自行车的辐条具体如何受力?

发布日期:2020-06-26 18:07   来源:未知   

  自最普通的自行车为例,它的辐条在安装时是否预加了拉力,在正常行驶时,是否是上部的受拉,下部受压?(我们知道,大长细比的钢构件受压稳定性很差,所以很想知道下部的辐条受力情况如何)

  为了保证轮圈的稳定性,辐条一般是有预拉力的。正常行驶过程中轮圈上部的辐条受拉力,下面的辐条受拉力或者不受力。这是因为辐条与轮圈连接处的结构(单向受力的空心螺纹结构)只允许辐条受拉力,一旦辐条受压力就会与轮圈脱开。这样也就不会出现辐条压杆失稳现象。所以,当辐条预紧力足够大,车的载重比较小时,辐条全部受拉力;当辐条预紧力比较小,车的载重比较大时,下面的辐条可能就不受力,这种状态往往会使轮圈变形,也就是常见的车轮不圆现象。

  1 自行车辐条只受拉力,不受其他任何力。(辐条帽扭转时会有些小的扭矩,但与本案无关可以忽略)

  2 正常行驶过程中,上部辐条拉力增加,下部辐条拉力减小,差值用于抵抗作用在轴上的垂直负载。

  3 合格的车轮应当保证在较大负荷时,位于下方的辐条仍然处于拉伸状态。所以,在车轮编制时,要给予辐条足够的拉应力。如果下方的辐条拉力减小到零,则会大幅增加断条几率。

  4 车轮的气压会减小预先作用在辐条上的拉力,所以,给辐条拉紧的时候也许气压以及车圈的影响,而这一点,使用管胎的轮组则要好很多。

  5 辐条在牵引车轮旋转时,朝前的辐条拉力减小,朝后的辐条拉力增加,差值为驱动车轮旋转的力矩。原理同受垂直负荷。超前的辐条同样驱动车轮,只是通过减小反向力的方式来实现,所以朝前辐条同样重要。

  6 车轮的刚性与预先加载在辐条上的拉力无关,而不是想当然的拉越紧刚性越强。想想一下左右一个物体左右两边有两个弹簧,对于满足胡克定律的弹簧来说,其劲度系数与预先拉长程度无关。当然这个结论的前提是初始拉力够大,不至于减小到0.

  7 辐条能且只能受拉力,所以,辐条的截面形状(圆形,打扁,椭圆)完全不影响车轮的力学性能。辐条的劲度系数只与其材料和截面积相关。(扁辐条更有利于判断辐条是否有扭转。扁辐条和椭圆辐条号称有更小的空气阻力,个人表示怀疑其所起的作用)