Sejauh manakah kesan penggantian dengan-roda yang lebih ringan?

Intipati menggantikan hab roda adalah untuk mengurangkan jisim sprung (kecantikan adalah sekunder).

Apakah jisim sprung?
Garis biru mewakili bahagian badan, yang merah adalah roda, dan siri komponen lain. Sambungan di antara mereka ialah garisan kuning mewakili spring dan bahagian hijau mewakili penyerap hentak. Sudah tentu, terdapat juga beberapa siri mekanisme suspensi pada kereta sebenar untuk mengekang pergerakan roda. Bahagian ini ditinggalkan di sini kerana kurang pengalaman saya.
Dari segi struktur, bahagian jisim sprung termasuk bahagian merah, kuning dan hijau yang ditunjukkan dalam gambar, iaitu (tetapi tidak terhad kepada): hab roda, tayar (termasuk skru), rod pengikat, spring, penyerap hentak, rod pengikat, pemasangan brek (dram brek atau cakera brek + belos), dan untuk sesetengah model, aci transmisi keseluruhan, dsb.
Sebenarnya, anda boleh memikirkannya dengan cara ini: sebab mengapa gambar itu dilukis dengan cara yang begitu pelik adalah untuk membuatkan orang yang tidak mempunyai konsep tentang jisim bercambah dan tidak bercabang membayangkan kereta itu seperti itu: kereta itu boleh dibahagikan kepada dua bahagian, satu bahagian adalah bahagian yang bergolek ke hadapan menentang tanah, dan selepas menanggalkan spring dan penyerap hentakan, ia masih boleh diletakkan di atas tanah dengan mantap. Bahagian ini ialah jisim yang tidak bercabang. Bahagian lain ialah struktur atas tempat penumpang duduk, dan jika penggantungan ditanggalkan, bahagian ini akan runtuh dan mencium tanah. Ia mesti mempunyai spring dan penyerap hentak untuk menyokong bahagian ini. Dan bahagian ini adalah bahagian sprung. Kedua-dua bahagian disambungkan oleh spring dan penyerap hentakan. (Sudah tentu, spring dan penyerap hentak secara amnya dianggap sebagai jisim yang tidak bercambah.)

Memahami ini adalah untuk memahami asas-asas masalah ini. Ini juga sebab saya tidak berpuas hati dengan penjelasan pengoptimuman jisim sprung yang terdapat dalam media automotif semasa, iaitu membina model mudah ini dan seterusnya memikirkan pengoptimuman jisim sprung. Ini akan menjadi lebih jelas selepas mempertimbangkannya.

Kepentingan mengurangkan jisim sprung
Terdapat pepatah sedemikian: 1 kilogram jisim bercambah, 10 kilogram jisim tidak bercabang. Ini bermakna mengurangkan jisim sprung sebanyak 1 kg akan mencapai kesan pengoptimuman kira-kira bersamaan dengan memotong 10 kg daripada jisim unsprung. Kenyataan ini, sudah tentu, hanya diedarkan dalam kalangan rakyat, dan keadaan sebenar adalah lebih kompleks. Ia perlu dipertimbangkan dari dua aspek: secara berasingan mempertimbangkan faedah yang dibawa dengan mengurangkan jisim sprung, dan secara menyeluruh mempertimbangkan kesan jisim sprung dan unsprung pada kereta.
Mula-mula, mari kita lihat apakah jenis impak yang akan berlaku untuk mengurangkan jisim sprung.
Ia terutamanya ditunjukkan dalam prestasi pecutan dan nyahpecutan.
Inilah yang dimaksudkan dengan 1 kilogram jisim bercambah dan 10 kilogram jisim tak bercabang.

Prinsipnya mudah difahami. Sebagai komponen yang disambungkan terus ke gandar, inersia putaran hab roda dan tayar mempunyai kesan yang sangat langsung terhadap prestasi. Sama ada 250 PS atau 280 PS, 350 Nm atau 420 Nm, anda mesti terlebih dahulu mengatasi inersia putaran hab roda dan tayar sebelum tork boleh dihantar melalui hab roda dan tayar ke tanah. Mengurangkan berat hab roda dan tayar (termasuk cakera brek berputar) boleh menjadikan penghantaran kuasa lebih langsung.

Walau bagaimanapun, hanya dengan mengambil kira kesan mengurangkan inersia putaran pada prestasi pecutan dan nyahpecutan, tiada kaitan dengan belos dan batang seri. Kerana mereka tidak berputar dengan roda, keupayaan menghalang mereka tidak berbeza dengan bahagian yang tidak bercabang. Kemudian, mengapa mereka yang suka menukar belos dan cakera dan suka menimbangnya berfikir seperti ini?
Ini melibatkan satu lagi aspek pertimbangan.
Nisbah jisim bercambah kepada jisim tidak bercabang
Ini memerlukan penggunaan model yang dipermudahkan yang dibuat dengan mudah sebelum ini.
Bagi sebuah kereta, permukaan jalan sudah pasti tidak licin seperti cermin. Apatah lagi pelbagai jalan berlubang, bonggol laju, penutup lurang, dan pelbagai batu akan menyebabkan getaran, dan jika anda perhatikan dengan teliti jalan asfalt, permukaannya agak kasar.
Tetapi dalam kereta yang selesa, kami merasakan ia selicin sutera. Selain menggunakan kombinasi spring dan penyerap hentakan yang lebih lembut, meningkatkan nisbah jisim sprung kepada unsprung juga merupakan cara yang berkesan.
Trak mempunyai ciri yang begitu menarik: apabila kosong, kenderaan bergegar hebat, dan ia perlu memuatkan sesuatu untuk memandu dengan betul.

Sebab untuk ini ialah nisbah jisim sprung kepada unsprung telah meningkat.

Mari kita kembali kepada model yang dipermudahkan. Semua lantunan di atas jalan pada mulanya digunakan pada bahagian yang tidak bercabang. Lantunan bahagian yang tidak bercambah kemudiannya perlu menjejaskan bahagian yang bercambah melalui spring dan penyerap hentakan. Dalam keadaan pegun, berat yang ditanggung oleh spring adalah berat bahagian sprung. Apabila bahagian yang tidak bercabang mengalami melantun, jika spring mampat atau mengembang, ia akan mengganggu keseimbangan dan menghasilkan tekanan tambahan. Mengikut undang-undang kedua Newton, tekanan yang dikenakan oleh spring pada bahagian yang tidak bercambah juga akan dikenakan sama rata pada bahagian yang bercambah. Pada masa ini, terdapat dua pilihan (atau kedua-duanya boleh diterima pakai):

Pertama, tambahkan jisim bahagian sprung, sama seperti memuatkan trak dengan barang, dengan meningkatkan jisim bahagian sprung untuk melemahkan pecutan yang disebabkan oleh lantunan bahagian unsprung yang dihantar melalui spring. Secara ringkasnya, ia adalah mengikut berat kenderaan untuk menahan lantunan ke bawah.
Kedua, kurangkan jisim bahagian unsprung, supaya daya lantunan yang diperlukan untuk bahagian unsprung menghasilkan lantunan yang sama dikurangkan, untuk mengurangkan kesan pada bahagian sprung.

Secara ringkasnya, nisbah jisim bahagian bercambah dan tidak bercabang perlu ditingkatkan.
Sudah tentu, keadaan yang ideal ialah jisim bahagian bercambah dan tidak bercabang dikurangkan, tetapi pengurangan dalam bahagian tidak bercabang lebih besar daripada jisim bahagian bercambah. Nisbah keseluruhan jisim bahagian bercambah dan tidak bercabang masih meningkat.
Oleh itu, sesetengah orang sering mengatakan bahawa kenderaan yang lebih berat memandu dengan lebih stabil pada kelajuan tinggi. Ini agak munasabah, tetapi pernyataan yang lebih tepat ialah nisbah jisim bahagian bercambah dan tidak bercabang adalah besar, dan ia memacu dengan lebih stabil.

Mata air dan penyerap hentakan yang sangat diperlukan
Sebagai bahagian yang menghubungkan dua bahagian dan bertanggungjawab untuk menyokong, menghantar daya, dan menyerap hentaman, pilihan spring dan penyerap hentakan mempunyai impak yang lebih besar. Berapa banyak daya lantunan bahagian yang tidak terpantul dipantulkan ke bahagian yang terpancut lebih ditentukan oleh spring dan penyerap hentakan.
Jadi: Pengubahsuaian ialah proses kejuruteraan yang sistematik dan adalah penting untuk mengelakkan-pengubahsuaian sebelah pihak.