小型菱形车铝合金轮毂强度与疲劳寿命研究

摘要

车轮的轮毂作为汽车驱动系统最重要的零件之一，直接承受整车及路面产生的各种载荷，所以，它的强度与疲劳寿命直接影响整车的质量与性能。
　　本文以某小型菱形车铝合金轮毂设计项目为载体，运用有限元分析法对铝合金轮毂的设计、强度及疲劳寿命进行研究，具体研究内容包括：
　　(1)按照国家标准关于铝合金轮毂设计的详细要求确定菱形车前后轮及中轮轮毂设计方案，利用三维建模软件UG(unigraphics)对铝合金轮毂四套确定方案进行三维几何建模，在有限元ANSYS软件里完成其材料、单元、网格划分等前处理工作，建立了四套设计方案的有限元模型。
　　(2)按照国家标准关于铝合金轮毂动态弯曲疲劳试验标准设置仿真条件，计算工况载荷，使用LS-DYNA软件求解得出设计轮毂应力分布情况，结果表明四套轮毂方案均能满足强度要求。
　　(3)用VPG疲劳分析模块完成该轮毂设计方案的疲劳寿命仿真分析，结果表明只有前后轮设计方案二具有完美力学结构，最终选用其作为该菱形车的轮毂结构设计方案。
　　(4)根据四套轮毂设计方案的力学分析结果，对比四套轮毂设计方案的结构特征，对没有达到疲劳寿命的另外三套方案制定结构改进措施。

目录

文摘

英文文摘

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 选题背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 有限元分析的国内外研究现状

1.2.2 疲劳寿命的国内外研究现状

1.2.3 铝合金轮毂的国内外发展及疲劳破坏研究现状

1.3 课题的研究意义及研究内容

1.3.1 研究意义

1.3.2 研究内容

第2章 汽车轮毂相关国家标准及菱形车轮毂设计要点

2.1 汽车轮毂的性能要求及实验方法的国家标准简介

2.1.1 动态弯曲疲劳试验

2.1.2 动态径向疲劳试验

2.1.3 模拟试验标准确定

2.2 小型菱形车前后轮与中轮轮毂设计要点

2.3 前后、中轮轮毂设计方案确定

2.3.1 基本方案确定

2.3.2 四轮受载分析及铸造厚度估算

2.4 小结

第3章 铝合金轮毂有限元前处理

3.1 利用UG进行铝合金前后轮与中轮轮毂三维建模

3.2 利用ANSYS对铝合金前后轮与中轮轮毂网格划分

3.2.1 有限元的发展趋势

3.2.2 有限元法相关理论基础

3.2.3 模型的单元设置及单元属性定义

3.2.4 前后、中轮轮毂模型的网格划分

3.3 小结

第4章 铝合金轮毂强度仿真分析

4.1 试验弯矩条件

4.2 LS-DYNA应力求解

4.2.1 载荷与约束

4.2.2 接触与控制

4.3 轮毂强度分析

4.4 小结

第5章 铝合金轮毂疲劳寿命分析

5.1 疲劳寿命理论基础

5.1.1 疲劳破坏的概念和类型

5.1.2 疲劳寿命理论

5.1.3 铝合金轮毂疲劳分析

5.2 VPG仿真分析

5.2.1 前后轮轮毂动态弯曲疲劳云图及分析

5.2.2 中轮轮毂动态弯曲疲劳云图及分析

5.3 小型菱形车轮毂设计方案的选用

5.4 铝合金轮毂结构的改进

5.5 小结

结论和展望

参考文献

致 谢