輪輞強(qiáng)度分析報(bào)告

1、 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark1 o Current Document 1分析目的1 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 2使用軟件說(shuō)明1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 3 有限元模型建立1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 4邊界條件1 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 5強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果35.1車輪最大垂直靜負(fù)荷462KG35.2車輪最大垂直靜負(fù)荷515KG4

2、 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 6分析結(jié)論51分析目的參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5334-2005乘用車車輪性能要求和實(shí)驗(yàn)方法對(duì)車輪進(jìn)行強(qiáng)度 分析，得到車輪在彎曲載荷作用下的應(yīng)力分布，驗(yàn)證車輪設(shè)計(jì)的合理性，并為車輪結(jié)構(gòu)優(yōu) 化、提高輪輻強(qiáng)度和降低生產(chǎn)成本提供支持。2使用軟件說(shuō)明本次分析采用Hypermesh作前處理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界領(lǐng) 先的、功能強(qiáng)大的CAE應(yīng)用軟件包，也是一個(gè)創(chuàng)新、開(kāi)放的企業(yè)級(jí)CAE平臺(tái)，它集成了設(shè) 計(jì)與分析所需的各種工具，具有無(wú)與倫比的性能以及高度的開(kāi)放性、靈活性和友好的用戶 界

3、面，與多種CAD和CAE軟件有良好的接口并具有高效的網(wǎng)格劃分功能；AltairOptistruct是一個(gè)綜和隱式和顯示求解器于一體的大規(guī)模有限元計(jì)算軟件，幾乎所有的 線性和非線性問(wèn)題都可以通過(guò)其進(jìn)行求解。Altair Optistruct最強(qiáng)大的功能是其友好的 CAO接口，通過(guò)Altair Optistruct可以進(jìn)行任何形狀、尺寸、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)化，采用固 定的內(nèi)存分配技術(shù)，具有很高的計(jì)算精度和效率。3有限元模型建立根據(jù)設(shè)計(jì)部門提供的CAD數(shù)模，建立輪輻一輪輞總成的有限元模型。輪輻一輪輞總成 主要采用四面體單元進(jìn)行離散，基準(zhǔn)尺寸5mm。加載軸采用四面體單元進(jìn)行離散，因不需 要關(guān)注加載軸的應(yīng)力分

4、布和大小，結(jié)合其尺寸與結(jié)構(gòu)，其基本尺寸取5mm。輪輻一輪輞總 成的有限元模型見(jiàn)圖1。圖1輪輻一輪輞總成有限元模型4邊界條件按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5334-2005乘用車車輪性能要求和實(shí)驗(yàn)方法，規(guī)定將車輪牢固地夾緊在試驗(yàn)夾具上，加載力臂和連接件用無(wú)潤(rùn)滑的雙頭螺栓和螺母（或螺栓）連接到車輪 的安裝平面上，安裝情況應(yīng)與裝于車輛上的實(shí)際使用工況相當(dāng)。在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)把車輪螺母 （或螺栓）擰緊全汽車制造廠所規(guī)定的扭矩值。試驗(yàn)臺(tái)有一個(gè)被驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)裝置，車輪可在 固定不動(dòng)的彎矩下旋轉(zhuǎn)，或者車輪固定不動(dòng)，而承受一個(gè)旋轉(zhuǎn)的彎矩（見(jiàn)圖2）。圖2試驗(yàn)裝置針對(duì)上述試驗(yàn)條件，在輪輞端靠近加載力一側(cè)定義全約束（123456）

5、，加載力由公式 M =（uR + d）FS計(jì)算得到。本次分析基于兩種車輪最大垂直靜負(fù)荷情況分別在加載軸端 v部施加大小為2388.9N和2663.1N的力，由于車輪結(jié)構(gòu)并非完全是軸對(duì)稱性件，而試驗(yàn)中 又受到旋轉(zhuǎn)彎矩的作用，因此模擬起來(lái)比較復(fù)雜，經(jīng)過(guò)一定的簡(jiǎn)化，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確立了四個(gè) 具有代表性的工況來(lái)進(jìn)行車輪靜強(qiáng)度分析，具體施加的載荷和約束如圖3所示。圖3輪輻一輪輞邊界條件圖圖4輪輻一輪輞三維模型圖5強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果5.1車輪最大垂直靜負(fù)荷462KG圖5車輪垂直靜負(fù)荷462KG應(yīng)力云圖5.2車輪最大垂直靜負(fù)荷515KG圖6車輪垂直靜負(fù)荷515KG應(yīng)力云圖零部件的強(qiáng)度通常用分析應(yīng)力來(lái)衡量，分析應(yīng)力越小，

6、安全系數(shù)越大，通常認(rèn)為其強(qiáng) 度越高，疲勞壽命越長(zhǎng)。綜合車輪所用材料的屈服強(qiáng)度值，見(jiàn)表1。表1材料特性名稱材料屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度輪輞SAPH370225MPa370 MPa輪輻SAPH440305MPa440MPa從應(yīng)力云圖中可以明顯看出兩種情況下輪輻的最大應(yīng)力均高于抗拉強(qiáng)度，這主要是由 于加載軸與輪輻接觸采用剛性單元連接，因此這些地方產(chǎn)生了不同程度的應(yīng)力集中。為了 能更好的反映真實(shí)受力，應(yīng)予以忽略。剩余的高應(yīng)力均在300 MPa以內(nèi)，下面列出在不同 垂直靜負(fù)荷作用下各工況輪輻的應(yīng)力值和它的安全系數(shù)值，見(jiàn)表2。表2輪輻的應(yīng)力值及其安全系數(shù)統(tǒng)計(jì)表零件名工況1最大應(yīng)力工況2最大應(yīng)力工況3最大應(yīng)力工況4最大應(yīng)力最小安全系數(shù)垂直靜負(fù)荷462KG256.21 MPa288.28 MPa247.27 MPa268.35 MPa1.74垂直靜負(fù)荷515KG275.57 MPa288.59MPa254.57MPa274.29MPa1.886分析結(jié)論兩種垂直靜載荷負(fù)作用下，去除加載軸與輪輻接觸處引起的虛假應(yīng)力后，從應(yīng)力云圖 中可以看出車輪應(yīng)力集