【正文】 （整體式輪轂）或小于 （組合式輪轂）； ② 輪轂應(yīng)采用中心旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)； ③ 輪輞 長期承受胎壓作用，是 輪轂 的高應(yīng)力區(qū)，要求工藝品質(zhì)最高，力學(xué)性能最好 。因此本文基于 鎂合金材料特性，通過 產(chǎn)品材料替代和結(jié)構(gòu)優(yōu) 化再設(shè)計，研發(fā) 能夠適用于商業(yè)化生產(chǎn)高品質(zhì) 鎂合金輪轂的新型成型工藝技術(shù)。 本課題研究意義和內(nèi)容 研究意義 車輛輕量化發(fā)展已成為緩解能源供需緊張、降低環(huán)境污染的一個必然趨勢。目前，世界上僅有德國和日本進(jìn) 行了該類技術(shù)的研究，并已經(jīng)投產(chǎn)。但由于鍛造生產(chǎn)工序多，其生產(chǎn)成本遠(yuǎn)高于鑄造輪轂，因此鍛造輪轂常用于賽車。 進(jìn)來在德國又研制成功了一種全新概念的新型輕量化鋁合金輪轂 — — 內(nèi)置空氣鋁合金輪轂 （ Air Inside Wheel） ，通過空腔技術(shù)進(jìn)一1 緒 論 5 步減輕輪轂 20%的質(zhì)量。 但在 這一時期國內(nèi)鋁輪轂生產(chǎn)技術(shù)工藝 不 成熟、研發(fā)能力不足、產(chǎn)量低 、 成本高， 導(dǎo)致 鋁輪轂的裝車率較低。但是因?yàn)?當(dāng)時鎂合金 輪轂的制造技術(shù)不成熟、價格高昂 、 容易腐蝕等問題，一直未得到規(guī)模化應(yīng)用。 摩托車 自重 每 減輕 10％，其燃油 經(jīng)濟(jì)性就 可提高 ％ ， 由此可見， 輕質(zhì)的 摩托車輪轂 具有相當(dāng)明顯的 節(jié)油 降耗 效果 ，并 相應(yīng)地提升了摩托車的續(xù)航能力 。 從 上世紀(jì) 20 年代，德國率先把鎂合金應(yīng)用于汽車 開始，到 目前 為止 ，汽車中已超過 60 個零部件采用了鎂合金 ， 且主要用于儀表盤、座椅架等車內(nèi)構(gòu)件，門框、尾板等車體構(gòu)件，變速器殼體、離合器殼等發(fā)動機(jī)及傳動系統(tǒng)構(gòu)件，輪轂、引擎托架等底盤構(gòu)件 [l4,l5]。 交通工具輕量化與鎂合金在交通工具上的應(yīng)用 世界 交通運(yùn)輸 業(yè) 面臨著能源、公害和安全 等問題， 其中 尤以 能源問題最為突出 。 因此，在世界范圍內(nèi)，鎂合金作為一種迅速崛起的新興結(jié)構(gòu)材料，并以每年 15％的速率保持連續(xù)快速增長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鋁、銅、鋅、鎳以及鋼鐵的應(yīng)用增長速度 [8]。 交通工具對低排放、高效率、輕量化要求的提高， 使得 高性能輕質(zhì)合金材料的開發(fā)和應(yīng)用引起 了 交通制造業(yè) 越來越多 的關(guān)注 [2]。 本文 取得的 主要成果如下： ① 根據(jù)輪轂 工藝結(jié)構(gòu)特征，提出了基于臥式冷室壓鑄機(jī)、能同時對 輪輻兩端熱節(jié)進(jìn)行凝固收縮補(bǔ)償?shù)妮嗇?真空高壓 鑄造新方法，并申請了發(fā)明專利； ② 完成了新感覺鋁合金輪轂的 三維造型 和服役狀態(tài)有 限元應(yīng)力分析 ，逆向確定了原輪轂設(shè)計的疲勞準(zhǔn)則； ③ 根據(jù) 鎂合金 輪轂的機(jī)械性能， 對 輪轂產(chǎn)品的服役及工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行再設(shè) 計 ，在滿足結(jié)構(gòu)工藝要求的前提下，使 鎂合金輪轂 服役 應(yīng)力 變化 更加緩和， 安全服役系數(shù) 從 提高到 ，實(shí)現(xiàn)減重 38%。 本課題以 新感覺 出口 摩托車 輪轂為 對象， 通過新型高壓鑄造工藝研發(fā) 、輪轂材料替代 設(shè)計 及 工藝 結(jié)構(gòu)優(yōu)化， 鑄造工藝及 模具優(yōu)化設(shè)計 、樣件生產(chǎn)及 工藝品質(zhì)與服役性能 檢測，形成能夠用于工業(yè)生產(chǎn)的輪轂 真空輔助 高壓鑄造技術(shù)，為輪轂在 存量 臥式 冷室 壓鑄機(jī)上 的規(guī)?；?生產(chǎn)提供指導(dǎo)。 ⑥ The prototype wheels passed the bench tests, such as radial fatigue testing, impact testing, rotating bending fatigue testing and torsion fatigue testing, in accordance with the relative national standards. Keywords: Magnesium alloy, Motorcycle wheel, Die casting, FEM analysis, Processing simulation 目 錄 V 目 錄 中文摘要 ............................................................................................................................ I 英文摘要 ..........................................................................................................................III 1 緒 論 ........................................................................................................................... 1 前言 .......................................................................................................................... 1 交通工具輕量化與鎂合金在交通工具上的應(yīng)用 ..................................................... 2 輪轂輕量化的優(yōu)點(diǎn)及鎂合金在輪轂上的應(yīng)用現(xiàn)狀 ................................................. 3 鎂合金輪轂的研究現(xiàn)狀 .............................................................................................. 4 鋁合金輪轂的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀 ................................................................................. 4 鎂合金輪轂的成形技術(shù)現(xiàn)狀 ................................................................................. 5 鎂合金輪轂成形工藝研究發(fā)展趨勢 ...................................................................... 5 本課題研究意義和內(nèi)容 .............................................................................................. 6 研究意義 ............................................................................................................. 6 研究內(nèi)容 ............................................................................................................. 7 2 真空輔助壓鑄工藝開發(fā) .............................................................................................. 9 鎂合金的鑄造工藝特點(diǎn) .............................................................................................. 9 摩托車輪轂的結(jié)構(gòu)特征及其品質(zhì)對成形工藝的要求 ...................................................10 真空壓鑄技術(shù)的研究現(xiàn)狀 .........................................................................................10 真空壓鑄的特點(diǎn) .................................................................................................10 真空壓鑄的抽真空方法 ....................................................................................... 11 帶補(bǔ)壓功能的新型真空輔助壓鑄工藝 ........................................................................12 本章小結(jié) ..................................................................................................................15 3 原輪轂有限元 分析及疲勞準(zhǔn)則確定 ...............................................................17 論鞏固三維模型的建立及服役力學(xué)模型抽象 .............................................................17 鋁輪轂的有限元服役分析 .........................................................................................18 輪轂結(jié)構(gòu)服役應(yīng)力分析的意義和進(jìn)展 ..................................................................18 輪轂?zāi)Ｐ偷慕? .................................................................................................19 輪轂三維模型的簡化及導(dǎo)入 ................................................................................19 輪轂材料的選用 .................................................................................................20 輪轂外載荷處理 .................................................................................................20 輪轂網(wǎng)格劃分 .....................................................................................................20 輪轂有限元求解 .................................................................................................21 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文 VI 輪轂有限元分析結(jié)果 .......................................................................................... 22 鋁輪轂疲勞設(shè)計準(zhǔn)則的導(dǎo)出 ..................................................................................... 23 本章小結(jié) ................................................................................................................. 24 4 鎂合金輪轂結(jié)構(gòu)再設(shè)計 ..................................................................................... 25 服役結(jié)構(gòu)設(shè)計原則及要求 ......................................................................................... 25 基本設(shè)計原則 .................................................................................................... 25 基本設(shè)計要求 .................................................................................................... 25 輪轂結(jié)構(gòu)材料替代設(shè)計的原則 .................................................................................. 25