Hur stor är effekten av att byta ut hjul med lättare-vikt?

The essence of replacing the wheel hub is to reduce the sprung mass (beauty is secondary).

Vad är den fjädrade massan?
De blå linjerna representerar kroppsdelen, de röda är hjulen och de andra serierna av komponenter. Kopplingen mellan dem är de gula linjerna som representerar fjädrarna och den gröna delen som representerar stötdämparna. Naturligtvis finns det också en rad upphängningsmekanismer på själva bilen för att begränsa hjulens rörelse. Denna del är utelämnad här på grund av min oerfarenhet.
Strukturellt inkluderar den fjädrande massadelen de röda, gula och gröna delarna som visas på bilden, nämligen (men inte begränsat till): hjulnavet, däcken (inklusive skruvar), dragstängerna, fjädrarna, stötdämparna, dragstängerna, bromsaggregatet (bromstrumma eller bromsskiva + bälg), och för vissa modeller, transmissionsaxeln, etc.
I själva verket kan du tänka på det så här: anledningen till att bilden är ritad på ett så konstigt sätt är att få människor som inte har någon aning om de fjädrande och ofjädrade massorna att föreställa sig bilen som sådan: bilen kan delas upp i två delar, en del är den del som rullar framåt mot marken, och efter att ha tagit bort fjädrarna och stötdämparna kan den fortfarande placeras på marken. Denna del är den ofjädrade massan. Den andra delen är den övre strukturen där passagerarna sitter, och om upphängningen tas bort kommer denna del att kollapsa och kyssa marken. Den måste ha fjädrar och stötdämpare för att stödja denna del. Och den här delen är den fjädrade delen. De två delarna är förbundna med fjädrar och stötdämpare. (Naturligtvis anses fjädrar och stötdämpare i allmänhet vara den ofjädrade massan.)

Att förstå detta är att förstå grunderna i detta problem. Detta är också anledningen till att jag inte är nöjd med de förklaringar av optimeringen av fjädermassan som finns i de nuvarande fordonsmedierna, vilket är att bygga denna förenklade modell och sedan tänka på optimeringen av fjädermassan. Detta kommer att bli mycket tydligare efter att ha övervägt det.

Betydelsen av att minska den fjädrade massan
Det finns ett sådant talesätt: 1 kilo fjädrad massa, 10 kilo ofjädrad massa. Detta innebär att en minskning av den fjädrade massan med 1 kg kommer att uppnå en optimeringseffekt som ungefär motsvarar att skära 10 kg från den ofjädrade massan. Detta uttalande cirkuleras naturligtvis bara i folket, och den faktiska situationen är mer komplex. Det måste betraktas ur två aspekter: separat överväga fördelarna med att minska den fjädrade massan, och övergripande överväga effekten av de fjädrade och ofjädrade massorna på bilen.
Låt oss först titta på vilken typ av påverkan som kommer att ha för att minska den fjädrade massan.
Det visar sig främst i accelerations- och retardationsprestandan.
Detta är vad som menas med 1 kilo fjädrad massa och 10 kilo ofjädrad massa.

Principen är lätt att förstå. Som en komponent direkt kopplad till axeln har rotationströgheten hos hjulnavet och däcken en mycket direkt inverkan på prestandan. Oavsett om det är 250 PS eller 280 PS, 350 Nm eller 420 Nm, måste du först övervinna rotationströgheten hos hjulnavet och däcken innan vridmomentet kan överföras genom hjulnavet och däcken till marken. Att minska vikten på hjulnavet och däcken (inklusive den roterande bromsskivan) kan göra kraftöverföringen mer direkt.

Men bara med tanke på effekten av att minska rotationströgheten på accelerations- och retardationsprestandan, finns det inget att göra med bälgen och dragstängerna. Eftersom de inte roterar med hjulen skiljer sig inte deras hindrande förmåga från den ofjädrade delen. Varför tänker då de som gillar att byta bälg och skivor och tycker om att väga dem så här?
Detta innebär en annan aspekt av övervägande.
Förhållandet mellan fjädrad och ofjädrad massa
Detta kräver användning av den förenklade modellen som skapats tidigare.
För en bil är vägbanan definitivt inte lika slät som en spegel. För att inte tala om olika gropar, farthinder, brunnslock och olika stenar kommer att orsaka vibrationer, och om man noggrant observerar asfaltvägen är underlaget ganska grovt.
Men i en bekväm bil känner vi den som silkeslen. Förutom att använda en mjukare fjäder- och stötdämparkombination är det också ett effektivt medel att öka förhållandet mellan fjädrad och ofjädrad massa.
Lastbilar har en så intressant egenskap: när den är tom skakar fordonet fruktansvärt, och det måste lasta något för att köra ordentligt.

Anledningen till detta är att förhållandet mellan fjädrad och ofjädrad massa har ökat.

Låt oss gå tillbaka till den förenklade modellen. All studsning på vägen appliceras initialt på den ofjädrade delen. Den ofjädrade delens studsande behöver då påverka den fjädrande delen genom fjädrarna och stötdämparna. I ett stationärt tillstånd är vikten som bärs av fjädrarna vikten av den fjädrande delen. När den ofjädrade delen studsar, om fjädrarna komprimeras eller expanderar, kommer det att störa balansen och generera ytterligare tryck. Enligt Newtons andra lag kommer trycket som fjädrarna applicerar på den ofjädrade delen också att appliceras lika på den fjädrade delen. För närvarande finns det två alternativ (eller båda kan användas):

Öka först massan på den fjädrande delen, precis som att lasta en lastbil med gods, genom att öka massan på den fjädrande delen för att försvaga accelerationen som orsakas av studsningen av den ofjädrade delen som överförs genom fjädrarna. I ett nötskal är det av fordonets vikt att hålla ner studsningen.
För det andra, reducera massan av den ofjädrade delen, så att studskraften som krävs för att den ofjädrade delen ska producera samma studs minskas, för att minska påverkan på den fjädrande delen.

Sammanfattningsvis måste förhållandet mellan de fjädrade och ofjädrade delarnas massa ökas.
Naturligtvis är den ideala situationen att massan av de fjädrande och ofjädrade delarna båda reduceras, men minskningen i den ofjädrade delen är större än den i den fjädrade delen. Det totala förhållandet mellan de fjädrade och ofjädrade delarnas massa ökar fortfarande.
Därför säger vissa ofta att ett tyngre fordon kör stabilare i höga hastigheter. Detta är något rimligt, men ett mer korrekt påstående är att förhållandet mellan de fjädrande och ofjädrade delarnas massa är stort, och det driver mer stabilt.

De oumbärliga fjädrarna och stötdämparna
Som den del som förbinder de två sektionerna och ansvarar för att stödja, överföra kraft och absorbera stötar, har valet av fjädrar och stötdämpare en större påverkan. Hur mycket kraften från den ofjädrade delens studsande reflekteras till den fjädrande delen bestäms mer av fjädrarna och stötdämparna.
Så: Modifiering är en systematisk ingenjörsprocess, och det är viktigt att undvika-ensidig modifiering.