轮毂的轻量化.ppt
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1、轮毂的轻量化设计轮毂的轻量化设计什么是轮毂?轮胎本身是软体的,轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心 轮毂是装在轴上的部件就叫轮毂。说白了就是我们平时说的轮胎的钢圈。轻量化是未来轮毂的主要发展趋势轮毂结构一些轮毂图片轮毂按材质可以分为二大类:钢轮毂,合金轮毂。钢轮毂钢轮毂 主要优点是制造工艺简单,成本相对较低,抗金属疲劳能力强。但是缺点也很明显,如重量大,惯性阻力大,散热性较差等等 合金轮毂合金轮毂 其优点是重量轻重量轻,制造精度高,强度大,惯性阻力小,散热能力强,视觉效果好等等,缺点是制造工艺复杂,成本高 合金轮毂多以铝为基本材料,适当加入锰、镁、铬、钛等金属元素而成。和钢轮毂相比,合金轮毂具有节
2、能、安全、舒适等特点,所以越来越多的汽车已经把合金轮毂列为标准配置。几种合金轮毂几种合金轮毂多件式合金轮毂多件式合金轮毂多件式合金轮毂有两件式和三件式,轮毂的几个部分分别用锻造和旋压工艺制造,然后用钛螺栓联接,这些产品质量轻质量轻、强度高、性能优越,但是价格昂贵,目前主要用于各类锦标赛赛车和高档豪华汽车。在全球各类级别的车赛中,无论是汽车还是摩托车,无论是在何种条件下,要求车辆能在短短的3s内将车速从零加速到100km/h,因此轮毂需要在赛道上能够承受由于极高的横向加速度、极高的运行速度和恶劣的条件而产生的超负荷运行状态,以及轮胎强烈的磨损而产生的温升造成的影响,在这种环境中多件式铝轮毂经受住
3、了各种艰苦环境的考验。尽管产品质尽管产品质量轻,由于采用了先进的制造工艺技术,产品结构强度高,量轻,由于采用了先进的制造工艺技术,产品结构强度高,多件式的组合造型给人以厚实坚固的感觉。多件式的组合造型给人以厚实坚固的感觉。单件式赛车合金轮毂单件式赛车合金轮毂F1赛车要求采用单件式轮毂,为了确保轮毂的使用性能和车辆减重的要求,通常采用锻造制坯再利用旋压工艺成形生产,以确保产品的高性能和最轻量化,与同规格的铸造与同规格的铸造合金轮毂相比,其力学性能提高合金轮毂相比,其力学性能提高18%以上,还可减轻约以上,还可减轻约20%的质量的质量。专门为F1赛车设计制造的单件式合金轮毂,经受住了各种艰苦环境的
4、考验。然而乘用车合金轮毂不像赛车对性能的要求是那样的苛刻,整体式低压铸造合金轮毂足以满足其性能的要求了,但乘用车更加注重合金轮毂的外观造型和美观性设计。受赛车运动的影响和节能、美观的要求,汽车合金轮毂也在发生着变化,更富有运动感的大直径、柔细轮辐合金轮毂设计以及轻量化合金轮毂设计,是汽车合金轮毂主要的发展趋势和追求的方向。单件式汽车合金轮毂单件式汽车合金轮毂 虽然汽车在安全、环保、节能、舒适、美观等方面的要求在不断的提高,然而乘用车合金轮毂不像赛车对性能的要求是那样的 苛刻,整体式低压铸造合金轮毂足以满足其性能的要求了,但乘用车更加注重合金轮毂的外观造型和美观性设计。受赛车运动的影响和节能、美
5、观的要求,汽车合金轮毂也在发生着变化,更富有运动感的大直径、柔细轮辐合金轮毂设计以及轻量化合金轮毂设计,是汽车合金轮毂主要的发展趋势和追求的方向。传统的合金轮毂设计大家在道路上随时可见,在此不必多说了,下面介绍几类时尚的汽车合金轮毂,这几类合金轮毂在外形及结构造型上突出的特点就是柔细的轮辐、大型化、轻量化,代表了合金轮毂的发展潮流,窄细的轮辐提供了宽阔的轮辐间空间,确保了刹车盘很好的冷却,提高了安全性。内置空气合金轮毂内置空气合金轮毂为了最大限度的减轻轮毂的质量为了最大限度的减轻轮毂的质量,一种全新概念的新型轻量化合金轮毂内置空气合金轮毂应运而生,通过空腔技术进一步减轻轮毂的质量。这种合金轮毂
6、有单件式和两件组合式之分,单件式内置空气合金轮毂通过空腔技术,将轮毂的所有轮辐、轮辋的内外凸肩处均制成空腔,极大的减轻了轮毂的质量,与同结构合金轮毂相比减重达20%,而使用性能却得到了大大的提升;两件组合式内置空气合金轮毂则是将轮毂轮辋的内凸肩处制成空腔,大大地减轻了轮毂的质量,与同结构合金轮毂相比减重5%,提高了产品的使用性能。该类型的合金轮毂是采用铸造毛坯,利用旋压工艺完成空腔的制造 随着汽车工业的发展,在保证安全系数的情况下,汽车轻量化设计已经成为大多数汽车生产厂家和制造商追求的目标,经测算汽车质量每减轻 100kg 百公里可节省汽油 0.3L。每降低 10%的汽车质量,就可减少 10%
7、的汽车排放。而与之相关的汽车轻量化技术成为 21 世纪汽车发展的前沿和热点。轮毂的轻量化研究方法在现代轮毂工业中,轮毂的材料选定后,还可以通过结构设计和成形工艺等方式实现轻量化,CAD/CAE/CAM的方法将材料、结构设计和采用的成形工艺综合在一起,并贯穿在设计和制造的各个环节。在整个过程中最关键的部分是轮毂性能测试结果的预测。首先利用首先利用CAD软件将设计完软件将设计完成的轮毂建模,然后成的轮毂建模,然后CAE软件对轮毂进行弯曲破坏、径向软件对轮毂进行弯曲破坏、径向破坏、冲击破坏等三项性能进行模拟预测,判断轮毂设计破坏、冲击破坏等三项性能进行模拟预测,判断轮毂设计方案能否进行试制和实际性能
8、测试。方案能否进行试制和实际性能测试。若设计无法通过性能测试时,必须根据破坏情况进行修改,再进行分析,直到预测结果通过。若利用CAE预测原始设计结构破坏几率较小时,则必须优化设计,再进行分析,直到接近可接受的破坏几率为止。通过模拟测试和分析,最终达到轮毂轻量化的要求,此时轮毂结构称为结构设计合理。结构合理设计包括结构优化设计、结构的小型化和改进运动结构等方式为了更大限度地减轻铝合金轮毂的质量,可采取的设计方法有:优化产品结构,在满足轮毂强度要求的前提下,设计减重腔如图所示,使铝合金轮使铝合金轮毂的轮辋、轮辐和轮缘等部位的厚度适当变薄毂的轮辋、轮辐和轮缘等部位的厚度适当变薄。另外,在变薄的基础上
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