汽车轻量化车轮设计开发

图９　SAP２０００中的角部弯矩Fig．９　ThecornerbendingmomentinSAP２０００图１０　GTS中的角部弯矩Fig．１０　ThecornerbendingmomentinGTS三、结论地铁明挖结构在设计计算中需正确考虑围护与周围地层,围护与主体结构间的单压行为,运用荷载－结构模型时,可采用地层基床系数求得弹性地基梁法中的地层弹性抗力系数计算地层压缩产生的地层弹性抗力.通过对同一结构在各种荷载、边界等条件相同的情况下使用岩土领域专用软件MIDASGTS进行校核,可知SAP２０００在岩土领域的计算分析完全满足一般工程设计计算所需精度.从建模计算可知,使用SAP２０００缝单元可以快速模拟地铁明挖结构围护与主体间的受压行为以及使用框架线/面仅压弹簧单元模拟围护与周围地层间的相互作用关系,其功能发挥的前提就是设置工况计算的非线性分析,并且SAP２０００新版本结合了中国２０１０版混凝土、抗震规范,与工程实际结合性强,提供了中国抗震规范推荐的地震作用计算底部剪力法、振兴分解反应谱法、动力时程分析法供用户选择,极大地提高了工程设计计算效率.本文对SAP２０００在地铁明挖结构中的应用做一简单分析,旨在抛砖引玉,不少问题还有待进一步研究确定,如如何在SAP２０００中考虑地层切向抗力、结构与结构接触面间的摩擦行为等问题.参考文献[１]关宝树．２１世纪的地下空间利用[D]．铁道工程学报．１９９８,增刊:５５３－５５７．[２]李志业,曾艳华．地下结构设计原理与方法[M]．成都:西南交通大学出版社．２００３．[３]王梦恕．中国隧道及地下工程修建技术[M]．北京:人民交通出版社．２００４．[４]郑保才,程文斌．浅埋暗挖法施工近接交叉地铁隧道地表沉降监测分析[J]．铁道工程学报,２００９,７２(５):７２－７６．[５]施仲衡．地下铁道设计与施工[M]．西安:陕西科学技术出版社．１９９７．[６]北京金土木软件技术有限公司．SAP２０００中文版使用指南[M]．北京:人民交通出版社．２００６．汽车轻量化车轮设计开发秦洋　朱茂桃　张鹏飞(江苏大学　２１２０１３)　　摘要:本文根据铝合金车轮在重型越野汽车上的工程应用及其加工工艺,设计了铝合金车轮的结构型式及特性参数.并以软件为工具,对越野汽车车轮进行受力分析,详细准确地确定了车轮的受力情况和应力分布部位,依托分析结果对车轮进行优化,达到降低车轮关键部位应力的目的.并通过实际装车试验验证,结果显示该重型越野汽车轻量化车轮产品设计的合理性、可靠性,解决了车辆轻量化的问题,提高了整车的质量利用系数.关键词:重型越野汽车;铝合金车轮;有限元分析;结构形式;轻量化　　一、重型越野汽车车轮型式选则１．１车轮结构形式选择对于重型越野汽车来说,其比较普遍使用的车轮结构主要以下几种:对开式车轮、三件式车轮、两件式车轮.它们的外形结构分别如下图１－a,１－b,１－c所示.(１．螺母２．球形垫圈３．外轮辋４．内轮辋５．锁圈６．挡圈７．轮網８．弹性挡圈９．轮辋)从各个方面对上面所说的三种车轮结构的重型越野汽车普遍使用的轮子作了详细的比较分析,如表１所示.根据上面多方面对车轮结构的分析探讨,发现对开式车轮是这三种里面综合性能最好的一款,比较好的是三件式车轮,一般的是两件式车轮,因此,对于重型越野汽车轻量化车轮结构形式来看,对开式车轮要作为首要选择.二、重型越野汽车锻造铝合金车轮设计１．１车轮结构设计根据上面探讨的重型越野汽车轻量化车轮结构形式,把对开式铝合金车轮作为首要选择.实际设计的模型图的具体机构为:１．内轮辋２．夹紧螺栓３．“O”形密封圈４．外轮辋５．螺母６．气门嘴总成.为杜绝车轮上在对“O”形密封圈进行安装时,密封槽设计在内车轮上面的辐板上,从而使车轮的应有强度降低,本设计经由内轮辋辋体跟辐板外侧的表面相结合的棱角位置设计一个朝里的凹槽当做密封槽,正好跟外轮辋里面的凹角组成一个密封圈的有效安装位置,不会使车轮的强度得到６８　　２０１５年５月上第９期科学技术降低.为化解内外车轮凭借螺栓的加紧来进行定位,使得同轴度不容易确保,使得车轮的动静平衡的不足得到有效降低,经由内轮辋辐板外表上面的凸起环的圆圈跟外轮辋中心孔实施定位,使得内外辋的定位精度和车轮的动静平衡得以提高.２．２车轮生产工艺设计依照对开式铝合金车轮的组成结构和铝合金锻造技术的特征对车轮的生产工艺进行设计:(１)下料:原料一般选用圆柱形的铝锭,如果车轮的直径比较大的话,就取比较粗的齡材进行锻压,跟铸造辟轮所选用的原料的生产工艺大相径庭.(２)旋转锻:首先把错徒加热到小于４００摄氏,这个时候糊专用设备把销徒实施旋压,棚柱状招徒锻压成饼状.(３)初锻:把热锻通过挤压成型,从而让上工序的相关饼状坯料开始形成车轮轮廓的样子.(４)终锻:通过进行有效热锻压进一步成型,使得整个车轮除了圈座跟轮缘以外,别的部分差不多已经成型.(５)切边扩口:把终锻车轮边缘部分实施切边,而且要实施扩口,这就给下边要进行的工作开始做准备了.(６)旋压:对整个车轮的底边部分实施旋转滚压,使得胎圈座和轮缘得以形成.通过上面各个环节的锻压,让车轮所具有的铝合金材质显得特别精密、均匀,而且韧性强,从而使的车轮的强度以及抗变形方面的能力得到有效增加.(７)机加工:通过对车轮进行机加工,让车轮的粗胚得以形成想要的轮廓尺寸、表面精度,还有安装所需的孔位,且压配了相关的加紧螺栓.(８)涂装:依照具体使用要求对车轮开始涂装,轮胎装配表面还有“O”形密封圈安装槽等位置不涂装,此外,进行涂装之前要查看一下轮毂表面有没有瑕疵存在.三、重型越野汽车对开式铝合金车轮有限元分析３．１前处理及参数设置３．１．１有限元模型前处理有效使用ANSYS给的Pro/e接口,把对开式铝合金车轮的有关的几何模型导入ANSYS系统.导入完后,模型的部分几何信息也许会出现错误,所以在实施网络划分之前做了有效的几何清理工作.３．１．２三维模型的离散化对模型实施质量方面的检验,无问题出现,接着对有限元模型实施网格式的划分,进行网格划分的时候,要确保单元排列必须整齐,唯有此得出的计算结果才会有效,若是网格变形了而且超出限制的范围,所得的计算精度会明显的有所下降.因为对开式铝合金车轮是锻造件,选取６方体网格比较适合.３．１．３参数设置对开式铝合金车轮主要材料是６０６１－T６高强度金,材料还含有硅、铜、猛、镁、铬、镍、锌、铁和钛等.T６为经过热处理之后的形式,其性质是高强度的,且其加工的性能也比较好,还有抗腐蚀的能力,它的参数设置如表２所示.３．２计算分析与工况设置下面是将对开式铝合金车轮根据承载２倍重量实施ansys结构受力探究,探究结果为下面的表三所示:车轮的最大应力主要集中在轮辐跟轮辋相连接的位置,通过计算得出的最大应力是７８８．６MPa.其最大的有效安全系数为２,符合设计要求.四、重型越野汽车对开式锅合金车轮试制、实验情况根据对车轮进行选型、设计,且根据有限元探究使得车轮结构得以确定,实施工艺和实物进行验证.４．１试制情况４．１．１试制目的经由联合专业铝合金车轮制造厂家实施本车轮的试制和工艺环节进行验证.４．１．２试制结果通过相关的生产验证,从而证明本车轮设计结构有利于生产,生产工艺的各个环节合理.４．２车轮总成道路实验车轮总成道路试验跟着某型号重型越野车定型试验实施,试验行程是３０００公里,相关数据见表４.４．２．１实验目的检验车轮产品的相关装配其性能良好与否;对此类产品所具有的各项技术性能还有就是在具体使用中所具有的可靠性进行检验;检验其对环境的有效适应性.４．２．２实验样品检验对相关产品检验其主要的技术参数,以及装配性能,还有就是可靠性.４．２．３实验结果经过试验其结果符合SQB１１６８４－２００１«斯达－斯泰尔载货汽车车轮技术条件»的要求,且车轮总成产品的可靠性也是合格的.五、结论本文针对重型越野汽车对开铝合金车轮结构、材料及生产工艺等做了相关的探究,且对其做了结构和生产工艺设计.经由利用有限元探究,采用ansys软件对本车轮实施了有限元模型方面的建立,对车轮的承受能力实施了强度探讨、优化;依照具体装车试验,对产品设计是否合理、可靠进行有效验证.该重型越野汽车对开式铝合金车轮目前已经在多款越野汽车上得到了应用,给产品的下一步推广应用打下了坚实的基础.参考文献[１]刘维信．汽车设计.清华大学出版社,２００１[２]化学工业标准汇编．全国轮胎轮辋标准化技术委员会编．２００１．６基于３G的纯电动汽车控制器设计赵艳妮(上海市嘉定区胜辛北路１６６１号天华学院明４５７室　２０１８００)　　随着信息网络技术的发展,越来越多的电子模块应用到了汽车领域,本设计基于３G的纯电动汽车控制器,不仅可以实现对电动汽车各模块的信息处理、管控,还可以利用３G网络将车上的各项信息打包发送到数据平台服务器,进行保存,用户随时都可以利用WEB网页的形式进行查询.一、结构框图基于３G的纯电动汽车整车控制器作为一个节点挂接在CAN总线的驱动网络,拓扑结构如下图所示:图１　纯电动汽车CAN驱动网络拓扑图２．通讯网络整车控制器在纯电动汽车CAN驱动网络中,CAN通讯协议根据国家标准征求意见书«商用车控制系统局域网络(CAN)通讯协议»制定而成.通讯帧PDU采用２９位扩展格式:图２　CAN通讯网络数据帧格式其中,P为优先级;R是保留位;DP是数据页;PF是PDU格式;PS是特定PDU;SA是源地址.发送数据的波特率为５００K.二、硬件设计２．１硬件选型２．１．１CPU模块整车控制器是电动汽车的核心控制单元,它负责协调车载各控制系统协同工作,为电动汽车的良好运行提供完善的控制逻辑.为了适应复杂的车辆行使工况,根据电动汽车本身特点,本文研究的整车控制器在功能性７８科学技术　　２０１５年５月上第９期