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汽车轮圈轻量化分析研究

来源:www.cqtyjl777.com/ 发布时间:2019-12-14
车轮(也称钢圈、汽车轮圈)是介于轮胎和车轴之间承受负荷的旋转组件,通常由轮辋和轮辐组成。
现在对车轮强度设计分析,多基于经验类比和依靠软件分析,王霄锋等在基于动态弯曲疲劳实验和利用有限元软件对汽车轮结构强度进行了分析;科研人员根据弯曲疲劳试验和软件分析的数据提出车轮寿命的预测方法;科研人员将史密斯公式进行适当改进,然后依据实验和软件对车轮寿命进行预测。
上述文献是不同学者对汽车车轮各个方面进行的分析,主要基于软件和实验。现在对车轮轻量化分析与研究多从轮辐分析计算,从轮辋方向对车轮轻量化进行分析与研究。应用有限元分析软件ANSYSWorkbench对车轮包括加载轴法兰盘和螺栓在内的整体进行有限元建模,通过加载计算车轮疲劳寿命,得到车轮应力应变分布图,预测车轮的疲劳寿命。通过改变轮辋厚度1mm,单个车轮质量将减少0.83kg,每车(4爪)减重3.32kg,车轮质量有所减小,优化设计是可靠合理的。在保证车轮强度性能的情况下,实现了减轻车轮重量的目的。
2建模和网格划分
以16x7J铝合金汽车轮圈为研究对象,汽车轮圈材料为A356,国内牌号为ZL101。材料属性:弹性模量为68.8GJPa,密度为2.77g/cm3,泊松比为0.33。其许用应力σ=240MP。
为节省计算时间和计算量,对汽车轮圈模型进行简化,略去对应力分析影响不大的圆角、气门孔等,简化后的汽车轮圈结构,如图l所示。运用Pro/E软件完成车轮建模之后,建立包含加载轴法兰与螺栓的整体模型。按照Parasolid标准输出“x_t”文件,导入ANSYSWorkbench环境下进行网格划分。设置单元大小为15mm生成网格。轮辋厚度为6mm的模型网格划分结果,如图2所示。共有42500个单元,76388个节点。铝合金车轮的有限元模型
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