home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Software Vault: The Gold Collection / Software Vault - The Gold Collection (American Databankers) (1993).ISO / cdr09 / gearing.zip / GEAR.DOC < prev    next >
Text File  |  1993-04-01  |  11KB  |  219 lines
  1.  
  2.            GEAR  -  A program for optimizing bicycle gearing.
  3.  
  4. The primary function of the GEAR program is to calculate all of the possible
  5. gear ratios that you can get given the number of teeth on the front and rear
  6. gears of your bicycle. The results are expressed in terms of "equivalent wheel
  7. diameter".
  8.  
  9. If you have read about the history of bicycles you will remember the great high
  10. wheeled bikes of 1890's that had the pedals attached directly to the front
  11. wheel. Since bicycles of those days lacked gears, the only way you could go
  12. faster was to pedal a bigger wheel.
  13.  
  14. When geared bicycles were introduced it became possible to get the same effect
  15. by turning a smaller wheel more than one turn for each rotation of the pedals.
  16. The "equivalent wheel diameter" is thus the actual wheel diameter multiplied by
  17. the number of wheel revolutions that occur for each full turn of the pedals.
  18.  
  19. The GEAR program works a lot like a mini-spreadsheet: there are blanks (or
  20. "cells") on the screen where you fill in values for things like wheel diameter
  21. and the number of teeth on a front or rear gear sprocket.
  22.  
  23. At the bottom of the screen there is a pseudo graphic display of the equivalent
  24. wheel diameters for all of the possible combinations of gears that you have
  25. entered.
  26.  
  27. As you enter or change the data, the display at the bottom is updated each time
  28. you type the <Return> (or <Enter>) key. In addition to the graphic display, GEAR
  29. also calculates a more comprehensive numeric display of the gear ratios. This
  30. table is displayed when you press either the <PgUp> or <PgDn> key on the cursor
  31. pad.
  32.  
  33. The table lists the front and rear sprocket number, the number of teeth on each,
  34. the equivalent wheel diameter, the percentage change from the gear listed above,
  35. the speed obtained in this gear for the specified cadence, and finally the
  36. gradient hill that can be climbed at this speed given the horsepower and weight
  37. of the cyclist.
  38.  
  39. The GEAR program consists of three essential files:
  40.  
  41. GEAR.EXE is the main executable file.
  42. GEAR.TPL is the screen template which can be customized.
  43. GEAR.DAT is the data file containing default values.
  44.  
  45. Once loaded the program will display an introducion and then a short screen of
  46. instructions. Type any key to go on to the next screen. After the initial help
  47. screen you will arrive at the main data entry screen. The data entry screen
  48. looks something like this:
  49.  
  50. -----------------------------------------------------------------------------
  51.  
  52.    Gear: A program for optimizing bicycle gearing.
  53.  
  54. Gear Optimization for ________________________________________ 
  55.  
  56.  Wheel Size ____ (inches)   Cadence ___ (rpm)
  57.  Weight ___ (lbs)   Power ____ (HP)   Drag ____ E-5
  58.  
  59. Front 1   2   3   4   Rear 1   2   3   4   5   6   7
  60. Gear __  __  __  __   Gear __  __  __  __  __  __  __
  61. Percent ____ ____ ____     ____ ____ ____ ____ ____ ____
  62.  
  63. Rear               Front
  64. 5  .  .  .  .  1  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .
  65. 4  .  . .  .  .  .  1.  .  .  .  .  .  .  .  .
  66. 3  .  .  .  .  .  .  .  . 1  .  .  .  . .  .
  67. 2  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 1 .  .  .  .
  68. 1  . .  .  .  .  .  .  . .  .  .  .  .  .  1
  69.   30  35  40  45  50  55  60  65 70  75  80  85  90  95 100
  70.             Equivalent Wheel Diameter (inches)
  71.  
  72. -------------------------------------------------------------------------------
  73.  
  74. At this point the GEAR program is running much like a specialized spread-sheet
  75. program. The underlined blanks above show up on the screen in reverse video.
  76. These are the blanks or empty cells where you enter the data you want to use.
  77. The cursor pad arrow keys are used to move around the form, and then new values
  78. are entered in any cell location to modify the parameters and gears used in the
  79. calculations.
  80.  
  81. The graphic display at the bottom of the screen and the percentage difference
  82. between gears are updated when you type <Enter>. In this display each line
  83. corresponds to a gear position on the freewheel and the numbers plotted give the
  84. equivalent wheel diameter for each corresponding chainwheel position.
  85.  
  86. Moving around the screen: 
  87.  
  88.  Keyboard:        Action:
  89.  
  90.  Arrow keys:          Move left/right char or up/down line.
  91.  Ctrl <- and Ctrl ->  Move to previous or next field.
  92.  <Home> or <End>      Move to beginning or end of current line.
  93.  <Ins>                Toggle between [Insert] and [Overstrike] modes.
  94.  <Enter>              Update display, filling in blanks if necessary.
  95.  <Tab> or Shft<Tab>   Update display while changing field.
  96.  Ctrl<Home>           Clear current entry.
  97.  Ctrl<End>            Clear entry from cursor to end of field.
  98.  Ctrl<PgUp> or <PgDn> Clear all Front or Rear sprocket entries.
  99.  PgUp or PgDn         Display detailed gear ratio table.
  100.  F1                   Display this help screen.
  101.  F3                   Read in pre-set data from disk (Advanced version.)
  102.  F9                   Print the current table on printer.
  103.  
  104. The following general information can be entered at the top of the page:
  105.  
  106. Label: This is just a place where you can enter some text which might
  107.     serve as a reminder on a printed copy later on. Put in anything you
  108.     want here as a label.
  109.  
  110. Wheel size: This is where you enter the bicycle's wheel diameter in
  111.     inches. It will be used for calculating the effective wheel diameter
  112.     for each gear ratio, as well as for speed calculations. According to
  113.     the Cateye cyclometer manual, the following values should be used
  114.     for metric 700 series wheels:
  115.  
  116.        700 x 23C  26.3"
  117.        700 x 25C  26.4"
  118.        700 x 28C  26.8"
  119.        700 x 32C  27.0"
  120.  
  121. Cadence: Enter how fast you typically pedal, in rpm. If you don't know,
  122.     a good guess would be around 80.
  123.  
  124. Weight: In this case we want to enter the combined weight of the rider
  125.     plus the bicycle. If you don't know what your bike weighs, it is
  126.     probably around 30 pounds. If it weighs less than that you probably
  127.     paid extra for that weight savings and you know exactly what it
  128.     weighs.
  129.  
  130. HP: Here is where the ego gets involved: you get to estimate how much power you
  131.     can put out on a steady basis. If your a recreational cyclist and honest,
  132.     you should be in the range 0.1 to 0.3 HP. If you race and don't come in
  133.     last, maybe 0.4. If you regularly compete in the Tour de France, I might
  134.     give you 0.5 HP. For Albuquerque cyclists, a power output of 0.25 HP will
  135.     lift 190 pounds from the Sandia Crest turnoff on North 14 to the top of
  136.     Sandia Peak in 90 minutes.
  137.  
  138. Drag:  Coefficient of drag in hp/(mph*3). The number you enter here is used for
  139.     calculating how much of your energy goes towards countering wind resistance.
  140.     The units are weird, but they come from the approximation that the energy
  141.     required is proportional to the cube of your velocity. A value of 3.5x10-5
  142.     appears to be a good value for riding a touring bike with your arms fairly
  143.     straight. (You only have to enter the 3.5. The program assumes the correct
  144.     value for the exponent.) For a hunched over racing position 3.0 is probably
  145.     reasonable, while straight up on a mountain bike you better use 4.0. A
  146.     little research wouldn't hurt here, but for the crude application here,
  147.     these values are probably OK.
  148.  
  149. How to enter values for the FRONT and REAR gears:
  150.  
  151. The rest of the blanks are for entering values for the number of teeth on the
  152. front and rear sprockets of the bicycle's gears. There are several ways that
  153. this can be done:
  154.  
  155.   1. Direct entry:
  156.  
  157.     Enter the number of teeth for each gear wheel directly on the line labeled
  158.     "Gear". For example a typical 10 speed bike would have two entries, say 52
  159.     and 42, entered for the front chainrings. The five sprockets on the
  160.     freewheel are entered in the table under "Rear", for example 14, 17, 20, 24
  161.     and 28. Note that the program expects the gears to be entered with the
  162.     highest gear first and then progressing to successively lower gears. Thus
  163.     for the front chain rings the numbers decrease, while for the freewheel
  164.     sprockets the numbers increase.
  165.  
  166.   2. Minimum/maximum entry:
  167.  
  168.     Lots of times you will want to try something like "how about a five sprocket
  169.     freewheel going from a 14 to a 32 tooth gear?" The GEAR program makes this
  170.     easy by allowing you to fill in 14 in position 1, blanks in positions 2, 3,
  171.     and 4, and then 32 in position 5. When you press the <Enter> key, GEAR will
  172.     fill in the blanks assuming as smooth a geometric progression as can be
  173.     accomplished with integral values for the number of teeth on each sprocket.
  174.  
  175.   3. Percentage difference entry:
  176.  
  177.     When you enter sprocket values explicitly, GEAR calculates the percentage
  178.     difference between every pair of values entered. (The Percent change is
  179.     displayed below each pair of gears.) If you wish, you can enter one explicit
  180.     value, say 14 for the first rear position gear, and then move down one line
  181.     to the Percent entry blanks. When you enter a value in a Percent field all
  182.     empty gear fields on the line above a filled in with the specified percent
  183.     change between each gear. For example, clear the Rear gear field using
  184.     <Ctrl-PgDn>, enter 14 in the first position, then move down a line and over
  185.     4 cells. Now enter 20 to get a five speed freewheel with approximately 20%
  186.     spacing between gears.
  187.  
  188. A note on "percentage differences" as calculated by GEAR:
  189.  
  190. How one calculates a percentage difference between two numbers X and Y depends
  191. on whether you compare (X-Y) to Y or (Y-X) to X. If X is 10% larger than Y
  192. (X=1.1Y) it is not true that Y is 10% smaller than X, although it's close.
  193.  
  194. To get a number that doesn't care how you do the comparison you have to get
  195. tricky. The way I chose to get tricky was to calculate the difference in the
  196. natural logarithyms of gears I was comparing, and then multiply by 100. The
  197. result is a number that is equal to percent difference in the limit of small
  198. differences, but with the advantage that these numbers can be added to get the
  199. relative change over several gears. For what it's worth, that how it's done
  200. here.
  201.  
  202. Playing the game:
  203.  
  204. Start out by entering what you have on your bike now. After getting a display of
  205. the effective wheel diameter for each position of the front and rear gears,
  206. check to see if the available gears are evenly spaced and give you the kind of
  207. range you want. Then the fun begins: you play the game of trying different gear
  208. combinations and see if you can improve the way your bike is set up. A few
  209. weekends and $50 later you quit playing these games and get back to actually
  210. riding your bike.
  211.  
  212. Notes on sub-directories: 
  213.  
  214. In general it is assumed that all three GEAR files are contained in the current
  215. default directory. The program can then be run by simply typing "GEAR" at the
  216. DOS command line. Alternatively one can specify on the command line where the
  217. program should look for the two data files. This is particularly useful on
  218. hardisk systems where the data files are contained in a different subdirectory.
  219.