Почему у автомобильных колес есть отверстия?

22

Если вы посмотрите на колеса автомобиля, вы заметите, что в них есть отверстия, которые могут иметь различные формы (в основном, круглые или прямоугольные).

Почему у них такие дыры? Разве это не уменьшает жесткость колес?

введите описание изображения здесь

mechanical-engineering automotive-engineering wheels

— PaulD
источник

Я не знаю реального ответа, но здравый смысл подсказывает мне, что вес не является реальным фактором (незначительный% снижения, который, вероятно, перевешивает (каламбур) из-за износа или размера шины). Уменьшение нагрева также маловероятно, так как движение воздуха уже велико, а меньшее количество металла означает меньший теплообмен - вы бы получили большую площадь поверхности, закрыв эти отверстия. Аэродинамика и эстетика - единственные жизнеспособные вещи, которые я могу придумать. Я полагаю, что я мог бы гуглить это для вас, хотя :)

3

Вес - это гораздо больший фактор, чем вы думаете. Некоторые автолюбители тратят тысячи, чтобы получить колеса, которые сделаны из более легкого сплава. Это дает невероятную производительность и управляемость, чтобы минимизировать неподрессоренный вес автомобиля

— ММ

@ Майк: Здравый смысл зависит от того, кто этот простолюдин. Как человек, который строит модели самолетов, я могу с уверенностью сказать, что здравый смысл подсказывает мне, что крошечные отверстия предназначены для снижения веса. Вы видите это одно колесо и думаете, что удалено небольшое количество материала. Но если вы раздвинете автомобиль до его шасси, вы увидите гораздо больше крошечных отверстий во всем кузове. Все эти дыры складываются. Среди строителей самолетов есть пословица: гораздо легче уменьшить вес в 1 г на тысячу мест, чем уменьшить вес в одном месте.

— Slebetman

Это позволяет осматривать тормоза, не снимая колеса

1

При рассмотрении процента веса, сэкономленного путем создания отверстий, это не процент веса автомобиля, а экономия по сравнению с первоначальным весом самого колеса. Этот% может быть значительным. Смотрите мой ответ о важности снижения неподрессоренного веса.

— Стив Айвз

27

Автомобильные колеса имеют отверстия в основном из-за веса и стоимости. Каждое отверстие - это кусок материала, который вы не тратите и не тянете колесо.

В качестве еще одного бонуса, отверстия помогают охлаждать тормоза, позволяя воздушному потоку между внутренней и внешней частью.

Форма и размер отверстий рассчитаны таким образом, чтобы оказать минимальное влияние на структурную целостность колеса.

— чокнутый урод
источник

2

Именно то, что я бы сказал! Дополнительно: посмотрите на края этих отверстий, у них есть небольшое филе, чтобы помочь предотвратить выпучивание и распространение трещин

— Knigge46

2

Хотя вес и стоимость, безусловно, являются факторами, я ожидаю, что тормоза будут более подвержены перегреву без отверстий в колесах для вентиляции.

— суперкат

1

Кроме того, уменьшение массы колеса дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что его легче поворачивать, что уменьшает количество энергии, используемой для движения автомобиля. Так что не только автомобиль легче, но и колеса вращаются без такой большой потери мощности. Верный?

— Джаспер

Я просто разбрызгиваюсь, на самом деле я не знаю - у отверстий с отверстиями лучше соотношение прочности и веса, чем у твердого диска?

— Коберн

1

хотя это некоторые приличные / хорошие моменты, наибольшая выгода, особенно с инженерной точки зрения, заключается в снижении неподрессоренной массы. это не инженерный ответ, это скорее ответ обычного человека или ответ с точки зрения технического специалиста.

— провокатор

19

Во многих ответах до сих пор упоминалось, что частью назначения отверстий является снижение веса, но большинство из них не выражают, почему уменьшение веса в колесах важно. Есть две основные причины; первое (также упомянутое Стивом Айвзом) заключается в том, что системы подвески в транспортных средствах работают лучше, если «неподрессоренная» масса удерживается настолько низкой, насколько это возможно, а второе (не упомянутое до сих пор) заключается в том, что бреющая масса от колес способствует более значительному к производительности, чем бритья вес от остальной части автомобиля .

$v$

Е знак равно \frac{1}{2} м_{T} v^{2} + \frac{1}{2} я ω^{2}

$E=\frac12 m_tv^2+\frac12 I\omega^2$

ω = \frac{v}{r}

$\omega=\frac{v}{r}$

r

$r$

I = η m_{d} r^{2}

$I=\eta\ m_dr^2$

m_{d}

$m_d$

η

$\eta$

\frac{1}{2}

$\frac12$

\begin{aligned} Е & знак равно \frac{1}{2} м_{T} v^{2} + \frac{1}{2} η м_{d} р^{2} \frac{v^{2}}{р^{2}} \\ знак равно \frac{1}{2} (м_{s} + м_{d}) v^{2} + \frac{1}{2} η м_{d} v^{2} \\ знак равно \frac{1}{2} [м_{s} + (1 + η) м_{d}] v^{2}, \end{aligned}

$\begin{align} E&=\frac12 m_tv^2+\frac12\eta\ m_dr^2\frac{v^2}{r^2}\\ &=\frac12 (m_s+m_d)v^2+\frac12\eta\ m_dv^2\\ &=\frac12[m_s+(1+\eta)m_d]v^2, \end{align}$

m_{s}

$m_s$ $1+\eta\simeq 2$

Существует дополнительный, относительно незначительный эффект из-за углового момента, для которого выгодно уменьшить вес колес. Из-за сохранения углового момента, корпус автомобиля будет склоняться к повороту за пределы поворота, когда колеса будут вращаться, чтобы начать поворот. Уменьшение момента инерции колес уменьшает их угловой момент и тем самым уменьшает количество крена кузова при рулении.

— Крис Мюллер
источник

2

На самом деле это самый точный ответ. Чтобы выразить это в терминах непрофессионала, каждый фунт веса, снятый с колес, равен 10 фунтам от подрессоренного веса. Именно по этой причине Centerline разработала колеса Convo-Pro и почему Ford перешел на колеса из углеродного волокна для Mustang GT350. Отличный ответ.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1

Это единственный инженерный ответ. Вес неподрессоренной части является одним из важнейших факторов, влияющих на конструкцию подвески автомобиля и качество езды.

— провокатор,

Отлично сказано ответ с точки зрения инженерных принципов. :) Отлично!

— Джем Эрипол

17

Главным образом, чтобы уменьшить вес. Характеристики управляемости автомобиля улучшаются за счет сохранения «неподрессоренного веса» (веса автомобиля, не изолированного от земли пружинами, т.е. колесами, осями, ступицами, тормозными дисками, суппортами и т. Д.), Насколько это возможно. Отверстия в колесах уменьшают этот вес.

Меньший вес помогает неподрессоренным частям автомобиля более внимательно следить за неровностями дороги.

— Стив Айвз
источник

5

Отверстия в колесах служат нескольким целям. Они уменьшают вес самого колеса, хотя и ненамного. Отверстия в этих колесах на самом деле придают колесу жесткость и прочность. Дополнительные сгибы в стали делают ее более прочной, чем если бы она была просто плоской. Отверстия также могут помочь предотвратить накопление тормозной пыли. Я считаю, что Ratchet Freak прав насчет воздушного потока.

— Джейсон Хатчинсон
источник

4

Это для воздушного потока, чтобы учесть дополнительное охлаждение. В большинстве случаев этот дополнительный поток воздуха не поможет. Но когда вы совершаете резкое торможение, сходящее с горы, это может иметь значение между вашей способностью тормозить и вашими тормозами, которые не могут перегреться.

— user1689
источник

3

Да, я согласен, «момент инерции» является фактором, создающим «спицевые» колеса, отверстия в прессованных колесах уменьшат вес и позволят циркуляцию.

Правда в том, что для такого типа колес это во многом косметическое средство. Это также облегчает их ручную обработку (отверстия для пальцев).

Для этого типа колес не было бы большой разницы, если бы их не было. Но даже если бы они были фрезерованы дисками из магниевого сплава, они могут быть намного тоньше между ступицей и ободами, так же как профиль двутавровой балки тоньше, чем квадратная балка.

— mckenzm
источник

Привет, Маккензм, добро пожаловать в Engineering SE. Можете ли вы прояснить «этот вид колеса» для читателей, которые не понимают вашего значения? Я предполагаю, что вы имеете в виду серийные колеса на обычных легковых автомобилях и легких грузовиках, в отличие от высокопроизводительных спортивных и роскошных автомобилей. Или, может быть, вы просто имели в виду спицу против солид. Кроме того - не ясно, с кем вы согласны, если вы не предоставите явную ссылку. :)

— эфир

1

Это штампованный металлический обод, точно соответствующий оригинальным ободам, которые встречались на многих автомобилях с 1980-х годов. Это не один кусок, и будут тонкие швы. Напряжение деформации при изготовлении добавляет прочность. Это не «разделенный обод», ни проволочные спицы, ни обработанные, ни литые. Без отверстий вогнутая внутренняя поверхность может развивать частичный вакуум на скорости (эффект Бернулли). Но турбулентность, как правило, значительная. Они построены по спецификации и цене. Как правило, сопровождается ножничным домкратом, который подходит для 3 применений, который хранится внутри этой «чашки» в колодце запасного колеса.

— Маккензм