基于ANSYS的轿车车轮结构分析与优化.pdf

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1、第29卷第3期2016年5月机电产品开笈与钏薪1)evelopmenl＆InnovationofMachinery＆Elel’tricalPn．tm’IsV01．29，No．3May．．2016文章编号：1002—6673(2016)03—084—03基于ANSYS的轿车车轮结构分析与优化高川(沈阳汽_车工业学院，辽宁沈阳110015)摘要：车轮是汽车的一个重要部件。合理的车轮结构不但关系着汽车行驶的安全和舒适性，更应该具有力学性能好，材料并·I用率高，重量轻等特性，以满足现代汽车节能降耗的要求和轻量化的趋势。论文以轿车的车轮为研究对象，通过参数

2、化设计找出影响车轮质量的主要尺寸参数，利用AN—SYS对车轮结构进行强度分析并对主要参数进行轻量化优化。计算过程和结果表明了方法的可行性和有效性。关键词：车轮；有限元；ANSYS；轻量化中图分类号：THl2文献标识码：Adoi：lO．3969／i．issn．1002—6673．2016．03．029FiniteElementAnalysisandStructuralOptimizationofAutomotiveW．1IeelBasedonANSYSGA0CAu册(ShenyangAutomobileIndustryCoUege，Shenyang

3、Liaoning110015，China)Abstract：Asaimportantpartofthecar，wheelshouldhavegoodperformance，suchas：mechanicalproperties，materialutilizationandlightweighttOimprovethesafetyandcomfortofthec牡．AⅡoftheabovearerelatedtothestruct瞳ireofthewheel．Inthispaper．wetakethecarwheelastheresearchobj

4、ect．Firstthetypeofwheelandrelatedbasicparametersaredetermined，andthenusingUGsoftwaretobuildthemodelofthewheelparts．AndthenthispapertakesthefiniteelementsubmodelinganalysisandstructuraloptimizationofthewheelbasedonANSYS．Finally，throughtheinterpretationofresultprovedthevalidity

5、andfeasibilityofthismethod．Keywords：wheel；finiteelement；ANSYS；lightweight0引言车轮是介于车桥和轮胎之间的旋转组件．一般由轮辋和轮辐组成。轮辋也称钢圈，用以安装轮胎，与轮胎共同承受作用在车轮上的载荷，并保证车轮具有合适的断面宽度和横向刚度；轮辐将轮辋与车桥上的轮毂相连，同时传递载荷。轮辋与轮辐可以是整体的也可以是可拆式的。现代汽车的车轮按照轮辐的结构可分为辐条式和辐板式两种。相对于辐条式车轮，辐板式具有强度高，质量轻。表面光洁，散热性好和减小轮胎磨损等优点且款式多样，美观耐用

6、。因此，轿车普遍采用辐板式车轮。1辐板式车轮有限元模型建立1．1辐板式车轮的参数化模型本优化的目的是希望在满足强度要求的情况下使车轮的质量最小．所以对轮辋和轮辐的结构尺寸要进行参数化设计。首先确定车轮建模中需要参数化的尺寸。影响修稿日期：2016—03—27作者简介：高川(1984一)，男，辽宁沈阳人，讲师。从事车辆工程研究。轮辋质量的参数主要是轮辋厚度，在此把其定义为L；对轮辐的质量影响较大的参数同样是厚度。因其采用曲面造型．在设计时首先定位好外侧的轮廓线．然后控制轮辐内侧轮廓线与轮辋内廓线的内分点比例来调整厚度，这里将内分点比例定义为B。这两

7、个是优化中的主要参数．另外，车轮的半径，轮辐的个数，轮毂中曲线的弧度都是参数化的．表1为各个参数的意义及在初始设计中的数值。辐板式车轮的参数化模型采用UGNX软件建立，其结构如表1辐板式车轮设计参数Tab．1Thedesignparametersofspokewheel参数名称初始数值车轮半径R(mm)307轮辋宽度M(mm)203轮辋厚度L(mm)10轮辐数量N(个)6轮辐厚度内分点比例B(％)30轮辐外弧度E(o)50轮辐内弧度F(。)80图1辐板式车轮的参数化模型图1所示。Fig．1Parametricmodelofspokewhed·制造

8、业信息化·1．2辐板式车轮材料选取为r达到车轮工艺和使用性能的要求，本设计选取工程中常用的AZ91镁合金。AZ91镁合金在铸造中具有良好