重载车低压铸造铝合金轮毂疲劳寿命分析研究

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1、单位代码彳0144分类号编号硕士学位论文题^目魚口i-rfelMdATOt/17扁含口！研究生姓名^if%(h/f届豕和上我专业）导师姓名论文完成曰期1〇iQfij$iK;k$ShenyangLigongUniversity沈阳理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中己注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对本文的研宂做出重要贡献的个人和集体，均在文中以明确方式标

2、明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字)：也杳麥日期：年3月7日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解沈阳理工大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：沈阳理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授?沈阳理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：4隹德指导教师签名：要斗而日期日期：乂士？分类号：U463.343密级：ＵＤＣ：621

3、编号：工学硕士学位论文重载车低压铸造铝合金轮毂疲劳寿命分析研究硕士研究生：边雷雷指导教师：岳峰丽副教授学科、专业：车辆工程沈阳理工大学2015年3月分类号：U463.343密级：ＵＤＣ：621编号：工学硕士学位论文重载车低压铸造铝合金轮毂疲劳寿命分析研究硕士研究生：边雷雷指导教师：岳峰丽副教授学位级别：工学硕士学科、专业：车辆工程所在单位：汽车与交通学院论文提交日期：2014年12月20日论文答辩日期：2015年3月10日学位授予单位：沈阳理工大学ClassificationIndex:U463.343U.D.C:621AThes

4、isfortheDegreeofEngineeringFatigueLifeAnalysisResearchofAluminumAlloyWheelHubforHeavyAutomotiveVehiclesCandidate:BianLeileiSupervisor:Prof.YueFengliAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:InstituteofAutomobileandTrafficDateofSubmission:December，2014Date

5、ofExamination:March，2015University:ShenyangLigongUniversity摘要车轮作为车辆重要的部件，其可靠性直接关系到整车的安全性。低压铸造铝合金轮毂以其优异的性能，在乘用车上已经广泛代替钢制车轮，但在重载车上的应用还是刚刚开始，不过未来有广阔的应用前景。目前，对铝合金轮毂的研究主要集中于乘用车用小尺寸轮毂或钢制轮毂，重载车用大尺寸低压铸造铝合金轮毂在服役状态下疲劳寿命研究较少。为了探究重载车用大尺寸低压铸造铝合金轮毂的疲劳特性，结合有限元法和疲劳分析法，参照相关疲劳性能试验要求，建立

6、轮毂动态弯曲和动态径向疲劳试验模拟有限元模型，利用静态分析法来预测动态过程中的最大应力位置以及疲劳破坏位置。通过将模拟结果与实际进行对比，结果表明：在动态弯曲疲劳过程中，轮毂通风口之间对数寿命相对较低，但满足国标规定最低循环次数。大尺寸低压铸造铝合金轮毂，由于其本身结构的特殊性，弯曲疲劳不会发生疲劳破坏；在径向疲劳过程中，内轮缘变形量相对较大；与小尺寸铝合金轮毂、大尺寸钢制轮毂相比，外轮辋连接内胎圈座圆角处应力值相对较高，轮毂通风口之间没有出现应力集中；轮毂破坏位置在外轮辋连接内胎圈座的圆角处，预测位置与实际轮毂破坏位置相符合。准

7、确的疲劳寿命需要将危险部位的应力与载荷历程相对应。同时，轮毂不同部位材料的不均匀性，使其疲劳性能从轮辋到轮盘顺序降低，在同一应力条件下的疲劳寿命亦遵循此规律。疲劳损伤参量的选择应能体现危险部位的应力状态。危险部位出现在轮盘螺栓孔附近或者外轮辋上，疲劳损伤参量应该选用主应力；危险部位出现在轮辐，疲劳损伤参量选用等效应力或主应力所得预测寿命相接近。从影响零件疲劳寿命的两个方面（应力、材料疲劳性能）对轮毂进行结构改进及成型工艺优化。结果表明：外轮辋连接内轮缘的圆角半径应该在26mm～26.5mm之间；可以适当改进低压铸造成型工艺（冷却速

8、率、冷却时间、冷却方式、模具温度、初始浇注温度等），从而，使得轮毂在疲劳试验中能够满足要求。关键词：低压铸造轮毂；弯曲疲劳试验；径向疲劳试验；有限元分析；疲劳寿命AbstractAstheimportantcomponentofthevehicle