设计简介
摘 要
轻量化是世界汽车工业发展的主要趋势，轻质材料铝及其合金等的使用是一种有效的途径。目前，大部分汽车车轮已使用铝及其合金做作为材料，利用现代设计方法，在此基础上进一步实现车轮的轻量化则是本文的研究所在。
在研究了CAD软件Pro /E以及有限元分析软件ANSYS的功能及其主要特点后，着重进行了了应用ANSYS对铝合金车轮进行结构强度分析的具体过程。
首先使用Pro/E软件，按照轮辋的国家标准，建构车轮的实体模型;然后把模型导入ANSYS，按2005年中国汽车行业标准中的汽车轻合金车轮的性能要求和实验方法所规定的疲劳实验要求施加荷载;然后进行强度分析和模态分析，分析结果表明，车轮的最大应力远小于铝合金的许用应力，车轮的固有频率满足要求，存在进一步改进的可能和必要。最后，改进车轮模型，改进结果表明，车轮的重量有了显著的减少。
利用CAE分析技术有助于提高汽车车轮的设计水平、缩短设计周期、减少开发成本。该方法具有普遍性，适用于指导任何其言型号车轮的设计和分析。
关键词：铝合金车轮；结构设计；有限元分析；强度分析；模态分析
ABSTRACT
Lightweight is the main trends of the world's automotive industry, lightweight materials such as the use of aluminum and its alloys is an effective way. At present, most automotive aluminum and its alloy wheels have been used to do as a material, using modern design methods, based on the further realization of this lightweight wheels is the Institute of this article.In the study of the CAD software Pro / E and ANSYS finite element analysis software functions and the main characteristics, the Emphasis was the application of ANSYS, the structural strength of aluminum alloy wheel analysis of the specific process.
First ，uses the Pro / E software, according to the rim of the national standards, building wheel solid model; then the model into ANSYS, by 2005 China's auto industry standard in automotive light-alloy wheels and performance requirements and test methods under the fatigue test requirements defined load and then the strength analysis and the results showed that the wheel is much less than the maximum stress allowable stress of aluminum alloy, there is further improvement possible and necessary. Then, the improved wheel models, improved results show that the weight of the wheels have been significantly reduced.
The results show that the use of CAE analysis technology helps improve the design of automobile wheel level, shorten design cycles, reduce development costs. The method is universal, applicable to any of his words and models to guide the design and analysis of the wheel.
Key words: Aluminum Alloy Wheels; Structural Design; Finite Element Analysis; Strength Analysis; Modal Analysis
目 录
摘 要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1课题研究的目的意义 1
1.2铝合金车轮行业现状及发展趋势 1
1.2.1铝合金车轮的发展及其现状 1
1.2.2铝合金车轮的发展趋势 3
1.3国内外研究方法 4
1.4主要研究内容 5
第2章 车轮三维模型的建立 6
2.1 Pro/E软件基础 6
2.2车轮Pro/E模型的建立 7
2.2.1车轮构造、种类及装配 7
2.2.2 车轮三维模型建立过程 9
2.3 本章小结 15
第 3 章 车轮强度静态分析 16
3.1 ANSYS软件基础 16
3.2 Pro/E与ANSYS的接口创建 17
3.3车轮几何模型的简化 18
3.4 A356的材料特性 18
3.5边界条件的处理 18
3.6载荷的处理 19
3.7车轮弯曲疲劳试验有限元模型 21
3.8静力分析结果及数据分析 25
3.9本章小结 29
第 4 章 车轮的模态分析 30
4.1 模态分析定义 30
4.2 模态分析的步骤 30
4.3 结果分析 31
4.3.1 不考虑速度影响的自由振动计算结果 31
4.3.2 不考虑速度影响的约束振动计算结果 35
4.4 本章小结 40
第5章 车轮结构的改进 41
5.1车轮结构改进 41
5.2车轮改进后的前后对比 41
5.3本章小结 54
结 论 55
参考文献 56
致 谢 57
附 录A ANSYS分析程序 58
附A1车轮受离心力作用ANSYS分析程序 58
附A2车轮受弯矩作用ANSYS分析程序 58
附A3车轮受螺栓预紧力作用ANSYS分析程序 59
附A4改进前模型自由振动模态分析程序 66
附A5改进前模型约束振动模态分析程序 70
附A6改进后模型自由振动模态分析程序 74
附A7改进后模型约束振动模态分析程序 78
