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基于有限元分析技术的等强度轮辋设计研究
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现代制造技术与装备2011第3期总第202期
基于有限元分析技术的等强度轮辋设计研究
张红梅王翔王宗申管延锦
(,济南250002;,济南250061)
构参数变化对轮辋应力水平的影响,以在相同条件下,轮辋等效应力总体水平低且波动小为目标,实现了基于
CAE分析技术的车轮等强度轮辋设计方案优选,对等强度轮辋的合理设计具有一定指导作用.
关键词:车轮等强度轮辋有限元分析计算机辅助工程(CAE)
1引言
汽车车轮是介于轮胎和车桥之间承受负荷的旋转件,
是汽车行驶系统中重要的安全部件,起着承载,转向,驱
动,,汽车车轮一类旋转件轻量化
-,车轮的等强度
设计是实现车轮轻量化的重要途径之一.
钢制轮辋旋压技术是国际钢轮行业的先进技术之一,
该技术采用旋压工艺在原本厚度均匀的钢圈上旋压出几
道较薄的槽,在轮辋槽底和轮缘受力较大的地方保持材
料的原始厚度,而在受力较小的地方减薄材料厚度,从而
有效地减轻轮辋的质量【l_3】.由等强度轮辋与等强度轮辐
焊接而成的车轮是等强度车轮,这种车轮是目前最理想
设计与制造技术的研究较多,其设计与制造技术已较为
,其
截面变化与承载能力的关系不清楚,导致了设计的盲目
性.
为目标,采用有限元分析方法研究了等强度轮辋结构参
数变化对车轮应力水平的影响,采用基于CAE分析技术
的等强度轮辋优化设计方法,实现了LT2898型车轮轮辋
的优化设计.
×
某公司的LT2898型车轮为典型的等强度车轮设计,
,为实现等强度
轮辋的合理设计,对比分析了两种轮辋设计变化对轮辋
工作应力的影响规律,从而为轮辋的设计提出了合理的
(轮辐不变),采用有限元方
法重点分析两种方案在径向实验工况下的应力变化规
律.
轮辋材料为SW400,径向疲劳试验负荷Fr为
86240N,,疲劳试验充气压力
(a)旋压方案1
(b)旋压方案2
,.I型车轮等强度轮辋变截面设计方案
(点划线框内为旋压区域)
1MPa.
为简化计算,建模时不考虑轮胎,并且将径向疲劳动
态分析转化为静态分析,只考虑某一时刻(车轮相对静
止)转鼓与轮胎接触时车轮的受力情况.
由于所研究的车轮在结构和载荷上具有良好的对称
性,所以取一半进行分析,对对称面的位移予以约束.,
左右各4Oo的范围是径向力的作用区域【41,选择轮辋上部
(由径向载荷和实际受力面积计算求得,径向载荷Fr为
86240N).
选择轮辋下部1/10模型的胎圈座上的所有节点,对
其施加全位移约束;选择车轮对称平面的所有节点,对其
施加Y向位移约束.
图2为在径向试验中轮辋截面线上不同位置的等效
290MPa,方案2轮辋危险点中的最大应力值为352MPa,除
此之外两种方案中轮辋其他各处的应力水平无显着差
异,在减重效果相当(),