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钢制车轮产品性能的仿真和
韩世秀
厦门日上集团股份有限公司 福建省厦门市 361000
摘 要： 车轮是汽车组成中重要的件之一,是轮胎与制动毂之间的一个连接件,车轮主要由轮辐和轮辋组立焊接而成,轮辐与制动毂通过螺栓直接装配,轮辋部分与轮胎接触.由于车轮的特殊性,对于本身的强度、密封性等疲劳失效的性能要求比较高,结构设计又与产品的疲劳性能息息相关,因此研究钢圈合理的结构和良好的疲劳性能显得尤为重要. 对此本文研究的这款车轮产品, 通过Abaqus CAE仿真计算[1]确定车轮的薄弱点,反映结构参数对车轮产品的最大应力和形变量的影响程度,结果表明,这款产品具有重量轻,结构合理,耐疲劳等特点,在市场具有竞争性.
关键词：车轮；性能；仿真分析
1 引言
整车轻量化、降低油耗是当前汽车工业发展的主要方向 [2] .在汽车的各类零部件中从节能的角度考虑,单位质量旋转件的效果相当于非旋转件的1.2-1.3倍 [3] .因此OE车厂对车轮产品的轻量化要求越来越高,另外从车轮自身角度考虑,材料厚度减薄,车轮强度下降比较明显,钢厂主要还是在钢材中加入一些微量的合金元素,再加之轧钢工艺的改进,提高材料的强度,但是其钢材的主要成份变化很小,因此,车轮单从钢材强度方面考虑,对于提升车轮的性能差异并不大,从产品结构设计方面考虑,使车轮产品性能提高,成本降低,产品才更有市场竞争力.
2 车轮产品基本信息
车轮产品主要轮辐和轮辋组立焊接而成,轮辐与制动毂通过螺栓直接装配,轮辋部分与轮胎接触,产品特性参数如表1：
3 仿真模型建立
本文利用SolidWorks建立22.5×9.00钢圈静态有限元模型导入Abaqus CAE仿真计算.
3.1 车轮产品模型建立
车轮仿真模型采用SolidWorks建立导入Abaqus CAE计算,材料特性通过万能试验对上述图1所示的车轮几何模型进行实体化网格划分 [5] ,计算出最大应力的数值和位置,在很多相关文献中,一般的处理方法为：沿钢圈圆周等间距的8个方向上施加径向载荷,通过8次计算,研究钢圈最危险的方位.根据现有资料,我们可以知道钢圈上最危险的方位,一般位于气门开孔方向 [6] .因此,本文中直接使用这个方向进行加载,从而得出最大应力出现的位置 [7] ,图3所示为车轮有限元前处理图示,图3所示为车轮模型的应力云图.
3.3 仿真信息分析
上述仿真得到的信息结论如表4所示.
通过上述分析,从图2和表4可以得知,该产品的应力集中在,没有安装轮辐的一侧,最容易失效的位置在轮缘或辋槽底R角.
3.4 产品径向疲劳试验
产品分析验证,对上述车轮产品随机抽取2件样品,送车轮检测中心进行实际测试,试验设备如图5、结果如表5所示：
根据实际测试结论表明,产品失效的位置与仿真分析预测的结果是一致的.
4 结语
本文通过对22.5×9.00钢制车轮的强度分析,仿真和实际测试均表明这款产品的设计的薄弱点在轮辋槽底R角处,并按此结构和材料配置,产品的重量和性能都能达到标准要求,能适应市场,并为以后设计开发更多的具有竞争力的产品奠定基础.
产品论文范文结:
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1、产品质量论文
4、产品设计论文