轻型商用车车轮的轻量化设计分析.pdf

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1、轻型商用车车轮的轻量化设计分析朱晓徐劲(南京依维柯汽车有限公司，南京210028)汪谟清(南京汽车集团有限公司汽车工程研究院，南京210028)【摘要】利用有限元分析软件对改进前后的某轻型商用车车轮进行了建模，对车轮受力后的疲劳寿命进行了数值模拟分析；并根据台架和装车道路试验，验证了该车轮进行轻量化设计的合理性和可靠性，达到了车轮轻量化设计的目的。【Abstract】Finiteelementanalysissoftwareisusedtobuildmodelofthelightcommerci

2、alvehi-clewheelbeforeandafterimprovement，andthenumericalsimulationanalysisisappliedforthewheelfatiguelifeafterforcing．Basedonthebenchtestandroadtest，therationalityandreliabilityofthewheellightweightdesignisverified，achievingthepurposeofwheellightweig

3、htdesign．【关键词】车轮轻型商用车轻量化有限元分析doi：10．3969／j．issn．1007-4554．2015．10．070引言1车轮结构特征及轻量化方案汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮1．1车轮结构特征流，目前轻量化主要措施是采取材料轻量化与优5JK×16H车轮为钢制辐板式无内胎车轮，由化零部件结构设计相结合的方式，以及汽车零部5。深槽轮辋和旋压轮辐组成，见图1。轮辐中间部件的各种先进成型技术。分有6个螺栓孔以及1个中心大孑L，轮辐通过螺汽车车轮和轮胎是车辆的行走部件，车轮是

4、栓与轮毂连接。中心大孔用于车轮定心，以便保介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转件，起着承证车轮中心线与轮毂中心线同轴。轮辐边缘与轮载、转向、驱动、制动等基本功能。车轮一般由轮辋通过焊接相结合，轮辐侧部设有6个通风孑L。辋和轮辐两部分组成，轮辋已经实现标准化，需根轮辋一侧胎圈座设有安全胎圈座突峰，以保证在据车辆结构匹配设计一定的轮辐。在满足车轮使较低的轮胎气压下，胎圈座突峰能顶住胎圈胎趾，用性能要求的基础上减轻轮辋和轮辐的质量，对阻止胎圈滑入轮辋槽，保证一定的行驶安全。整车轻量化具有现实意义。本文应用

5、有限元分析旋压轮辐结构特点就是轮辐厚度由底部向外的方法对某轻型商用车装用的5JK×16H车轮的边缘逐渐变薄，通过旋压能使材料按照轮辋／轮辐结构改进前后进行疲劳耐久分析，并通过实车试的受力合理分布，获得等强度变截面轮辐。旋压验验证，实现了车轮减重的目的。轮辐尺寸精度高、表面质量好、平衡性好、质量轻收稿日期：2015一O5—15上海汽车2015．10·29·的样件进行动态弯曲疲劳试验和动态径向疲劳试要求。比较轻量化前后两种车轮在失效时的试验验的验证，比较在动态疲劳试验中轻量化前后的循环次数相差≤10

6、％，且原始裂纹长度不超过车轮样件出现原始裂纹时的试验循环次数及失效30mm。因此，可以判定轻量化设计对车轮的疲劳模式。如试验循环次数相差在10％以内，且出现寿命没有影响，且满足台架试验要求。的失效模式基本一致，即可认为轻量化设计对车表2动态弯曲疲劳试验结果轮的疲劳寿命无影响。台架试验验证通过后，再试验循环次数车轮紧固件的残余拧紧力矩／Nm将轻量化后的车轮样件，即12通风孔5JK×16H车轮样件／>300000123456判定要求车轮，装配在实车上进行可靠性道路试验验证。在道路试验达到验证里程以后

7、，如车轮样件未有6通风孔76320025l27426o25525l293≥224l2通风孔710689266259263255284272影响其功能的故障出现，则轻量化设计满足了整车使用要求。5．1车轮的台架试验验证表3动态径向疲劳试验结果首先，对车轮样件进行动态弯曲疲劳试验的验试验循环次数车轮紧固件的残余拧紧力矩／Nm车轮样件证。将车轮样件按照本文第2．1节的试验方法固定／>500000123456判定要求于弯曲疲劳试验台上，车轮紧固件按320Nm的拧紧6通风孔7693873012852842

8、7l255273≥22412通风孔790386288278254266296291力矩进行紧固。将表1中的计算参数代入式(1)中，可得动态弯曲疲劳试验的试验弯矩M=5．2车轮的道路试验验证4116Nm，试验转速500r／rain，观察并记录样件出将轻量化后的车轮样件，即12通风孔5JK×现原始裂纹或弯矩加载点的偏移增量已超过初始16H车轮，装配在实车上进行总里程10000km的的加载偏移量15％时的试验循环次数。可靠性道路试验，其中，一般公路1000km，凹凸其次，对车轮样件进行动态径向疲劳试验