【正文】 還要衷心感謝所有關(guān)心我的親人們，感謝他們多年來(lái)在我的求學(xué)道路中給予我的關(guān)心、支持和幫助。最后要感謝我們的各位小組成員：羅云、閆妍、路峰安，是我們的團(tuán)結(jié)互助，相互支持戰(zhàn)勝的設(shè)計(jì)中的種種難題，順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在導(dǎo)師們的精心指導(dǎo)及莫大的支持和幫助下，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文得以順利的完成。Sons Inc., 1995.【27】吳家龍. 彈性力學(xué)[M]. 北京:高等教育出版社,2001.【28】嚴(yán)宗達(dá). 塑性力學(xué)[M]. 天津:天津大學(xué)出版社,1988.【29】王仁、黃文彬. 彈塑性力學(xué)引論[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社,1982.【30】康國(guó)政, 大型有限元程序的原理、結(jié)構(gòu)與使用[M], 西南交通大學(xué)出版社， 2004, 12.【31】李運(yùn)光. 結(jié)構(gòu)工程有限元法[M]. 北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社,2002,1923.【32】龍志飛. 有限元法新論. 北京:中國(guó)水利出版社, 2001, 13.【33】麓山文化，UG [M],北京:機(jī)械工業(yè)出版社， .【34】.「M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，.【35】車(chē)輪設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)。華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)【1】張玉美 .某轎車(chē)車(chē)輪的有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].吉林：吉林大學(xué),2011.【2】楊東進(jìn). 中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè):市場(chǎng)換不來(lái)自主品牌[J]. 特區(qū)經(jīng)濟(jì), 2007,(02)【3】宋春強(qiáng). 鋁合金汽車(chē)輪轂的市場(chǎng)需求與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 鋁加工, 2006,(05) 【4】唐黎標(biāo). 科學(xué)與美學(xué)的結(jié)晶——漫話汽車(chē)外形設(shè)計(jì)[J]. 科學(xué)24小時(shí), 2004,(03) 【5】梁均. 中國(guó)汽車(chē)設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)本土特色 ——美藉華人、汽車(chē)資深設(shè)計(jì)師陳 聰仁談汽車(chē)[J]. 職業(yè)時(shí)空, 2005,(11) 【6】[J]. 美術(shù)大觀, 2007,(10) . 【7】孫利. 汽車(chē)輪轂造型本土化設(shè)計(jì)方法[J]. 包裝工程, 2008,(12) 【8】陸斌, 程華, 柳琳. 汽車(chē)車(chē)輪進(jìn)化與流行時(shí)尚[J]. 現(xiàn)代零部件, 2009,(03) 【9】王沈策, 吳寒, 孫寬. 汽車(chē)設(shè)計(jì)中文化意象要素的研究與應(yīng)用[J]. 美與時(shí)代 (上半月), 2009,(11) 【10】夏衛(wèi)斌. 汽車(chē)車(chē)輪疲勞試驗(yàn)加載分析. 二汽科技[J] , 1992(2), 3948.【11】韓鳴崗. 汽車(chē)車(chē)輪有限元分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D]. 河北工業(yè)大學(xué), 1996.【12】李平化, 羅永新. 鋁合金車(chē)輪彎曲疲勞性能的有限元分析[J]. 現(xiàn)代機(jī)械， 2008(3),5455【13】任山, 朱其文, 杜天強(qiáng). 汽車(chē)車(chē)輪性能實(shí)驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)[M]. 天津汽車(chē)， 2003(2), 2125.【14】Vatroslav Grubisic, Gerhard Fisher. Automotive Wheel39。（3） 由于汽車(chē)輪轂在使用時(shí)受力情況較復(fù)雜，本研究在對(duì)所設(shè)計(jì)的鋁合金汽車(chē)輪轂進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞強(qiáng)度分析時(shí)，對(duì)載荷的加載進(jìn)行了一定程度簡(jiǎn)化。（2） 汽車(chē)輪轂在汽車(chē)行駛時(shí)會(huì)受到?jīng)_擊載荷的作用，對(duì)鋁合金汽車(chē)輪轂進(jìn)行沖擊載荷作用下的有限元分析是十分必要的。（1） 由于條件有限，本研究未能做相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的鋁合金汽車(chē)輪轂的徑向疲勞分析和彎曲疲勞分析得出，鋁合金汽車(chē)輪轂不滿足滿載質(zhì)量為2500kg的汽車(chē)的設(shè)計(jì)要求，還必須進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期減小其應(yīng)力，使其低于疲勞極限。大于鋁合金材料的疲勞極限。結(jié)果表明，當(dāng)汽車(chē)滿載質(zhì)量為2500Kg時(shí)，小于鋁合金材料的疲勞極限。(3) 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法，利用 UG NX 。(1) 闡述了本課題研究的目的及研究意義，總結(jié)了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外對(duì)于車(chē)輪的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)輪轂造型設(shè)計(jì)的研究和有限元發(fā)的研究及其在汽車(chē)工程上的應(yīng)用做了詳細(xì)的介紹，對(duì)本課題中所采用的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用軟件做了個(gè)詳細(xì)的說(shuō)明。故先運(yùn)用AutoCAD進(jìn)行工程制圖，然后導(dǎo)入U(xiǎn)G進(jìn)行輪轂三維建模。 華僑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 結(jié)論與展望 第六章 結(jié)論與展望 本文瞄準(zhǔn)當(dāng)前汽車(chē)工業(yè)正向造型多樣化發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)國(guó)標(biāo)中對(duì)汽車(chē)輪輞的規(guī)定以及汽車(chē)輪轂的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合中國(guó)特色，融入中國(guó)元素，設(shè)計(jì)出一款造型與結(jié)構(gòu)一體化的具有中國(guó)特色的汽車(chē)輪轂，并對(duì)其進(jìn)行了有限元分析。大于材料的疲勞極限。 車(chē)輪Magnitude位移云圖 車(chē)輪X軸位移云圖本章主要介紹了彎曲疲勞試驗(yàn)及其原理，彎曲疲勞分析的有限元模型的建立并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和試驗(yàn)方法，對(duì)所設(shè)計(jì)的鋁合金汽車(chē)輪轂進(jìn)行了彎曲疲勞分析。其中，在輪轂軸向方向X軸方向位移偏移最大。該處受力大的主要原因是幾何形狀發(fā)生突變，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，符合實(shí)際情況。車(chē)輪的最大當(dāng)量應(yīng)力出現(xiàn)在輪輻與安裝盤(pán)相連處的曲面上，大于鋁合金材料的疲勞極限，車(chē)輪會(huì)發(fā)生塑性變形，有必要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以減小應(yīng)力。最小的位移位于遠(yuǎn)離輪輻的輪輞處。 車(chē)輪Magnitude位移云圖 車(chē)輪X軸位移云圖。應(yīng)力集中區(qū)域?yàn)槌薢軸正對(duì)的輪輻外的兩個(gè)輪輻與安裝盤(pán)的連接處。當(dāng)加載力方向?yàn)閆軸是，、。其加載的力為沿著車(chē)輪徑向方向Z軸。因此取M=2900N?m。因此本研究中不加載螺栓預(yù)緊力，只進(jìn)行彎矩加載。因此接地面積大，輪胎可承受的壓力亦大，對(duì)路面反應(yīng)非常靈敏，轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向抵抗能力強(qiáng)，使車(chē)輛的操控性大大加強(qiáng)。高扁平比的輪胎由于胎壁長(zhǎng)，緩沖能力強(qiáng)，相對(duì)來(lái)說(shuō)舒適性較高，但對(duì)路面的感覺(jué)較差，轉(zhuǎn)彎時(shí)的側(cè)向抵抗力弱。在UG中通過(guò)約束車(chē)輪輪緣節(jié)點(diǎn)的所有自由度來(lái)進(jìn)行模擬。劃分完網(wǎng)格之后模型包含28606個(gè)單元以及54859節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)格單元類(lèi)型選擇3D自由劃分（十節(jié)點(diǎn)四面體）單元。其余部件均采用鋼steel材料。 車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)幾何模型 完成車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)幾何建模后，需要對(duì)幾何模型賦予車(chē)輪材料屬性，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，施加合理的邊界條件及載荷，最終完成車(chē)輪的有限元模型。螺母規(guī)格為M14，建好其中一個(gè)螺母，然后通過(guò)陣列復(fù)制生成其他螺母。試驗(yàn)軸的參數(shù)根據(jù)車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)原理設(shè)計(jì)，總軸長(zhǎng)1000mm，軸徑為50mm，與車(chē)輪接觸的安裝面直徑為150mm，通過(guò)截面旋轉(zhuǎn)生成試驗(yàn)軸實(shí)體。 ，車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭饕扇糠纸M成——試驗(yàn)車(chē)輪、試驗(yàn)軸、螺栓連接件。 車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)設(shè)備 車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)原理圖 國(guó)標(biāo)GB/T53342005規(guī)定乘用汽車(chē)車(chē)輪彎曲載荷彎矩M（力力臂）用N ?m表示，由式（）確定： （）式中：M——彎矩，； ——輪胎和道路間的設(shè)定摩擦系數(shù)； ——靜負(fù)荷半徑，是車(chē)輪或汽車(chē)制造廠規(guī)定的該車(chē)輪配用的最大輪 胎負(fù)荷下的靜半徑，m。 目前，國(guó)內(nèi)外最常采用的車(chē)輪彎曲疲勞試驗(yàn)方法是采取車(chē)輪固定，由電機(jī)帶動(dòng)偏心塊進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過(guò)加載軸對(duì)車(chē)輪施加一個(gè)旋轉(zhuǎn)的彎矩。當(dāng)然車(chē)輪結(jié)構(gòu)的剛度還與車(chē)輪材料的硬度有關(guān)，鑄造、熱處理和涂裝過(guò)程的工藝對(duì)車(chē)輪結(jié)構(gòu)的硬度影響很大，一般車(chē)輪結(jié)構(gòu)的硬度控制在80HB以上。從應(yīng)力分析結(jié)果看來(lái)，在徑向載荷作用下車(chē)輪結(jié)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)力水平并不高，最大應(yīng)力值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋁合金車(chē)輪材料的疲勞極限。然后運(yùn)用UG有限元分析軟件，分別加載不同位置區(qū)域的載荷，對(duì)車(chē)輪進(jìn)行了徑向疲勞仿真。 輪轂VonMises應(yīng)力云圖（a） 輪轂VonMises應(yīng)力云圖（b) 本章主要介紹了車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)的原理及車(chē)輪徑向載荷計(jì)算方法，以及車(chē)輪有限元建模方法和有限元結(jié)果分析。最靠近受力輪輞區(qū)域的輻板的應(yīng)力要明顯大于其他兩個(gè)輻板，說(shuō)明這個(gè)輻板起到主要的支撐作用。從整體上來(lái)看，與受力部分輪輞相連的輪輻與另一輪福連接處應(yīng)力最大。較大位移的部分位于輪輞上受力區(qū)域且離輪輻較遠(yuǎn)的一端。 輪轂VonMises應(yīng)力云圖（a） 輪轂VonMises應(yīng)力云圖（b）、扇形區(qū)域中心線為螺栓孔中心線，加載區(qū)域即為一輪輻所在區(qū)域。應(yīng)力較大的區(qū)域主要分布在離輪輻最遠(yuǎn)的輪輞處。從整體上來(lái)看，與受力部分輪輞相連的輪輻與安裝盤(pán)連接處應(yīng)力最大。較大位移的部分位于輪輞上受到載荷力且離輪輻較遠(yuǎn)的一端。最小位移區(qū)域位于安裝盤(pán)區(qū)域。下文中應(yīng)力均為VonMises應(yīng)力。,：MPa （）MPa （） 輪輞左、右側(cè)的單元壓力值（單位：MPa）i1234567890i101112131415161718i192021222324250 由于車(chē)輪工作時(shí)的離心力對(duì)車(chē)輪強(qiáng)度的影響微忽其微，本文不予考慮。本文中單個(gè)車(chē)輪的最大額定載荷為6250N，由“乘用車(chē)車(chē)輪性能要求和實(shí)驗(yàn)方法”可得強(qiáng)化試驗(yàn)系數(shù)K=。的1／2，等于60176。實(shí)際裝車(chē)和試驗(yàn)時(shí)都是取其3個(gè)PCD螺栓孔進(jìn)行固定，所以約束也僅施加在其3個(gè)PCD孔的錐面和安裝盤(pán)面上，全約束這些面的6個(gè)自由度。根據(jù)車(chē)輪徑向載荷疲勞試驗(yàn)的工作原理，對(duì)車(chē)輪結(jié)構(gòu)在安裝盤(pán)面和螺栓孔錐面施加全約束，在一定范圍(120176。本研究中輪轂受到的支撐力分布區(qū)域取在輪轂胎圈座下部弧度為2π/3的弧面上。支撐力通過(guò)輪胎傳遞給輪轂，輪轂受到的支撐力分布在輪輞上胎圈座部分。 利用 UG ： 部件中的單元總數(shù)： 21075 部件中的節(jié)點(diǎn)總數(shù)： 81873 八節(jié)點(diǎn)四邊形單元數(shù)： 167 六節(jié)點(diǎn)三角形單元數(shù)： 15 十節(jié)點(diǎn)四面體單元數(shù)： 6997 二十節(jié)點(diǎn)六面體單元數(shù)： 12024 十五節(jié)點(diǎn)楔形體單元數(shù)： 1080 十三節(jié)點(diǎn)金字塔單元的數(shù)目： 792 。在本仿真中輪轂采用分開(kāi)建模，為了使輪輞與輪輻之間的連接單元的網(wǎng)格形成金字塔結(jié)構(gòu)，因此輪輞與輪輻要采用不同的網(wǎng)格劃分方式，本文輪輞采用3D掃掠網(wǎng)格劃分方式，這樣能夠方便徑向載荷的加載。因此，當(dāng)模型結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則，應(yīng)力分布較為復(fù)雜時(shí)，應(yīng)該選擇高階單元類(lèi)型。不同類(lèi)型的網(wǎng)格單元的階次不同，四節(jié)點(diǎn)四面體和八節(jié)點(diǎn)六面體是一階單元，曲邊四面體和曲邊六面體單元為高階單元(單元階次為二次或三次)。對(duì)所設(shè)計(jì)的汽車(chē)輪轂進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，在應(yīng)力集中處(截面形狀變化較大的部位)網(wǎng)格單元小，相對(duì)密集。在計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較小的部位，將網(wǎng)格劃分地相對(duì)稀疏些。影響網(wǎng)格劃分質(zhì)量的因素主要有網(wǎng)格疏密，單元類(lèi)型，網(wǎng)格數(shù)量等。本研究所采用材料為鋁合金A356。(4)施加載荷和約束，并進(jìn)行求解。對(duì)輪輞上胎圈座表面部分進(jìn)行面分割，以利于模型的載荷加載。為了減少分析時(shí)間，提高分析效率，分析中可以忽略較小的細(xì)節(jié)特征。 車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn) 車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)原理圖 國(guó)標(biāo)GB/T53342005規(guī)定乘用汽車(chē)車(chē)輪徑向載荷用牛頓（N）計(jì)量，由下式確定： （）式中：——徑向載荷，N； ——車(chē)輪額定負(fù)荷即車(chē)輪或汽車(chē)制造廠規(guī)定的車(chē)輪上的最大垂直靜負(fù)載荷，N； ——強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)系數(shù)。在施加徑向載荷的同時(shí)，要使轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。 試驗(yàn)時(shí)，給車(chē)輪安裝上輪胎，輪胎額定載荷至少應(yīng)等于車(chē)輪的標(biāo)注值。 車(chē)輪徑向疲勞試驗(yàn)是給車(chē)輪施加一個(gè)徑向壓力然后由試驗(yàn)轉(zhuǎn)鼓帶動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，用以模擬車(chē)輪在運(yùn)行過(guò)程中承受車(chē)輛垂直負(fù)荷的工況。 （2）分析模型與主模型相關(guān)聯(lián)，當(dāng)主模型的幾何特征改變時(shí)有限元模型也相應(yīng)地發(fā)生改變。此外，還可以對(duì)分析進(jìn)行解算設(shè)置，校核前處理的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置是否合理，然后進(jìn)行求解。有限元模型文件是基于理想化模型文件而產(chǎn)生的，在有限元模型文件中可以對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，定義材料參數(shù)和物理特性。理性化模型文件是對(duì)主模型進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，去掉在有限元分析中可以忽略的小幾何特征。UG NX ，不僅可以進(jìn)行靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、屈曲分析、耐久性分析、模態(tài)分析以及熱分析等多種有限元分析，預(yù)測(cè)模型的力學(xué)性能和疲勞特性，還可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使所設(shè)計(jì)模型在利用較少資源的情況下，滿足設(shè)計(jì)要求。 UG 本研究使用UG NX 。汽車(chē)上使用的輪轂存在兩種工作狀態(tài)，一是在汽車(chē)停駛時(shí)受到靜載荷的作用，另一種是汽車(chē)行駛時(shí)受到動(dòng)態(tài)循環(huán)載荷的作用。 汽車(chē)輪轂是汽車(chē)上重要的安全部件，它的強(qiáng)度剛度等力學(xué)性能和疲勞性能的優(yōu)劣極大地影響著汽車(chē)行駛的安全性。 輪轂是一個(gè)承受隨機(jī)疲勞載荷的旋轉(zhuǎn)薄殼結(jié)構(gòu)，上面開(kāi)有孔洞，沖有筋條，形狀復(fù)雜：同時(shí)，汽車(chē)在行駛中所受到的各種載荷向輪轂的傳遞也十分復(fù)雜；此外，它還受充氣、聯(lián)接螺栓擰緊力矩以及過(guò)盈配合等所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的作用．因此，輪轂受力復(fù)雜，斷面上應(yīng)力分布變化梯度大。輪轂是旋轉(zhuǎn)工作的部件，輪轂質(zhì)量的增加給整車(chē)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量帶來(lái)的影響比其他任何部分質(zhì)量增加所帶來(lái)的影響都嚴(yán)重，它會(huì)使