铝合金轮毂的有限元分析及结构优化

摘要

摩托车在使用过程中承受交变载荷，在启动、制动、加速、减速过程中，车轮需承受扭转力矩。车轮的安全性能极大地影响摩托车的安全性，因此车轮必须有足够的强度才能满足安全使用的要求。轮毂材料选用A356 (ZAISi7Mg)，即铝硅镁系列三元合金，轮毂采用金属型铸造然后进行T6处理(淬火+完全人工时效)。rn 铝合金轮毂具有重量轻、散热性好、缓冲和吸震性好、造型美观、易加工、耐腐蚀等优点，能够降低油耗，并提高车轮的寿命。铝合金车轮普遍存在设计周期长，制造成本高等问题。在设计阶段采用有限元分析技术，可以较早发现产品在设计中存在的潜在缺陷并及时修改，不仅可以缩短产品的试制周期，而且能提高产品的可靠性。rn 本课题以工程应用为目的，基于ANSYS软件，对铝合金摩托车轮毂进行了模拟仿真及结构优化，旨在获得质量轻、强度高的铝合金轮毂。以铝合金摩托车轮毂为例,用CATIA软件对轮毂进行了三维建模,利用ANSYS软件模拟了车轮旋转弯曲疲劳试验过程,并进行了结构优化.rn 优化结果显示,轮毂疲劳强度设计安全系数从1.61降低到了1.33,轮毂疲劳寿命从310万次降低到了75万次,轮毂质量减轻了6％,达到了减重的目的.