發(fā)布時間：2017-08-30 01:08

  本文關鍵詞：鋼制車輪與鋁合金車輪對比仿真分析與優(yōu)化設計

  更多相關文章： 車輪 彎曲疲勞 徑向疲勞 振動疲勞 有限元分析 結構優(yōu)化設計

【摘要】：車輪是汽車的重要旋轉零部件,行駛過程中汽車與地面之間所有的力均是通過車輪傳遞,車輪失效往往會造成災難性的事故。過度的增加車輪壽命會使得車輪過重,不但會影響整車的燃油經濟性、平順性等性能,還會急劇惡化車輪的散熱效果,增加爆胎機率,進而影響整車安全性。所以車輪的質量直接影響著人們的生命安全。本文針對某企業(yè)某款微型客車的鋼制車輪和鋁合金車輪因疲勞壽命值過大而嚴重影響整車平順性和燃油經濟性等問題開展研究,力求在滿足企業(yè)所要求的車輪壽命前提下,盡可能提高整車綜合性能。主要研究工作與成果如下:(1)對兩款車輪生產與行駛中所受到的載荷進行詳細討論,確定徑、側向載荷對車輪的疲勞性能影響較大。(2)在彎曲工況下,對兩款車輪分別建立有、無螺栓預緊力的兩種有限元模型。對比各組結果中的應力分布規(guī)律,得出螺栓預緊力對鋼制車輪彎曲疲勞性能影響較大,而對鋁合金車輪的影響可以忽略,故簡化模型中僅鋼制車輪保留螺栓預緊力。根據車輪彎曲疲勞分析結果,選擇鋼制車輪輪輻厚度、通風孔直徑、鋁合金車輪輻條厚度、輻條掏料槽尺寸等為優(yōu)化參數(shù)。(3)在徑向工況下,詳細討論超彈性輪胎的受力特征與模擬參數(shù)選擇,并對兩款車輪分別建立保留、取消空氣壓力的有限元模型。對比各組模型中的應力分布規(guī)律,得空氣壓力通過引起輪胎變形而使兩款車輪應力分布急劇變化,故徑向載荷下兩款車輪受力特征不可簡化。根據車輪徑向疲勞分析結果以及裝配特點,兩款車輪輪輞可優(yōu)化參數(shù)只有輪輞厚度。(4)在隨機振動工況下,建立Adams整車模型,模擬車輛在實際路面上的行駛情況。提取后車輪的路面激勵,分別將兩款車輪的一階模態(tài)值與三倍載荷頻率值相比較,并結合車輪載荷特點,選用隨機振動疲勞分析方法。根據分析結果,兩款車輪均在低頻載荷下?lián)p傷較大,為了降低車輪損傷,都需要提高一階模態(tài)值。提取鋼制車輪輻凸臺外擴尺寸、輪輻鼓包過渡圓弧半徑、鋁合金車輪中心輪轂減重槽形狀與尺寸、輻條背腔線高度等,為優(yōu)化參數(shù)。(5)綜合以上優(yōu)化參數(shù),以拉丁超立方抽樣和正交實驗法相結合對兩款車輪進行試驗設計,以實驗計算結果為基礎對兩款車輪建立響應曲面優(yōu)化模型。以彎曲、徑向、隨機疲勞壽命為約束條件;以車輪質量最小、一階模態(tài)值最大為目標;以鋼制車輪輪輻、輪輞厚度,凸臺外擴尺寸,鼓包過渡圓弧半徑,鋁合金車輪背腔線高度,減重槽形狀尺寸等參數(shù)為設計變量;采用基因遺傳優(yōu)化算法,最終使得鋼制車輪質量下降24.04%,模態(tài)值提升2.6%,鋁合金車輪質量降低13.85%,模態(tài)值提高7.6%。
【關鍵詞】：車輪 彎曲疲勞 徑向疲勞 振動疲勞 有限元分析 結構優(yōu)化設計
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.34
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景12-14
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢14-16
• 1.3 本課題的提出、主要研究內容及技術路線16-19
• 第二章 車輪的受力分析19-26
• 2.1 車輪載荷分類19-20
• 2.2 內部載荷所產生的力對車輪的影響20-22
• 2.3 外部載荷作用在車輪上的力對車輪的影響22-25
• 2.4 本章小結25-26
• 第三章 車輪彎曲疲勞分析26-48
• 3.1 車輪彎曲疲勞實驗法規(guī)介紹26-27
• 3.2 車輪彎曲靜力學分析27-38
• 3.2.1 車輪有限元參數(shù)選擇說明27-29
• 3.2.2 車輪不同加載方式的描述29-32
• 3.2.3 螺栓預緊力對鋼制車輪和鋁合金車輪的影響32-36
• 3.2.4 仿真結果分析36-38
• 3.3 車輪彎曲疲勞仿真38-47
• 3.3.1 疲勞循環(huán)載荷的確定40-41
• 3.3.2 材料S-N曲線描述41-43
• 3.3.3 零件疲勞壽命的影響因數(shù)43-45
• 3.3.4 車輪疲勞壽命結果分析45-46
• 3.3.5 車輪彎曲疲勞可優(yōu)化參數(shù)空間46-47
• 3.4 本章小結47-48
• 第四章 車輪徑向疲勞分析48-66
• 4.1 車輪徑向疲勞實驗法規(guī)介紹48
• 4.2 車輪徑向靜力學分析48-60
• 4.2.1 車輪有限元參數(shù)選擇說明48-50
• 4.2.2 車輪不同加載方式的描述50-53
• 4.2.3 輪胎充氣壓力對鋼制車輪和鋁合金車輪的影響53-57
• 4.2.4 仿真結果分析57-60
• 4.3 車輪徑向疲勞仿真60-65
• 4.3.1 疲勞循環(huán)載荷的確定60-62
• 4.3.2 零件S-N曲線確定62-63
• 4.3.3 車輪疲勞壽命結果分析63-64
• 4.3.4 車輪徑向疲勞可優(yōu)化參數(shù)空間64-65
• 4.4 本章小結65-66
• 第五章 車輪隨機振動疲勞分析66-87
• 5.1 車輪模態(tài)分析66-67
• 5.2 車輪振動載荷提取67-78
• 5.2.1 微型客車多體動力學建模67-70
• 5.2.2 基于Matlab諧波疊加法的三維虛擬路面建立70-77
• 5.2.3 車輪隨機載荷提取77-78
• 5.3 車輪振動疲勞參數(shù)選擇78-83
• 5.3.1 載荷頻域轉換與耦合說明78-79
• 5.3.2 求解參數(shù)選擇說明79-80
• 5.3.3 隨機振動傳遞函數(shù)與應力分布80-82
• 5.3.4 零件S-N曲線修正82-83
• 5.4 車輪振動疲勞壽命結果分析83-85
• 5.5 車輪振動疲勞可優(yōu)化參數(shù)空間85-86
• 5.6 本章小結86-87
• 第六章 車輪結構優(yōu)化設計87-101
• 6.1 可優(yōu)化參數(shù)空間匯總87-88
• 6.2 優(yōu)化方案的提出88-90
• 6.3 響應面近似模型的建立與驗證90-94
• 6.4 優(yōu)化結果與驗證分析94-100
• 6.5 本章小結100-101
• 第七章 總結與展望101-104
• 7.1 總結101-103
• 7.2 展望103-104
• 參考文獻104-107
• 致謝107-108
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文108

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

1 王永山,王在華;鋁合金車輪性能及制造過程簡述[J];世界汽車;2003年08期

2 曾誠;;鋁合金車輪的制造工藝及設備探析[J];湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報;2006年02期

3 王誠剛;;淺談輻條式鋁合金車輪的優(yōu)勢及材料選取[J];摩托車技術;2006年11期

4 湯曉宇;;鋁合金車輪的機械加工技術[J];中國科技信息;2007年11期

5 閻河;王秀峰;;鋼車輪與鋁合金車輪的應用效果對比[J];華商;2008年02期

6 臧孟炎;秦滔;;鋁合金車輪強度有限元分析研究[J];科學技術與工程;2009年02期

7 張玉美;王智明;劉建嶺;;鋁合金車輪的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J];鋁加工;2010年05期

8 惠桂香;王順新;;鋁合金車輪螺栓的緊固試驗[J];現(xiàn)代零部件;2011年06期

9 ;新型鍛造鋁合金車輪[J];汽車工藝與材料;1996年04期

10 尤炳良;鋁合金車輪的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];洪都科技;1997年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據庫 前9條

1 楊雄;陳菲;吳紅軍;;旋壓技術在鋁合金車輪輕量化的應用[A];第四屆全國車輪和輪轂制造技術國際研討會論文集[C];2011年

2 ;汽車鋁合金車輪表面處理技術[A];第四屆全國車輪和輪轂制造技術國際研討會論文集[C];2011年

3 胡長新;;負壓吸氣裝置在摩托車鋁合金車輪模具上的應用[A];2011重慶市鑄造年會論文集[C];2011年

4 胡金華;張芳芳;朱志華;李寶華;郎玉玲;阿拉騰;李昌海;;鋁合金車輪雙軸疲勞壽命有限元分析[A];第五屆中國CAE工程分析技術年會論文集[C];2009年

5 朱頎;龍弟德;廖世輝;毛顯紅;;鋁合金車輪彎曲疲勞仿真分析[A];2012重慶汽車工程學會年會論文集[C];2012年

6 朱頎;龍弟德;廖世輝;毛顯紅;;鋁合金車輪彎曲疲勞仿真分析[A];西南汽車信息：2012年下半年合刊[C];2012年

7 陳寧;葉紅玲;;14×5.5J鋁合金車輪的輕量化設計[A];北京力學會第19屆學術年會論文集[C];2013年

8 陸偉;;鋁合金車輪熱處理用的設備[A];全國鋁合金熔鑄技術交流會論文集[C];2004年

9 曾平;胡長新;趙建華;;CAE軟件在C70摩托車鋁合金車輪開發(fā)中的應用[A];重慶市機械工程學會鑄造分會、重慶鑄造行業(yè)協(xié)會2010重慶市鑄造年會論文集[C];2010年

中國重要報紙全文數(shù)據庫 前10條

1 進周;鋁合金車輪受追捧[N];中國有色金屬報;2007年

2 記者 潘麗萍;用機器人造鋁合金車輪[N];紹興日報;2009年

3 記者 翟敏;借力并購拓展業(yè)務 興民鋼圈有意入主蘇州源成[N];上海證券報;2011年

4 文言;鋁合金車輪出口澳洲受阻[N];中國有色金屬報;2012年

5 特約記者 胡秀軍;霍市新上工業(yè)項目科技含量高[N];通遼日報;2010年

6 記者 彭飛　編輯 祝建華;增發(fā)收購萬豐摩輪75%股權 萬豐奧威添新主業(yè)[N];上海證券報;2010年

7 記者 蘇蘭生　實習生 劉柯含 馬玲;立中集團：“雙輪”驅動走世界[N];保定日報;2011年

8 王�！≈苡⒎� 雷敏;中國鋁合金車輪企業(yè)應對歐盟反傾銷[N];經理日報;2009年

9 本報記者 王越;萬旋讓海外客商伸出大拇指[N];中國質量報;2008年

10 本報記者 克玉 英濤 蘭生;管理比資本更重要[N];保定日報;2008年

中國博士學位論文全文數(shù)據庫 前3條

1 閆勝昝;鋁合金車輪結構設計有限元分析與實驗研究[D];浙江大學;2008年

2 丁和艷;鋁合金車輪CNC機械拋光工藝優(yōu)化的基礎研究[D];華中科技大學;2010年

3 張響;鋁合金車輪數(shù)字化仿真及工藝優(yōu)化[D];浙江大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據庫 前10條

1 景曉飛;基于虛擬制造的汽車鋁合金車輪自動去毛刺機的研制[D];華南理工大學;2015年

2 尚建花;組合式鋁合金車輪制造工藝研究[D];燕山大學;2015年

3 李鳳嬌;鋁合金車輪旋轉輾鍛工藝研究[D];機械科學研究總院;2015年

4 李世德;鋁合金車輪徑向沖擊試驗及有限元分析[D];燕山大學;2015年

5 王維平;鋼制車輪與鋁合金車輪對比仿真分析與優(yōu)化設計[D];江蘇大學;2016年

6 張凌云;奧迪鋁合金車輪鍛造成形缺陷分析[D];燕山大學;2007年

7 郄彥輝;鋁合金車輪的結構分析及優(yōu)化[D];河北工業(yè)大學;2003年

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

9 王燕平;基于疲勞強度的鋁合金車輪結構設計及分析[D];華南理工大學;2012年

10 鐘翠霞;鋁合金車輪設計及結構分析[D];浙江大學;2006年

，

本文編號：756417