摩托車鋁制輪輞的輕量化研究.pdf

1、輕量化正成為21世紀(jì)摩托車行業(yè)的研究前沿和熱點(diǎn)之一，在保證安全性能和使用性能的前提下，如何提高使用壽命及降低成本成為企業(yè)發(fā)展的技術(shù)核心問題。有資料表明，對于燃油經(jīng)濟(jì)性的提高，減輕車輪的重量比減輕摩托車其它部件的重量更為有效。摩托車車輪是 A級安全件，輪輞作為車輪的核心部件，對摩托車的安全性和可靠性起著至關(guān)重要的作用，對輕量化設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。對于現(xiàn)代制造業(yè)而言，除了一些主觀可控因素之外，成形技術(shù)不易更改或變革，較為一致的觀點(diǎn)認(rèn)為影

2、響輪輞制造重量的直接因素是產(chǎn)品的截面設(shè)計(jì)，基于有限元法的輪輞分析也越來越受到人們的關(guān)注。
　　本文采用UG NX、HyperMesh和ANSYS Workbench三個(gè)軟件協(xié)同設(shè)計(jì)建立了11個(gè)不同截面的摩托車輪輞模型，通過自定義鋁合金材料屬性、簡化接觸及邊界條件，進(jìn)行了徑向載荷試驗(yàn)條件下的有限元強(qiáng)度分析，計(jì)算結(jié)果表明：①11個(gè)輪輞模型中，最大等效應(yīng)力的最大值為413.74MPa，最大等效應(yīng)力值的最小值為386.65MPa，應(yīng)力極大

3、值位于固定塊與運(yùn)動(dòng)塊接觸的輪輞部分；②最危險(xiǎn)的斷裂點(diǎn)位于固定塊與運(yùn)動(dòng)塊正對的槽底部及與之豎直方向成90°角的槽底部分；③輪輞的高度和輪輞的厚度可以影響輪輞的重量；④在保證使用要求的條件下，輪輞結(jié)構(gòu)可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　根據(jù)徑向載荷試驗(yàn)的強(qiáng)度分析結(jié)果，選取了輪輞的輪緣半徑、槽底半徑及輪輞高度作為設(shè)計(jì)變量，基于 Workbench進(jìn)行了優(yōu)化分析。采用了相關(guān)參數(shù)法確定各設(shè)計(jì)變量對輪輞重量、等效應(yīng)力及支反力的影響程度，獲得了設(shè)計(jì)變量合理的

4、尺寸范圍和優(yōu)化方案。將此優(yōu)化方案與響應(yīng)面法、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化技術(shù)方法所獲得的兩種優(yōu)化方案進(jìn)行了對比分析，輪輞尺寸圓整處理后對優(yōu)化設(shè)計(jì)的輪輞結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于徑向載荷試驗(yàn)的強(qiáng)度校核。最后優(yōu)化結(jié)果表明：參數(shù)相關(guān)法、響應(yīng)面法及多目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化的輪輞重量從之前的1.80kg分別減輕到1.67kg、1.64kg及1.65kg，減重率分別為7.19％、8.80%及8.33%。
　　本課題研究所采用的協(xié)同設(shè)計(jì)方法不僅為企業(yè)節(jié)省了材料、降低了成本，而且大大縮