很多，因此很小的位移就可以产生更大的转向动力。）


小结：
由于旅行车常态为负重状态，因此比较陡的头管和更小的Trail有助于保持稳定性；而公路车由于竞技需要，要求操控更为灵敏一些，因此三者之间会使用另一个极端的头管角度和Trail值；而CX车介于二者之间。此外，旅行车使用的弯叉提供额外的吸震功能，相较三者之间，公路车的前叉最直，rake也相对最小。对于越野端口的车来说，头管角度更缓，rake更大，理论上来说转向灵敏度更高，但是即便如此，这些类型的车在前叉负载的前提下，转向依然会有问题，对于旅行车来说，转向迟钝是因为“转不动”，对于越野类型的车，转向问题是“容易转过头”，也就是常说的“过犹不及”。
综上，现代旅行车的设计，越来越倾向于“中庸”或者更细的分类，比如轻量旅行车，重载旅行车，穿越旅行车等等，或者说，旅行车的分类越来越倾向于用户的诉求，而非千篇一律了。

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Chainstay Length---后下叉长度

后下叉长度是衡量一辆旅行车（这里指的是狭义旅行车）的一个重要标准，更长的后下叉长度可以达到更长的轴距，以便车手能在重载且高速的前提下具有更好的稳定性；另外，长的后下叉可以增大后驮包与脚后跟之间的空隙，尤其对于大脚怪更为重要，不管对于驮包的安全还是车手的安全都至关重要。此外，还有一些特别设计的后货架，能让驮包更远离脚后跟。当然，后下叉变长也是双刃剑，一方面增强了稳定性，另一方面，就是俗话说的“拖脚”。


等长水平上管三车比较：
旅行车：445-470mm
公路车：405-415mm
CX车：420-435mm

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Wheelbase---前后轮轴距（轴距）

长轴距提供更好的稳定性和骑行舒适性（恐怕这里我要特指平路和下坡吧，长轴距对于爬坡和烂路，真能累死狗）。轴距长度是由后下叉长度，头管角度和前叉偏心距三者共同决定的。


等长（570mm)水平上管三车对比：
旅行车：1050-1070mm
公路车：996mm
CX车：1018mm

汗血宝熊

BB Drop---五通沉降（五通落差）

五通沉降（五通落差）即为五通中心离地面的距离，与轮轴中心离地面距离之差，由于五通中心通常低于轮轴中心（小轮车不在论述范围内），所以通常称为五通沉降。五通沉降值决定了脚踏板的最小离地间隙，对同一个人来说，更大的五通沉降意味着更低的坐垫高度，也就是说更低的骑行重心。
通常，旅行车的脚踏需要规避小型障碍物，因此需要更多一些的离地间隙，所以很多车商设计比较小（相对公路车而言）的五通沉降值（更大的五通离地距离）--700C轮组的车架，53mm左右的五通沉降值--通常都是越野旅行车。但是也有例外，支持肥胎的29er越野旅行车，做到了68-80mm的五通沉降值（因为肥胎轮轴中心离地更高了）；而公路旅行车，针对很好的铺装地面，脚踏磕碰障碍物的可能性降低了很多，所以普通700C轮径的车架，也做到了78mm左右的五通沉降值。

在这里，我想啰嗦一句，虽然较大的五通沉降值带来更好的稳定性和发力，但是不能脱离五通离地间隙来单纯看五通沉降值。
五通离地间隙，最好是高于270mm，这是我个人的经验安全下限，低于270mm，曲柄长度170mm的时候，较大的转向都可能导致脚踏蹭地导致摔车；但是最好也不要高于350mm，否则重心太高，骑起来也是很累的。
所以在选择车架的时候，先考虑好自己将要使用的胎径范围，把这个值域累加到轮径里面计算轮子半径，减去五通沉降值之后，不低于270mm，也不高于350mm最好。
至于轮子半径，请参考琴叫兽帖子：《

26“ 650b 700c的区别，及随之而来的思考》

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Seat Tube Angle---立管角度/中管角度

立管角度就是立管与地面水平线的夹角，旅行车-公路车-CX车这几种车的立管角度没有多大区别，因为车与车之间的最佳踩踏角度本身就区别不大。但是也有例外，有些旅行车立管角度会随着车架尺寸的增大而变小，以匹配相应更长的盆骨转轴半径（角度变小以远离车头）。

等长水平上管三种车型对比：
旅行车：71-73度
公路车：73度
CX车：73度



这里介绍一种简单有效的FITTING方法，或者说，车架几何，调试到位的，适合你发力的车，至少要满足以下条件：
当左右曲柄平行于地面，脚面踩到脚踏的正确位置（或者说上锁之后），你的膝盖能够触及到“过脚踏轴心至地面的垂线”，如上图所示。如果立管角度过小，膝盖则难以碰触此垂线。不然，轻则发力不畅，效率奇低；重则伤膝。

汗血宝熊

注意，此段可能最为重要
Reach & Stack---抓握距 & 车架净高

Reach---抓握距，指的是过五通与地面垂线至头管顶端中心的最小长度（即距离）
Stack---车架净高，指的是过头管顶端的水平线，到五通中心点的最小长度（即距离）


对于fitting结果来说，Reach和Stack这两个值是挑选车架的最重要参数，是人体比例及特征相对于自行车来说最精确的映射值。
这两个值是对于不同品牌，不同架型，不同尺寸的车架的归一化描述，因为对于同一种架型，不同品牌同样描述为等长立管的车来说，这两组值也可能有所不同，最大差距可能会达到20mm以上。
如果你感兴趣的品牌车架，并未提供这两个值的话，请使用链接中的R&S计算器：
https://bikegeo.muha.cc/

换而言之，选择车架尺寸之前，可以先通过Fitting网站（我个人以前用过Fitting Lab）得出自己所需车架的参数，首先应该匹配的是这两个值，然后才是根据诉求、功能的不同来匹配其它参数。

汗血宝熊

Top Tube(Horizontal)/TT(EFF)---水平上管长度/等效上管长度

这个参考值，粗暴一点说，只要不是买竞技性质的公路车，基本就是最主要的参考值；但是应该注意的是，即使两台水平上管长度完全相等的车，它们的Reach值也可能是不同的。
这里分享一点小经验，
1、如果选弯把型的车，FITTING出来的结果基本是针对弯把的，选车架的时候只需要套用最接近的Reach值，Stack值和TT（EFF）值基本就能达到要求了；
2、如果是选则平把（正常的直把，燕把）的旅行车架的话，在FITTING结果中的TT（EFF）值之上加55mm基本就可以命中，但前提是此款车架的立管长度不要溢出参考值；
3、如果是选回弯型车把（如大后掠直把/燕把或者蝴蝶把）的旅行车，则需再加15-20mm的TT（EFF）值，前提如上一条；
4、如果要组装越野型的旅行车，除服从2、3之外，立管长度应该至少小于FITTING结果40mm-70mm。
以上四条仅为个人经验，仅作参考，如有不服，我个人不做辩论。


刚才找到了一个可以做山地车和公路车尺寸FITTING的网站，看来不用费事经验主义了，我们还是讲科学：
https://www.competitivecyclist.com/Store/catalog/fitCalculatorBike.jsp

汗血宝熊

Seat Tube Length---立管长度/中管长度

Seat Tube Length---立管长度/中管长度，定义就不做赘述了，此值不是特别重要，正常的旅行车，直接参考FITTING值即可，除非需要更多的跨高间隙。
再强调一次，如果可以，选择旅行车架的最重要参考值还是Reach值和Stack值。

汗血宝熊

Head Tube Length---头管长度

Head Tube Length---头管长度，普通旅行车的头管长度通常比较长，目的是为了升高把位而少用车头垫圈，通常，一台旅行车架的头管长度，比相应尺寸的公路车、CX车要长40mm以上；

而越野型旅行车，头管长度一般较短，通常比相应尺寸的纯粹山地车略长。