基于ANSYS的轎車車輪結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化.pdf

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1、第29卷第3期2016年5月機(jī)電產(chǎn)品開笈與釧薪1)evelopmenl＆InnovationofMachinery＆Elel’tricalPn．tm’IsV01．29，No．3May．．2016文章編號(hào)：1002—6673(2016)03—084—03基于ANSYS的轎車車輪結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化高川(沈陽(yáng)汽_車工業(yè)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)110015)摘要：車輪是汽車的一個(gè)重要部件。合理的車輪結(jié)構(gòu)不但關(guān)系著汽車行駛的安全和舒適性，更應(yīng)該具有力學(xué)性能好，材料并·I用率高，重量輕等特性，以滿足現(xiàn)代汽車節(jié)能降耗的要求和輕量化的趨勢(shì)。論文以轎車的車輪為研究對(duì)象，通過參數(shù)

2、化設(shè)計(jì)找出影響車輪質(zhì)量的主要尺寸參數(shù)，利用AN—SYS對(duì)車輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析并對(duì)主要參數(shù)進(jìn)行輕量化優(yōu)化。計(jì)算過程和結(jié)果表明了方法的可行性和有效性。關(guān)鍵詞：車輪；有限元；ANSYS；輕量化中圖分類號(hào)：THl2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：lO．3969／i．issn．1002—6673．2016．03．029FiniteElementAnalysisandStructuralOptimizationofAutomotiveW．1IeelBasedonANSYSGA0CAu冊(cè)(ShenyangAutomobileIndustryCoUege，Shenyang

3、Liaoning110015，China)Abstract：Asaimportantpartofthecar，wheelshouldhavegoodperformance，suchas：mechanicalproperties，materialutilizationandlightweighttOimprovethesafetyandcomfortofthec牡．AⅡoftheabovearerelatedtothestruct瞳ireofthewheel．Inthispaper．wetakethecarwheelastheresearchobj

4、ect．Firstthetypeofwheelandrelatedbasicparametersaredetermined，andthenusingUGsoftwaretobuildthemodelofthewheelparts．AndthenthispapertakesthefiniteelementsubmodelinganalysisandstructuraloptimizationofthewheelbasedonANSYS．Finally，throughtheinterpretationofresultprovedthevalidity

5、andfeasibilityofthismethod．Keywords：wheel；finiteelement；ANSYS；lightweight0引言車輪是介于車橋和輪胎之間的旋轉(zhuǎn)組件．一般由輪輞和輪輻組成。輪輞也稱鋼圈，用以安裝輪胎，與輪胎共同承受作用在車輪上的載荷，并保證車輪具有合適的斷面寬度和橫向剛度；輪輻將輪輞與車橋上的輪轂相連，同時(shí)傳遞載荷。輪輞與輪輻可以是整體的也可以是可拆式的。現(xiàn)代汽車的車輪按照輪輻的結(jié)構(gòu)可分為輻條式和輻板式兩種。相對(duì)于輻條式車輪，輻板式具有強(qiáng)度高，質(zhì)量輕。表面光潔，散熱性好和減小輪胎磨損等優(yōu)點(diǎn)且款式多樣，美觀耐用

6、。因此，轎車普遍采用輻板式車輪。1輻板式車輪有限元模型建立1．1輻板式車輪的參數(shù)化模型本優(yōu)化的目的是希望在滿足強(qiáng)度要求的情況下使車輪的質(zhì)量最?。詫?duì)輪輞和輪輻的結(jié)構(gòu)尺寸要進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)。首先確定車輪建模中需要參數(shù)化的尺寸。影響修稿日期：2016—03—27作者簡(jiǎn)介：高川(1984一)，男，遼寧沈陽(yáng)人，講師。從事車輛工程研究。輪輞質(zhì)量的參數(shù)主要是輪輞厚度，在此把其定義為L(zhǎng)；對(duì)輪輻的質(zhì)量影響較大的參數(shù)同樣是厚度。因其采用曲面造型．在設(shè)計(jì)時(shí)首先定位好外側(cè)的輪廓線．然后控制輪輻內(nèi)側(cè)輪廓線與輪輞內(nèi)廓線的內(nèi)分點(diǎn)比例來調(diào)整厚度，這里將內(nèi)分點(diǎn)比例定義為B。這兩

7、個(gè)是優(yōu)化中的主要參數(shù)．另外，車輪的半徑，輪輻的個(gè)數(shù)，輪轂中曲線的弧度都是參數(shù)化的．表1為各個(gè)參數(shù)的意義及在初始設(shè)計(jì)中的數(shù)值。輻板式車輪的參數(shù)化模型采用UGNX軟件建立，其結(jié)構(gòu)如表1輻板式車輪設(shè)計(jì)參數(shù)Tab．1Thedesignparametersofspokewheel參數(shù)名稱初始數(shù)值車輪半徑R(mm)307輪輞寬度M(mm)203輪輞厚度L(mm)10輪輻數(shù)量N(個(gè))6輪輻厚度內(nèi)分點(diǎn)比例B(％)30輪輻外弧度E(o)50輪輻內(nèi)弧度F(。)80圖1輻板式車輪的參數(shù)化模型圖1所示。Fig．1Parametricmodelofspokewhed·制造

8、業(yè)信息化·1．2輻板式車輪材料選取為r達(dá)到車輪工藝和使用性能的要求，本設(shè)計(jì)選取工程中常用的AZ91鎂合金。AZ91鎂合金在鑄造中具有良好