CAE-车轮轮辋强度强度分析报告
车轮CAE分析
随着整车产销规模不断扩大，车轮配套需求量迅速增加。
用户有时为了提高工作效率，追求更多的经济效益，不断提高载货汽车的装载量，进行超限超载运输。
车轮承载着载货车自身和所装载货物的重量，负荷相当大，如果负荷超过了车轮自身强度的承受极限，会造成轮辋（安装轮胎部分）或轮辐（车轮与轮毂联接部分）的损坏。
对车轮原有结构的优化和改进目前重型商用车车轮大部分为型钢车轮。
传统型钢车轮一般由轮辋、轮辐和挡圈三部分组成。
其中，轮辋一般采用型材，通过圈圆、对焊而成。
轮辐一般采用钢板冲压成型，基本呈等厚度、不等强度状态，重量较大。
根据我国实际运输及环境状况，因轮辐或轮辋体损坏而造成的索赔率约为3.3%，经济损失巨大。
为了避免巨额索赔，我们在原有结构上进行了改进和优化，以提高车轮的强度，适应我国目前运输状况的需要。
原有结构的改进包括轮辐和轮辋体结构的改进。
1.轮辐结构的改进原有轮辐的辐底厚度为12mm，开有5个通风手孔。
因这种轮辐辐底较薄，手孔沿轮辐圆周方向的长度较大，冲头不易符合轮辐曲面，且冲制手孔时剪切力较大，极易产生毛刺，造成应力集中，使轮辐实际疲劳强度大大低于理论值。
经对索赔返回旧件的分析和统计，发现绝大部分是因为轮辐手孔处出现撕裂或疲劳裂纹造成的。
为解决应力集中问题，我们开发了新轮辐结构。
新轮辐拟采用减小单个手孔面积，增加手孔个数的方法。
最终方案为将手孔由原有的5个增至10个，同时把辐底厚度由12mm增至14mm，通过增加材料厚度来提高轮辐强度。
手孔增至10个后，单个手孔面积较小，冲裁边线缩短，冲裁力也相应减小，模具凸模、凹模与轮辐曲面可以较好地符合在一起，可减轻断面毛刺现象。
手孔改进前后参数如表所示。
为研究五手孔结构与十手孔结构对车轮强度的影响，我们通过有限元分析方法进行验证。
2.轮辋体结构的改进在原8.5-20轮辋体结构基础上，首先加长轮辋体轮缘端的长度，同时将较为薄弱的锁圈槽端和轮缘端厚度加大，使轮辋体内腔两端壁厚增加，从而在较少增加轮辋体自重的基础上，大大提高轮辋体的承载量（见图1）。
基于CAE的QX1060车轮结构性能分析
利 用三维 Ｃ Ｄ软件 Ｕ ｉ ｒｐ ｉ Ａ ｎＧ ａ ｈｃ建立 车轮零 部 件 的实 体， 并进行 装 配得到 车轮 轮 圈如 图 Ｉ 所示 。
驶 安全 性 、 纵稳 定性 、 坐舒 适性 、 油经济 性等 诸 操 乘 燃 多方 面有重要 的作 用 ¨ 。传 统 的设 计 方法 是 以经 验 Ｊ
型， 轮辋 宽度 ， 轮辋 标定 直 径， 轮辋 高度 等 。轮 辐 主要
是 确 定 其 厚 度 。 参 考 相 关 资料 后 Ｊ 通 过 参 照 对 比 ， ，
图 ２ 轮 圈 有 限 元 模 型
图 ３ 车 轮 轮 圈 约 束
确定 轮辋代号 为 ｌ ５５ ６— ． Ｆ ＳＣ 轮 辐厚 度 为 ６ Ｄ 。 ｍｍ。
（ ）胎压载荷增加后 ， ２ 轮辋承受的压力增加 ， 变 形加大， 存在一定 的线性关系； 如图 ｌ ０所示 ； 胎压载 荷对 轮辋 及轮辐 的影 响较小 。
所示 。径向力的分布规律近似余弦载荷： ） ２ ０ ｃ ｓ ＝１０ ０ ｏｘ （） ２ 加载 时 ， 以压强 的形 式 加 在轮 辋 的受力 面上 ， 可 近似 模拟径 向载 荷 。如 图 １ 示 。 ２所
压传 递 到轮辋 上 。由前 面的计算 可知 ： 胎压 载荷 对 车 轮 的影 响较 小 ， 以 只研 究 通 过 胎 圈 传 递 的力 的 影 所
响。汽 车满载 时 ， 由于 轮 胎 的变 形 ， 向载 荷 分 布在 径 轮胎 接地 印迹上 ， 约作用 在＋ ５ 的范 围 Ｊ 如 图 １ 大 ４。 ， １
＝
来， 随着 计算 机技 术 的快 速 发展 ， 成 了 以实 体 造 型 形 设计 、 构性 能分 析 、 拟 仿 真 加 工 相 结合 的设 计 方 结 模
基于CAE的QXl060车轮结构性能分析
基于CAE的QXl060车轮结构性能分析第一章：绪论（300字）QXl060车轮是一种重要的汽车零部件，它的性能直接关系到汽车行驶的安全和舒适性。
由于车轮在行驶过程中需要承受各种力的作用，因此必须对其结构进行全面的性能分析，以保证其良好的使用效果。
本文采用有限元仿真分析技术，通过建立QXl060车轮的CAE模型，对其结构的静力学、动力学和疲劳寿命等性能进行分析，为该车轮的设计和使用提供技术支撑。
第二章：QXl060车轮的结构分析（400字）本章主要介绍QXl060车轮的结构特点和材料选择。
在了解车轮的结构之后，本文采用有限元建模和仿真技术，对车轮进行了静力学和动力学分析。
静力学分析主要是对车轮的静态载荷进行计算和分析，以判断车轮在静态状态下的承载能力和变形情况。
动力学分析主要是对车轮的动态载荷进行计算和分析，以判断车轮在行驶状态下的受力情况和振动响应。
第三章：QXl060车轮的疲劳寿命分析（400字）本章主要介绍QXl060车轮的疲劳寿命分析。
通过有限元仿真技术，本文对车轮的疲劳寿命进行了预测和评估。
首先，本文采用应力-应变曲线来描述车轮的应力状态，然后采用疲劳分析方法来计算车轮的疲劳损伤程度和寿命。
最后，本文采用统计学方法来确定车轮的寿命分布，从而为车辆的使用和维护提供重要的参考依据。
第四章：QXl060车轮的优化设计（300字）本章主要介绍QXl060车轮的优化设计。
通过对QXl060车轮结构的分析和疲劳寿命预测，本文确定了车轮结构的性能缺陷和优化方向。
基于此，本文提出了一系列优化措施，从车轮的材料、结构和加工工艺三个方面出发，对车轮的性能进行了改进和增强。
通过有限元仿真技术，本文对优化后的车轮进行了分析和验证，证明了优化设计的效果和优越性。
第五章：结论（200字）通过本文的研究，我们可以发现，QXl060车轮的结构特点和材料选择对其性能具有重要的影响。
通过有限元仿真技术，我们可以对车轮的静力学、动力学和疲劳寿命等性能进行准确的预测和分析。
关于CAE技术在自卸车车轮轻量化设计中的应用
关于CAE技术在自卸车车轮轻量化设计中的应用发布时间：2022-06-14T08:10:11.037Z 来源：《中国科技信息》2022年2月4期作者：张锐、蒋炜[导读] 传统概念设计的车轮质量较重，且在螺栓孔和散热风孔处容易出现开裂张锐、蒋炜浙江万丰奥威汽轮股份有限公司浙江绍兴新昌 312500摘要：传统概念设计的车轮质量较重，且在螺栓孔和散热风孔处容易出现开裂。
因此，通过对某8×4工程自卸车车轮轮辐散热风孔尺寸进行优化，利用HyperWorks有限元分析软件，对优化前后的轮辐进行强度分析，优化后轮辐在满足强度要求的前提下，具有更轻的质量，以实现轻量化目标，达到降低整车整备质量和整车油耗的目的。
关键词：有限元分析；汽车轮辐；轻量化；优化设计车轮做为车辆的主要承载部件，对车辆的行驶安全和经济性有着重要影响。
车轮包括橡胶轮胎和轮辋-轮辐两大部分。
基于传统概念设计的车轮存在车轮质量较重的缺点，会造成整车整备质量和整车油耗上升，增加用户车辆运营成本。
目前，车轮轮辐在螺栓孔和散热风孔附近容易出现开裂。
为此，在保证轮辐满足强度要求的前提下，通过对轮辐散热风孔尺寸优化，降低车轮重量，减小整车簧下质量，以达到降低整车整备质量和整车油耗的目的，同时也可提升整车舒适性。
因此，利用有限元分析法对现有车轮进行轻量化降重设计。
1车轮有限元模型及工况描述1.1有限元模型的建立以某款8×4型工程自卸车为基础，通过CATIA软件对车轮进行三维实体设计，利用HyperMesh作前处理，Opti-Struct、nCode进行求解。
基于三维实体模型，搭建轮辐-轮辋有限元模型。
轮辋-轮辐有限元模型主要采用四边形壳单元，平均尺寸5mm。
1.2工况描述及应力分布车轮作为整车的承载部件，主要受到一个旋转的弯矩作用，根据GB/T5909-2009《商用车辆车轮性能要求和试验方法》中幅板式车轮的强度试验要求，按公式确定弯矩：M=(μR+d)FvS。
轮辋性能测试实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解轮辋的基本结构及工作原理；2. 研究轮辋在不同工况下的力学性能；3. 评估轮辋在实际应用中的可靠性和安全性；4. 为轮辋的设计与制造提供实验依据。
二、实验原理轮辋是连接轮胎与车轴的重要部件，其性能直接影响到车辆的行驶安全。
本实验通过模拟实际工况，对轮辋进行力学性能测试，包括拉伸、弯曲、扭转等试验，以评估轮辋的力学性能。
三、实验材料与设备1. 实验材料：某品牌轮辋样品；2. 实验设备：万能试验机、测力传感器、千分尺、卡尺等。
四、实验方法与步骤1. 样品准备：选取具有代表性的轮辋样品，对其表面进行打磨、清洗，确保样品表面平整、无损伤；2. 样品尺寸测量：使用千分尺和卡尺测量轮辋样品的直径、宽度、厚度等尺寸参数；3. 拉伸试验：将轮辋样品固定在万能试验机上，进行拉伸试验，记录最大拉伸载荷和断裂伸长率；4. 弯曲试验：将轮辋样品固定在万能试验机上，进行弯曲试验，记录最大弯曲载荷和弯曲角度；5. 扭转试验：将轮辋样品固定在万能试验机上，进行扭转试验，记录最大扭转载荷和扭转角度；6. 数据处理与分析：对实验数据进行统计分析，得出轮辋在不同工况下的力学性能指标。
五、实验结果与分析1. 拉伸试验结果：轮辋样品的最大拉伸载荷为XXX N，断裂伸长率为XXX %。
结果表明，该轮辋具有良好的抗拉伸性能，满足实际应用需求；2. 弯曲试验结果：轮辋样品的最大弯曲载荷为XXX N，弯曲角度为XXX °。
结果表明，该轮辋具有良好的抗弯曲性能，能够承受一定的弯曲载荷；3. 扭转试验结果：轮辋样品的最大扭转载荷为XXX N，扭转角度为XXX °。
结果表明，该轮辋具有良好的抗扭转性能，能够承受一定的扭转载荷。
六、实验结论1. 通过本实验，验证了该轮辋具有良好的抗拉伸、抗弯曲和抗扭转性能，满足实际应用需求；2. 实验结果为轮辋的设计与制造提供了实验依据，有助于提高轮辋的可靠性和安全性；3. 建议在轮辋设计和制造过程中，充分考虑实际工况，优化轮辋结构，提高轮辋性能。
CRH2型动车组轮轨接触计算及车轮强度CAE分析
CRH2型动车组轮轨接触计算及车轮强度CAE分析谢红太【摘要】为了分析计算CRH2型动车组在垂向静载荷作用下的车轮最大计算载荷,并确定轮轨接触斑的几何形状参数,利用SolidWorks软件模拟出车轮及静载下的轮轨接触有限元模型,并于Simulation中通过提取分割几何线的方法进行有限元图解分析.结果表明,垂向静载条件下车轮一周踏面横向位移呈三角函数曲线变化趋势,计算模拟仿真结果可用于横向稳定性计算、车轮动态横向响应曲线计算等,还可用于轨道几何参数和轮轨外形的合理选择.【期刊名称】《宁夏工程技术》【年(卷),期】2017(016)004【总页数】4页(P344-347)【关键词】SolidWorks;CRH2型动车组;轮轨接触;椭圆接触斑;有限元分析【作者】谢红太【作者单位】兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州 730070;中国铁路西安局集团有限公司西安动车段,陕西西安 710016【正文语种】中文【中图分类】U266轮轨关系是轨道交通领域中一个最复杂、最棘手的问题，可定义为摩擦滚动接触相关问题，国内外学者在轮轨关系的研究实验上投入大量的资金与人力，但未有明确的定论，这与轮轨接触应力分析及车轮结构强度模拟仿真条件苛刻以及外界影响因素复杂繁多有关[1—3]。
随着有限元技术的兴起，很多现实中投入资金量大、计算复杂的问题可利用有限元技术加以解决。
SolidWorks Simulation有限元技术被广泛用于计算机辅助制造中。
目前轨道交通领域中对重载下车轮辐板、踏面、轮缘表面应力变化情况及分布规律普遍采用寻找粘贴应变斑的方法来讨论[4—5]，整个实验分析过程极为复杂，同时也得不出定性结论，只是限定大范围内的描述性推测。
鉴于此，本文利用SolidWorks公司推出的有限元分析模块Simulation对车轮的受力情况给出一种简化分析模型与应力分布表述。
1 轮轨接触分析1.1CRH2型动车组LMA型踏面随着高速动车组的投运，对车轮轮型和精度都有了更高的要求，只有通过数控改造才能更好地满足高速动车组车轮加工的需要，其中最为困难和重要的是与钢轨接触的踏面形状控制。
《2024年铝合金轮毂的有限元分析》范文
《铝合金轮毂的有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂是现代汽车工业中广泛应用的重要部件之一。
随着汽车行业的飞速发展，对于车辆轻量化、耐用性和安全性的要求也日益提升。
因此，铝合金轮毂以其优良的物理性能和经济性得到了广大制造商的青睐。
然而，在实际使用中，铝合金轮毂的设计和生产需要充分考虑其复杂的工作环境和各种潜在风险。
因此，采用有限元分析（FEA）对铝合金轮毂进行性能分析和优化显得尤为重要。
二、铝合金轮毂的有限元模型建立1. 材料属性定义在有限元分析中，首先需要定义铝合金轮毂的材料属性。
这包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度等关键参数。
这些参数将直接影响模型的力学性能和应力分布。
2. 几何模型建立根据铝合金轮毂的实际几何形状和尺寸，建立精确的几何模型。
在建模过程中，应充分考虑轮毂的复杂结构和细节特征，以确保分析的准确性。
3. 网格划分将几何模型划分为适当的网格是有限元分析的关键步骤。
网格的划分应考虑到计算精度和计算效率的平衡，确保在关键区域有足够的网格密度。
三、铝合金轮毂的有限元分析1. 载荷和边界条件设置在有限元分析中，需要设置载荷和边界条件。
载荷包括车辆行驶过程中的惯性力、摩擦力等；边界条件则涉及到轮毂与轮胎的连接方式、约束等。
这些条件的设置将直接影响分析结果的准确性。
2. 应力分析通过有限元分析，可以获得铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况。
这包括静态应力、动态应力以及交变应力等。
分析结果将有助于评估轮毂的强度、刚度和耐久性。
3. 模态分析模态分析可以获取铝合金轮毂的振动特性，如各阶模态频率和振型。
这对于评估轮毂在复杂工作环境下的动态性能具有重要意义。
四、结果与讨论通过对铝合金轮毂的有限元分析，可以得到以下结论：1. 铝合金轮毂在各种工况下的应力分布情况，为优化设计提供依据；2. 模态分析结果有助于了解轮毂的动态性能，为降低振动和噪声提供参考；3. 通过对比不同设计方案的有限元分析结果，可以找到最优的设计方案，提高轮毂的性能和寿命；4. 有限元分析还可以用于评估铝合金轮毂在复杂工作环境中的潜在风险，为生产制造提供有力支持。
汽车车轮的结构强度分析
AUTO PARTS | 汽车零部件时代汽车 汽车车轮的结构强度分析当今社会发展中汽车已经成为人类最重要的代步工具，伴随着汽车工业与科学技术的发展持续优化升级汽车的使用性能，促进汽车迭代升级。
高速运转中的汽车对车轮的安全性要求较高。
汽车的平稳性、可操作性以及安全运行的性能很大程度取决于车轮的性能。
本文通过有限元分析法对复合材料车轮进行模态分析与应力分析，综合汽车实用性要求的角度分析车轮结构强度，优化设计汽车结构强度，以期实现在降低车轮总质量、整车质量的同时，提高续航里程。
本文研究结论具有较大的参考价值。
1 车轮基本知识汽车行驶中车轮与地面间会形成附着力，即形成制动力与驱动力，承担簧载质量并解决道路不平而导致冲击力的问题，从而提高汽车操作稳定性。
车轮的结合形式主要可分两种：第一种是整体式，即一体化轮辐与轮辋；第二种是组合式，即至少由两个部件构成车轮。
轮辐与轮辋是车轮的基本部件。
汽车整车的重量主要依托轮辋与最外侧轮胎承载。
轮缘，即轮辋的最外沿。
轮缘与轮胎相配合，形成轴向载荷并作用于轮胎，能够保护轮胎。
从结构上看，常见的轮辋有三种类型：第一种是对开式；第二种是平底式；第三种是深槽式。
在设计车轮结构时，需要充分考虑如下两个参数：第一个是轮辋名义直径；第二个是轮辋宽度。
上述两个参数共同决定了轮胎对地面的单位压力。
一般认为轮辋的宽度越大，运转中的车轮就会受到越大的摩擦阻力，由此造成较大的油耗。
综上，从燃油的经济性的角度分析应落实轻量化设计、轮辋结构参数设计，这有利于减少能耗。
轮辐可通过铆接或者焊接的方式将轮辋与轮盘固定为一个整体，并借助轮盘的中心孔以及周围的螺栓孔在轮毂安装轮辐，主要可分为盘式、辐式。
本文研究中的车轮都为螺栓孔，共计5个。
车轮的整体结构，如图1所示。
一般可按照国家指定的尺寸选配设计轮辋与轮胎，两者都属于标准件。
在车轮中，作为支撑结构的轮辐一般是由设计者决定尺寸与外形的，其没有可参考的国家标准。
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目次
前言 (II)
1 范围 (1)
2 分析目的 (1)
3 有限元模型的建立 (1)
3.1 有限元模型建立流程 (1)
3.2 有限元建立标准及方法 (2)
3.3轮辋有限元模型 (2)
3.4 材料及边界条件 (4)
4 分析结果 (7)
5 分析结论 (9)
前言
为了校核新开发车型的轮辋强度是否符合国标要求，本报告对XXX项目轮辋进行强度分析。
本分析报告主要起草人:汪霞
1范围
本报告规定了分析目的、有限元模型的建立、分析结果和分析结论。
本分析报告适用于XXX项目175-80R14轮辋总成的强度计算分析。
2 分析目的
为了校核新开发车型的轮辋强度是否符合国标要求，本报告对XXX项目轮辋进行强度分析。
3 有限元模型的建立
3.1 有限元模型建立流程
CAE仿真计算的精度及准确性除了与有限元核心计算理论有关外，还在很大程度上依赖于仿真模型建立的精度，轮辋总成有限元模型建立流程见图1。
图1 有限元模型建立流程
3.2 有限元建立方法
根据设计部门提供的CAD数模，建立轮辋总成的有限元模型。
轮辋主要采用四面体二次单元进行离散，基准尺寸3.0mm。
3.3 轮辋总成有限元模型
对轮辋进行有限元划分，轮辋有限元模型见图2。
轮辋总成有限元模型单元325545个。
图 2 轮辋有限元模型
3.4 材料及边界条件
模型材料见材料特性表2。
表2 有限元模型的材料特性
3.4.1 强度分析边界条件
（说明：边界条件中提到的自由度123分别为XYZ方向的平动自由度，自由度456分别为XYZ方向的转动自由度。
）
按照QC/T 259-1998要求，轮辋、轮辐板料厚度的较小值大于3.5mm的车轮轮辋，在实验载荷294kN 作用下对应于车轮的轮辋／轮辐的焊接部位不应出现撕裂或可见的裂纹。
试验装置图见图3。
图3试验装置图
模拟实验装置建立有限元模型，对下模处约束123自由对 在轮辋内侧加载294kN 集中力，强度计算边界条件见图4。
图4 边界条件
4 强度计算结果
在上述边界条件及载荷作用下得到轮辋应力云图见图5。
SPC 123
图5轮辋应力云图
从轮辋应力云图可以观察到最大应力为259.7Mpa，小于GB101A材料抗拉极限（2760MPa）
轮辋在上述载荷作用下的位移云图见图6，最大位移0.127mm。
图6 轮辋位移云图
5.分析结论
通过模拟轮辋强度实验，最大应力为257.9Mpa，小于材料抗拉极限，满足国标强度设计要求。