20*4英寸山地自行车轮组带外胎结构

　　日常做非机动代步工具的结构设计时，轮组作为直接接触地面的承载部件，往往是最先需要敲定安装边界的核心模块，这次完成的20*4英寸规格自行车轮结构，刚好适配小轮径山地车、胖胎折叠车的改装与整车开发需求。先从实际应用场景来说，这类宽胎小轮径轮组，既可以用在城市通勤的折叠自行车上，靠4英寸宽度的外胎提升过减速带、碾过路面细碎坑洼时的缓冲能力，降低骑行过程中手腕受到的路面反冲震动；也能适配轻度越野的休闲山地车，在砂石路、压实的泥土路面上，更宽的胎面接触面积可以提升抓地力，避免急转或者轻度制动时出现侧滑问题。

　　从结构设计思路上拆解，整个轮组没有做一体式的轮辐结构，而是沿用了传统钢丝辐条的张力承载方案，轮圈采用红色涂装的金属圈体，胎槽位置预留了标准的外胎卡装边，安装时不需要额外定制胎边规格，通用同尺寸的胖胎外胎即可完成装配。辐条采用交叉编法，从花鼓位置的法兰盘均匀延伸到轮圈的固定孔位，每根辐条的张力可以通过端部的条帽进行微调，保证轮圈的径向跳动和端面偏摆控制在合理范围内，避免骑行过程中出现轮组偏摆蹭刹车皮的问题。花鼓位置预留了标准的轴杆安装空间，适配常规快拆结构或者实心轴的前叉安装位，不需要对现有车架前叉的开档尺寸做修改就能直接适配。

　　说到外形尺寸与安装边界，20英寸是轮组包含外胎的整体标称直径，4英寸是外胎充气完成后的最大截面宽度，设计时特意把轮圈的宽度做了匹配优化，不会出现窄圈撑宽胎导致胎侧变形过大的问题，也不会因为圈体过宽导致外胎安装后胎面弧度异常，影响正常的接地形态。外胎表面做了块状的防滑胎纹，胎块之间留了足够的排泥间隙，在泥泞路面骑行时，胎纹里夹带的泥土可以随着轮胎转动快速甩出，不会被填实导致抓地力下降。胎体内部预留了安装内胎的空腔，也支持同尺寸的真空胎改装，只要加装真空胎垫和气嘴就能直接使用，满足不同骑行场景的配置需求。

　　实际做结构建模的时候，特意把花鼓内部的轴承安装位、轴杆的配合公差做了还原，辐条的弯曲角度、和花鼓法兰的接触位置也完全参照实物的装配关系做了排布，没有做简化处理，不管是用来做整车的装配干涉检查，还是做轮组受力的有限元分析，都可以直接提取对应的结构特征使用。轮圈的刹车边位置预留了足够的加工余量，如果是搭配圈刹结构的车型，可以直接在圈体侧面加工刹车摩擦面，不需要额外更换圈体；如果是搭配碟刹结构，花鼓的碟刹安装座位置也做了标准的六钉孔位预留，兼容常规的160mm、180mm碟片安装，不需要额外做转接处理。

　　很多人做小轮径胖胎轮组的建模时，容易忽略外胎充气后的形变尺寸，往往把胎体的截面做的过于规整，导致实际装配到车架上时，出现胎体和前叉叉腿、后叉下管蹭碰的问题，这次建模时特意参考了实际充气后外胎的膨胀系数，把胎体的最大外轮廓尺寸做了准确还原，在做整车装配校验时，可以直接用这个模型的外轮廓做间隙检查，预留足够的安全间隙，避免后期打样时出现装配干涉。另外轮组的整体重量分布也在建模时做了对应配重，花鼓位置密度更高，辐条和圈体的重量按照实际材料的密度做了赋值，做整车动力学仿真的时候，可以直接调用这个轮组的质量参数，不需要重新做质量属性的测算。

　　从实际用途来说，这个轮组结构除了用于整车开发的设计校验，也可以用于骑行配件的改装适配参考，比如加装挡泥板、货架支架的时候，可以直接参照轮组的转动轮廓，确定支架的安装位置，避免支架和转动的轮胎、辐条发生剐蹭。外胎的胎纹深度也按照实际越野胎的尺寸做了还原，在做骑行阻力仿真的时候，可以根据胎块的形状、接地面积测算不同路面下的滚动阻力，给整车的传动比匹配提供数据参考。