汽车轮毂上的支柱这么小,为什么能承受汽车那么重的重量?承重靠悬架吗?和轮毂有没有关系?:一般家用汽车大约在1.2吨到2.2吨之间,根据汽车的车重配备的轮毂也
一般家用汽车大约在1.2吨到2.2吨之间,根据汽车的车重配备的轮毂也是不一样的,均匀分散在四个轮子之间的重量大约在300-500kg左右,汽车轮毂的实际额定承受重量都会超过600-700公斤。轮毂表面上看起来很细,却能够承受那么大的重量,主要是靠两个方面:一个是结构设计,另一个是材料。
汽车的重力并不是直接压在轮毂的外圈上,而是通过轴承作用在轮毂上,中心轴承对于轮毂下方垂直方向承受的是挤压力,对于轴承其它方向承受的是拉力,汽车的压力会均匀的分散在轮毂的各个方向,此时受力的是整个轮毂,不是靠某一跟轮毂支柱支撑。就像筷子一样,一根筷子很容易折断,一把筷子却很难折断。
有了比较好的结构来分散压力,也需要一定强度的材料来承受压力
汽车轮毂一般采用钢、铝合金、铁等材料制成,实际上,细心的朋友能够看到,轮毂支柱越细,其材料和加工方法就越特殊。轮毂常用的加工方法有重力铸造、锻造、低压精密铸造等,其中锻造的成本更高,可承受压力更大。
实际上轮毂最怕的是额外产生不均匀的受力,比如高速行驶的汽车遇到一个小坑或者有一个石头,强度不够的一些轮毂如果往往会变形,这些突发的外力是结构所不能够解决的。
我来说下我自己的见解吧。轮毂,别名轮圈,即轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形、中心装配在轴上的部件。车辆的自重和受力都会通过连接传到轮毂上。可能铝合金轮毂看起来比较硬,不太好理解,我们来看看相同原理但是跟好理解的自行车轮毂。
自动车轮毂的辐条一般为钢制,比较软。那么用软辐条的自行车轮毂是怎么支持重量并且不产生变形的呢?通常为了保证轮圈的稳定性,辐条一般是有预拉力的。正常情况下,轮毂辐条只受拉力。而这些拉力均匀分布在每一根辐条上(当自行车有负载时,上半部分辐条受力增加,下半部分受力减小)。只要拉力没有超过辐条的极限受力而崩断,辐条都能正常工作保证轮毂不变形。
而且自行车也是有一体式轮毂的。相对辐条式的自行车轮毂,一体式轮毂和汽车用轮毂已经基本上没什么本质区别了。一体式轮毂除了成型是一体浇筑的,其受力情况跟辐条是一样的。而且相比细长的辐条,一体式轮毂硬度更高,轮辐更粗,抗拉力更好。
现在的乘用车汽车轮毂一般可以受600—700公斤的力,而且这还不是铝合金材料的抗拉力极限。所以4个轮毂承受一辆乘用车(一般乘用车重量1吨多)的重量,完全没有问题。
轮毂的设计是遵循一定的原理,而并非随意生产的。
一辆普通的汽车大概是1.4吨左右,再加上车上的人以及货物,总承重也就是在1.5吨左右,而普通轮毂的承受重量是在600-700公斤左右,所以这对于汽车来说绰绰有余。
回到问题上,为什么轮毂上的支柱这么小,感觉好像随时都会被压垮一样,却很意外地能够承受一整辆车的重量?
轮毂主要由轮辋与轮辐构成,除了设计样式,类型不同之外,基本上构成部分都是一样的。
如果你有仔细观察过的话,你会发现轮毂中间的支柱都是不变形的三角形,无论是什么样的设计,什么样的花式,全都是围绕这个来设计制作的。
至于“轮辐是不是越多越好”,从散热方面考虑的话,肯定不是越多越好。从承重量看肯定是越多越好,但注意这里的“多”是指在力学前提条件下对汽车承重量的保证。
不过在长期高速行驶的时候一般采用多幅的轮胎,可以提供良好的支撑,不至于在行驶时轮子产生较大的形变。
还有市面上汽车轮毂一般分为钢轮毂和铝合金轮毂两种材质,铝合金的造型多样化、重量轻,和旧的钢轮毂比起来轮辐也更加明晰——辐条呈辐射形,数目一目了然。
材质不同,那么承重能力就会更强,再说了,不单单是轮毂,轮胎上还会有一定的气压,这也是能够起到一定的承载作用,不至于说害怕汽车无法承受这么重的重量。
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这个问题两天没人回答,我简单说一下吧。
首先车身重量及横向推力等首先作用于悬架,最终通过轮毂、辐条、轮圈和轮胎作用于地面,不存在悬架受力而轮毂(胎)不受力的问题。
其次,轮毂受力非常复杂不单要承受车身作用于地面的静动压力,横向加速冲击等,还要承受地面振动等各种反作用力,工作状况非常恶劣,要求非常高。然而出于减少车身质量和行驶惯性的考虑又要尽可能地轻巧。任何一款成熟的钢圈(铝圈)都是综合优化的结果。
第三,关于辐条的受力分析,跟题主的认知区别很大。早期的钢辐条(螺杆螺母)式辐条受力比较简单,仅仅受拉力(注意不是压力);现在的轮圈一般采用整体压铸铝合金结构,辐条受到拉力、压力和剪切力等多种应力,使轮毂轮圈辐条形成一个稳定的几何结构,任劳任怨地受着夹心气。
如图所示,上图为早期钢条自行车,每根钢条有预拉力,就相当于钢条吊着轴在运动,无数根钢条的话连续起来就是这样,因此在轴线以上的区域,钢条承受拉力,而下端由于拉力减小可能不受力,或者受力很小。再说新型轮毂和车轮毂,实际原理都差不多,由于一体成型的缘故,车身传递给车轴,轮毂,轮胎至地面,在轮毂上端的区域,大致承受向下的拉力,而地面与车轴区域大致承受压力,但是受力都会导致变形只是我们肉眼无法识别,上部的拉力和下部的压力会有一个趋势——把轮毂横向压扁,夸张一点的话,我们就能想象出来,水平于轴的轮毂必定受到拉力,当然还有剪切力带来的力矩。再深入一点,轮胎包围着轮毂,对轮毂有一个向内的反作用力,减少了轮毂变形,当然,轮毂圈的力量更大。前面简单分析了大致原理,至于运动状态,肯定是比较复杂,必须考虑各种情况颠簸撞击带来的冲击,转向带来的各种力矩,剪切力等等,轮毂的设计没那么简单,最后各方面强度达到后,最后才是减轻重量,选择满足要求的最轻,综合要求最高的材料。以上回答并不一定正确,请理性对待
看车,公路车行驶过程中径向冲击不大,所以为了减重辐条比较细,你看下跑车,轮毂辐条就很细。但是,你看一看越野车,特别是拉力赛车,由于经常“旋转,跳跃,我闭着眼”,径向冲击要大的多,所以拉力赛车的轮辐条就特别密集粗壮。
抛开强度谈大小岂非耍流氓?轮胎轮毂普遍采用合金制造,具有质量轻,强度高的特点。家用车现在很多重量还不到两吨,一台车有四个轮胎,车静止不动的情况下,一个轮胎才承受500kg的重量,另外轮毂并非直接与地面接触,通过形变较大的橡胶充气轮胎已经将荷载均匀传递。当然,具体的受力分析需要专门的计算。
准确地说,轮毂不是别名轮圈。“毂”只是套在轴头上那部分。“轮胎内廓用以支撑轮胎的圆桶形”那部分叫轮辋。虽说在现代汽车轮子已经一体化的情况下,混称不会引起误解,毕竟暴露出“经师不到”。
平均分配在四轮 在配上避震 加上轮胎分掉 直接的压力 轻松不少 不过 还是很厉害的
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