摩托车铝制轮辋的轻量化研究

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1、中图分类号：TG372学校代码：10856学号：M050312105硕士学位论文Master’sThesis摩托车紹制轮辋的轻量化研究论文题目材料加工工程专业吴璐作者姓名董万鹏副教授指导教师完成日期2015年1月上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:日期:年）月7曰上海工程技术大学学位论文版权使

2、用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本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、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密0。(请在以上方框内打“十）学位论文作者签名指导教师签,曰期：4〇丨夂年？月7曰日期士,5■年$月^曰中图分类号：TG372学校代码：10856学号：M050312105上海工程技术大学硕士学位论文摩托车铝制轮辋的轻量化研究作者姓名：吴璐指导教师：董

3、万鹏副教授专业：材料加工工程学院：材料工程学院申请学位：工学硕士完成时间：2015年01月评阅人：张质良教授徐纪平教授答辩委员会主席：廖世绍教授级高级工程师成员：李名尧教授、龚红英副教授徐纪平教授、刘淑梅副教授UniversityCode：10856StudentID:M050312105RESEARCHONLIGHTWEIGHTDESIGNOFALUMINUMALLOYMOTORCYCLERIMCandidate:WuLuSupervisor:AssociateProf.DongWanpengMajor:MaterialsProcessingEngineeringSchoolo

4、fMaterialsEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai，P.R.ChinaJanuary，2015摩托车铝制轮辋的轻量化研究摘要轻量化正成为21世纪摩托车行业的研究前沿和热点之一，在保证安全性能和使用性能的前提下，如何提高使用寿命及降低成本成为企业发展的技术核心问题。有资料表明，对于燃油经济性的提高，减轻车轮的重量比减轻摩托车其它部件的重量更为有效。摩托车车轮是A级安全件，轮辋作为车轮的核心部件，对摩托车的安全性和可靠性起着至关重要的作用，对轻量化设计具有十分重要的意义。对于现代制造业而言，除了一些主

5、观可控因素之外，成形技术不易更改或变革，较为一致的观点认为影响轮辋制造重量的直接因素是产品的截面设计，基于有限元法的轮辋分析也越来越受到人们的关注。本文采用UGNX、HyperMesh和ANSYSWorkbench三个软件协同设计建立了11个不同截面的摩托车轮辋模型，通过自定义铝合金材料属性、简化接触及边界条件，进行了径向载荷试验条件下的有限元强度分析，计算结果表明：①11个轮辋模型中，最大等效应力的最大值为413.74MPa，最大等效应力值的最小值为386.65MPa，应力极大值位于固定块与运动块接触的轮辋部分；②最危险的断裂点位于固定块与运动块正对的槽底部及与之竖直方向成90

6、°角的槽底部分；③轮辋的高度和轮辋的厚度可以影响轮辋的重量；④在保证使用要求的条件下，轮辋结构可进行优化设计。根据径向载荷试验的强度分析结果，选取了轮辋的轮缘半径、槽底半径及轮辋高度作为设计变量，基于Workbench进行了优化分析。采用了相关参数法确定各设计变量对轮辋重量、等效应力及支反力的影响程度，获得了设计变量合理的尺寸范围和优化方案。将此优化方案与响应面法、目标驱动优化技术方法所获得的两种优化方案进行了对比分析，轮辋尺寸圆整处理后对优化设计的轮辋结构进行基于径向载荷试验的强度校核。最后优化结果表明：参数相关法、响应面法及多目标驱动优化的轮辋重量从之前的1.80kg分别减轻

7、到1.67kg、1.64kg及1.65kg，减重率分别为7.19%、8.80%及8.33%。本课题研究所采用的协同设计方法不仅为企业节省了材料、降低了成本，而且大I大缩短了轮辋的开发周期。所提出的结合有限元分析技术的一体化设计模式，可以有效地指导新型轮辋的产品开发和试制，为提升现代轮辋的绿色设计和精益生产技术水平开展了有益的理论探索和实践尝试。关键词：摩托车轮辋，铝合金，轻量化，有限元分析，优化设计方法，径向载荷试验IIRESEARCHONLIGHTWEIGHTDESIGNOFA