早期的自行車，比如1867年由密休（Pierre Michaux）與1870年由斯坦利
（James Starley ）所設計的腳踏兩輪車，其踏板連接在前輪上（圖1 和圖2 ）。

    踏板每踩一圈，則帶動前輪轉一圈，相當于使腳踏車向前方移動前輪周長的
距離。

    所以輪子愈大，則踏板每踩一圈所走的距離也愈遠。因此，早期自行車的傳
動裝置完全依賴于輪子的大小，輪子愈大，則傳動愈快。基于此，早期自行車的
傳動裝置以驅動輪直徑的大小來確定，并以英寸為單位（1 英寸=2.54 厘米）。

    所以腳踏兩輪車有點像50英寸的傳動裝置，而小孩的三輪車上有相當于10英
寸的傳動裝置。

    直到今天，人們仍然以相同的概念來測量自行車的齒輪比，不論其是單速或
十段變速。我們來討論擁有27英寸輪子、無變速系統的自行車，它的大齒盤（chain
wheel ）為42齒，飛輪（free wheel）為14齒（圖3 ）。按照這樣的匹配，踏板
每踩1 圈，飛輪就會轉3 圈。

    結果為踏板每踩1 圈，后輪就轉3 圈，所以這就相當于直徑為3 ×27=81 英
寸的腳踏兩輪車踩1 圈踏板可前進的距離（因為輪子的周長與其直徑成正比），
因此我們稱它為擁有81英寸的齒輪比。這比任何腳踏兩輪車的制造極限都大，因
為腳踏兩輪車前輪的直徑受到人類腿長的限制。

    如果在博物館看到腳踏兩輪車，你可以估計一下其驅動輪的直徑。

    直接傳動的自行車，其齒輪比非常低，但斯坦利在1885年推出了漫游者安全
腳踏車時，其設計已與目前的自行車非常類似。由踏板直接帶動大齒盤，由鏈條
傳動連接在后輪上的飛輪，因為大齒盤較飛輪多出許多齒，所以可以由較小的驅
動輪獲得較高的齒輪比（圖4 ）。

    典型的BMX 自行車有20英寸的輪子，其大齒盤有36齒，飛輪有18齒。36為18
的兩倍，所以踏板轉一圈，驅動輪會隨之轉兩圈，故它有40英寸的齒輪比（即驅
動輪直徑的兩倍，20×2=40）。

    這是一個比較低的齒輪比，因為BMX 自行車是被設計成表演特技和加速用的
自行車，不是用來快速行駛的。可將此車與梅佛瑞特（Jos é Meiffret ）所使
用的齒輪比275 英寸，創造時速127 英里世界紀錄的自行車做比較（1 英里=1.609
千米）。從圖5 中可以看到他并非騎直徑23英尺的腳踏兩輪車！其自行車的驅動
輪直徑為27.5英寸，但其大齒盤的齒數為飛輪的10倍，踏板轉1 圈，飛輪會轉10
圈。

    我們發現一個自行車齒輪比的關系式：

    許多現代的自行車有十段變速，以應付彎路和山路等不同路況。變速系統由
2 個大小不同的大齒盤以及1 個飛輪（由5 個不同尺寸的輪子相疊）所組成。如
圖6 所示的自行車，其大齒盤為50及32齒，而飛輪則為14、17、20、24與28齒。

    有一種機制能使鏈條在相疊的5 個輪子上移動并與其中任一個吻合，另一種
機制則可在兩個大齒盤中選擇一個帶動飛輪。要得到最低的齒輪比，就要由32齒
的大齒盤驅動28齒的飛輪。故如果驅動輪為直徑27英寸，則

    完成下列的表格，我們就可知道此自行車有哪些可能的齒輪比。

    上述的資料就是巴特勒規格（Claude Butler specification ），是專為女
式車設計的。而為男士所設計的自行車大齒盤為40齒與50齒，飛輪則與女式車所
用的相同。

    如果你正在騎女式自行車，由最低速開始逐檔調速，一直調到最高速，那么
鏈條在兩個大齒盤間要轉換幾次？若你騎的是男式車，會得到相同的答案嗎？

    以此種方法定義自行車的齒輪比是較好的，它在比較不同車輪的自行車的齒
輪比時相當容易。這樣的定義顯然較往年采用的與26或27英寸標準車輪做比較的
定義更有意義。

    到目前為止尚未討論到軸變速的問題，但由下列的資料，我們就可以開始討
論了。

    上表有什么意義？

    軸齒輪比的實際作用為改變驅動輪和飛輪之間的相對轉速。以三速寬齒輪比
（AW）而言，在第一速時飛輪轉1 圈，后輪才轉0.75圈。在第二速時，飛輪轉1
圈，后輪也轉1 圈（又稱直接傳動）。在第三速時，飛輪轉1 圈，后輪會轉1.333
圈。

    現在假設有一輛26英寸的自行車配備了AW后軸變速系統，大齒盤有46齒，飛
輪為18齒，則

    其通式為：

    可運用上式找出上述自行車加裝上其他后軸變速系統后其實際的齒輪比為多
少。

    調查一下四段速飛輪的齒數，此飛輪的軸齒輪比與FW的軸齒輪比非常接近。

    我們可試著把十段速系統與后軸變速系統聯用，這么做可以獲得非常大的齒
輪比。好好研究一下！