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  • 1 # 祥光008

    要弄清楚車輪上螺栓的受力,首先的弄清楚轉彎時車身的受力和輪胎受力情況。

    如下圖,假設汽車勻速V轉彎,彎道半徑R不變,彎道傾角θ不變,路面摩擦係數不變。

    那麼汽車在轉彎時,做圓周運動,受離心力,計算公式F=mω^2r=mv^2/r。

    同時,由於彎道傾角的設計,車身自重在半徑方向的分力,向心力F1=mg*sinθ

    離心力方向向外,車身自重提供的向心力向半徑內。

    同時,車輪胎提供靜摩擦力,

    當向心力F1>離心力F時,車輪的靜摩擦力向外,使車身受力平衡。

    當向心力F1<離心力F時,車輪的靜摩擦力向內,使車身受力平衡。

    由於輪胎摩擦力受輪胎和地面的摩擦係數影響,當靜摩擦力小於了離心力和向心力的差值時,車就會出現側滑。

    最後,我們來看看勻速轉彎時安裝輪胎的螺栓的受力情況。

    主要受力:F2,汽車自重產生的地面反作用力,垂直地面向上。

    次要受力:F3,輪胎的驅動力與地面滾動阻力之差,沿車身向前。勻速時為0。

    次要受力:F4,離心力與向心力及輪胎摩擦阻力之差,無側滑時為O。

    所以,汽車在勻速轉彎時,輪轂螺栓主要受力為來自地面的重力反作用力。假設車身重量分佈均勻,車重1.5噸,四個輪共20顆螺栓,那麼每顆螺栓收到的力為:1500*10/20=750N.即,每顆螺栓承受75公斤力。

    而輪轂螺栓的設計要求通常達到1000MPa以上的抗拉強度,所以,是足夠滿足汽車各種工況下的行駛強度要求的。

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