重卡汽车轮毂结构优化设计

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1、重卡汽车轮毂结构优化设计朱龙英，李家应(江苏大学机械工程学院，江苏镇江212013)摘要：利用Workbench软件对8．00V．20型钢制轮毂进行有限元分析。对轮毂进行弯曲疲劳试验模拟和径向疲劳试验模拟，得到轮毂的应力图和应变图。通过分析结果，得出弯曲疲劳是轮毂破坏的主要原因。利用轮毂材料强度性能，改变重卡轮毂结构尺寸来进行优化设计，以轮毂的质量为目标函数，最终达到轻量化设计。既满足了强度要求，又降低了生产成本，为企业带来经济效益。关键词：钢制轮毂；有限元分析；结构尺寸；优化设计中图分类号：U463．343文献标志码

2、：A文章编号：1674-1986(2016)05-005—06OptimizationStructuralDesignofHeavyTruckHubZHULongying，LIJiaying(SchoolofMechanicalEngineeringofJiangsuUniversity，ZhenjiangJiangsu212013，China)Abstract：Workbenchsoftwarewasusedtomakefiniteelementanalysisfor8．00V一20typesteelwheelhub

3、．Underbendingfatiguetestsimulationandradialfatiguetestsimulation，thestressandstraindiagramsofthehubwereobtained．Throughtheresultsanalysis，bendingfa—tiguewasthemainreasonforthefailureofthewhee1．Usingwheelmaterialstrengthperformanceandchangingheavytruckhubstructur

4、esize，thehubwasoptimized。Theoptimizedtargetwastheweightofthehubandthegoaloflightweightingwasreached．Sonotonlytherequirementofintensityismet，butalsotheproductioncostisreducedaswellasbriningeconomicaleffectforenterprises．Keywords：Steelhub；Finiteelementanalysis；Str

5、ucturesize；Optimizationdesign0引言轻量化设计目标。如今在汽车工业发展中，汽车轻量化研究技术已经成为重要课题之一。尤其在重卡行业中轻量化更是大势所趋。汽车轻1车轮的弯曲疲劳试验分析量化是指在汽车已有功能满足需求前提下。尽可能地降低汽车1．1有限元模型的建立的总质量，从而实现汽车的结构化和合理化，进而提高汽车的以8．00V一20型轮毂(该轮毂选16Mn低合金高强度结构钢动力性和降低污染。根据国家统计局的数据显示：到2015年，作为材料，其参数见表1)为研究对象，首先在Pr0／E环境下中国民用汽

6、车保有量达到9000万辆，而商业汽车达到250万根据车轮二维模型(如图1所示)建立其三维模型，如图2所辆。可见每年汽车生产量快速增长，汽车的大量使用已经给能示。此轮毂结构是由有5个通风孔的轮辐、平底型轮辋和挡圈源和环境带来了严重的负担。研究表明：大约75％的油耗与整焊接而成，其尺寸参数为：轮辋最小厚度为6mm，轮辐厚度车质量有关，汽车质量每降低10％，油耗下降4％。由此可见为12am。将建好的模型导入Workbench中进行网格划分，为降低汽车的质量就可以有效降低耗油量和CO，排放量。因此对了得到精确结果。先采用自动划

7、分再对局部结构进行细化，如汽车进行轻量化是有必要的，这样不仅能改善环境，而且会降图3所示。为轮毂施加边界条件时。根据弯曲疲劳试验模拟将低生产成本。轮毂轮辋边缘所有自由度进行全约束，如图4所示，保证在加轮毂是汽车行驶和安全性能方面重要的零部件之一．并且载时轮毂是固定不动的。在行驶过程中能够承受各种负载和高速产生的高温作用。一般轮毂结构设计的好坏直接影响汽车在行驶过程中安全舒适性和表116Mn车轮材料特性操纵稳定性。由于在不同路况受到不同载荷，设计轮毂时一定要保证它具有可靠的强度、刚度和足够的疲劳寿命．这样才不会发生意外状

8、况。文中利用分析软件Workbench对8．00V．20型钢制轮毂在弯曲疲劳试验和径向疲劳试验的载荷下进行静力有限元分析，将轮毂的质量作为优化目标，最终达到轮毂的结构收稿日期：2016—02—23作者简介：朱龙英(1962一)，女，博士，教授，研究方向为机械设计理论与方法、机器人技术。E—mail：lijiayinglove@16