轮圈设计论文：轮圈造型策划与受力研究范文

作者：康辉刘真周硕单位：华北电力大学

设计过程中首先采用分开式造型设计，整体14寸，参照国标标准在AutoCAD中绘制二维尺寸图，在CATIA创成式外形设计模块下先创建轮辋，再创建轮辐，然后将轮辋与轮辐装配吻合起来，把轮毂的造型美感突显出来。其次模型创建完成之后存为STP格式，在Pro/E中打开进行效果图渲染。再次将STP文件在UG中打开进行结构分析，通过设计仿真模块，对轮毂进行有限元分析。以此模拟来判断产品强度、刚度是否符合要求。效果图（三维造型）如下：

轮毂诊断——受力分析

产品结构分析可避免轮毂刚度不够行驶时局部塑性变形的现象。

1铝合金车轮13°冲击过程铝合金车轮13°冲击过程如下：

1.1试验项目准备冲击试验开始。

1.2试验设备参照

设备为可以将冲击载荷加到装有车轮轮辋轮缘上的装置。为使垂直下落的冲头与轮辋最高点接触，车轮轴线与冲头垂直下落方向要成130±10角的方式进行安装，冲头冲击面长不小于375mm，整个车轮支架的位置应可以按需调节，如下图所示：试验设备作以下校正，将校正装置放在下图展示的车轮底座上，以1000kg的重量放于车轮安装中心处，测量钢板梁中心处在垂直方向弯曲变形量，应为7.5±10%mm。如下对车轮支架中心加载的方法：

1.3试验程序

冲头质量按下式计算：D＝0.6W＋180式中：D－冲头质量±2%－最大车轮静载荷，单位：kg。

1.4试验轮胎

用与该车轮相匹配的最小公称断面宽度的无内胎轮胎，或用在车辆或车轮制造厂与该车轮匹配的轮胎。

1.5车轮安装

车轮安装时，要按车辆或车轮制造厂推荐的方法或手工拧紧方法至规定值。试验用的螺母与螺栓必须与车轮相匹配，试验过程中螺母与螺栓出现异常应进行重复试验。

1.6冲头下落高度

冲头下落高度位于轮辋轮缘的最高点上230±2mm。

1.7冲头对车轮冲击位置

冲头位于轮胎的上方，其带有圆角的冲击面边缘应该与轮辋轮缘重叠大约25±1mm。在车轮周向位置为气门孔位置和对面的轮辐位置。

1.813°冲击模拟结果

13°冲击模拟结果如图4所示：应力集中部位系数显示如上图所示。

2轮动态弯曲疲劳试验

实验设备如下所示，试验台上安装一个旋转装置，车轮可在固定不变的弯矩作用下旋转，或是车轮静止不动，承受一个旋转弯曲力矩。我们可以根据此装置的状态来确定轮毂的载荷状况，如下图：

2.1试验程序

准备工作：将轮毂紧固在试验装置的支撑面上。车轮安装时，同样用手工拧紧的方法或按车辆以及车轮制造厂推荐的方法至规定值。试验用螺母与螺栓与车轮匹配，不可加润滑剂。调整车轮位置后，将车轮轮辋压紧至试验夹具上，试验的连接盘和车轮的配合面要去除多余的堆积物、灰尘或杂质。

试验弯矩：个平行于车轮安装面的力。试验弯矩按下式计算：

M=（μ•R＋d）•F•S式中：M——弯矩（N•m）；μ——磨擦系数0.7；

R——轮胎静负荷半径；

d——偏距，内偏距为正值，外偏距为负值，单位米；

F——车轮最大额定载荷；

S——试验强化系数。

试验结果评价

出现下列情况之一即判定为不合格：

第一，车轮任何部位出现的新可见裂纹。

第二，在达到要求的循环次数之前，保证加载点偏移量超过初始全加载偏移量20%。

第三，试验车轮不能继续承受载荷至所规定的循环次数。

第四，一个以上的螺母松动，且松动后的扭矩低于最初扭矩的60%。

此实验是实际试验而不是软件模拟的过程，其明确说明了轮毂检测及诊断的方法，为轮毂是否合格提供了理论依据。