汽车轮毂造型设计与结构分析

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1、万方数据第30卷第12期20l3年12月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNV01．30No．12Dec．2013汽车轮毂造型设计与结构分析+康淑贤，郝艳华，黄致建(华侨大学机电及自动化学院，福建厦门361021)摘要：立足当下中国汽车制造业的实际问题，研究中国传统文化，归纳轮毂造型设计要素及其方法，从轮毂造型的基本特征入手，运用设计美学，对汽车轮毂进行再设计。利用UG软件建立汽车轮毂模型，并完成轮毂径向及弯曲疲劳试验的有限元仿真。结合铝合金的材料特性，通过UG的结构分析模块研究径向载荷和试验弯矩对车轮结构强度的影响及车轮结构的应力应变分布规律，找出应力集中区域，

2、验证所设计的轮毂结构的安全性。改变以往造型与结构独立完成的设计模式，以期设计出造型与结构一体化的具有中国特色的汽车轮毂，为设计师提供借鉴。关键词：轮毂造型；中国传统文化；uG；径向及弯曲疲劳试验仿真；有限元中图分类号：U463．34文献标识码：A文章编号：100l～2354(2013)12—0032—05轮毂作为汽车行驶系统中的重要部件，起着承载、转向、驱动和制动等作用，其性能的好坏直接影响汽车行驶安全性、操纵的稳定性、乘坐的舒适性等[1]。随着私人购车市场的膨胀及对个性化的追求，越来越多的中国消费者开始注重选择轮毂的款式，因此，集款式多样、美观大方、安全舒适等诸多特点于一身的铝

3、合金轮毂正成为汽车轮毂最主要的发展方向。国际上对于车轮造型的设计已趋于成熟，每个国家在设计过程中都融入了自己的民族文化特色。这也是西方国家在激烈的市场竞争中保持不败的一大筹码。而我国在这一领域仍沿袭着传统的设计模式，造型设计与结构分析脱节，造型设计师与结构分析师之间缺乏沟通，导致所设计的产品不仅设计周期长，难以实现优化，同时设计出的轮毂造型缺乏特色，具有中国特色的轮毂设计几乎没有，即使是国产汽车也大多延用国外的造型。文中通过对中国传统文化的研究，进行轮毂造型设计。采用uG软件对该车轮进行建模、结构分析及优化设计，改变以往造型与结构分家的设计模式，目的是设计出一款造型与结构一体化的

4、具有中国特色的汽车轮毂，探索汽车轮毂造型设计与结构一体化设计方法，以期能够为轮毂设计师提供好的借鉴。1轮毂造型与结构一体化方法构思造型设计需要突出产品的创意，更注重的是外观形貌，感官视觉效果，属于外在设计。结构轻量化设计是在实现其功能并保证产品的安全性(满足强度要求)的前提下，改变外观造型，使其质量最轻，属于内在设计。为突出某些细节，外观造型设计难免会有小的圆角或圆孔出现，包括一些有特殊要求的线条需要保证，不可随意增减材料。但从强度角度出发，又不希望出现较高的应力集中，或希望在强度薄弱部位增加一些材料。因此解决两者问的矛盾需要以虚拟环境为媒介，运用计算机软件在造型设计与结构分析间

5、进行调整，以达到两者的最优，这不仅能够缩短设计周期，同时也降低了企业的开发成本。其方案流程如图l。图1轮毂造型与结构一体化流程图+收稿日期：2012一08—3l；修订日期：2013—06一ll作者简介：康淑贤(1988一)，女，福建泉州人，硕士研究生，研究方向：工业设计及理论。万方数据2013年12月康淑贤，等：汽车轮毂造型设计与结构分析332汽车轮毂造型设计2．1当前国内外汽车轮毂造型分析随着经济的发展，人们文化水平的提高，消费者对汽车的要求也开始从实用和认知向汽车的审美功能过渡。而作为汽车外观中的一个重要部件的轮毂，经过各国文化的浸染，也展现出它的不同风情旧J。法国是典型的罗

6、马天主教国家，着重线条形象。法系轮毂总体线条刚柔并济，造型大胆前卫，如法国姑娘脚上的鞋子般惹眼。意大利在设计中极具鲜明的民族特征与文化特色。意系轮毂专业而特有的设计，折射出典型的意大利人热情奔放和万般风情。德国轮毂亦带有浓重的德意志民族气质。德系轮毂设计严谨，外观多简洁、大气、质轻。美国汽车讲究“大就是美”的设计观念，因此美系轮毂总是如其车身般大而张扬。日本汽车型小、量轻、紧凑，与其匹配的日系轮毂一般比较娇小玲珑些，这也体现了其民族的同一含蓄的特点。反观中国的汽车轮毂，现如今仍只是一个制造和消费大国，汽车工业正处于蓬勃发展的阶段，模仿固然是刚起步是最为经济有效的办法，但是随着外观

7、专利的限制及国际市场竞争的激烈化，中国的轮毂厂商要想在中国站稳脚，无论从生产技术，还是造型开发方面，必须走本土化的道路¨o。2．2方案构思及建模渲染通过对本土化方法的研究，总结归纳为3点：(1)引经据典法；(2)时尚追随法；(3)借指通感法。而“引经据典法”作为本土化设计的典型方式，其从传统历史文化提炼设计元素并加以抽象、重构并最终融人到产品中的方式也是设计师所钟爱的设计方式旧J。文中主要通过研究中国的传统文化，理解中国传统元素的内涵及其运用场所，掌握其变化转换的形式和表现规律，