鎂合金在輪轂上應(yīng)用的材料替代研究.pdf

1、節(jié)能降耗、提高性能已經(jīng)成為當(dāng)今汽車、摩托車發(fā)展的一種必然趨勢。輪轂作為車輛上的高速運(yùn)動部件，重量減輕可以有效的降低能耗、改善整車的加速及制動性能、提高駕乘舒適性及安全性。采用輕量化材料實(shí)現(xiàn)輪轂的更新?lián)Q代是實(shí)現(xiàn)這一目的有效途徑。 鎂合金最輕的商用金屬結(jié)構(gòu)材料，與現(xiàn)行的輪轂用鋁合金相比，具有比重小、價格低、比強(qiáng)度高、阻尼減振性能突出等優(yōu)點(diǎn)，用于摩托車輪轂?zāi)芙档蛙囕v自重及燃油消耗，降低車輛的振動和噪聲，提高車輛加減速的動力學(xué)特性。

2、 現(xiàn)有輪轂的結(jié)構(gòu)都是針對鋼和鋁合金設(shè)計的，由于鎂合金與鋼、鋁合金的機(jī)械性能差別較大，因此必須對原結(jié)構(gòu)輪轂的服役應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析，以確保材料替代后的服役性能。為實(shí)現(xiàn)輪轂材料的更新?lián)Q代、推動鎂合金在輪轂上的合理應(yīng)用，本研究應(yīng)用有限元法，對150摩托車鋁、鎂兩種材料的輪轂進(jìn)行了服役應(yīng)力分析。分析結(jié)果表明： 1）研究的輪轂采用傾角式輻板結(jié)構(gòu)、過渡圓角較小，導(dǎo)致服役峰值應(yīng)力集中出現(xiàn)在輪輻與輪鼓、輪輻與輪輞間的過渡部位；輪轂其余部分應(yīng)力

3、分布均勻、變化緩和。 2）由于鎂合金彈性模量較低，可通過較大的彈性變形實(shí)現(xiàn)整體承載，對于相同結(jié)構(gòu)尺寸的輪轂，當(dāng)材料從鋁合金改為鎂合金后，服役應(yīng)力峰值從36.4MPa降低到27.1MPa，降幅達(dá)25.6％，應(yīng)力集中程度趨于緩和，交變幅度變小，整體應(yīng)力分布變得更均勻。 3）針對鎂合金疲勞強(qiáng)度低的特性，通過改傾角式輻板為直輻板及增大輻板與輪鼓、輻板與輪圈之間的過渡圓角等結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施，將服役應(yīng)力峰值從27.1MPa降低到23.1