鎂合金汽車輪轂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及真空高壓鑄造工藝研究.pdf

1、輪轂作為汽車重要的安全部件，其結(jié)構(gòu)不僅決定整車的可靠性，安全性和駕乘性能，而且還是汽車重要的外觀裝飾件。鎂合金作為理想的輕量化金屬材料材料，在汽車上應(yīng)用具有顯著的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。本課題以長(zhǎng)安某款16*6.5J轎車輪轂為基礎(chǔ)，在不改變裝配要求和主要外觀形狀下設(shè)計(jì)一款鎂合金輪轂。
　　完成的主要研究?jī)?nèi)容和得到的主要結(jié)果如下：
　　1.鑒于鎂合金的鑄造工藝特性和采用雙重補(bǔ)壓真空壓鑄工藝鑄造輪轂，在結(jié)構(gòu)再設(shè)計(jì)中將輪輞厚度均勻化，輪輻設(shè)

2、計(jì)為十輻條形式，并用CATIAV5R19建立了輪轂的三維數(shù)字模型。基于汽車車輪強(qiáng)制臺(tái)架實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，建立了輪轂徑向載荷試驗(yàn)、彎曲疲勞試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)力學(xué)模擬并進(jìn)行了服役狀態(tài)分析分析，然后根據(jù)分析結(jié)果完成了輪轂的服役結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最后設(shè)計(jì)了輪轂鑄造工藝，并通過數(shù)字分析優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì)、確定了最佳工藝參數(shù)組合。
　　2.在徑向載荷模擬中將轉(zhuǎn)鼓與車輪間的載荷簡(jiǎn)化到輪輞胎圈座部位施加的面載荷，利用ANSYS軟件確定了輪轂在徑向載荷作用下出現(xiàn)在輪緣處的

3、最大應(yīng)力過大(136.7MPa)，需需通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化提高安全系數(shù)。為此，將輪緣厚度從5.5mm加厚到6.5mm、輪輻截面寬度增加2mm后，最大應(yīng)力被降低到101MPa，滿足服役性能要求。
　　3.在彎曲疲勞模擬中加載力臂1m處加載彎曲力2310N，利用ANSYS軟件模擬輪轂在彎曲疲勞載荷下出現(xiàn)在輪輻間通風(fēng)口靠近輪芯處的最大應(yīng)力為98.2MPa，擬合錄入AM60B的S-N曲線，依據(jù)Miner損傷理論模擬出輪轂最大應(yīng)力處的疲勞壽命為30

4、萬次，高于輪轂大于等于10萬次的最低循環(huán)次數(shù)要求，確定了該設(shè)計(jì)在彎曲疲勞載荷下是安全的。
　　4.在沖擊試驗(yàn)有限元模擬中，利用CATIA軟件建立沖擊系統(tǒng)力學(xué)模型，通過顯示算法，利用ANSYS/LS-DYNA軟件模擬出輪轂沖擊瞬間的狀態(tài)，得到輪轂在沖擊過程的應(yīng)力分布情況，沖擊塊在沖擊瞬間的位移、速度以及動(dòng)能的變化曲線。
　　5.最后，設(shè)計(jì)了鎂合金汽車輪轂的鑄造工藝方案，并用Anycasting軟件進(jìn)行了工藝過程模擬與優(yōu)化。最終