【正文】 工業(yè)設(shè)計美學(xué)，打造出具有中國元素的車輪，應(yīng)用UG軟件三維建模并完成網(wǎng)格劃分，用有限元分析模塊做出強(qiáng)度分析。 buffering and shock absorption。目前世界汽車市場上歐美、日韓車系獨領(lǐng)風(fēng)騷，很多國家工業(yè)起步早，汽車設(shè)計制造產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)牢固，技術(shù)力量雄厚，汽車以其優(yōu)異的性能與獨特的設(shè)計風(fēng)格領(lǐng)跑全球汽車市場，從而抑制了其他國家車輛行業(yè)的發(fā)展，就我國而言，中國的制造業(yè)日益成為世界性制造基地。就我們多數(shù)汽車生產(chǎn)廠的制造技術(shù)水平而言，與發(fā)達(dá)國家的同行比較存在著很大的差距。車輪設(shè)計是汽車外觀造型與整體性能的一個重點，車輪不僅要承受靜態(tài)時車輛本身垂直方向的自重載荷、通風(fēng)（制動器散熱）的需要，各種動態(tài)載荷所產(chǎn)生不規(guī)則應(yīng)力的考驗，而且車輪造型直接關(guān)系著汽車車身設(shè)計的品位和檔次。 最早的鋁合金車輪誕生是一些熱衷于賽車的愛好者，為了能使車輛更輕以提高賽車的速度，便想方設(shè)法對車輛各零部件作 輕量化的設(shè)計，其中車輪是重點減輕的主要對象。1970年后，拜爾發(fā)動機(jī)公司首先將鑄造鋁合金車輪作為特殊部件裝到了2002型轎車上，1972年又在雙門小轎車上成批裝上了鑄造鋁合金車輪，開創(chuàng)了鑄造鋁合金車輪批量用于轎車的新局面【3】。當(dāng)時國內(nèi)汽車和摩托車對鋁合金車輪的裝車欲望還很低，鋼圈還占據(jù)著絕對統(tǒng)治市場的地位。大直徑鋁合金車輪是現(xiàn)代車輛 輕量化、高速化、現(xiàn)代化的必然產(chǎn)物。鑄造鋁輪轂由于起步較早，目前生產(chǎn)工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，輪轂所能承受的載荷也大幅提高，由于能源問題．汽車的輕量化對耗油量的影響又不容忽視．車輪作為汽車的重要部件，能否減重也是汽車制造業(yè)必須要考慮的。雖然鑄造輪轂具有很多優(yōu)勢．但畢竟受工藝條件所限，很難在載重量和自身重量上繼續(xù)突破。鑄鍛結(jié)合和液體模鍛在西方少數(shù)發(fā)達(dá)國家已經(jīng)有所運用，我國尚屬空白，因此具有良好地發(fā)展空間【4】。對此，歐洲和亞洲因文化差別和不同的審美觀點，形成了千姿百態(tài)的世界汽車鋁合金車輪市場。使用鎂合金制造的車輪具有極佳的減振性能。從此，有限元分析技術(shù)在車輪設(shè)計、研發(fā)中應(yīng)用越來越廣泛，在80到90年代，國外在車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、疲勞失效等方面的研究全面展開【6】。土耳其學(xué)者用有限元仿真方法對鋼制沖壓車輪的彎曲疲勞試驗進(jìn)行靜態(tài)仿真分析，得出應(yīng)力集中處的塑性應(yīng)變，結(jié)合材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線采用應(yīng)力應(yīng)變法和Miner累積損傷理論測其壽命，并取得很好的結(jié)果。 （2）針對實際工程結(jié)構(gòu)，完成其3D幾何建模、網(wǎng)格劃分、強(qiáng)度分析。這幾種方法各有其優(yōu)缺點, 各有其應(yīng)用領(lǐng)域,但有限元法的應(yīng)用最廣。對每個單元選取適當(dāng)?shù)牟逯岛瘮?shù),使得該函數(shù)在子域內(nèi)部、子域分界面上(內(nèi)部邊界) 以及子域與外界分界面(外部邊界) 上都滿足一定的條件。必須依據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況,決定單元的類型、數(shù)目、形狀、大小以及排列方式。你可以從專業(yè)的角度理解有限元:包括變分原理、等效積分和加權(quán)余量法等, 也可以從直觀的意義上理解有限元: 把連續(xù)體劃分為足夠小的單元, 這些單元通過節(jié)點和邊連接起來,通過選擇簡單函數(shù)(比如線形函數(shù)) 來近似表達(dá)位移或應(yīng)力的分布或變化, 從而得到整個連續(xù)體物理量的分布和變化【14】。單元組合體在已知外載荷作用下處于平衡狀態(tài)時，列出一系列以節(jié)點、位移為未知量的線性方程組，利用計算機(jī)解出節(jié)點位移后，再用彈性力學(xué)的有關(guān)公式，計算出各單元的應(yīng)力、應(yīng)變，當(dāng)各單元小到一定程度，那么它就代表連續(xù)體各處的真實情況【15】。為了有效地逼近實際的連續(xù)體和保證計算精度，就需要考慮選擇單元的形狀、確定單元的數(shù)目和確定劃分方案等問題。為了能用節(jié)點位移表示單元體的位移、應(yīng)力、應(yīng)變，就必須對單元中位移的分布做出一定的假設(shè)，也就是假定位移是坐標(biāo)的某種簡單的函數(shù)，這種函數(shù)稱為唯一模式或位移函數(shù)。3. 單元力學(xué)特性的分析位移模式選定以后進(jìn)行單元力學(xué)特性的分析，包括三個部分內(nèi)容。4. 等效節(jié)點力的計算 彈性體經(jīng)過離散化后，假定力是通過節(jié)點從一個單元傳遞到另一個單元，但是作為實際的連續(xù)體，力是通過公共邊界傳遞。 UG軟件介紹UG（Unigraphics NX）是Siemens PLM Software公司出品的一個產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。這是一個交互式CADCAM(計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)。 NX 具有高性能的機(jī)械設(shè)計和制圖功能，為制造設(shè)計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。其設(shè)計思想足夠靈活地支持多種離散方案。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識。 車輪模型建立：1. 根據(jù)車輪的裝車情況對設(shè)計的車輪進(jìn)行歸類并初定出車輪的各種裝配參數(shù)。5. 對做出的車輪進(jìn)行重量計算和有限元分析，確定是否需要進(jìn)一優(yōu)化車輪的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。本車輪模型采用整體式正向輪輞，鋁合金壓鑄。較大的槽底深度更方便無內(nèi)胎氣門嘴的安裝，5176。角的錐面，并且不進(jìn)行涂裝與電鍍處理，： 安裝盤結(jié)構(gòu) Structure of installation disk輪輻設(shè)計的順序是先根據(jù)車輪的外觀設(shè)計出輪輻正面的輪廓線，再設(shè)計輪輻背面的輪廓線，根據(jù)裝車空間的需要進(jìn)行調(diào)整兩條線的位置，確定輪輻剖截面的設(shè)計，考慮輪輻的受力分布、鋁液順序凝固和補(bǔ)縮通道的需要，靠近輪輞部位的輪輻厚度，在20mm到26mm之間。當(dāng)車軸與中心孔之間進(jìn)行配合時，除了保證車輪中心孔與車軸之間的配合為間隙配合外，還要求中心孔有足夠的高度，以保證中心孔或裝飾蓋和車軸頂部不會干涉。夾角)內(nèi)輪輞胎圈座上施加呈半余弦弦函數(shù)分布的徑向載荷，根據(jù)該車輪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，取在兩個關(guān)鍵部位加載的情況分別進(jìn)行分析，最大壓力加載位置對窗口位置為Load1，也就是本模型通風(fēng)孔靠近輪輞的小圓角部位，最大壓力加載位置對輻條部分設(shè)為Load2，并在整個外輪輞上施加充氣壓力,[21]： Load1徑向載荷(對窗口) Load2徑向載荷（對輻條） 氣壓載荷 車輪徑向載荷疲勞試驗有限元模型 FEA model of wheel39。內(nèi)輪輞網(wǎng)格分為11部分，所以根據(jù)有限元思想在網(wǎng)格單元加載荷可以近似為按二次曲線分布的徑向載荷，： 輪輞的單元壓力值（單位：）50176。10176。30176。 徑向載荷疲勞有限元分析 進(jìn)入UG求解模塊(Solusion),求解器類型為NXNASTRAN,： Load1變形圖 Load2 變形圖 徑向載荷疲勞試驗變形 Deformation of radial load fatigue test在兩種加載條件下(LoadLoad2)，在正對通風(fēng)孔小圓角部位的輪輞胎圈座上施加徑向載荷時，車輪結(jié)構(gòu)的最大變形量為O．497mm。第四章 車輪彎曲疲勞的有限元分析 車輪彎曲疲勞試驗原理 車輪彎曲疲勞試驗也稱動態(tài)橫向疲勞試驗，該試驗是使車輪承受一個旋轉(zhuǎn)的彎矩，模擬車輪在行車中承受彎矩負(fù)荷，標(biāo)準(zhǔn)要求車輪在試驗彎矩下經(jīng)歷一定的疲勞循環(huán)后不得出現(xiàn)裂紋等破壞現(xiàn)象。 ——車輪的內(nèi)偏距或外偏距，單位m； ——車輪額定負(fù)載，單位N； ——強(qiáng)化系數(shù)。取輪胎與道路間摩擦系數(shù)為[27]，如果綜合考慮車輛行駛過程中會更加平穩(wěn)、制動性能好、外視更加美觀，根據(jù)GBT 27982008輪胎可取為65系列[28]，但根據(jù)試驗要求需要選取最大輪胎，選取75系列輪胎規(guī)格為。角) 車輪彎曲疲勞分析的有限元模型 FEA model of the wheel bending fatigue analysis 車輪彎曲疲勞有限元分析進(jìn)入UG求解模塊(Solusion),求解器類型為NXNASTRAN,：Load1 變形圖Load2 變形圖 變形圖 Deformation在兩種加載條件下(LoadLoad2)，試驗軸末端力的方向指向X軸時(Load1)， 車輪輪輻部位的最大變形量為。第二種情況四根輻條均有承受彎矩，力相對分散，所以變形量較小。 本章小結(jié) 本章的主要內(nèi)容是車輪出廠測試的另一項重要內(nèi)容，車輪彎曲疲勞的有限元分析，主要闡述了彎曲疲勞測試的試驗原理及方法，在UG裝配環(huán)境中給車輪裝配加載軸、螺栓、螺母，然后進(jìn)入FEA（Finite Element Analysis）模塊對車輪指派材料屬性、網(wǎng)格劃分、邊界條件加載，來模擬車輪實際的工況，求解出車輪在模擬工況中輪輻部分的應(yīng)力情況及最大變形量。也是對所學(xué)專業(yè)學(xué)知識的全面總結(jié)和綜合應(yīng)用，通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了光有我們這幾年的理論學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更多的是要實踐，要去面對實際的工程問題，提出解決方案，去查閱資料，向他人請教、并不斷地優(yōu)化改進(jìn)，得出趨近理想的成果，才能使我們的理論知識得到進(jìn)升華，同時學(xué)習(xí)新的知識、用知識武裝自己，做一個真正意義上的技術(shù)人才 當(dāng)時拿到這個課題，腦海中還沒有一個思路，一切從零開始。也為今后走向社會從事工作鑄就了一個良好開端。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 車輪結(jié)構(gòu)靜態(tài)有限元分析包括彎曲疲勞試驗、徑向疲勞試驗、13176。比如本次研究中車輪網(wǎng)格劃分疏密，有限元模型與車輪實體的一致程度。老師淵博的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及對教育事業(yè)的飽滿熱情和獻(xiàn)身精神，給我留下了深刻的印象，并將在我今后的工作和學(xué)習(xí)中不斷激