汽车轮毂的有限元分析及其结构优化设计
轿车子午线轮胎结构设计有限元分析及方案优选
等口 叩建立 三维 花纹 子午 线 轮胎 的有 元 模 型 ， 经
分析 研究 得 出 了额 定 负荷下 接 地压 力 和轮胎 与轮 辋接 触面 积 随充气 压 力提 高而 增大 的变 化规 律 。 高速 性 能和耐 久性 能是 轿 车轮胎 的两个重 要 性能 ， 轮胎 结构 设计 密切 相关 ， 与 如何 快 速评 判不
使用性 能 。随着 汽 车 的不 断发 展 以及性 能 的不 断 提高 ， 汽车 厂家 和 用 户对 轮 胎 性 能 的 要求 越来 越
高 ， 胎结 构设 计也 面临 着新 的挑 战 。 轮
计 算机 科学 技术 的飞 速发 展 和广泛 应用 使有 限元分 析技 术在 各种 复杂 工程 问题 中的应 用 愈来 愈显示 出其 不可 比拟 的优 越性 。轮 胎结 构 的分析 方 法也 从简 化 的轮胎模 型 分析 ， 网络理 论 、 如 薄膜 理论 、 薄壳理论 和层合 理论 ＿ 等 ， ｌ 向数值 模 拟方 向 发 展 。有 限元 分 析 技 术 能 够 定 性 、 量地 分析 轮 定 胎 结构 设计 的优 劣 、 化 产 品 结 构设 计 及 减 少 产 优
关 键 词 ： 车 子 午 线 轮胎 ； 构 设计 ； 选 ； 限元 分 析 轿 结 优 有
中 图 分 类 号 ： ６ ． ４ ． ／ ６ Ｏ２ １ ８ Ｕ４ ３ ３ １ ４ ． ； ４ ． ２ 文 献 标识 码 ： Ｂ 文章 编 号 ： ０ ６ ８ ７ （ ０ ０ Ｉ ～６ １０ １ ０ — １ １ ２ １ ） Ｉ０ ５ — ６
同结 构设 计在 这 两 方 面 性 能 的优 劣 ， 直 困扰 着 一
品开发 风 险等 ， 目前 已在 轮胎行 业 中广泛 应用 。
橡胶扭转减振器轮毂的有限元分析及结构改进设计
却 风 扇 和 动 力 转 向 泵等 ， 此 轮 毂 受 到 一 个 交 变 因
扭矩 的 作 用 。轮 毂 皮 带 轮 与其 他 附 件 轮 之 间 是 通
过 皮 带 来 传 递 动 力 的 ， 以 轮 毂 还 受 到 皮 带 的 张 所
力作用。
应 力分 布情 况 ， 根据 材料 的 Ｐ Ｓ Ｎ 曲线预 估 了轮 并 ——
摘要 ： 利用 有 限元 软 件 Ａ ａ ｕ 计 算 了轮 毂 的 应 力 分布 情 况 ， ｂ ｑｓ 并根 据 材 料 的 Ｐ Ｓ Ｎ 曲 线预 估 了轮 毂 的 疲 劳 寿命 。 此 —－ 在
基 础 上 对 轮 毂 的 结 构进 行 了改 进 设计 ， 得 轮 毂 的最 大 应 力 大 幅减 小 。 使
关键词 ： 橡胶 扭 转 减 振 器 ； 限元 ； 构 改 进 设计 有 结 中 图分 类 号 ：４ ３ ４ Ｕ ６． ２ ３ 文 献标 志码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ５ ２ ５ （０ ２ ０ — ０ ６ ０ １０ — ５ ０ ２ １ ）１ ０５ — ３
Ｔｈ ｉ ｉ ｅ ｅ ｔＡｎ ｌ ｓｓａ ｄ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｍ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔ ｅＦ ｎ ｔ Ｅｌｍ ｎ ａｙ ｉ ｎ ｔｕ ｔ ｒ ｌ ｅ Ｉ ｒ ｖ ｍ ｎ
橡胶 扭 转减 振 器被 广 泛 应 用于 汽车 发 动机 中 ， 以减 小 发动机 曲轴在 工作 过程 中的扭 转振动 ，提 高 பைடு நூலகம்
减 振 器 在 工 作 过 程 中 ，轮 毂 上 的皮 带 轮 作 为
发 动 机 前 端 轮 系 的主 动 轮 ， 发 动 机 的 功 率 传 递 将
给各 个附件 ， 括 发动机 、 泵、 调 压 缩机 、 包 水 空 冷
工 艺 一 料 村
基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究的开题报告
基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究的开题报告1.研究背景随着汽车工业的发展，轻量化设计已经成为汽车制造业的趋势。
轮毂作为汽车的重要部件，其质量和性能对车辆的操控性、稳定性、安全性等方面具有重要作用。
近年来，铝合金轮毂作为轮毂材料的一种新兴材料，因其重量轻、强度高、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于汽车轮毂的设计中。
因此，基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究成为了当前汽车制造业研究的热点问题。
如何通过有限元分析技术对铝合金轮毂进行优化设计，并利用差压铸造工艺制造出高质量的铝合金轮毂，是当前研究的主要目标。
2.研究内容和方法本研究的主要内容有两个方面:（1）基于有限元分析技术对铝合金轮毂的结构进行优化设计。
通过对铝合金轮毂材料的物理特性和力学特性进行研究，利用有限元软件对铝合金轮毂进行数值模拟和分析，进而探索轮毂结构的最优设计方案。
（2）利用差压铸造工艺制造更高质量的铝合金轮毂。
通过合理的铸造工艺参数选择和工艺流程控制，利用差压铸造技术制造出高质量、高强度的铝合金轮毂。
3.研究意义本研究的意义在于：（1）推动轮毂材料的轻量化设计。
铝合金轮毂作为一种轮毂材料，其特殊的物理和力学特性对轮毂的重量设计提出了更高的要求。
本研究将会进一步推动轮毂材料的轻量化设计和不断提高轮毂的性能和品质。
（2）改进铝合金轮毂的生产工艺。
随着汽车制造业的不断发展，生产工艺的改进已经成为提高产品质量和降低成本的主要途径之一。
本研究通过推动差压铸造技术的应用，优化产品制造的工艺流程，有助于提高产品的品质和降低制造成本。
4.预期成果本研究预期的成果有：（1）设计出性能优良的铝合金轮毂结构，提高轮毂的强度和稳定性。
（2）利用差压铸造技术制造高品质的铝合金轮毂，降低产品的制造成本和提高产品的市场竞争力。
（3）通过对铝合金轮毂材料和力学特性的深入研究，推动铝合金轮毂作为一种重要的轮毂材料在汽车制造业的应用。
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言铝合金轮毂以其轻量化、高强度和良好的抗腐蚀性等特点，在现代汽车工业中得到了广泛应用。
了解铝合金轮毂的力学性能和通过有限元分析（FEA）进行结构优化，对于提升汽车性能、保障行车安全具有重要意义。
本文将探讨铝合金轮毂的力学性能及其有限元分析方法。
二、铝合金轮毂的力学性能1. 轻量化与高强度铝合金轮毂的主要优点之一是其轻量化与高强度。
铝合金材料具有较低的密度，能够有效降低汽车整车的重量，从而提高燃油经济性。
同时，其高强度保证了轮毂在承受重载和冲击时能够保持结构的完整性。
2. 抗腐蚀性铝合金具有良好的抗腐蚀性，能够抵抗潮湿、盐雾等恶劣环境的侵蚀，延长了轮毂的使用寿命。
此外，铝合金轮毂的表面处理技术如喷涂、电镀等也能进一步提高其抗腐蚀性能。
三、铝合金轮毂的有限元分析有限元分析是一种有效的工程分析方法，可以用于研究铝合金轮毂的力学性能和结构优化。
通过建立轮毂的三维模型，并利用有限元软件进行网格划分、材料属性定义、边界条件设定等步骤，可以对轮毂进行详细的力学分析。
1. 网格划分与材料属性定义在有限元分析中，首先需要对轮毂进行网格划分，将轮毂划分为若干个小的有限元单元。
然后根据铝合金的材料属性，如弹性模量、泊松比、屈服强度等，为每个单元赋予相应的材料属性。
2. 边界条件设定与加载在有限元分析中，需要设定边界条件，如约束、载荷等。
约束条件通常根据轮毂在实际使用中的固定方式来设定。
载荷则包括轮毂承受的重力、离心力、风阻等。
通过施加这些边界条件，可以模拟轮毂在实际使用中的受力情况。
3. 力学性能分析通过对轮毂进行有限元分析，可以得到其在各种工况下的应力、应变、位移等力学性能参数。
这些参数可以帮助我们了解轮毂的承载能力、刚度、抗疲劳性能等，为结构优化提供依据。
四、结构优化与改进通过有限元分析得到的力学性能参数，可以对铝合金轮毂的结构进行优化和改进。
例如，可以通过调整轮毂的厚度、形状、加强筋的位置和数量等，来提高其承载能力和抗疲劳性能。
轿车轮毂过盈装配的有限元分析
文献标识码 ： Ａ
文章编号：０ ６— ４ ４ ２ １ ）５— ０ ４— ２ １０ ４ １ （ ００ ０ ０ ３ ０
Ｆｉ ｉｅ ｅ ｅ ｅ ｔａ ｌ ｓｓ ｏ ｈ ｉ ｔｉ ａ ｌ ｔ ｌｍ ｎ ｎａ ｙ ｉ ｆｓ ｒｎｋ ｆ ｎ ｃ ｒ ｗｈｅ ｌ ｌ ｉ ｅ
Ｚ ａ ｇＹｕ—ｍｅ ，Ｗ ａ ｇＺ ｉ ｈｎ ｉ ｎ ｈ —ｍｉｇ ｉ ｉｎ—ｌ ｇ ｎ ，Ｌ ｕＪａ ｉ ｎ （ ｉ ｕ＆ ｎｔ， ｈ ｎｃｕ ｉｎ １０２ ， ｈｎ ） ｎ ｎ ｅ ｉ Ｃ ａｇｈ ｎＪ ｉ ｙ ｌ ３０ ５ Ｃ ｉ ａ
随着工 程应用 的深入 ， 一些 工程人 员开始关 注轮 毂过盈 连接 的弹性 、 塑性 和 接触 区的 问题 ， 塑性 和接
接触； 两个接 触体有 近似 的刚度时 采用柔 体 一 体 的 柔 接 触 。此 文章 中采取 后者分 析方法 。 Ａ Ｓ Ｓ支持三 种 接 触 方 式 ： 一点 ， 一面 ， ＮＹ 点 点 面
１ 引 言
过盈 配合 是机 械 工业 中一种 常见 的零 部件 组装 方 式 … ， 了防止 轿 车轮辐 和轮辋配合 表面 的滑动和 为 蠕变 ， 往往采用 过盈 配合 。正 是 因为过盈 连 接在工 程 应用 中的重 要 性 ， 们对 其 进 行 了 广泛 的研 究 。 。 人 Ｊ 这些研究主要集 中于利用 经典 的弹性 力学 理论 ， 在一 般程度上解决轮毂过盈 连接的应力分析问题 。
文 中轮毂 的轮 辐材 料 是 Ｒ Ｌ５ 轮辋 的材 料 是 Ｃ ５０， Ｒ Ｌ９ Ｆ Ｃ ５０ 。轮毂材料性 能 如表 ｌ 示 。 所 为了简 化分 析 ， 建立 轮毂 的轮辐 、 辋 的几何 模 轮 型时 ， 二者 的材料 均设 置 为 各 向 同性 的材 料 ， 属 性 其
工程车轮结构强度分析与结构优化
疲 劳试 验 和 径 向疲 劳 试验 ，但 国 内还 没 有适 用 的试
验设备。本文参照Ｓ Ｅ ２ ７ Ａ Ｊ６ 标准的规定 ，借助有限
元分 析 软件 分 别对 目标车 轮 在 弯矩 载 荷 和径 向载 荷 作用 下 的受 力 进行 分 析 ，对 各 设 计方 案 的车 轮 结 构 强度 进行 评 估 ，实 现车 轮 结构 的 优化 设 计 。
量 为２ ５ Ｐ ，泊松 比 为０３ ０Ｇ ａ ．。
Байду номын сангаас
７ ０
参 磊
棚工
式 中 ，Ｆ为 额 定 负 荷 ； Ｒ为 滚 动 半 径 ； 偏 距 ； 为
为 摩 擦 系 数
（ ＝ ．５ ； 为试 验 载 ０２ ）
荷 系数 （ Ｉ ３ Ｋ＝ ． ）。 ４ 弯 曲加载 ： — Ｆ Ｍ Ｋ【 Ｒ 车 轮 的径 向疲 劳 试 验 试 验 负 荷 按 下 面 公 式 计 算
Ａ
应 用
拦持 ． 旦 挎蜂 主
工程车轮结构强度分析与结构优化
湖 南大学 （ 长沙 ４ ０ ０ ） 宋 千千 １ ０ ０
赵 思翔
济宁世纪 车轮制造有 限公司 （ 山东
２ ２ Ｏ ） 宋志俭 ７ １ ０
新 设计 开 发 的车 轮 必 须通 过 一 系 列 的 台架 试 验
方能 批 量生 产 ， 目前 车轮 的台 架试 验 主 要包 括 弯 曲
２ 车轮结构设计方案 ．
图３ 出 了 两 种 车 轮 设 计 方 案 的 二 维 结 构 示 意 给 图。 方 案 １ 中轮 辋 是 三 件 式 结 构 （ ３ 、５ 焊 件 、４ 、６ 接 成 １ 轮 辋 体 ） ；方 案 ２ 轮 辋 则 是 五 件 式 结 构 件 中 （ 、５ 、７ 件４ 、６ 焊接 成 １ 轮辋 体 ）。 件
汽车轮毂强度优化设计
汽车轮毂强度优化设计第一章：引言汽车轮毂是汽车重要的组成部分之一，它承载着车身与路面之间的重要角色，对车辆的行驶质量、安全性能、燃油经济性等方面都有着重要的影响。
在汽车轮毂的设计中，强度是关键之一。
因此，对于汽车轮毂的强度优化设计有着极为重要的意义。
本文将从各个方面对汽车轮毂的强度优化设计进行探讨。
第二章：轮毂的强度分析轮毂的强度分析是轮毂强度优化设计的关键环节。
通过对轮毂的材料和结构进行分析和优化，可以保证轮毂的强度达到设计要求。
常见的轮毂材料包括铝合金、镁合金等，其中铝合金是最为常用的一种。
在轮毂的结构设计上，采用多辐式结构的轮毂强度较高，而且还能减小重量，提高燃油经济性。
第三章：轮毂的强度评估轮毂的强度评估需要对轮毂的强度和刚度进行分析。
通常采用有限元法进行分析，通过建立数学模型对轮毂进行仿真分析，并且在模拟中考虑各种实际情况的要素。
通过有限元法的分析，可以评估轮毂的强度和刚度，并且进一步优化轮毂的设计。
第四章：轮毂材料的选择轮毂材料的选择是轮毂强度优化设计中必不可少的环节之一。
不同的轮毂材料具有不同的力学性能，其中铝合金具有较好的成形性能和强度，还具有较高的抗疲劳性能。
所以铝合金是轮毂的首选材料。
同时，轮毂所使用的材料还必须具备良好的耐腐蚀性和抗氧化性，以维护轮毂的使用寿命。
第五章：轮毂的强度优化设计轮毂的强度优化设计是为了提高轮毂的强度，减轻车辆的质量，达到更好的燃油经济性和安全性。
在轮毂的设计中，需要考虑轮毂的几何形状、材料、轮辐数量以及轮辐形状等多个要素。
通过对这些要素进行分析和优化，可以进一步提高轮毂的强度和燃油经济性。
第六章：结论本文分析了轮毂强度优化设计的关键环节，包括轮毂的强度分析、轮毂的强度评估、轮毂材料的选择以及轮毂的强度优化设计。
在未来的汽车轮毂的设计上，将更加注重轮毂的强度和燃油经济性，通过不断的优化设计，进一步提高汽车轮毂的使用寿命，构建更加优秀的汽车轮毂产品。
基于有限元分析的车辆结构强度优化设计
基于有限元分析的车辆结构强度优化设计在汽车工程中，车辆结构的强度优化设计是一项十分重要的任务。
传统的设计方法通常依赖经验和试错，而现代化的工程设计则借助于计算机分析与模拟技术，其中有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）成为一种重要的工具。
本文将探讨基于有限元分析的车辆结构强度优化设计方法，并说明其优势和应用。
一、有限元分析在车辆结构设计中的应用有限元分析是一种将复杂结构离散成有限数量的小元素，然后使用数学方法对这些小元素进行求解的数值计算方法。
在车辆结构设计中，利用有限元分析可以将车辆零部件（如车架、车身等）划分成多个小单元，然后通过对这些小单元进行载荷、边界条件和材料特性等的建模，进行强度分析和优化设计。
其优势在于可以快速准确地得到结构的应力、变形和疲劳寿命等参数，为工程师提供了有效的设计依据。
二、有限元分析在车辆结构强度优化设计中的优势1.准确性：有限元分析可以较好地预测复杂结构在不同载荷情况下的应力和变形分布，对于车辆结构的强度评估和优化设计提供了重要的数据支撑。
2.灵活性：有限元分析可以根据不同的设计需求和约束条件，灵活地对车辆结构进行优化。
例如，可以通过调整材料厚度、减少孔洞、增加加强筋等方式，优化结构的强度和刚度，同时满足其他设计指标和要求。
3.节约时间和成本：通过有限元分析，在产品设计和开发的初期阶段就可以进行大量的虚拟试验和仿真。
这种设计方案的评估方法可以减少实际试验的数量和成本，帮助工程师更快地找到更优化的设计方案。
三、有限元分析在车辆结构强度优化设计中的具体应用1.车身结构优化：有限元分析可以用来分析车身单元及其连接接头的强度，找到大量应力集中的部位，并通过增加加强筋、调整壳体的厚度等方式来减少或消除这些应力集中。
2.车架设计优化：车架是车辆的支撑骨架，其结构的强度和刚度直接影响着车辆的性能和驾驶稳定性。
通过有限元分析可以对车架的各个节点和梁件进行应力分析，并对部分结构进行优化以提高车辆整体的刚度、强度和振动特性。
有限元分析技术在汽车轮毂设计中的应用
《装备制造技术》2021年第4期
与否，在很大程度上直接影响到汽车的使用舒适性。 另外，小簧的上下质量,与轮毂的设计质量也有着一 定的关系。在有关研究中发现，汽车的轮毂质量越 轻,汽车的车簧质量就会越小，同时，汽车在行驶起 来的给人的舒适感也就越强。因此，在现阶段乃至以 后的汽车制造与生产中，降低轮毂的质量,降低车簧 的质量，是汽车制造的一个明显发展方向。其中最重 要的是对轮毂的设计。汽车轮毂的高效设计可以减 轻汽车的重量,有效降低汽车的燃油经济性,降低汽 车重量10%,提高燃油效率6%,减少二氧化碳和煤 氢的排放耳以有限元技术与相关分析技术为依托， 我国的汽车轮毂设计方式在进行不断优化。特别是 在现阶段相关技术不断发展的趋势下，我国的汽车 轮毂设计中应用有限元技术的趋势也越发明显。通 过有限元设计技术在汽车生产制造中的应用，能够 有效地提高汽车在行驶中的安全性。这也将是未来 我国汽车行业发展的必由之路，相关成立企业也应 该逐步提高对有限元分析技术的重视，在实践中不 断改进完善这一技术,提高生产材料的利用效率，进 而最大程度的提高汽车的质量。
为基础，建立加载臂的模型及模型的相关尺寸，是加
因为本次研究分析的轮毂属于5辐均匀对称性 的结构，所以在进行弯曲疲劳试验的过程当中,只需 要沿着他的轮毂方向开展弯矩工作即可。
3.4弯曲试验有限元分析结果
从图3可以看出在弯曲载荷的作用力下，轮毂 的最大位移分布在轮毂的安装盘的边缘处，最大位
移为0.269 mm。它最大的应力分布在整个轮毂的槽 边缘内侧边棱上。
3有限元技术的设计应用论证-以铝合金轮 毂弯曲疲劳有限元分析为例
3.1轮毂弯曲疲劳试验简介
轮毂弯曲疲劳试验装置如图1所示，将汽车的 轮廓安装在加载壁上，并且完全固定住,接着再通过 加载B进行汽车轮毂的旋转弯矩。
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》
《铝合金轮毂的力学性能及有限元分析》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，铝合金轮毂因其轻量化、高强度、耐腐蚀等优点被广泛应用于汽车制造领域。
为了更全面地理解铝合金轮毂的力学性能及在实际使用过程中的安全性和耐久性，本文对铝合金轮毂的力学性能进行了研究，并结合有限元分析进行探讨。
二、铝合金轮毂的力学性能1. 弹性性能铝合金轮毂的弹性性能主要表现在其抵抗弹性变形的能力。
通过实验测试，我们可以得到铝合金轮毂的弹性模量、泊松比等参数，这些参数反映了轮毂在受到外力作用时的变形程度。
2. 强度与韧性铝合金轮毂的强度和韧性是衡量其抵抗破坏能力的重要指标。
通过拉伸试验和冲击试验，我们可以得到铝合金轮毂的屈服强度、抗拉强度以及冲击韧性等参数。
这些参数对于评估轮毂的安全性和耐久性具有重要意义。
3. 疲劳性能铝合金轮毂在使用过程中会受到周期性的应力作用，因此其疲劳性能是评价其使用寿命的重要指标。
通过疲劳试验，我们可以得到铝合金轮毂的疲劳极限和疲劳寿命等参数，从而为轮毂的设计和制造提供依据。
三、有限元分析有限元分析是一种有效的数值模拟方法，可以用于研究复杂结构在各种载荷作用下的应力、应变和位移等性能。
在铝合金轮毂的有限元分析中，我们主要关注以下几个方面：1. 模型建立与网格划分根据铝合金轮毂的实际结构，建立准确的几何模型。
然后对模型进行网格划分，将模型离散化为有限个单元。
网格的划分对于有限元分析的精度和计算效率具有重要影响。
2. 材料属性与边界条件设定将铝合金轮毂的力学性能参数（如弹性模量、屈服强度等）输入有限元软件，并设定边界条件（如约束、载荷等）。
这些参数和条件的设定将直接影响有限元分析的结果。
3. 载荷与应力分析在有限元分析中，我们需要对铝合金轮毂施加一定的载荷（如弯矩、扭矩等），然后通过求解得到轮毂的应力、应变和位移等性能参数。
这些参数可以用于评估轮毂的安全性和耐久性。
四、结论通过对铝合金轮毂的力学性能及有限元分析的研究，我们可以得到以下结论：1. 铝合金轮毂具有较好的弹性性能、强度和韧性以及疲劳性能，可以满足汽车使用的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
汽车轮毂的有限元分析及其结构优化设计
作者：宋小艳
来源：《价值工程》2018年第16期
摘要：本文以斯柯达昕动1.6L汽车轮毂为原型，构建产品三维建模、有限元分析、产品结构优化设计为一体的虚拟设计开发平台。
该平台可以解决轮毂系列产品开发中涉及到的结构、强度、寿命以及优化设计等问题；在零件生产之前就能够预测零件的应力分布、变形情况、疲劳寿命等，从而缩短产品研发周期、降低产品成本。
Abstract： This article takes Skoda 1.6L automobile hub as the prototype， constructs a virtual design platform which concludes building 3D modeling of product， finite element analysis and product structure optimization design. The platform can solve the problems of structure， strength，life and optimization design； The stress distribution， deformation， fatigue life of the parts can be predicted before the production of parts， so it can shorten the product development cycle and reduce the cost of products.
关键词：轮毂；有限元分析；SolidWorks
Key words： automobile hub；finite element analysis；SolidWorks
中图分类号：U463.343 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）16-0123-02
1 汽车轮毂介绍
汽车轮毂的性能和使用寿命在一定程度上决定了汽车的安全性和可靠性。
由于铝合金轮毂具有减震性能好、散热快、容易制造等优点，而且铝合金轮毂重量较轻，制作精度高，在高速转动时产生的变形小，惯性阻力小，有利于提高汽车的直线行驶性能，减小轮胎滚动阻力，从而减少了油耗，所以，目前市场上原厂车的合金轮毂以铝合金为主，都是由A356合金系合金生产的。
2 轮毂的材料选择及其设计参数
轮毂材料为A356（ZAlSi7MgA）合金材料，其化学成分与ZL101合金基本相同，是
ZL101的改进型，其特点是具有良好的铸造性能，流动性高，无热裂倾向，气密性高，适合成形结构复杂的轮毂；同时又具有比较高的耐腐蚀性，经过热处理强化和合金淬火后有自然时效能力，因而具有较高的塑性和强度，满足轮毂高强度和刚度的性能要求，镁铝合金A356材料具体参数见表1。
本文以斯柯达昕动1.6L轿车原厂轮毂为设计基础，不修改主要参数，只对辐条的结构外形进行适当的修改，再对其进行有限元析。
轮毂的主要参数，见表2所示，其外形结构如图1所示。
3 SolidWorks轮毂建模
轮毂的三维建模流程：利用SolidWorks绘制轮毂设计草图，首先绘制中心线，根据实际参数绘制草图断面，命令草图断面以中轴线旋转，绘制轮毂辐条部分，旋转断面形成轮毂外形，然后绘制轮毂的辐条轮廓，设计五根辐条，不仅可以减轻轮毂的重量，还可以起到扰流作用。
接下来以轮毂中线为中心建立正五边形，其内切圆半径为50mm，确定安装孔位置。
最后装配各零件部分，得到所需要的3D模型，如图2所示。
4 轮毂的有限元分析
4.1 轮毂的载荷计算
本文轮毂是针对斯柯达昕动1.6L车为设计基础，其相关资料见表3。
理论上平均每个轮毂所能承受的最大扭矩应不小于
T=155N·m×3.6×4.534×95%=2403.5N·m
根据实际情况：点刹时的扭矩大约为T×（1+6%）=2549.3N·m。
最大速度情况下的扭矩大约增加2.27倍左右，但该款车型是两轮驱动，所以最大扭矩应该为2500N·m。
4.2 有限元分析具体步骤图解
①将SoildWorks软件建立好的轮毂模型导入ANSYS。
②设定网格划分参数并进行网格划分，如图3所示，定义网格尺寸为15mm。
③添加材料信息，按照表1数据，添加材料属性。
④施加载荷以及约束条件，根据轮毂的受力情况对其施加扭矩，设定接触选项，在本文中接触选项已绑定，添加固定约束，如图4所示。
⑤添加扭矩在轮毂辐条中心面上。
⑥选择参考受力面，载荷类型为standard earth gravity，方向沿负Z轴方向，大小为15000N，见图5所示。
⑦设定结果参数，即设定要求解的问题及物理量，如图6所示，对安全极限进行求解。
从安全极限分析图可以看出，该轮毂最危险部位是辐条部分，由其分析结论可知：最大安全极限为14，最小安全极限为1.62。
由此可见，该轮辋在受力状态下产生的形变是比较大的，所以需要对轮毂的辐条进行优化，建议改变轮毂辐条的厚度及其边缘过渡方式，这样可以改变零件在受力状态下的分散应力，进而可以增加零件的强度及其安全系数；另外也可以增加骨架设计，从而增加零件强度。
5 结论
本文运用SolidWorks建立铝合金车轮的参数化模型，利用有限元分析软件ANSYS对铝合金车轮进行强度分析，找到车轮的最危险位置，计算结果与实际试验结果基本吻合，说明有限元分析是正确性，应力计算结果是可靠的。
参考文献：
[1]赵树国，陈建华.汽车镁合金轮毂的优化设计[J].山东工业技术，2016，6.
[2]王慧芳，龙思远，朱姝晴.铝合金轮毂的有限元分析及结构优化[J].特种铸造及有色合金，2015，1.
[3]信义兵，高跃飞，刘海涛，李正伟.基于AnsysWorkbench某轮毂结构的优化设计[J].煤矿机械，2015，3.。