【單車基械匠】輪組是個“懸掛”系統| ???ω??)???

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我們今天來聊聊關于輪組的話題，正如題目所說，自行車輪組就像是一個懸掛系統。無論是什么材料，都會產生形變，并且形變改變后都會有個釋放應力的過程，就是材料本身會有恢復原狀的內力。能恢復原狀的叫彈性形變，而不能恢復原狀的就是塑性形變，我們經常談論的剛性，就是在描述彈性形變的大小，叫做應變量，就是材料受到外力時變化的程度。

通常情況下，當輻條受到100kgf的拉力時，輻條大約會被拉長1mm，這1mm就是輻條的應變量。反過來，車圈受到輻條的拉力，自身也會向內收縮大概十分之幾毫米。但是如果是使用的開口胎，在100psi的胎壓下，輪胎向內的的壓力則可以達到2200kg。車圈在強大的壓力下，也會收縮變小。所以輪組在使用開口胎時，輻條張力會下降，下降程度和車圈材質以及輻條和車圈所成的角度有關。

在車輪上，看似平靜，實際在使用中力的變化是異常繁雜的，哪怕是單獨坐上車上什么都不坐，輻條的受力也是一個不均勻的狀態。

【靜態下輻條張力變化雷達圖，底部具有可明顯測得的張力下降】

在縱向剛性上，車輪隨著狀態不同，無時無刻的都在發生著變化。自行車在靜止狀態下，實際自行車是被懸掛在輻條上的。以一名75kg的車手坐在車上為例，車輪上部的輻條張力會增加越15%，位于底部的輻條張力則會下降。而踩踏時情況會更為復雜，驅動條（從側面看，向后伸出的）張力會增加，而制動條（從側面看，向前伸出的輻條）則張力會相應的下降。

在橫向剛性上，輪組的剛性由車圈，花鼓和輻條之間所組成的三角區提供，三者組成的三角區的大小和形狀決定了輪組的側向剛性。

輻條的直徑，形狀，或者說橫截面也對彈性有一定的影響。比如以15g和14g（15G直徑1.8mm，14G直徑2mm）輻條為例，15G輻條雖然直徑僅減少了10%，但是橫截面積卻比14G減少了20%，不過彈性卻增加了20%。同理，更細的變徑輻條或者是破風輻條，也會提供更多的彈性，大約是14G輻條的2倍。雖然輻條的彈性在使用中不是一個決定性因素，但卻是一個不可忽略的存在。簡言之，相同配置下，直徑更大的輻條可以提供更多的橫向和縱向剛性，形變更小。

除了輻條自身的彈性，輻條的張力也很重要，正確的輻條張力是一個輪子正常，穩定運行的前提。張力過高會在應力集中點產生塑性形變，張力過低則會讓輪組不穩定。通過輻條張力變化曲線可以看到，當輻條張力在一定范圍內時，即使輻條張力會因為胎壓導致的輪框收縮而降低，即使會因為負重而降低，其改變的范圍也不會超過其彈性形變的范圍。所以我的建議是輻條張力范圍在100-130kgf之間最為合適（一般前輪較低，后輪較高，詳情后期文章會提到），雖然輻條的斷裂強度普遍都在300kgf以上（實際測試中普遍在280kgf就會出現縮頸，多數斷裂都是由于金屬疲勞或者不可觀測的細小裂紋導致），但是輻條應力集中點的疲勞程度則會受到張力高低的影響。

下面是車圈，車圈的重量和形狀都會影響到彈性的變化，其中形狀的影響更大。在高框車圈上，縱向的彈性更小，而底框車圈則在橫向剛性上更好。但是無論形狀如何變化，在車輪和地面接觸的位置上，輻條張力都會降低，在微觀上，車圈會有一個微微成W的變形，這會讓底部輻條的張力降低，兩側的輻條則會（相對的）張力增加。這種變化會在騎行中周而復始。

花鼓的形狀基本不會對車輪的彈性產生影響，但是法蘭盤的相對位置則會產生明顯的影響。這里只是談彈性，花鼓的重要性是不言而喻，所以就不過多展開了。

但是凡事都有兩面性，縱向剛性一方面提供了舒適性，但是過多的彈性又會增加滾動阻力并且會損失更多的能量。側向剛性則可以在轉彎處提供更多的指向性和牽引力，特別是在越野賽道，會影響到你的精準操控，而在公路車上則會影響到你的搖車和沖刺。

這些都很像是一個懸掛系統，實際在公路車上，你也確實可以感受不同輪組的不同彈性體驗，即使它們之間的差異是細微的。特別是近些年，車圈的形狀一再的改變，更寬的輪胎，更低的胎壓，縱橫比例更小的車圈，都在通過實際使用驗證其真實有效性。除了高速下的氣動性，更多的舒適性，平順性，吸震性都開始在輪組開發中占有更多的比重。

OK，今天的內容就到這里，我們下期再見，單車基械匠，給您帶來更多新奇，好玩，有趣，實用的單車知識。拜拜