本文關(guān)鍵詞：重型汽車輪轂的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

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【摘要】：如今在汽車工業(yè)發(fā)展中,汽車輕量化研究技術(shù)已經(jīng)成為重要課題之一,尤其在重型汽車行業(yè)中輕量化更是大勢所趨。隨著汽車生產(chǎn)量逐年增加,汽車的影響已經(jīng)給環(huán)境和能源帶來了嚴(yán)重的重?fù)?dān)。經(jīng)研究表明,整車質(zhì)量與耗油量有直接關(guān)系,近75%耗油量消耗在汽車重量上,且每降低10%汽車重量就會(huì)下降4%耗油量�？梢姾挠土俊O2排放量與汽車的重量三者存在一定關(guān)系,汽車的重量減輕耗能量和排污量就會(huì)隨著降低。而輪轂是汽車上重要的安全性能零部件之一,在行駛過程中承受各種負(fù)載和高速產(chǎn)生的高溫作用。所以輪轂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好壞直接影響汽車在行駛過程中安全舒適性和操縱穩(wěn)定性,本文主要以重型汽車輪轂為研究對(duì)象。目前,重型汽車輪轂主要用鋼鐵作為主要材料,而由于輕合金材料價(jià)格原因,重型輕合金輪轂材料使用很少。本文主要針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相同的輪轂,分別選擇鋼制與鋁合金兩種材料進(jìn)行有限元分析對(duì)比。首先利用所給定輪胎類型和輪輞的國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輪轂進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用參數(shù)化對(duì)輪轂建模,參數(shù)化建模目的是為優(yōu)化設(shè)計(jì)提前做好準(zhǔn)備。再利用ANSYS參數(shù)化功能,對(duì)優(yōu)化所需的變量設(shè)置為字母變量,同時(shí)對(duì)參數(shù)賦值完成輪轂?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)。在對(duì)輪轂進(jìn)行有限元分析前,對(duì)輪轂進(jìn)行模態(tài)分析。經(jīng)過模態(tài)分析可得只需要靜力分析即可滿足需求,因此本文只對(duì)輪轂進(jìn)行靜力的彎曲疲勞試驗(yàn)和徑向疲勞試驗(yàn)的有限元分析。首先利用Pro/e軟件建立模型,然后通過ANSYS對(duì)輪轂進(jìn)行徑向載荷和彎曲疲勞試驗(yàn)分析。分別對(duì)兩種材料進(jìn)行對(duì)比,觀察兩種材料輪轂的應(yīng)力分布規(guī)律。分析結(jié)果得到鋁合金材料達(dá)不到該型號(hào)輪轂的性能要求,但應(yīng)力集中區(qū)域是相同的且彎曲疲勞是造成疲勞破壞的主要原因。然后,對(duì)鋼制輪轂進(jìn)行疲勞壽命分析。結(jié)合疲勞理論和疲勞壽命仿真,對(duì)輪轂進(jìn)行了壽命預(yù)測。通過分析結(jié)果得到疲勞壽命曲線,與實(shí)際計(jì)算得到還有一定的壽命余量,為了提高輪轂的可靠性和使用壽命,本文對(duì)鋼制重載輪轂進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。輪轂的優(yōu)化一般包括形狀優(yōu)化和結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化。經(jīng)過對(duì)輪轂有限元計(jì)算和疲勞壽命計(jì)算結(jié)果分析得到有進(jìn)一步優(yōu)化的空間,所以本文主要改變輪轂的結(jié)構(gòu)尺寸達(dá)到優(yōu)化。先選擇輪輻厚度、輪輞厚度以及輪輞上輪緣半徑為優(yōu)化變量,輪轂重量為目標(biāo)函數(shù)。經(jīng)過分析計(jì)算,最終優(yōu)化得到輪轂的重量比原來重量降低了7.3%,且應(yīng)力分布更加均勻。為了進(jìn)一步驗(yàn)證優(yōu)化后的輪轂是否達(dá)到要求,對(duì)輪轂再次進(jìn)行模態(tài)和疲勞分析,結(jié)果證明該設(shè)計(jì)型號(hào)的輪轂符合需求。綜上所述,本文完成了對(duì)重型輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析、疲勞壽命分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)研究工作,且分析結(jié)果滿足該型號(hào)輪轂的要求,同時(shí)輪轂結(jié)構(gòu)的輕量化使得自身重量變輕,使該型號(hào)輪轂性能有進(jìn)一步提高。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U463.343

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳衛(wèi)江;吳振東;李婉;;汽車輪轂用雙列圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J];哈爾濱軸承;2009年03期

2 汪惠娟,王建平;汽車輪轂失效分析[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2002年06期

3 李繼文,謝敬佩,劉忠俠,宋天福;國內(nèi)外著名汽車輪轂內(nèi)在質(zhì)量分析研究[J];汽車工藝與材料;2004年07期

4 李繼文,謝敬佩,劉忠俠,王杰芳,翁永剛;電解低鈦汽車輪轂材料的研究[J];熱加工工藝;2004年11期

5 李忠國;;淺析影響汽車輪轂跳動(dòng)的幾個(gè)因素[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2007年05期

6 趙玉良;劉偉軍;劉永賢;夏仁波;;汽車輪轂在線識(shí)別系統(tǒng)的研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2007年10期

7 姜超;陳林;黃國杰;;汽車輪轂材料的發(fā)展現(xiàn)狀及制備工藝[J];金屬熱處理;2007年12期

8 ;從小處著眼,汽車輪轂同樣閃現(xiàn)亮彩[J];現(xiàn)代零部件;2008年07期

9 張斌;魏勝君;;鋁合金汽車輪轂疲勞壽命預(yù)測的研究[J];汽車零部件;2009年07期

10 毛協(xié)民;;廢鋁高效利用的關(guān)鍵技術(shù)及在汽車輪轂上的應(yīng)用[J];資源再生;2010年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 侯曉東;王玲;郭立志;劉東霞;;汽車輪轂軸管機(jī)械加工工藝分析[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

2 王湛;王玲;;汽車輪轂軸管鉆孔夾具的設(shè)計(jì)[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

3 王玲;侯曉東;郭立志;劉東霞;;開口襯圈在車削汽車輪轂軸管中的應(yīng)用[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 李超;強(qiáng)朝暉;陳新生;;汽車輪轂軸管鍛造余熱淬火工藝研究[A];第四屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

5 李克敏;王玉林;;論提高載重汽車輪轂軸管可靠性的途徑[A];河南省汽車工程學(xué)會(huì)首屆科研學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2004年

6 尚軍軍;楊慶生;;電動(dòng)汽車輪轂式驅(qū)動(dòng)電機(jī)有限元分析[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

7 光偉;韋民;;重型汽車輪轂鑄造工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化及應(yīng)用[A];安徽省機(jī)械工程學(xué)會(huì)成立50周年論文集[C];2014年

8 郭立志;侯曉東;;適用于大切削量加工的自漲式頂尖[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉觀會(huì) 記者　劉廉君;外注油式汽車輪轂獲大獎(jiǎng)[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

2 冬博;鎂合金汽車輪轂項(xiàng)目通過鑒定[N];中國有色金屬報(bào);2011年

3 李寧波 王荔;年產(chǎn)500萬只鋁合金汽車輪轂項(xiàng)目運(yùn)城奠基[N];山西日?qǐng)?bào);2011年

4 方進(jìn);民資各項(xiàng)指標(biāo)超序時(shí)[N];揚(yáng)州日?qǐng)?bào);2011年

5 記者 楊懷周;恒輝汽車輪轂“跑”遍全球[N];連云港日?qǐng)?bào);2008年

6 記者 劉凱 通訊員 劉三紅;年產(chǎn)500萬只鋁合金汽車輪轂項(xiàng)目在我市奠基[N];運(yùn)城日?qǐng)?bào);2011年

7 本報(bào)記者 邊峰　通訊員 王曉玉;西安優(yōu)化航空基地產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[N];中華工商時(shí)報(bào);2010年

8 記者 吉明亮;打造鋁合金輪轂品牌企業(yè)[N];金華日?qǐng)?bào);2005年

9 本報(bào)記者 崔悅;汽車零部件企業(yè)醫(yī)治焦慮[N];國際商報(bào);2009年

10 任小昌邋本報(bào)記者 徐凱;承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,廣元有兩招[N];四川日?qǐng)?bào);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸洋;汽車輪轂有限元分析及優(yōu)化[D];廣西科技大學(xué);2015年

2 李家應(yīng);重型汽車輪轂的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];江蘇大學(xué);2016年

3 湯紅強(qiáng);鎂合金汽車輪轂的研究與開發(fā)[D];浙江工業(yè)大學(xué);2009年

4 王明明;鋁合金汽車輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2011年

5 姚征;汽車輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與沖擊實(shí)驗(yàn)[D];東北大學(xué);2008年

6 楊磊;鎂合金汽車輪轂的輕量化設(shè)計(jì)及有限元分析[D];山東科技大學(xué);2011年

7 王嬌;汽車輪轂裂紋檢測臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D];電子科技大學(xué);2011年

8 郭裕婷;汽車輪轂壁厚檢測儀的設(shè)計(jì)[D];長春理工大學(xué);2006年

9 陳義;鋁合金汽車輪轂曲面數(shù)字化拋光方法研究[D];華中科技大學(xué);2006年

10 李宏禹;汽車輪轂造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化方法研究[D];燕山大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1250148