电动车轮毂载荷：整车质量与扭矩对轮毂设计意味着什么
电动车让每个车轮承受更大的质量、瞬时扭矩和回收制动反转。本文说明这对锻造轮毂品牌的载荷目标、设计校核和产品线规划带来哪些具体变化。
一款在燃油高性能轿车上用了多年都没问题的锻造轮毂，装到同尺寸的电动车上，可能就额定不足了。轮毂本身没变，变的是车：更重，扭矩瞬间输出，而且每次松开电门，扭矩又会反向回传到轮毂上。
对轮毂品牌来说，这不只是“开放哪些适配车型”的销售问题。它改变的是载荷目标、设计时所用的载荷工况，以及一个规格能在产品线里覆盖多远。
质量问题
电池包很重。一台中型电动车搭载数百千克电池，而同级燃油车满箱燃油不过几十千克，这还没算电机、逆变器、冷却系统和保护电池包的结构件。结果是：过去只属于高性能车的车桥载荷，如今出现在普通家用车上。
单轮基准值仍然是铭牌上车桥额定载荷（GAWR）的一半，变化的是它落在哪里：
| 示例车桥 | 后桥 GAWR | 单轮基准值 |
|---|---|---|
| 高性能燃油轿车 | 1,390 kg | 695 kg |
| 高性能电动 SUV | 约 1,410 kg | 约 705 kg |
| 大型电动 SUV | 接近 1,500 kg | 约 750 kg |
中型电动轿车低一些，后轮基准值约 610 kg，但这个数字放在过去，描述的也是一台快得多的车。
市场上不少锻造轮毂规格的试验载荷在 690 kg 左右。面对 750 kg 的基准值，这样的轮毂还没过弯，余量就已经是负数。
提示 GAWR 会随版本、年款和销售市场变化，有时差别明显。请按你所设计的具体代别读取铭牌或规格数据，不要直接套用兄弟车型的数字。
扭矩问题
质量只是一半，另一半是扭矩输出方式。
电机从静止起就能输出峰值扭矩，没有离合器打滑，也没有液力变矩器缓冲。在低附着瞬间，双电机车辆总输出中的很大一部分几乎可以瞬间落到同一根车桥上。轮毂感受到的是：中心安装盘上的扭转载荷，以及辐条根部的切向载荷，叠加在车重带来的垂直载荷之上。
能量回收制动又增加了第二条扭矩路径。驾驶者一松电门，电机转为发电机，减速扭矩经轮毂反向传回。因此电动车轮毂在每一次行驶中都会多次承受正反两个方向的扭矩：加速与回收。燃油车的轮毂同样承受制动扭矩，但来自传动系统的扭矩反转远没有这么频繁。
对设计师而言，后果很直接：仅在垂直载荷下表现从容的辐条根部，一旦加上扭矩，可能就成了控制性热点。扭矩工况应从一开始就纳入校核，而不是事后补充。参见径向载荷与组合载荷。
为电动车确定载荷目标
起点和任何车型一样：由 GAWR 得出单轮基准值。不同的是余量加多少。
一种常见的经验做法是：燃油平台在基准值之上留 10% 至 15%，电动车则往往需要 20% 至 30%，以覆盖更大的静态质量、瞬时扭矩、回收制动反转和频繁的急加速。请把这些数字当作工程决策的起点，而不是标准。
按上面的基准值计算：
| 单轮基准值 | 690 kg 额定 | 790 kg 额定 | 890 kg 额定 |
|---|---|---|---|
| 610 kg | 13% | 30% | 46% |
| 705 kg | -2%（额定不足） | 12% | 26% |
| 750 kg | -8%（额定不足） | 5% | 19% |
690 kg 的规格可以用于中型电动轿车的后桥，但对激烈驾驶的车来说余量不大；用在高性能电动 SUV 上则额定不足；而对大型电动 SUV，即便 790 kg 也所剩无几。轮胎选择、离地高度和使用强度同样重要：一台全天满员跑网约车的车，动用余量的频率远高于一台周末车。
设计校核中的变化
质量和扭矩对应静态设计校核的两个输入：径向载荷和车轮扭矩。在 LoudGears 中，按品牌、车型和代别选择车辆，分析会同时施加这两项。如果你持有针对更重版本或营运工况的经批准工程数值，可以用手动覆盖替代车辆载荷工况。参见车辆载荷。
看电动车结果时，重点关注：
- 扭矩下的辐条根部。 看峰值在哪里，而不只是是否通过。施加扭矩后峰值从轮辋转移到辐条根部，说明控制截面是哪一处。
- 更高径向载荷下的轮辋与胎圈座。 配低扁平比轮胎的大型电动 SUV 对轮辋的考验很重。
- 相对失效线的安全系数。 对 6061-T6，LoudGears 采用屈服强度 313 MPa、最低安全系数 3.0，失效线约 104 MPa。AZ80A-T6 镁合金屈服强度 230 MPa，最低安全系数 2.5，推荐 3.0。参见轮毂材料。
也要清楚它的边界。静态校核不会统计扭矩反转次数，也不给出疲劳寿命。回收制动带来的更多循环，恰恰需要在目标载荷下做实物疲劳试验来覆盖。
强度够，重量不吃亏
面对更高的载荷目标，偷懒的办法是把轮毂做重，而电动车用户对轮毂重量很敏感：它消耗续航，也增加簧下质量。更好的办法是把材料放在传力路径上，在余量允许的地方拿掉。
这是一个几何问题。基于规则的设计建议可以指出哪里加材料最有效（加大圆角半径、增加辐条深度或宽度、局部加厚轮缘、胎圈座或轮辋），以及在保持安全系数目标的前提下哪里可以减重。中型电动轿车的前轮最终可能和燃油同级车型重量相近，因为前桥差异不大；大型电动 SUV 的大尺寸后轮会更重，因为目标值高出不少。重量应当跟着需求走。参见轮毂重量与安全余量。
电动车轮毂的试验与标准
轮毂试验标准不会因为车是电动的而改变。同样的弯曲疲劳和径向疲劳试验照常适用，样件在标示载荷下要么通过，要么不通过。变的是试验所用的载荷。
在 690 kg 下试验通过的轮毂，适用于单轮需求不超过 690 kg 的车辆；在 790 kg 下通过的，覆盖到 790 kg 为止。同一个认证标志，在电动车轮毂上和其他轮毂上含义相同，真正要看的是旁边那个数字，而在电动车适配上，这个数字出错的空间更小。参见轮毂试验标准与 FEA。
对产品线的影响
- 孔距相同不等于可以通用。 电动车和燃油车可能孔距、中心孔都相同。孔距只是配合细节，额定载荷才是安全要求。同时面向两类平台的规格，必须满足较重的那一个。
- 差距大时拆分规格。 同一个造型可以做成两个载荷等级，辐条和轮辋截面不同，各自按自己的目标值校核和试验。
- 每个变体都要重新校核。 为电动车适配加宽轮辋或改变偏距，结构就变了。在做样件之前先在屏幕上校核每个变体，比在试验台上才发现薄弱的那一个要便宜得多。
轮毂不知道是什么在驱动这台车，它只认载荷。想看看电动车量级的载荷工况在锻造轮毂上跑出来是什么样子，可以试试演示。