基于ANSYS的汽车铝合金轮毂弯曲疲劳分析及优化.pdf

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1、第5l卷第8期纷Z51No．8农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2013年8月August2013doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2013．08．007基于ANSYS的汽车铝合金轮毂弯曲疲劳分析及优化宋渊．徐黻(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要】轮毂是汽车重要的部件，因为它起到承栽整个汽车重量的作用。为了达到高强度和轻量化的要求，在对汽车的轮毂进行设计时。需要对其形状及尺寸上进行合理的优化设计，以减轻汽车轮毂的质量。采用ANSYS软件的APDL语言建立汽车五辐板轮毂的参

2、数化模型，根据7180型轿车的相关参数计算出轮毂受到的弯曲栽荷。运用ANSYS软件进行弯曲疲劳分析，进而进行轮毂的尺寸优化。通过优化分析，轮毂的质量减小了，确保轮毂在强度达到要求的前提下。使轮毂达到轻量化。[关键词】轮毂；弯曲疲劳分析；ANSYS；优化；轻量化[中圈分类号】U463．343【文献标志码]A[文章编号】1673—3142(2013)08-0024-05BendingFatigueAnalysisandOptimizationofAluminumAlloyWheelHubforAutomobileBasedonANSYSSongYuan，XuYi(SchoolofMechan

3、icalandAutomotiveEngineering，HefeiUniversityofTechnology，HefeiCity，AnhuiProvince230009，China)[Abstract】WheelhubisoneoftheimportantpartsofautomobilebecauseofbearingtheentireweightoftheCal'．Inordertoachievehighstrengthandlightweight，reasonableoptimizationdesignontheshapeandsizewasneededtoreducethew

4、eightofwheelhub．ParametricmodelofautomobilewheelhuboffivespokeplateswascreatedbytheAPDLlanguagewhichwasprovid-edbyANSYSsoftware．andthebendingloadonwheelhubwascalculatedaccordingtorelevantparametemof7180ear．ThenthebendingfatiguewasanalyzedwithANSYSsoftware．Atlast，thesizeoptimizationwascarriedout．A

5、ftertheoptimizationandanalysis，theweightofwheelhubWasreduced．Onthepremiseofensuringthewheelhubstrength，thelightweightofwheelhubWasachieved．[Keywords]wheelhub；bendingfatigueanalysis；ANSYS；optimization；lightweight0引言汽车车轮是汽车行驶系统中的重要组成部件之一，它不仅承受着静态时车辆本身的自重，同时也承受着汽车行驶过程中来自各个方向因启动、制动、转向、物体冲击、路面不平等各种动态载

6、荷的作用。因此汽车轮毂结构及其性能对整车安全性和可靠性有着重要影响网。同时经济性也是一辆汽车竞争力的有力体现，想要提高汽车的行驶速度，而且达到节省油耗的目的，所以必须保证有轮毂在满足强度的前提下，尽可能地减轻轮毂本身的重量。当前国内比较有代表性的是重庆大学的周渝庆四和河北工业大学的王利辉m分别利用有限元软件ANSYS和MSC．NASTRAN，以轮辐厚度和轮辋的厚度作为设计变量，弯曲疲劳强度作为状态变量，整个汽车轮毂的重量作为目标函数，进行优化设计，达到了轻量化设计的目的。收穑日期：2013-06—20修回日期：2013-07--01本文以7180型轿车轮毂型号14"6．5J为研究对象，汽

7、车轮毂采用铝合金材料。轮毂的实体模型的建立以及校核和优化是通过ANSYSl2．0来进行的。在ANSYS建模完成后，在ANSYS中对轮毂进行定义材料类型，然后划分网格，施加约束，然后加载轮毂受到的弯曲载荷。查看轮毂的强度是否达到要求。在轮毂的尺寸优化方面，选取轮辋厚度、轮辐厚度、安装凸台厚度以及凸台与辐板过渡半径这些对轻量化设计影响较大的参数作为设计变量，同时，根据铝合金的材料性质，设置不超过其强度极限和变形极限的变化范围作为状态变量