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（华北电力大学,河北 保定 071003）
摘 要：文章根据尺寸、造型、结构等因素要求,用AutoCAD 创建轮毂二维尺寸图,用CATIA 创建三维模型图；然后结合故障诊断观念,对整车轮毂用UG 进行受力分析与动态弯曲疲劳实验,以检验产品是否合格,明确裂痕是判断产品不合格的基本准则.
关键词：轮毂；造型设计；受力分析
中图分类号：TG146 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）19-0030-03
1. 轮毂概述
磨损或损坏的轮毂轴承或轮毂单元会使车辆在行驶的路途中发生不合适宜的且成本较高的失效,因此为避免这样的情况发生,轮毂在进行结构设计时要考虑多方面的因素,冲击强度与疲劳强度要达到规定的标准要求.
2. 轮毂设计
轮毂最需要具有耐磨损、抗冲击、抗疲劳的特性.主要从材质和造型构思两方面考虑.
材质：耐磨损主要从轮毂制作使用的材料来确定,不同材质的轮毂耐磨损的程度不一样.此款轮毂材质选用铝合金,铝合金轮毂以铝为基本材料,适当加入锰、镁、铬、钛等金属元素而成,耐磨性能好.且铝合金具有三大特性：（1）安全.铝合金的导热系数是钢的3倍,散热效果非常好,可增强制动性能,减少故障发生率,延长发动机寿命,提高轿车高速行驶的安全性能；（2）节能.铝合金轮毂的重量轻,高速转动变形小,惯性阻力小,有利于提高汽车直线行驶的性能,减轻轮胎滚动产生的阻力,从而减少油耗,节省能源；（3）舒适.铝合金轮毂汽车一般情况下采用缓冲和吸震性能强于普通轮胎的扁平轮胎,这样汽车在不平坦的道路上高速行驶时,舒适性会提高,平稳性变好.由此,铝合金是制作轮毂的首选材质.
造型构思：造型创造之初本着体现速度、热烈、论文范文、稳重、坚固的感觉,同时结合自己的审美趣味与软件掌握基本技能,设计出一款简单大气而又轻盈美观实用的轮毂造型.
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：
3. 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.
3.1 铝合金车轮13°冲击过程铝合金车轮13°冲击过程如下：
3.1.1 试验项目准备冲击试验开始.
3.1.2 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：
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3.1.3 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.
3.1.4 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.
3.1.5 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.
3.1.6 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.
3.1.7 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.
3.1.8 13°冲击模拟结果
1.3°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.
3.2 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：
3.2.1 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：
对车轮施加弯矩,在规定的0.5～1.04m距离处加个平行于车轮安装面的力.
试验弯矩按下式计算：
M等于（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.
3.2.2 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.
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作者简介：康辉（1964-）,男,河北保定人,华北电力大学机械工程系工业设计教研室副教授； 刘真（1987-）,女,山东潍坊人,华北电力大学研究生,硕士,研究方向：计算机辅助工业设计.
（责任编辑：王书柏）
总结：本论文为您写轮毂车轮毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
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