В процессе работы диск колеса нагружается нормальной, боковой и продольной силами, а также силой от запрессовки диска в обод. В результате в его элементах возникают сложные напряжения. Диск колеса работает в основном на усталость.
Под действием внутреннего давления в шине обод деформируется и нагружает диск колеса сжимающими усилиями. Величина этих усилий невелика, особенно если основание обода имеет достаточную толщину. При недостаточной жесткости средней части обода силу давления воздуха на диск следует учитывать. Если вместо круглого применяют четырехспицевой диск, то уже при запрессовке в обод он приобретает четырехгранную форму, а спицы диска изгибаются. При наполнении шины воздухом присоединительные элементы диска получают дополнительный изгиб. От нормальной нагрузки диск деформируется — нижняя спица изгибается в одну сторону, а боковые — в другую.
Исследования показывают, что продольные усилия оказывают небольшое (1 — 1,5%) влияние на нагруженность диска колеса и их обычно не принимают во внимание. Следовательно, основными силами, нагружающими диск колеса, являются нормальная и боковая.
Ввиду наличия вылета диска нормальная реакция дороги, приложенная к колесу, изгибает диск в поперечной плоскости. Боковая реакция, приложенная к колесу в плоскости дороги, также нагружает диск изгибающим моментом. Наиболее нагружен диск колеса в том случае, когда изгибающий момент от нормальной и боковой реакций действует в одном направлении. При большой величине центробежной силы на повороте нормальная нагрузка на внешних колесах автомобиля может увеличиться почти в 2 раза. Исследования показали, что у заднего моста автомобиля со сдвоенными колесами наиболее нагруженными являются диски колес внутренних скатов: левый внутренний диск при повороте автомобиля вправо и правый внутренний диск при повороте автомобиля влево. При качении колеса величина и направление главных напряжений в диске непрерывно изменяются. Из-за сложности конфигурации и наличия многочисленных концентраторов напряжений нагруженность различных точек диска колеса неодинакова. Наибольшие напряжения наблюдали в зоне перехода цилиндрической части диска в сферическую и на участках перегиба профиля. Прочность дисков существенно зависит от их формы. Дискам колес придают обычно сложную колоколообразную форму для того, чтобы обеспечить высокую жесткость и способность противостоять многократным воздействиям внешних нагрузок. Колоколообразные диски имеют значительно больший срок службы по сравнению с плоскими. Повышается работоспособность диска при наличии на нем кольцевого ребра. Увеличение при прочих равных условиях высоты кольцевого ребра приводит к повышению срока службы диска в 2—3 раза.
Важным элементом в диске является зона расположения отверстий крепления. Максимальный момент, действующий на диск при движении по кривой, должен передаваться через шпильки на фланец ступицы. Чем больше диаметр расположения крепежных отверстий, тем меньше силы, действующие на элементы крепления.
