《汽车轮毂轻量化探析》

1节能、环保这一课题在全球范围内都得到了不断的努力，也关系到我国汽车、本论文以重卡轮毂为主要研究对象，通过有限元方法对其进行静力学分析以实现质量，成本及性能三方面的综合考虑，并在确保轮毂强度，刚度及不会降低车辆性能的基础上，通过结构分析及轻量化设计来实现车辆前桥的轻量化，去除了轮毂中的某些冗余部位，以较少的可靠性试验数据获得较为可信的可靠性评价结果，降低设计及试验成本，从而为载重车用高性能轻量化轮毂的研制提目录1.绪论 21.1选题背景和研究意义 2 32轮毂表面点云数据的获取与预处理 42.1点云数据采集方法 4 52.3点云数据的预处理 63UG轮毂几何建模 3.1UG软件建模功能分析 73.2轮毂结构造型分析 83.3重构模型误差检测 94优化后轮毂的试验分析 4.1轮毂试验要求 4.2弯曲疲劳试验有限元分析 4.3轮毂轻量化改进 25.结论 1.绪论1.1选题背景和研究意义在科技与现代化飞速发展的今天，汽车以其方便快捷己经成了人们出行的第一选择，尤其是21世纪后，汽车在世界范围内的年销售量呈现不断上升的态势，统计显示2019年世界汽车年销量将超过1亿。中国作为世界上人口最多的而汽车轮毂又是我国汽车中最重要的组成部分之一，因此，在未来几年内，我国的汽车需求都会带动国内轮毂行业的发展。汽车行业在近些年来取得了长足的进步，但与此同时，由于汽车尾部产生大量的汽车尾气对大气环境造成了严国《中国制造2025规划》中的绿色发展的基本方针之一。目前世界上有很多国家都在大力发展汽车制造业，但是由于汽车尾气排放所导致的大气污染问题已经严重影响到人类赖以生存的环境。汽车尾气排放中含有大量有害物质如二氧化碳、一氧化碳以及氮氧化物等。这些有害气体会造成环境污染。加剧气候变暖。威胁着人类健康。破坏自然环境。危害生态系统。污染环境。所以，降低汽车尾气污染物排放量就成了汽车工业的主要发展方向，汽车轻量化研究能控制汽车油耗，继而有效地控制污染物排放，更为重要的是能缓解石油和其他不可再生资源需求，有效保护大气环境。从资源有效利用与生态环境两个角度来汽车零部件轻量化研究有两方面内容：一方面要选用质量较轻、性能较好的原材料(例如铝合金),另一方面要优化原结构以减少原材料用量，同时要满足零部件使用要求及安全性能。这就需要对现有零部件进行重新设计，以达到降低成本的目的。而目前，许多零部件都采用常规方法来解决这些问题。这逆向工程就是其中之一。技术成熟。应用广泛。前景广阔。成效显着。势在必行。在汽车零件的开发过程中，通过对市场的调研与分析，结合用户的34BoardSystem,MoMo,WheelPros)都利用功能强大的计算机辅助设计软件要解决。解决问题才能实现。降低成本。提高效率。节约成本。节省时2.1点云数据采集方法52.2点云数据测量本专题选取的车型为某车型的轮毂，实物如图16图1轮毂实物图7户快速完成零件的重新建模工作，提高设计效率；这使得UG成为了目前8实用性强。并能有效地对实体模型中任意部位进行编辑修改，能灵活便捷地对自由形状曲面上实体进行由特征向自由形状曲面上转换，可随时添加参数，将其它纯参数化系统更自由灵活，该系统内部含有基本特征造型库(例如内腔，凸台，腹板，孔口，槽口等),只需确定它们最终的形状，材质及大小，便可对这些基本特征造型进行识别，当设计人员对系统特征信息了如指掌时，便可直接使用，能最大限度地满足设计人员需求，并能让设计人员将设计思想在尽国标(GB3487-1996)对铝合金轮毂有一些尺寸要求。通过对轮毂结构进行分析可知，轮毂主要采用平底轮毂与深槽轮毂两种结构形式，此外常用半深槽轮毂与对开式轮毂等多种轮毂。该项目开发设计的铝合金轮毂为某工厂开发的目标，属深槽宽轮毂形式，其平面图形如图2。从轮毂平面图形可看出该车型铝合金轮毂结构比较复杂，在设计时研发人员严格执行国家标准规定，即轮毂宽度、直径等设计规格与其配合轮胎尺寸特性一致，对其进行优化设计分析并将其达到轮毂要求，制成成品并按国家标准规定测试校验，以证实制造出铝合金轮毂能否达到同一配合轮胎要求无误。应用UG对铝合金轮毂进行三维模及螺栓孔组成。在对它进行合理设计时，应能把螺栓拧紧力矩匀速传递给安装面，使最大夹紧力负荷出现在安装面的最大直径。此外，还应保证中心孔预留出足够大的缝隙，以保证在不良环境情况下消除轮毂与车轴之间锈死现象。3.在轮毂结构设计中，还应根据具体情况综合考虑圆角半径及拔模斜度的设计过在轮毂安装过程中起到把手处的作用，同时也可以散去传动轴，制动鼓以及其他零部件之间摩擦所带来的巨大热量，同时也可以提高轮毂造型美感。此外，轮辐边缘作为连接轮辋的部位，其设计中也需要降低轮毂边缘部位的刚度，在9图2汽车轮辋平面图形模，另一种是单独几何建模。整体几何建模是指轮辐和轮辋作为一个整体的三维几何建模。该方法简单、快速。它还可以避免考虑轮辐和轮辋组合部分的约束，避免轮辐与轮辋之间的装配关系以及它们之间的布尔运算。然而，当拉伸辐条边缘的通风口时，这种方法的效果并不理想，并且很难对铝合金轮毂进行CAE分析。相反，单独的几何建模正好相反，它只适用于具有更复杂辐条的三维几何建模。它可以突出轮毂三维几何模型的美。因此，在本课题中，铝合金4优化后轮毂的试验分析汽车行业对铝合金轮毂需求猛增的同时，对于铝合金轮毂的性能要求更加在汽车速度需求不断提高的情况下，对轮毂提出了更高的要求。由于轮毂作为车辆行驶系统中的一个主要组成部分，作为车辆与地面间传力元件直接关系到横向载荷以及驱动，制动扭矩的作用，转动着的轮毂要受到周期变化着的弯曲扭矩及径向应力；此外轮毂既是轮胎形状骨架又是轮胎连接车轴的转动部分。轮毂工作时主要表现为强度破坏与疲劳破坏，统计数据显示轮毂上述损伤均为是指受循环载荷作用时，材料发生破坏与失效。就是来形容造成开裂或者性能受到损害的情况。在弯曲疲劳，螺栓预紧力以及动态径向力等多重因素影响下铝合金轮毂自身所产生的性能改变。轮毂在承受多次反复变化载荷时，其应力失效形式断裂试验结果无无参考文献[1]邓旭，谢俊，滕飞.何谓“碳中和”?[J].气候变化研究进andeyRK.ShapeOptimizationofFrofTractor[J].Internationa