汽车轮毂模态分析资料
汽车轮毂的结构与模具设计-开题报告
汽车轮毂的结构与模具设计-开题报告毕业设计（论文）开题报告学生姓名：指导教师姓名：题目名称：系部：汽车与XXX专业、班级：职称：实验师从事专业：汽车服务是否外聘：□是■XXX题目：轮毂结构与模具设计一、选题的目的、依据和意义1、研究现状作为汽车最重要的安全部件，轮毂承受着汽车和载物质量的压力，同时还要承受汽车在启动、制动时的扭矩作用，以及在行驶过程中的不规则交变受力。
轮毂的产品质量和可靠性不仅关系到车辆和车上人员、物资的安全性，还影响到车辆在行驶中的平稳性、操纵性、舒适性等性能。
因此，轮毂的尺寸和形状精度高、动平衡好、疲劳强度高、刚度和弹性好、质量轻、美观、材料可回收等要求十分严格。
1.1国内研究现状为了节能降耗，减少废气排放，提高驾乘舒适度和车辆动力学性能，现代汽车正在向轻量化方向发展。
从结构材料的角度出发，实现车辆轻量化的主要手段是采用具有高比性能的轻质材料替代传统材料。
目前广泛应用于汽车轮毂的材料主要是铝合金和镁合金。
随着我国公路设施的迅猛发展，铝合金轮毂开始在全国范围内得到推广，并且发展迅速。
2002年，我国轿车铝合金轮毂的装车率已接近45%。
伴随着中国汽车工业的快速发展，我国铝合金轮毂行业出现强劲增长势头。
经过十几年的艰苦努力，年生产能力已超过了6500万件，成为了世界铝合金轮毂生产大国。
与世界先进水平相比，国内企业在铝合金轮毂的设计开发和制造技术方面尚存在较大的差距。
总体的生产技术和装备水平、产品的设计水平、产品的技术含量和质量水平还有待进一步的提高。
镁合金是一种轻质、低成本、高比性能、比强度和比刚度的金属结构材料。
它具有突出的阻尼减振性能等特点，因此被广泛应用于汽车和摩托车结构，特别是高速运动构件。
使用镁合金可以降低车辆的自重和燃油消耗，减少车辆的振动和噪声，提高车辆的加减速动力学特性，同时也能达到节能环保的目的，显著改善车辆的驾乘舒适度。
XXX是国内最早将镁合金应用于汽车的公司之一，目前已经在桑塔纳轿车的镁合金变速器外壳上应用了2000吨以上的镁合金。
车轮轮毂 catia建模 ansys分析
目录第1章用CATIA建立CATIA 建立轮毂模型 (1)1.1汽车轮惘规格系列 (2)1.2轮毂建模 (4)第2章模型导入ANSYS10.0 (10)2.1轮毂零件模型*.model导入导入ANSYS10.0 (10)2.2导入模型生成实体 (11)第3章ANSYS模态分析 (12)3.1参数设定 (12)3.2网格划分 (12)3.3模态分析及图形显示 (13)3.4模态分析数据及总结 (25)参考文献 (29)第一章用CATIA建立轮毂模型1.1汽车轮惘规格系列1.范围本标准规定了汽车车轮与轮胎相配合部分的轮辆轮廓术语、标记、负荷、50深槽轮惘(50DC),15“深槽轮辆(150DC),50半深槽轮惘(50SDC),50斜底轮辆(50FB),本标准适用于汽车所使用的轮辆规格系列。
2.轮辆轮廓术语图1-1 轮辋轮廓A —轮辆标定宽度;B —轮缘宽度; C—轮缘半径位置尺寸; D —轮辆标定直径; F1，F2—轮辋上气门嘴孔位置尺寸; G - 轮缘高度; H - 槽底深度; DR,DF—胎圈座突峰直径; L - 槽底宽度; M —槽的位置尺寸; P—胎圈座宽度; R1—轮缘接合半径; R2—轮缘半径; R3—胎圈座圆角半径; R4—槽顶圆角半径; R5- 槽底圆角半径; R6—轮缘端部圆角半径; R7—槽侧半径; V —气门嘴孔或槽的尺寸; α—槽底角度; β—胎圈座角度。
注1:凡标注二的尺寸与轮胎在轮惘上的装、拆有关，是轮辆槽底的最小尺寸，M表示槽底位置的极限尺寸注2:槽顶圆角半径R 和槽底角度a是轮胎在轮惘上装、拆的重要参数。
注3:安装面，即轮胎从这一面装人轮辆或从这一面拆下轮胎.对于多件式轮辆，安装面是可拆卸轮缘的一面。
3.标记轮辋规格名称采用“轮惘名义直径X/一轮辋名义宽度轮辋轮廓代号”，也可采用“轮辋名义宽度轮辋轮廓代号X/一轮辆名义直径”表示。
4．负荷施加在轮辋/车轮上的负荷和气压，不应超过轮辋/车轮制造厂推荐的最大值。
汽车轮毂模态分析
汽车轮毂模态分析汽车轮毂模态分析是指对汽车轮毂进行模态建模和分析，通过分析车轮毂的固有频率和振型，可以了解车轮毂的结构特性和振动特性，为轮毂的设计和优化提供参考依据。
汽车轮毂是连接车轮和车身的关键组件，它承受着车辆的整个重量和转动力矩，因此必须具备较高的强度和刚度。
同时，汽车在行驶过程中，车轮与地面之间会产生较大的冲击和振动，为了保证车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性，轮毂还需要具备合适的振动特性。
汽车轮毂的模态分析可以通过有限元方法进行。
首先，将轮毂的几何形状和材料信息输入有限元软件，建立起轮毂的有限元模型。
然后，通过求解有限元模型的特征值问题，得到轮毂的固有频率和振型。
固有频率是指在某一特定激励下，轮毂自身振动的频率。
它取决于轮毂的几何形状、材料性质和边界条件等因素。
固有频率越高，说明轮毂的刚度越大，抗振能力越强。
在实际应用中，为提高车辆的行驶稳定性，轮毂的固有频率通常应大于车轮经常发生的振动频率。
振型是指轮毂在振动过程中的形变模式，通过分析轮毂的振型，可以了解轮毂不同位置的应力分布情况。
根据振型的分布，可以判断出哪些位置的应力集中，从而指导轮毂的优化设计。
比如，在设计轮边形状时，可以通过模态分析找到一个合适的轮边形状，使得轮边上的应力能够得到更好的分散。
轮毂模态分析的结果通常会得到一系列特征值和特征向量，其中特征值对应轮毂的固有频率，特征向量对应轮毂的振型。
特征向量包含了每个节点的位移信息和形变信息，它们是轮毂振动的关键特征。
有了轮毂的模态分析结果，可以进一步进行结构优化。
比如，通过调整轮毂的材料或改变其几何形状，可以提高轮毂的固有频率，从而提高车辆的行驶稳定性。
同时，可以根据振型的分析结果，局部增加材料或改变结构形式，以减小轮毂上的应力集中程度，从而提高轮毂的寿命和可靠性。
总之，汽车轮毂模态分析是汽车设计和优化中的重要环节，通过分析轮毂的固有频率和振型，可以了解轮毂的结构特性和振动特性。
这为轮毂的优化设计提供了理论基础和指导。
某suv轮辋模态刚度分析与测试验证
10.16638/ki.1671-7988.2020.05.033某SUV轮辋模态刚度分析与测试验证袁丁1，刘波2，邓磊2（1.恒大新能源汽车科技有限公司，广东广州511458；2.江铃汽车股份有限公司，江西南昌330052）摘要：针对某车型18inch轮辋进行有限元仿真建模，并分别分析了轮辋的自由模态、频率响应函数。
通过两点法的频响函数，可以求得轮辋的横向刚度。
结合实际实验测试，结果表明，轮辋模态和横向刚度的仿真结果与试验结果吻合度较高，误差在5%以内，证明了仿真方法的可行性和正确性；通过该方法，对于轮辋的前期产品设计及改进优化提供参考。
关键词：有限元；频率响应函数；横向刚度中图分类号：U461.4 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)05-110-03Modal Stiffness Analysis of a SUV Wheel rim and Test VerificationYuan Ding1, Liu Bo2, Deng Lei2( 1.Evergrande New Energy Automobile Technology Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 511458;2.Jiangling Motors Co., Ltd., Jiangxi Nanchang 330052）Abstract: Finite element modeling was carried out for a 18inch rim, and the free mode and frequency response functions of the rim were analyzed respectively. By using the frequency response function of two-point method, can get the lateral stiffness of the rim. Combined with the actual experimental test, the results show that the simulation results of the rim mode and lateral stiffness are in good agreement with the experimental results, and the error gap is within 5%, which proves the feasibility and correctness of the simulation method. Through this method, it can provide reference and guidelines for the design and optimization of rim products in the early stage.Keywords: Finite Element Analysis; Frequency Response Functions; Lateral StiffnessCLC NO.: U461.4 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)05-110-031 引言汽车工业作为国民经济发展中支柱产业之一，已经越来越占着举足轻重的地位。
考虑非线性大变形的轮胎模态分析_方园
文章编号:1006-1355(2007)02-0019-03考虑非线性大变形的轮胎模态分析方 园,吴光强(同济大学汽车学院,上海201804)摘 要:轮胎的动态特性是影响包括操纵稳定性、行驶平顺性在内的车辆整体性能的重要指标之一。
建立了考虑轮胎的实际边界条件、复杂材料特性的有限元模型,进行了考虑非线性大变形的模态分析。
同时分析了影响模态频率的各个因素,主要包括轮胎胎压、轮胎侧壁材料和轮胎胎体质量。
关键词:振动与波;模态分析;有限元分析中图分类号:O 322 文献标识码:AN onli near M odal Analysis of T ire Based on Fi nite E le m entM ethodFANG Yuan,WU Guang-q iang(Tong jiUniversity ,Schoo l o fAuto m ob ile ,Shangha,i 201804,Ch i n a)Abst ract :Dyna m ic property o fT ire is one of the m ostm ean i n g ful i n dex to evaluate t h e veh icle per -fo r m ance ,i n cluding hand leab ility and rideability .A tire m odel consi d eri n g the actual opera ti n g cond-iti o ns ,co m p lex m ater i a ls is ac h ieved in this paper and non linear m odal analysis on th is m ode l is per -fo r m ed .M o reover ,the study of pattern para m eters reveal that tire i n flati o n pressure ,Young s 'm odu l u s o f tire m ateria,l and tire m ass have great effects on tire s 'm ode .K ey w ords :v i b rati o n and w ave ;m odal analysis ;fi n ite ele m ent m ethod收稿日期:2006-07-19作者简介:方园(1980-),女,江西省南昌市人,同济大学汽车学院在读硕士。
轮胎模态分析试验研究
V ol 39No.1Feb.2019噪声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第39卷第1期2019年2月文章编号：1006-1355(2019)01-0099-04轮胎模态分析试验研究宫少琦，王晖，朱健，郭风晨，施长宏(华晨汽车工程研究院，沈阳110141）摘要：为了优化轮胎模态试验方法，得到精确的轮胎模态参数，开展对比试验研究，经过大量模态试验数据的对比，结合LMS Test Lab ，研究模态试验3要素的选用原则，即测点布置、边界约束和激励形式的选取方式。
试验结果表明：(1)对轮胎单一胎面进行模态测量，存在模态遗漏现象，且轴向与径向阵型易混淆，因此须进行轮胎3胎面(内胎面、正胎面、外台面)布点测量；(2)胎面整周少于36个测点时，轮胎高阶次花瓣阵型难以清晰呈现，因此须于3个胎面等角度间隔平行布置36×3个测点；(3)轮胎处于整车安装离地状态受激励时，支撑位移量微小，优于软绳约束状态；(4)激振器激励信号相干系数达到1，优于力锤锤击信号，并且使试验进行更加便捷与高效。
根据以上结果提出一种新的轮胎模态测试方法，并应用此方法得到准确的轮胎模态参数，研究结果可为轮胎噪声与振动控制提供依据。
关键词：振动与波；轮胎；模态分析；固有频率中图分类号：O422.6文献标志码：ADOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1355.2019.01.019The Experimental Study on Tire Modal AnalysisGONG Shaoqi ,WANG Hui ,ZHU Jian ,GUO Fengchen ,SHI Changhong(Brilliance Auto R &D Center,Shenyang 110141,China )Abstract :In order to optimize the tire modal test method and obtain the precise parameters of the tire modal,comparative test and analysis are performed.Through the mutual comparison of large amount of experimental data of the modal test by adopting LMS Test Lab,the selection principle of measurement point layout,boundary constraint condition and incentive form is studied.The results show that (1)Single surface measurement may easily lead to modal parameters lose and modal shape confusion,therefore,the measurement point layouts in three tire surfaces (the inner,front and outer surfaces)are necessary;(2)The high order modal shape is not clear with less than 36measurement points around one tire circle only,so each tire surface must be arranged by equally spaced 36measurement points,and there are totally 36×3measurement points;(3)The tire should be installed on the vehicle and free from the ground,the support displacement in this state is very small,this is better than soft rope constraint;(4)The signal coherence coefficient of the exciter reaches 1.It is better than hammering signal and makes the experiment more convenient and efficient.This study presents a new method for tire modal testing,and using this method can obtain the precise parameters.The results provide a fundamental basis for the noise and vibration control of tires.Keywords :vibration and wave;tire;modal analysis;natural frequency轮胎赋予了汽车“脚”的功能，是汽车的重要零部件，它主要承受车载重量和路面激励，因此轮胎的振动特性直接影响车辆驾乘舒适性能。
汽车轮胎的建模与力学分析专题文档资料集锦(一)
三维非线性有限元分析模型。针对185/70R14C半钢子午线轮胎使用的各种橡胶
材料的拉伸测试结果,选用Yeoh模型来表征橡胶材料,并在MARC大型通用有限元 分析软件中对材料参数进行拟合;
用钢丝帘线等效拉伸应力-应变曲线确定帘线的材料模型和参数。根据轮胎的 建模过程,首先模拟了轮胎与轮辋接触的装配过程,然后分析了充气过程,据此 预测了轮胎充气后的构形,得到了充气断面宽B’和充气断面直径D’,并与测
案例概览：
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更多案例：
1.滚动状态下轮胎漏气过程的有限元模拟.pdf 在考虑轮胎与轮辋及地面接触的情况下,借助ABAQUS有限元分析软件,建立了 轮胎的平面轴对称模型和三维有限元分析模型。首先,利用平面模型分析了轮 胎与轮辋的装配过程和充气过程;然后,利用轴对称到三维的分析方法,分析了
轮胎在垂直载荷作用下的接地问题和在低速滚动下轮胎的漏气过程。给出了
布,在速度为80km/h时，分析了不同摩擦系数下自由滚动半径、接触应力的变
化。在自由滚动分析的基础上，建立了模拟轮胎侧偏的模型，研究了轮胎的
侧偏特性，通过改变侧偏角得到了不同侧偏角下轮胎的最低断面的变形情况
、接地印痕分布以及侧向力、回正力矩与侧偏角的关系。根据轮胎的有限元
分析模型，研究了不同充气压力下的子午线轮胎硬度系数，验证了轮胎硬度
▶F1赛事中的轮胎
1.解读F1赛车专用轮胎
2.大话F1赛车轮胎不起眼却起至关重要作用
3.改装轮胎，先从认识开始
案例：基于 rebar 单元的载重子午线轮胎模型建立及验证 方案亮点： 采用 ABAQUS有限元商业软件并基于rebar单元建立12100R20载重子午线 轮胎的有限元模型。对比轮胎载荷 -下沉量仿真模拟和试验结果, 确定该建 模方法的可行性。
车轮模态及频响分析和试验检测方法研究
车轮模态及频响分析和试验检测方法研究作者：李雪貂廖放心胡飞来源：《汽车科技》2019年第04期摘; 要：车轮是汽车重要的零部件之一，尤其是在高速行驶状态下，车轮的振动特性决定着车轮行驶和制动时的振动和噪声性能，对汽车的操作稳定性、行驶的安全性、乘坐的舒适性有较大的影响。
本文主要研究乘用车钢制车轮模态及频响分析和试验检测方法，以ABAQUS 有限元分析软件为平台，建立车轮模型进行模态和频响仿真分析，然后通过OROS公司的激振、振动测量与分析系统进行车轮的模态试验，通过对比分析与试验数据，确定分析精度。
为主机厂提供模态分析报告，协助其提高整车NVH性能。
关键词：模态;固有频率;频响中图分类号：U436.34; ; 文献标识码：A; ; 文章编号：1005-2550（2019）04-0076-06Abstract： The wheel is one of the important parts of the car， especially in the high-speed driving state， the vibration characteristics of the wheel determine the vibration and noise performance of the wheel when driving and braking， the stability of the operation of the car， the safety of driving， the ride Comfort has a big impact. This paper mainly studies the modal and frequency response analysis and test detection methods of steel wheels for passenger cars. The ABAQUS finite element analysis software is used as a platform to establish the wheel model for modal and frequency response simulation analysis， and then through OROS's excitation and vibration. The measurement and analysis system performs the modal test of the wheel， and the analysis accuracy is determined by comparing the analysis with the test data. Provide modal analysis reports to the OEM to help improve NVH performance.隨着人们生活水平的不断提高，人们对汽车综合性能的要求也日益提高。
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程度上可以明显改善车轮的空
气动力学特性，从而降低一部
分汽车油耗。
辐板式轮毂结构
ABAQUS进行模态分析的具体步骤
• 1.部件 • 2.截面 • 3.装配 • 4.分析步 • 5.相互作用 • 6.载荷 • 7.网格 • 8.作业（求解） • 9.可视化（后处理）
III. 研究各部件模态频率与发动机阶次激励中的重合点， 防止在重合点出振动噪声放大。
IV. 研究各部件模态频率与路面激振频率的重合，防止 路面激振带来的振动噪声和平顺性问题。
V. 研究人体敏感频率和车身、座椅等系统的频率重合， 增加驾驶员和乘客的舒适度感觉。
汽车结构动态设计
在建立了汽车整车振动模型后，汽车结构的动态 设计成为了可能，其步骤是： 1. 建立汽车整车的振动模型 2. 计算汽车在各种工况下的振动响应 3. 提出改进目标函数，确定应该修改的部件 4. 结构参数修改量的计算 5. 以原整车模型为基础，利用摄动法或者其他
按轮辐分：有辐板式和辐条式两类。
辐条式：
车轮有可分为钢丝辐条式车轮（A）和铸造辐条式车轮（B），A轮辋的 结构和自行车车轮相同，不过由于价格昂贵，且维修安装不方便，故实 际使用并不多；B轮辋是用螺栓和特殊形状的衬块固定在辐条上，它多用 于重型货车上。
钢丝辐条式车轮（A）
铸造辐条式车轮（B）
辐板式：
• 铝合金材质轮毂重量较轻，惯性阻力小，制作精度高，在高速 转动时的变形小，惯性阻力小，有利于提高汽车的直线行驶性 能，减轻轮胎滚动阻力，从而减少了油耗。合金材质的导热性 能又是钢的三倍左右，散热性好，对于车辆的制动系，轮胎和 制动系统的热衰减都能起到一定的作用。
• 镁合金材质轮毂重量比铝合金还要轻，惯性阻力更小，制作精 度更高，近年来在豪华车型有所应用，不过成本比较高，价格 较贵。
目前，普通轿车和轻、中型货车普遍采用辐板式车轮，这种车轮如图 所示，由挡圈、轮辋、辐板和气门嘴伸出口组成。车轮中用以连接轮毂 和轮辋的钢质圆盘称为辐板，大多是冲压制成的，少数是和轮毂铸成一 体，后者主要用于重型汽车。辐板式轮辋是目前应用最为
广泛的轮毂形式，它的寸精度高、某种
解决NVH问题的方法
1.对振动源和噪声源的控制
改善产生振动和噪声的零部件的结构，改善其振动特性，避 免产生共振；改进旋转原件的平衡；提高零部件的加工精度 和装配质量，减小相对原件之间的冲击与摩擦；改善车身结 构，提高刚度等。
2.对振动和噪声的传递途径控制
采用阻尼元器件减小振动，比如悬架中的扭振减振器，减振 弹簧等；分析改进元件结构，提高密封性能；采用各种隔音 材料的应用，研究隔音结构，提高汽车内部的隔音性能。
方法导出经过修改过的汽车整车振动模型
模态分析在汽车工程的作用
模态分析的最终目标是识别出整车系统以及子系统的模态参 数，为结构的系统振动特性分析、振动故障诊断和预报以及 结构动力特性的优化设计提供依据。
模态分析的应用可以归结为以下几个方面： ① 评价现有结构系统的动态特性 ② 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计 ③ 诊断及预报结构系统的故障 ④ 控制结构的辐射噪声 ⑤ 识别系统的载荷
NVH特性的研究方法
1.多体系统动力学法 主要应用于底盘悬架系统、转向传动系统低频范围的建模 与分析。 2.有限元法 一方面，可用于研究车身结构振动；另一方面，可用于对 车室内部空腔噪声分析。 3.统计能量分析法 将系统分解为多个子系统，研究他们之间的能量流动和模 态响应的统计特性。适用于结构、声学等系统的动力学分 析。 4.边界元法 研究车体振动和车室内部空腔噪声的声固耦合系统。
基于ABAQUS汽车轮毂模态分析
一.研究汽车模态的意义 二.模态分析与汽车NVH问题
1. NVH概念 2. NVH解决的问题 3. NVH特性研究方法 三. 轮毂实例分析
一.研究汽车模态的意义
I. 使整车中各部件模态分离，防止各部件之间共振引 起的振动噪声问题。
II. 是整车中各部件与发动机的怠速频率分离，防止整 车中部件在怠速时因发动机激振而共振。
二.模态分析与汽车NVH问题
• NVH概念 NVH是英文noise（噪声）、vibration（振动）、harshness（声振粗糙度）的 缩写。NVH反映的是乘员感受到的噪声、振动以及相关的动态不舒适性。
声振粗糙度描述的是噪声和振动使人不 舒适的感觉，因此有人称之为不平顺性。 总之，它是人体对振动和噪声的主观感 受，与振动和噪声的瞬态性质有关，不 能直接用客观测量方法来度量。
• 轮辐是连接轮辋与中心孔的部分，起到重要承载作用。它 的强度决定了轮毂整体强度。
轮毂的分类
按车轮材质：可分为钢制、铝合金、镁合金等车轮
• 钢制轮毂最主要的优点就是制造工艺简单，成本相对较低，而 且抗金属疲劳的能力很强，也就是我们俗称的便宜又结实。但 钢质轮毂的缺点也相对比较突出就是外观不够美观，重量较大 惯性阻力大，散热性也比较差，而且非常容易生锈。
三.轮毂分析实例
为什么进行轮毂模态分析？
轮毂是汽车的重要部件，由于它不但要承受整车的 重量，通过转动的轮胎还要承受水平方向的作用力 和由路面传来的冲击力等交变载荷，制动力也会作 用在轮毂上，如此复杂的工作条件使得对轮毂的要 求越来越高。它直接影响汽车的整体行驶稳定性、 安全性、可靠性、平顺性、牵引性及外观形象，对 汽车整体能源消耗，轮胎的寿命都有较大的影响。
NVH问题概述
1.噪声问题
主要包括发动机噪声、进排气噪声、轮胎噪声、传动 系齿轮啮合噪声、车内板振动噪声，制动噪声等。
2.振动问题
主要包括乘客感觉到的方向盘、底盘和座椅的抖动， 发动机运动件的不平衡旋转和往复运动、曲轴的变动 气体负荷、传动轴万向节变动力矩引起的振动等。
3.声振粗糙度问题
降低乘客感受到的汽车非平稳运动、颠簸、冲击和刺 耳的异常噪声等引起的不舒适问题。
轮毂的基本结构
轮毂通常由 轮辋和轮辐 两部分组成
轮辋 轮辐 螺栓孔 中心孔
• 轮辋是汽车轮毂上与轮胎直接接触的部分，起到支撑轮胎 的作用。在轮辋的两侧突起部分有胎圈座和轮缘组成，胎 圈座与轮胎的胎圈直接接触的部分起到支持轮胎半径方向 力的作用；轮缘起到保持并支撑轮胎方向的作用。此外， 轮辋上还有放置轮胎气门嘴的气门孔。