现代制造技术与装备２００７第４期总第１７９期 在汽车的零部件中，轮毂由轮辋及轮辐构成，是一个高速转动和承受汽车总载荷的零部件，轮辋结构遵照《ＹＥＡＲＢＯＯＫＦＯＲＴＨＥＴＩＲＥＡＮＤＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ》标准规定设计，轮辐的形状则多种多样，没有统一的要求。轮毂的强度和刚度无论从安全性还是性能方面考虑都至关重要。本文通过有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对车轮进行弯曲疲劳、径向疲劳和冲击应力的模拟分析，最后结合试验结果对模拟分析进行验证，为轮毂设计开发人员提供可靠的设计依据，进而缩短开发周期、减少开发费用，从而提高企业的竞争力［１－２］。 １疲劳破坏的基本概念和车轮安全性试验的具体要求１．１疲劳破坏的基本概念 零件在受到交变的循环载荷作用并在达到一定的循环次数时，零件的表面会产生裂纹、裂纹继续扩大会导致构件断裂。零件表面产生裂纹称为疲劳破坏。疲劳破坏的过程是零部件在循环载荷作用下，在局部的最高应力处，最弱的及应力最大的晶粒上形成微裂纹，然后发展成宏观裂纹，裂纹继续扩展，最终导致疲劳断裂。所以，疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展、和瞬断三个阶段［３－４］。 １．２车轮安全性试验的具体要求 由于汽车轮毂是一个高速转动和承受汽车总载荷的零部件，其在工作过程中承受交变的循环载荷：动态弯矩、动态径向力和路面的冲击力，因此轮毂装车前必须通过汽车行业标准ＱＣ／Ｔ２２１－１９９７和国家标准ＧＢ／Ｔ１５７０４－１９９５规定的三项强度测试试验。这三大强度试验分别是弯曲疲劳试验，径向疲劳试验，冲击试验［５］。 ２车轮安全性试验的有限元分析 ２．１车轮安全性试验有限元分析的概述 本文研究的铝合金车轮材料为Ａ３５６，经过Ｔ６热处理（固熔＋时效处理）。因此在ＡＮＳＹＳ中输入材料属性（ＭａｔｅｒｉａｌＰｒｏｐｅｒｔｙ）时，选择为各项同性（Ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ），并且是线弹性的（ＬｉｎｅａｒＥｌａｓｔｉｃ），同时需要限定的参数（材料特性）为： 弹性模量Ｅ：７１Ｅ０９Ｎ／ｍｍ２； 密度ρ：２．７＊１０－３ｇ／ｍｍ２； 泊松比：０．３３。 ２．２弯曲疲劳试验有限元模拟 ２．２．１试验概述 弯曲疲劳试验模拟汽车转弯时车轮的受力状态，试验台有一个旋转装置，车轮可在一个固定不动的弯矩作用下旋转，或是车轮静止不动，而承受一个旋转弯曲力矩作用。见图１。 图１弯曲疲劳试验装置 ２．２．２试验弯矩 试验弯矩由下式确定： Ｍ＝（ｕ?Ｒ＋ｄ）?Ｆ?Ｓ（１）式中Ｍ—— —弯矩（Ｎ?ｍ）； ｕ—— —轮胎和道路之间的摩擦系数，设定为０．７； Ｒ—— —静载半径，是轮毂厂或汽车制造厂规定的该轮毂配用的最大轮胎静载半径（ｍ）； ｄ—— —轮毂的内偏距或外偏距，取绝对值，按轮毂规定（ｍ）； Ｆ—— —轮毂最大额定载荷，由轮毂厂或汽车制造厂规定（Ｎ）； Ｓ—— —试验强化系数。 有限元分析在轮毂设计中的应用 王渭新张磊刘智冲 （戴卡轮毂制造有限公司，秦皇岛０６６００３） 摘要：轮毂是汽车中的重要零部件，既要具有高承载能力，又要满足整体外观个性化设计要求，其设计与开发中也主要体现了此设计理念，因此其制造企业要想赢得市场，提高产品的竞争力，必须改变原有的紧靠设计经验开发轮毂的传统的设计开发模式。本文以有限元分析软件ＡＮＳＹＳ和三位造型软件ＵＧ为工具，建立了与轮毂实际的弯曲疲劳试验、径向疲劳试验、冲击试验相等效有限元分析模型，对轮毂的可靠性进行预测，为轮毂产品的设计开发人员提供设计依据。 关键词：有限元分析轮毂疲劳设计ＡＮＳＹＳ 安装面 试验加载力臂 ３２
铝合金车轮设计及结构分析 【摘要】车轮是汽车行驶系统中重要的安全部件，汽车前进的驱动力通过车轮传递，车轮的结构性能对整车的安全性和可靠性有着重要的影响。另外，车轮还是汽车外观的重要组成部分。传统车轮设计多凭借经验展开，存在着设计盲目性大、设计制造周期长、成本高等诸多弊端。面对日益激烈的市场竞争，企业迫切需要采用科学的手段改善设计方法，本文所采用的CAD技术和有限元分析方法是解决上述问题的理想方法。本文运用工业设计理论，将造型设计构思表现的方法与技能应用于车轮设计中，结合车轮结构尺寸优化和形状优化，使工程技术与形式美密切结合，综合表现了车轮的性能、结构和外观美。 【关键词】铝合金车轮;有限元分析;结构设计;强度分析;疲劳分析 1.引言 普遍意义的车轮包括轮胎和金属轮辆一轮辐一轮毅两部分，本文所研究的车轮只限于金属轮惘一轮辐一轮毅部分，不包括轮胎。车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转件，它不仅承受着静态时车辆本身垂直方向的自重载荷，同时也经受着车轮行驶过程中来自各个方向因起动、制动、转弯、物体冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生不规则力的作用，是车辆行驶系统中重要的安全结构部件，其结构性能是车轮设计中主要因素[1]。另外，车轮作为整车外观的主要元素之一，象征着整车的档次，多变的铝合金车轮轮辐形态和明亮的色泽越来越为人们所关注，因此车轮的外观设计也因此变得越发的重要。 2.铝合金车轮的设计方法 车轮制造企业的设计手段依然采用传统的设计方法，其设计及生产流程如图1所示。 图1 传统的车轮设计流程图 产品的结构强度、疲劳性能则在产品试样制造出来后，通过试验来验证。这样导致产品的设计周期过长，成本过高。而且设计时为了保证产品的通过率，避免反复多次修改模型，设计人员往往留有过大的设计欲量，对于大批量生产的企业，这无形中造成了材料浪费，增加成本[2]。 此外，当试验失败进行结构修改时，设计人员也是凭借经验，通过局部增加材料达到提高强度的目的，缺乏理论依据，具有较强的盲目性，对于产品的结构优化更是无从入手[3]。因此，采用新的技术和手段，使车轮设计由经验类比型向科学分析计算型转变，是车轮行业一项势在必行的工作。 3.载荷的处理
第二章理论基础与模型建立 2.1 有限元技术及UG软件 2.1.1 有限元法基本原理 计算机辅助工程CAE(Computer Aid2ed Engineering) 指工程设计中的分析计算与分析仿真, 而有限元法FEM( FiniteElement Method) 是计算机辅助工程CAE中的一种, 另外CAE还包含了边界元法BEM(Boundary Element Method) 和有限差分法FDM( Finite Difference Method) 等。这几种方法各有其优缺点, 各有其应用领域,但有限元法的应用最广。 有限元法是求解数理方程的一种数值计算方法，是将弹性理论、计算数学和计算机软件有机结合在一起的一种数值分析技术，是解决工程实际问题的一种有力的数值计算工具。有限元是一种离散化的数值方法。离散后的单元与单元间只通过节点相联系, 所有力和位移都通过节点进行计算。对每个单元选取适当的插值函数,使得该函数在子域内部、子域分界面上(内部边界) 以及子域与外界分界面(外部边界) 上都满足一定的条件。然后把所有单元的方程组合起来, 就得到了整个结构的方程。求解该方程,就可以得到结构的近似解。离散化是有限元方法的基础。必须依据结构的实际情况,决定单元的类型、数目、形状、大小以及排列方式。这样做的目的是将结构分割成足够小的单元,使得简单位移模型能足够近似地表示精确解【13】。 因次它可以对各种类型的工程和产品的物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和优化,以实现产品技术创新, 故已广泛应用于各种力学、电学、磁学及很多结合学科领域; 同时, 由于它能够处理耦合问题, 使得其有更大的应用前景。你可以从专业的角度理解有限元:包括变分原理、等效积分和加权余量法等, 也可以从直观的意义上理解有限元: 把连续体划分为足够小的单元, 这些单元通过节点和边连接起来,通过选择简单函数(比如线形函数) 来近似表达位移或应力的分布或变化, 从而得到整个连续体物理量的分布和变化【14】。 2.1.2 有限元法分析过程 所谓有限元法（FEA）基本思想是把连续的几何机构离散成有限个单元，并在每一个单元中设定有限个节点，从而将连续体看作仅在节点处相连接的一组单元的集合体，同时选定场函数的节点值作为基本未知量并在每一单元中假设一个近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律，再建立用于求解节点未知量的有限元方程组，从而将一个连续域中的无限自由度问题转化为离散域中的有限自由度问题。求解得到节点值后就可以通过设定
年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1 立项投资融资项目 可行性研究报告 (典型案例〃仅供参考) 广州中撰企业投资咨询有限公司
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目录 第一章年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目概论 (1) 一、年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目名称及承办单位 (1) 二、年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目可行性研究报告委托编制单位 (1) 三、可行性研究的目的 (1) 四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (2) （一）项目可行性报告编制依据 (2) （二）可行性研究报告编制原则 (2) （三）可行性研究报告编制范围 (4) 五、研究的主要过程 (5) 六、年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1产品方案及建设规模 (6) 七、年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目总投资估算 (6) 八、工艺技术装备方案的选择 (6) 九、项目实施进度建议 (6) 十、研究结论 (7) 十一、年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目主要经济技术指标 (9) 项目主要经济技术指标一览表 (9) 第二章年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1产品说明 (15) 第三章年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1项目市场分析预测 15第四章项目选址科学性分析 (15) 一、厂址的选择原则 (16) 二、厂址选择方案 (16) 四、选址用地权属性质类别及占地面积 (17) 五、项目用地利用指标 (17)
项目占地及建筑工程投资一览表 (18) 六、项目选址综合评价 (19) 第五章项目建设内容与建设规模 (20) 一、建设内容 (20) （一）土建工程 (20) （二）设备购臵 (20) 二、建设规模 (21) 第六章原辅材料供应及基本生产条件 (21) 一、原辅材料供应条件 (21) （一）主要原辅材料供应 (21) （二）原辅材料来源 (21) 原辅材料及能源供应情况一览表 (22) 二、基本生产条件 (23) 第七章工程技术方案 (24) 一、工艺技术方案的选用原则 (24) 二、工艺技术方案 (25) （一）工艺技术来源及特点 (25) （二）技术保障措施 (25) （三）产品生产工艺流程 (25) 年产100万只汽车铝合金轮毂、年产1生产工艺流程示意简图 (26) 三、设备的选择 (26) （一）设备配臵原则 (26) （二）设备配臵方案 (27) 主要设备投资明细表 (28) 第八章环境保护 (28) 一、环境保护设计依据 (29) 二、污染物的来源 (30)
文件编号： YJY·P ·0020·A1-2004 文件名称：白车身模态分析作业指导书 编制：日期： 审核：日期： 批准：日期：
发布日期：年月日实施日期：年月日 前言 为使本公司白车身模态分析规范化，参考国内外白车身模态分析的技术，结合本公司已经开发车型的经验，编制本分析作业指导书。意在对本公司分析人员在做白车身模态分析的过程中起指导作用，让不熟悉或者不太熟悉该分析的员工有所依据，提高工作效率和精度。本作业指导书将在本公司所有白车身模态分析中贯彻，并将在实践中进一步提高完善。 内容包括：前处理模型；分析软件的使用；工程载荷及求解的设置；分析结果后处理和评价标准等。 本标准于2004年9月起实施。 本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室提出。 本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室负责归口管理。 本标准主要起草人：谢颖、邓文彬
白车身模态分析流程 1、适用范围 任何车型的白车身。 2、分析的目标及意义 本分析旨在分析白车身的振动固有频率和振型，得到的数据可为车身结构设计和振动噪声分析提供参考。 3、前处理建模 3.1白车身模型（只包括焊接总成，不包括门、玻璃、内饰等螺栓紧固件），焊点用RBE2(6个自由度)模拟，焊点布置应符合实际情况，边界条件为自由。 3.2 网格大小和注意事项如下。 3.2.1建模标准（所有项均在HYPERMESH中检测）表1 在网格划分之前，一定要充分考虑该零件与其它零部件之间的连接关系。 3.2.2在hypermesh中注意事项： 3.2.2.1 单元网格总体要求：连续、均匀、美观，过渡平缓。
3.2.2.2 对于倒角，倒角两端点距离小于5mm时可删去（命令：geom\distance）。当倒角两端点距离大于5mm时，测一下倒角的弧长(命令：geom\length)，如弧长小于10mm时划分一个单元，大于10mm，划分两排单元，如难以满足单元长度要求，可将倒角的一边toggle掉。对于孔，半径小于5mm时可删去，同时删去小于5mm的凸台和沉孔。 3.2.2.3对于对称件，只划分一个件的网格，另一个件使用镜像方法生成。对于一个单个零件如果是左右对称的，可将它从中间切开，划分一半即可（使用splitbody命令），对于单个零件判断其是否是左右对称的，可将切开的另一半镜像过去（使用transform命令），渲染后看是否重合 3.2.2.4对于一些比较小的零部件（比如小螺栓）根据其位置和尺寸及对分析目标的重要性可不进行网格划分 3.2.2.5 B柱之前的零件网格尺寸控制在10-15mm，对于B柱之后ｃ柱之前的零件，可适当增大网格尺寸，定在15-20mm，ｃ柱之后20－35ｍｍ划分时可根据具体情况进行调整(如对一些连接处可划分细一些)； 3.2.2.6原则上存在焊点的翻边必须划分两排单元，识别焊边可察看各总成数模、或者是看参考车型以及去设计部门的相关负责人联系。在焊点的翻边上，如翻边长度小于10mm，在保证最小单元长度要求下，可适当将翻边加长。大于10mm 时，考虑划分两排单元，对不符合长度要求的单元进行必要的调整（如将翻边的边界toggle掉）。 原则上焊点位置由设计部门确定，在设计部门已提供焊点位置的情况下，采取以下操作步骤：1）在UG中检查焊点位置，若发现分布不合理的焊点，须与车身相关设计人员确认；2）将零件导入HYPERMESH，其中应包含该零件的焊点信息――点和圆圈线（导入前需确认在UG里已经将点、线、面分层）；3）将含圆线圈的COMP隐藏，只显示零件和焊点，然后用GEOM CLEANUP/FIXED POINTS/ADD命令将焊点变成零件面上的硬点；4）划分网格并按标准检查好单元质量后，文件先以HM格式进行保存（须包含所有点、线、面和单元），然后将网格输出成*.bdf文件，再将焊点和圆圈线输出成*.igs（该文件的命名方法：在bdf文件名前加w。如：bdf文件53-01.bdf，则igs文件w53-01.igs）；5）在PATRAN里装配时，将
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/053706835.html, 基于ANSYS的汽车轮毂单元载荷分析 作者：吕新飞 来源：《下一代》2019年第03期 摘要：轮毂是汽车系统重要的运动和支撑部件，从轮毂实际结构出发，建构SoliwdWorks 实体模型，并将模型导入ANSYSWorkbench有限元分析软件作为分析工具，通过模拟轮毂实际载荷，对轮毂的各项力学性能有限元分析，可以优化轮毂设计、提高强度。 关键词：轮毂;有限元;弯矩载荷 一、轮毂的几何结构、载荷分析 1.1轮毂的形状结构 本文轮毂为整体铸造辐条式铝合金轮毂，轮毂材料为ZL101A。通过三维软件SolidWorks 建立轮毂模型，轮毂上有5个直径为Φ22mm的PCD孔，均匀分布在直径为Φ108mm的圆周上。结合实际，将辐条表面形状设计为多曲面结合，较平面设计可提高结构的抗冲击性能。轮毂为五辐条式，且大部分汽车轮毂均为5幅设计。据统计，轿车轮毂PCD数值5孔占70%以上。下面通过五幅轮毂展开分析。 1.2汽车轮毂的轻量化发展趋势及材料选用 中国汽车行业的飞速发展带来了一系列安全、能源等方面的问题，为了获得更多经济效益和动力性能，汽车工业发展要有新的技术工艺。汽车轮毂轻量化在节能减排、降低油耗等方面起着至关重要的作用，考虑汽车平稳、舒适、无噪音等整体运行情况，对汽车的结构和形状进行优化。根据RAYS的测算，减轻lkg非簧载质量（例如，轮毂重量轻lkg，相当于整车质量轻15kg）铝合金以其轻量、散热性好、减震性好等诸多优点大量应用于汽车轻量化，推动了汽车轻量化的发展。 二、建立有限元模型 2.1轮毂模型的导入、建立及简化 将在SolidWorks软件中完成的零部件3D造型按照Parasolid标准输出“.x_t”文件，导入ANSYS环境。因轮辐表面由多曲而构成，结构相对复杂，以采用自由网格划分方式“AutomaticMethod”生成网格，而轮缘及胎圈座部分结构较为规则，采用六面体法“Hex Donimant Method”生成網格。共生成12174个节点，4725个基本单元。为了节约仿真计算时间
铝合金轮毂项目 可行性研究报告 一、项目产品市场分析 1 .国际市场分析 作为汽车零部件行业的一部分，汽车轮毂行业的发展与汽车行业发展紧密相关。汽车轮毂需求主要来自OEM市场，零售市场相对较少，约占OEM 市场的1/5。从全球看，汽车行业是个成熟的市场，过去7年(1999-2005)全球汽车产量的复合增长率(CAGR)只有3.6%，2006年全年汽车产量6800万辆。从汽车保有量看，2005年全球汽车保有量约为92130万辆。 上世纪80年代初期，全球90%的汽车轮毂以钢材作为原料，随后的二十年铝轮毂得到快速发展，到2006年，铝轮毂的份额超过60%。按照世界汽车总产量及钢轮毂和铝轮毂的配置情况估算，全球汽车轮毂OEM市场约为3.4亿只(其中：美洲1.2亿只，欧洲1.1亿只，亚太地区1亿只左右)，市场价值约80亿美元(其中：铝轮毂约45亿美元，钢制轮毂约35亿美元)。 参照全世界汽车产量年均3%增长率，铝轮毂年6%的增长率，预计2010年世界铝轮毂需求量可达2.38亿只，2020年世界铝轮毂需求量达到3.21亿只。随着西方国家经济复苏和发展中国家轿车工业的加速发展以及汽车铝化率不断提高的趋势，铝轮毂国际市场前景广阔，目前的生产能力远不能满足需求。 2. 国内市场分析 我国近几年汽车产量和保有量增长较快，1999-2005年汽车产量的复合
增长率(CAGR)高达19.6%。2006年全国汽车拥有量达3270万辆，当年汽车产量728万辆，其中乘用车523.3万辆（轿车386.9万辆，微型客车136.4万辆），商用车204.66万辆（货车175.30万辆，客车29.36万辆）。我国汽车产量在世界排行榜上几年来迅速攀升，2000年汽车产量排名第11位，2006年汽车产量728万辆，仅次于美、日。预计2010年我国汽车产量将超过1000万辆，到2020年汽车产量将超过美国和日本，达1700万辆。 我国的铝轮毂工业起步较晚，但发展极为迅速，到2005年，我国汽车铝轮毂装车率已超过55%。国内铝轮毂市场主要集中在上海大众、一汽大众、东风汽车、广州本田和长安汽车等，以OEM市场为主。我国汽车安装铝轮毂的车型主要有轿车（70%装车率）、微型客车（小面包车）（60%装车率）、轻型客车（大面包车及越野车）（40%装车率）、小货车（20%装车率）。从车型看，高中级轿车以及微面、皮卡、中面、吉普，都广泛采用了铝轮毂。2006年我国汽车产销量分别为728万辆及722万辆，轮毂需求量为3640万件，其中，铝轮毂需求量2200万件。 在我国已投产的铝轮毂加工企业主要分布在河北、山东、河南、江苏、浙江、福建、广东、辽宁、湖北等地，主要生产汽车、摩托车铝轮毂。到2005年底，我国生产汽车铝轮毂的企业达到60余家，汽车铝轮毂产能已达5000 万件/年，实际产量4500万件。 我国汽车工业在今后相当长的时期（10－20年）将保持较快的增长速度（7－8%），因此，今后铝轮毂需求将保持较高增长，市场潜力大。按每辆轿车五轮（一轮备用）50%的轮毂铝化率计算，并考虑其他车辆及维修零售所用铝轮毂，预计到2010年我国铝轮毂需求量将超过3000万只，到2020
摘要 轻量化是世界汽车工业发展的主要趋势，轻质材料铝及其合金等的使用是一种有效的途径。目前，大部分汽车车轮已使用铝及其合金做作为材料，利用现代设计方法，在此基础上进一步实现车轮的轻量化则是本文的研究所在。 在研究了CAD软件Pro /E以及有限元分析软件ANSYS的功能及其主要特点后，着重进行了了应用ANSYS对铝合金车轮进行结构强度分析的具体过程。 首先使用Pro/E软件，按照轮辋的国家标准，建构车轮的实体模型;然后把模型导入ANSYS，按2005年中国汽车行业标准中的汽车轻合金车轮的性能要求和实验方法所规定的疲劳实验要求施加荷载;然后进行强度分析和模态分析，分析结果表明，车轮的最大应力远小于铝合金的许用应力，车轮的固有频率满足要求，存在进一步改进的可能和必要。最后，改进车轮模型，改进结果表明，车轮的重量有了显著的减少。 利用CAE分析技术有助于提高汽车车轮的设计水平、缩短设计周期、减少开发成本。该方法具有普遍性，适用于指导任何其言型号车轮的设计和分析。 关键词：铝合金车轮；结构设计；有限元分析；强度分析；模态分析
ABSTRACT Lightweight is the main trends of the world's automotive industry, lightweight materials such as the use of aluminum and its alloys is an effective way. At present, most automotive aluminum and its alloy wheels have been used to do as a material, using modern design methods, based on the further realization of this lightweight wheels is the Institute of this article. In the study of the CAD software Pro / E and ANSYS finite element analysis software functions and the main characteristics, the Emphasis was the application of ANSYS, the structural strength of aluminum alloy wheel analysis of the specific process. First ，uses the Pro / E software, according to the rim of the national standards, building wheel solid model; then the model into ANSYS, by 2005 China's auto industry standard in automotive light-alloy wheels and performance requirements and test methods under the fatigue test requirements defined load and then the strength analysis and the results showed that the wheel is much less than the maximum stress allowable stress of aluminum alloy, there is further improvement possible and necessary. Then, the improved wheel models, improved results show that the weight of the wheels have been significantly reduced. The results show that the use of CAE analysis technology helps improve the design of automobile wheel level, shorten design cycles, reduce development costs. The method is universal, applicable to any of his words and models to guide the design and analysis of the wheel. Key words: Aluminum Alloy Wheels; Structural Design; Finite Element Analysis; Strength Analysis; Modal Analysis
铝合金轮毂基础知识 一、轮毂的概念及工作状况 ●轮毂的概念： 轮毂又叫轮圈，在行业外也有一些不同的叫法：车轮、轮辋等。它作为整车行驶部分的主要承载件，是左右整车性能最重要的安全部件，在OE主机厂被定为A级安全件。 ●轮毂的受力状况： 轮毂通常会受到两个力的作用：一是要承受静态时车辆本身垂直方向的自重载荷；二是要经受车辆行驶中来自各个方向因起动、制动、转弯、石块冲击、路面凹凸不平等各种动态载荷所产生的不规则应力。 轮毂的静态应力分布 轮毂被安装到车上后，车轮便承受着整车垂直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压力传递而来的，轮辐部分的力是通过轮辋传递来的车辆自重力，这些力都属于静态应力。 二、轮毂的工艺介绍及材质优缺点 ●轮毂的材质分类及应用车型： 轮毂通常使用的材料有钢材和铝合金材料两大类，即钢圈和铝轮。钢圈多应用于卡车、货车和大客车等；铝轮已普通应用于轿车、SUV/MPV等(不过有的汽车厂为降低成本给轿车配的备胎还有使用钢圈)。 ●“钢圈”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是用合金钢板材通过轧辊和冲压制成轮辋、轮辐(或钢丝)的坯料，再经铆接、点焊、二氧化碳电弧焊、挤压等工序装配组合而成。 材质优缺点： 优点：制造工艺简单，生产成本低、价格便宜，抗金属疲劳能力强不易变形等。 缺点：外形不美观造型单一，重量大耗油，惯性阻力大，散热性较差，易生锈等。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 生产工艺：是将铝合金锭熔化成铝液后进行精炼变质、除气扒渣处理形成较纯净的铝液，铝液再进行铸造浇铸(重力或低压)成白毛坯之后去除浇口、帽口再进行热处理（固熔→淬火→时效），再通过数控车床和加工中心做机械加工形成半成品，再进行粗打磨、前处理清洗、吹水烘干、喷粉+烘烤固化形成粉坯，再进行精打磨、喷色漆、喷透明漆(或透明粉)+烘烤固化后形成最终成品。 ●“铝轮”的工艺介绍及材质优缺点： 材质优缺点： 优点：外观美观造型丰富，重量轻省油，惯性阻力小增加改动机寿命，散热性较好提高轮胎寿命，制造精度高平衡性佳/舒适度好等，漆层附着不易生锈。 缺点：制造工艺复杂，生产成本高，价格较贵，材质较脆抗金属疲劳能力一般容易变形开裂(受严重撞击时易断裂)等。 三、铝合金轮毂的材料介绍 ●铝合金轮毂所应用的材料型号： 轮毂在铸造铝合金方面，目前行业里广泛使用的材料是A356.2铝合金(是属于美国ASTM标准里的
【车轮支架结构设计和有限元分析】 摘要：为了保证车轮冲击试验的安全和稳定，有必要对车轮支架进行三维模型的结构设计和有限元分析。充分考虑冲击试验机的静态和动态受力效果，本文使用CATIA软件完成车轮支架模型设计，采用AnsysWorkbench有限元软件对车轮支架工作过程的仿真分析。 关键词：冲击试验；车轮支架；结构设计；有限元分析 引言 随着国民经济的快速发展和汽车的需求量得迅猛增长，我国汽车产业发展迅速，并且相继提高汽车技术水平，使得人们日益更加地关注汽车车轮对汽车行驶安全性和操纵稳定性的影响程度。车轮试验机作为检验车轮性能的重要设备也在根据汽车的结构调整而不断发展，由于车轮性能的好坏直接影响到整个车辆的运行操作性能，并在对汽车的安全性和舒适性方面起至关重要的作用，因此，检验车轮性能也就变得尤为重要。车轮试验机是检验车轮性能的设备，它一般包括车轮径向疲劳试验机、车轮弯曲疲劳试验机、车轮冲击试验机等。 一、车轮冲击试验机原理和标准 车轮冲击试验机的基本原理是对安装在车轮支架上试验车轮施加一个相应的冲击力，用这个外加的冲击力模拟车轮在汽车实际运行中所承受到的外界给予车轮的侧向冲击载荷。车轮试验机的基本操作过程，首先将试验车轮安装在具有倾斜角度的冲击实验工作台上，然后用国家规定的质量冲头，按照试验机国家标准所规定的高度自由落下，从而产生一个对试验车轮的冲击作用。根据试验机国家相关标准要求，试验车轮在受到冲击试验后，该车轮轮辐不得出现有目测可见的穿透裂纹，同时其轮辐也不能与轮辋出现分离现象，并且试验车轮的轮胎气压不能在试验后的60秒的时间内出现漏尽现象。如表1-1所示为车轮冲击试验的国际标准和国家标准。 通过对不同试验机标准进行分析，为了保证车轮冲击试验的数据可信和可靠，必须保证下面两个条件，一是冲击试验的下落物体的质量，另外一个就是冲击试验的下落高度。为此，本冲击试验机的车轮支架受到的冲击力全部来源于由按照规定高度自由下落的冲击板所具备的动能而产生的，因此，可以通过模拟冲击板下落的高度和冲击板的质量，进而分析车轮支架的受力和变形情况。 二、车轮支架的结构设计 在车轮冲击试验过程中，车轮支架用于安装冲击试验车轮的安装装置。在结构设计角度方面，为了保证垂直自由下落的冲击板和车轮轮辋的最高点接触，车轮支架的结构设计必须保证按车轮轴线与冲头板垂直下落方向成角度的方向安装试验车轮。根据不同的试验车轮的各种不同规格和形状，车轮试验机的安装车轮支架的位置设计为可调，为了更加精确试验数据和试验的稳定性，车轮支架应该具备校正功能。车轮支架的校正过程为，将重量为1000kg物体的作用于车轮安装中心，测量钢板梁中心在垂直方向的弯曲变形量，并且保证钢板梁的弯曲变形量处于7.5mm10%的范围之内。根据车轮安装具体要求和国家标准，针对车轮支架的结构设计主要有调整块、钢板梁、连接盘、校对块、拉杆、平导轨、挡板、侧滑轨、橡胶支架、支架座、底板构成。如图2.1所示为车轮支架结构示意图。车轮支架轴线与冲头板垂直方向角度可通过调整块实现
汽车车身模态分析研究综述 北京信息科技大学研1202班姓名：曹国栋学号：2012020045 摘要：车身是汽车的关键总成。它的构造决定了整车的力学特性，对白车身进行模态分析不仅能考察车身结构的整体刚度特性，而且可以指导人们对车身结构进行优化以及响应分析。因此，研究车身模态分析具有重要的意义。本文综述了近几年国内外在车身模态分析领域内的研究，总结了研究理论和试验方法，并进行归纳。最后，对未来的研究工作提出了一些展望。 关键词：车身；模态分析；有限元模态；试验模态；结构优化 0 前言 随着计算机技术的发展和仿真技术、有限元分析技术的提高，计算机辅助设计和分析技术几乎涵盖了涉及汽车性能的所有方面，如刚度、强度、疲劳寿命、振动噪声、运动与动力性分析、碰撞仿真和乘员保护、空气动力学特性等，各种计算机辅助设计软件为汽车设计提供了一个工具平台，极大地方便了汽车的设计。 车辆在行驶过程中，车身结构在各种振动源的激励下会产生振动，如发动机运转、路面不平以及高速行驶时风力引起的振动等。如果这些振源的激励频率接近于车身整体或局部的固有频率，便会发生共振现象，产生剧烈振动和噪声，甚至造成结构破坏。为提高汽车的安全性、舒适性和可靠性，就必须对车身结构的固有频率进行分析，通过结构设计避开各种振源的激励频率。 车身结构模态分析是新车型开发中有限元法应用的主要领域之一，是新产品开发中结构分析的主要内容。尤其是车身结构的低阶弹性模态，它不仅反映了汽车车身的整体刚度性能，而且是控制汽车常规振动的关键指标，应作为汽车新产品开发的强制性考核内容。有限元模态分析和试验模态分析方法是辨识汽车结构动态性能的一种有效的手段，在汽车车身动态性能研究中得到了广泛应用。采用有限元方法对白车身进行模态分析，识别出车身结构的模态参数，并通过模态试验验证了有限元模型的正确性，为改型设计提供参考依据，是汽车开发设计与优化的一般流程。 因此，研究车身结构模态分析，进行车身轻量化设计和优化，对于提高国产轿车的自开发与科技创新能力，具有重要的理论意义和工程实用价值。 1 车身模态分析的一般理论 1.1 模态分析基本理论 模态分析的经典定义即以模态矩阵作为变换矩阵，将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标进行坐标转换变到模态坐标上，从而使系统在原来坐标下的耦合方程变成一组互相独立的二阶常微分方程进而成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程[1]。 在实际的结构动力分析中，一般将连续结构离散化为一个具有n个有限自由
宁波卓锋汽车科技有限公司汽车铝合金轮毂生产项目 环境影响评价审批前公示 一、建设项目概况及污染源分析 项目名称：汽车铝合金轮毂生产项目 项目性质：新建 建设单位：宁波卓锋汽车科技有限公司 建设地点：宁波市北仑区春晓庆河路176号6幢 项目概况：本投资4000万元，租用深圳市凯瑞梅特科有限公司位于北仑区春晓庆河路176号所属厂房两幢，总建筑面积6700m2，从事铝合金轮毂的生产和加工，建成后预计可年产汽车铝合金轮毂30万件。 二、项目建设可能对环境造成的影响 1、施工期 无 2、营运期 营运期本项目主要污染物与排放量汇总见下表。
1、施工期 本项目租用已建厂房，无施工期污染。 2、营运期 1）废气排放影响分析结论 （1）熔化炉烟气、保温炉烟气（铝屑处理线干燥炉烟气） 项目熔化炉、保温炉、固熔热处理线均采用天然气为燃料供热，其中熔化炉烟气与保温炉烟气经收集后供热于铝屑处理线干燥炉，然后通过一套碱液喷淋塔净化处理后15m高的排气筒排放。根据工程分析结果，其主要污染物SO2排放浓度为0.069mg/m3，烟尘排放浓度为2.083mg/m3，NO X排放浓度为6.31mg/m3，能达到《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中的二级标准和《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）中大气污染物特别排放限值，对周边环境空气影响较小。 （2）固熔/时效热处理烟气 项目固熔热处理炉采用天然气为燃料，产生高温烟气经收集后输送至时效热处理炉供热，然后通过1根15m高的排气筒排放。根据工程分析结果，其主要污染物SO2排放浓度为1.667mg/m3，烟尘排放浓度为4.167mg/m3，NO X排放浓度为33.61mg/m3，能达到《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078-1996）中的二级标准和《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2014）中大气污染物特
毕业设计开题报告 学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级 指导教师姓名职称教授从事 专业 车辆工程、 交通工程 是否外聘□是√否 题目名称基于有限元分析的轿车铝合金车轮设计 一、课题研究现状、选题目的和意义 1、课题研究现状 1）铝合金车轮的起源，发展 长时期内，钢制车轮在车轮制造业中占主导地位，随着科学技术的发展与进步，对车辆安全、环保、节能的要求日趋严格，铝合金车轮以其美观、质轻、节能、散热好、耐腐蚀、加工性能好等特点，逐步取代钢制车轮。铝合金车轮的出现到如今渐渐替代钢制车轮是一个漫长的发展阶段。在20世纪初，一些热衷于赛车的爱好者，为了能使车辆更轻以提高赛车速度，想方设法对车辆各零部件作轻量化的改进，其中车轮是重点减轻的主要对象。1923年，Bugatti公司大胆地将砂型铸造的铝合金车轮装上了赛车，加世纪30年代联邦德国汽车联合会、拜尔(BMW)发动机公司及戴姆勒一奔驰汽车公司，正式将钢制辐条式轮毂与铝制扎制轮辋相结合的车轮装上汽车，为铝合金车轮的发展奠定了基础。二次世界大战和世界性的能源危机大大刺激了汽车商的轻量化需求。1945年汽车厂商纷纷开展批量生产铝合金车轮的研究，重要集中在铝合金车轮的材质和成形工艺方面，但由于车轮的特殊安全要求，仍未能实施批量生产。直至20世纪50年代末，联邦德国还只能少量地生产铝合金车轮。1970年末，拜尔发动机公司率先将铸造铝合金车轮作为特殊部件装到了2002型轿车上，1972年又在双门小轿车上成批装上了铸造铝合金车轮，开始了铸造铝合金车轮批量用于轿车的新局面。 日本铝合金车轮工业是在1970年后至1984年之间快速发展起来的，在1984年的年产量达640万件。意大利在1979年曾生产150万件。到1980年，西欧共生产700多万件铝合金车轮(其中50%是铸造铝合金车轮)，并以年产6%~7%的速度递增。1988年，美国生产的车辆中，铝合金车轮已作为好几种车型的系列部件，Pontiac SE车型的Grand Prix车更是采用了涂装彩色条带状的铝合金车轮。通用汽车公司生产的Gorvette车和另外两种Grand Prix车型也采用了铝合金车轮;Pontiao Fiero 的一种新车采用了表面为黑色的铝合金车轮;Dodge Dynasty车也把花边式样的铝合金车轮装了上去。同年，福特公司在Merkur Scorprio轿车上也装上了铝合金车轮，并把铝合金车轮定为公司系列的标准件。20世纪80年代初，美国原装轿车铝合金车轮装车率大约4%一5%，如今已超过40%。而日本目前轿车铝合金车轮装车率超过45%，欧洲国家超过50%。 我国铝合金车轮工业起步较晚，最早使用铝合金车轮是在20世纪80年代初，国营洪都机械厂
北京力学会第18届学术年会论文集：计算力学 电动汽车轮毂式驱动电机有限元分析 尚军军杨庆生 （北京工业大学机电学院，100124） 摘要：本文确定了电动汽车轮毂式驱动电机的参数，采用了分数槽的方式，有效地减小了 电动机运转时所产生的转矩脉动。利用有限元软件对电动机的磁场进行了分析和计算，在 ANSYS中导入2-D模型，并对该模型进行划分网格、加载、求解，得到永磁直流电机的磁 场磁力线分布图、磁通密度模值、磁通密度矢量显示图、磁场强度分布图等分析结果，说 明了采用分数槽的钕铁硼永磁直流电动机具有磁性能好，磁化均匀，利用率高等优势。 关键词：永磁无刷直流电动机，分数槽，有限元 一、 轮毂式驱动电机的参数选择 通过查阅文献，本文采用适合作轮毂驱动电机的三相永磁无刷直流电动机。从减少电动机的定子齿槽引起的转矩脉动，从而降低电动机运转时产生的噪声的角度出发，采取分数槽技术。分数槽[1]是指电机的每极每相槽数为分数，它提高了槽满率，改善了反电势波形的正弦性，提高了电动机的性能。电机的槽数为51，极数为46，永磁材料为钕铁硼，它的额定数据如表1所示。 表1 轮毂式驱动电机的额定参数 额定功率额定转速额定运行电压额定运行电流最大转矩起动转矩倍数 2.7kw1000r/min 216v 14A 50Nm 5 二、 轮毂电机的有限元分析 首先创建有限元模型[2]。进入偏好设置，选择电磁分析选项中的Magnetic-Nodal, 设置好分析类型。进入前处理器并定义单元类型为Magnetic Vector下的Quad 8 node 53。定义材料属性：空气的相对磁导率值为1，材料编号为1；转子壳材料编号为2，相对磁导率为8000；永磁体材料编号为3，相对磁导率为1.14，磁化方向为X轴正方向，永磁体的矫顽力为755740A/m。电磁场分析模型可用AUTOCAD绘制并生成面域的SAT图形导入。导入后将其转化成ANSYS模型，并显示出来，对其进行布尔操作，使各个不同的面分开。建立局部坐标系，确定永磁体的充磁方向，通过三点在46个磁钢上建立46个局部坐标系。其次，进行网格剖分。给几何图形中各部分分配单元及材料属性，单
!产品设计与应用# 汽车轮毂轴承凸度有限元分析 孙立明1,王大力1,赵滨海1,杨建虹2,颜 波2,张天平2 (1.洛阳轴承研究所 河南 洛阳 471039 2.万向集团技术中心 浙江 萧山 311215) 摘要:用ANSY S软件对桑塔纳轿车前轮毂轴承进行有限元分析,确定合理的凸度形式及滚子与滚道的最佳凸度匹配关系,给出了滚子、内圈滚道最佳凸度控制方程。结果表明:凸度形式及滚子与滚道的凸度匹配关系对轴承的载荷分布和承载能力有显著影响,最佳凸度控制方程对改进轮毂轴承凸度设计具有重要的指导意义。 关键词:轮毂轴承;有限元;凸度 中图分类号:TH133.3;O242.21 文献标识码:A 文章编号:1000-3762(2005)02-0001-04 Finite E lement Analysis on Crow ning for Automobile H ub Bearings S UN Li-ming1,W ANG Da-li1,ZH AO Bin-hai1,Y ANGJian-hong2,Y AN Bo2,ZH ANG T ian-ping2 (11Luoyang Bearing Research Institute,Luoyang471039,China; 21Wanxiang G roup T echnology Centrue,X iaoshan311215,Chian) Abstract:The crowning of the front hub bearings of Santana car is analyzed by using ANSY S finite element s oftware,and the proper crowning form and optimal crowning match relation between roller and raceway are determined.The optimal crowning control equations of roller and inner raceway is given.The results show that the crowning match relation between roller and raceway has an important in fluence for load distribution and capacity of the bearing,the optimal crowning control equations has mainly guiding meaning to improve crowning design of hub bearing. K ey w ords:hub bearing;finete element;crowning 近些年来,用户对圆锥滚子轴承的寿命提出了更为严格的要求,这不仅涉及到材料、热处理、制造水平、工装设备,而且涉及到轴承的设计,特别是滚子和滚道凸形、凸度量及最佳凸度匹配关系的确定。由于滚子和滚道接触分析属于非静定问题,滚子与滚道接触区的大小、应力、应变及应力和应变的分布状态用赫兹理论求解比较困难。因此,有必要采用现代设计方法,对这些问题进行分析求解。 1 滚子与滚道凸形和凸度量的确定 根据国内外轴承样品的对比分析结果及在滚子与滚道多种设计方案进行分析的基础上,仅对 收稿日期:2004-10-08 作者简介:孙立明,洛阳轴研科技股份有限公司产品开发部副部长,教授级高级工程师。滚子与内圈有凸度的情况进行仿真分析,并提出如下滚子与滚道凸度设计原则,在轻载时,滚子的有效接触长度为滚子长度的60%～70%,重载时,不出现应力集中。在此选择的凸形为修正对数曲线,并对4种情况的凸度匹配关系进行对比分析。所给出的凸度量分别为:滚子和滚道无凸度;滚子凸度2.4μm,内圈滚道凸度5μm,滚子凸度8μm,内圈滚道凸度10μm,滚子凸度15μm,内圈滚道凸度15μm。 2 滚子和滚道凸度有限元模型及仿真分析 在轴承中,由于滚子和滚道的接触特征完全一致,因此用一个滚子和滚道接触的局部模型就能够进行整体的凸度仿真分析。图1给出了有限元分析网格划分模型。 ISS N1000-3762 C N41-1148/TH 轴承 Bearing 2005年第2期 2005,N o.2 1-3