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某重型车辆车桥轮毂结构优化后的计算机模拟摘要:近年来，对重型车辆的轻量化设计要求越来越高，在满足安全性能要求的前提下，质量稳定的轻量化产品将在竞争中更有影响力。轮毂是重卡汽车车桥上的十分重要零部件，传统结构设计使用的材料较多，质量较大，结构十分笨重。本文用有限元软件ansys对某重型车辆轮毂的优化结构进行了有限元分析,对轮毂轻量化设计的研究提供了参考资料。引言近年来，随着能源和原材料的日趋紧张，对重型车辆的轻量化设计要求越来越高，在满足安全性能要求的前提下，质量稳定的轻量化产品将在竞争中更有影响力。轮毂是重卡汽车车桥上的十分重要零部件，传统设计中为了保证安全性能,其设计安全系数都很高，所以结构中使用的材料较多，质量较大，结构十分笨重。本文用有限元软件ansys对某重型车辆轮毂的优化结构进行了有限元分析,对轮毂轻量化设计的研究提供了参考资料。1．有限元模型的建立某重型车辆轮毂原来质量33Kg,优化轮毂质量为24Kg，三维模型见图1。a优化前b优化后图1轮毂的三维模型轮毂、制动鼓、轮辋网格采用单元Solid92，划分网格后的有限元模型如图2所示。轮辋、轮毂、制动毂的工况见表1。轮毂内表面与参考点1通过RBE2耦合；制动毂内表面与参考点2通过RBE2耦合；轮毂安装半轴端盖处于参考点3通过RBE2耦合；轮辋与轮胎接触面与轮胎接地点通过RBE2耦合，假设轮胎半径500mm。计算1分为4个工况，参考点1约束1-5自由度，参考点2约束6自由度，载荷施加在轮胎接地点处,具体如下表所示：表1轮毂的工况工况垂直工况侧向工况制动工况Fx（N）00-60000Fy（N）200000140000100000Fz（N）0-750000图2划分网格后的有限元模型2.结果分析计算结果见图3、图4、图5。不同工况下，原轮毂和优化后轮毂计算结果的应力对比见表2。表2不同工况原轮毂和优化后轮毂的应力应力数据对比/MPa垂直工况侧向工况制动工况原轮毂160.630794.3优化轮毂172.5365113.5a原轮毂

b优化后的轮毂图3垂直工况a原轮毂

b优化后的轮毂图4侧向工况a原轮毂

b优化后的轮毂图5制动工况通过对比可以看出，优化后的结构在不同工况下的屈服极限大大提高，因此优化后的轮毂性能更好。参考文献：[1]易日．使用ANSYS6.1进行结构力学分析[M]．北京：北京大学出版社，2002．[2]谭建国．使用ANSYS6.0进行有限元分析[M]．北京：北京大学出版社，2002．[3]黄克智等，板壳理论，清华大学出版社，1987年，第1版：1-5、115-117[4]王爱俊，戴禄，乔新，高速碰撞中Lagrange有限元方法及其应用，南京航空航天大学学报，1998，30（6）：675-679[5]程建刚，王福军等，汽车结构耐撞性分析中的冲击接触算法，郑州工业学院学报（自然科学版），2002年6月，17（2）：27-30[6

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