本文關(guān)鍵詞：鋁合金車輪設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：車輪是汽車行駛系統(tǒng)中重要的安全部件,汽車前進(jìn)的驅(qū)動力通過車輪傳遞,車輪的結(jié)構(gòu)性能對整車的安全性和可靠性有著重要的影響。另外,車輪還是汽車外觀的重要組成部分。傳統(tǒng)車輪設(shè)計多憑借經(jīng)驗(yàn)展開,存在著設(shè)計盲目性大、設(shè)計制造周期長、成本高等諸多弊端。面對日益激烈的市場競爭,企業(yè)迫切需要采用科學(xué)的手段改善設(shè)計方法,本文所采用的CAD技術(shù)和有限元分析方法是解決上述問題的理想方法。 本文運(yùn)用工業(yè)設(shè)計理論,將造型設(shè)計構(gòu)思表現(xiàn)的方法與技能應(yīng)用于車輪設(shè)計中,結(jié)合車輪結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化和形狀優(yōu)化,使工程技術(shù)與形式美密切結(jié)合,綜合表現(xiàn)了車輪的性能、結(jié)構(gòu)和外觀美。 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度是車輪重要的性能指標(biāo)。鑒于車輪彎曲疲勞試驗(yàn)是車輪三項(xiàng)性能試驗(yàn)中失效頻率較高的一個,本文采用有限元技術(shù)對鋁合金車輪彎曲疲勞試驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)度分析。首先根據(jù)試驗(yàn)工況建立起16×6.5J車輪的有限元模型,通過靜力分析研究螺栓預(yù)緊力、旋轉(zhuǎn)離心力和試驗(yàn)彎矩對車輪結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響以及車輪結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。為驗(yàn)證有限元計算結(jié)果的準(zhǔn)確性,本文進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析,利用動態(tài)應(yīng)變儀采集危險點(diǎn)的應(yīng)力信號。結(jié)果表明,計算值與實(shí)測值間誤差只有4%,有限元計算結(jié)果是可靠的,為后續(xù)的疲勞分析奠定了基礎(chǔ)。 疲勞破壞是車輪破壞的主要形式,在設(shè)計階段預(yù)測車輪的疲勞壽命有著重要的意義。決定結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的是危險點(diǎn)的最大最小應(yīng)力值,本文利用有限元動力學(xué)分析得出車輪在旋轉(zhuǎn)彎矩下的動態(tài)響應(yīng),確定危險點(diǎn)的位置及其應(yīng)力極值。在此基礎(chǔ)上根據(jù)疲勞壽命預(yù)測理論,采用名義應(yīng)力法、局部應(yīng)力應(yīng)變法結(jié)合Miner修正法則和Smith-Waston-topper損傷公式預(yù)測危險點(diǎn)的疲勞壽命。通過與實(shí)測車輪極限疲勞壽命比較,證明了局部應(yīng)力應(yīng)變法和Smith-Waston-topper損傷公式更適用于預(yù)測車輪結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,尤其是低周疲勞壽命,與實(shí)測結(jié)果非常吻合。 本文關(guān)于鋁合金車輪的造型設(shè)計、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、強(qiáng)度分析和疲勞分析的研究工作,其思路和方法具有較大的通用性和工程實(shí)踐價值,在與浙江萬豐奧威汽輪有限公司的合作項(xiàng)目取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。
【關(guān)鍵詞】：鋁合金車輪 有限元分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計 強(qiáng)度分析 疲勞分析
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：U463.34
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 引言8
• 1.2 鋁合金車輪行業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢8-12
• 1.2.1 鋁合金車輪的發(fā)展及其現(xiàn)狀8-11
• 1.2.2 鋁合金車輪的發(fā)展趨勢11-12
• 1.3 課題的提出12-15
• 1.3.1 鋁合金車輪的設(shè)計要求12
• 1.3.2 國內(nèi)鋁合金車輪的設(shè)計方法12-13
• 1.3.3 有限元方法在汽車行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀13-14
• 1.3.4 課題來源及其研究的目的與意義14-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.4.1 車輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.2 車輪疲勞性能研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 車輪產(chǎn)品設(shè)計20-32
• 2.1 產(chǎn)品設(shè)計的概述20
• 2.2 車輪造型設(shè)計20-23
• 2.2.1 車輪造型設(shè)計的組成要素21
• 2.2.2 車輪造型設(shè)計的美學(xué)準(zhǔn)則21-23
• 2.2.3 車輪形態(tài)構(gòu)成方法23
• 2.2.4 車輪的色彩設(shè)計23
• 2.3 車輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計23-31
• 2.3.1 車輪的尺寸優(yōu)化24-25
• 2.3.2 車輪的形狀優(yōu)化25-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第三章 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)的靜力分析32-51
• 3.1 有限元分析的基礎(chǔ)理論32-34
• 3.1.1 變分原理32-33
• 3.1.2 單元位移模式和插值函數(shù)33-34
• 3.2 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)簡介34-36
• 3.3 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)力學(xué)模型36-40
• 3.3.1 16×6.5J車輪幾何模型的簡化36-37
• 3.3.2 A356的材料特性37-38
• 3.3.3 邊界條件的處理38
• 3.3.4 載荷的處理38-40
• 3.4 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)有限元模型40-41
• 3.5 靜力分析結(jié)果及數(shù)據(jù)分析41-46
• 3.6 實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析46-49
• 3.7 本章小結(jié)49-51
• 第四章 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)的動力分析51-64
• 4.1 動力學(xué)有限元分析原理51-53
• 4.1.1 動力學(xué)分析基本方程51-52
• 4.1.2 動力學(xué)分析步驟52-53
• 4.2 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)工況的模態(tài)分析53-56
• 4.2.1 模態(tài)分析的定義53
• 4.2.2 模態(tài)縮減理論53-54
• 4.2.3 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷哪B(tài)分析54-56
• 4.3 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)的動力分析56-63
• 4.3.1 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)動態(tài)響應(yīng)類型56-57
• 4.3.2 車輪彎曲疲勞試驗(yàn)動力分析57-60
• 4.3.3 結(jié)果分析60-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 車輪彎曲疲勞分析64-83
• 5.1 車輪的疲勞特性研究64-68
• 5.1.1 疲勞破壞的形式與過程64
• 5.1.2 鋁合金材料的疲勞特性64-65
• 5.1.3 影響車輪疲勞強(qiáng)度的因素65-68
• 5.2 疲勞壽命預(yù)測方法68-73
• 5.2.1 名義應(yīng)力法69-71
• 5.2.2 局部應(yīng)力-應(yīng)變法71-73
• 5.3 車輪彎曲疲勞分析73-82
• 5.3.1 名義應(yīng)力法預(yù)測車輪彎曲疲勞壽命73-79
• 5.3.2 局部應(yīng)力應(yīng)變法預(yù)測車輪彎曲疲勞壽命79-80
• 5.3.3 有限元法預(yù)測車輪彎曲疲勞壽命80-81
• 5.3.3 預(yù)測壽命與試驗(yàn)結(jié)果的比較分析81-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 第六章 總結(jié)與展望83-86
• 6.1 總結(jié)83-84
• 6.2 展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 附錄89-98
• 附錄1: 16×6.5J車輪材料機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)89-90
• 附錄2: 16×6.5J車輪彎曲疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)90-98
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文98-99
• 致謝99

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 王良模;陳玉發(fā);王晨至;王清政;;基于ABAQUS的汽車鋁合金車輪旋轉(zhuǎn)彎曲試驗(yàn)的數(shù)值模擬[J];重慶工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年09期

2 曲文君;;基于ANSYS的低壓鑄造鋁合金輪轂的優(yōu)化設(shè)計[J];制造業(yè)自動化;2009年09期

3 李智慧;;基于有限元法的車輪彎曲疲勞試驗(yàn)研究[J];機(jī)械;2011年09期

4 王良模;陳玉發(fā);王晨至;王清政;;鋁合金車輪彎曲疲勞壽命的仿真分析與試驗(yàn)研究[J];南京理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年05期

5 莫旭輝;歐曉波;鐘志華;高偉釗;;某新型車鋁合金車輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計研究[J];計算機(jī)仿真;2012年11期

6 曲文君;;低壓鑄造鋁合金輪轂(H0157)的優(yōu)化設(shè)計[J];熱加工工藝;2012年15期

7 王明哲;張治民;張寶紅;王強(qiáng);;AZ80鎂合金車輪成形工藝分析[J];熱加工工藝;2012年19期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王國峰;鋼質(zhì)車輪疲勞虛擬評價研究[D];燕山大學(xué);2011年

2 閆勝昝;鋁合金車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計有限元分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2008年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王明明;鋁合金汽車輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2011年

2 王璐雯;鍛造鋁合金車輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D];燕山大學(xué);2012年

3 王晨至;基于ANSYS的汽車輪轂性能試驗(yàn)專用分析程序開發(fā)[D];南京理工大學(xué);2008年

4 陳玉發(fā);鋁合金車輪的有限元分析與疲勞壽命預(yù)測[D];南京理工大學(xué);2008年

5 周渝慶;鎂合金車輪疲勞壽命預(yù)測與優(yōu)化設(shè)計[D];重慶大學(xué);2008年

6 薛瓊;基于輪轂徑向沖擊的有限元分析及輕量化設(shè)計[D];重慶大學(xué);2010年

7 張寧;鋁合金輪轂受力狀態(tài)的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計[D];重慶大學(xué);2010年

8 歐曉波;面向疲勞可靠性的菱形客車轉(zhuǎn)向輪總成關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計[D];湖南大學(xué);2012年

9 岳凱;汽車車輪沖擊試驗(yàn)機(jī)研制[D];長春理工大學(xué);2012年

10 王燕平;基于疲勞強(qiáng)度的鋁合金車輪結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析[D];華南理工大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：鋁合金車輪設(shè)計及結(jié)構(gòu)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：257623