镁合金汽车轮毂的轻量化设计及有限元分析

摘要

汽车轮毂是汽车上的重要部件，不仅影响汽车行驶的安全性、舒适性，还直接影响汽车的外观效果。目前，汽车轻量化已经成为汽车工业发展的趋势。镁合金作为最轻的工程金属材料之一，具有比强度高，阻尼减震性好，散热性好以及可回收利用等性能特点，非常适合用作汽车轮毂的轻量化材料。有限元法是工程分析的重要手段，为汽车轮毂的静态强度分析和动态疲劳分析提供了强有力的工具。
　　本文采用质量功能展开和TRIZ理论两种设计方法对汽车轮毂进行了轻量化设计。结合国家标准中对汽车轮辋的规定和相关行业规范，设计了一个八辐板式的13英寸小型镁合金汽车轮毂。利用三维设计软件UG NX7.0建立了三维数字模型。在此基础上，运用有限元方法，对所设计的镁合金汽车轮毂进行了静态结构分析。结果表明，应力较大的部位主要分布在辐板与轮辋相交区域和螺栓孔区域，最大应力小于镁合金的屈服强度。
　　汽车轮毂不仅受到静态载荷的作用，还受到交变载荷的作用。根据国家标准 GB/T5334-2005中对汽车轻合金车轮的性能要求和试验方法的规定，以及汽车轮毂在工作状态受循环载荷的特点，运用有限元方法对所设计的镁合金汽车轮毂进行了动态弯曲疲劳分析和动态径向疲劳分析。分析结果表明，所设计的镁合金汽车轮毂的疲劳强度满足试验中的要求，同时还预测了镁合金汽车轮毂的疲劳寿命。汽车轮毂

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 镁合金及其在汽车轮毂中的应用

1.3 镁合金汽车轮毂的国内外研究现状

1.4 主要研究内容与方法

2 现代设计方法与有限元分析理论

2.1 质量功能展开及其在汽车轮毂设计中的应用

2.2 TRIZ及其在镁合金汽车轮毂设计中的应用

2.3 有限元分析理论

2.4 本章小结

3 镁合金汽车轮毂设计

3.1 UG NX软件

3.2 镁合金汽车轮毂的结构设计

3.3 镁合金汽车轮毂的模型建立

3.4 本章小结

4 镁合金汽车轮毂的静态结构分析

4.1 UG NX 7.0静态结构分析

4.2 镁合金汽车轮毂静态结构分析过程

4.3 分析结果

4.4 本章小结

5 镁合金汽车轮毂的疲劳分析

5.1 疲劳与可靠性设计

5.2 镁合金汽车轮毂动态弯曲疲劳有限元分析

5.3 镁合金汽车轮毂动态径向疲劳有限元分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况

附录