车轮轮辐模具设计及计算机模拟

轮辋与轮辐间焊缝参数对钢制车轮弯曲应力影响的仿真分析作者：刘旺浩单颖春刘献栋来源：《计算机辅助工程》2014年第06期摘要：为考察轮辋与轮辐间焊缝对钢制车轮强度的影响，建立包括该焊缝在内的钢制车轮的有限元模型，分析在弯曲载荷作用下，钢制车轮轮辋与轮辐间的焊脚高度、焊缝截面形状以及焊缝布置位置对车轮应力的影响.仿真结果表明：对于该钢制车轮，轮辋与轮辐间焊脚高度可以由目前的3.5 mm减至2.5 mm，这为焊接工艺参数的调整提供一定参考；焊缝截面边界为直边时焊缝处应力较小；当每段焊缝的一半对着通风孔时焊接区域应力较小.该仿真分析可用于钢制车轮轮辋与轮辐间焊缝结构的优化，并为钢制车轮在弯曲载荷作用下的疲劳寿命估算提供更准确的应力计算结果.关键词：钢制车轮；焊缝参数；弯曲载荷；强度；应力；有限元中图分类号： U463.34； TB115.1文献标志码： B0引言准确获得结构在其工作载荷下的应力状况是估算其疲劳寿命的前提.对弯曲载荷作用下钢制车轮的应力进行仿真计算时，以往学者[15]采用的有限元模型中多忽略轮辐与轮辋间的焊缝结构，将轮辐与轮辋在过盈面处直接绑定在一起.这种简化不仅无法计算焊缝本身的应力，还忽略焊缝对焊接区域、缓冲环等处应力的影响.为得到更接近实际的应力仿真结果，为钢制车轮疲劳寿命预测提供更准确的数据，在钢制车轮三维模型中增加焊缝，分析钢制车轮在弯曲载荷作用下轮辋与轮辐间的不同焊脚高度、焊缝截面形状和焊缝位置等因素对车轮应力的影响，重点分析焊缝对焊接区域附近和危险应力区域——缓冲环上最大应力的影响.1包含焊缝结构的车轮弯曲应力仿真有限元模型模拟车轮在弯曲疲劳试验台上的加载状况，在Abaqus[6]中建立某型钢制车轮的有限元模型.模型包括轮辋、轮辐、连接盘、加载轴和轮辋与轮辐间的焊缝结构.轮辋与轮辐间经过盈装配后端面焊接，轮辐在半径上的过盈量为0.25 mm.轮辐辐底与连接盘、连接盘与加载轴固定连接.按照该型车轮的试验条件，分析时固定轮辋中远离轮辐的端面，在加载轴的端部施加垂直于轴的弯曲载荷F=3 022.4 N.车轮部件和整体有限元模型见图1和2.a）轮辐b）轮辋c）连接盘d）加载轴e）焊缝图 1车轮部件Fig.1Wheel parts图 2整体有限元模型Fig.2Whole finite element model分别定义各结构的材料属性：轮辐与轮辋的材料为车轮钢BG380CL，密度为7.8×10-9t/mm3，弹性模量为2.00×105 MPa，泊松比为0.3.此外，由于分析时考虑材料非线性特性的影响，所以给定轮辋、轮辐材料屈服后的硬化特性.加载轴的材料为40Cr，密度为7.8×10-9t/mm3，弹性模量为2.11×105 MPa，泊松比为0.3.连接盘的材料为45号钢，密度为7.8×10-9 t/mm3，弹性模量为2.06×105 MPa，泊松比为0.3.由于焊缝附近的材料属性难以确定，所以分析中进行简化处理，假设焊缝材料与母材相同，即密度为7.8×10-9 t/mm3，弹性模量为2.00×105 MPa，泊松比为0.3.整个仿真过程包括4个步骤：首先，因在Abaqus中绑定约束必须在初始步中进行设置，故在初始分析步中将加载轴与连接盘、连接盘与轮辐、焊缝与轮辋间的连接面设置为绑定约束，即固定连接；然后，在第1个分析步中设置轮辐与轮辋之间为过盈接触，摩擦因数设为0.15，即可获得轮辋与轮辐间的过盈应力；在第2个分析步中设置轮辐与焊缝间的接触为切向“粗糙”即切向无滑移，法向接触属性为“硬接触”且接触后不分开，从而通过该分析步建立焊缝结构与轮辐间的连接关系，保证焊缝与轮辐间在切向与法向均无相对运动；在第3个分析步中定义弯曲载荷，将其施加在加载轴的端部，从而获得考虑焊缝结构以及过盈应力影响时车轮在弯曲载荷作用下的应力分布.2不同焊脚高度的影响轮辋与轮辐间焊脚高度的大小不仅影响焊接区域的应力，而且影响车轮焊接的效率和焊缝材料的用量，直接影响产品的加工成本.为研究焊脚高度的影响，在车轮仿真模型中分别建立焊脚高度为3.5，3.0，2.5，2.0和1.5 mm角焊缝[7]的三维模型.目前该型车轮中焊缝的焊脚高度为3.5 mm，模型中焊缝及其焊脚高度见图3.为建模方便并减少应力集中的影响，角焊缝采用整圈连续焊缝.焊缝处的总体网格为0.5 mm，单元选择8节点六面体单元中的C3D8R.在弯曲载荷作用下，轮辐上的应力通常大于轮辋上的应力，故在此只给出采用不同焊脚高度的焊缝时，焊缝结构和轮辐中焊接区域附近的最大应力，具体的应力计算结果见表1.a）b）图 3模型中焊缝及其焊脚高度Fig.3Weld seam of model and its fillet height表 1不同焊脚高度的焊缝对应的应力计算结果Tab.1Calculation results of weld seam stress under different fillet height 焊脚高度/mm3.53.02.52.01.5焊缝应力/MPa200208203270261轮辐上焊接区域应力/MPa231228224219217由表1可知：焊脚高度在2.5～3.5 mm时，焊缝上的最大应力和轮辐上焊接区域的最大应力变化不大；当焊脚高度为2.0 mm时，焊缝上的最大应力比焊脚高度为3.5 mm时增长35%；当焊脚高度为1.5 mm时，焊缝上的最大应力比焊脚高度为3.5 mm时增长30.5%.因此，当焊脚高度小于2.5 mm时，焊缝上的最大应力增大很多，容易引起焊缝的疲劳破坏，而轮辐上焊缝区域附近的最大应力降低不明显，故轮辋与轮辐间的焊缝的焊脚高度不应低于2.5 mm.根据《钢结构设计规范》[8]规定：角焊缝的焊脚尺寸不得小于1.5t，其中t为较厚焊件厚度，mm.该钢制车轮中厚度较大组件轮辐的厚度为4.25 mm，因此，最小焊脚高度应取为1.5×4.25=3.09 mm.我国的国家标准对角焊缝的最小焊脚尺寸和焊缝强度的规定偏于保守，为减小焊脚高度提供可能.[9]但是，由于本文仿真计算时，焊接区域附近的材料属性设定为与母材相同，因此会带来仿真结果的偏差.综上，为保证车轮的疲劳寿命，还需相应的试验验证焊缝采用2.5 mm的焊脚高度对于该型车轮结构是否安全.3不同焊缝截面形状的影响参考实际车轮产品，对于不同类型的车轮，轮辋与轮辐间焊缝的截面形状有所区别，为研究不同焊缝截面形状对车轮应力的影响，分别研究3种焊缝截面形状下车轮受弯曲载荷时的应力变化情况.其焊缝的焊脚高度均为3.5 mm，截面边界分别为直边、凸形和凹形，见图4.a）直边b）凸形c）凹形图 4不同截面形状的角焊缝Fig.4Fillet weld seams with different cross section shapes对各种焊缝截面结构，均采用0.5 mm的总体网格.直边角焊缝的结构相对简单，采用8节点六面体单元中的C3D8R进行离散；凸形和凹形角焊缝，采用带有中间节点的10节点四面体单元中的C3D10进行离散.不同截面形状的焊缝对应的应力计算结果见表2.表 2不同截面形状的焊缝对应的应力计算结果Tab.2Calculation results of weld seam stress underdifferent cross section shapesMPa焊缝截面形状直边凸形凹形焊缝应力200258266焊接区域应力231241238由表2可知：不同焊缝截面形状对轮辋或轮辐上焊接区域附近的应力影响不大，但对焊缝结构本身的应力影响较大：当采用凸形焊缝时，焊缝上的最大应力比采用直边焊缝时增长29%；当采用凹形焊缝时，焊缝上的最大应力比采用直边焊缝时增长33%；截面边界采用直边时焊缝处应力较小.4不同焊缝位置的影响该型车轮轮辋与轮辐之间的焊缝并非整圈焊缝，而是采用4段85 mm的断开焊缝.目前在实际生产中，均没有考虑4段焊缝与轮辐通风孔之间的相对位置关系对车轮应力的影响，即焊缝与通风孔之间的位置关系是随机的.本节研究焊缝与通风孔之间处于不同相对位置时车轮应力的变化情况，分析3种不同的焊缝位置，见图5.不同位置的焊缝对应的应力计算结果见表3.由表3可知：焊缝位置一半对着通风孔时比处于正对通风孔时，轮辐上焊接区域的最大应力下降0.8%，焊缝上的最大应力下降6.3%；焊缝一半对着通风孔时比处于两通风孔之间时，轮辐上焊接区域的最大应力下降10.8%，焊缝上的最大应力下降2%.因此，焊接时使焊缝加工的位置一半对着通风孔，对于降低焊缝的应力和车轮焊接区域附近的应力均比较有利，可作为实际生产的依据.a）正对通风孔b）一半对着通风孔c）两通风孔之间图 5焊缝相对于轮辐上的通风孔的不同位置Fig.5Different positions of weld seams relative to vent表 3不同位置的焊缝对应的应力计算结果Tab.3Calculation results of weld seam stress underdifferent weld positionsMPa焊缝位置正对通风孔一半对着通风孔两通风孔之间焊缝应力205192196焊接区域应力2662642965焊缝对焊接区域和缓冲环上最大应力的影响当不考虑焊缝结构时，车轮模型中轮辋与轮辐的过盈接触面被简化为固定连接，即难以在一次仿真中既考虑过盈应力又考虑弯曲载荷产生的应力，导致应力计算结果产生较大的偏差.在此，分析是否考虑焊缝结构对车轮不同位置应力的影响.其中，不考虑焊缝结构的有限元模型见文献[10]，考虑焊缝结构的有限元模型中焊缝采用图5b的位置.仿真计算结果见表4.表 4无焊缝与有焊缝时对应的应力计算结果Tab.4Stress calculation results with or withoutweld seamMPa应力位置无焊缝有焊缝轮辐上焊接区域213264缓冲环324322由表4可知：考虑焊缝时比不考虑焊缝时轮辐上焊接区域的最大应力增长23.9%，而轮辐缓冲环上的最大应力下降0.6%，所以焊缝对焊接区域的最大应力影响很大，而对缓冲环的最大应力影响不大.虽然仿真结果中焊缝区域的最大应力比缓冲环上的最大应力小58 MPa，但此处的应力已经远超过该材料的屈服极限；另外，由于焊接过程往往导致焊接区域附近材料疲劳性能显著下降，因此考虑焊缝结构对焊接区域应力的影响十分必要.6结论考虑焊缝结构的影响，分析钢制车轮在弯曲载荷作用下，轮辋与轮辐间焊缝的不同焊脚高度、截面形状和不同位置对车轮应力的影响，并分析焊缝对焊接区域附近和缓冲环上最大应力的影响.通过仿真计算，得到如下结论：1）轮辋与轮辐间焊缝的焊脚高度存在最优值：对于该型车轮，仿真结果表明轮辋与轮辐间最佳焊脚高度约为2.5 mm.2）当焊缝截面边界采用直边时焊缝处应力较小.3）该型车轮采用4段焊缝连接轮辋与轮辐，其焊缝与轮辐通风孔的最佳相对位置见图5b，即一半对着通风孔.4）焊缝对焊接区域的最大应力影响很大，而对弯曲载荷作用下车轮中应力最危险区域——缓冲环上最大应力的影响可以忽略.参考文献：[1]王霄锋，梁昭，张小格. 基于动态弯曲疲劳试验的汽车车轮有限元分析[J]. 拖拉机与农用运输车， 2007， 34（1）： 4547.WANG Xiaofeng， LIANG Zhao， ZHANG Xiaoge. Finite element analysis of wheel based on wheel dynamic bending fatigue test[J]. Tractor & Farm Transporter， 2007， 34（1）： 4547.[2]闫胜昝，童水光，张响，等. 汽车车轮弯曲疲劳试验分析研究[J]. 机械强度， 2008，30（4）： 687691.YAN Shengzan， TONG Shuiguang， ZHANG Xiang， et al. Analysis study on bending fatigue test of automobile wheels[J]. J Mech Strength， 2008， 30（4）： 687691.[3]韩兵，朱茂桃，张永建. 铝合金车轮动态弯曲疲劳寿命预测[J]. 农业机械学报， 2008，39（5）： 196210.HAN Bing， ZHU Maotao， ZHANG Yongjian. Dynamic bending fatigue life prediction of aluminum alloy wheel [J]. Trans Chin Soc Agric Machinery， 2008， 39（5）： 196210.[4]王成龙，余光伟，夏复兴. CAE在提高轿车钢圈强度的方法研究中的应用[J]. 上海大学学报：自然科学版， 2004， 10（1）： 1316.WANG Chenglong， YU Guangwei， XIA Fuxing. Application of CAE in enhancing strength of steel rings for automobiles[J]. J Shanghai Univ： Nat Sci， 2004， 10（1）： 1316.[5]郝琪，蔡芳. 钢制车轮弯曲试验多轴疲劳寿命预测研究[J]. 汽车技术， 2011（2）：4750.HAO Qi， CAI Fang. The study on steel wheel multiaxial fatigue life prediction of bendingtest[J]. Automobile Technol， 2011（2）： 4750.[6]石亦平，周玉蓉. Abaqus有限元分析实例详解[M]. 北京：机械工业出版社， 2006.[7]邹正刚. 关于角焊缝建模问题的探讨[C]// 安世亚太2006年用户年会论文集. 上海， 2006.[8]GB 50017—2003钢结构设计规范[S].[9]刘大林. 角焊缝的设计：世界规程比较[J]. 低温建筑技术， 2007（4）： 4143.LIU Dalin. Design of fillet weld： a review of international codes[J]. Low Temperature Architecture Technol， 2007（4）： 4143.[10]王海霞，刘献栋，单颖春，等. 考虑材料非线性及螺栓预紧力的汽车钢制车轮弯曲强度分析[J]. 汽车工程学报， 2012， 2（2）： 134138.WANG Haixia ， LIU Xiandong， SHAN Yingchun， et al. Bending strength analysis of steel wheel considering the material nonlinearity and bolt pretension[J]. Chin J Automotive Eng， 2012，2（2）： 134138.（编辑武晓英）。

毕业设计（论文）题目：基于UG的轮胎模具设计院 (系)：机电工程系专业：机械制造与自动化姓名：学号：指导教师：二〇一一年十一月二十日毕业设计（论文）任务书毕业设计(论文)进度计划表本表作评定学生平时成绩的依据之一模具CAD/CAM技术是先进制造技术的基础和重要组成部分,本文以高端的CAD/CAM集成系统UG软件作为支撑环境,根据轮胎设计的二维图样,实现了轮胎模具基模胎面及花纹的精确三维造型和数控加工程序编制。

使模具生产实现高精度,高效率和高度自动化。

阐述了UG环境下的轮胎模具三维造型方法、数控程序编制的工艺流程及制定用户化加工模板的重要性。

关键词：UG模具设计轮胎花纹轮胎造型Mold CAD/CAM technology is the basic and important part of advanced manufacturing technology. By adopting a high terminal CAD/CAM integrated system UG sobtware as a platform. Base on the 2D drawing which provided by consumer, the article realized the procedure how to set up a precise 3D tire mold master model , both for tire top surface and tread groove, and how to make digital controll processing programs. numerical manufacturing process of tire mold steel segment is carried out. The article also presents the method of building tire mold 3D models, NC programming process and formulation of the importance of user processing template.KEY WORD ：The UG mold design Tire tread Tire modeling目录第一章绪言 (1)第一节模具CAD/CAM技术 (1)第二节CAD/CAM技术在模具行业中的应用 (1)第二章UG (1)第一节UG的功能 (1)第二节UG的技术特性 (2)第三节UG建模的优益 (3)第三章轮胎的构造和分类 (5)第一节轮胎的构造 (5)第二节轮胎的分类 (5)第四章轮胎磨具的加工 (8)第一节轮胎的基础建模 (8)第二节轮胎的实体建模 (10)第三节轮胎模具花纹快的加工 (12)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (1)第一章绪言第一节模具CAD/CAM技术模具在工业生产中有着重要的地位，它是国民经济的基础工业。

《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的飞速发展，铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性及良好的铸造性能等特点，正被广泛应用在各类汽车中。

因此，铝合金车轮的性能、可靠性及寿命成为研究者们关注的重点。

而双轴疲劳试验作为一种有效评估车轮力学性能的方法，具有显著的研究价值。

鉴于此，本文以铝合金车轮为研究对象，开展双轴疲劳试验的数值模拟研究。

通过该方法，不仅可以有效地模拟真实工况下的车轮运行情况，而且能更加深入地理解和掌握车轮在各种工况下的疲劳性能。

二、铝合金车轮的特性和应用铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀性等特性，被广泛应用于现代汽车制造中。

其独特的物理和化学性质使得它成为汽车零部件制造的理想材料。

然而，由于使用环境复杂多变，铝合金车轮在长期使用过程中可能会产生疲劳损伤，甚至出现断裂等严重问题。

因此，对铝合金车轮的疲劳性能进行深入研究，对于提高其使用寿命和保证行车安全具有重要意义。

三、双轴疲劳试验及其数值模拟方法双轴疲劳试验是一种通过模拟车轮在实际行驶过程中所受的力，来评估车轮力学性能的试验方法。

这种方法能够真实地反映车轮在各种工况下的工作状态，包括纵向和横向的应力、应变等。

而数值模拟则可以通过建立精确的数学模型，对双轴疲劳试验进行模拟和预测。

本文采用有限元法进行数值模拟。

首先，根据铝合金车轮的实际尺寸和结构，建立精确的三维模型。

然后，通过设定合理的材料属性、边界条件和载荷条件，对模型进行网格划分和求解。

最后，通过后处理程序对结果进行分析和可视化，从而得到车轮在双轴疲劳试验中的应力、应变等数据。

四、铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究在本研究中，我们通过数值模拟的方法，对铝合金车轮进行了双轴疲劳试验的模拟。

我们首先设定了多种不同的工况，包括不同的载荷、速度和温度等条件。

然后，通过有限元法对这些工况下的车轮进行了详细的模拟和分析。

我们的研究结果显示，铝合金车轮在双轴疲劳试验中，其应力、应变等数据呈现出明显的规律性。

带轮铸造工艺设计及数值模拟吴军;张剑慈【摘要】介绍了灰铸铁皮带轮的铸造工艺设计,铸件质量约23.89kg,材料牌号为HT200.运用ProCAST软件对皮带轮凝固过程进行了数值模拟,分析了该工艺产生缺陷的部位和原因,提出了后处理方法.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P112-113)【关键词】空气压缩机;ProCAST;数值模拟;铸造【作者】吴军;张剑慈【作者单位】衢州学院机械工程学院,浙江衢州324000;衢州学院机械工程学院,浙江衢州324000【正文语种】中文【中图分类】TH4570 引言空气压缩机广泛应用于机械、矿山、建筑、医疗等领域，是不少企业的机械动力装备之一。

带轮作为活塞式空气压缩压机中的关键零件，主要承担了活塞驱动任务，其质量完全取决于该零件的制造工艺。

为此，研究分析压缩机带轮的制造工艺是十分必要的。

V0.17/7型活塞式空气压缩机带轮尺寸为φ450 mm×40 mm，质量为23.89 kg，材料为HT200。

其三维模型如图1所示。

1 铸造工艺设计1.1 铸造工艺方案确定传统带轮铸造工艺方案一般采用砂型重力铸造。

此类铸造方法生产效率低，产品致密性低，表面粗糙度高。

为提升铸件质量和生产效率，本带轮将采用低压铸造。

综合考虑铸件形状及受力情况、造型工艺和后期加工，确定出其浇注位置及分型面。

浇注时皮带轮水平放置，分型面选在铸件顶部，金属液从铸件底部引入型腔，造型材料为树脂型砂，浇注温度1 250℃。

图1 带轮三维模型图1.2 浇注系统设计灰铁件铸造性能好，选用封闭、底注式浇注系统。

因是一般低压砂型铸件，各组元截面比例大体为F直∶F横∶F内=1.15∶1.1∶1。

根据Osann公式计算出铸件浇注系统最小横截面面积 F 内=8 cm2，因此确定出 F 直=13.6 cm2、F 横=12cm2。

采用简易浇注系统，1个直浇道、1个横浇道、1个内浇道。

车轮轮辐自动化生产线探讨1. 研究背景与意义- 介绍车轮轮辐自动化生产线的背景和发展历程- 分析自动化生产线的优势，探讨其在提高工作效率、降低生产成本等方面的作用2. 车轮轮辐自动化生产线的技术实现- 介绍车轮轮辐自动化生产线的工作流程和主要设备- 探讨自动化生产线的技术实现，如何提高生产效率并降低错误率3. 自动化生产线与传统生产线的比较分析- 比较自动化生产线和传统生产线的优缺点- 探讨自动化生产线的发展前景，是否会取代传统生产线4. 自动化生产线的管理与维护- 介绍自动化生产线的日常管理方法和维护技术- 分析自动化生产线所面临的问题和挑战，如何保障生产线的稳定运行5. 结论与展望- 结合前面章节的分析，总结车轮轮辐自动化生产线的优势和作用- 展望自动化技术在未来的发展，预测在汽车行业中自动化生产线的应用前景和趋势。

第一章：研究背景与意义车轮轮辐自动化生产线已经成为现代汽车生产行业中不可或缺的重要环节，它不仅可以提高工作效率，降低生产成本，还可以提高产品质量和生产线安全性。

本章将从以下几个方面展开论述。

1.1 车轮轮辐自动化生产线的背景和发展历程随着汽车行业不断发展壮大，人们对汽车的品质要求也越来越高，车轮轮辐作为汽车的重要组成部分，其生产质量高低直接关系到汽车的质量。

传统的车轮轮辐生产线采用的是人工操作，生产率低、错漏率高，难以满足现代化的汽车生产需求。

为此，借鉴国外的自动化生产线技术，国内企业开始积极引进和研发车轮轮辐自动化生产线，其生产效率和生产质量大为提高。

1.2 自动化生产线的优势自动化生产线是一种具有高度智能化程度的现代化生产方式，通过自动化、数字化、网络化等技术手段实现生产过程的高效、安全、稳定及质量的控制。

与传统生产方式相比，自动化生产线具有以下几个特点：（1）工作效率高。

生产通过数控设备和自动化机器人等自动化设备完成，机器人快速准确完成工作而且操作精准，不仅可以大大提高生产效率，而且减少操作偏差，提高生产质量。

毕业论文课题名称基于UG的轮盘三维建模及仿真加工分院/专业机械工程学院/数控班级学号学生姓名指导教师：2013年6月1日┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要UG是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。

它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。

UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。

本文使用UG软件的建模模块完成产品的三维造型设计，并使用UG的制造模块对其进行了数控模拟加工并生成程序。

关键词：UG 造型设计模拟加工自动编程┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊AbstractUG is an interactive CAD/CAM (computer aided design and computer aided manufacturing) system, it is powerful, can easily construct various complex entity and modeling. It is at the beginning of the birth is mainly based on the workstation, but with the rapid growth in the development of PC hardware and individual users, its application in PC has achieved rapid growth, has become a mainstream application of three-dimensional design of mold industry.The goal of UG is to use mathematical technology, namely the local adaptive mesh refinement, multigrid and parallel computing, provide a flexible and reusable software base for solving complicated practical problems.Model module using UG software complete the 3D product modeling design, Manufacture module and UG for NC simulation machining and production procedure of.Keywords:UG design Machining simulation automatic programming┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第1章绪论 (1)1.1 CAD/CAM与数字化制造 (1)1.2 CAD/CAM系统的功能使用方法及应用过程 (1)第2章基于UG的三维造型设计 (4)2.1 几何造型技术 (4)2.2 结构形状分析与造型思路 (6)2.3 轮盘的三维建模造型设计 (7)第3章轮盘的数控仿真加工 (12)3.1工艺方案分析 (12)3.2仿真加工 (14)3.3生成NC文件 (17)致谢 (19)参考文献 (20)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第1章绪论1.1 CAD/CAM与数字化制造CAD/CAM（计算机辅助设计及制造）与PDM（产品数据管理）构成了一个现代制造型企业计算机应用的主干。

《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，车轮作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到汽车的安全性和舒适性。

铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，在汽车制造领域得到了广泛应用。

然而，铝合金车轮在使用过程中会受到复杂的应力作用，特别是双轴疲劳试验中的性能表现尤为关键。

因此，本文通过数值模拟的方法对铝合金车轮双轴疲劳试验进行了深入研究。

二、铝合金车轮材料与结构特点铝合金车轮具有轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，其材料主要由铝、铜、镁等元素组成。

在结构上，铝合金车轮通常采用铸造或锻造工艺制成，具有较高的强度和韧性。

此外，铝合金车轮的表面处理技术也日益成熟，如喷涂、电镀等工艺，提高了车轮的耐腐蚀性和美观度。

三、双轴疲劳试验原理及方法双轴疲劳试验是一种模拟实际行驶过程中车轮所受应力情况的试验方法。

该方法通过施加交替的弯曲和扭转力矩，使车轮在两个相互垂直的轴向上产生交变应力。

通过对车轮在试验过程中的应变、应力及疲劳寿命等数据进行监测和分析，可以评估车轮的抗疲劳性能。

四、数值模拟方法及模型建立本文采用有限元分析方法对铝合金车轮双轴疲劳试验进行数值模拟。

首先，根据实际车轮的几何尺寸和材料属性建立有限元模型。

其次，根据双轴疲劳试验的加载条件和边界条件，设置有限元模型的载荷和约束。

最后，通过求解有限元模型，得到车轮在双轴疲劳试验过程中的应力、应变及疲劳寿命等数据。

五、模拟结果分析通过对铝合金车轮双轴疲劳试验的数值模拟，我们得到了以下结果：1. 应力分布：在双轴疲劳试验过程中，车轮的应力分布呈现不均匀性，主要集中在轮辐和轮辋的连接处以及轮辐的弯曲部位。

2. 疲劳寿命：根据数值模拟结果，铝合金车轮在双轴疲劳试验中的疲劳寿命与实际使用情况相符，验证了数值模拟方法的可靠性。

3. 影响因素：通过对不同参数的模拟分析，我们发现材料属性、结构尺寸、加载条件等因素对铝合金车轮的双轴疲劳性能具有显著影响。

汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟汽车齿轮是汽车传动系统中的重要零部件之一。

为了保证汽车齿轮的高精度和长寿命，汽车齿轮生产过程中需要使用冷挤压模具。

由于模具在使用过程中会受到热胀冷缩等因素的影响，模具的尺寸大小也会有所变化。

因此，对汽车齿轮冷挤压模具的尺寸进行适当的补偿是非常必要的。

汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟是一种有效的方法，通过对模具的尺寸大小进行数值模拟，可以准确地预测模具的尺寸变化规律，为模具制造和使用提供重要的技术支持。

首先，需要根据汽车齿轮的要求，确定相应的模具尺寸。

模具尺寸的确定需要考虑到齿轮的模型、材料、加工工艺等因素。

然后，将模具的CAD图纸导入到数值模拟软件中，进行尺寸补偿数值模拟。

在数值模拟的过程中，需要考虑到模具的材料、尺寸、温度等因素。

通过建立数值模型，将各种因素考虑进去，可以准确地预测模具的尺寸变化规律。

通过对数值模拟结果的分析，可以得出补偿数值，进一步优化模具的设计。

在进行数值模拟时，需要注意以下几个方面：1. 模具的材料选择要考虑到热膨胀系数及其变化规律，避免误差；2. 温度的选择要与加工工艺相符合，避免误差；3. 模具的尺寸及其变化规律要与实际情况相符合，避免误差；4. 在分析模具尺寸的变化规律时，需要对模具的各个部分进行分析，避免遗漏。

总之，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟是一项非常重要的工作。

通过科学的方法进行模拟分析，可以准确地预测模具的尺寸变化规律，并为模具的制造和使用提供科学的依据，从而保证汽车齿轮的高精度和长寿命。

在实际应用中，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟不仅可以确保汽车齿轮质量，还可以减少生产成本和生产周期。

传统的模具设计需要通过反复试验来优化模具的设计，费时费力，而采用数值模拟方法则可以提高优化效率，节省成本和时间。

此外，汽车齿轮冷挤压模具尺寸补偿数值模拟还可以帮助制造商掌握模具的使用寿命和替换周期。

通过对模具的使用寿命进行预测，制造商可以在适当的时间进行检修或更换模具，避免使用过期模具带来的事故风险，确保生产过程的安全性和稳定性。

10.16638/ki.1671-7988.2021.012.027基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析胡裕超，杨辉（桂林理工大学机械与控制工程学院，广西桂林541006）摘要：轮毂是汽车运行时的主要承载部件，对于汽车安全行驶和可靠运行起着重要作用。

特别对于设计者而言，其各方面的性能都应得到重视。

文章以家用汽车轮胎的轮毂（18×7.5J）为研究对象，利用通用设计软件SolidWorks 建立轮毂仿真模型，而后将轮毂仿真模型导入ANSYS19.2中的geometry模块中进行分析，并且参考国标，在材料库输入铝合金A356的相关参数，得到铝合金A356的S-N曲线，最后求解得到轮毂在周期性弯曲载荷下的安全系数和使用寿命分布云图，根据以上仿真结果，判断轮毂是否符合使用要求，对设计人员具有指导作用。

关键词：轮毂；铝合金；弯曲疲劳；ANSYS workbench中图分类号：U463.343 文献标志码：A 文章编号：1671-7988(2021)12-90-03Bending Fatigue Analysis of Wheel Hub Based on ANSYS WorkbenchHU Yuchao, YANG Hui( College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541006 )Abstract: As an important part of the car wheel, the wheel hub has a significant impact on the safety and reliability of the car. Especially for designers, all aspects of its performance should be paid attention to. This paper takes the wheel hub (18×7.5J ) of the family car tire as the research object, establishes the 3D model of the wheel hub through the 3D software SolidWorks, imports it into the simulation software for simulation analysis, and establishes the fatigue life curve (S-N curve) of aluminum alloy (A356), through the analysis to obtain the safety factor and fatigue life cloud diagram of the hub, according to the above simulation results, determine whether the hub meets the requirements of use, which has a guiding role for the designer. Keywords: Wheel hub; Aluminum alloy; Bending fatigue; ANSYS workbenchCLC NO.: U463.343 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-90-03引言传统的轮毂设计必须要通过实验法测定轮毂的各项结构性能以及疲劳使用寿命，极其耗费成本[1]。

车轮模态及频响分析和试验检测方法研究李雪貂;廖放心;胡飞【摘要】车轮是汽车重要的零部件之一,尤其是在高速行驶状态下,车轮的振动特性决定着车轮行驶和制动时的振动和噪声性能,对汽车的操作稳定性、行驶的安全性、乘坐的舒适性有较大的影响.本文主要研究乘用车钢制车轮模态及频响分析和试验检测方法,以ABAQUS有限元分析软件为平台,建立车轮模型进行模态和频响仿真分析,然后通过OROS公司的激振、振动测量与分析系统进行车轮的模态试验,通过对比分析与试验数据,确定分析精度.为主机厂提供模态分析报告,协助其提高整车NVH性能.【期刊名称】《汽车科技》【年(卷),期】2019(000)004【总页数】6页(P76-81)【关键词】模态;固有频率;频响【作者】李雪貂;廖放心;胡飞【作者单位】东风汽车零部件(集团)有限公司,十堰442002;东风汽车车轮有限公司,十堰442000;东风汽车车轮有限公司,十堰442000【正文语种】中文【中图分类】U436.34随着人们生活水平的不断提高，人们对汽车综合性能的要求也日益提高。

其中减轻振动强度，降低噪声，是提高乘车舒适性的重要内容之一，并且有越来越重视的趋势。

而模态分析和试验是其中最重要的技术之一，通过模态分析和试验，得到产品结构的模态参数，可以为结构设计部门提供结构动态基本参数，进行结构系统的振动特性分析、结构动力特性优化设计和修改。

正是由于模态分析和试验技术巨大的工程实用价值，使其成为振动理论解决工程问题最重要、应用最广泛的技术手段[4][5] 而车轮是汽车重要的零部件之一，一方面要避免其固有频率与其他系统共振引起的失效和乘车舒适性差的问题，另一方面尤其是在高速行驶状态下，来自路面的激励会引起车轮结构的强迫振动，从市场反馈来看，车轮的失效模式基本都是疲劳损坏。

由于疲劳损坏主要是载荷的累积效应而产生的，所以，即使来自路面的激励不大，但当波动的次数累积到某一个固定值，也会造成材料的永久变形和疲劳裂纹，继而导致永久失效。

在车辆操纵动力学模型中轮胎模型的研究一、轮胎力学特性和建模的研究历史与现状轮胎动态特性的研究可以追溯到上个世纪三十年代，Bradly和Allen（1931）为了研究汽车的动态特性，开始涉及到轮胎的动态特性。

接着又有很多科学家致力于轮胎动态特性的研究，德国的Fromm（1941）对轮胎结构进行了简化，推导出了描述轮胎侧偏特性的简单理论模型，第一次对轮胎的侧偏特性进行了理论研究。

Fiala（1954）在弹性“梁”模型的基础上，建立了侧向力，回正力矩与侧偏角和外倾角的关系。

在以后的几十年中，Fiala的理论模型得到了进一步的研究和改进。

Frank（1965）在Fiala理论模型的基础上，把胎体看作一个受弯曲的梁，研究了胎体弯曲对轮胎特性的影响。

从六十年代开始，Pacejka将胎体的变形简化为受拉的“弦”，对轮胎的静态和动态特性进行了大量的理论和试验研究。

并在后来（1989，1991）对模型进行了进一步的改进和发展，形成了著名的“Magic Formula”模型。

Sharp（1986）提出了轮辐式轮胎模型，将轮胎看作完全由相同的径向轮辐组成，这些轮辐与轮毂连接在一起，而且具有弹性。

轮辐的周期性变化会导致迟滞损失。

建立了与实际相当吻合的轮胎模型。

九十年代初，随着汽车先进底盘控制技术，虚拟原型设计以及计算机辅助工程等先进技术的飞速发展，轮胎的动态力学特性研究受到了广泛的重视。

有很多科学家致力于动态特性的研究，也得到了飞速的发展。

我国郭孔辉教授领导的科研小组二十几年来一直致力于轮胎力学特性的理论和试验研究，自行开发了具有多种功能的轮胎力学特性试验台，并利用该试验台在试验研究和理论研究上取得了重大突破。

郭孔辉教授(1986)建立了具有任意印迹压力分布的轮船侧偏特性简化理论模型。

并在该模型基础上先后推导出了纵滑侧偏特性简化理论模刑(1986)，用于汽车转向，制动与驱动动态仿真的统一模型（1986），并在大量试验和理论研究的基础上提出了一种适用于较大载荷和侧偏角变化范围的轮胎侧偏特性半经验模型（1986)。

汽车车轮动态弯曲疲劳试验的有限元模拟本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！汽车车轮是汽车的重要组成部分，承受了来自汽车的全部重量，它的可靠性直接影响汽车的安全行驶以及人的生命安全。

为了保证它的安全，国家对它出厂前需要通过的试验进行了规定，分别为动态弯曲疲劳试验、动态径向疲劳试验和冲击试验。

做这些试验需要轮毂产品和专用设备，增加了成本，同时还延长了产品的设计周期。

近年来，随着NX NASTRAN,ANSYS 等分析软件的发展、应用，通过计算机技术来模拟上述三个实验，将模拟分析结果作为设计的初始条件，可降低设计周期和实验成本，深受汽车企业欢迎。

车轮主要是由轮毂和轮胎组成的，而动态弯曲疲劳试验中只对轮毂进行了考察。

动态弯曲疲劳试验模拟了汽车行驶过程中受到弯曲力矩的情况，并且轮毂发生疲劳破坏的最主要原因就是弯曲疲劳，因此对它的研究显得尤为重要。

1 轮毂的三维建模轮毂主要是由轮辋和轮辐组成的，轮辋是轮毂上与轮胎接触的部分，文献[1]对它的尺寸做了规定，轮辐是与车轴实施安装连接，支撑轮辋的车轮部分。

轮辐部分是影响轮毂重量和强度的重要部分，它的尺寸和形状没有统一的标准。

轮辐的设计主要是从轮板数量和轮辐形状两个方面考虑，在设计中辐板数量影响轮毂的外观、强度、通风性、加工难易等，常用的有五辐、七辐、八辐、十辐等，而轮辐形状有星型、Y 型、V 型等。

2 动态弯曲疲劳试验根据国家标准，试验时轮毂承受一个与之相对旋转的弯矩。

本文采用轮毂旋转加载方式如图 2 所示，为了对车轮施加弯矩，以规定的m 到m距离(力臂)处施加一个平行于车轮安装面的力。

本文选用的力臂长L 为m，确定应力最大位置时是让轮毂在一固定不动的弯矩下旋转，从而找出轮毂旋转过程中应力最大的位置，然后以此位置的载荷和约束为基础进行疲劳分析。

3 弯曲疲劳试验有限元模拟最大应力位置的确定依据动态弯曲疲劳试验的要求，如图 2 所示，轮毂被紧固在试验装置的面上，装置上的夹具夹紧轮毂的轮缘，所以在对轮毂施加约束时，应在轴一侧轮辋外缘处施加固定约束，以此来固定它的 6 个自由度。